DE3725461A1

DE3725461A1 - Method for the production of sand cores for hollow ceramic parts

Info

Publication number: DE3725461A1
Application number: DE19873725461
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Eigenfeld
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1987-07-31
Filing date: 1987-07-31
Publication date: 1989-02-09

Abstract

The invention relates to the production of the sand cores for hollow ceramic parts, which are held during the casting of the finished part in the casting mould. To avoid longitudinal cracks in the ceramic part due to the internal pressure in the mould during core production, the invention proposes to support the ceramic part in the core box via rubber-elastic material. In this arrangement, the rubber-elastic material exerts an external pressure on the hollow ceramic part which is at least equal to the internal pressure in the mould exerted during sand core production.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4.The invention relates to a method and a Device for performing the method according to the The preamble of claim 1 and claim 4.

Es ist allgemein bekannt, daß Bestrebungen im Gange sind, bei Brennkraftmaschinen immer mehr vom Heißgas bestrichene Bauteile in Keramik auszuführen. Hiermit soll eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit erreicht werden. Die keramischen Bauteile bergen aber z.Z. noch Nachteile in sich, die insbesondere durch ihre hohe Sprödigkeit, ihren großen Streubereich von Festigkeits werten und großen Maßtoleranzen geprägt sind. Aus diesen Gründen werden die vorgefertigten Keramikeinsätze in einer metallischen Umgebung abgestützt.It is well known that efforts are underway are, more and more of the hot gas in internal combustion engines painted components in ceramic. Herewith an increase in economy should be achieved will. However, the ceramic components currently contain still Disadvantages in particular due to their high Brittleness, their wide range of strength values and large dimensional tolerances. From these Reasons are the prefabricated ceramic inserts in supported in a metallic environment.

Um beispielsweise Portliner in die Auslaßkanäle von Zylinderköpfen eingießen zu können, werden diese Port liner mit einem Sandkern versehen, der Lagefixierungen für den Portliner in der Gießform aufweist. Zur Her stellung der Sandkerne wird der Portliner in eine Kernbüchse eingelegt und der Sandkern nach dem Cold- Box-Verfahren auf der Kerngießmaschine gefertigt. Da als Keramikmaterial überlicherweise Oxidkeramik, also Aluminiumtitanat, verwendet wird, besteht nun die Gefahr, daß bei der Fertigung der Sandkerne aufgrund der geringen aufnehmbaren Zugspannungen des Portliners Längsrisse auftreten können. Diese sind in der ungenü genden Unterstützung des Portliners in den Kernkasten begründet.For example, to insert Portliner into the outlet channels of To be able to cast cylinder heads, this port Liner provided with a sand core, the position fixations for the portliner in the mold. To Her position of the sand cores is the Portliner in a Core box inserted and the sand core after the cold Box process made on the core casting machine. There as Ceramic material usually oxide ceramic, so Aluminum titanate, is used, there is now Risk that in the manufacture of sand cores due to low absorbable tensile stresses of the Portliner Longitudinal cracks can occur. These are inaccurate support in the core box justified.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens be reitzustellen, bei dem das Herstellen von Sandkernen für hohle Keramikteile ohne Beschädigung der Keramikteile möglich ist.The object of the invention is therefore a method and a device for performing the method be in which the manufacture of sand cores for hollow ceramic parts without damaging the ceramic parts is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Die Lösung basiert auf der Erkenntnis, daß Druckspannungen im Gegensatz zu Zugspannungen von dem Keramikmaterial relativ gut aufgenommen werden. Hierbei sollen die Druckspannungen derart gewählt werden, daß sie von dem Forminnendruck höchstens kompensiert werden können.This object is inventively characterized by nenden features of the first claim solved. The solution is based on the knowledge that compressive stresses in the Contrary to tensile stresses from the ceramic material be received relatively well. Here, the Compressive stresses are chosen so that they from the Mold pressure can be compensated for at most.

Anspruch 2 beschreibt eine vorteilhafte Ausgestaltung. Eine mögliche Alternative wird in Anspruch 3 beschrie ben.Claim 2 describes an advantageous embodiment. A possible alternative is described in claim 3 ben.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens be schreibt Anspruch 4. Durch die gummielastischen Zwi schenelemente wird neben dem Aufbringen der Druck spannung auch gleichzeitig eine genügende, weil all seitige Unterstützung des Keramikteils in dem Kernkasten erzielt. Aufgrund des Herstellprozesses von Protlinern besitzen diese verfahrensbedingt große Maßtoleranzen. Beim Einformen von Porlinern mit Untermaßen im Durch messer würden sich zusätzlich radiale Lageveränderungen ergeben; die Anschlußmaße bei Ventilsitzring bzw. Auspuff-Flansch können nicht eingehalten werden. Port liner mit Übermaß gehen beim Einlegen in "harte" Kern kästen zu Bruch. A device for performing the method be writes claim 4. By the rubber elastic Zwi In addition to the application, pressure is applied tension at the same time a sufficient because all side support of the ceramic part in the core box achieved. Due to the manufacturing process of protliners they have large dimensional tolerances due to the process. When molding porliners with undersizes in the through radial position changes would also occur surrender; the connection dimensions for the valve seat ring or Exhaust flange cannot be maintained. Port Liner with oversize go into the "hard" core to break.

Durch die erfindungsgemäße elastische Aufnahmevorrich tung in der Kernbüchse wird der weitere Vorteil erzielt, daß Portliner mit Untermaß zentrisch ohne Spalt (Ein dringen von Formsand) fixiert werden, während Portliner mit Übermaß ohne zusätzliche mechanische Kräfte aufge nommen werden.By the elastic receiving device according to the invention In the core box, the further advantage is achieved that Portliner with undersize centrically without gap (Ein penetrate from molding sand) while portliner with excess without additional mechanical forces be taken.

Hierbei kann das Zwischenelement ein- oder mehrteilig aufgebaut sein (Anspruch 5). Die benötigten Druckspan nungen werden dadurch erzielt, daß durch das Einlegen des Keramikteils oder durch das Schließen des Kernka stens ein Zusammendrücken des Zwischenelementes erreicht wird. Alternativen zum Aufbringen und Steuern des Außendrucks stellen die Weiterbildungen nach den An sprüchen 6-8 dar. Hierbei kann die Steuerung des Außendruckes in Abhängigkeit des Schließdruckes zum Einschließen des Kernsandes vorgenommen werden.Here, the intermediate element can be in one or more parts be constructed (claim 5). The required chipboard Solutions are achieved by inserting the ceramic part or by closing the core box at least a compression of the intermediate element is achieved becomes. Alternatives to applying and controlling the The further training is based on external pressure Proverbs 6-8 represents. The control of the External pressure depending on the closing pressure Including the core sand can be made.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es stellen dar:In the following, the invention is based on a preferred Embodiment explained in more detail. They represent:

Fig. 1 einen Portliner mit Sandkern; FIG. 1 is a port liner with a sand core;

Fig. 2 eine Kernkastenhälfte mit Portliner und Fig. 2 is a core box half with portliner and

fertigem Sandkern;finished sand core;

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform zu Fig. 2. Fig. 3 shows an alternative embodiment to FIG. 2.

In Fig. 1 ist ein Portliner 1 dargestellt, in dem ein Sandkern 2 eingeformt wurde. Der Sandkern 2 weist an seinem aus dem Portliner 1 herausragenden Ende eine Abflachung zur Lagefixierung im Gießwerkzeug des Zylin derkopfes auf. Der Portliner ist nach einem üblichen Gießverfahren, beispielsweise im Schlickergießverfahren hergestellt. Der Sandkern wird nach einem der üblichen Kernherstellungsverfahren, beispielsweise dem Cold- Box-Verfahren hergestellt.In Fig. 1, a port liner 1 is illustrated in which a sand core 2 was formed. The sand core 2 has at its end protruding from the Portliner 1 a flattening for fixing the position in the casting tool of the cylinder head. The Portliner is manufactured using a conventional casting process, for example the slip casting process. The sand core is produced using one of the usual core production processes, for example the cold box process.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf einen Kernkasten 3, in dem ein Portliner 1 eingelegt ist. Gehalten wird der Portliner 1 über gummielastische Halbschalen 4, 5. Jede Halbschale ist in einer Kernkastenhälfte angeordnet. Aufgrund der gummielastischen Halbschalen 4, 5, deren Innenkontur beispielsweise geringfügig kleiner als die Außenkontur des Keramikteils ist, wird auf das Keramik teil ein Außendruck ausgeübt. Dieser Außendruck ist in seiner Höhe derart gewählt, daß er immer größer als der von dem Kernsand ausgeübte Innendruck ist. Der Kernsand wird über den Kanal 6 in üblicher Weise in den ge schlossenen Kernkasten eingeschossen. Fig. 2 shows the top view of a core box 3 , in which a portliner 1 is inserted. The Portliner 1 is held over rubber-elastic half-shells 4 , 5 . Each half-shell is arranged in a core box half. Due to the rubber-elastic half-shells 4 , 5 , the inner contour of which is, for example, slightly smaller than the outer contour of the ceramic part, an external pressure is exerted on the ceramic part. The height of this external pressure is selected such that it is always greater than the internal pressure exerted by the core sand. The core sand is shot through the channel 6 in the usual way into the closed core box.

In Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform der gummielastischen Halbschalen 4, 5 dargestellt. Sie sind in ihrem Inneren hohl ausgeführt. Dieser Hohlraum kann entweder unter einem festen Überdruck gehalten werden oder - wie Fig. 3 zeigt - mit Leitungen 7, 8 versehen werden, die aus dem Kernkasten nach außen führen. Hierdurch kann ein einstellbarer Überdruck - bezogen auf den Forminnendruck - eingestellt werden. Auch ist es dadurch möglich, den ausgeübten Außendruck zu variieren, beispielsweise zeitabhängig. Dies bietet sich insbe sondere deshalb an, da sich auch der Forminnendruck aufgrund des Aushärteprozesses des Kernsandes zeitlich ändert.In Fig. 3 is an alternative embodiment of the elastic half-shells 4, 5. They are hollow inside. This cavity can either be kept under a fixed excess pressure or - as shown in FIG. 3 - be provided with lines 7 , 8 which lead outwards from the core box. In this way, an adjustable overpressure - based on the internal mold pressure - can be set. This also makes it possible to vary the external pressure exerted, for example depending on the time. This is particularly useful because the mold pressure also changes over time due to the hardening process of the core sand.

Claims

1. A method for producing sand cores for hollow ceramic parts, in particular for portliners for internal combustion engines, by inserting the ceramic part into a core box and then the sand core is made, characterized in that an external pressure on the ceramic part during the introduction and curing of the core sand is exerted which corresponds at least to the pressure exerted on the ceramic part by the compacted core sand.

2. The method according to claim 1, characterized in that the external pressure before the Introducing the core sand is built up.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the external pressure is continuous only with the hardening process of the core sand is reduced.

4. Device for performing the method according to one of claims 1-3, wherein a core box is provided which has recesses for receiving the hollow ceramic part and a pouring opening for the core sand, characterized in that the ceramic part (Portliner 1) in the core box ( 3 ) via at least one rubber-elastic intermediate element (half-shells 4, 5), the volume of which is greater than the space provided in the core box ( 3 ).

5. The device according to claim 4, characterized in that the intermediate element consists of two half-shells ( 4 , 5 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that the intermediate element has a cavity.

7. The device according to claim 6, characterized in that the cavity to a Pressure source is connectable.

8. The device according to claim 7, characterized in that the pressure in the Cavity depending on the curing process of the Core sand is controllable.