EP0912276A1 - Thixoforming device - Google Patents

Thixoforming device

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Publication number
EP0912276A1
EP0912276A1 EP97917232A EP97917232A EP0912276A1 EP 0912276 A1 EP0912276 A1 EP 0912276A1 EP 97917232 A EP97917232 A EP 97917232A EP 97917232 A EP97917232 A EP 97917232A EP 0912276 A1 EP0912276 A1 EP 0912276A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
engraving
mold
material flow
runs
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP97917232A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Kurt Detering
Jörg Detering
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0912276A1 publication Critical patent/EP0912276A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/007—Semi-solid pressure die casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/2272—Sprue channels

Definitions

  • casting techniques can also be used to manufacture molded parts.
  • the latter come into question when very complicated, possibly thin-walled parts have to be produced, which cannot be produced by forging.
  • the material is viscous when forging, which is why certain minimum cross sections must not be undercut in view of reasonable pressures.
  • the material When pouring, however, the material is comparatively very thin.
  • the thin material can flow through narrow gaps in the engraving of the casting mold and easily fill complicated spaces.
  • the cycle times can be increased if, as with die casting, these boundary conditions do not have to be met.
  • the arrangement for die casting consists of a divisible casting mold, the mold halves of which contain the mold engravings.
  • a casting set is connected to the casting mold, which includes a fan-shaped casting run, which widens in the direction of the shape engraving and has its smallest cross-section in the casting chamber, which holds the liquid metal.
  • the liquid metal contained in the casting chamber is injected through the casting barrel into the mold engraving with the aid of a piston which is movable therein.
  • the flow velocities for the pressure greeting are 40 m / sec and can reach up to 60 m / sec. These high flow speeds lead to a turbulent flow in the jet and to the rupture of the metal jet in the casting run and the engraving.
  • the air contained in the casting mold and the pouring barrel is mixed into the thin-bodied metal. After cooling, the air pockets in the finished casting form tiny cavities that adversely affect the strength.
  • the casting chamber must be arranged under the die. Due to the arrangement and the high flow rate, the engraving fills from the end of the engraving which is furthest away from the casting run or the casting chamber; the engraving fills, so to speak, against the direction of influence of the material.
  • the die-cast component does not reach the necessary elongation and strength values with sufficient certainty, which is due on the one hand to the material to be used and on the other hand to the air pockets which are unavoidable in die-casting technology.
  • thixoforming is much cheaper.
  • thixoforming an alloy is used which, in a temperature range dependent on the material used, occupies an intermediate position between solid and liquid. It is believed in the professional world that the material at this temperature has a still firm but deformable structure with liquid components embedded therein. About 50% to 60% of the material is liquid during thixoforming, while the rest 20% is still in the solid state.
  • thixoforming In thixoforming, a bolt heated to the thixoforming temperature, the volume of which corresponds to the finished workpiece plus overflow, is placed in a press chamber. The thixotropic material is pressed into the mold using a casting piston. Since the thixoforming material is not flowable by itself, the position of the casting chamber is irrelevant. The material cannot run out of the casting chamber on its own. Thixoforming has already proven itself quite well for the production of elongated, approximately rod-shaped parts. The air pockets that occur during die casting are completely avoided because the material flow is so viscous that the air that is in the mold is displaced by the material without being able to penetrate the material.
  • the temperatures during thixoforming are comparatively lower, which means an energy reduction and, in addition, the casting chambers are filled with qusi solid bolts which can be handled safely.
  • Thixoforming does not require the dangerous transport of hot melt by truck across the street to the place of use.
  • the use of at least two casting runs makes it possible to avoid such a spontaneous solidification in the case of flat parts.
  • the shape of the casting runs is selected such that each generates a material flow, the material flow front of which, alone or together with another material flow, essentially completely fills the cross section of the engraving at the respective location of the material flow front.
  • FIG. 2 shows the casting machine according to FIG. 1 in a longitudinal section
  • FIG. 3 is a schematic representation of the invention modern device for thixoforming, in a plan view with the engraving open, and
  • Fig. 4 shows the device of the invention according to fig. 3 in a longitudinal section at right angles to the engraving gap.
  • a die 1 For die casting, a die 1 is used, which consists of a lower and an upper mold half 2, 3, which abut each other at a flat engraving gap 4. On the two abutting sides of the two mold halves 2, 3, a mold engraving 5, 6 is formed, which represents the negative of a workpiece to be created.
  • the finished workpiece is a rectangular plate, which is delimited by four mutually parallel narrow sides 7, 8, 9, 11 of the shape engraving 5, 6 and two flat sides.
  • the channel 18 tapers, starting from the outlet 19, in the direction of the engravings 5, 6.
  • the channel 18 opens at a so-called gate 21 into the cavity defined by the two engravings 5, 6.
  • the channel 18 contained in the casting run 16 merges into the cavity of the die 1 via a throttle point.
  • the casting chamber 13 is filled with the molten metal.
  • the metal is injected into the casting mold 1 under high pressure using the casting piston 15.
  • the molten material like a fountain, shoots from below in a more or less compact jet 22 of liquid metal through the channel 18 upwards into the cavity of the casting mold 1 until it hits the opposite edge 9.
  • the subsequently injected liquid metal keeps the previously injected material pressed against the wall 9 due to the inherent kinetic energy.
  • the mold cavity gradually fills from top to bottom, ie against the direction of flow of the injected metal, as is indicated schematically by material fronts 23a, 23b and 23c.
  • the material front 23a forms before the material front 23b is formed.
  • the bullet speed for the metal is between 40 and 60 m / s. At this high speed, turbulence occurs in the metal jet, in particular also caused by the taper at the gate 21, as a result of which the metal jet mixes with air contained in the casting mold 1, which forms finely distributed cavities in the solidified metal.
  • 3 and 4 show a highly schematic device 31, which is provided for thixo-forming, in order to produce relatively large-area parts in this way by means of primary shaping.
  • a thixotropic metal alloy is used which has thixotropic properties above a temperature which is dependent on the material, insofar as part of the metal, approx. 40% - 50%, physical state, while the rest is still in the solid state.
  • Such a thixotropic alloy exhibits a viscosity behavior in which the viscosity decreases with increasing shear stress.
  • the device according to the invention consists of a casting mold 32, to which a plurality of casting sets 33a, 33b, 33c are connected.
  • the casting mold itself consists of a lower mold half 34 and an upper mold half 35, which assembles between them an engraving 36, consisting of a mold engraving 37 in the upper mold half 35 and a mold engraving 38 in the lower mold half 34.
  • the necessary mold clamping unit is not shown because it is not necessary for an understanding of the invention.
  • the workpiece to be produced should have approximately a trapezoidal shape, and laterally by edges 39, 41, 42 and 43 of the engraving 36 and by imaginary dashed lines 44, 45 and 46 is limited, which should also symbolize the location of the gates.
  • the casting sets 33a ... 33c are identical to one another, which is why the same reference numerals are used for the individual components, each supplemented by a corresponding letter.
  • the casting set 33a includes a casting barrel 47a, the channel 48a of which connects a casting chamber 49a to the engraving 36.
  • the pouring run 48a mentally ends at the dashed line 44, i.e. the dashed line 44 corresponds to what is referred to in the die casting technique as a gate.
  • a casting piston 51a is slidably guided, which is driven via a casting piston rod 52a.
  • the casting piston drive is not shown further, since it is also not necessary for an understanding of the invention.
  • the channel 48a merges into the engraving 36 without any appreciable restriction.
  • the channel 48a is provided with essentially parallel side flanks 53 and 54, its width in the present case corresponding to the length of the gate 44.
  • the cross-sectional dimension of the associated channel 48b and 48c is smaller than the length of the relevant edge of the workpiece to be produced.
  • the wall 41 which is part of the two engraving halves 37 and 38, rises between the two channels 48b and 48c.
  • the channels 48b and 48c in the casting runs 47b and 47c are practically non-divergent in the direction of the mold engraving 36.
  • the two engravings 37 and 38 form an overflow 56, the position of which results from the following functional description:
  • the casting chambers 49a ... 49c are opened and they are charged with a hot bolt made of a thixotropic alloy and dimensioned in volume. The casting chambers 49a ... 49c are then closed.
  • the movable mold half that is to say the mold half 34 or the mold half 35, is pressed onto the fixed mold half 34, 35 by the mold clamping unit (not illustrated).
  • the casting drives for the casting pistons 51a ... 51c which are also not shown, are then started essentially simultaneously in order to press the material out of the casting chambers 49a ... 49c at a flow rate between 4 m / sec and 15 m / sec.
  • the material emerging from the casting chamber 49a forms a material flow, the foremost front 57 of which fills the entire cross section of the channel 48a and moves from the casting chamber 49a in the direction of the engraving 36.
  • the shape of the channel 48a and the position of the gate 44 are selected such that the material flow front 57 does not lose contact with the boundary wall of neither the channel 48a nor the engraving 36 at any point, and that the material remains flowing at all points on the material flow front .
  • Lines 57a ... 57c are intended to indicate various temporarily occurring positions of the material flow front.
  • the material flow fronts 59 and 61 run along the wall 41 until they touch each other, as a result of which the two material flows coming from the channels 48b and 48c , weld together. They then form a common material flow front 62 which moves towards the material flow front 57.
  • the flow directions of the material flows from the channels 48b and 48c are symbolized by arrows 63 and 64.
  • the material flow fronts 57 and 62 meet below the overflow 56 and also weld there. Since the only free space which is not yet filled is the overflow 56, the now combined material flows will flow into the T-shaped overflow 56, with which the engraving 36 is completely and completely filled.
  • the position of the gates 44, 45 and 46 as well as the geometry of the channels 48a ... 48c in connection with the shape of the shape engraving 36 are selected so that an inevitable flow movement without danger at all points of the material flow fronts 57, 59, 61, 62 stagnation is maintained. Such a condition is preferably met if the material flow fronts 57, 59, 61, 62 do not come into a position in which mushroom heads form and the material flow front comes to a standstill at any point on the wall or within the engraved shape 36.
  • the comparison of the casting using the thixoforming and the new device with the die casting shows that in the die casting, the engraving is filled against the inflow direction of the molten metal, while in the thixo molding the engraving is filled in the direction of the material flow .
  • the first shot material lies at the edge of the engraving, while in thixo forming, the first pressed material comes to lie more towards the center of the engraving, depending on where the material flows meet in opposite currents.
  • FIGS. 3 and 4 only represent the basic principles and that in this way any complicated flat-shaped structures, such as, for example, the cross member (dashboard support) of a car or the B pillar, can be produced by a correspondingly large one Number of cast fittings 33 is used to achieve the above properties fulfill. It is irrelevant whether the material flows in the direction of rotation completely fill the engraving 36, as is shown by way of example for the material flows from the casting sets 33b and 33c, or whether the material flows strive in opposite directions to one another or whether, as shown, a combination of all possible flow directions is used. Also, the channels 48 do not have to have a strictly constant cross section, but can also expand slightly as long as the flow conditions mentioned above are observed.
  • the channels 48 open into the shape engraving as freely as possible, i.e. in the area of the gates 44, 45, 46, no unnecessary artificial changes in cross-section may occur.
  • the finished workpiece in the area of the gate has almost the same thickness as the sprue residue present at this point, so that the sprue must generally be separated by cutting processes.
  • the advantage can be seen in the fact that unnecessary undercuts which are difficult to fill with the thixotropic mass are avoided.
  • the material can also flow into the mold engraving perpendicular to the engraving division if the casting set is arranged accordingly.
  • the metal flows into the engraving in one or in opposite directions depending on its location, i.e. after the first cut, the material flow is divided into two material flows.
  • At least two casting sets are provided to ensure that that when the form engraving is filled there are no areas in which the material flow spontaneously comes to a standstill and then takes an arbitrary course which may lead to incomplete filling of the form engraving.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

The invention concerns a thixoforming device which comprises at least two casting fittings to ensure that, when the mould gravure is filled, no regions are produced in which the flow of material stops spontaneously and then continues on its path at random, which might result in the mould gravure being filled incompletely.

Description

Vorrichtung zum ThixoforminαDevice for thixoforminα
Zum Herstellen von Formteilen können neben Schmiede- und anderen Umformtechniken auch Gießtechniken verwendet werden. Letztere kommen dann in Frage, wenn sehr kompli¬ zierte, gegebenenfalls abschnittsweise dünnwandige Teile produziert werden müssen, die durch Schmieden nicht her¬ stellbar sind. Beim Schmieden verhält sich das Material zähflüssig, weshalb im Hinblick auf vernünftige Drücke gewisse Mindestquerschnitte nicht unterschritten werden dürfen.In addition to forging and other forming techniques, casting techniques can also be used to manufacture molded parts. The latter come into question when very complicated, possibly thin-walled parts have to be produced, which cannot be produced by forging. The material is viscous when forging, which is why certain minimum cross sections must not be undercut in view of reasonable pressures.
Beim Gießen dagegen ist das Material vergleichsweise sehr dünnflüssig. Das dünnflüssige Material kann durch enge Spalten in der Gravur der Gießform hindurchfließen und komplizierte Räume ohne weiteres ausfüllen.When pouring, however, the material is comparatively very thin. The thin material can flow through narrow gaps in the engraving of the casting mold and easily fill complicated spaces.
Beim sogenannten "Sand- oder Kokillenguß" fließt das flüssige Material aufgrund der Schwerkraft aus einem Eingußtrichter in die Form ein. Eine Erstarrung darf erst einsetzen, wenn die Form vollständig gefüllt ist. Entspre¬ chend groß sind die Taktzeiten und es können nur solche Formen hergestellt werden, die nicht die Gefahr einer vorzeitigen abschnittsweise Abkühlung in sich bergen. Die erkalteten Stellen hätten Gußfehler zur Folge.In so-called "sand or permanent mold casting", the liquid material flows into the mold from a pouring funnel due to gravity. Solidification may only start when the mold is completely filled. The cycle times are correspondingly long and it is only possible to produce molds which do not involve the risk of premature cooling in sections. The cold spots would result in casting errors.
Die Taktzeiten lassen sich erhöhen, wenn wie beim Druckguß diese Randbedingungen nicht eingehalten werden müssen.The cycle times can be increased if, as with die casting, these boundary conditions do not have to be met.
Die Anordnung zum Druckgießen besteht aus einer teilbaren Gießform, deren Formhälften die Formgravuren enthalten. An der Gießform ist eine Gießgarnitur ange¬ schlossen, zu der ein fächerförmiger Gießlauf gehört, der sich in Richtung auf die Formgravur verbreitert und seinen kleinsten Querschnitt bei der Gießkammer hat, die das flüssige Metall aufnimmt. Beim Gießvorgang wird das in der Gießkammer enthaltene flüssige Metall mit Hilfe eines darin beweglichen Kolbens durch den Gießlauf hindurch in die Formgravur eingeschossen. Die Fließgeschwindigkeiten beim Druckgruß liegen bei 40 m/sec und können bis zu 60 m/sec erreichen. Diese hohen Fließgeschwindigkeiten führen zu einer turbulenten Strömung im Strahl und zum Aufreißen des Metallstrahls im Gießlauf und der Gravur. Hierdurch wird, wie bei einem Luftsprudlern an einem Wasserhahn, die in der Gießform und dem Gießlauf enthaltene Luft in das dünnflüssige Metall eingemischt. Nach dem Erkalten bilden die Lufteinschlüsse im fertigen Gußteil winzige Hohlräume, die die Festigkeit nachteilig beeinflussen.The arrangement for die casting consists of a divisible casting mold, the mold halves of which contain the mold engravings. A casting set is connected to the casting mold, which includes a fan-shaped casting run, which widens in the direction of the shape engraving and has its smallest cross-section in the casting chamber, which holds the liquid metal. During the casting process, the liquid metal contained in the casting chamber is injected through the casting barrel into the mold engraving with the aid of a piston which is movable therein. The flow velocities for the pressure greeting are 40 m / sec and can reach up to 60 m / sec. These high flow speeds lead to a turbulent flow in the jet and to the rupture of the metal jet in the casting run and the engraving. As a result, like in an aerator at a tap, the air contained in the casting mold and the pouring barrel is mixed into the thin-bodied metal. After cooling, the air pockets in the finished casting form tiny cavities that adversely affect the strength.
Damit das flüssige Metall aus der Preßkammer nicht unkontrolliert ausfließen kann, muß die Gießkammer unter der Druckgießform angeordnet sein. Die Gravur füllt sich auf Grund der Anornung und der hohen Fließgeschwindigkeit von dem Ende der Gravur her, das von dem Gießlauf bzw. der Gießkammer am weitesten entfernt liegt; die Gravur füllt sich sozusagen entgegen der Einflußrichtung des Materials.So that the liquid metal cannot flow out of the press chamber in an uncontrolled manner, the casting chamber must be arranged under the die. Due to the arrangement and the high flow rate, the engraving fills from the end of the engraving which is furthest away from the casting run or the casting chamber; the engraving fills, so to speak, against the direction of influence of the material.
Obwohl sich vom Prinzip her mit der Druckgießtechnik sehr dünnwandige Teile erzeugen lassen, genügen jedoch die so hergestellten Teile keineswegs den Anforderungen, wie sie beispielsweise an Karroserieteile von Kraftfahrzeugen gestellt werden. Das Druckgußbauteil ereicht nicht aus¬ reichend sicher die notwendigen Dehnungs- und Festigkeits¬ werte, was zum einen auf das zu verwendende Material und zum anderen auf die bei der Druckgießtechnik unvermeidli¬ chen Lufteinschlüsse zurückzuführen ist.Although very thin-walled parts can be produced in principle with die-casting technology, the parts produced in this way do not meet the requirements of, for example, car body parts be put. The die-cast component does not reach the necessary elongation and strength values with sufficient certainty, which is due on the one hand to the material to be used and on the other hand to the air pockets which are unavoidable in die-casting technology.
Es wurde deswegen bereits auch versucht, die Druck¬ gießform vor dem Einspritzen des Metalls zu evakukieren, um die Blasen im Werkstück zu vermeiden. Der apparative Aufwand hierfür ist enorm hoch.For this reason, attempts have already been made to evacuate the die before the metal is injected in order to avoid the bubbles in the workpiece. The equipment required for this is extremely high.
Ein weiterer Nachteil, der der Druckgießtechnik an¬ haftet, ist der Umstand, daß das Metall nur in vollständig flüssiger Form gehandhabt werden muß. Dies setzt voraus, entweder am Ort der Verwendung das feste Material voll¬ ständig aufzuschmelzen oder es in Form einer flüssigen Schmelze vom Produktionsort, beispielsweise dem Alumeni- umwerk, zu der Gießerei zu schaffen.Another disadvantage associated with die casting technology is the fact that the metal only has to be handled in completely liquid form. This presupposes either melting the solid material completely at the point of use or making it in the form of a liquid melt from the production site, for example the aluminum works, to the foundry.
Wesentlich günstiger insofern ist das sogenannte "Thixoforming" . Beim Thixoforming wird eine Legierung ver¬ wendet, die bei einem vom verwendeten Material abhängigen Temperaturbereich eine Zwischenstellung zwischen fest und flüssig einnimmt. Es wird in der Fachwelt angenommen, daß das Material bei dieser Temperatur ein noch festes, jedoch verformbares Gefüge mit darin eingebetteten flüssigen Anteilen aufweist. Etwa 50% bis 60% des Materials sind beim Thixoforming flüssig, während der Rest 20% noch im festen Aggregatszustand ist.In this respect, the so-called "thixoforming" is much cheaper. In thixoforming, an alloy is used which, in a temperature range dependent on the material used, occupies an intermediate position between solid and liquid. It is believed in the professional world that the material at this temperature has a still firm but deformable structure with liquid components embedded therein. About 50% to 60% of the material is liquid during thixoforming, while the rest 20% is still in the solid state.
Beim Thixoforming wird ein auf die Thixoforming- Temperatur erwärmter Bolzen, dessen Volumen dem fertigen Werkstück plus Überlauf entspricht, in eine Preßkammer eingelegt. Das thixotrope Material wird mit Hilfe eines Gießkolbens in die Form eingepresst . Da das Thixoforming- material von sich aus nicht fließfähig ist, spielt die Lage der Gießkammer keine Rolle. Das Material kann von allein nicht aus der Gießkammer auslaufen. Zur Herstellung von länglichen, angenähert stangen- förmigen Teilen, hat sich Thixoforming bereits recht gut bewährt. Die beim Druckgießen auftretenden Lufteinschlüsse werden vollständig vermieden, denn der Materialfluß ist so zähflüssig, daß die Luft, die sich in der Form befindet, von dem Material verdrängt wird, ohne in das Material eindringen zu können. Die Temperaturen beim Thixoforming sind vergleichsweise niedriger, was eine Energieverminde¬ rung bedeutet und außerdem werden die Gießkammern mit qusi festen Bolzen gefüllt, die gefahrlos handhabbar sind. Thixoforming erfordert keinen gefahrvollen Transport heißer Schmelze per LKW über die Straße zum Verwendungs- ort.In thixoforming, a bolt heated to the thixoforming temperature, the volume of which corresponds to the finished workpiece plus overflow, is placed in a press chamber. The thixotropic material is pressed into the mold using a casting piston. Since the thixoforming material is not flowable by itself, the position of the casting chamber is irrelevant. The material cannot run out of the casting chamber on its own. Thixoforming has already proven itself quite well for the production of elongated, approximately rod-shaped parts. The air pockets that occur during die casting are completely avoided because the material flow is so viscous that the air that is in the mold is displaced by the material without being able to penetrate the material. The temperatures during thixoforming are comparatively lower, which means an energy reduction and, in addition, the casting chambers are filled with qusi solid bolts which can be handled safely. Thixoforming does not require the dangerous transport of hot melt by truck across the street to the place of use.
Es wurde deswegen versucht, das Thixoforming auch auf flächige dünnwandige Teile zu übertragen, indem dazu die aus der Druckgießtechnik üblichen Gießgarnituren verwendet werden. Der gewünschte Erfolg hat sich jedoch nicht einge¬ stellt.An attempt was therefore made to transfer the thixoforming to flat, thin-walled parts by using the casting sets common in die casting technology. However, the desired success has not materialized.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Thixoforming zu schaffen, mit der es mög¬ lich ist, auch flächige Teile herzustellen.Proceeding from this, it is an object of the invention to provide a device for thixoforming with which it is possible to also produce flat parts.
Es wurde durch den Erfinder erkannt, daß zum Thixofo¬ rming geeignetes Material beim seinem Fließen durch den Gießlauf einer Druckgießform anscheinend spontan und zufällig partiell zum Stocken gerät. Das nachschiebende Material vermag einen solchen zum Stocken geratenen Ab¬ schnitt nicht wieder zu verflüssigen und ist gezwungen, um diese Stelle herumzufließen, wobei im Schatten dieser steckengebliebenen Materialbereiche Hohlräume oder un¬ vorhergesehene Fließrichtu. gen des Materials auftreten. Beides hat einen nachteiligen Einfluß auf das Füllen der Gravur. Das partielle Erstarren des Materialflusses wird durch die fächerförmgie Gestalt des Gießlaufs beim Druck¬ gießen begünstigt. Der Gießlauf beim Druckgießen erweitert sich ausgehend von der Gießkammer zum Anschnitt hin und dementsprechend vermindert sich die Fließgeschwindigkeit. Eine zu niedrige Fließgeschwindigkeit kann zu einer spon¬ tanen Erstarrung führen.It was recognized by the inventor that material which is suitable for thixoforming apparently spontaneously and accidentally comes to a standstill when it flows through the casting run of a die casting mold. The pushing material is not able to liquefy such a section which has come to a standstill and is forced to flow around this point, with cavities or unforeseen flow directions in the shadow of these stuck material areas. against the material. Both have an adverse effect on the filling of the engraving. The partial solidification of the material flow is promoted by the fan-shaped shape of the casting run during pressure casting. The casting run during die casting extends from the casting chamber to the gate and accordingly the flow rate decreases. A flow rate that is too low can lead to spontaneous solidification.
Die Verwendung von wenigstens zwei Gießläufen ge¬ stattet es, bei flächigen Teilen solch eine spontane Erstarrung zu vermeiden. Dabei sind die Gießläufe in ihrer Gestalt so gewählt, daß jedes einen Materialstrom erzeugt, dessen Materialstromfront für sich oder zusammen mit einem anderen Materialstrom den Querschnitt der Formgravur am jeweiligen Ort der Materialstromfront im wesentlichen vollständig ausfüllt.The use of at least two casting runs makes it possible to avoid such a spontaneous solidification in the case of flat parts. The shape of the casting runs is selected such that each generates a material flow, the material flow front of which, alone or together with another material flow, essentially completely fills the cross section of the engraving at the respective location of the material flow front.
Diese Ströme können entweder aufeinander zu fließen, wobei an der Stoßstelle ein Verschweißen auftritt oder sie können im Gleichlauf durch die Form hindurchfließen, wenn eine entsprechend große Breite zu überdecken ist. Schlie߬ lich ist es denkbar, beide Füllverfahren gleichzeitig einzusetzen, immer in dem Bestreben, Materialströme zu erreichen, die zwangsläufig von der Wand der Gravur oder dem Gießlauf geführt werden, damit sich keine Stellen ergeben, an denen die Fließgeschwindigkeit möglicherweise so gering ist, daß es zu einer spontanen Erstarrung kommen kann.These currents can either flow towards one another, welding occurring at the joint, or they can flow through the mold in synchronism if a correspondingly large width has to be covered. Finally, it is conceivable to use both filling processes at the same time, always striving to achieve material flows that are inevitably guided by the wall of the engraving or the casting run, so that there are no places where the flow rate may be so low that spontaneous solidification can occur.
Im übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegen¬ stand von Unteransprüchen.For the rest, further developments of the invention are the subject of subclaims.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of the object of the invention is shown. Show it:
Fig. 1 eine stark schematisierte Druckgießmaschine nach dem Stand der Technik, bei geöffneter Gießform,1 is a highly schematic die casting machine according to the prior art, with the mold open,
Fig. 2 die Gießmaschine nach Fig. 1 in einem Längs¬ schnitt,2 shows the casting machine according to FIG. 1 in a longitudinal section,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungs- gemäßen Vorrichtung zum Thixoforming, in einer Draufsicht bei geöffneter Gravur, und3 is a schematic representation of the invention modern device for thixoforming, in a plan view with the engraving open, and
Fig. 4 die erfindungsgemäße Vorrichtung nach fig. 3 in einem Längsschnittrechtwinkelig zu dem Gravurspalt . Fig. 4 shows the device of the invention according to fig. 3 in a longitudinal section at right angles to the engraving gap.
Zwecks besserem Verständnis der Erfindung sei zu¬ nächst anhand der Fig. 1 und 2 der durch die Druckgie߬ technik gegebene Stand der Technik erläutert.For a better understanding of the invention, the prior art given by die casting technology will first be explained with reference to FIGS. 1 and 2.
Zum Druckgießen wird eine Druckgußform 1 verwendet, die aus einer unteren und einer oberen Formhälfte 2, 3 besteht, die an einem planen Gravurspalt 4 aneinander¬ stoßen. An den beiden aneinander anliegenden Seiten der beiden Formhälften 2, 3 ist eine Formgravur 5, 6 ausgebil¬ det, die das Negativ zu einem zu erstellenden Werkstück darstellt. Im vorliegenden Falle sei angenommen, das fertige Werkstück sei eine rechteckige Platte, die von vier zueinander parallelen Schmalseiten 7, 8, 9, 11 der Formgravur 5, 6 sowie zwei Flachseiten begrenzt ist.For die casting, a die 1 is used, which consists of a lower and an upper mold half 2, 3, which abut each other at a flat engraving gap 4. On the two abutting sides of the two mold halves 2, 3, a mold engraving 5, 6 is formed, which represents the negative of a workpiece to be created. In the present case, it is assumed that the finished workpiece is a rectangular plate, which is delimited by four mutually parallel narrow sides 7, 8, 9, 11 of the shape engraving 5, 6 and two flat sides.
Am unteren Ende der Druckgußform 1 schließt sich stark schematisiert dargestellt eine einzige GießgarniturAt the lower end of the die 1, a single casting set is shown in a highly schematic manner
12 an, die sich aus einer Gießkammer 13 mit darin beweg¬ lich geführtem Gießkolben 15 sowie einem fächerförmig sich erweiternden Gießgießlauf 16 zusammensetzt. Der Gießan¬ trieb zum Bewegen des Gießkolbens 15 über seine Gießkol¬ benstangestange 17 ist der Einfachheit halber nicht weiter dargestellt .12, which is composed of a casting chamber 13 with a casting plunger 15 movably guided therein and a casting casting run 16 which widens in a fan shape. The casting drive for moving the casting piston 15 via its casting rod rod 17 is not shown for the sake of simplicity.
Im Inneren des Gießlaufs 16 ist, wie bei Druckgie߬ maschinen üblich, ein spaltförmiger Kanal 18 enthalten, der sich fächerförmig von einem Auslaß 19 der GießkammerIn the interior of the casting run 16, as is customary in the case of die casting machines, there is a slot-shaped channel 18 which extends in a fan shape from an outlet 19 of the casting chamber
13 bis hin zu der breiten Schmalseite 7 des Werkstücks hin erweitert. In der dazu senkrechten Richtung verjüngt sich der Kanal 18, ausgehend von dem Auslaß 19, in Richtung auf die Gravuren 5, 6. Der Kanal 18 mündet an einem sogenann¬ ten Anschnitt 21 in den von den beiden Gravuren 5, 6 definierten Hohlraum.13 extended to the wide narrow side 7 of the workpiece. In the direction perpendicular thereto, the channel 18 tapers, starting from the outlet 19, in the direction of the engravings 5, 6. The channel 18 opens at a so-called gate 21 into the cavity defined by the two engravings 5, 6.
Ersichtlicherweise geht der in dem Gießlauf 16 ent¬ haltene Kanal 18 über eine Drosselstelle in den Hohlraum der Druckgußform 1 über. Zum Druckgießen wird die Gießkammer 13 mit dem ge¬ schmolzenen Metall gefüllt . Das Metall wird nach dem Einfüllen in die Gießkammer 13 mit Hilfe des Gießkolbens 15 unter hohem Druck in die Gießform 1 eingeschossen. Dabei schießt das geschmolzene Material, ähnlich einem Springbrunnen, von unten her in einem mehr oder weniger kompakten Strahl 22 aus flüssigem Metall durch den Kanal 18 nach oben in den Hohlraum der Gießform 1 ein, bis es an der gegenüberliegenden Kante 9 auftrifft. Das nachfolgend eingeschossene flüssige Metall hält aufgrund der innewoh¬ nenden kinetischen Energie das bereits vorher eingeschos¬ sene Material gegen die Wand 9 angepreßt.As can be seen, the channel 18 contained in the casting run 16 merges into the cavity of the die 1 via a throttle point. For die casting, the casting chamber 13 is filled with the molten metal. After being poured into the casting chamber 13, the metal is injected into the casting mold 1 under high pressure using the casting piston 15. The molten material, like a fountain, shoots from below in a more or less compact jet 22 of liquid metal through the channel 18 upwards into the cavity of the casting mold 1 until it hits the opposite edge 9. The subsequently injected liquid metal keeps the previously injected material pressed against the wall 9 due to the inherent kinetic energy.
Beim Druckgießen füllt sich der Formhohlraum all¬ mählich von oben nach unten, also entgegen der Fließrich¬ tung des eingeschossenen Metalls, wie dies durch Material- fronten 23a, 23b und 23c schematisch angedeutet ist. Die Materialfront 23a bildet sich aus, bevor die Materialfront 23b entsteht.During die casting, the mold cavity gradually fills from top to bottom, ie against the direction of flow of the injected metal, as is indicated schematically by material fronts 23a, 23b and 23c. The material front 23a forms before the material front 23b is formed.
Das Einschießen des Metalls setzt sich solange fort, bis auch der Kanal 18 in dem Gießlauf 16 gefüllt ist.The shooting in of the metal continues until the channel 18 in the casting run 16 is filled.
Die Einschußgeschwindigkeit für das Metall liegt zwischen 40 und 60 m/s. Bei dieser hohen Geschwindigkeit treten in dem Metallstrahl Turbulenzen auf, insbesondere auch hervorgerufen durch die Verjüngung an dem Anschnitt 21, wodurch sich der Metallstrahl mit in der Gießform 1 enthaltener Luft mischt, die im erstarrten Metall fein verteilte Hohlräume bildet.The bullet speed for the metal is between 40 and 60 m / s. At this high speed, turbulence occurs in the metal jet, in particular also caused by the taper at the gate 21, as a result of which the metal jet mixes with air contained in the casting mold 1, which forms finely distributed cavities in the solidified metal.
Die Fig. 3 und 4 zeigen stark schematisiert eine Vorrichtung 31, die zum Thixo-Forming vorgesehen ist, um auf diese Weise verhältnismäßig großflächige Teile durch Urformen herzustellen. Dazu wird eine thixotrope Metalle¬ gierung verwendet, die oberhalb einer vom Material ab¬ hängigen Temperatur thixotrope Eigenschaften hat, inso¬ fern, als ein Teil des Metalls, ca. 40% - 50%, im flüs- sigen Aggregatzustand vorliegt, während der Rest sich noch im festen Aggregatszustand befindet. Eine derartige thi¬ xotrope Legierung zeigt ein Viskositätsverhalten, bei dem die Viskosität mit steigender Schubbeanspruchung abnimmt.3 and 4 show a highly schematic device 31, which is provided for thixo-forming, in order to produce relatively large-area parts in this way by means of primary shaping. For this purpose, a thixotropic metal alloy is used which has thixotropic properties above a temperature which is dependent on the material, insofar as part of the metal, approx. 40% - 50%, physical state, while the rest is still in the solid state. Such a thixotropic alloy exhibits a viscosity behavior in which the viscosity decreases with increasing shear stress.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Gießform 32, an die mehrere Gießgarnituren 33a, 33b, 33c angeschlossen sind.The device according to the invention consists of a casting mold 32, to which a plurality of casting sets 33a, 33b, 33c are connected.
Die Gießform selbst besteht aus einer unteren Form¬ hälfte 34 sowie einer oberen Formhälfte 35, die zwischen sich eine Gravur 36, bestehend aus einer Formgravur 37 in der oberen Formhälfte 35 und einer Formgravur 38 in der unteren Formhälfte 34 , zusammensetzt . Die notwendige Formschließeinheit ist nicht dargestellt, weil sie für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist.The casting mold itself consists of a lower mold half 34 and an upper mold half 35, which assembles between them an engraving 36, consisting of a mold engraving 37 in the upper mold half 35 and a mold engraving 38 in the lower mold half 34. The necessary mold clamping unit is not shown because it is not necessary for an understanding of the invention.
Zur Erläuterung der Erfindung sei angenommen, daß das herzustellende Werkstück wie die Draufsicht in Fig. 3 zeigt, etwa eine trapezförmige Gestalt haben soll, und seitlich durch Ränder 39, 41, 42 und 43 der Gravur 36 sowie durch gedachte gestrichtelte Linien 44, 45 und 46 begrenzt ist, die gleichzeitig die Lage der Anschnitte symbolisieren sollen.To explain the invention it is assumed that the workpiece to be produced, as the plan view in Fig. 3 shows, should have approximately a trapezoidal shape, and laterally by edges 39, 41, 42 and 43 of the engraving 36 and by imaginary dashed lines 44, 45 and 46 is limited, which should also symbolize the location of the gates.
Die Gießgarnituren 33a...33c sind untereinander gleich, weshalb dieselben Bezugszeichen für die einzelnen Bauteile verwendet werden, ergänzt jeweils durch einen entsprechenden Buchstaben.The casting sets 33a ... 33c are identical to one another, which is why the same reference numerals are used for the individual components, each supplemented by a corresponding letter.
Zu der Gießgarnitur 33a gehört ein Gießlauf 47a, dessen Kanal 48a eine Gießkammer 49a mit der Gravur 36 verbindet. Der Gießlauf 48a endet gedanklich bei der gestrichelten Linie 44, d.h. die gestrichelte Linie 44 entspricht dem, was bei der Druckgießtechnik als Anschnitt bezeichnet ist.The casting set 33a includes a casting barrel 47a, the channel 48a of which connects a casting chamber 49a to the engraving 36. The pouring run 48a mentally ends at the dashed line 44, i.e. the dashed line 44 corresponds to what is referred to in the die casting technique as a gate.
In der Gießkammer 49a ist ein Gießkolben 51a ver- schieblich geführt, der über eine Gießkolbenstange 52a angetrieben ist. Der Gießkolbenantrieb ist nicht weiter dargestellt, da er ebenfalls für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist.In the casting chamber 49a, a casting piston 51a is slidably guided, which is driven via a casting piston rod 52a. The casting piston drive is not shown further, since it is also not necessary for an understanding of the invention.
Wie die Schnittdarstellung aus Fig. 4 erkennen läßt, geht der Kanal 48a ohne nennenswerte Restriktion in die Gravur 36 über. Außerdem ist der Kanal 48a mit im wesent¬ lichen zueinander parallelen Seitenflanken 53 und 54 ver¬ sehen, wobei seine Breite im vorliegenden Falle der Länge des Anschnitts 44 entspricht.As can be seen from the sectional illustration in FIG. 4, the channel 48a merges into the engraving 36 without any appreciable restriction. In addition, the channel 48a is provided with essentially parallel side flanks 53 and 54, its width in the present case corresponding to the length of the gate 44.
Bei den beiden Gießgarnituren 33b und 33c ist die Querschnittsabmessung des zugehörigen Kanals 48b bzw. 48c in Längsrichtung des Anschnitts gesehen kleiner als die Länge der betreffenden Kante des zu erzeugenden Werk¬ stücks. Zwischen den beiden Kanälen 48b und 48c erhebt sich die Wand 41, die Bestandteil der beiden Gravurhälften 37 und 38 ist. Jedoch sind auch bei diesen Gießgarnituren 33b und 33c die Kanäle 48b und 48c in den Gießläufen 47b und 47c in Richtung auf die Formgravur 36 praktisch nicht divergent ausgebildet.In the case of the two casting sets 33b and 33c, the cross-sectional dimension of the associated channel 48b and 48c, viewed in the longitudinal direction of the gate, is smaller than the length of the relevant edge of the workpiece to be produced. The wall 41, which is part of the two engraving halves 37 and 38, rises between the two channels 48b and 48c. However, even with these casting sets 33b and 33c, the channels 48b and 48c in the casting runs 47b and 47c are practically non-divergent in the direction of the mold engraving 36.
Innerhalb der Gießform 32 bilden die beiden Gravuren 37 und 38 einen Überlauf 56, dessen Lage sich aus der nachfolgenden Funktionsbeschreibung ergibt:Within the casting mold 32, the two engravings 37 and 38 form an overflow 56, the position of which results from the following functional description:
Zum Gießen werden die Gießkammern 49a...49c geöffnet und sie werden mit einem im Volumen entsprechend bemesse¬ nen heißen Bolzen aus einer thixotropen Legierung be¬ schickt. Sodann werden die Gießkammern 49a...49c geschlos¬ sen.For casting, the casting chambers 49a ... 49c are opened and they are charged with a hot bolt made of a thixotropic alloy and dimensioned in volume. The casting chambers 49a ... 49c are then closed.
Gleichzeitig oder vor dem Einfüllen der Bolzen in die Gießkammern 49a...49c wird durch die nicht veranschaulich¬ te Formschließeinheit die bewegliche Formhälfte, also ent 'er die Formhälfte 34 oder die Formhälfte 35 auf die fest tehende Formhälfte 34, 35 aufgepreßt. Anschließend werden die ebenfalls nicht dargestellten Gießantriebe für die Gießkolben 51a...51c im wesentlichen gleichzeitig in Gang gesetzt, um aus den Gießkammern 49a...49c das Material mit einer Fließgeschwindigkeit zwischen 4 m/sec und 15 m/sec auszupressen. Das aus der Gießkammer 49a austretende Material bildet einen Material- ström, dessen vorderste Front 57 den gesamten Querschnitt des Kanals 48a füllt und sich von der Gießkammer 49a in Richtung auf die Gravur 36 bewegt. Die Gestalt des Kanals 48a und die Lage des Anschnitts 44 sind so gewählt, daß die Materialstromfront 57 an keiner Stelle den Kontakt mit der Begrenzungswand weder des Kanals 48a noch der Gravur 36 verliert und daß an allen Stellen der Materialstrom¬ front das Material im Fließen bleibt .Simultaneously or before the bolts are poured into the casting chambers 49a ... 49c, the movable mold half, that is to say the mold half 34 or the mold half 35, is pressed onto the fixed mold half 34, 35 by the mold clamping unit (not illustrated). The casting drives for the casting pistons 51a ... 51c, which are also not shown, are then started essentially simultaneously in order to press the material out of the casting chambers 49a ... 49c at a flow rate between 4 m / sec and 15 m / sec. The material emerging from the casting chamber 49a forms a material flow, the foremost front 57 of which fills the entire cross section of the channel 48a and moves from the casting chamber 49a in the direction of the engraving 36. The shape of the channel 48a and the position of the gate 44 are selected such that the material flow front 57 does not lose contact with the boundary wall of neither the channel 48a nor the engraving 36 at any point, and that the material remains flowing at all points on the material flow front .
Der aus der Gießkammer 49 kommende Materialstrom bewegt sich in Richtung eines Pfeiles 58 in Richtung auf die Mitte der Gravur 36. Durch Linien 57a...57c sollen verschiedene vorübergehend auftretende Positionen der Materialstromfront angedeutet sein.The material flow coming out of the casting chamber 49 moves in the direction of an arrow 58 in the direction of the center of the engraving 36. Lines 57a ... 57c are intended to indicate various temporarily occurring positions of the material flow front.
Da gleichzeitig auch die Gießantriebe für die beiden Gießgarnituren 33c und 33b in Gang gesetzt wurden, tritt aus deren Gießlauf 47b und 47c ebenfalls ein Materialstrom aus, dessen Materialstromfronten 51 bzw. 61 auch praktisch an jeder Stelle den Querschnitt des betreffenden Kanals 53b bzw. 53 c ausfüllen.Since the casting drives for the two casting sets 33c and 33b were also started at the same time, a material flow also emerges from their casting run 47b and 47c, the material flow fronts 51 and 61 of which at practically every point also have the cross section of the relevant channel 53b and 53c to complete.
Sobald die Materialstromfronten 59 und 61 den An¬ schnitt 45 bzw. 46 überschritten haben, laufen die Materi¬ alstromfronten 59, 61 längs der Wand 41 aufeinander zu, bis sie sich berühren, wodurch die beiden Materialströme, die aus den Kanälen 48b und 48c kommen, miteinander ver¬ schweißen. Sie bilden sodann eine gemeinsame Material- stromfront 62, die sich auf die Materialstromfront 57 zu bewegt. Die Strömungsrichtungen der Materialströme aus den Kanälen 48b und 48c seien durch Pfeile 63 und 64 versinn¬ bildlicht. Unterhalb des Überlaufes 56 treffen die Material¬ stromfronten 57 und 62 aufeinander und verschweißen auch dort. Da der einzige noch freie nicht ausgefüllte Raum der Überlauf 56 ist, werden die nun vereinigten Materialströme in den T-förmigen Überlauf 56 einströmen, womit die Gravur 36 vollständig und lückenlos gefüllt ist.As soon as the material flow fronts 59 and 61 have exceeded the gates 45 and 46, the material flow fronts 59, 61 run along the wall 41 until they touch each other, as a result of which the two material flows coming from the channels 48b and 48c , weld together. They then form a common material flow front 62 which moves towards the material flow front 57. The flow directions of the material flows from the channels 48b and 48c are symbolized by arrows 63 and 64. The material flow fronts 57 and 62 meet below the overflow 56 and also weld there. Since the only free space which is not yet filled is the overflow 56, the now combined material flows will flow into the T-shaped overflow 56, with which the engraving 36 is completely and completely filled.
Die Lage der Anschnitte 44, 45 und 46 sowie die Geometrie der Kanäle 48a...48c in Verbindung mit der Gestalt der Formgravur 36 sind so gewählt, daß an allen Stellen der Materialstromfronten 57, 59, 61, 62 eine zwangsläufige Fließbewegung ohne die Gefahr des Stockens aufrecht erhalten bleibt. Eine derartige Bedingung wird vorzugsweise erfüllt, wenn die Materialstromfronten 57, 59, 61, 62 nicht in eine Lage geraten, in der sich Pilz¬ köpfe ausbilden und die Materialstromfront an irgendeiner Stelle der Wand oder innerhalb der Formgravur 36 zum Stillstand kommt.The position of the gates 44, 45 and 46 as well as the geometry of the channels 48a ... 48c in connection with the shape of the shape engraving 36 are selected so that an inevitable flow movement without danger at all points of the material flow fronts 57, 59, 61, 62 stagnation is maintained. Such a condition is preferably met if the material flow fronts 57, 59, 61, 62 do not come into a position in which mushroom heads form and the material flow front comes to a standstill at any point on the wall or within the engraved shape 36.
Der Vergleich des Gießens unter Verwendung des Thixo- Formings und der neuen Vorrichtung mit dem Druckgießen zeigt, daß beim Druckgießen die Füllung der Gravur ent¬ gegen der Einströmrichtung des geschmolzenen Metalls erfolgt, während beim Thixo-Forming die Füllung der Gravur in Richtung des Materialstroms geschieht. Somit liegt beim Druckgießen das zuerst eingeschossene Material am Rand der Gravur, während beim Thixo-Forming das zuerst eingepreßte Material mehr zu der Mitte der Formgravur zu liegen kommt, je nachdem, wo bei entgegengesetztem Strom die Material- ströme aufeinandertreffen.The comparison of the casting using the thixoforming and the new device with the die casting shows that in the die casting, the engraving is filled against the inflow direction of the molten metal, while in the thixo molding the engraving is filled in the direction of the material flow . Thus, in die casting, the first shot material lies at the edge of the engraving, while in thixo forming, the first pressed material comes to lie more towards the center of the engraving, depending on where the material flows meet in opposite currents.
Es ist verständlich, daß die Fig. 3 und 4 lediglich die Grundprinzipien darstellen und daß auf diese Weise beliebige komplizierte flächenformige Gebildet, wie bei¬ spielsweise der Querträger (Armaturenbrettträger) eines PKWs oder auch die B-Säule hergestellt werden können, indem eine entsprechend große Anzahl von Gießgarnituren 33 verwendet wird, um die oben genannten Eigenschaften zu erfüllen. Dabei ist es gleichgültig, ob die Materialströme im Gleichlauf die Gravur 36 vollständig ausfüllen, wie dies exemplarisch für die Materialströme aus den Gießgar¬ nituren 33b und 33c gezeigt ist, oder ob die Material¬ ströme im Gegenlauf aufeinander zu streben oder ob, wie dargestellt, eine Kombination aus allen möglichen Flie߬ richtungen verwendet wird. Auch müssen die Kanäle 48 keineswegs strikt konstanten Querschnitt aufweisen, son¬ dern können sich auch geringfügig erweitern, solange die oben genannten Fließbedingungen eingehalten werden.It is understandable that FIGS. 3 and 4 only represent the basic principles and that in this way any complicated flat-shaped structures, such as, for example, the cross member (dashboard support) of a car or the B pillar, can be produced by a correspondingly large one Number of cast fittings 33 is used to achieve the above properties fulfill. It is irrelevant whether the material flows in the direction of rotation completely fill the engraving 36, as is shown by way of example for the material flows from the casting sets 33b and 33c, or whether the material flows strive in opposite directions to one another or whether, as shown, a combination of all possible flow directions is used. Also, the channels 48 do not have to have a strictly constant cross section, but can also expand slightly as long as the flow conditions mentioned above are observed.
Wichtig ist ferner, zu beachten, daß die Kanäle 48 möglichst ohne Restriktion in die Formgravur einmünden, d.h. im Bereich der Anschnitte 44, 45, 46 dürfen keine unnötigen künstlichen Querschnittsveränderungen auftreten. Das hat zwar zur Folge, daß im Bereich des Anschnitts das fertige Werkstück nahezu dieselbe Stärke hat wie der an dieser Stelle vorhandene Angußrest, so daß in aller Regel durch spangebende Verfahren der Anguß abgetrennt werden muß. Der Vorteil ist allerdings darin zu sehen, daß unnö¬ tige Hinterschneidungen vermieden werden, die schwer von der thixotropen Masse zu füllen sind.It is also important to note that the channels 48 open into the shape engraving as freely as possible, i.e. in the area of the gates 44, 45, 46, no unnecessary artificial changes in cross-section may occur. The consequence of this is that the finished workpiece in the area of the gate has almost the same thickness as the sprue residue present at this point, so that the sprue must generally be separated by cutting processes. The advantage, however, can be seen in the fact that unnecessary undercuts which are difficult to fill with the thixotropic mass are avoided.
Abweichend von dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Material auch senkrecht zu der Gravurteilung in die Formgravur einströmen, wenn die Gießgarnitur entsprechend angeordnet ist. Dabei fließt das Metall nach dem Anschnitt in Abhängigkeit von dessen Lage in einer oder in entgegen¬ gesetzten Richtungen in die Gravur, d.h. nach dem An¬ schnitt teilt sich der Materialstrom in zwei Material- ströme auf.In a departure from the exemplary embodiment shown, the material can also flow into the mold engraving perpendicular to the engraving division if the casting set is arranged accordingly. Depending on its position, the metal flows into the engraving in one or in opposite directions depending on its location, i.e. after the first cut, the material flow is divided into two material flows.
Bei einer Vorrichtung zum Thixo-Forming sind wenig¬ stens zwei Gießgarnituren vorgesehen, um sicherzustellen, daß beim Füllen der Formgravur keine Bereiche auftreten, in denen spontan der Materialstrom ins Stocken gerät und anschließend einen willkürlichen Verlauf nimmt, der mögli¬ cherweise zu einem unvollständigen Füllen der Formgravur führt. In a device for thixo-forming, at least two casting sets are provided to ensure that that when the form engraving is filled there are no areas in which the material flow spontaneously comes to a standstill and then takes an arbitrary course which may lead to incomplete filling of the form engraving.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (31) zum Thixoforming,1. device (31) for thixoforming,
mit zwei Formhälften (34,35) , die eine einem zu erzeugenden Werkstück entsprechende Formgravur (36) be¬ grenzen,with two mold halves (34, 35) which delimit a mold engraving (36) corresponding to a workpiece to be produced,
mit wenigstens zwei Gießläufen (47) , von denen jeder derart gestaltet ist, daß er wenigstens einen Material- ström aus fließfähigem Material erzeugt, der an seinem Kopf eine Materialstromfront (57,59,61,62) bildet, wobei jede Materialstromfront (57,59,61,62) für sich am ihrem jeweiligen Ort im wesentlichen den gesamten Querschnitt der Formgravur (36) ausfüllt, sich die Materialströme im wesentlichen aufeinderzu bewegen und jeder Materialstrom seinen Teil der Formgravur (36) im Zustand des vorwärts- fHeßens füllt, bis die Materialströme aufeinandertreffen, undwith at least two casting runs (47), each of which is designed in such a way that it generates at least one material flow of flowable material which forms a material flow front (57, 59, 61, 62) at its head, each material flow front (57, 59, 61, 62) fills essentially the entire cross-section of the mold engraving (36) at their respective location, the material flows essentially move on one another and each material flow fills its part of the mold engraving (36) in the state of forward-heating until the material flows meet, and
mit wenigstens einer Füllkammer (49) , die wenigstens eines der Gießläufe (47) speist.with at least one filling chamber (49) which feeds at least one of the casting runs (47).
2. Vorrichtung (31) zum Thixoforming,2. device (31) for thixoforming,
mit zwei Formhälften (34,35) , die eine einem zu erzeugenden Werkstück entsprechende Formgravur (36) be¬ grenzen,with two mold halves (34, 35) which delimit a mold engraving (36) corresponding to a workpiece to be produced,
mit wenigstens zwei Gießläufen (47) , von denen jeder derart gestaltet ist, daß ein Materialstrom aus fließfä¬ higem Material erzeugt wird, der an seinem Kopf eine Materialstromfront (57,59,61,62) bildet, wobei die wenig¬ stens zwei Materialstromfronten (57,59,61,62) am ihrem jeweiligen Ort gemeinsam im wesentlichen den gesamten Querschnitt der Formgravur (36) ausfüllen, sich die Mate¬ rialströme im Gleichlauf bewegen und jeder Materialstrom seinen Teil der Formgravur (36) im Zustand des vorwärts- fHeßens füllt, undwith at least two casting runs (47), each of which is designed in such a way that a material flow is produced from flowable material which forms a material flow front (57, 59, 61, 62) at its head, the at least two material flow fronts (57,59,61,62) on hers each place jointly fill essentially the entire cross-section of the mold engraving (36), the material flows move in synchronism and each material flow fills its part of the mold engraving (36) in the state of forward heating, and
mit wenigstens einer Füllkammer (49) , die wenigstens einer der Gießläufe (47) speist.with at least one filling chamber (49) which feeds at least one of the casting runs (47).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß wenigstens drei Gießläufe (47) derart vor¬ handen sind, daß sie wenigstens zwei im Gleichlauf flie¬ ßende Materialströme und wenigstens einen den wenigstens zwei gleichlaufenden Materialströmen entgegenfließenden Materialstrom erzeugen.3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized gekenn¬ characterized in that at least three casting runs (47) are present such that they produce at least two material flows flowing in unison and at least one material flow flowing counter to the at least two material flows in unison.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß sie an der Stelle, an der die Materialströme aufeinandertreffen wenigstens einen Überlauf (56) auf¬ weist.4. Apparatus according to claim 1 or 3, characterized gekenn¬ characterized in that it has at the point where the material flows meet at least one overflow (56).
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß jedem Gießlauf (47) eine eigene Gießkammer (49) zugeordnet ist.5. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that each casting run (47) is assigned its own casting chamber (49).
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß mehreren Gießläufen (47) eine gemeinsame Gießkammer (49) zugeordnet ist.6. The device according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that a plurality of casting runs (47) is assigned a common casting chamber (49).
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Gießlauf (47) derart angeordnet ist, daß der Materialstrom parallel zu der Gravurteilung in die Formgravur (36) einfließt.7. The device according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that the casting run (47) is arranged such that the material flow flows parallel to the engraving in the mold engraving (36).
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Gießlauf (47) derart angeordnet ist, daß der Materialstrom senkrecht zu der Gravurteilung in die Formgravur (36) einfließt. 8. The device according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that the casting run (47) is arranged such that the material flow flows perpendicular to the engraving in the mold engraving (36).
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Materialfluß eine laminare Strömung bildet.9. The device according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that the material flow forms a laminar flow.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Gießlauf (47) ohne Restriktion in die Formgravur (36) einmündet.10. The device according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that the casting run (47) opens into the shape engraving (36) without restriction.
11. Verfahren zum Tixoforming,11. Tixoforming process,
bei dem eine Vorrichtung (31) bereitgestellt wird, die aufweist:in which a device (31) is provided which comprises:
zwei Formhälften (34,35) , die eine einem zu erzeugenden Werkstück entsprechende Formgravur (36) begrenzen,two mold halves (34, 35) which delimit a mold engraving (36) corresponding to a workpiece to be produced,
wenigstens zwei Gießläufen (47) , von denen jeder derart gestaltet ist, daß er wenigstens einen Materi¬ alstrom aus fließfähigem Material erzeugt, der an seinem Kopf eine Materialstromfront (57,59,61,62) bildet, wobei jede Materialstromfront (57,59,61,62) für sich am ihrem jeweiligen Ort im wesentlichen den gesamten Querschnitt der Formgravur (36) ausfüllt, sich die Materialströme im wesentlichen aufeinderzu bewegen und jeder Materialstrom seinen Teil der Form¬ gravur (36) im Zustand des vorwärtsfHeßens füllt, bis die Materialströme aufeinandertreffen, undat least two casting runs (47), each of which is designed in such a way that it generates at least one material flow of flowable material which forms a material flow front (57, 59, 61, 62) at its head, each material flow front (57, 59 , 61, 62) fills essentially the entire cross section of the mold engraving (36) at their respective location, the material flows essentially move on one another and each material flow fills its part of the mold engraving (36) in the state of forward heating until the Material flows meet, and
wenigstens einer Füllkammer (49) , die wenigstens eines der Gießläufe (47) speist; undat least one filling chamber (49) which feeds at least one of the casting runs (47); and
bei dem aus der Füllkammer fließfähiges Material in die Gießläufe und von dort in die Formgravur gepresst wird.in which flowable material from the filling chamber is pressed into the casting runs and from there into the mold engraving.
12. Verfahren zum Tixoforming, bei dem eine Vorrichtung (31) bereitgestellt wird, die aufweist:12. Tixoforming process, in which a device (31) is provided which comprises:
zwei Formhälften (34,35) , die eine einem zu erzeugenden Werkstück entsprechende Formgravur (36) begrenzen,two mold halves (34, 35) which delimit a mold engraving (36) corresponding to a workpiece to be produced,
wenigstens zwei Gießläufen (47) , von denen jeder derart gestaltet ist, daß ein Materialstrom aus fließfähigem Material erzeugt wird, der an seinem Kopf eine Materialstromfront (57,59,61,62) bildet, wobei die wenigstens zwei Materialstromfronten (57, 59,61,62) am ihrem jeweiligen Ort gemeinsam im we¬ sentlichen den gesamten Querschnitt der Formgravur (36) ausfüllen, sich die Materialströme im Gleichlauf bewegen und jeder Materialstrom seinen Teil der Form¬ gravur (36) im Zustand des vorwärtsfHeßens füllt, undat least two casting runs (47), each of which is designed in such a way that a material flow is produced from flowable material which forms a material flow front (57, 59, 61, 62) at its head, the at least two material flow fronts (57, 59, 61, 62) at their respective location together essentially fill the entire cross section of the mold engraving (36), the material flows move in synchronism and each material flow fills its part of the mold engraving (36) in the state of forward heating, and
wenigstens einer Füllkammer (49) , die wenigstens einer der Gießläufe (47) speist; undat least one filling chamber (49) which feeds at least one of the casting runs (47); and
bei dem aus der Füllkammer fließfähiges Material in die Gießläufe und von dort in die Formgravur gepresst wird.in which flowable material from the filling chamber is pressed into the casting runs and from there into the mold engraving.
13. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß wenigstens drei Gießläufe (47) derart vor¬ gesehen werden, daß sie wenigstens zwei im Gleichlauf fließende Materialströme und wenigstens einen den wenig¬ stens zwei gleichlaufenden Materialströmen entgegenflie¬ ßenden Materialstrom erzeugen.13. The method according to claim 11 and 12, characterized gekenn¬ characterized in that at least three casting runs (47) are seen vor¬ such that they produce at least two material flows flowing in synchronism and at least one at least two co-flowing material flows counter-flowing material flow .
14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß sie an der Stelle, an der die Materialströme aufeinandertreffen wenigstens einen Überlauf (56) auf¬ weist. 14. The method according to claim 11 or 13, characterized gekenn¬ characterized in that it has at the point where the material flows meet at least one overflow (56).
15. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß jedem Gießlauf (47) eine eigene Gießkammer (49) zugeordnet ist.15. The method according to claim 11 or 12, characterized gekenn¬ characterized in that each casting run (47) is assigned its own casting chamber (49).
16. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß mehreren Gießläufen (47) eine gemeinsame Gießkammer (49) zugeordnet ist.16. The method according to claim 11 or 12, characterized gekenn¬ characterized in that a plurality of casting runs (47) is assigned a common casting chamber (49).
17. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Gießlauf (47) derart angeordnet ist, daß das Material parallel zu der Gravurteilung in die Form¬ gravur (36) einfließt.17. The method according to claim 11 or 12, characterized gekenn¬ characterized in that the casting run (47) is arranged such that the material flows parallel to the engraving in the Form¬ engraving (36).
18. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Gießlauf (47) derart angeordnet ist, daß das Material senkrecht zu der Gravurteilung in die Form¬ gravur (36) einfließt.18. The method according to claim 11 or 12, characterized gekenn¬ characterized in that the casting run (47) is arranged such that the material flows perpendicular to the engraving in the Form¬ engraving (36).
19. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Material eine laminare strömt.19. The method according to claim 11 or 12, characterized gekenn¬ characterized in that the material flows a laminar.
20. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Gießlauf (47) ohne Restriktion in die Formgravur (36) einmündet.20. The method according to claim 11 or 12, characterized gekenn¬ characterized in that the casting run (47) opens into the shape engraving (36) without restriction.
21. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Gravur in Richtung Einströmens des in die Gravur einfließenden Materials gefüllt wird. 21. The method according to claim 11 or 12, characterized gekenn¬ characterized in that the engraving is filled in the direction of the inflowing material flowing into the engraving.
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