DE102005025768A1 - Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Metall mittels einer Pressvorrichtung und Pressvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Metall mittels einer Pressvorrichtung und Pressvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall oder aus einer Leichtmetalllegierung, mittels einer Pressvorrichtung (1), bei dem mindestens ein in vertikaler Richtung bewegbares und mit einer Presskraft beaufschlagbares Formungswerkzeug (2) der Pressvorrichtung (1) in einer Ausgangsstellung geöffnet wird, flüssiges Metall bei geöffnetem Formungswerkzeug (2) in mindestens ein Aufnahmemittel mindestens eines Kolbens (3) eingefüllt wird, das Formungswerkzeug (2) geschlossen wird, das Formungswerkzeug (2) in vertikaler Richtung bewegt wird, bis mindestens ein Formungsmittel (5, 6), das innerhalb des Formungswerkzeugs (2) angeordnet ist, mit dem flüssigen Metall gefüllt ist, eine erste Presskraft auf das Formungswerkzeug (2) ausgeübt wird, so dass das Metall in dem mindestens einen Formungsmittel (5, 6) mittels des Kolbens (3) unter Druck gesetzt wird, bis das Metall einen im Wesentlichen breiigen Zustand erreicht hat, eine zweite Presskraft, die größer als die erste Presskraft ist, auf das Formungswerkzeug (2) ausgeübt wird, bis das Metall in dem mindestens einen Formungsmittel (5, 6) mittels des Kolbens (3) unter Druck gesetzt wird, bis das Metall vollständig erstarrt ist und das Formungswerkzeug (2) danach wieder geöffnet wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Pressvorrichtung (1), die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall oder aus einer Leichtmetalllegierung, mittels einer Pressvorrichtung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Pressvorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.
  • Verfahren der eingangs genannten Art sowie entsprechende Pressvorrichtungen zur Durchführung derartiger Verfahren sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
  • Ein Nachteil der bekannten Verfahren beziehungsweise Pressvorrichtungen besteht darin, dass die Qualität der mit den bekannten Verfahren beziehungsweise Vorrichtungen erzeugten Formteile für einige Anwendungsgebiete nicht ausreichend ist. Häufig treten Poren sowie so genannte Lunker auf, die insbesondere in relativ dickwandigen Formteilen im Bereich der größten Wandstärke entstehen können. Lunker können den Querschnitt des Formteils schwächen und dadurch eine Kerbwirkung hervorrufen, die die Festigkeit des Formteils verringern kann.
  • Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Metallen, insbesondere aus Leichtmetallen oder aus Leichtmetalllegierungen, sowie eine entsprechende Pressvorrichtung die zur Durchführung eines derartigen Verfahrens geeignet ist, vorzuschlagen, mit denen qualitativ hochwertige Formteile einfach und kostengünstig hergestellt werden können.
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Pressvorrichtung wird die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe durch eine Pressvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch die nachfolgenden Verfahrensschritte aus:
    • – mindestens ein in vertikaler Richtung bewegbares und mit einer Presskraft beaufschlagbares Formungswerkzeug der Pressvorrichtung wird in einer Ausgangsstellung geöffnet;
    • – flüssiges Metall wird bei geöffnetem Formungswerkzeug in mindestens ein Aufnahmemittel mindestens eines Kolbens eingefüllt,
    • – das Formungswerkzeug wird geschlossen,
    • – das Formungswerkzeug wird in vertikaler Richtung bewegt, bis mindestens ein Formungsmittel, das innerhalb des Formungswerkzeugs angeordnet ist, mit dem flüssigen Metall gefüllt ist,
    • – eine erste Presskraft wird auf das Formungswerkzeug ausgeübt, so dass das Metall in dem mindestens einen Formungsmittel mittels des Kolbens unter Druck gesetzt wird, bis das Metall einen im Wesentlichen breiigen Zustand erreicht hat,
    • – eine zweite Presskraft, die größer als die erste Presskraft ist, wird auf das Formungswerkzeug (2) ausgeübt, so dass der Druck mittels des Kolbens (3) erhöht wird, bis das Metall in dem mindestens einen Formungsmittel (5, 6) vollständig erstarrt ist,
    • – das Formungswerkzeug wird geöffnet.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können Formteile aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall oder aus einer Leichtmetalllegierung, hergestellt werden, die im Vergleich zu den mit den bekannten Verfahren hergestellten Formteilen eine hohe Fertigungsqualität besitzen. Insbesondere können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auch in hohem Maße gasdichte, dickwandige Formteile hergestellt werden, die darüber hinaus auch schweißbar sind. Dabei können unerwünschte Poren sowie Lunker, die beispielsweise in relativ dickwandigen Formteilen im Bereich der größten Wandstärke entstehen, weitgehend vermieden werden. Dadurch, dass nach dem Füllen des mindestens einen Formungsmittels zunächst eine relativ geringe Presskraft auf das Formungswerkzeug ausgeübt, so dass das Metall in dem mindestens einen Formungsmittel mittels des Kolbens unter Druck gesetzt wird, bis das Metall einen im Wesentlichen breiigen und damit thixotropartigen Zustand erreicht hat, und dass erst danach eine größere zweite Presskraft auf das Formungswerkzeug ausgeübt wird und dadurch das Metall in dem mindestens einen Formungsmittel mittels des stationären Kolbens unter Druck gesetzt wird, bis das Metall vollständig erstarrt ist, können unerwünschte Lunker beziehungsweise Poren im Formteil vermieden werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Formungswerkzeug nach dem Schließen verriegelt wird. Dadurch kann verhindert werden, dass sich das Formungswerkzeug während der Durchführung des Verfahrens ungewollt öffnen kann.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Formungswerkzeug vor dem Öffnen in die Ausgangsstellung überführt wird. Dadurch kann die Entnahme des mindestens einen Formteils aus dem Formungswerkzeug sowie die erneute Befüllung des mindestens einen Aufnahmemittels mit dem flüssigen Metall vereinfacht werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das flüssige Metall bei der Abwärtsbewegung des Formungswerkzeugs in Querrichtung durch mindestens einen Fließkanal von dem mindestens einen Aufnahmemittel des Kolbens in Querrichtung nach außen in das mindestens eine Formungsmittel fließt. Vorzugsweise weist der mindestens eine Fließkanal im Vergleich zu den Formungsmitteln einen relativ geringen Durchmesser auf.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Formungswerkzeug durch eine Bewegung eines Werkzeugoberteils in vertikaler Richtung auf ein Werkzeugunterteil geschlossen. Auf diese Weise kann das Schließen des Werkzeugs vereinfacht und automatisiert werden, da keine zusätzlichen Einrichtungen zum Schließen des Werkzeugs benötigt werden.
  • Überraschend hat es sich gezeigt, dass die Qualität der Formteile verbessert werden kann, wenn die zweite Presskraft mit Hilfe des mindestens einen Kolbens innerhalb des mindestens einen Formungsmittels einen Druck von mindestens etwa 800 bar erzeugt. Es hat sich gezeigt, dass Formteile, die mit diesem Druckparameter hergestellt werden, weitgehend frei von Poren beziehungsweise Lunkern sind.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die erste und/oder die zweite Presskraft mittels eines Hydraulikzylinders erzeugt werden/wird. Mittels des Hydraulikzylinders können auch große Presskräfte sehr einfach eingestellt und variiert werden.
  • Die erfindungsgemäße Pressvorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist, umfasst:
    • – mindestens ein Formungswerkzeug, das in vertikaler Richtung bewegbar ist,
    • – Aufnahmemittel, die für die Aufnahme von flüssigem Metall geeignet sind,
    • – mindestens ein Formungsmittel, das innerhalb des mindestens einen Formungswerkzeugs angeordnet ist,
    • – Mittel zur Beaufschlagung des mindestens einen Formungswerkzeugs mit einer Presskraft,
    • – mindestens einen Fließkanal (13), durch den während des Betriebs der Pressvorrichtung (1) flüssiges Metall in das mindestens eine Formungsmittel (5, 6) fließen kann
    • – mindestens einen Kolben (3), geeignet, das Metall in dem mindestens einen Formungsmittel (5, 6) während des Betriebs der Pressvorrichtung (1) mit einem Druck zu beaufschlagen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Pressvorrichtung wird vorgeschlagen, dass das mindestens eine Formungswerkzeug ein Werkzeugunterteil und ein Werkzeugoberteil aufweist. Durch diese konstruktive Maßnahme kann das Befüllen des mindestens einen Aufnahmemittels mit dem flüssigen Metall erleichtert werden. Darüber hinaus kann die Entnahme des mindestens einen Formteils aus dem Formungswerkzeug vereinfacht werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform können die Aufnahmemittel mindestens eine Kolbenkammer umfassen, die an einer Oberseite des Kolbens angeordnet ist. In diese Kolbenkammer kann das flüssige Metall auf einfache Weise eingefüllt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform Pressvorrichtung umfassen die Mittel zur Beaufschlagung des Formungswerkzeugs mit einer Presskraft mindestens einen Hydraulikzylinder. Mit Hilfe des Hydraulikzylinders, der beispielsweise an einer Oberseite des Werkzeugoberteils angebracht sein kann, können auf einfache Weise auch sehr große Presskräfte erzeugt werden, die das mindestens eine Formungswerkzeug beaufschlagen.
  • Vorzugsweise ist das mindestens eine Formungswerkzeug aus Stahl hergestellt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Pressvorrichtung Führungsmittel aufweist, die zur Führung des mindestens einen Formungswerkzeugs in vertikaler Richtung geeignet sind. Auf diese Weise kann die vertikale Bewegung des Formungswerkzeugs vereinfacht werden.
  • Vorzugsweise umfassen die Führungsmittel eine Anzahl von Führungsstangen, die sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstrecken.
  • Es kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Pressvorrichtung Rückstellmittel aufweist, die für eine Rückführung des mindestens Formungswerkzeugs in eine Ausgangsstellung geeignet sind. Dadurch kann erreicht werden, dass sich das Formungswerkzeug bei einem Wegfall der äußeren Presskraft zum Beispiel selbsttätig in die Schließposition zurückbewegen kann.
  • Vorteilhafterweise können die Rückstellmittel mindestens eine Druckfeder umfassen. Druckfedern können generell relativ einfach und kostengünstig hergestellt werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Pressvorrichtung mindestens eine Auslöseeinrichtung aufweist, geeignet, das mindestens eine Formteil aus dem Werkzeug zu entfernen. Dadurch kann das mindestens eine Formteil nach der Herstellung automatisiert und ohne manuellen Eingriff aus dem Formungswerkzeug entfernt werden. Auf diese Weise kann insbesondere die Arbeitsgeschwindigkeit der Pressvorrichtung gesteigert werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
  • 1 eine schematisch vereinfachte und teilweise geschnittene Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Pressvorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist;
  • 2 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines ersten Verfahrensschritts eines Verfahrens zur Herstellung von Formteilen aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall oder aus einer Leichtmetalllegierung;
  • 3 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines zweiten Verfahrensschritts des Verfahrens;
  • 4 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines dritten Verfahrensschritts des Verfahrens;
  • 5 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines vierten Verfahrensschritts des Verfahrens;
  • 6 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines fünften Verfahrensschritts des Verfahrens;
  • 7 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines sechsten Verfahrensschritts des Verfahrens.
  • Zunächst wird auf 1 Bezug genommen, in der eine bevorzugte Ausführungsform einer Pressvorrichtung 1, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Formteilen aus Metallen, insbesondere aus Leichtmetallen beziehungsweise aus Leichtmetalllegierungen geeignet ist, in einer schematisch vereinfachten und teilweise geschnittenen Seitenansicht gezeigt ist.
  • Die Pressvorrichtung 1, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, umfasst in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein in vertikaler Richtung bewegbares und mit einer Presskraft beaufschlagbares Formungswerkzeug 2, das in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgeführt ist und ein Werkzeugunterteil 20 sowie ein Werkzeugoberteil 21 umfasst. Das Formungswerkzeug 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Stahl-Dauerform.
  • Ferner umfasst die Pressvorrichtung 1 einen im Wesentlichen zylindrisch geformten Kolben 3, der in einer entsprechend geformten Aufnahmeöffnung (nicht mit Bezugszeichen versehen) des Werkzeugunterteils 20 angeordnet ist. Man erkennt, dass der Kolben 3 in diesem Ausführungsbeispiel von einer Oberseite eines im Wesentlichen plattenförmigen Grundträgers 10 beabstandet montiert ist. Der Kolben 3 ist also stationär (das heißt: ortsfest und insbesondere nicht in vertikaler Richtung bewegbar) am Grundträger 10 montiert, so dass das Formungswerkzeug 2 während des Betriebs der Pressvorrichtung 1 relativ zum Kolben 3 bewegbar ist.
  • An einem oberen Ende, welches dem Werkzeugoberteil 21 während des Betriebs der Pressvorrichtung 1 zugewandt ist, weist der Kolben 3 eine Kolbenkammer 4 auf, in die während des Betriebs der Pressvorrichtung 1 flüssiges Metall, insbesondere flüssiges Leichtmetall oder eine flüssige Leichtmetalllegierung, eingefüllt wird. Aus dem flüssigen Metall wird dann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, dessen Verfahrensschritte später noch näher beschrieben werden, ein metallisches Formteil hergestellt.
  • Man erkennt ferner, dass im Werkzeugunterteil 20 zwei erste Formungsmittel 5 und im Werkzeugoberteil 21 zwei korrespondierende zweite Formungsmittel 6 angeordnet sind, die als Formkonturen für die Formteile, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden, dienen. Die zwei ersten und zweiten Formungsmittel 5, 6 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Ausnehmungen im Werkzeugunterteil 20 beziehungsweise im Werkzeugoberteil 21 ausgebildet. Die einander zugeordneten und in der geschlossenen Stellung des Formungswerkzeugs 2 übereinander liegenden ersten und zweiten Formungsmittel 5, 6 bilden im geschlossenen Zustand des Formungswerkzeugs 2, der in 1 dargestellt ist, jeweils einen Hohlraum, in dem ein Formteil beziehungsweise ein Abschnitt eines Formteils geformt werden kann. Man erkennt ferner zwei Fließkanäle 13, die sich in Querrichtung vom Rand des Kolbens 3 nach außen zu den ersten und zweiten Formungsmitteln 5, 6 des Formungswerkzeugs erstrecken. Durch diese Fließkanäle 13 kann während des Betriebs der Pressvorrichtung 1 flüssiges Metal aus der Kolbenkammer in die ersten und zweiten Formungsmittel 5, 6 fließen.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass im Werkzeugunterteil 20 beziehungsweise im Werkzeugoberteil 21 weitere Formungsmittel vorgesehen sind, so dass die Anzahl der Formteile, die mittels der Pressvorrichtung 1 hergestellt werden können, gegebenenfalls erhöht werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Pressvorrichtung 1 mehr als ein mit einer Presskraft beaufschlagbares Formungswerkzeug 2 aufweist.
  • Die Pressvorrichtung 1 weist ferner einen im Wesentlichen plattenförmig ausgebildeten Grundträger 10 auf, der auf Stützträgern 11 montiert ist. Von der Grundplatte 10 erstrecken sich Führungsstangen 8 im Wesentlichen in vertikaler Richtung. Diese Führungsstangen 8 sind für eine Führung des Formungswerkzeugs 2 beziehungsweise des Werkzeugunterteils 20 und des Werkzeugoberteils 21 bei deren Bewegung in vertikaler Richtung geeignet.
  • An einer Oberseite der Pressvorrichtung 1 ist ferner eine Platte 12 angebracht, die eine geeignet geformte Öffnung aufweist, in der ein Hydraulikzylinder 7 in vertikaler Richtung bewegbar angeordnet ist. Der Hydraulikzylinder 7 ist mit Hilfe von Montagemitteln 14 an einer Oberseite des Werkzeugoberteils 21 befestigt. Mit Hilfe des Hydraulikzylinders 7 kann das Werkzeugoberteil 21 beispielsweise aus einer geöffneten Position des Formungswerkzeugs 2 auf die Oberseite des Werkzeugunterteils 20 hin bewegt werden, um das Formungswerkzeug 2 zu schließen. Ferner kann das gesamte Formungswerkzeug 2 mittels des Hydraulikzylinders 7 mit einer variierbaren Presskraft beaufschlagt und in vertikaler Richtung relativ zum Kolben 3 bewegt werden.
  • Darüber hinaus umfasst die Pressvorrichtung 1 eine Auswurfeinrichtung 15 für die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Formteile. Die Auswurfeinrichtung 15 umfasst eine erste Platte 16 und eine zweite Platte 17, die durch im Wesentlichen vertikal orientierte Stege (nicht mit Bezugszeichen versehen) voneinander beabstandet sind. Bei geöffnetem Werkzeug 2 kann die erste Platte 16 zum Beispiel mit Hilfe eines hier nicht explizit gezeigten weiteren Hydraulikzylinders an einer Unterseite mit einer aufwärts wirkenden Kraft beaufschlagt werden, so dass sich die Auswurfeinrichtung 15 in vertikaler Richtung aufwärts bewegt. Die Auswurfeinrichtung 15 weist ferner zwei voneinander beabstandete Auslösestifte 18 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen zylindrisch geformt sind und sich von einer Oberseite der zweiten Platte 17, welche dem Werkzeugunterteil 20 zugewandt ist, in vertikaler Richtung erstrecken. Die Auslösestifte 18 durchragen mindestens abschnittsweise das Werkzeugunterteil 20 und bewirken, dass durch die Aufwärtsbewegung der Auslöseeinrichtung 15 das Formteil beziehungsweise die Formteile, die sich nach der Herstellung in den ersten Formungsmitteln 5 des Werkzeugunterteils 20 befinden, automatisiert und ohne zusätzlichen manuellen Eingriff aus dem Werkzeugunterteil 20 entfernt werden können.
  • Die Pressvorrichtung 1 kann ferner Rückstellmittel für das Formungswerkzeug 2 aufweisen, die beispielsweise mindestens eine hier nicht explizit gezeigte Druckfeder umfassen können, die insbesondere an einer Unterseite des Werkzeugunterteils 20 angreifen kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Leichtmetallen oder aus Leichtmetalllegierungen wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 näher erläutert, in denen die einzelnen Verfahrensschritte, die beispielsweise mittels der in 1 gezeigten und oben bereits beschriebenen Pressvorrichtung 1 ausgeführt werden können, in schematisch stark vereinfachter Formschematisch stark vereinfacht dargestellt sind. Die oben bereits beschriebenen apparativen Details der Pressvorrichtung 1 wurden aus Vereinfachungsgründen weggelassen.
  • Im ersten Verfahrensschritt wird das Formungswerkzeug 2 geöffnet. Dazu wird das Werkzeugoberteil in die in 2 gezeigte Position überführt, in der das Werkzeugoberteil 21 und das Werkzeugunterteil 20 voneinander beabstandet sind. Bei geöffnetem Formungswerkzeug 2 wird dann flüssiges Metall, insbesondere Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung, in die Kolbenkammer 4 des Kolbens 3 eingefüllt.
  • Im zweiten Schritt, der in 3 schematisch dargestellt ist, wird das Werkzeugoberteil 2 mit Hilfe des Hydraulikzylinders 7 in vertikaler Richtung auf das Werkzeugunterteil 20 bewegt. Dabei wird das Formungswerkzeug 2 geschlossen. Wenn die Unterseite des Werkzeugoberteils 21 schließlich auf der Oberseite des Werkzeugunterteils 20 aufliegt, wird das Formungswerkzeug 2 durch eine Betätigung von Verriegelungsmitteln 19 in diesem geschlossenen Zustand verriegelt, damit es nicht ungewollt geöffnet werden kann.
  • Man erkennt, dass im geschlossenen Zustand des Formungswerkzeugs 2 die einander zugeordneten ersten und zweiten Formungsmittel 5, 6 des Werkzeugunterteils 20 beziehungsweise des Werkzeugoberteils 21 übereinander liegen und jeweils einen Hohlraum bilden, in dem mindestens ein Formteil beziehungsweise ein Abschnitt eines Formteils geformt werden kann. Aus 3 ist ersichtlich, dass sich das flüssige Metall nach dem Verriegeln des Formungswerkzeugs 2 immer noch in der Kolbenkammer 4 des Kolbens 3 befindet.
  • Im dritten Verfahrensschritt, der in 4 schematisch vereinfacht dargestellt ist, wird das Formungswerkzeug 2 im geschlossenem Zustand mit Hilfe des Hydraulikzylinders 7 weiter in vertikaler Richtung nach unten bewegt, bis die als Formkonturen dienenden ersten und zweiten Formungsmittel 5, 6 des Werkzeugunterteils 20 beziehungsweise des Werkzeugoberteils 21 vollständig mit dem flüssigen Metall gefüllt sind. Das flüssige Metall fließt dabei durch Fließkanäle 13, die sich, wie hier gezeigt, beispielsweise im Werkzeugunterteil 20 in Querrichtung nach außen von einer Aufnahmeöffnung für den Kolben 3 zu den ersten Formungsmitteln 5 hin erstrecken.
  • Nach dem Füllen der ersten und zweiten Formungsmittel 5, 6 mit dem flüssigen Metall wird mittels des Hydraulikzylinders 7 zunächst eine relativ geringe Presskraft F1 aufgebaut, die in axialer Richtung auf das Formungswerkzeug 2 wirkt. Die Wirkungslinie der ersten Presskraft F1 ist in 4 durch einen Pfeil angedeutet. Diese relativ geringe Presskraft F1 bewirkt, dass das erkaltende flüssige Metall, das sich in der Kolbenkammer 4, in den Fließkanälen 13 sowie in den ersten und zweiten Formungsmitteln 5, 6 befindet, mittels des Kolbens 3 mit einem Druck beaufschlagt wird. Das erkaltende flüssige Metall wird dabei mittels des Kolbens 3 so lange unter Druck gesetzt, bis das Metall einen im Wesentlichen breiigen, thixotropartigen Zustand erreicht hat.
  • Danach wird im nächsten Schritt, der in 5 gezeigt ist, mittels des Hydraulikzylinders 7 der Pressvorrichtung 1 eine zweite Presskraft F2 aufgebaut, die größer ist als die erste Presskraft F1. Diese größere zweite Presskraft F2 bewirkt, dass das Metall vollständig aus der Kolbenkammer 4 verdrängt wird und dass der in den Fließkanälen 13 sowie in den ersten und zweiten Formungsmitteln 5, 6 herrschende Druck vergrößert wird. Die Außenwand des Kolbens 3 verschließt dabei die Fließkanäle 13. Der höhere Druck wird nun so lange aufrecht erhalten, bis das Metall in den Fließkanälen 13 sowie in den ersten und zweiten Formungsmitteln 5, 6 des Werkzeugunterteils 20 und des Werkzeugoberteils 21 vollständig erstarrt ist. Versuche haben gezeigt, dass der Druck, der während dieses Verfahrensschritts in den Fließkanälen 13 sowie in den ersten und zweiten Formungsmitteln 5, 6 herrscht, mindestens etwa 800 bar betragen sollte, damit eine Lunker- und Porenbildung in den Formteilen weitgehend vermieden werden kann. Es hat sich gezeigt, dass bei steigendem Druck die Tendenz zur Lunker- beziehungsweise Porenbildung in den Formteilen weiter verringert werden kann.
  • Wie in 6 gezeigt, wird das Formungswerkzeug 2 anschließend im geschlossenen Zustand wieder in die in 3 dargestellte Werkzeugschließstellung zurück bewegt. Zu diesem Zweck kann die Pressvorrichtung 1, wie bereits oben erwähnt, Rückstellmittel aufweisen, die beispielsweise mindestens eine hier nicht explizit gezeigte Druckfeder umfassen können, welche das Formungswerkzeug 2 nach dem Wegfall der Presskraft in die Schließstellung zurückdrücken kann.
  • In 7 kann man erkennen, dass im nächsten Schritt das Werkzeugoberteil 21 in die in 2 gezeigte Ausgangsstellung überführt wird, in der das Formungswerkzeug 2 geöffnet und das Formteil beziehungsweise die Formteile aus dem Werkzeugunterteil 20 entnommen werden können. Vorzugsweise kann dazu die in 1 gezeigte und oben bereits näher erläuterte Auslöseeinrichtung 15 eingesetzt werden.
  • In der geöffneten Ausgangsstellung des Formungswerkzeugs 2 kann dann, wie bereits oben unter Bezugnahme auf 2 erläutert, flüssiges Metall in die Kolbenkammer 4 des Kolbens 3 eingefüllt werden. Anschließend können dann die aufeinander folgenden Schritte des hier beschriebenen Verfahrens erneut durchlaufen werden.

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall oder aus einer Leichtmetalllegierung, mittels einer Pressvorrichtung (1), gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte: – mindestens ein in vertikaler Richtung bewegbares und mit einer Presskraft beaufschlagbares Formungswerkzeug (2) der Pressvorrichtung (1) wird in einer Ausgangsstellung geöffnet; – flüssiges Metall wird bei geöffnetem Formungswerkzeug (2) in mindestens ein Aufnahmemittel mindestens eines Kolbens (3) eingefüllt, – das Formungswerkzeug (2) wird geschlossen, – das Formungswerkzeug (2) wird in vertikaler Richtung bewegt, bis mindestens ein Formungsmittel (5, 6), das innerhalb des Formungswerkzeugs (2) angeordnet ist, mit dem flüssigen Metall gefüllt ist, – eine erste Presskraft wird auf das Formungswerkzeug (2) ausgeübt, so dass das Metall in dem mindestens einen Formungsmittel (5, 6) mittels des Kolbens (3) unter Druck gesetzt wird, bis das Metall einen im Wesentlichen breiigen Zustand erreicht hat, – eine zweite Presskraft, die größer als die erste Presskraft ist, wird auf das Formungswerkzeug (2) ausgeübt, so dass der Druck mittels des Kolbens (3) erhöht wird, bis das Metall in dem mindestens einen Formungsmittel (5, 6) vollständig erstarrt ist, – das Formungswerkzeug (2) wird geöffnet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formungswerkzeug (2) nach dem Schließen verriegelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formungswerkzeug (2) vor dem Öffnen in die Ausgangsstellung überführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Formungswerkzeug (2) durch eine Bewegung eines Werkzeugoberteils (21) in vertikaler Richtung auf ein Werkzeugunterteil (20) geschlossen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Metall bei der Abwärtsbewegung des Formungswerkzeugs (2) durch mindestens einen Fließkanal (13) von dem mindestens einen Aufnahmemittel des Kolbens (3) in Querrichtung nach außen in das mindestens eine Formungsmittel (5, 6) fließt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Presskraft innerhalb des mindestens einen Formungsmittels (5, 6) einen Druck von mindestens etwa 800 bar erzeugt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Presskraft mittels eines Hydraulikzylinders (7) erzeugt werden/wird.
  8. Pressvorrichtung (1), geeignet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: – mindestens ein Formungswerkzeug (2), das in vertikaler Richtung bewegbar ist, – Aufnahmemittel, die für die Aufnahme von flüssigem Metall geeignet sind, – mindestens ein Formungsmittel (5, 6), das innerhalb des mindestens einen Formungswerkzeugs (2) angeordnet ist, – Mittel zur Beaufschlagung des mindestens einen Formungswerkzeugs (2) mit einer Presskraft, – mindestens einen Fließkanal (13), durch den während des Betriebs der Pressvorrichtung (1) flüssiges Metall in das mindestens eine Formungsmittel (5, 6) fließen kann, – mindestens einen Kolben (3), geeignet, das Metall in dem mindestens einen Formungsmittel (5, 6) während des Betriebs der Pressvorrichtung (1) mit einem Druck zu beaufschlagen.
  9. Pressvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Formungswerkzeug (2) ein Werkzeugunterteil (20) und ein Werkzeugoberteil (21) aufweist.
  10. Pressvorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmemittel mindestens eine Kolbenkammer (4) umfassen, die an einer Oberseite des Kolbens (3) angeordnet ist.
  11. Pressvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Beaufschlagung des Formungswerkzeugs (2) mit einer Presskraft mindestens einen Hydraulikzylinder (7) umfassen.
  12. Pressvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Formungswerkzeug (2) aus Stahl hergestellt ist.
  13. Pressvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressvorrichtung (1) Führungsmittel aufweist, die zur Führung des mindestens einen Formungswerkzeugs (2) in vertikaler Richtung geeignet sind.
  14. Pressvorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel eine Anzahl von Führungsstangen (8) umfassen, die sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstrecken.
  15. Pressvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressvorrichtung (1) Rückstellmittel aufweist, die für eine Rückführung des Formungswerkzeugs (2) in eine Schließstellung geeignet sind.
  16. Pressvorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellmittel mindestens eine Druckfeder umfassen.
  17. Pressvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressvorrichtung (1) mindestens eine Auslöseeinrichtung (15) aufweist, geeignet, das mindestens eine Formteil aus dem Werkzeug (2) zu entfernen.
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