DE102022205716A1

DE102022205716A1 - Aluminum die-cast part with at least one cavity, in particular for a motor vehicle, and method for treating such an aluminum die-cast part

Info

Publication number: DE102022205716A1
Application number: DE102022205716.3A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Rogowski
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2022-06-03
Filing date: 2022-06-03
Publication date: 2023-12-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Aluminiumdruckgussteil, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gusskörper (12), der mindestens einen Hohlraum aufweist, wobei durch Einbringen eines hydraulischen Innendrucks in den mindestens einen Hohlraum des Gusskörpers (12) zur Behandlung mittels Autofrettage die Werkstoffeigenschaften des Gusskörpers (12) derart verändert wurden, dass der Gusskörper (12) eine ausreichende Gasdichtzeit zur Nutzung mit gasförmigen Medien aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung eines solchen Aluminiumdruckgussteils (10).The invention relates to an aluminum die-cast part, in particular for a motor vehicle, with a cast body (12) which has at least one cavity, wherein the material properties of the cast body (12) are changed by introducing an internal hydraulic pressure into the at least one cavity of the cast body (12) for treatment by means of autofrettage ) were changed in such a way that the cast body (12) has a sufficient gas-tight time for use with gaseous media. The invention further relates to a method for treating such an aluminum die-cast part (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Aluminiumdruckgussteil mit mindestens einem Hohlraum, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Behandlung eines solchen Aluminiumdruckgussteils. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Aluminiumdruckgussteil, das zur Steuerung von Fluidströmen eingesetzt wird und mindestens eine Bohrungsverschneidung aufweist, beispielsweise ein Aluminiumdruckgussteil in Form eines Ventilblocks einer Kältemittelventileinheit für ein Kraftfahrzeug. Eine solche Kältemittelventileinheit wird insbesondere zur Steuerung und/oder Regelung von CO2-Kältemittelströmen eingesetzt. Mit Fluidströmen sind insoweit sowohl Flüssigkeiten als auch gasförmige Medien gemeint. Die Erfindung zielt dabei insbesondere auf die Nutzbarkeit von Aluminiumdruckgussteilen in Verbindung mit gasförmigen Medien ab.The invention relates to an aluminum die-cast part with at least one cavity, in particular for a motor vehicle, and a method for treating such an aluminum die-cast part. In particular, the invention relates to an aluminum die-cast part that is used to control fluid flows and has at least one bore intersection, for example an aluminum die-cast part in the form of a valve block of a refrigerant valve unit for a motor vehicle. Such a refrigerant valve unit is used in particular to control and/or regulate CO2 refrigerant flows. In this respect, fluid flows mean both liquids and gaseous media. The invention is particularly aimed at the usability of aluminum die-cast parts in conjunction with gaseous media.

Aus DE 10 2017 200 805 A1 ist ein mittels Absperrkolben autofrettiertes Ventilgehäuse bekannt. Dieses Gehäuse ist durch ein mehrschrittiges Verfahren hergestellt, wobei in einem ersten Schritt ein gusseisernes Rohteil durch Gießen hergestellt wird. Dazu sollen vorzugsweise verlorene Gusskerne verwendet werden. Es wird zwar auf die „denkbare“ Alternative verwiesen, statt Gusseisen Aluminium zu verwenden, auf die Herstellung des Absperrkolbens mittels Aluminiumdruckguss oder auf Aluminiumdruckgussteil zur Steuerung von Fluidströmen wird jedoch nicht Bezug genommen.Out of DE 10 2017 200 805 A1 A valve housing that is autofretted using a shut-off piston is known. This housing is manufactured using a multi-step process, with a cast iron blank being produced by casting in a first step. For this purpose, lost casting cores should preferably be used. Although reference is made to the “conceivable” alternative of using aluminum instead of cast iron, there is no reference to the production of the shut-off piston using aluminum die-casting or to an aluminum die-cast part for controlling fluid flows.

Aus US 2006/0196201 A1 ist ein Expansionsventil für einen Kühlkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges offenbart. Dieses Ventil ist im Aluminiumdruckgussverfahren hergestellt. Auf ein Aluminiumdruckgussteil zur Steuerung von Fluidströmen oder auf eine Behandlung des als Aluminiumdruckgussteil hergestellten Ventils wird jedoch nicht Bezug genommen.Out of US 2006/0196201 A1 an expansion valve for a cooling circuit of an air conditioning system of a motor vehicle is disclosed. This valve is manufactured using the aluminum die-casting process. However, no reference is made to an aluminum die-cast part for controlling fluid flows or to a treatment of the valve produced as an aluminum die-cast part.

Aus FR 2 264 195 A ist eine Hochdruckplungerpumpe mit einem zentrisch angeordneten Druckventil, einem hülsenartigen, zwischen Zylinder und Plunger gleitbar gelagerten, unter Federdruck stehenden, den Druckraum der Pumpe umschließenden, ausschließlich auf dem Plunger geführten Saugventilkörper bekannt, dem ein den Saughub begrenzender Anschlag zugeordnet ist. Der Saugventilkörper soll dabei bei einem in den Figuren des Dokuments dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei zylindrischen Hülsen bestehen, die durch Schrumpfung oder durch eine Autofrettage untereinander verbunden sind. Auf ein Aluminiumdruckgussteil zur Steuerung von Fluidströmen oder auf den Werkstoff, aus welchem die Hochdruckplungerpumpe hergestellt sein soll, wird nicht Bezug genommen.Out of FR 2 264 195 A is a high-pressure plunger pump with a centrally arranged pressure valve, a sleeve-like suction valve body, which is slidably mounted between the cylinder and the plunger, is under spring pressure, encloses the pressure chamber of the pump and is guided exclusively on the plunger and is assigned a stop that limits the suction stroke. In an exemplary embodiment shown in the figures of the document, the suction valve body should consist of two cylindrical sleeves which are connected to one another by shrinkage or by autofrettage. No reference is made to an aluminum die-cast part for controlling fluid flows or to the material from which the high-pressure plunger pump is to be made.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aluminiumdruckgussteil mit mindestens einem Hohlraum, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Behandlung eines solchen Aluminiumdruckgussteils zur Verfügung zu stellen, welche für die Verwendung mit gasförmigen Fluiden geeignet sind.The invention is based on the object of providing an aluminum die-cast part with at least one cavity, in particular for a motor vehicle, as well as a method for treating such an aluminum die-cast part, which are suitable for use with gaseous fluids.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The problem is solved according to the invention with the features of the independent claims. Further practical embodiments and advantages of the invention are described in connection with the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Aluminiumdruckgussteil umfasst einen Gusskörper, der mindestens einen Hohlraum aufweist, wobei durch Einbringen eines hydraulischen Innendrucks in den mindestens einen Hohlraum des Gusskörpers zur Behandlung mittels Autofrettage die Werkstoffeigenschaften des Gusskörpers derart verändert wurden, dass der Gusskörper eine ausreichende Gasdichtheit zur Nutzung mit gasförmigen Medien aufweist. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß ein Aluminiumdruckgussteil mittels Autofrettage behandelt, um den Gusskörper für einen bestimmten Anwendungszweck gasdicht zu machen, insbesondere für das Durchströmen mittels eines gasförmigen Kältemittels, wie beispielsweise CO2. Diesbezüglich wird insbesondere darauf hingewiesen, dass Aluminiumdruckgussteile üblicherweise eine Vielzahl von Mikroporen und Mikrorisse aufweisen, was in der bisherigen Praxis dazu geführt hat, dass Aluminiumdruckgussteile für die Durchströmung mit gasförmigen Medien, insbesondere für die Durchströmung mit CO2, nicht ausreichend gasdicht waren und daher für den praktischen Einsatz nicht in Frage kamen. Durch die erfindungsgemäße nachträgliche Behandlung mittels Autofrettage wird die Zahl der Mikrorisse und Mikroporen in Aluminiumdruckgussteilen reduziert, indem diese durch Aufbringen eines hydraulischen Innendrucks verkleinert und/oder vollständig beseitigt werden. Gleichzeitig werden Druckeigenspannungen im Inneren des Gusskörpers erzeugt, die zu einer Verringerung von noch vorhandenen Mikrorissen und Mikroporen führen können, indem diese durch die Druckeigenspannungen zusammengedrückt werden. Ein weiterer durch die Behandlung des Aluminiumdruckgussteils mittels Autofrettage erzeugbarer Vorteil besteht darin, dass eine bestimmte, erforderliche Dauerfestigkeit durch die Behandlung mittels der Autofrettage erreicht werden kann bzw. eine bereits existierende Dauerfestigkeit mittels der Autofrettage erhöht und somit verbessert werden kann. Dementsprechend können die Wandstärken bei erfindungsgemäßen Aluminiumdruckgussteilen reduziert werden. Alternativ oder in Ergänzung kann eine Aluminiumlegierung mit einer geringeren Festigkeit bei gleicher Wandstärke und gleicher Dauerfestigkeit gewählt werden. Im Ergebnis können erfindungsgemäße Aluminiumdruckgussteile entweder aufgrund einer alternativen Werkstoffauswahl aus einem kostengünstigerem Werkstoff hergestellt und/oder gewichtsoptimiert gestaltet werden, indem die Wandstärke reduziert wird.An aluminum die-cast part according to the invention comprises a cast body which has at least one cavity, wherein by introducing a hydraulic internal pressure into the at least one cavity of the cast body for treatment by means of autofrettage, the material properties of the cast body were changed in such a way that the cast body has sufficient gas tightness for use with gaseous media . In other words, according to the invention, an aluminum die-cast part is treated by means of autofrettage in order to make the cast body gas-tight for a specific application, in particular for the flow through of a gaseous refrigerant, such as CO2. In this regard, it is particularly pointed out that aluminum die-cast parts usually have a large number of micropores and microcracks, which in previous practice has resulted in aluminum die-cast parts not being sufficiently gas-tight for the flow of gaseous media, in particular for the flow of CO2, and therefore for the practical use was out of the question. The subsequent treatment according to the invention using autofrettage reduces the number of microcracks and micropores in aluminum die-cast parts by reducing and/or completely eliminating them by applying internal hydraulic pressure. At the same time, residual compressive stresses are generated inside the cast body, which can lead to a reduction in microcracks and micropores that are still present by compressing them due to the residual compressive stresses. Another advantage that can be achieved by treating the aluminum die-cast part using autofrettage is that a certain, required fatigue strength can be achieved through the treatment using autofrettage or an already existing fatigue strength can be increased and thus improved by means of autofrettage. Accordingly, the wall thicknesses of aluminum die-cast parts according to the invention can be reduced. Alternatively or in addition, an aluminum alloy with lower strength can be selected with the same wall thickness and the same fatigue strength. As a result nis, aluminum die-cast parts according to the invention can either be made from a more cost-effective material due to an alternative material selection and/or designed to be weight-optimized by reducing the wall thickness.

Die Wandstärken erfindungsgemäßer Aluminiumdruckgussteile liegen vorzugsweise zwischen 2 mm und 6 mm.The wall thicknesses of aluminum die-cast parts according to the invention are preferably between 2 mm and 6 mm.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aluminiumdruckgussteils weist der Gusskörper mindestens eine Bohrungsverschneidung auf. Damit ist eine Kreuzungsstelle von zwei Bohrungen gemeint, wobei es sich entweder um Bohrungen gleichen Durchmessers oder um Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers handeln kann. Es hat sich gezeigt, dass die Anwendung der Autofrettage bei Aluminiumdruckgussteilen mit besonderen Vorteilen verbunden ist, wenn es sich um Aluminiumdruckgussteile mit mindestens einer Bohrungsverschneidung handelt. In diesem Fall kann die Dauerfestigkeit, insbesondere in Bereichen der mindestens einen Bohrungsverschneidung oder mehreren Bohrungsverschneidungen deutlich erhöht werden. Dadurch ergibt sich ein besonders großes Leichtbaupotenzial.In a further practical embodiment of an aluminum die-cast part according to the invention, the cast body has at least one bore intersection. This refers to an intersection of two bores, which can either be bores of the same diameter or bores of different diameters. It has been shown that the use of autofrettage in aluminum die-cast parts has particular advantages when it comes to aluminum die-cast parts with at least one hole intersection. In this case, the fatigue strength can be significantly increased, particularly in areas of at least one bore intersection or several bore intersections. This results in particularly great lightweight construction potential.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aluminiumdruckgussteils ist der Gusskörper aus einer Aluminiumlegierung mit einer Bruchdehnung von mindestens 6 % hergestellt. Bevorzugt wird der Gusskörper aus einer Aluminiumlegierung mit einer Bruchdehnung von mindestens 7 % und besonders bevorzugt mindestens 8 % hergestellt. Besonders gute Ergebnisse werden basierend auf Simulationsrechnungen mit den Aluminiumlegierungen AlMg6Si2MnZr und AISi10MnMg erwartet, welche unter der Produktbezeichnung MAGSIMALO-plus und SILAFONT®-36 vertrieben werden. Dabei beträgt die Bruchdehnung des Produkts MAGSIMAL Plus 9 % und die Bruchdehnung des Produkts SILAFONT®-36 11 %.In a further practical embodiment of an aluminum die-cast part according to the invention, the cast body is made from an aluminum alloy with an elongation at break of at least 6%. The casting is preferably made from an aluminum alloy with an elongation at break of at least 7% and particularly preferably at least 8%. Particularly good results are expected based on simulation calculations with the aluminum alloys AlMg6Si2MnZr and AISi10MnMg, which are sold under the product names MAGSIMALO-plus and SILAFONT®-36. The elongation at break of the MAGSIMAL Plus product is 9% and the elongation at break of the product SILAFONT®-36 is 11%.

Wenn der Gusskörper eines erfindungsgemäßen Aluminiumdruckgussteils mittels eines geteilten Werkzeuges hergestellt ist, ist die Teilungsebene des Werkzeuges vorzugsweise derart gewählt, dass diese durch mindestens einen Punkt oder einen Bereich mit einer maximalen Betriebsbelastung gelegt ist. Unter der maximalen Betriebsbelastung ist dabei derjenige Zustand zu verstehen, welchem das erfindungsgemäße Aluminiumdruckgussteil bei späterer bestimmungsgemäßer Verwendung maximal ausgesetzt sein soll. Handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Aluminiumdruckgussteil beispielsweise um einen Ventilblock einer Kälteventileinheit (KVE) wird die maximale Betriebsbelastung durch die beim bestimmungsgemäßen Betrieb der Kälteventileinheit maximal auftretenden Rahmenbedingungen festgelegt. Dies können beispielsweise ein maximaler Druck und/oder eine maximale Strömungsgeschwindigkeit eines durch die Kälteventileinheit geleiteten Fluids dienen. Diesbezüglich wird insbesondere auf Kälteventileinheiten verwiesen, die zur Steuerung eines gasförmigen Fluids dienen sollen, beispielsweise von CO2, das als Kältemittel eingesetzt wird. Wenn die Teilungsebene des Werkzeugs wie vorstehend beschrieben gewählt ist, kommt es im Bereich der Teilungsebene bei Herstellung im Aluminiumdruckgussverfahren üblicherweise zu einer Materialanhäufung. Diese Materialanhäufung ist mit vorteilhaften Ergebnissen im Falle einer nachfolgenden Autofrettage verbunden, d.h. die wie vorstehend beschriebene Wahl der Teilungsebene des Werkzeugs, insbesondere derart, dass diese durch ein oder vorzugsweise alle Bohrungsverschneidungen in einem Aluminiumdruckgussteil führt, schafft eine gute Ausgangsposition zur Erzielung einer späteren Gasdichtheit mittels Autofrettage, insbesondere bereits bei einem relativ geringen Autofrettagedruck von unter 1.000 bar.If the cast body of an aluminum die-cast part according to the invention is produced using a split tool, the dividing plane of the tool is preferably selected such that it passes through at least one point or an area with a maximum operating load. The maximum operating load is understood to mean the condition to which the aluminum die-cast part according to the invention should be exposed to the maximum during subsequent intended use. If the aluminum die-cast part according to the invention is, for example, a valve block of a refrigeration valve unit (KVE), the maximum operating load is determined by the maximum framework conditions that occur when the refrigeration valve unit is operated as intended. This can be, for example, a maximum pressure and/or a maximum flow velocity of a fluid passed through the refrigeration valve unit. In this regard, reference is made in particular to refrigeration valve units that are intended to control a gaseous fluid, for example CO2, which is used as a refrigerant. If the parting plane of the tool is selected as described above, an accumulation of material usually occurs in the area of the parting plane during production using the aluminum die-casting process. This accumulation of material is associated with advantageous results in the case of a subsequent autofrettage, i.e. the choice of the dividing plane of the tool as described above, in particular in such a way that it passes through one or preferably all bore intersections in an aluminum die-cast part, creates a good starting position for achieving later gas-tightness Autofrettage, especially at a relatively low autofrettage pressure of less than 1,000 bar.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aluminiumdruckgussteils sind in dem Gusskörper mindestens fünf Strömungskanäle ausgebildet. Dabei werden als Strömungskanäle solche Kanäle verstanden, die zur Durchleitung eines Fluids dienen, insbesondere zur Durchleitung von CO2. Bevorzugt sind in dem Gusskörper 5-15 Strömungskanäle angeordnet, besonders bevorzugt 7-12 Strömungskanäle.In a further practical embodiment of an aluminum die-cast part according to the invention, at least five flow channels are formed in the cast body. Flow channels are understood to be those channels that are used to pass a fluid through, in particular to pass through CO2. Preferably 5-15 flow channels are arranged in the cast body, particularly preferably 7-12 flow channels.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aluminiumdruckgussteils ist in dem Gusskörper mindestens ein Strömungskanal mit einem Durchmesser von mindestens 5 mm ausgebildet. Bevorzugt beträgt der Durchmesser mindestens 6 mm, und besonders bevorzugt ist der Durchmesser eines Strömungskanals aus dem Wertebereich zwischen 5 mm und 10 mm gewählt, vorzugsweise zwischen 6 mm und 8 mm, insbesondere 7 mm.In a further practical embodiment of an aluminum die-cast part according to the invention, at least one flow channel with a diameter of at least 5 mm is formed in the cast body. The diameter is preferably at least 6 mm, and particularly preferably the diameter of a flow channel is selected from the value range between 5 mm and 10 mm, preferably between 6 mm and 8 mm, in particular 7 mm.

Die vorstehend genannten Werte und Wertebereiche für Strömungskanäle und Durchmesser von Strömungskanälen sind typische Werte, die sie bei Ventilblöcken von Kältemittelventileinheiten ausgebildet sind. Die Erfindung betrifft insoweit insbesondere Aluminiumdruckgussteile, deren Gusskörper als Ventilblock einer Kältemittelventileinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer Vielzahl von Strömungskanälen und Steuerkanälen ausgebildet ist. Unter Steuerkanälen sind in diesem Zusammenhang insbesondere Bohrungen zu verstehen, welche vorzugsweise einen größeren Durchmesser als die Strömungskanäle aufweisen und sich von einer Außenseite des Gusskörpers bis zu mindestens einem Strömungskanal erstrecken. In derartigen Steuerkanälen kann insbesondere jeweils ein Steuerventil montiert sein, vorzugsweise durch direktes Einschrauben oder durch Einstecken in die Bohrung und anschließendes Befestigen mit einer Schraube oder mehreren Schrauben. Bevorzugt weist ein erfindungsgemäßes Aluminiumdruckgussteil 5-10 Steuerkanäle auf, besonders bevorzugt 6-9 Steuerkanäle.The above-mentioned values and value ranges for flow channels and diameters of flow channels are typical values that are formed in valve blocks of refrigerant valve units. In this respect, the invention relates in particular to aluminum die-cast parts, the cast body of which is designed as a valve block of a refrigerant valve unit for a motor vehicle with a large number of flow channels and control channels. In this context, control channels are to be understood in particular as bores which preferably have a larger diameter than the flow channels and extend from an outside of the cast body to at least one flow channel. In such control channels, one can in particular be used The control valve must be mounted, preferably by screwing it in directly or by inserting it into the hole and then securing it with a screw or several screws. An aluminum die-cast part according to the invention preferably has 5-10 control channels, particularly preferably 6-9 control channels.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumdruckgussteils für ein Kraftfahrzeug mit einem Gusskörper, der mindestens einen Hohlraum aufweist, wobei der Gusskörper in einem ersten Verfahrensschritt im Aluminiumdruckgussverfahren hergestellt wird und anschließend ein in dem Gusskörper ausgebildeter Hohlraum mittels Autofrettage derart behandelt wird, dass aufgrund einer Veränderung der Werkstoffeigenschaften des Gusskörpers im Bereich des mindestens einen Hohlraums eine ausreichende Gasdichtheit zur Nutzung des mindestens einen Hohlraums mit einem gasförmigen Medium erzielt wird. Auf die vorstehend bereits in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Aluminiumdruckgussteil beschriebenen Vorteile wird hiermit noch einmal verwiesen. Das Verfahren zur Herstellung im Aluminiumdruckgussverfahren wird vorzugsweise unter Verwendung von Schiebern durchgeführt, die während des Druckgießens in die Form eingebracht und anschließend wieder aus der Form herausgezogen werden.The invention also relates to a method for producing an aluminum die-cast part for a motor vehicle with a cast body which has at least one cavity, the cast body being produced in a first process step using the aluminum die-casting process and then a cavity formed in the cast body being treated by means of autofrettage in such a way that due to by changing the material properties of the cast body in the area of the at least one cavity, sufficient gas tightness is achieved for the use of the at least one cavity with a gaseous medium. Reference is hereby made once again to the advantages already described above in connection with the aluminum die-cast part according to the invention. The process for production using the aluminum die-casting process is preferably carried out using slides that are introduced into the mold during die-casting and then pulled out of the mold again.

In einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der erste Verfahrensschritt einen Druck-Nachguss mit Druck in der Größenordnung zwischen 800 bar und 1.500 bar. Bevorzugt wird ein Druck-Nachguss mit einem Druck in der Größenordnung zwischen 900 bar und 1.500 bar und besonders bevorzugt zwischen 1000 bar und 1.500 bar durchgeführt.In a practical embodiment of the method according to the invention, the first method step comprises a pressure re-casting with a pressure of the order of magnitude between 800 bar and 1,500 bar. A pressure re-casting is preferably carried out with a pressure of the order of magnitude between 900 bar and 1,500 bar and particularly preferably between 1000 bar and 1,500 bar.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Behandlung des Gusskörpers mittels Autofrettage mit einem Druck zwischen 800 bar und 1.500 bar durchgeführt. Alternativ oder in Ergänzung wird nach der Herstellung des Gusskörpers im Aluminiumdruckgussverfahren zunächst eine spanende Bearbeitung und eine hydroerosive Schleifbearbeitung durchgeführt, bevor die Behandlung mittels Autofrettage erfolgt. Die vorstehend genannten Werte für den Druck zur Behandlung mittels Autofrettage sind bevorzugte Werte, welche in Verbindung mit Aluminiumdruckgussteilen, insbesondere in Form eines Ventilblocks einer Kälteventileinheit, zu besonders positiven Ergebnissen führen. Eine spanende Bearbeitung kann insbesondere durch Bohren und/oder Fräsen erfolgen. Anschließend erfolgt noch eine hydroerosive Schleifbearbeitung, um Kanten zu brechen bzw. Grate zu entfernen.In a further practical embodiment of the method according to the invention, the casting is treated using autofrettage at a pressure between 800 bar and 1,500 bar. Alternatively or in addition, after the casting has been produced using the aluminum die-casting process, machining and hydroerosive grinding are first carried out before treatment using autofrettage. The above-mentioned values for the pressure for treatment using autofrettage are preferred values, which lead to particularly positive results in conjunction with aluminum die-cast parts, in particular in the form of a valve block of a refrigeration valve unit. Machining can be carried out in particular by drilling and/or milling. Hydroerosive grinding is then carried out to break edges or remove burrs.

Unabhängig von den in den Ansprüchen wiedergegebenen Verfahrensvarianten kann zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Aluminiumdruckgussteils auch ein mehrstufiges Autofrettieren erfolgen, um eine gewünschte Dichtheit zu erzeugen. Diesbezüglich wird insbesondere auf die Möglichkeit verwiesen, den Druck zur Behandlung mittels Autofrettage (Autofrettagedruck) mit jedem Verfahrensschritt zu erhöhen, um nach jedem Verfahrensschritt oder nach einer bestimmten anderen Vorgehensweise jeweils eine Dichtheitsprüfung durchzuführen. Die Behandlung mittels Autofrettage kann dann ggf. bedarfsweise beendet werden, sobald das Ergebnis der Dichtheitsprüfung eine für den jeweils bestimmten Zweck des Aluminiumdruckgussteils ausreichende Dichtheit ist. Diesbezüglich kann beispielsweise in einem ersten Verfahrensschritt mit einem Autofrettagedruck von 800 bar begonnen werden. Die Steigerung des Autofrettagedrucks kann dann mit jedem Schritt um einen vorgegebenen Wert gesteigert werden, um mit einer überschaubaren Zahl von Autofrettage-Behandlungsvorgängen eine gewünschte Dichtheit zu erzeugen. Nur beispielhaft wird in diesem Zusammenhang darauf verwiesen, den Autofrettagedruck mit jedem Schritt um 50 bar oder um 100 bar zu steigern.Regardless of the process variants set out in the claims, multi-stage auto-fretting can also be carried out to produce an aluminum die-cast part according to the invention in order to produce the desired tightness. In this regard, reference is made in particular to the possibility of increasing the pressure for treatment by means of autofrettage (autofrettage pressure) with each process step in order to carry out a leak test after each process step or after a specific other procedure. The treatment using autofrettage can then be stopped if necessary as soon as the result of the leak test is that the seal is sufficient for the specific purpose of the aluminum die-cast part. In this regard, for example, in a first process step you can start with an autofrettage pressure of 800 bar. The increase in autofrettage pressure can then be increased by a predetermined value with each step in order to create the desired tightness with a manageable number of autofrettage treatment processes. In this context, only as an example, reference is made to increasing the autofrettage pressure by 50 bar or 100 bar with each step.

Der Vollständigkeit halber wird noch darauf hingewiesen, dass die Betriebsdrücke von Kälteventileinheiten, insbesondere wenn CO2 als Kältemittel verwendet wird, in der Praxis häufig zwischen 130 bar und 170 bar liegen. Der Druckbereich resultiert dabei aus dem auf Druck- und Temperaturänderungen basierenden Kreisprozess des Kältemittels. Die vorstehend genannte maximale Belastung kann insoweit auf der Grundlage eines maximalen angenommenen Betriebsdrucks ermittelt werden, indem der höchste Betriebsdruck angesetzt wird.For the sake of completeness, it should be noted that the operating pressures of refrigeration valve units, especially when CO2 is used as a refrigerant, are often between 130 bar and 170 bar in practice. The pressure range results from the refrigerant cycle based on pressure and temperature changes. The above-mentioned maximum load can be determined on the basis of a maximum assumed operating pressure by using the highest operating pressure.

Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Aluminiumdruckgussteils 10 mit einem Gusskörper 12 in einer symmetrischen Darstellung sowie
2 eine Horizontal-Schnittdarstellung durch ein konstruktiv anders gestaltetes Aluminiumdruckgussteil gemäß der in 1 mit II gekennzeichneten Schnittebene.

Further practical embodiments of the invention are described below in connection with the drawings. Show it:

1 a schematic representation of an aluminum die-cast part 10 with a cast body 12 in a symmetrical representation and
2 a horizontal sectional view through a structurally differently designed aluminum die-cast part according to in 1 Section plane marked II.

Das Aluminiumdruckgussteil 10 gemäß 1 weist mehrere Strömungskanäle 14 auf, von welchen in 1 vier Strömungskanäle 14 sichtbar sind. Die Strömungskanäle 14 weisen alle den gleichen Durchmesser auf und führen seitlich aus dem Gusskörper 12 heraus.The aluminum die-cast part 10 according to 1 has several flow channels 14, of which in 1 four flow channels 14 are visible. The flow channels 14 all have the same diameter and lead laterally out of the cast body 12.

Der Gusskörper 12 weist ferner mehrere Steuerkanäle 16 auf, von welchen in 1 vier Steuerkanäle 16 sichtbar sind. Die Steuerkanäle 16, welche in 1 allesamt auf der Oberseite 18 enden, weisen in der gezeigten Ausführungsform einen größeren Durchmesser auf als die Strömungskanäle 14. Die Steuerkanäle 16 dienen dazu, nicht dargestellte Ventileinheiten in den Steuerkanälen 16 anzuordnen, insbesondere durch Einschrauben der Ventileinheiten. Mit den Ventileinheiten kann dann der Durchfluss in einem Strömungskanal 14 und/oder von einem Strömungskanal 14 zu einem oder mehreren weiteren Strömungskanälen 14 gesperrt oder vollständig oder teilweise geöffnet werden.The cast body 12 also has several control channels 16, of which in 1 four control channels 16 are visible. The control channels 16, which in 1 all end on the top 18, have a larger diameter in the embodiment shown than the flow channels 14. The control channels 16 serve to arrange valve units, not shown, in the control channels 16, in particular by screwing in the valve units. The valve units can then be used to block or completely or partially open the flow in a flow channel 14 and/or from a flow channel 14 to one or more further flow channels 14.

2 zeigt eine Längsschnittdarstellung analog zu der Schnittebene II. in 1, wobei in 2 eine andere konstruktive Ausführungsform eines Gusskörpers 12 dargestellt ist. Der in 2 dargestellte Gusskörper 12 weist eine Vielzahl von Strömungskanälen 14 und eine Vielzahl von Steuerkanälen 16 auf die jeweils größer ist als die Zahl der entsprechenden Strömungskanäle 14 und Steuerkanäle 16 bei der in 1 gezeigten Ausführungsform. Auch bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist der Durchmesser der Steuerkanäle 16 größer als der Durchmesser der Strömungskanäle 14. 2 shows a longitudinal section analogous to section plane II. in 1 , where in 2 another constructive embodiment of a cast body 12 is shown. The in 2 Cast body 12 shown has a plurality of flow channels 14 and a plurality of control channels 16, each of which is larger than the number of corresponding flow channels 14 and control channels 16 in the in 1 embodiment shown. Also at the in 2 In the embodiment shown, the diameter of the control channels 16 is larger than the diameter of the flow channels 14.

In Bereichen, in welchen sich zwei Strömungskanäle 14 oder ein Strömungskanal 14 und ein Steuerkanal 16 kreuzen, ergibt sich eine Bohrungsverschneidung 20, wobei in 2 nur einige der Bohrungsverschneidungen 20 exemplarisch mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet sind.In areas in which two flow channels 14 or a flow channel 14 and a control channel 16 intersect, a bore intersection 20 results, whereby in 2 only some of the bore intersections 20 are marked with a reference number as an example.

Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential for the implementation of the invention in its various embodiments, both individually and in any combination. The invention can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the responsible person skilled in the art.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: AluminiumdruckgussteilAluminum die-cast part
1212: GusskörperCast body
1414: Strömungskanalflow channel
1616: SteuerkanalControl channel
1818: OberseiteTop
2020: BohrungsverschneidungBore intersection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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US 20060196201 A1 [0003]US 20060196201 A1 [0003]
FR 2264195 A [0004]FR 2264195 A [0004]

Claims

Aluminiumdruckgussteil mit einem Gusskörper (12), der mindestens einen Hohlraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einbringen eines hydraulischen Innendrucks in den mindestens einen Hohlraum des Gusskörpers (12) zur Behandlung mittels Autofrettage die Werkstoffeigenschaften des Gusskörpers (12) derart verändert wurden, dass der Gusskörper (12) eine ausreichende Gasdichtzeit zur Nutzung mit gasförmigen Medien aufweist.Aluminum die-cast part with a cast body (12) which has at least one cavity, characterized in that by introducing an internal hydraulic pressure into the at least one cavity of the cast body (12) for treatment by means of autofrettage, the material properties of the cast body (12) were changed in such a way that the Cast body (12) has a sufficient gas sealing time for use with gaseous media.

Aluminiumdruckgussteil nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Gusskörper (12) mindestens eine Bohrungsverschneidung (20) aufweist.Aluminum die-cast part according to the preceding claim, characterized in that the cast body (12) has at least one bore intersection (20).

Aluminiumdruckgussteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gusskörper (12) aus einer Aluminiumlegierung mit einer Bruchdehnung von mindestens 6 Prozent hergestellt ist.Aluminum die-cast part according to one of the preceding claims, characterized in that the cast body (12) is made from an aluminum alloy with an elongation at break of at least 6 percent.

Aluminiumdruckgussteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gusskörper (12) mittels eines geteilten Werkzeuges hergestellt ist, wobei die Teilungsebene des Werkzeuges derart gewählt ist, dass diese durch mindestens einen Punkt oder Bereich mit einer maximalen Betriebsbelastung gelegt ist.Aluminum die-cast part according to one of the preceding claims, characterized in that the cast body (12) is produced by means of a split tool, the dividing plane of the tool being selected such that it passes through at least one point or area with a maximum operating load.

Aluminiumdruckgussteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gusskörper (12) mindestens 5 Strömungskanäle (14) ausgebildet sind.Aluminum die-cast part according to one of the preceding claims, characterized in that at least 5 flow channels (14) are formed in the cast body (12).

Aluminiumdruckgussteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gusskörper (12) mindestens ein Strömungskanal (14) mit einem Durchmesser von mindestens 5 mm ausgebildet ist.Aluminum die-cast part according to one of the preceding claims, characterized in that at least one flow channel (14) with a diameter of at least 5 mm is formed in the cast body (12).

Aluminiumdruckgussteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gusskörper (12) als Ventilblock einer Kältemittelventileinheit (KVE) für ein Kraftfahrzeug mit einer Vielzahl von Strömungskanälen (14) und Steuerkanälen (16) ausgebildet ist.Aluminum die-cast part according to one of the preceding claims, characterized in that the cast body (12) is designed as a valve block of a refrigerant valve unit (KVE) for a motor vehicle with a plurality of flow channels (14) and control channels (16).

Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumdruckgussteils (10) für ein Kraftfahrzeug mit einem Gusskörper (12), der mindestens einen Hohlraum aufweist, wobei der Gusskörper (12) in einem ersten Verfahrensschritt im Aluminiumdruckgussverfahren hergestellt wird und anschließend ein in dem Gusskörper (12) ausgebildeter Hohlraum mittels Autofrettage derart behandelt wird, dass aufgrund einer Veränderung der Werkstoffeigenschaften des Gusskörpers (12) im Bereich des mindestens einen Hohlraums eine ausreichende Gasdichtzeit zur Nutzung des mindestens einen Hohlraums mit einem gasförmigen Medium erzielt wird.Method for producing an aluminum die-cast part (10) for a motor vehicle with a cast body (12) which has at least one cavity, the cast body (12) being produced in a first process step using the aluminum die-casting process and then a cavity formed in the cast body (12) using Autofrettage is treated in such a way that, due to a change in the material properties of the cast body (12) in the area of the at least one cavity, a sufficient gas-tight time is achieved for the use of the at least one cavity with a gaseous medium.

Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verfahrensschritt mindestens einen Druck-Nachguss mit Druck in der Größenordnung zwischen 800 und 1.500 bar umfasst.Method according to the preceding claim, characterized in that the first method step comprises at least one pressure re-casting with a pressure of the order of magnitude between 800 and 1,500 bar.

Verfahren nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung des Gusskörpers (12) mittels Autofrettage mit einem Druck zwischen 800 bar und 1.500 bar durchgeführt wird und/oder nach der Herstellung des Gusskörpers (12) im Aluminiumdruckgussverfahren zunächst eine spanende Bearbeitung und eine hydroerosive Schleifbearbeitung durchgeführt wird, bevor die Behandlung mittels Autofrettage erfolgt.Method according to one of the two preceding claims, characterized in that the treatment of the cast body (12) is carried out by means of autofrettage with a pressure between 800 bar and 1,500 bar and/or after the production of the cast body (12) in the aluminum die-casting process, first a machining and hydroerosive grinding is carried out before treatment using autofrettage.