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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gussbauteils, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solches Verfahren zum Herstellen eines Gussbauteils, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2012 011 006 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Gussbauteil wird aus einem metallischen Werkstoff hergestellt, indem bei dem Verfahren eine Schmelze aus dem metallischen Werkstoff mittels einer Druckgießmaschine in eine Form eingebracht, insbesondere eingepresst, wird. Bei dem Verfahren wird aus einem ersten Teil der Schmelze das Gussbauteil hergestellt. Aus einem zweiten Teil der Schmelze wird ein Pressrest gebildet.
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Des Weiteren ist aus der
AT 301077 B ein Verfahren zum wiederholten, raschen Spritzgießen eines geschmolzenen Eisenmetalles durch einen Einguss oder Steg in eine geschlossene Form bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass Gussbauteile auf besonders zeit- und materialgünstige Weise hergestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass das Gussbauteil besonders zeit- und materialgünstig, das heißt mit einer sehr geringen Zyklus- beziehungsweise Taktzeit und mit einem sehr geringen Material- beziehungsweise Werkstoffaufwand, hergestellt werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Pressrest, welcher beispielsweise auch als Anguss bezeichnet wird, einen Anguss bildet oder Bestandteil eines Angusses ist, mit wenigstens einer lokalen Querschnittsreduzierung versehen wird. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der Pressrest einen ersten Teilbereich mit einer ersten Wanddicke und einen sich direkt an den ersten Teilbereich anschließenden zweiten Teilbereich mit einer zweiten Wanddicke aufweist, wobei die zweite Wanddicke geringer als die erste Wanddicke ist. Insbesondere beträgt die zweite Wanddicke höchstens 70 Prozent, insbesondere höchstens 50 Prozent, der ersten Wanddicke.
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Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Pressrest mit wenigstens einem Hinterschnitt versehen wird, in welchen ein Schieber der Druckgießmaschine eingreift. Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Üblicherweise hat in der Druckgusstechnik der Pressrest den größten Querschnitt eines sogenannten Abgusses. Der Abguss wird aus der Schmelze hergestellt und umfasst beispielsweise das gewünscht herzustellende Gussbauteil und den Pressrest, welcher - insbesondere bevor der Pressrest von dem eigentlichen Gussbauteil entfernt wird - mit dem eigentlichen Gussbauteil verbunden, insbesondere einstückig mit dem eigentlichen Gussbauteil ausgebildet, ist. Da der Pressrest den größten Querschnitt am Abguss aufweist, stellt der Pressrest üblicherweise die limitierende Größe im Hinblick auf die Erstarrungszeit des Abgusses dar. Üblicherweise ist es wünschenswert, die Form zeitnah, das heißt möglichst kurze Zeit nach dem Einbringen der Schmelze in die Form, zu öffnen, um eine geringe Zykluszeit zu realisieren und in der Folge das Gussbauteil zeit- und kostengünstig herstellen zu können. Bei einem sehr zeitnahen Öffnen der Form kann jedoch der Pressrest insbesondere aufgrund seines großen Querschnitts deformiert werden, was zu unerwünschten Prozessstörungen führen kann.
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Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden. Da der Pressrest die lokale Querschnittsreduzierung aufweist, wird der Pressrest mit weniger Material hergestellt, als wenn sowohl der erste Teilbereich als auch der zweite Teilbereich die erste Wanddicke aufweisen würden. Somit erfolgt erfindungsgemäß gegenüber einer solchen Herstellung des Gussbauteils, bei welcher sowohl der erste Teilbereich als auch der zweite Teilbereich die erste Wanddicke aufweisen, eine Materialreduzierung, da der Pressrest aus weniger Material hergestellt wird. Diese Materialreduzierung ermöglich es, Temperaturen und somit Erstarrungszeiten im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren abzusenken, wodurch die Zykluszeit reduziert werden kann. Außerdem verhindert der Hinterschnitt am Pressrest ein vorzeitiges Abreißen beziehungsweise Deformieren des Pressrestes, sodass das Gussbauteil besonders zeit- und kostengünstig und gleichzeitig mit einer besonders hohen Qualität hergestellt werden kann. Außerdem kann ein sogenanntes Kreislaufmaterial im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren reduziert werden. Außerdem können Prozessstörungen und durch solche Prozessstörungen bewirkter Materialausschuss im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren reduziert werden. Des Weiteren kann eine besonders hohe Prozessstabilität realisiert werden, sodass beispielsweise im Rahmen einer Massen- oder Serienfertigung Gussbauteile mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens prozesssicher und somit zeit- und kostengünstig hergestellt werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Seitenansicht einer Form einer Druckgießmaschine, mittels welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann;
- 2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Form und eines Pressrestes;
- 3 eine schematische Perspektivansicht des Pressrestes; und
- 4 eine schematische Seitenansicht eines Gussbauteils, welches mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wird.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Im Folgenden wird anhand der Fig. ein Verfahren zum Herstellen eines aus 4 erkennbaren Gussbauteils 10 erläutert. Das Gussbauteil 10 wird auch als Gussteil bezeichnet und ist ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs. Bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist das Gussbauteil 10 beispielsweise ein Getriebegehäuse für ein Getriebe, insbesondere für ein Automatikgetriebe, eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Bei dem Verfahren wird das Gussbauteil 10 aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Bei dem metallischen Werkstoff handelt es sich beispielsweise um ein Leichtmetall, insbesondere Aluminium, sodass das Gussbauteil 10 beispielsweise ein Aluminiumgussbauteil, insbesondere ein Aluminium-Druckgussbauteil, ist. Im Rahmen des Verfahrens wird das Gussbauteil 10 durch Gießen, insbesondere durch Druckgießen, hergestellt. Hierzu wird aus dem metallischen Werkstoff eine Schmelze gebildet, welche mittels einer zum Durchführen des Druckgießens ausgebildeten Druckgießmaschine, insbesondere mittels eines Kolbens der Druckgießmaschine, in eine aus 1 erkennbare Form 12 der Druckgießmaschine eingebracht, insbesondere eingepresst, wird. Wie aus 1 erkennbar ist, umfasst die Druckgießmaschine, insbesondere die Form 12, Werkzeugteile 14 und 16, welche beispielsweise jeweils einen auch als Kavität bezeichneten Formhohlraum begrenzen. Die Schmelze wird beispielsweise in die Kavität eingebracht, insbesondere eingepresst, wobei die Schmelze und somit das Gussbauteil 10 mittels der Kavität geformt werden. Außerdem umfasst die Druckgießmaschine, insbesondere die Form 12, Schieber S1-3, welche relativ zueinander und/oder relativ zu dem Werkzeugteil 14 und/oder relativ zu dem Werkzeugteil 16, insbesondere translatorisch, bewegbar sind. Insbesondere wird die Schmelze über eine Eingießseite ES, auf welcher beispielsweise das Werkzeugteil 14 angeordnet ist, in die Form 12, insbesondere in die Kavität, eingebracht. Beispielsweise wird die Schmelze durch eine Gießkammer hindurchgefördert und somit über die Gießkammer in die Kavität eingebracht, sodass beispielsweise die Gießkammer in Fließrichtung der Schmelze stromauf der Kavität angeordnet ist. Insbesondere wird die Schmelze mittels des zuvor genannten Kolbens durch die Gießkammer hindurchgefördert und hierdurch in die Kavität eingebracht.
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Bei dem Verfahren wird aus einem ersten Teil der Schmelze das eigentliche Gussbauteil 10, insbesondere in der Kavität, hergestellt. Aus einem gegenüber dem ersten Teil geringeren zweiten Teil der Schmelze wird ein Pressrest 18 hergestellt, wobei der Pressrest 18 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in der Gießkammer hergestellt wird. Der Pressrest 18 wird somit im Vergleich zum eigentlichen Gussbauteil 10 beziehungsweise im Vergleich zu dem ersten Teil aus eigentlich überschüssigem Material hergestellt. Die Herstellung des Pressrests 18 ist jedoch vorteilhaft, um eine hinreichende Füllung der Kavität zu gewährleisten. Einerseits ist es wünschenswert, den zweiten Teil und somit den Pressrest 18 hinreichend groß zu gestalten, um die Kavität hinreichend, insbesondere vollständig, mit der Schmelze füllen zu können. Andererseits ist es wünschenswert, den zweiten Teil und somit den Pressrest 18 so gering wie möglich zu halten, um das Gussbauteil 10 besonders material- und somit kostengünstig herzustellen und insbesondere sogenanntes Kreislaufmaterial gering zu halten.
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Um nun das Gussbauteil 10 besonders zeit- und materialgünstig herstellen zu können, wird der Pressrest 18, wie besonders gut aus 2 und 3 erkennbar ist, mit wenigstens einer lokalen Querschnittsreduzierung QR und wenigstens einem Hinterschnitt HS versehen. Der Hinterschnitt HS ist in 2 besonders gut erkennbar und dort in einem Bereich B angeordnet. Wie ferner besonders gut aus 2 erkennbar ist, greift der Schieber S1 in den Hinterschnitt HS ein.
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Unter der lokalen Querschnittsreduzierung QR ist insbesondere zu verstehen, dass der Pressrest 18 in einem ersten Teilbereich T1 eine erste Wanddicke und in einem sich unmittelbar beziehungsweise direkt an den ersten Teilbereich T1 anschließenden zweiten Teilbereich T2 eine gegenüber der ersten Wanddicke geringere zweite Wanddicke aufweist, welche beispielsweise höchstens 70 Prozent, insbesondere höchstens 50 Prozent, der ersten Wanddicke beträgt. Somit kann beispielsweise im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren ein sogenannter Speisungsquerschnitt in dem Teilbereich T1 beziehungsweise des Teilbereichs T1 unverändert bleiben, sodass die Schmelze vorteilhaft in die Kavität eingebracht werden kann. Die Querschnittsreduzierung QR ist beispielsweise auf halber Höhe des Pressrests 18 vorgesehen. Dabei ist die zweite Wanddicke gegenüber der ersten Wanddicke um ein Drittel reduziert, sodass die zweite Wanddicke zwei Drittel der ersten Wanddicke beträgt. Somit ist der Pressrest 18 hinsichtlich seines Querschnitts auf halber Höhe um ein Drittel reduziert. Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Hinterschnitt HS einen Winkel von zirka 10 Grad aufweist.
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Der Hinterschnitt HS des Pressrests 18 hat im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zur Folge, dass Erstarrungszeiten lokal verringert werden können. Ebenso kann das Kreislaufmaterial reduziert und insbesondere minimiert werden. Ein besonders großer Vorteil kann durch das Verfahren jedoch im Hinblick auf ein Entformen des Gussteils realisiert werden. Im Rahmen des Entformens wird das Gussbauteil 10, insbesondere nach einem Erstarren der Schmelze, aus der Form 12 entnommen, das heißt entformt. Sobald das Gussbauteil 10 entformt werden soll, fahren alle Schieber S1, S2 und S3, insbesondere synchron beziehungsweise gleichzeitig, von der Eingießseite ES und somit beispielsweise von dem Werkzeugteil 14 weg. Bezogen auf die Bildebene von 1 bedeutet dies, dass die Schieber S1-3 beispielsweise nach rechts von der Eingießseite ES wegfahren, das heißt translatorisch wegbewegt werden. Hierbei ergibt sich durch den die Querschnittsreduzierung QR und den Hinterschnitt HS aufweisenden Pressrest 18 insbesondere der Vorteil, dass der Schieber S1 in dem Hinterschnitt HS und somit in dem Pressrest 18 eingreift. Hierdurch hält der Schieber S1 den Pressrest 18, wodurch der Schieber S1 den Pressrest 18 stabilisiert, während dieser beispielsweise aus der Gießkammer gezogen wird. Wird beispielsweise der Schieber S1 bewegt, insbesondere von der Eingießseite ES wegbewegt, so wird dadurch beispielsweise der Pressrest 18 mittels des Schiebers S1 von der Eingießseite ES wegbewegt und dabei beispielsweise aus der Gießkammer herausbewegt, insbesondere herausgezogen. Mit anderen Worten wird bei dem Entformen des Gussbauteils 10 der Schieber S1 in eine Richtung translatorisch bewegt, während der Schieber in den Hinterschnitt HS eingreift. Hierdurch wird der Pressrest 18 mittels des Schiebers S1 in die Richtung translatorisch bewegt. Ein frühzeitiges Abreißen sowie ein Deformieren des Pressrests 18 können somit unterbunden werden.
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Es wurde gefunden, dass durch die Querschnittsreduzierung QR lokal die Temperatur um zirka 30 Grad Celsius im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren gesenkt werden kann. Hierdurch können die Abkühlzeit und somit die Zykluszeit besonders gering gehalten werden. Der Hinterschnitt HS gewährleistet ein Mitreißen des Pressrests 18, wenn der Schieber S1 entsprechend bewegt wird. Dadurch können ein Abreißen und ein Verbiegen des Pressrests 18 vermieden werden. Darüber hinaus kann im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren eine Materialersparnis von zirka 200 Gramm realisiert werden. Außerdem kann die gleiche Speisungseffizienz bei reduziertem Querschnitt realisiert werden, indem beispielsweise der Querschnitt zum Lauf unverändert bleibt. Dies bedeutet, dass eine Zunahme von Erstarrungsporosität aufgrund der Querschnittsreduzierung QR vermieden werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gussbauteil
- 12
- Form
- 14
- Werkzeugteil
- 16
- Werkzeugteil
- 18
- Pressrest
- B
- Bereich
- ES
- Eingießseite
- HS
- Hinterschnitt
- QR
- Querschnittsreduzierung
- S1
- Schieber
- S2
- Schieber
- S3
- Schieber
- T1
- erster Teilbereich
- T2
- zweiter Teilbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012011006 A1 [0002]
- AT 301077 B [0003]
