DE10231888A1

DE10231888A1 - Verfahren zur Herstellung von Druckgiesstellen und Giessform

Info

Publication number: DE10231888A1
Application number: DE10231888A
Authority: DE
Inventors: Roberto Bologna; Benno Niedermann; Marc Fuchs
Original assignee: Buehler Druckguss AG
Current assignee: Buehler Druckguss AG
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-01-22
Also published as: WO2004007119A1; AU2003236763A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Druckgießteilen, insbesondere aus Aluminiumwerkstoffen, die im halbfesten Zustand in die Form eingepresst werden, wobei der Aluminiumwerkstoff durch ein Sieb (10) in der Gießform gepresst wird. Das Sieb (10) ist als Einlegeteil in der Gießform angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Druckgießteilen, insbesondere von Teilen aus Aluminiumwerkstoffen, wie z.B. Aluminiumräder für Kraftfahrzeuge (Wheel Rim) sowie eine Gießform zum Vergießen derartiger Werkstoffe.
Beim Gießen metallischer Gussteile üben Temperatur und Druck einen Einfluss auf die Lage der Formhälften zueinander und eventueller Einlegeteile oder Konturteile in der Formkavität aus. Diese Einflüsse können umso größer sein, je komplizierter die Formgeometrie ist und insbesondere auch bei der Verwendung von variablen Schiebern, wie sie z.B. in der WO-A-99/41054 beschrieben sind. Hierbei ist am Innenformteil wenigstens ein aus- und einziehbares Formteil (Schieber) als zusätzliches Innenformteil vorgesehen. Innen- und Außenformteil sind dabei so anzuordnen, dass zwischen diesen und zusammen mit dem aus- und einziehbaren Formteil ein Formhohlraum gebildet wird. Zudem soll das aus- und einziehbare Formteil beim Füllen des Formhohlraumes mit einem Gusswerkstoff gekühlt werden und/oder das Außenformteil beheizt werden.
Aluminiumräder für Kraftfahrzeuge werden heute nach dem Niederdruckgießverfahren hergestellt, wobei meist einfach gesteuerte Gießmaschinen mit hohem manuellen Arbeitsanteil zum Einsatz gelangen. Viele Handoperationen beeinflussen Qualität und Zykluszeit (ca. 7 bis 12 Minuten) zum Abguss eines Rades. Ein solches Verfahren ist in der DE-C-3619525 offenbart. Vor jedem Abguss muss ein Massel entsprechend des Gussgewichtes in den Gasraum über dem Badspiegel der Gießmaschine eingebracht und vor oder nach dem Ziehen bzw. Auswerfen des Gussstückes in das Bad der Gießmaschine eingebracht werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Druckgießteilen zu entwickeln, das es ermöglicht, qualitativ hochwertige Teile aus Aluminiumwerkstoffen wirtschaftlich mittels SSM herzustellen. Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird dabei die Gießrichtung so gewählt, dass nur ein minimaler Pressrest anfällt, der zudem teilweise Teil des Druckgießteiles ist. Dadurch können Rücklaufkosten drastisch gesenkt und die spanende Nachbearbeitung reduziert werden. Weitere Kostensenkungen werden durch die Reduzierung der Zykluszeit erreicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen offenbart.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Gießform mit Formzentrierung und Schieberverriegelung zu schaffen, die es gestattet, Druckgießteile mit geringem Pressrest herzustellen. Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Weiterhin soll erreicht werden, Lage- bzw. Positionsänderungen der Formhälften zueinander und von Schiebern im Formhohlraum aufgrund von Druck. und Temperatureinflüssen zu minimieren, insbesondere sollen Formeinsätze leicht austauschbar sein und Formsätze für Größengruppen von Gussteilen, wie z.B. Fahrzeugräder ermöglichen. Durch die modular aufgebaute 2-Platten-Gießform sind Kosten und Zykluszeiten deutlich reduzierbar.
Der Aufbau der Gießform geht von dem Grundgedanken aus, Formzentrierung und Schieberverriegelung zu kombinieren, um eine linienförmige Krafteinleitung und Kraftweiterleitung und damit ein geringeres Zurückweichen der Schieber und ein geringeres Verschieben der beiden Formhälften zueinander unter dem Gießdruck zu erreichen. Dadurch verbessert sich die Maßhaltigkeit der Gussteile, und das Einspritzen von flüssigem Metall zwischen den Abdeckflächen wird minimiert.
Die Formrahmen sind so aufgebaut, dass Formeinsätze verschiedener Teilegrößen im selben Formrahmen platziert werden können, wobei Austauschelemente nach verschiedenen Einsatzarten gruppierbar sind.
Die Flächen zur Formzentrierung und Gegenverriegelung des mindestens einen Schiebers befinden sich in beiden Formhälften, die Flächen zur Verriegelung des mindestens einen Schiebers befinden sich bevorzugt in der festen Formhälfte (fester Formrahmen). Sämtliche Flächen befinden sich möglichst auf einer Linie je Seite. Die Flächen zur Zentrierung der Form sind unabhängig von der Anzahl der Schieber umlaufend.
Von Vorteil ist die Vermeidung temperaturbedingter Versetzungen, wie diese beim Stand der Technik auftreten, durch die Gegenverriegelung von Konturteilen bzw. Schiebern.
Der Kraftfluss aufgrund des Gießdrucks auf den Schieber wird dabei nicht mehr von der Seite des festen Formrahmens die die Kraft aufnimmt auf die gegenüber liegende Seite übertragen, sondern die Kraft wird im festen Formrahmen auf die kombinierten Formzentrier- und Gegenverriegelungsflächen rechts und links des Schiebers verteilt. Die Kraftaufnahme und Kraftweiterleitung im festen Formrahmen befinden sich somit etwa auf einer Linie.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die
1 einen festen Formrahmen in perspektivischer Darstellung;
2 einen Formrahmen nach 1 im Teilschnitt.
Eine Gießform für das Herstellen eines Fahrzeugrades aus z.B. Aluminiumwerkstoffen weist einen festen Formrahmen 1 mit einer Formzentrierung 2 sowie Formteile bzw. Schieber 3 und Kühlspiralen 7 auf. Der feste Formrahmen 1 ist in üblicher Weise mit der Gießkammer 5 verbunden. Er weist zudem teilespezifische Kernelemente für Bohrungen in der Nabe 8 des Rades 6 auf, zugleich als Auswerferelemente des Rades 6 dienen. Es werden somit keine zusätzlichen Auswerfer benötigt, sondern es kommen Funktionsteile zur Anwendung, die bereits für andere Aufgaben benötigt werden (hier als Kernelement). Das Füllen der Gießform erfolgt von der Nabe 8 des Rades 6 aus und zwischen der Nabenfläche und der Einfüllöffnung 11 der Gießkammer 5 ist als Einlegeteil ein Filter bzw. Sieb 10 auf der Nabe 8 abgestützt angeordnet, welches vorrangig dazu dient, Oxidhäute des einzupressenden SSM-Bolzens aufzureißen und zu zerkleinern bzw. größere Oxidteile wenigstens teilweise zurück zu halten. Das Sieb 10 ist ein Stanzteil aus Aluminium oder Stahl und beliebig entsprechend der Nabenfläche gelocht. Die nicht dargestellten Bolzen werden O₂-Arm aufgeheizt und zugeführt. Die Ein füllung in die Formkavität erfolgt trocken, d.h. ohne Trennmittel. Aufgrund des Siebes 10 kann auf ein Abschermesser für die Oxidhaut des Bolzens verzichtet werden.
Gegenüber der bisherigen Gießrichtung von der Sichtfläche des Rades 6 her ergeben sich wesentlich geringere Materialrückläufe und die Nabe selbst wird zum Pressrest.
Die Überreste des Siebes 10 werden dabei mit der spanenden Bearbeitung der Nabenfläche entfernt (besteht das Sieb 10 aus Stahl, so können die Aluminium-Stahl-Späne z.B. bei der Stahlherstellung verwendet werden). Die Sichtfläche des Rades 6 wird bereits endkonturgenau gegossen.
Die Formteile bzw. Schieber 3 sind mit, nicht dargestellten, Antrieben und Führungen versehen, um ein Ein- und Ausfahren der Formteile bzw. Schieber 3 zu gewährleisten.
Nahezu senkrecht zur Auflageebene des festen Formrahmens 1 sind Flächen zur Verriegelung des Schiebers 3 vorgesehen. Weiterhin sind Flächen zur Verriegelung des Schiebers 3 vorgesehen, die parallel zur genannten Auflageebene auf dem Schieber 3 bzw. den Formteilen angeordnet sind. Ebenfalls nahezu senkrecht zur genannten Auflageebene sind weitere Flächen zur kombinierten Gegenverriegelung und Formzentrierung vorgesehen.
Entsprechende Gegenkonturen sind im festen Formrahmen 4 ausgebildet.
Die Flächen zur Verriegelung des Schiebers 3 befinden sich bevorzugt auf dem bzw. im festen Formrahmen 1 und besonders bevorzugt in einer Linie. Die Flächen zur Formzentrierung sind unabhängig von der Anzahl der Formteile bzw. Schieber 3 formumlaufend.
Die beim Gießen einwirkenden Kräfte werden somit im festen Formrahmen 1 auf die Flächen zur kombinierten Formzentrierung und Gegenverriegelung rechts und links vom Schieber 3 verteilt – Krafteinleitung und Kraftweiterleitung befinden sich somit etwa auf einer Linie und sind einfacher beherrschbar.
Die Formteile bzw. Schieber 3 sind für den gängigen Bereich von Radgrößen (z.B. von 13" bis 22") vorhanden und können in nur einem Satz Formrahmen 1, 4 angeordnet werden.
Die erfindungsgemäße Gießform und das Verfahren sind zur Anwendung bei den bekannten Gießverfahren geeignet und nicht auf diese Ausführungsform begrenzt.

1: fester Formrahmen
2: Führung
3: Schieber
4: beweglicher Formrahmen
5: Gießkammer
6: Rad
7: Kühlspirale
8: Nabe
10: Sieb
11: Einfüllöffnung

Claims

Verfahren zur Herstellung von Druckgießteilen aus Aluminiumwerkstoffen, wobei der Aluminiumwerkstoff (schmelzflüssig oder) halbfest in eine Gießform eingepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidhaut des Aluminiumwerkstoffes beim Einpressen in die Formkavität aufgerissen wird und fein verteilt im Druckgießteil vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumwerkstoff durch ein Sieb in die Formkavität gepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumwerkstoff nahezu vollständig in die Formkavität gepresst wird und ein Pressrest Teil des Druckgießteiles wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumwerkstoff trocken und ohne Trennmittel (in die Gießkammer) eingefüllt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumwerkstoff sauerstoffarm aufgeheizt und der Gießkammer zugeführt wird.
Gießform zur Herstellung von Druckgießteilen, dadurch gekennzeichnet, dass an der Einfüllstelle des zu vergießenden Werkstoffes ein Sieb (10) eingelegt ist.
Gießform nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (10) aus dem zu vergießenden Werkstoff oder Stahl besteht.
Gießform nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Auswerferelemente vorgesehen sind, die zugleich Funktionselemente beim Gießvorgang sind.
Gießform nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, umfassend einen festen und beweglichen Formrahmen (1, 4) und darin in Führungen angeordneten Formteilen bzw. Schiebern (3), die modular aufgebaut sind.
Gießform nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile bzw. Schieber (3) für bestimmte Teilegrößen in den Formrahmen (1, 4) platzierbar sind.
Gießform nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (10) auf den Auswerferelementen und der Nabe (8) des Rades (6) abgestützt ist.