EP0439521B1 - Verfahren zur herstellung von gussstücken mit einer aufgeschmolzenen annähernd gasdichten hochtemperaturisolierung - Google Patents

Verfahren zur herstellung von gussstücken mit einer aufgeschmolzenen annähernd gasdichten hochtemperaturisolierung Download PDF

Info

Publication number
EP0439521B1
EP0439521B1 EP89912097A EP89912097A EP0439521B1 EP 0439521 B1 EP0439521 B1 EP 0439521B1 EP 89912097 A EP89912097 A EP 89912097A EP 89912097 A EP89912097 A EP 89912097A EP 0439521 B1 EP0439521 B1 EP 0439521B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
foam
steam
casting
temperature insulation
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP89912097A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0439521A1 (de
Inventor
Fridolin Bissinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Original Assignee
Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH filed Critical Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Publication of EP0439521A1 publication Critical patent/EP0439521A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0439521B1 publication Critical patent/EP0439521B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
    • B22C7/02—Lost patterns
    • B22C7/023—Patterns made from expanded plastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns
    • B22C9/046—Use of patterns which are eliminated by the liquid metal in the mould

Definitions

  • the invention relates to a method for producing cast parts with cast-in high-temperature insulation, for example gas-tight because of a metallic cover or a passage of gases, according to the preamble of claim 1.
  • JP-A-5813464 it is known to encase a bent pipe piece by means of full mold casting with a metallic cast body.
  • a molded body made of foamed polystyrene is arranged around the bent pipe section and embedded in sand together with the pipe section.
  • the polystyrene foam gasifies and the molten metal occupies its space, as is customary in full mold casting.
  • a so-called ISOLITE high-temperature insulation system is known especially for reciprocating internal combustion engines, in which an insulation body made of ceramic high-temperature fibers of the system Al2O3 / SiO2 on both sides with cladding made of thin stainless steel sheet and so prefabricated, and then cast with metal.
  • the inner steel sheet cladding serves as a metallic guide channel for the hot gases, while the outer steel sheet cladding prevents melt from penetrating into the fiber body of the insulating body during casting. In this way, an integral component is created with a load-bearing cast wall as the outer skin and a directly adjoining high-temperature thermal insulation layer with a smooth steel boundary of the flow space.
  • the casting of such a part is not without difficulties.
  • the end flanges of the tubular component for example an exhaust manifold, are machined, so that the high-temperature insulation must end before the axial end of the component.
  • the high-temperature insulation must be held on cores which are exposed to melt in the axial vicinity of the high-temperature insulation.
  • the hard cores have to be removed after the casting process from the interior of the gas duct, which is expensive and leads to damage to the smooth surface of the inner Sheet steel clothing can lead through the core sand.
  • the invention has for its object to provide a method for producing such, provided with high-temperature insulation castings, which is suitable for trouble-free and error-free rational large-scale production with exactly the same, low wall thickness of the cast workpiece.
  • the foam molds can be efficiently produced in corresponding foam molds in large series - similar to injection molded parts. In their training they correspond completely to the later casting and already contain the high temperature insulation. Subsequently, the parts thus prefabricated using foam plastic merely need to be inserted into a correspondingly fluidized molding medium such as sand or the like and, after the sand has solidified, for example by means of a vacuum, are poured off, the melt gasifying the foam plastic and taking its place. Since the melt automatically takes up the space of the foam plastic in the full mold casting process, any difficulties that may arise with regard to dimensioning, securing the position, sealing points etc. are shifted to the stage of the production of the foam plastic model, where - unlike when dealing with the melt itself - it is easy are manageable.
  • Foam models for full mold casting are usually produced in such a way that foamable plastic granulate is introduced into a mold cavity with a width corresponding to the wall thickness of the casting and is foamed there by introducing a heat transfer medium such as superheated steam.
  • a heat transfer medium such as superheated steam.
  • the introduction of the superheated steam or the like takes place on a large area of the wall, and the steam is sucked off on the opposite wall after flowing through the granulate.
  • This short path of the steam through the granules ensures that the steam also contains sufficient thermal energy in the area where it emerges, that is to say it is still sufficiently "unused” to ensure full foaming there as well.
  • the high-temperature insulation of the castings to be produced with the present method prevents steam from passing through the wall in the usual way on the one hand due to the insufficient gas permeability, but on the other hand due to the thermal insulation effect the heat loss of the steam on its longer path along the The extent of the thermal insulation is very noticeably reduced, so that he can cover a considerably longer distance in the foam form before he is used up and can no longer cause complete foaming.
  • the measure of claim 2 ensures that the heat loss of the steam is also minimized on the side of the foam mold opposite the high-temperature insulation, this reduction in heat loss being limited by a maximum temperature of the wall of the foam mold which is below the foam temperature of the plastic granulate and thus far is below the steam temperature.
  • the cast iron jacket of the exhaust duct is designated by 1, and by 2 is a high-temperature insulation which begins at a short distance from connecting flanges 3 and 4 or other surfaces of the casting to be reworked, such as the illustrated thread 5, and lines the entire inner circumference of the casting.
  • the high-temperature insulation 2 consists of an insulating body 6 made of sufficiently temperature-resistant mineral or ceramic fibers, which are covered on both sides by thin stainless steel sheets or foils 7 and 8.
  • the covering by the inner stainless steel sheet 7 serves to achieve a smooth and wear-resistant surface against the gas flow.
  • the inner stainless steel sheet 7 is bent at its ends and forms tongues 9 which protrude into the material of the casting; this attachment to tongues 9 is simply obtained in that the melt of the casting material rinses the tongues 9 during casting and solidifies there.
  • the stainless steel sheet 8 ends in front of the tongues 9 of the stainless steel sheet 7 and covers the insulating body 6 against the Melt off when casting.
  • the stainless steel sheet 9 is no longer visible in the finished part.
  • the high-temperature insulation 2 must be arranged inside a casting mold and cast with the melt in order to produce such a casting.
  • the flow channels must be kept free of melt and, if a thin wall thickness is to be achieved consistently, the high-temperature insulation must be positioned very precisely in the casting mold.
  • the task of exact positioning of the high-temperature insulation 2 is relocated to the manufacturing process for the production of the foam molding model, i.e. the high-temperature insulation 2 is first foamed with gasifiable foam material, which exactly reproduces the shape of the cast part and gasified with the melt during casting and replaced by melt becomes.
  • a part of such a foam shape is illustrated in FIG. 2.
  • the flow channel of the later casting is surrounded all around by the high-temperature insulation 2 with the insulating body 6 and the stainless steel sheets 7 and 8 on both sides.
  • a wall 10 of a foam mold designated overall by 11 is arranged and forms a gap 12 which corresponds exactly to the wall thickness of the metal in the later casting.
  • foamable plastic granules 13 are filled in and foamed there, so that a model is produced in which the gasifiable plastic foam body is exactly in the position of the metal in the later casting.
  • the foaming of the plastic granulate 13 is carried out by passing a heat transfer medium, usually superheated steam.
  • a heat transfer medium usually superheated steam.
  • This is introduced into the plastic granulate 13 by steam nozzles 14 and is drawn off by appropriate nozzles on the inner circumference of the gap 12 during the production of conventional models.
  • the steam flows through the wall of the model in its transverse direction, thus covering a minimal distance in the plastic granulate 13. This is important because the steam loses energy when it flows through the plastic granulate 13, and this energy loss must be kept as low as possible so that a complete and uniform foaming of the plastic granulate 13 also takes place in the area of the steam outlet.
  • the steam inlet is increasingly hindered by the foaming process there, because the spaces between the granules are reduced during the foaming and finally disappear completely, so that high resistance to the steam flow quickly builds up.
  • the thermal insulation effect of the high-temperature insulation 2 is sufficient to keep an energy loss of the steam on the side of the steel sheet 8 so low that the steam can be guided through the plastic granulate for a considerably longer distance before it is used up, i.e. one full foaming process no longer generated.
  • the thermal insulation effect of the high-temperature insulation 2 is sufficient to keep an energy loss of the steam on the side of the steel sheet 8 so low that the steam can be guided through the plastic granulate for a considerably longer distance before it is used up, i.e. one full foaming process no longer generated.
  • the heat flow through the stainless steel sheet 8 it is surprisingly possible to guide the steam to both sides over the circumference of the high-temperature insulation 2 and to let it out through the corresponding outlet nozzles 15 on the side opposite the steam nozzles, this process being expedient is supported in a manner known per se by negative pressure at the outlet nozzles 15.
  • the superheated steam enters the plastic granules 13 at the steam nozzles 14 at a temperature of 120 ° C. and leaves it at the outlet nozzles 15 at a temperature of 110 ° C., which is still sufficiently above the foaming temperature of the plastic granules 13 of 105 in the example case ° C.
  • the metal walls 10 of the foam mold 11 are responsible for a large part of the heat loss of the steam. If the gap 12 were thus delimited on both sides by walls 10 of the foam mold 11, the temperature of which must of course in any case be significantly below the foam temperature, excessive heat loss would be inevitable.
  • the high-temperature insulation 2 is arranged on the inside of the foam mold 11, on the other hand, heating takes place essentially to the steam temperature only of the extremely small mass of the thin stainless steel sheet 8, while the temperature in the insulating body 6 drops rapidly, so that only minimal heat loss to the inside of the foam mold 11 he follows.
  • the heat loss on the outside of the gap 12 into the walls 10 of the foam mold 11 can be limited by bringing the walls 10 to an elevated temperature, which, however, at 90 ° C., for example, is still significantly below the foam temperature of the plastic granulate 13, so that it cannot foam up prematurely when filling.
  • electrical heating elements 16 are introduced into the walls 10 of the foam mold 11 in the example.
  • the foam molding model with integrated high-temperature insulation 2 is in the form shown in FIG. 1, but instead of the metal jacket 1 there, walls made of gasifiable plastic material are present.
  • the surfaces of the foam material can now be provided with a suitable size in the manner known per se, after which the foam casting model, which, in contrast to the finished part, however, is provided with a gate system, is embedded in a fluidized bed made of molding material such as casting sand and thus surrounded by casting sand becomes. If the casting sand solidifies, for example, by applying negative pressure and / or shaking or vibrating, it surrounds the surfaces of the foam casting model as well as the free surfaces of the high-temperature insulation 2.
  • Metal melt can then be applied to the gasifiable foam via the gate system, causing it to gasify and is replaced by the melt, which fills every free space between the temperature-resistant size of the foam casting model and the surfaces of the high-temperature insulation 2 adjacent to the foam casting model, so that the desired casting is produced.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Molding Of Porous Articles (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußteilen mit umgossener, zum Beispiel wegen einer metallischen Abdeckung gasdichten oder einen Durchgang von Gasen erschwerenden Hochtemperaturdämmung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der JP-A-5813464 ist es bekannt, ein gebogenes Rohrstück mittels Vollformgießens mit einem metallischen Gußkörper zu ummanteln. Hierzu wird um das gebogene Rohrstück herum ein Formkörper aus geschäumten Polystyrol angeordnet und zusammen mit dem Rohrstück in Sand eingebettet. Beim Eingießen von Metallschmelze vergast der Polystyrolschaumstoff und nimmt die Metallschmelze dessen Raum ein, wie dies beim Vollformgießen üblich ist. Über die Herstellung des Kunststoff-Schaumkörpers selbst enthält dieses Dokument keine Angaben.
  • Es sind seit langem Bestrebungen im Gange, insbesondere gasführende Teile von Brennkraftmaschinen wie den Brennraum, die Vorkammer/Wirbelkammer, Kolbenmulden, Aus-/Einlaßkanäle, Abgaskrümmer, Rohre, Turbolader oder Gasturbinengehäuse mit einer Hochtemperaturwärmedämmung zu versehen, wie dies etwa aus DE-A-33 33 591, DE-A-34 11 935, DE-A-34 46 649 oder DE-A-35 21 467 ersichtlich ist. Mit einer solchen Wärmedämmung können der Wirkungsgrad bzw. die Leistungsdichte von Brennkraftmaschinen erhöht und deren Umweltbelastung reduziert werden. Beispielsweise bei Verwendung im Abgassystem einer Brennkraftmaschine begünstigen hohe Temperaturen etwa eine Verminderung des Kohlenmonoxidausstoßes infolge einer erleichterten Aufoxidation zu Kohlendioxid. Auch eine Abgasreinigung kann vorteilhaft bei höheren Temperaturen durchgeführt werden.
  • Dabei wäre theoretisch anzustreben, sämtliche gasführenden Wände aus entsprechend temperaturbeständigem Wärmedämmaterial auszuführen; dies ist aber in der Praxis natürlich infolge der auftretenden Drücke und sonstigen mechanischen Belastungen nicht möglich, so daß das gasführende Bauteil in der Praxis auch eine Abstützung durch ein tragendes Metallteil, zumeist ein Gußteil benötigt, welches aus wärmetechnischen Gründen vorteilhaft an der Außenseite der Wand des gasführenden Bauteils angebracht ist.
  • Aus einer veröffentlichten Produktvorstellung der Firma G+H Montage GmbH, aus der der Oberbegriff des Anspruchs 1 gebildet ist, ist speziell für Hubkolbenbrennkraftmaschinen ein sogenanntes ISOLITE-Hochtemperatur-Dämmsystem bekannt, bei dem ein Dämmstoffkorpus aus keramischen Hochtemperaturfasern des Systems Al₂O₃/SiO₂ beidseitig mit Bekleidungen aus dünnem Edelstahlblech versehen und so vorgefertigt, und sodann mit Metall umgossen wird. Die innere Stahlblechbekleidung dient als metallischer Führungskanal für die Heißgase, während die äußere Stahlblechbekleidung verhindert, daß beim Abguß Schmelze in den Faserkörper des Dämmkorpus eindringt. Auf diese Weise entsteht ein integrales Bauteil mit einer tragenden Gußwand als Außenhaut und einer unmittelbar daran anschließenden Hochtemperatur-Wärmedämmschicht mit glatter Stahlbegrenzung des Strömungsraums.
  • Der Abguß eines solchen Teiles ist jedoch nicht frei von Schwierigkeiten. In der Regel werden die endseitigen Flansche des rohrförmigen Bauteils, beispielsweise eines Abgaskrümmers, spanend nachbearbeitet, so daß die Hochtemperaturdämmung vor dem axialen Ende des Bauteils enden muß. Somit muß für den Abguß die Hochtemperaturdämmung an Kernen gehalten werden, die in axialer Nachbarschaft der Hochtemperaturdämmung von Schmelze beaufschlagt werden. Dies führt zu Problemen im Zusammenhang mit einer sauberen Zentrierung, so daß nicht unerhebliche Wandstärken des Gußstückes nicht unterschritten werden können. Weiterhin müssen die harten Kerne im Anschluß an den Abgußvorgang aus dem Innenraum des Gasführungskanals beseitigt werden, was aufwendig ist und zu einer Beschädigung der glatten Oberfläche der inneren Stahlblechbekleidung durch den Kernsand führen kann. Weiter ist schwierig zu vermeiden, daß Schmelze entlang der Oberfläche der Haltekerne zur Innenseite der Stahlblech-Bekleidung strömt.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung derartiger, mit Hochtemperaturdämmung versehener Gußteile zu schaffen, welche sich für eine störungs- und fehlerfreiere rationelle Großserienfertigung bei exakt gleichbleibender, geringer Wandstärke des Gußwerkstückes eignet.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
  • Mit einer solchen Anwendung des Vollformgießverfahrens für diesen Anwendungsfall gelingt es, die oben geschilderten Nachteile zu beseitigen. Die Schaumstofformen können in entsprechenden Schäumformen rationell in Großserie - ähnlich Spritzgußteilen - hergestellt werden. Sie entsprechen in ihrer Ausbildung vollständig dem späteren Gußteil und enthalten bereits die Hochtemperaturdämmung. Anschließend brauchen die so unter Verwendung von Schaumkunststoff vorgefertigten Teile lediglich noch in ein entsprechend fluidisiertes Formmedium wie Sand oder dgl. eingesetzt und, nach Verfestigung des Sandes etwa durch Unterdruck, abgegossen werden, wobei die Schmelze den Schaumkunststoff vergast und dessen Stelle einnimmt. Da beim Vollformgießverfahren die Schmelze automatisch exakt den Raum des Schaumkunststoffes einnimmt, werden alle etwa auftretenden Schwierigkeiten in bezug auf Dimensionierungen, Lagesicherungen, Dichtstellen etc. in die Stufe der Herstellung des Schaumkunststoffmodelles verlagert, wo sie - anders als beim Umgang mit der Schmelze selbst - leicht beherrschbar sind.
  • Schaumstoffmodelle für das Vollformgießen werden üblicherweise so hergestellt, daß schäumbares Kunststoffgranulat in einen Formhohlraum mit einer der Wandstärke des Gußteiles entsprechenden Breite eingeführt und dort durch Einleitung eines Wärmeträgermediums wie Heißdampf aufgeschäumt wird. Die Einleitung des Heißdampfes oder dgl. erfolgt dabei an einer Großfläche der Wand, und der Dampf wird nach Durchströmen des Granulats an der gegenüberliegenden Wand abgesaugt. Durch diesen kurzen Weg des Dampfes durch das Granulat hindurch wird gewährleistet, daß der Dampf auch im Bereich seines Austrittes noch ausreichende Wärmeenergie enthält, also noch ausreichend "unverbraucht" ist, um auch dort ein volles Aufschäumen zu gewährleisten. Hinsichtlich dieser Verhältnisse darf beispielsweise auch auf die DE-A-33 47 615 und die DE-A-33 47 616 verwiesen werden.
  • Ein solches Vorgehen ist jedoch zur Herstellung von Schaumstoffmodellen für die hier herzustellenden Gußteile nicht möglich, da durch die Hochtemperaturdämmung hindurch ein Dampfdurchtritt nicht möglich ist. Daher kann der Dampf allenfalls entlang der Hochtemperaturdämmung auf die gegenüberliegende Seite des Modells gesaugt und dort abgezogen werden. Da die metallischen Wände der Schäumform, schon um ein vorzeitiges teilweises Aufschäumen des Kunststoffgranulats im Zuge der Einfüllung zu vermeiden, gegenüber dem Dampf erhebliche Untertemperatur besitzen, und dem Dampf weiterhin Energie für die Erwärmung des Kunststoffgranulats auf die Schäumtemperatur entzogen wird, ist eine solche Dampfführung parallel zur Großfläche einer Wand in der Regel nicht möglich, wenn im Bereich seines weit von der Eintrittstelle entfernten Austrittes ein vollständiges und sattes Aufschäumen erreicht werden soll; letzteres ist aber unbedingt erforderlich, um einen Abguß mit fehlerfreier Oberfläche des Gußteiles zu erhalten.
  • Diese Schwierigkeit ist auch nicht dadurch zu lösen, daß der Dampf über einen längeren Zeitraum eingeleitet wird, so daß durch entsprechende Erwärmung der Wände der Schäumform der Wärmeverlust des neu eingeströmten Dampfes immer geringer wird und letztendlich noch Dampf der gewünschten hohen Temperatur im Bereich der Absaugung vorliegt; denn ein vollständiges Aufschäumen des Kunststoffgranulats im Bereich der Eintrittsseite des Dampfes behindert dessen Strömung so stark, daß nur eine begrenzte Menge Dampfes eingebracht werden kann. Der Wärmeinhalt dieses Dampfstoßes muß dann für das vollständige Aufschäumen des Kunststoffgranulats ausreichen.
  • Überraschend hat sich jedoch gezeigt, daß die Hochtemperaturdämmung der mit dem vorliegenden Verfahren herzustellenden Gußteile zwar einerseits infolge der zu geringen Gasdurchlässigkeit einen Dampfdurchtritt in der üblichen Weise quer durch die Wand verhindert, andererseits aber infolge der Wärmedämmwirkung den Wärmeverlust des Dampfes auf seinem längeren Weg entlang des Umfanges der Wärmedämmung sehr spürbar vermindert, so daß er eine erheblich weitere Strecke in der Schäumform Zurücklegen kann, bevor er verbraucht ist und eine vollständige Aufschäumung nicht mehr hervorrufen kann.
  • Durch die Maßnahme des Anspruchs 2 wird erreicht, daß der Wärmeverlust des Dampfes auch auf der der Hochtemperaturdämmung gegenüberliegenden Seite der Schäumform minimiert wird, wobei diese Verminderung des Wärmeverlustes begrenzt ist durch eine Maximaltemperatur der Wand der Schäumform, die unterhalb der Schäumtemperatur des Kunststoffgranulats und somit weit unterhalb der Dampftemperatur liegt.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
  • Es zeigt
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß herzustellendes Gußteil und
    Fig. 2
    einen senkrecht zur Achse des Gußteiles liegenden Schnitt durch die Schäumform.
  • In Fig. 1 ist beispielhaft ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellendes Gußteil in Form eines Abgaskanales veranschaulicht. Dabei ist mit 1 der gußeiserne Mantel des Abgaskanals bezeichnet, und mit 2 eine Hochtemperaturdämmung, die in geringem Abstand von Anschlußflanschen 3 und 4 bzw. sonstigen nachzubearbeitenden Oberflächen des Gußteiles wie dem veranschaulichten Gewinde 5 beginnt und den gesamten Innenumfang des Gußteiles auskleidet. Die Hochtemperaturdämmung 2 besteht aus einem Dämmkorpus 6 aus ausreichend temperaturbeständigen Mineral- oder Keramikfasern, die beidseitig von dünnen Edelstahlblechen oder -folien 7 und 8 abgedeckt sind. Die Abdeckung durch das innere Edelstahlblech 7 dient dazu, eine gegen die Gasströmung verschleißfeste und glatte Oberfläche zu erzielen. Das innere Edelstahlblech 7 ist an seinen Enden umgebogen und bildet Zungen 9, die in das Material des Gußteiles hineinragen; diese Befestigung an Zungen 9 wird einfach dadurch erhalten, daß die Schmelze des Gußmaterials beim Abguß die Zungen 9 umspült und dort verfestigt.
  • Das Edelstahlblech 8 endet vor den Zungen 9 des Edelstahlbleches 7 und deckt den Dämmkorpus 6 gegen die Schmelze beim Abguß ab. Das Edelstahlblech 9 ist im fertigen Teil nicht mehr sichtbar.
  • Wie ohne weiteres ersichtlich ist, muß zur Herstellung eines solchen Gußteiles die Hochtemperaturdämmung 2 im Inneren einer Gießform angeordnet und mit der Schmelze umgossen werden. Dabei müssen aber die Strömungskanäle von Schmelze freigehalten werden und muß, wenn eine dünne Wandstärke gleichbleibend erzielt werden soll, eine sehr exakte Positionierung der Hochtemperaturdämmung in der Gießform erfolgen.
  • Beim erfindungsgemäß anzuwendenden Vollformgießen wird die Aufgabe einer exakten Positionierung der Hochtemperaturdämmung 2 in den Fertigungsvorgang der Herstellung des Schaumstoffgießmodelles verlegt, also die Hochtemperaturdämmung 2 zunächst mit vergasbarem Schaumstoffmaterial umschäumt, welches exakt die Form des Gußteiles nachbildet und beim Abgießen mit der Schmelze vergast und durch Schmelze ersetzt wird. Ein Teil einer solchen Schäumform ist in Fig. 2 veranschaulicht.
  • Wie daraus ersichtlich ist, ist der Strömungskanal des späteren Gußteiles ringsum durch die Hochtemperaturdämmung 2 mit dem Dämmkorpus 6 und den beidseitigen Edelstahlblechen 7 und 8 umgeben. Mit Abstand vom äußeren Edelstahlblech 8 ist eine Wand 10 einer insgesamt mit 11 bezeichneten Schäumform angeordnet und bildet einen Spalt 12, der der Wandstärke des Metalles im späteren Gußteil exakt entspricht. In den Spalt 12 wird, wie dies beim Vollformgießen an sich bekannt ist, schäumbares Kunststoffgranulat 13 eingefüllt und dort aufgeschäumt, so daß ein Modell entsteht, bei dem der vergasbare Kunststoffschaumkörper exakt in der Position des Metalls im späteren Gußstück ist.
  • Das Aufschäumen des Kunststoffgranulats 13 erfolgt durch Durchleitung eines Wärmeträgermediums, in der Regel Heißdampf. Dieser wird durch mit 14 bezeichnete Dampfdüsen in das Kunststoffgranulat 13 eingeführt und bei der Herstellung üblicher Modelle am Innenumfang des Spaltes 12 durch entsprechende Düsen abgezogen. Auf diese Weise durchströmt der Dampf die Wand des Modells in deren Querrichtung und legt so einen minimalen Weg im Kunststoffgranulat 13 zurück. Dies ist deshalb wichtig, weil der Dampf beim Durchströmen des Kunststoffgranulats 13 Energie verliert, und dieser Energieverlust möglichst gering gehalten werden muß, damit auch im Bereich des Dampfaustrittes noch ein vollständiges und gleichmäßiges Aufschäumen des Kunststoffgranulats 13 erfolgt. Muß der Dampf hingegen im Kunststoffgranulat 13 eine längere Wegstrecke zurücklegen, so wird der Energieverlust schnell so hoch, daß ein vollständiges Aufschäumen im Austrittsbereich des Dampfes nicht mehr gewährleistet ist. Dabei ist zu beachten, daß der Dampfeinlaß durch den dortigen Schäumvorgang zunehmend behindert wird, weil beim Schäumen die Zwischenräume zwischen den Granulatkörnern vermindert werden und schließlich ganz verschwinden, so daß sich schnell hoher Widerstand gegen die Dampfströmung aufbaut.
  • Es liegt auf der Hand, daß eine Querdurchströmung des Kunststoffgranulats 13 im Spalt 12 nicht möglich ist, wenn die Innenfläche des Spaltes 12 im wesentlichen gasdicht abgedeckt ist, wie dies hier durch das Edelstahlblech 8 der Fall ist. An der Stelle des Edelstahlbleches 8 könnte auch etwa eine Keramikschlichte wie Zirkonoxidschlichte verwendet werden, die aber in jedem Fall diffusionsdicht sein muß, damit Dampf nicht in den Dämmkorpus 6 eindringen kann. Bei einer solchen Fallgestaltung kann die Anwendung des Vollformgießens normalerweise nicht erwogen werden.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Wärmedämmwirkung der Hochtemperaturdämmung 2 ausreicht, einen Energieverlust des Dampfes auf der Seite des Stahlbleches 8 so gering zu halten, daß der Dampf eine wesentlich längere Wegstrecke durch das Kunststoffgranulat geführt werden kann, bevor er verbraucht ist, also einen vollen Schäumvorgang nicht mehr erzeugt. Wegen des den Wärmefluß durch das Edelstahlblech 8 stark begrenzenden Dämmkorpus 6 ist es überraschend möglich, den Dampf zu beiden Seiten über den Umfang der Hochtemperaturdämmung 2 zu führen und an der den Dampfdüsen 14 gegenüberliegenden Seite durch entsprechende Auslaßdüsen 15 austreten zu lassen, wobei dieser Vorgang zweckmäßig in an sich bekannter Weise durch Unterdruck an den Auslaßdüsen 15 unterstützt wird. Im Beispielsfalle tritt der Heißdampf an den Dampfdüsen 14 mit einer Temperatur von 120°C in das Kunststoffgranulat 13 ein und verläßt es an den Auslaßdüsen 15 mit einer Temperatur von 110°C, die immer noch ausreichend über der Schäumtemperatur des Kunststoffgranulats 13 von im Beispielsfalle 105°C liegt.
  • Wie Messungen ergeben haben, sind die metallenen Wände 10 der Schäumform 11 für einen Großteil des Wärmeverlustes des Dampfes verantwortlich. Würde somit der Spalt 12 beidseitig durch Wände 10 der Schäumform 11 begrenzt, deren Temperatur natürlich in jedem Falle deutlich unterhalb der Schäumtemperatur liegen muß, so wäre ein zu starker Wärmeverlust unvermeidlich. Bei Anordnung der Hochtemperaturdämmung 2 an der Innenseite der Schäumform 11 hingegen erfolgt eine Aufheizung im wesentlichen auf die Dampftemperatur lediglich der äußerst geringen Masse des dünnen Edelstahlbleches 8, während die Temperatur im Dämmkorpus 6 schnell abfällt, so daß nur minimaler Wärmeverlust zur Innenseite der Schäumform 11 hin erfolgt.
  • Der Wärmeverlust an der Außenseite des Spaltes 12 in die Wände 10 der Schäumform 11 hinein kann dadurch begrenzt werden, daß die Wände 10 auf eine erhöhte Temperatur gebracht werden, die aber mit beispielsweise 90°C immer noch deutlich unter der Schäumtemperatur des Kunststoffgranulats 13 liegt, so daß dieses nicht beim Einfüllen vorzeitig aufschäumen kann. Hierzu sind im Beispielsfalle elektrische Heizelemente 16 in die Wände 10 der Schäumform 11 eingebracht.
  • Nach dem Schäumvorgang liegt das Schaumstoffgießmodell mit integrierter Hochtemperaturdämmung 2 in der in Fig. 1 dargestellten Form vor, wobei jedoch an Stelle des dortigen Mantels 1 aus Metall Wände aus vergasbarem Kunststoffmaterial vorhanden sind. Die Flächen des Schaumstoffmaterials können nun in der an sich bekannten Weise mit einer geeigneten Schlichte versehen werden, wonach das Schaumstoffgießmodell, das im Unterschied zum fertigen Teil allerdings mit einem Anschnittsystem versehen ist, in ein fluidisiertes Bett aus Formmaterial wie Gießsand eingebettet und so von Gießsand umgeben wird. Wird der Gießsand etwa durch Anlegen von Unterdruck und/oder Rütteln bzw. Vibrieren verfestigt, so umgibt er satt die Flächen des Schaumstoffgießmodells sowie die freien Flächen der Hochtemperaturdämmung 2. Über das Anschnittsystem kann dann Metallschmelze auf den vergasbaren Schaumstoff aufgebracht werden, wodurch dieser vergast und durch die Schmelze ersetzt wird, welche jeden freien Raum zwischen der temperaturbeständigen Schlichte des Schaumstoffgießmodells und den an das Schaumstoffgießmodell angrenzenden Flächen der Hochtemperaturdämmung 2 ausfüllt, so daß das gewünschte Gußstück entsteht.

Claims (2)

  1. Verfahren zur Herstellung von Gußteilen mit umgossener, zum Beispiel wegen einer metallischen Abdeckung gasdichten oder einen Durchgang von Gasen erschwerenden Hochtemperaturdämmung (2) mit einer auf Seiten des Gußwerkstoffes für Schmelze undurchdringlichen Begrenzungsfläche,
    bei dem die Hochtemperaturdämmung (2) in die Gießform eingebracht und die Schmelze eingeführt und mit der Hochtemperaturdämmung (2) in Berührung gebracht wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Hochtemperaturdämmung (2) zunächst in eine Schäumform (11) in einer ihrer späteren Lage (12) in der Gießform hinsichtlich des Hohlraums für die Schmelze entsprechenden Lage eingebracht wird,
    daß schäumbares Kunststoffgranulat (13) in die Schäumform (11) eingebracht und mittels Durchleitung eines Wärmeträgermediums wie Dampf aufgeschäumt wird, wobei das Wärmeträgermedium durch die Wände (10) der Schäumform (11) an der der Hochtemperaturdämmung (2) gegenüberliegenden Seite hindurch eingeführt und auf der gegenüberliegenden Seite des Werkstücks abgesaugt wird, und
    daß das so gebildete ausgeformte Schaumstoffgießmodell mit daran befestiger Hochtemperaturdämmung (2) in eine Gießform eingesetzt und im Vollformgießverfahren vergossen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (10) der Schäumform (11) auf eine unterhalb der Aufschäumtemperatur des Kunststoffgranulats (13) liegende Temperatur vorgewärmt werden,
EP89912097A 1988-10-24 1989-10-23 Verfahren zur herstellung von gussstücken mit einer aufgeschmolzenen annähernd gasdichten hochtemperaturisolierung Expired - Lifetime EP0439521B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3836190 1988-10-24
DE3836190A DE3836190A1 (de) 1988-10-24 1988-10-24 Verfahren zur herstellung von gussteilen mit umgossener, wenigstens annaehernd gasdichter hochtemperaturdaemmung
PCT/EP1989/001265 WO1990004472A1 (de) 1988-10-24 1989-10-23 Verfahren zur herstellung von gussteilen mit umgossener, wenigstens annähernd gasdichter hochtemperaturdämmung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0439521A1 EP0439521A1 (de) 1991-08-07
EP0439521B1 true EP0439521B1 (de) 1995-01-04

Family

ID=6365805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP89912097A Expired - Lifetime EP0439521B1 (de) 1988-10-24 1989-10-23 Verfahren zur herstellung von gussstücken mit einer aufgeschmolzenen annähernd gasdichten hochtemperaturisolierung

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0439521B1 (de)
JP (1) JPH04502883A (de)
AT (1) ATE116581T1 (de)
CA (1) CA2001396A1 (de)
DE (2) DE3836190A1 (de)
WO (1) WO1990004472A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10134293B4 (de) * 2001-07-14 2009-06-04 Mahle Gmbh Gekühlter Ringträger für einen Kolben
DE102007055328A1 (de) * 2007-11-19 2009-05-20 Contitech Techno-Chemie Gmbh Rohrverbindung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3347616C2 (de) * 1983-12-30 1986-01-09 Grünzweig + Hartmann und Glasfaser AG, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur Herstellung von aus expandierten Schaumstoffperlen bestehenden verlorenen Gießmodellen für das Vollformgießverfahren vorzugsweise zur Fertigung von Seriengußteilen, sowie Vorrichtung hierzu
DE8717657U1 (de) * 1987-08-29 1989-09-21 Eisengießerei Monforts GmbH & Co, 4050 Mönchengladbach Gußkörpermodell

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Patent Abstracts of Japan, Band 10, Nr 138 (M-480)(2195), 21 May 1986, & JP, A, 60261657 (KOMATSU SEISAKUSHO K.K.) 24 December 1985 *

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04502883A (ja) 1992-05-28
DE58908862D1 (de) 1995-02-16
DE3836190A1 (de) 1990-05-03
CA2001396A1 (en) 1990-04-24
ATE116581T1 (de) 1995-01-15
EP0439521A1 (de) 1991-08-07
WO1990004472A1 (de) 1990-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3210433C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer verlorenen Gießform zur Produktion einer Schaufel für ein Gasturbinentriebwerk
DE3907923C1 (de)
DE4137664B4 (de) Spritzgießvorrichtung mit gesondertem Heizelement im den Formhohlraum bildenden Einsatz
DE4015204C1 (de)
DE8817021U1 (de) Vorrichtung zum Spritzgiessen von PET-Formlingen und Anguss-System
DE69009116T2 (de) Verbrennkammer mit Wärmedämmung.
DE69606614T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Vorwärmung von Formen für Gussteilen aus Aluminium
DE69608389T2 (de) Turbinenschaufel und Giessverfahren mit optimaler Wandstärkenkontrolle
DE19819946A1 (de) Abgaskrümmer
DE844806C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Verbundmetallstraengen
EP0951371B1 (de) Verfahren zum herstellen einer kühlplatte für öfen zur eisen- und stahlerzeugung
DE2602434A1 (de) Im zylinderkopf einer brennkraftmaschine befindliche gasfuehrungskanaele und deren herstellung
EP2399692B1 (de) Gießform zum Gießen von Gussstücken aus einer Metallschmelze
EP0439521B1 (de) Verfahren zur herstellung von gussstücken mit einer aufgeschmolzenen annähernd gasdichten hochtemperaturisolierung
DE3720714C2 (de)
DE69003629T2 (de) Vorbrennkammer mit Wärmedämmung und Verfahren für seine Herstellung.
DE2555166A1 (de) Zylinderkopf
DE10357125A1 (de) Krümmer für eine Abgasanlage und Verfahren zur Herstellung eines Krümmers
EP0914548A1 (de) Abgaskrümmer für verbrennungsmotoren und verfahren zu seiner herstellung
EP0809554B1 (de) Gasspülstein in form eines fugenspülers
DE2549255A1 (de) Katalytische reinigungsanlage fuer die abgase von brennkraftmaschinen
DE2754231C1 (de) Verfahren zur Herstellung hohler Gußkörper, insbesondere Hohlschaufeln für Gasturbinenstrahltriebwerke
WO2001007227A1 (de) Verfahren zur herstellung eines hohlkörpers in schmelzkerntechnik
DE1200072B (de) Duese fuer einen Raketenmotor und Vorrichtung zur Herstellung der Duese
DE102004034802B4 (de) Metallische Dauerform zur Herstellung von Großgussteilen aus Metalllegierungen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LI LU NL SE

17P Request for examination filed

Effective date: 19910418

17Q First examination report despatched

Effective date: 19931015

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LI LU NL SE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRE;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.SCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 19950104

Ref country code: NL

Effective date: 19950104

Ref country code: BE

Effective date: 19950104

Ref country code: GB

Effective date: 19950104

Ref country code: FR

Effective date: 19950104

REF Corresponds to:

Ref document number: 116581

Country of ref document: AT

Date of ref document: 19950115

Kind code of ref document: T

REF Corresponds to:

Ref document number: 58908862

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19950216

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Effective date: 19950404

EN Fr: translation not filed
NLV1 Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act
GBV Gb: ep patent (uk) treated as always having been void in accordance with gb section 77(7)/1977 [no translation filed]

Effective date: 19950104

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Effective date: 19951023

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Effective date: 19951031

Ref country code: LI

Effective date: 19951031

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 19951031

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 19951121

Year of fee payment: 7

26N No opposition filed
REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Effective date: 19970701