DE102019109453A1 - Process for the production of die-cast components and die-cast components - Google Patents

Process for the production of die-cast components and die-cast components Download PDF

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Olaf Hentschel
Sascha Müller
Ismail Keser
Rainer Wallach
Christoph Weigelt
Oskar Mayer
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Abstract

Verfahren zum Herstellen von Druckgussbauteilen,umfassend die Schritte:- Bereitstellen einer Gussform, wobei die Gussform ein Vielzahl von Formteilen aufweist, welche eine Kavität für ein herzustellendes Bauteil formen, wobei durch die Formteile Formteilungen in der Gussform entstehen;- Gießen einer Vielzahl von Bauteilen in einem Gießzyklus;- Schließen der Gussform und Evakuieren der Kavität nach dem Gießzyklus derart, dass in den Formteilungen vorhandene Stoffe in die Kavität transportiert oder verlagert werden;- Entfernen der Stoffe aus der Kavität mit Beginn des nachfolgenden Gießzyklus.A method for producing die-cast components, comprising the steps of: providing a casting mold, the casting mold having a plurality of mold parts which form a cavity for a component to be produced, the mold parts resulting in mold divisions in the casting mold; casting a multitude of components in a casting cycle; - closing the mold and evacuating the cavity after the casting cycle in such a way that substances present in the mold divisions are transported or shifted into the cavity; - removal of the substances from the cavity at the beginning of the subsequent casting cycle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Druckgussbauteilen sowie ein Druckgussbauteil.The present invention relates to a method for producing die-cast components and a die-cast component.

Im Bereich der Druckgusstechnik ist es bekannt, die Formen, beispielsweise vor der Befüllung mit Gussmaterial, zu evakuieren. Mittels geeigneter Sensoren können hierbei unter anderem die Restfeuchte, Temperaturen und/oder Drücke gemessen werden. Die DE 10 2012 220 513 A1 offenbart in diesem Zusammenhang ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgussteils mit Hilfe einer Druckgießform, wobei in der Druckgießform enthaltene Luft abgesaugt wird und wobei die in der abgesaugten Luft enthaltene Feuchtigkeit gemessen wird. Durch Messen der Feuchtigkeit kann auf die Restfeuchte in der Druckgießform geschlossen werden. Es hat sich allerdings gezeigt, dass dies nicht ausreichend ist und es immer wieder zu Qualitätsproblemen, oftmals in der Form von Porositäten oder Lunkern in den Bauteilen, kommt. Problematisch sind in diesem Zusammenhang insbesondere Einsatzteilungen in der Gussform, in welchen sich Trennmittel, Feuchtigkeit etc. sammeln. Diese Stoffe können bei dem vorgenannten Absaugen nicht entfernt werden bzw. werden auch unter Umständen in den Messungen nicht erkannt.In the field of die-casting technology, it is known to evacuate the molds, for example before filling them with casting material. Using suitable sensors, the residual moisture, temperatures and / or pressures can be measured. The DE 10 2012 220 513 A1 discloses in this context a method for producing a die-cast part with the aid of a die-casting mold, air contained in the die-casting mold being sucked off and the moisture contained in the sucked-out air being measured. By measuring the moisture, conclusions can be drawn about the residual moisture in the die casting mold. However, it has been shown that this is not sufficient and that quality problems often arise, often in the form of porosities or cavities in the components. In this context, insert divisions in the casting mold, in which release agents, moisture, etc. collect, are particularly problematic. These substances cannot be removed with the aforementioned suction or may not be recognized in the measurements.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Druckgussbauteilen sowie ein Druckgussbauteil anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile beseitigen und insbesondere zu einer Erhöhung der Gussqualität führen.It is therefore an object of the present invention to provide a method for producing die-cast components and a die-cast component which eliminate the aforementioned disadvantages and in particular lead to an increase in the casting quality.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Druckgussbauteil gemäß Anspruch 9 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und der beigefügten Figur.This object is achieved by a method according to claim 1 and by a die-cast component according to claim 9. Further advantages and features emerge from the subclaims as well as the description and the attached figure.

Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Herstellen von Druckgussbauteilen die Schritte:

  • - Bereitstellen einer Gussform, wobei die Gussform ein Vielzahl von Formteilen aufweist, welche eine Kavität für ein herzustellendes Bauteil formen, wobei durch die Formteile Formteilungen oder Einsatzteilungen in der Gussform entstehen oder gebildet sind/werden;
  • - Gießen einer Vielzahl von Bauteilen in einem oder in einem ersten Gießzyklus;
  • - Schließen der Gussform und Evakuieren der Kavität nach dem bzw. dem ersten Gießzyklus derart, dass in den Formteilungen vorhandene Stoffe oder Medien in die Kavität transportiert oder verlagert werden;
  • - Entfernen der Stoffe oder Medien aus der Kavität mit Beginn eines zweiten oder nächsten Gießzyklus.
Mit Vorteil können Verunreinigungen, Trennmittel, etwaige vorhandene Restfeuchte oder Feuchtigkeit etc., welche sich während des ersten Gießzyklus bzw. allgemein während eines Gießzyklus bzw. beim Gießen einer Vielzahl von Bauteilen in den Formteilungen eingelagert haben, durch das Evakuieren in die Kavität transportiert, gezogen, verlagert oder gebracht werden. Dort werden sie dann vorteilhafterweise beim ersten Schuss des nachfolgenden Gießzyklus automatisch (mit) entfernt. In der Folge sind die Formteilungen und die Kavität bestmöglich gereinigt.According to the invention, a method for producing die-cast components comprises the steps:
  • - Provision of a casting mold, the casting mold having a multiplicity of molded parts which form a cavity for a component to be produced, the molded parts creating or being / are / are being formed by the molded parts or insert parts;
  • Casting a large number of components in one or in a first casting cycle;
  • - Closing the casting mold and evacuating the cavity after the or the first casting cycle in such a way that substances or media present in the mold divisions are transported or relocated into the cavity;
  • - Removal of the substances or media from the cavity with the start of a second or next casting cycle.
Advantageously, impurities, release agents, any residual moisture or moisture, etc., which have accumulated in the mold divisions during the first casting cycle or generally during a casting cycle or when casting a large number of components, can be transported into the cavity by evacuation , relocated or brought. There they are then advantageously automatically (also) removed with the first shot of the subsequent casting cycle. As a result, the mold divisions and the cavity are cleaned as best as possible.

Das Evakuieren ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als Absaugen oder als ein Aufbringen eines Unterdrucks zu verstehen. Das Evakuieren ist insbesondere auch als ein Evakuieren oder Leeren der Formteilungen zu verstehen. Dabei umfasst der Ausdruck „Formteilung“ sämtliche Spalte, Zwischenräume, Schlitze oder dergleichen, welche die Gussform, insbesondere angrenzend an die Kavität, aufweist.According to a preferred embodiment, evacuation is to be understood as suctioning off or as applying a negative pressure. The evacuation is to be understood in particular as an evacuation or emptying of the mold partitions. The term “mold division” encompasses all gaps, spaces, slots or the like that the casting mold has, in particular adjacent to the cavity.

Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest ein Formteil ein Einsatzteil oder ein Wechseleinsatz oder auch ein Kontureinsatz. Bei deren Verwendung entstehen Formteilungen. Im Stand der Technik ist es zum Beispiel üblich, vorhandene Form- oder Einsatzteilungen mit Dichtungsmaterialien abzudichten. Ggf. wird auch versucht, soweit möglich, Formteilungen möglichst zu vermeiden. Dies ist aber nachteilig, da die vorgenannten Einsätze bei Verschleiß kostengünstig getauscht werden können. Durch das intervallmäßige Evakuieren der Formteilungen kann nun mit Vorteil eine Übersättigung der Formteilungen mit z. B. Trennmittel, Restfeuchte etc. vermieden und die Gussteilqualität deutlich verbessert werden.According to one embodiment, at least one molded part is an insert part or an interchangeable insert or also a contour insert. When using them, form divisions arise. In the prior art, for example, it is customary to seal existing shaped or insert divisions with sealing materials. Possibly. an attempt is also made, as far as possible, to avoid divisions. However, this is disadvantageous since the aforementioned inserts can be exchanged inexpensively when they are worn. By evacuating the form divisions at intervals, an oversaturation of the form divisions with z. B. release agents, residual moisture, etc. avoided and the quality of the cast part significantly improved.

Das Evakuieren, Reinigen oder „Leeren“ der Formteilungen kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Gussform bzw. die Kavität über einen ausreichend langen Zeitraum evakuiert wird.The evacuation, cleaning or “emptying” of the mold divisions can in particular be achieved in that the casting mold or the cavity is evacuated over a sufficiently long period of time.

Mit Vorteil umfasst das Verfahren den Schritt:

  • - Evakuieren der Kavität über einen Zeitraum von zumindest 15 Sekunden hinweg, wobei ein Volumen der Kavität bei etwa 7 dm3 liegt.
In den Formteilungen vorhandene Feuchtigkeit, Verunreinigungen, Trennmittel etc. können auf diese Weise in die Kavität gezogen oder transportiert werden. Gasförmige Medien werden durch das Evakuieren ggf. auch direkt abgesaugt. Der Hauptteil bleibt aber in der Regel in der Kavität zurück, lagert sich dort an deren Wänden ab oder an, und wird mit Vorteil automatisch beim nächsten Schuss oder bei den nächsten Schüssen des nachfolgenden Gießzyklus entfernt. Dies ist besonders vorteilhaft, da die ersten, beispielsweise drei, gegossenen Teile eines neuen Gießzyklus ohnehin TASA-Teile sind (TASA = Thermischer Ausschuss bei Schichtanfang). Die tatsächliche Länge der Evakuierung muss im Einzelfall ermittelt werden, da diese sowohl von der Größe der Kavität, deren Geometrie und insbesondere auch von der Art und Weise der Evakuierung abhängt. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Evakuieren wie folgt: Formhohlraum/Kavität 6,95 dm3: 1000 I Tank/Behälter, Vorspannung 10 mbar mittels Vakuumpumpe, 2 Entnahmestellen, 15 Sekunden Evakuierung. Bei kleineren Kavitäten können auch deutlich kürzere Zeiten, beispielsweise in einem Bereich von 3 bis 5 Sekunden oder etwa 4 Sekunden zielführen sein.The method advantageously includes the step:
  • Evacuation of the cavity over a period of at least 15 seconds, the volume of the cavity being approximately 7 dm 3 .
In this way, moisture, contamination, release agents, etc. present in the mold divisions can be drawn into or transported into the cavity. Gaseous media may also be sucked out directly by evacuation. The main part, however, usually remains in the cavity and is deposited there on their walls off or on, and is advantageously automatically removed with the next shot or with the next shots of the subsequent casting cycle. This is particularly advantageous because the first, for example three, cast parts of a new casting cycle are TASA parts anyway (TASA = thermal reject at the start of the shift). The actual length of the evacuation must be determined on a case-by-case basis, as this depends on the size of the cavity, its geometry and, in particular, on the type and manner of evacuation. According to one embodiment, the evacuation takes place as follows: Mold cavity / cavity 6.95 dm 3 : 1000 l tank / container, preload 10 mbar by means of a vacuum pump, 2 extraction points, 15 seconds evacuation. In the case of smaller cavities, significantly shorter times, for example in a range of 3 to 5 seconds or about 4 seconds, can also be effective.

Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren den Schritt:

  • - Evakuieren durch Absaugen mittels eines vorgespannten Behälters.
Ein entsprechend dimensionierter Tank oder Behälter wird beispielsweise mittels einer Vakuumpumpe „vorgespannt“. Beim Vorspannen wird ein gewünschter Druck, insbesondere ein Unterdruck, in dem Tank oder Behälter, beispielsweise 10 mbar, eingestellt. Der Behälter/Tank ist mit der Kavität über ein oder mehrere Ventile verbunden oder verbindbar. Durch Öffnen des oder der Ventile erfolgt sehr schnell und effektiv das Evakuieren der Kavität an einer oder mehreren Entnahmestellen. Alternativ können zum Evakuieren der Kavität auch direkt eine oder mehrere Vakuumpumpen an diese angeschlossen werden.The method advantageously comprises the step:
  • - Evacuation by suction using a pre-tensioned container.
A suitably dimensioned tank or container is "preloaded", for example, by means of a vacuum pump. During the prestressing, a desired pressure, in particular a negative pressure, is set in the tank or container, for example 10 mbar. The container / tank is or can be connected to the cavity via one or more valves. By opening the valve or valves, the cavity is evacuated very quickly and effectively at one or more removal points. Alternatively, one or more vacuum pumps can be connected directly to the cavity to evacuate it.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:

  • - Benetzen einer Formoberfläche der Kavität mit Trennmittel und Ausblasen der Kavität bzw. des Konturbereichs mit Luft.
According to one embodiment, the method comprises the steps:
  • - Wetting a mold surface of the cavity with release agent and blowing out the cavity or the contour area with air.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

  • - Evakuieren der Kavität an zumindest einer Position oder (Entnahme-)Stelle.
According to one embodiment, the method comprises the step:
  • - Evacuation of the cavity in at least one position or (removal) point.

Zweckmäßigerweise kann durch mehrere Entnahmestellen eine sowohl schnellere als auch effektivere Reinigung der Formteilungen erreicht werden.Appropriately, a more rapid as well as more effective cleaning of the mold partitions can be achieved through several removal points.

Gemäß einer Ausführungsform dauert ein Gießzyklus etwa acht Stunden. Zweckmäßigerweise orientiert sich eine Länge des oder eines Gießzyklus an einer Schichtlänge, welche üblicherweise zwischen sechs und acht Stunden beträgt. Mit Vorteil erfolgt das Evakuieren zwischen zwei Gießzyklen. Ein Gießzyklus gibt also das Intervall für die Evakuierung vor.In one embodiment, a casting cycle lasts about eight hours. Appropriately, the length of the or a casting cycle is based on a layer length, which is usually between six and eight hours. Evacuation takes place advantageously between two casting cycles. A casting cycle therefore specifies the interval for the evacuation.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

  • - Evakuieren in einem TPM-Fenster.
Wird das Evakuieren in Verbindung mit bzw. in einem TPM-Fenster durchgeführt, entstehen mit Vorteil nicht mehr TASA-Teile (TPM-Total-Productive-Maintenance; TASA-Thermischer Ausschuss bei Schichtanfang). Eine gewisse Anzahl von TASA-Teilen, beispielsweise drei, ist ohnehin unverzichtbar.According to one embodiment, the method comprises the step:
  • - Evacuate in a TPM window.
If the evacuation is carried out in connection with or in a TPM window, TASA parts (TPM Total Productive Maintenance; TASA thermal rejects at the start of the shift) are advantageously no longer created. A certain number of TASA parts, for example three, is indispensable anyway.

Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass durch die wiederkehrende Evakuierung, auch Saugprobe genannt, eine Übersättigung etwaiger vorhandener Teilungen mit z. B. Trennmittel, Feuchtigkeit etc. vermieden werden kann, wodurch mit Vorteil der Ausschuss reduziert werden kann. Die Einsatzteilungen können so zuverlässig von unerwünschten Stoffen und Medien, insbesondere von Restfeuchte, befreit werden, was dem gesamten Gießprozess zugutekommt.The method is particularly characterized by the fact that the recurring evacuation, also called suction test, causes an oversaturation of any existing divisions with z. B. release agents, moisture, etc. can be avoided, whereby the reject can be reduced with advantage. The deployment divisions can thus be reliably freed of undesirable substances and media, especially residual moisture, which benefits the entire casting process.

Die Erfindung richtet sich auch auf ein Druckgussbauteil, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Druckgussbauteil um ein Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine. Alternativ kann es sich auch um ein Gehäuse einer elektrischen Maschine, um ein Speichergehäuse einer (Traktions-)Batterie bzw. um weitere, hier nicht genannte, Bauteile, insbesondere aus dem Kraftfahrzeugbereich, handeln.The invention is also directed to a die-cast component produced by the method according to the invention. According to one embodiment, the die-cast component is a crankcase of an internal combustion engine. Alternatively, it can also be a housing of an electrical machine, a storage housing of a (traction) battery or other components not mentioned here, in particular from the motor vehicle sector.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform des Verfahrens mit Bezug auf die beigefügte Figur:Further advantages and features emerge from the following description of an embodiment of the method with reference to the attached figure:

Es zeigt:

  • 1: eine schematische Ansicht einer Gussform zum Veranschaulichen des Verfahrens.
It shows:
  • 1 : a schematic view of a casting mold to illustrate the method.

1 zeigt eine schematische Ausführungsform einer Gussform 10, umfassend mehrere Formteile 12, welche eine Kavität 20 formen, wobei zwei Formteile 12 als Einsatzteile- oder Wechseleinsätze 14 ausgebildet sind. In der Folge entstehen Form- oder Einsatzteilungen 40 an denjenigen Stellen, an denen die Formteile 12, 14 aneinanderstoßen. In diesen Formteilungen 40 kann sich über den laufenden Gießprozess hinweg Restfeuchte, Trennmittel oder dergleichen sammeln. Durch eine geeignet ausgestaltete Evakuierung können, wie durch die Transportrichtungen T skizziert, diese Stoffe/Medien in die Kavität 20 hinein transportiert oder gezogen werden. Mit Vorteil werden sozusagen die Formteilungen 40 evakuiert. Erreicht wird dies insbesondere dadurch, dass die Kavität 20 ausreichend lange, beispielsweise etwa 15 Sekunden oder mehr, evakuiert oder abgesaugt wird. Aus der Kavität 20 können diese Stoffe/Medien beim Gießen des nächsten Bauteils automatisch entfernt werden. Auch zwischen den Formteilen 12 als solchen, also an den Trennflächen der Gussform 10, entstehen Formteilungen (hier nicht mit Bezugszeichen versehen), welche in der gleichen Art und Weise evakuiert werden. Diese sind allerdings, da sie nach jedem Schuss und dem Öffnen der Gussform 10 freiliegen, weniger anfällig hinsichtlich der Ansammlung von Restfeuchte etc. 1 shows a schematic embodiment of a casting mold 10 , comprising several molded parts 12 , which is a cavity 20th shape, taking two moldings 12 as insert parts or interchangeable inserts 14th are trained. As a result, form or insert divisions arise 40 at those points where the molded parts 12 , 14th butt against each other. In these form divisions 40 Residual moisture, release agents or the like can collect over the ongoing casting process. A suitably designed evacuation can, such as the transport directions T outlined, these substances / media in the cavity 20th be transported or pulled into it. The form divisions are advantageous, so to speak 40 evacuated. This is achieved in particular in that the cavity 20th sufficiently long, for example about 15 seconds or more, is evacuated or sucked off. From the cavity 20th these substances / media can be automatically removed when casting the next component. Also between the molded parts 12 as such, i.e. at the dividing surfaces of the mold 10 , form divisions (not provided with reference numbers here) are created, which are evacuated in the same way. These are, however, as they occur after each shot and opening of the mold 10 exposed, less prone to the accumulation of residual moisture, etc.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
Gussformmold
1212
FormteilMolding
1414th
Formteil, Einsatzteil, WechseleinsatzMolded part, insert part, interchangeable insert
2020th
Kavitätcavity
4040
Form- oder EinsatzteilungForm or insert division
TT
TransportrichtungTransport direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102012220513 A1 [0002]DE 102012220513 A1 [0002]

Claims (9)

Verfahren zum Herstellen von Druckgussbauteilen, umfassend die Schritte: - Bereitstellen einer Gussform (10), wobei die Gussform (10) ein Vielzahl von Formteilen (12) aufweist, welche eine Kavität (20) für ein herzustellendes Bauteil formen, wobei durch die Formteile (12) Formteilungen (40) in der Gussform (10) entstehen; - Gießen einer Vielzahl von Bauteilen in einem Gießzyklus; - Schließen der Gussform (10) und Evakuieren der Kavität (20) nach dem Gießzyklus derart, dass in den Formteilungen (40) vorhandene Stoffe in die Kavität (20) transportiert oder verlagert werden; - Entfernen der Stoffe aus der Kavität (20) mit Beginn des nachfolgenden Gießzyklus.A method for producing die-cast components, comprising the steps: - Provision of a casting mold (10), wherein the casting mold (10) has a multiplicity of molded parts (12) which form a cavity (20) for a component to be produced, with the molded parts (12) forming partitions (40) in the casting mold ( 10) arise; - casting a large number of components in one casting cycle; - Closing the casting mold (10) and evacuating the cavity (20) after the casting cycle in such a way that substances present in the mold partitions (40) are transported or relocated into the cavity (20); - Removal of the substances from the cavity (20) with the beginning of the subsequent casting cycle. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Formteil (12) ein Einsatz- oder Wechselteil (14) ist.Procedure according to Claim 1 , wherein at least one molded part (12) is an insert or interchangeable part (14). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend den Schritt: - Evakuieren der Gussform (10) über einen Zeitraum von zumindest 15 Sekunden hinweg.Procedure according to Claim 1 or 2 , comprising the step: - Evacuating the mold (10) over a period of at least 15 seconds. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Evakuieren durch Absaugen mittels eines vorgespannten Behälters.Method according to one of the preceding claims, comprising the step: - Evacuation by suction using a pre-tensioned container. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Benetzen der Kavität (20) mit Trennmittel und Ausblasen mit Luft.Method according to one of the preceding claims, comprising the steps: - Wetting the cavity (20) with release agent and blowing out with air. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Evakuieren der Kavität (20) an zumindest einer Position.Method according to one of the preceding claims, comprising the step: - Evacuating the cavity (20) in at least one position. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Gießzyklus etwa 8 Stunden umfasst.A method according to any one of the preceding claims, wherein a casting cycle comprises about 8 hours. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Durchführen der Evakuierung in einem TPM-Fenster.Method according to one of the preceding claims, comprising the step: - Perform the evacuation in a TPM window. Druckgussbauteil, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Die-cast component produced by a method according to one of the preceding claims.
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