DE10328654A1

DE10328654A1 - Gießverfahren für metallische Bauteile

Info

Publication number: DE10328654A1
Application number: DE2003128654
Authority: DE
Inventors: Uwe Bischoff
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2005-01-13

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gießverfahren für metallische Bauteile, umfassend mehrere auf einem Gießrundtisch positionierte Gießmaschinen und diesen jeweils zugeordnete Kokillen, wobei die Formfüllung der Kokillen (11) im Druckguss seitlich erfolgt. Der Vorteil des Verfahrens resultiert aus der Zeitersparnis, die sich daraus ergibt, dass nach der Befüllung der einer Kokille (11) zugeordneten Füllkammer (13) während der Rotationsbewegung des Gießrundtisches (10) bereits die Formfüllung der Kokille beginnen kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gießverfahren für metallische Bauteile umfassend mehrere auf einem Gießrundtisch positionierte Gießmaschinen und diesen jeweils zugeordnete Kokillen.

Die WO 01/45878 A3 betrifft ein Verfahren, bei dem mehrere Gießformen auf einem Gießrundtisch angeordnet sind, wobei ein Metall, beispielsweise Aluminium, mittels eines Ofens in einem geschmolzenen Zustand gehalten und zu der jeweiligen Form gepumpt wird. Die Form umfasst Seitenteile aus Sand und eine abnehmbare obere Abdeckung aus Stahl. Es liegt somit eine horizontale Formteilung vor. Die Füllung der Form erfolgt über eine elektromagnetische Pumpe über eine Steigleitung vom Ofen zur Form, wobei die Form unter Druck von unten her gefüllt wird.

Die DE 34 22 121 A1 beschreibt eine Fertigungslinie für die Herstellung von Gussstücken unter Verwendung eines Gießrundtisches, auf dem mehrere Gießformen angeordnet sind sowie mehrere Einrichtungen für das Gegendruckgießen. Jede Einrichtung umfasst eine untere abgedichtete Kammer und eine obere abgedichtete Kammer, wobei in der unteren abgedichteten Kammer ein Tiegel mit Metallschmelze angeordnet ist und in der oberen abgedichteten Kammer eine Gießform. Die Gießform besteht aus einer beweglichen oberen Formhälfte 36 und einer unbeweglichen unteren Formhälfte 37. Zwischen der unteren abgedichteten Kammer und der oberen abgedichteten Kammer wird ein Druckunterschied erzeugt, so dass Metall durch eine Metallleitung von einem Tiegel in die Gießform gefördert wird.

Die DE 38 28 585 C2 beschreibt eine Druckgießmaschine mit mehreren Gießformöffnungs- und Gießformschließeinheiten, die jeweils ein Paar Metallgießformen aufweisen, die in verschiedenen Drehpositionen am Außenumfang eines Drehtellers angeordnet sind. Es ist auch hier eine horizontale Formteilung vorgesehen mit einer oberen beweglichen Metallgießform. Über einen Einspritzzylinder mit Kolbenstange und Druckstempel wird von unten her geschmolzenes Metall in den Hohlraum zwischen den Metallgießformen eingespritzt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Gießverfahren der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, welches die Herstellung von Gussteilen in hoher Qualität ermöglicht und eine hohe Produktivität aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Verfahren der eingangs genannten Gattung mit dem kennzeichnenden Merkmal des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei einem Gießverfahren für metallische Bauteile, welches mehrere auf einem Gießrundtisch positionierte Gießmaschinen und diesen jeweils zugeordnete Kokillen umfasst, die Formfüllung der Kokillen im Druckguss seitlich erfolgt. Die Formfüllung der Kokillen erfolgt insbesondere seitlich durch die Bewegung eines Kolbens, beispielsweise eines hydraulisch angesteuerten Kolbens. Ein solcher Kolben ist vorzugsweise jeweils an der der jeweiligen Kokille zugeordneten Füllkammer vorgesehen und die Formfüllung der Kokille kann durch Bewegung des Kolbens in Richtung auf die Kokille erfolgen.

Vorzugsweise ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Gießverfahren eine Gießofenstation umfasst, mittels derer eine jeweils einer Kokille zugeordnete Füllkammer befüllt wird und nach dem Befüllen der Gießrundtisch eine Position weiter bis zur nächsten Kokille taktet. Weiter vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Formfüllung wenigstens einer Kokille mindestens teilweise während der Rotationsbewegung des Gießrundtisches erfolgt.

Die Kokillen können horizontal oder vertikal geteilt auf Gießmaschinen positioniert werden. An der jeweiligen Gießmaschine ist eine Füllkammer angebaut, wobei flüssiges Metall, vorzugsweise Aluminium oder Magnesium an der Gießofenstation in die Füllkammer gefüllt wird. Nach Abschluss des Füllens der Gießkammer taktet der Gießrundtisch eine Position weiter bis zur nächsten Kokille. Während der Rotationsbewegung des Gießrundtisches bewegt sich der Kolben der Gießkammer vorzugsweise in Richtung der Kokille. Damit beginnt die Formfüllung der Kokille, die vorzugsweise steigend von unten nach oben gefüllt wird. Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Formfüllung bei gleichzeitiger Rotation der Kokille erfolgen kann. Damit sind höhere Taktzeiten gegenüber dem konventionellen Niederdruck Kokillenguss auf Standplätzen möglich. Die Füllung der Kokille durch die Bewegung des seitlich, das heißt vorzugsweise horizontal bewegten, vorzugsweise hydraulisch angesteuerten Kolbens, ermöglicht sehr kurze Formfüllzeiten. Dadurch sind deutlich geringere Gießtemperaturen als im Schwerkraftkokillenguss möglich.

Das erfindungsgemäße Gießverfahren ermöglicht den Einsatz naturharter Metalllegierungen, insbesondere Aluminiumlegierungen. Damit werden insbesondere die notwendigen Eigenschaften für Fahrwerksteile im Gusszustand erreicht, insbesondere eine hohe Bruchdehnung, Streckgrenze und/oder Warm- und Kaltzugfestigkeit. Auf eine teure Warmbehandlung kann dadurch verzichtet werden.

Während der Rotationsbewegung kann sowohl in horizontal als auch in vertikal geteilten Kokillen partiell an lunkergefährdeten Stellen der Bauteile ein Nachverdichtungsprozess im Bereich zwischen der Liquidus- und der Solidustemperatur erfolgen. Gemäß einer alternativen Variante der Erfindung kann gegebenenfalls bei horizontal angeordneter Gießlage die zweite Kokillenhälfte (in der Regel die obere Hälfte) durch ein Kernpaket, das heißt Einzel- oder Kompaktkerne ersetzt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können gemäß einer alternativen Variante anstelle eines Gießofens Mehrfachstationen mit Transportpfannen verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von gegossenen Bauteilen aus Aluminium, Magnesium oder einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung. Das Verfahren findet insbesondere im Fahrzeugbau Verwendung, beispielsweise zur Herstellung von Fahrwerksteilen, Kurbelgehäusen oder Zylinderköpfen von Kraftfahrzeugen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch die Verwendung eines Gießverfahrens der vorgenannten Art zur Herstellung dieser Teile beziehungsweise zur Herstellung von Bauteilen aus Aluminium, Magnesium oder Aluminium- oder Magnesiumlegierungen mit hoher Bruchdehnung und/oder Streckgrenze und/oder Warm- und Kaltzugfestigkeit.

Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens sind weiterhin gegossene Bauteile aus Metall, insbesondere Bauteile für das Fahrwerk oder Motorenteile von Kraftfahrzeugen aus Aluminium, Magnesium oder einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung, die nach einem Verfahren der erfindungsgemäßen Art hergestellt wurden.

Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabelösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
1 eine schematisch stark vereinfachte Draufsicht auf eine beispielhafte Anlage für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Gießverfahrens;
2 eine schematisch vereinfachte gegenüber 1 vergrößerte Darstellung einer Gießform gemäß einer ersten Ausführungsvariante in zwei Ansichten;
3 eine weitere Darstellung einer Gießform gemäß einer zweiten Ausführungsvariante in zwei Ansichten.
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. Die Darstellung ist stark schematisch vereinfacht und zeigt einen Gießrundtisch 10 für ein erfindungsgemäßes MPC-Gießverfahren (Moving Pressure Casting). Die Darstellung zeigt eine Bedienungsperson 20 auf dem Gießrundtisch 10, der eine beispielsweise taktweise oder kontinuierliche Drehung zum Beispiel im Uhrzeigersinn um seine Mittelachse vollführt. Auf dem Gießrundtisch 10 sind mehrere Kokillen 11 angeordnet, denen jeweils eine Füllkammer 13 zugeordnet ist. Weiterhin umfasst die Anlage einen Gießofen 12, mittels dessen jeweils die einer Kokille zugeordnete Füllkammer 13, die sich in der entsprechenden Drehposition befindet, welches in diesem Fall die Kokille 11a mit der Füllkammer 13a ist, befüllt wird. Auf einem derartigen Gießrundtisch 10 sind beispielsweise drei bis zehn oder mehr Kokillen angeordnet, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dies acht Kokillen. Nachdem die Füllkammer 13a der Kokille 11a befüllt ist, taktet der Gießrundtisch um seine vertikale Mittelachse eine Position weiter, bis die nächste Kokille die Station mit dem Gießofen 12 erreicht. Während der Rotationsbewegung des Gießrundtisches 10 kann die Formfüllung der Kokille 11a erfolgen, bei der über einen Kolben 14 in einer Bewegung des Kolbens in horizontaler Richtung von der Seite her auf die Kokille 11 zu die Formfüllung der Kokille 11 erfolgt. Alternativ zur Verwendung eines Gießofens 12 können auch Mehrfachstationen mit Transportpfannen 15 verwendet werden, wie sie in 1 schematisch als Alternative zum Gießofen 12 dargestellt sind.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 2 der Aufbau und die Formfüllung der Kokille 11 näher erläutert. 2 zeigt eine erste mögliche Ausführungsvariante, bei der eine vertikale Formteilung vorgesehen ist, wie man aus der linken Seitenansicht der Kokille 11 erkennt. Rechts daneben ist die Vorderansicht dargestellt. Die Kokille 11 besteht somit aus einer linken Formhälfte 11b und einer rechten Formhälfte 11c, die entlang einer etwa mittigen vertikalen Linie getrennt werden können. In der Seitenansicht von 2 erkennt man außerdem den Kolben 14, der in horizontaler Richtung beweglich ist und mittels dessen die Formfüllung der Kokille erfolgt, wobei das flüssige Metall mittels des Kolbens zunächst durch einen horizontalen Kanal 16 her erfolgt, wobei danach das flüssige Metall in dem Formhohlraum 17 von unten nach oben her ansteigt und so die Kokille gefüllt wird.
3 zeigt in zwei Ansichten, nämlich einer Seitenansicht und einer Vorderansicht eine alternative Ausführungsvariante der Erfindung. In diesem Fall ist die Kokille 11 mit horizontaler Formteilung ausgeführt, so dass sich zwei Formhälften, nämlich eine obere Formhälfte 11d und eine untere Formhälfte 11e ergeben und diese beiden Formhälften entlang einer horizontalen Trennlinie getrennt werden können. Auch bei der Variante gemäß 3 erfolgt die Formfüllung von der Seite her mittels des Kolbens 14, der in horizontaler Richtung beweglich ist und das flüssige Metall durch einen horizontalen Kanal 16 in den Formhohlraum 17 von unten nach oben aufsteigend pumpt. Der Unterschied bei der Variante gemäß 3 gegenüber 2 besteht in der hier horizontalen Formteilung. Bei beiden Varianten besteht der wesentliche Vorteil der Erfindung darin, dass die Befüllung der Form während der Rotationsbewegung des Gießrundtisches 10 beginnen oder vollständig stattfinden kann. Da der Gießrundtisch zur nächsten Kokille 11 taktet (siehe auch 1) kann dann an der Gießofenstation 12 wieder die nächste Füllkammer 13 der nächsten Kokille 11 befüllt werden und das Verfahren führt durch diese Zeitersparnis zu einer erheblichen Rationalisierung.

10: Gießrundtisch
11, 11a: Kokillen
11b: linke Formhälfte der Kokille
11c: rechte Formhälfte der Kokille
11d: obere Formhälfte der Kokille
11e: untere Formhälfte der Kokille
12: Gießofen
13, 13a: Füllkammer
14: Kolben
15: Transportpfannen
16: Kanal
17: Formhohlraum
20: Bedienungsperson

Claims

Gießverfahren für metallische Bauteile umfassend mehrere auf einem Gießrundtisch positionierte Gießmaschinen und diesen jeweils zugeordnete Kokillen, dadurch gekennzeichnet, dass die Formfüllung der Kokillen (11) im Druckguss seitlich erfolgt.
Gießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formfüllung der Kokille seitlich durch die Bewegung eines Kolbens (14) erfolgt.
Gießverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formfüllung der Kokille seitlich durch die Bewegung eines hydraulisch angesteuerten Kolbens erfolgt.
Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formfüllung der Kokille (11) mittels eines an der der jeweiligen Kokille zugeordneten Füllkammer (13) vorgesehenen Kolbens (14) durch Bewegung des Kolbens in Richtung auf die Kokille erfolgt.
Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Gießofenstation (12) vorgesehen ist, mittels derer eine jeweils einer Kokille (11) zugeordnete Füllkammer (13) befüllt wird und nach dem Befüllen der Gießrundtisch (10) eine Position weiter bis zur nächsten Kokille taktet.
Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formfüllung wenigstens einer Kokille (11) mindestens teilweise während der Rotationsbewegung des Gießrundtisches (10) erfolgt.
Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Herstellung von gegossenen Bauteilen aus Aluminium, Magnesium oder einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung dient.
Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle eines Gießofens Mehrfachstationen mit Transportpfannen verwendet werden.
Verwendung eines Gießverfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung von Fahrwerksteilen, Kurbelgehäusen oder Zylinderköpfen von Kraftfahrzeugen.
Verwendung eines Gießverfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung von Bauteilen aus Aluminium, Magnesium oder Aluminium- oder Magnesiumlegierungen mit hoher Bruchdehnung und/oder Streckgrenze und/oder Warm- und Kaltzugfestigkeit.
Gegossenes Bauteil aus Metall, insbesondere Bauteil für ein Fahrwerk oder Motorenteile eines Kraftfahrzeugs aus Aluminium, Magnesium oder einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt wurde.