DE10032843B4 - Process for the production of thin-walled light metal castings - Google Patents
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Abstract
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) zur Bildung einer 1 – 5 mm dicken Sandmaske warmausgehärtet wird, dass danach das Konturmodell (10) oder die Konturmodellhälfte von dem jeweiligen Gießformteil bestehend aus Stützformteil (4, 6) und Sandmaske entfernt und die Stützformteile (4, 6) zusammen mit der von ausgehärtetem Formsand (14) gebildeten Sandmaske zur Bildung einer geschlossenen Gießform (2) miteinander kombiniert...method for the production of 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 process with increasing filling, such as. in low pressure casting processes, characterized in that before each casting process at least two metallic Support moldings (4, 6) to a temperature between 150 ° C and 300 ° C that between a respective metallic surface (12) of the relevant metallic support molding (4, 6) and a the casting to be made (20) corresponding contour model (10) or a contour model half resin-encased thermosetting Molding sand (14) is shot in that the molding sand (14) on the metallic surface (12) to form a 1 - 5 mm thick sand mask thermoset is that after that the contour model (10) or the contour model half of the respective mold part consisting of molded support (4, 6) and sand mask removed and the support moldings (4, 6) together with that of hardened Molding sand (14) formed sand mask to form a closed mold (2) combined ...
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 The invention relates to a method for producing large-area light metal castings with mostly thin wall thickness from 2.5 to 5 mm, in particular from 2.5 to 4 mm, in casting processes with increasing filling, such as. low-pressure casting, 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 thickness cast, such as body knots, doors, but also bars so far mostly in the die casting process generated. Because of the big Surface of this However, parts of this are associated with the technical casting effort extremely high because of the requirements for the dimensioning of the die casting tool and the machine are significant; in addition, large circulatory quantities fall on.
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 the low-pressure mold casting process would be feasible in itself in a more economical way, but it brings the Difficulty with it that the melt when filling the mold on the mold surface cooled down very much is, so they with large-area geometries with wall thicknesses in the above area before the mold filling at least in some areas stiffens. Once the mold a height of more than 20 cm, it is practically no longer possible to use the Light metal melt in the liquid Condition in the direction away from the sprue Sections of the mold bring to. Heating the casting mold is also practically not possible feasible; the casting mold in such a case heated to temperatures above the solidus point and then again chilled in order to solidify the melt. This is not economical executable.
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. Sand- oder Kastengießverfahren sind bekannt und etwa in Flemming, E.; Tilch, W.: Formstoffe und Formverfahren, Leipzig, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1993, S 347-364 oder in Brunnhuber, Ernst: Giesserei Lexikon, Ausgabe 1986, 13.Auflage Berlin, Fachverlag Schiele & Schön GmbH, S. 637/638 beschrieben.Next the die casting process are such light metal castings preferred since then in the sand casting process manufactured. In the production of protruding thin-walled Components have to protruding sand mold boxes or shapes and very large Amounts of molding sand are used. This also proves to be complex and cost-intensive. Sand or box casting process are known and roughly in Flemming, E .; Tilch, W .: Molding materials and Molding process, Leipzig, German publishing house for basic material industry, 1993, S 347-364 or in Brunnhuber, Ernst: Giesserei Lexikon, edition 1986, 13th edition Berlin, Fachverlag Schiele & Schön GmbH, pp. 637/638.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein optimiertes kostengünstig durchführbares Gießverfahren zum Herstellen ausladender Leichtmetallgußteile mit überwiegend dünnen Wandstärken anzugeben.Of these, starting from the present invention, the object is an optimized cost effective feasible casting process to be specified for the manufacture of expansive light metal castings with predominantly thin wall thicknesses.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Verfahren ist demnach dadurch gekennzeichnet,
- – dass vor jedem Gießvorgang wenigstens zwei metallische Stützformteile auf eine Temperatur zwischen 150°C und 300°C erwärmt werden,
- – 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,
- – dass der Formsand an der metallischen Oberfläche zur Bildung einer 1 – 5 mm dicken Sandmaske warmausgehärtet wird,
- – dass danach das Konturmodell oder die Konturmodellhälfte von dem jeweiligen Gießformteil bestehend aus Stützformteil und Sandmaske entfernt und die Stützformteile zusammen mit der von ausgehärtetem Formsand gebildeten Sandmaske zur Bildung einer geschlossenen Gießform miteinander kombiniert werden,
- – dass die geschlossene Gießform in steigender Füllung (Niederdruck, Metallpumpe, Kippguß) mit Leichtmetallschmelze befüllt wird.
- That at least two metallic support moldings are heated to a temperature between 150 ° C. and 300 ° C. before each casting process,
- - that a synthetic resin-coated thermosetting molding sand (croning sand) is shot in between a respective metallic surface of the relevant metallic support molding and a contour model corresponding to the cast part to be produced,
- - that the molding sand is heat-cured on the metallic surface to form a 1-5 mm thick sand mask,
- That the contour model or the contour model half is then removed from the respective casting mold part consisting of the support mold part and sand mask and the support mold parts are combined with one another together with the sand mask formed by hardened molding sand to form a closed mold,
- - That the closed mold is filled with light metal melt in increasing filling (low pressure, metal pump, tilting cast).
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 of 2 to 5 mm on the contour-giving metallic surface the support form applied. The molding sand has a thermal effect - as in principle also in the sand casting process insulating, which means that problems with filling the closed mold due to the heat dissipation to the metallic areas of the mold and an associated unwanted solidification occurs only to a limited extent. Even very thin areas the mold can easily filled with melt become. The mold can advantageously be filled using increasing pressure in the low-pressure casting process, too if they have a height from more than 20 cm to 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.in the Comparison to the sand casting process only a fraction of the molding sand required there per casting process consumed. 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 associated with the casting process according to the invention, are opposite the extremely complex die casting process very low, since the technical expenditure in terms of molding and casting technology is very high is 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.With the invention therefore provided a casting process for the first time, with the inexpensive 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 it should also be noted that the required tempering the shaped support parts, the ones to harden of the injected molding sand is required, at the same time supporting the filling of the mold acts.
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 the shooting the molding sand becomes an even and preferably uninterrupted coating of the inner surface of the support moldings reached. It becomes explicit pointed out that according to the inventive method, the molding sand coating is not serves to control the solidification and that there is also no need the layer thickness of the molding sand coating the casting geometry to adapt because of the subject of castings with predominantly thin wall areas or at least with protruding areas with a thin wall thickness of up to 5 mm should be cast. The solidification is steered therefore exclusively through the increasing filling the mold and the resulting solidification process directed at the gate. The support form acts as a support structure for the molding sand layer, which as such could not be handled separately. Handling a very thin sand mold in low pressure casting processes is namely not possible. The choice of materials for the support form becomes much freer than that for a 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 subsequent description of the casting method according to the invention.
Die
Die
Gießform
Die
Gießform
Die
geschlossene Gießform
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