DE10032843A1 - Production of large surface light metal cast parts used as doors and struts comprises heating metallic supporting molded parts before each casting step so that molding sand is included between metal surface and contour model - Google Patents

Production of large surface light metal cast parts used as doors and struts comprises heating metallic supporting molded parts before each casting step so that molding sand is included between metal surface and contour model

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DE10032843A1 DE2000132843 DE10032843A DE10032843A1 DE 10032843 A1 DE10032843 A1 DE 10032843A1 DE 2000132843 DE2000132843 DE 2000132843 DE 10032843 A DE10032843 A DE 10032843A DE 10032843 A1 DE10032843 A1 DE 10032843A1
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Abstract

Production of large surface light metal cast parts having a thin wall thickness of 2.5-5, especially 2.5-4 mm in a casting process comprises heating two metallic supporting molded parts (4, 6) to 150-300 deg C before each casting step so that an artificial resin-enclosed heat hardened molding sand (14) is included between a metal surface of each supporting molded part and a contour model (10) corresponding to the casting part to be produced; hardening the molding sand on the metallic surface; removing the contour model or contour model halves; combining the supporting mold parts and a sand mask formed from the molding sand; and filling the closed casting mold (2) with molten light metal. Preferred Features: The molding sand is applied to the metallic surface in a thickness of at least 1 mm. The molding sand is applied to the metallic surface in a thickness of 2-5 mm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von großflächigen Leichtmetallgußteilen mit überwiegend dünnen Wandstärken von 2,5 bis 5 mm, insbesondere von 2,5 bis 4 mm, in Gießverfahren mit steigender Füllung, wie z. B. Niederdruckgießverfahren, Kippguß, Metallschmelzendosierung über eine Metallpumpe.The invention relates to a method for producing large-area light metal castings with predominantly thin Wall thicknesses from 2.5 to 5 mm, in particular from 2.5 to 4 mm, in casting processes with increasing filling, such as B. Low pressure casting process, tilt casting, metal melt dosing via a metal pump.

Wenn großflächige Leichtmetallgußteile mit überwiegend dünnen Wandstärken gegossen werden, etwa Karosserieknoten, Türen, aber auch Holme, werden diese bislang überwiegend im Druckgußverfahren erzeugt. Aufgrund der großen Oberfläche dieser Teile ist der hiermit verbundene gießtechnische Aufwand jedoch extrem hoch, da die Anforderungen an die Dimensionierung des Druckgußgießwerkzeugs und der -maschine erheblich sind; zudem fallen große Kreislaufmengen an.If large-area light metal castings with predominantly thin Wall thicknesses are cast, such as body nodes, doors, but also spars, these have so far mainly been used in Die casting process generated. Because of the large surface these parts are the associated technical casting effort  however extremely high, since the demands on the Dimensioning of the die casting tool and machine are significant; in addition, there are large circulating quantities.

Die Herstellung derartiger Gußteile im Niederdruckkokillengießverfahren wäre zwar an sich auf wirtschaftlichere Weise durchführbar, sie bringt jedoch die Schwierigkeit mit sich, dass die Schmelze beim Befüllen der Gießform an der Kokillenoberfläche sehr stark abgekühlt wird, so dass sie bei großflächigen Geometrien mit Wandstärken im vorstehend angegebenen Bereich vor der Formfüllung zumindest in Teilbereichen erstarrt. Sobald die Gießform eine Höhe von mehr als 20 cm aufweist, ist es praktisch nicht mehr möglich, die Leichtmetallschmelze im flüssigen Zustand in die vom Anguß abgewandten Abschnitte der Gießform zu bringen. Auch eine Beheizung der Gießkokille ist praktisch nicht durchführbar; die Gießkokille müßte solchenfalls auf Temperaturen oberhalb des Soliduspunkts erhitzt und anschließend wieder gekühlt werden, um die Schmelze zur Erstarrung zu bringen. Dies ist nicht wirtschaftlich ausführbar.The manufacture of such castings in Low-pressure die-casting processes would be inherent more economically feasible, but it brings that Difficulty with it that the melt when filling the Casting mold is cooled very much on the mold surface, so that with large geometries with wall thicknesses in at least the area specified before the mold filling solidified in some areas. Once the mold is a height of has more than 20 cm, it is practically no longer possible the light metal melt in the liquid state into that of the sprue bring away sections of the mold. Also one Heating the casting mold is practically not feasible; The casting mold would then have to be at temperatures above of the solidus point heated and then cooled again to solidify the melt. This is not economically feasible.

Neben dem Druckgußverfahren werden derartige Leichtmetallgußteile seither bevorzugt im Sandgießverfahren hergestellt. Bei der Herstellung von ausladenden dünnwandigen Bauteilen müssen aber ausladende Sandformkästen oder Formen und sehr große Mengen von Formsand eingesetzt werden. Auch dies erweist sich als aufwendig und kostenintensiv.In addition to the die casting process, such Since then, light metal castings have been preferred in the sand casting process manufactured. In the production of protruding thin-walled However, components must have protruding sand mold boxes or molds and very large amounts of molding sand are used. Also this proves to be complex and costly.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein optimiertes kostengünstig durchführbares Gießverfahren zum Herstellen ausladender Leichtmetallgußteile mit überwiegend dünnen Wandstärken anzugeben.Proceeding from this, the present invention has the object based on an optimized, cost-effective Casting process for the production of expansive light metal castings to be specified with predominantly thin wall thicknesses.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Verfahren ist demnach dadurch gekennzeichnet,
This object is achieved by a method with the features of claim 1. The process is characterized in that

  • - dass vor jedem Gießvorgang wenigstens zwei metallische Stützformteile auf eine Temperatur zwischen 150°C und 300°C erwärmt werden,- That before each casting process at least two metallic Support moldings to a temperature between 150 ° C and 300 ° C,
  • - dass zwischen eine jeweilige metallische Oberfläche des betreffenden metallischen Stützformteils und ein dem herzustellenden Gußteil entsprechenden Konturmodell oder eine Konturmodellhälfte ein kunstharzumhüllter warmaushärtbarer Formsand (Croning-Sand) eingeschossen wird,- That between a respective metallic surface of the concerned metallic support molding and a cast part to be produced corresponding contour model or a contour model half a resin-encased thermosetting molding sand (croning sand) shot in becomes,
  • - dass der Formsand an der metallischen Oberfläche warm ausgehärtet wird,- That the molding sand is warm on the metallic surface is cured,
  • - dass danach das Konturmodell oder die Konturmodellhälfte von einem jeweiligen Gießformteil bestehend aus Stützformteil und Sandmaske entfernt und die Gießformteile zur Bildung einer geschlossenen Gießform miteinander kombiniert werden,- that afterwards the contour model or the contour model half consisting of a respective mold part Support molding and sand mask removed and the  Mold parts to form a closed mold be combined with each other
  • - dass die geschlossene Gießform in steigender geregelter Füllung (Niederdruck, Metallpumpe, Kippguß) mit Leichtmetallschmelze befüllt wird.- That the closed mold is regulated in increasing Filling (low pressure, metal pump, tilt cast) with Light metal melt is filled.

Der Formsand wird demnach vorzugsweise in einer Schichtdicke von wenigstens 1 mm, bevorzugtermaßen in einer Schichtdicke von 2 bis 5 mm auf die konturgebende metallische Oberfläche der Stützform aufgebracht. Der Formsand wirkt - wie im Prinzip auch im Sandgießverfahren - thermisch isolierend, was bedeutet, dass beim Füllen der geschlossenen Gießform Probleme aufgrund der Wärmeabfuhr an die metallischen Bereiche der Gießform und eine damit einhergehende ungewollte Erstarrung nur eingeschränkt auftreten. Auch sehr dünne Bereiche der Gießform können problemlos mit Schmelze befüllt werden. Die Gießform kann in vorteilhafter Weise im Niederdruckgießverfahren in steigender Füllung befüllt werden, auch wenn sie eine Höhe von mehr als 20 cm bis insbesondere über 1 m aufweist.The molding sand is therefore preferably in a layer thickness of at least 1 mm, preferably in a layer thickness from 2 to 5 mm on the contouring metallic surface the support form applied. The molding sand works - as in principle also in the sand casting process - thermally insulating what means that there are problems filling the closed mold due to the heat dissipation to the metallic areas of the Casting mold and an associated unwanted solidification occur only to a limited extent. Even very thin areas of the The casting mold can be filled with melt without any problems. The Casting mold can advantageously in Low-pressure casting processes are filled in increasing filling, even if they are more than 20 cm high in particular over 1 m.

Im Vergleich zum Sandgießverfahren wird nur ein Bruchteil des dort benötigten Formsandes je Gießvorgang verbraucht. Dies bringt Kostenvorteile und Vorteile bei der innerbetrieblichen Logistik der Materialbereitstellung und Entsorgung mit sich. Compared to the sand casting process, only a fraction of the molding sand required there used for each casting process. This brings cost advantages and benefits to in-house Logistics of material provision and disposal with it.  

Die Kosten, die mit dem erfindungsgemäßen Gießverfahren verbunden sind, sind gegenüber dem extrem aufwendigen Druckgießverfahren sehr gering, da der formentechnische bzw. gießtechnische Aufwand sehr viel geringer ausfällt.The costs with the casting process according to the invention are extremely expensive Die casting process is very low, since the shape or casting effort is much lower.

Mit der Erfindung wurde also erstmalig ein Gießverfahren bereitgestellt, mit dem auf preiswerte Weise ausladende Gußteile mit überwiegend dünnen Wandstärken in einer Dicke von 2,5 bis 5 mm vergossen werden können.The invention was the first time a casting process provided, with the inexpensive expansive Castings with predominantly thin wall thicknesses in a thickness of 2.5 to 5 mm can be cast.

Es sei auch darauf hingewiesen, dass die erforderliche Temperierung der Stützformteile, die zum Aushärten des eingeschossenen Formsandes benötigt wird, gleichzeitig unterstützend für das Füllen der Form wirkt.It should also be noted that the required Tempering of the support moldings, which are used to harden the shot sand is needed at the same time supports the filling of the form.

Durch das Einschießen des Formsands wird ein gleichmäßiger und vorzugsweise unterbrechungsfreier Überzug der inneren Oberfläche der Stützformteile erreicht. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Formsandüberzug nicht der Erstarrungslenkung dient und dass auch keine Notwendigkeit besteht, die Schichtdicke des Formsandüberzugs der Gußteilgeometrie anzupassen, da gegenstandsgemäß Gußstücke mit überwiegend dünnen Wandbereichen oder zumindest mit ausladenden Bereichen mit einer dünnen Wandstärke von bis zu 5 mm vergossen werden sollen. Die Erstarrungslenkung erfolgt deshalb ausschließlich durch die steigende Füllung der Gießform und dem daraus resultierenden, auf den Anschnitt gerichteten Erstarrungsablauf. Die Stützform wirkt dabei als Stützgerüst für die Formsandschicht, die als solche nicht separat gehandhabt werden könnte. Die Handhabung einer sehr dünnwandigen Sandgußform in Niederdruckgießverfahren ist nämlich nicht möglich. Auch die Materialauswahl für die Stützform wird deutlich freier als die für eine Gießform.By shooting in the molding sand, a uniform and preferably uninterrupted coating of the inner Surface of the support moldings reached. It becomes explicit noted that according to the inventive method the molding sand coating does not serve to control the solidification and that there is no need to change the layer thickness of the Adapting the mold sand coating to the cast part geometry, because subject matter castings with mostly thin Wall areas or at least with protruding areas with a thin wall thickness of up to 5 mm should. The solidification control is therefore carried out exclusively due to the increasing filling of the mold and the resulting  resulting, directed at the gate Solidification process. The support form acts as a support structure for the molding sand layer, which as such is not separate could be handled. Handling a very is thin-walled sand mold in low pressure casting namely not possible. The choice of materials for the Support form becomes significantly freer than that for a casting mold.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus den Patentansprüchen, der zeichnerischen Darstellungen und nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Gießverfahrens.Further features, details and advantages result from the claims, the graphic representations and following description of the invention Casting process.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine schematische Schnittdarstellung durch eine Gießform. Figs. 1 and 2 show a schematic sectional view through a casting mold.

Die Gießform 2 besteht aus den in den Figuren dargestellten zwei Stützformteilen oder -hälften 4, 6 mit Heizeinrichtungen 8 und einer noch näher zu beschreibenden schalenförmigen Sandformmaske. Vor dem Durchführen eines jeweiligen Gießvorgangs werden die Stützformteile 4, 6 auf eine Temperatur zwischen 150°C und 300°C erwärmt. Es wird sodann in jede Formhälfte ein dem herzustellenden Gußstück entsprechendes Konturmodell 10 eingelegt. Das Konturmodell 10 und das jeweilige Stützformteil 4,6 sind derart komplementär zueinander ausgebildet, dass zwischen dem Konturmodell 10 und der Oberfläche 12 der Stützformteile 4, 6 ein Spalt im Bereich einiger Millimeter, vorzugsweise 2 bis 5 mm verbleibt. Dieser Spalt wird mit einem kunstharzumhüllten warmaushärtbaren Formsand 14 (Croning-Sand) hinterfüllt, welcher zwischen die Oberfläche 12 und die Oberfläche des Konturmodells 10 eingeblasen oder eingeschossen wird. Dadurch dass die jeweiligen Stützformteile 4, 6 auf eine Temperatur zwischen 150 und 300°C erwärmt wurden, wird der Formsand 14 warmausgehärtet. Danach wird das Konturmodellteil 10 von dem jeweiligen Stützformteil 4, 6 entfernt, und es verbleibt eine 1 bis 5 mm dicke Schicht der Maske aus Formsand 14, welche die herzustellende Kontur des Gußstücks wiedergibt auf der jeweiligen Oberfläche 12 der Stützformteile 4, 6.The casting mold 2 consists of the two support mold parts or halves 4, 6 shown in the figures with heating devices 8 and a shell-shaped sand mold mask to be described in more detail. Before each casting process is carried out, the support mold parts 4 , 6 are heated to a temperature between 150 ° C. and 300 ° C. A contour model 10 corresponding to the casting to be produced is then inserted into each mold half. The contour model 10 and the respective shaped support part 4 , 6 are designed to be complementary to one another in such a way that a gap in the range of a few millimeters, preferably 2 to 5 mm, remains between the contour model 10 and the surface 12 of the shaped support parts 4 , 6 . This gap is backfilled with a synthetic resin-coated, thermosetting molding sand 14 (croning sand), which is blown or shot in between the surface 12 and the surface of the contour model 10 . Due to the fact that the respective molded support parts 4 , 6 have been heated to a temperature between 150 and 300 ° C., the molding sand 14 is thermoset. Thereafter, the contour model part 10 is removed from the respective shaped support part 4 , 6 , and a 1 to 5 mm thick layer of the mask made of molding sand 14 remains, which reproduces the contour of the casting to be produced on the respective surface 12 of the shaped support parts 4 , 6 .

Die Gießform 2 kann nun durch Zusammenbringen der maskierten Stützformteile oder -hälften 4, 6 geschlossen werden. Der verbleibende Hohlraum entspricht dem herzustellenden, überwiegend dünnwandigen Leichtmetallgußstück 20 (Fig. 2). Der Abstand der Formsandoberflächen 16 der Maske beträgt dabei im dargestellten Fall über im wesentlichen die gesamte Ersteckung des dünnwandigen Gußteils zwischen 2,5 bis 5 mm, insbesondere 2,5 bis 4 mm. Die Oberfläche 12 der Stützformteile 4, 6 ist mit Vorsprüngen oder Hinterschneidungen versehen, welche eine negative Auszugsschräge 17 beim Entformen aufweisen. Hierdurch wird ein unkontrolliertes Ablösen der Formsandmaske verhindert. The casting mold 2 can now be closed by bringing the masked support mold parts or halves 4, 6 together. The remaining cavity corresponds to the predominantly thin-walled light metal casting 20 to be produced ( FIG. 2). The distance between the molding sand surfaces 16 of the mask in the illustrated case is between 2.5 to 5 mm, in particular 2.5 to 4 mm, over essentially the entire extent of the thin-walled casting. The surface 12 of the shaped support parts 4 , 6 is provided with projections or undercuts, which have a negative draft slope 17 during removal from the mold. This prevents uncontrolled detachment of the molding sand mask.

Die geschlossene Gießform 2 kann dann zu einem Niederdruckofen gebracht werden und in steigender Füllung im Niederdruckgießverfahren oder einer adäquaten Füllmethode mit Leichtmetallschmelze befüllt werden. Die Leichtmetallschmelze füllt daher die Gießform 2 von unten nach oben. Durch die Formsandbeschichtung wird eine thermische Isolation zu den metallischen Stützformteile oder -hälften 4, 6 bewirkt, so dass die Temperatur der Schmelze während des Befüllens der Gießform, was vorzugsweise druckgeregelt, also unter Vorgabe einer bestimmten bzw. vorbestimmbaren Steiggeschwindigkeit der Schmelze in der Form geschieht, nicht wesentlich reduziert. Eine ungewollte Erstarrung der Schmelze in der Gießform vor vollständiger Ausfüllung der Gießform ist daher nicht zu befürchten.The closed mold 2 can then be brought to a low-pressure furnace and filled with light metal melt in increasing filling using the low-pressure casting method or an adequate filling method. The light metal melt therefore fills the mold 2 from the bottom up. The molding sand coating provides thermal insulation to the metallic support mold parts or halves 4, 6, so that the temperature of the melt during filling of the casting mold, which is preferably pressure-controlled, that is to say given a specific or predeterminable rate of rise of the melt in the mold , not significantly reduced. An unwanted solidification of the melt in the casting mold before the casting mold is completely filled is therefore not to be feared.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen von großflächigen Leichtmetallgußteilen (20) mit überwiegend dünnen Wandbereichen mit einer Dicke von 2,5-5 mm, insbesondere 2, 5 bis 4 mm in Gießverfahren mit steigender Füllung, wie z. B. in Niederdruckgießverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass vor jedem Gießvorgang wenigstens zwei metallische Stützformteile (4, 6) auf eine Temperatur zwischen 150°C und 300°C erwärmt werden, dass zwischen eine jeweilige metallische Oberfläche (12) des betreffenden metallischen Stützformteils (4, 6) und ein dem herzustellenden Gußteil (20) ensprechenden Konturmodell (10) oder eine Konturmodellhälfte ein kunstharzumhüllter warmaushärtbarer Formsand (14) eingeschossen wird, dass der Formsand (14) an der metallischen Oberfläche (12) warmausgehärtet wird, dass danach das Konturmodell (10) oder die Konturmodelllhälfte von dem jeweiligen Gießformteil bestehend aus Stützformteil (4, 6) und Sandmaske entfernt und die Stütztformteile (4, 6) zusammen mit der von ausgehärtetem Formsand (14) gebildeten Sandmaske zur Bildung einer geschlossenen Gießform (2) miteinander kombiniert werden, und dass die geschlossene Gießform (2) in steigender Füllung mit Leichtmetallschmelze befüllt wird. 1. A method for producing large-area light metal castings ( 20 ) with predominantly thin wall areas with a thickness of 2.5-5 mm, in particular 2.5 to 4 mm in casting processes with increasing filling, such as. B. in low-pressure casting, characterized in that before each casting process at least two metallic support mold parts ( 4 , 6 ) are heated to a temperature between 150 ° C and 300 ° C, that between a respective metallic surface ( 12 ) of the relevant metal support mold part ( 4th , 6 ) and a contour model ( 10 ) corresponding to the cast part ( 20 ) to be produced or a contour model half is shot in with a thermosetting molding sand ( 14 ) covered with synthetic resin, so that the molding sand ( 14 ) is thermoset on the metallic surface ( 12 ), so that the contour model ( 10 ) or the contour model half is removed from the respective mold part consisting of the support mold part ( 4 , 6 ) and sand mask, and the support mold parts ( 4 , 6 ) are combined with one another to form a closed mold ( 2 ) together with the sand mask formed by hardened molding sand ( 14 ) , and that the closed mold ( 2 ) in increasing Fü is filled with light metal melt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsand (14) in einer Schichtdicke von wenigstens 1 mm auf die metallische Oberfläche (12) aufgebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the molding sand ( 14 ) is applied in a layer thickness of at least 1 mm to the metallic surface ( 12 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsand (14) in einer Schichtdicke von 2-5 mm auf die metallische Oberfläche (12) aufgebracht wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the molding sand ( 14 ) in a layer thickness of 2-5 mm is applied to the metallic surface ( 12 ). 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsand (14) im Wirbelbettverfahren aufgebracht wird.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the molding sand ( 14 ) is applied in a fluidized bed process. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgehärtete Formsandschale durch Hinterschneidungen oder Vorsprünge mit negativer Auszugsschräge (17) an der Kontur (12) der Stützformteile (4, 6) verhakt ist.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cured molded sand shell is hooked by undercuts or projections with a negative draft ( 17 ) on the contour ( 12 ) of the shaped support parts ( 4 , 6 ).
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