DE102006058142A1

DE102006058142A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall

Info

Publication number: DE102006058142A1
Application number: DE200610058142
Authority: DE
Inventors: Bernd Ristau; Ingo Dr. Niedick; Andreas Riebandt; Andreas Mannig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-12-09
Filing date: 2006-12-09
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2026-12-10
Also published as: DE102006058142B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall, bei dem die Schmelze (2) aus mindestens einem Schmelzeaufnahmebehälter durch mindestens einen Gießlauf (4) in eine Gießform (3, 70) eingegossen wird, während die Gießform (3, 70) um eine Kippachse um bis zu 90° gekippt wird, wobei die Schmelze (2) aus einer Eingussposition in einem mittleren Bereich oberhalb eines Formschiebers in die Gießform (3) eingegossen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall, bei dem die Schmelze aus mindestens einem Schmelzeaufnahmebehälter durch mindestens einen Gießlauf in eine Gießform eingegossen wird, während die Gießform um eine Kippachse um bis zu 90° gekippt wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9, die insbesondere zur Durchführung eines derartigen Verfahrens geeignet ist.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Gießverfahren zur Herstellung von Bauteilen aus Leichtmetall sowie entsprechende Gießvorrichtungen, die zur Durchführung derartiger Verfahren geeignet sind, bekannt. Ein Beispiel für Bauteile aus Leichtmetall, die mit Hilfe der bekannten Verfahren hergestellt werden können, sind Zylinderköpfe für einen Motor eines Kraftfahrzeugs.
Beim so genannten Schwerkraftkokillengießen besteht häufig das Problem, dass die flüssige Metallschmelze in Abhängigkeit von der Konturvorgabe des Bauteils aus einer relativ großen Fallhöhe in die Kokille (Gießform) eintritt. Durch das Herabfallen der Schmelze können vorlaufende Schmelzezungen entstehen oder es kann zu einem Verspritzen der Metallschmelze kommen, was eine vorzeitige Ablagerung in der Kokille begünstigt. Die vorlaufende beziehungsweise vorspritzende Schmelze oxidiert innerhalb weniger Sekunden und bleibt als Fehlstelle (Oxidhaut) im Abguss. Derartige Fehlstellen können die Festigkeit und die Qualität des Bauteils verringern oder beispielsweise durch Undichtigkeiten im Abguss zum Ausschuss führen.
Die vorstehend genannten Probleme, die häufig beim Schwerkraftkokillengießen auftreten, können zum Beispiel durch eine im Wesentlichen laminare Füllung der Kokille mit der Schmelze vermieden werden. Eine laminare Füllung der Kokille kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die heiße, nachlaufende Metallschmelze kontrolliert von unten nach oben in die Kokille eingefüllt wird. Dafür muss die Gießvorrichtung allerdings konstruktiv entsprechend ausgeführt sein, wobei Einschränkungen, die insbesondere durch die Gussteilgeometrie und durch die Gussteilanforderungen bedingt sind, berücksichtigt werden müssen.
Bei der Herstellung von Zylinderköpfen aus Aluminium sind allerdings Gießverfahren mit einer Füllung der Gießform von oben weit verbreitet. Ausschlaggebend dafür sind die vergleichsweise hohen Anforderungen, die an die Festigkeit und an die sonstigen mechanischen Eigenschaften der Zylinderköpfe im Brennraumbereich des Motors gestellt werden, welcher bei der Herstellung im Allgemeinen in einem unteren Bereich der Kokille liegt. Dadurch kann eine schnelle Erstarrung, die den Dendritenarmabstand sowie die Festigkeit des Bauteils positiv beeinflusst, erreicht werden. Bei der Füllung der Gießform von oben wird die heiße nachlaufende Schmelze von oben nachgeführt und bei stetig steigendem Füllstand wird so der Boden der Kokille nicht mehr erreicht. Im Vergleich dazu fließt bei einer steigenden Formfüllung von unten die Schmelze immer wieder über den Boden der Kokille hinweg, so dass eine vorteilhafte schnelle Erstarrung der Schmelze im Brennraumbereich erschwert wird.
Es ist somit grundsätzlich wünschenswert, bei einer Füllung der Kokille von oben möglichst einen laminaren Schmelzeverlauf zu erzielen, um die hohen mechanischen Anforderungen, die an Aluminium-Zylinderköpfe gestellt werden, zu erfüllen und gleichzeitig das Auftreten von Fehlstellen im Abguss zu vermeiden.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall bekannt. Beim Kippgießverfahren, das in allgemeiner Form im Standardwerk „Gießereilexikon", 16. Auflage, 1994, S. 244 und S. 655 beschrieben wird, wird eine Kokille um eine Kippachse um bis zu 90° gedreht, während die Schmelze in die Kokille einströmt. Durch diese Maßnahme kann die Kokille in besonders vorteilhafter Weise ohne Strömungsturbulenzen mit der Metallschmelze gefüllt werden. Ein wesentlicher Vorteil des Kippgießens, der in der Literatur häufig genannt wird, besteht darin, dass das beim Schwerkraftkokillengießen gegebenenfalls auftretende Verspritzendes Metalls durch Führen der Metallschmelze an einer Wand der Gießform vermieden werden kann (vgl. P. Schneider, „Kokillen für Leichtmetallguss", Gießereiverlag 1981, Seite 100 ff.).
Aus der DE 10 2004 015 649 B3 sind ein Verfahren zum Gießen von Bauteilen aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminiumlegierungen, nach dem Kippgießprinzip sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Schmelze im Kopfguss in einen an der Längsseite einer Gießform befindlichen Querlauf eingefüllt. Die Gießform wird dabei zunächst um einen Winkel von 45° bis 70° um ihre Längsachse gekippt. Danach beginnt das Einfüllen der flüssigen Schmelze in den Querlauf, bis etwa 1/5 der für den Guss des Bauteils benötigten Schmelze in den Querlauf eingefüllt ist, ohne dass die Schmelze bereits in den Formhohlraum der Gießform einströmt. Anschließend wird die Gießform unter kontinuierlichem weiteren Einfüllen der Schmelze derart aus der gekippten Stellung in die Senkrechte gedreht, dass die Schmelze entlang einer Gießformwand in den Formhohlraum einströmt.
Ein Nachteil des aus dieser Druckschrift bekannten Verfahrens besteht darin, dass zunächst nur ein Teil der Schmelze in den Querlauf eingefüllt wird, bevor schließlich mit dem Eingießen in die Kokille begonnen wird. Dadurch kann zwar die Schmelze vor dem Eingießen in die Kokille beruhigt werden, es besteht aber unter Umständen die Gefahr von Temperaturverlusten. Ferner wird die übrige für den Gießprozess benötigte Schmelze bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Verfahren während des Kippgießens kontinuierlich mittels einer Gießkelle in einen Gießtümpel der Gießvorrichtung eingefüllt und strömt von dort in den Querlauf ein. Durch das Kippen der Gießform wird der Schmelzestrom im Querlauf um 90° umgelenkt und strömt dann durch mehrere Ausläufe in die Gießform ein. Dabei kann die Schmelze unter Umständen ungleichmäßig durch die Ausläufe in die Kokille einströmen.
Insbesondere beim Gießen von Leichtmetallen und Leichtmetalllegierungen ist es vorteilhaft, die Schmelze möglichst rasch aus dem Gießbehälter in die Gießform einzufüllen, um dadurch zum einen eine Reaktion von Legierungsbestandteilen mit der Umgebungsluft so gering wie möglich zu halten und zum anderen Temperaturverluste während des Gießprozesses weitgehend zu vermeiden. Es hat sich gezeigt, dass sich derartige Einflüsse nachteilig auf die mechanischen Eigenschaften der Bauteile auswirken können.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall zur Verfügung zu stellen, das eine homogene Füllung der Gießform mit der Schmelze weitgehend ohne Temperaturverluste ermöglicht. Darüber hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall bereitzustellen, die eine homogene Füllung der Gießform mit der Schmelze weitgehend ohne Temperaturverluste ermöglicht.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 9 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall dadurch aus, dass die Schmelze aus einer Eingussposition in einem mittleren Bereich oberhalb eines Formschiebers in die Gießform eingegossen wird. Erfindungsgemäß strömt die Schmelze somit im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung nicht aus einem Querlauf in die Gießform ein und wird somit auch nicht um 90° umgelenkt. Vielmehr wird bei der hier vorgeschlagenen Lösung ein Schmelzereservoir in einem mittleren Bereich oberhalb eines der Formschieber der Gießvorrichtung vorgehalten, aus dem die Schmelze in die Gießform einströmen kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine homogene Füllung der Gießform mit der Schmelze weitgehend ohne Temperaturverluste erreicht werden. Der Schmelzeaufnahmebehälter kann beispielsweise ein Gießtümpel, der fest an der Gießvorrichtung angebracht ist, oder eine Gießkelle sein. Bei dem hier beschriebenen Verfahren kann eine homogene, laminare Füllung der Gießform durch Kippen beziehungsweise Drehen der Gießform erreicht werden kann. Durch das Kippen oder Drehen der Gießform kann in vorteilhafter Weise die Fallhöhe der Schmelze im Vergleich zum Schwerkraftkokillengießen wesentlich verringert werden, so dass die Schmelze langsam, kontrolliert und turbulenzarm an dem Gießlauf und an der Kontur der Gießform entlang herabgeführt werden kann. Mit Hilfe des hier beschriebenen Verfahrens können beispielsweise Zylinderköpfe aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung mit besonders vorteilhaften mechanischen Eigenschaften, insbesondere im Hinblick auf ihre Festigkeitseigenschaften, hergestellt werden.
Die Schrägstellung der Gießform kann in der Anfangsposition bis zu 90° betragen. Durch die kontinuierliche Kippbewegung der Gießform wird die Schmelze, nachdem der Boden der Gießform bedeckt ist, sukzessive immer weiter nach oben geführt. Somit fließt die nachlaufende heiße Schmelze nicht mehr über die unteren Bereiche der Gießform und beeinträchtigt dadurch auch nicht die Erstarrung des Bauteils. In der Endposition, in der der Kippwinkel der Gießform vorzugsweise etwa 0° beträgt, wird die Formfüllung abgeschlossen. Das Gussteil kann dann vollständig in der Gießform erstarren und anschließend aus der Gießform entnommen werden.
Die für einen Abguss des Bauteils benötigte Schmelze kann in einer vorteilhaften Ausführungsform vollständig in den mindestens einen Schmelzeaufnahmebehälter eingefüllt werden, bevor die Gießform gekippt wird.
In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zunächst nur ein Teil der für den Abguss des Bauteils benötigten Schmelze in den mindestens einen Schmelzeaufnahmebehälter eingefüllt wird und dass die restliche Schmelze während des Kippens der Gießform mit einem Gießlöffel oder mit einer Gießkelle in den mindestens einen Gießtümpel eingefüllt wird.
Um die Prozesssicherheit zu erhöhen, wird in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Gießkelle während der Kippbewegung der Gießform kontinuierlich nachgeführt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass der Schmelzeaufnahmebehälter während des Kippgießens kontinuierlich mit weiterer Schmelze gefüllt wird.
Wie bereits oben erläutert, fließt die Schmelze während der Kippbewegung auf Grund ihrer Gewichtskraft in die Gießform ein. Damit der Volumenstrom und damit auch die Füllung der Gießform beeinflusst werden kann, wird in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Kippgeschwindigkeit der Gießform gesteuert verändert wird. Durch diese Maßnahme kann die Qualität der mittels des hier beschriebenen Verfahrens hergestellten Bauteile verbessert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Schmelze während der Kippbewegung mindestens teilweise durch einen Überlauf der Gießform strömt.
Es kann in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Schmelze bis zu einem bestimmten Grenzwinkel der Kippbewegung der Gießform über den Gießlauf nur in den Formhohlraum der Gießform einströmt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Schmelze beim Überschreiten des Grenzwinkels der Kippbewegung der Gießform aus dem Gießlauf teilweise in den Formhohlraum und über den Überlauf teilweise in einen Speiser der Gießform einströmt. Die Füllung der Gießform erfolgt in dieser Ausführungsform des Verfahrens somit nicht nur über den eigentlichen Formhohlraum, sondern auch direkt über den Speiser der Gießform. Dadurch kann in besonders vorteilhafter Weise eine bessere Temperaturverteilung für den Speiser erreicht werden und somit auch die Erstarrung des Bauteils begünstigt werden.
Gemäß Anspruch 9 zeichnet sich eine erfindungsgemäße Gießvorrichtung zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall dadurch aus, dass der mindestens eine Gießtümpel in einem etwa mittleren Bereich oberhalb eines Formschiebers fest an der Gießvorrichtung angebracht ist. Durch diese Maßnahme kann die Schmelze während des Betriebs der Gießvorrichtung in besonders vorteilhafter Weise aus einer Eingussposition in einem mittleren Bereich oberhalb des Formschiebers in die Gießform eingegossen werden. Dadurch kann insbesondere auf einen Querlauf, der bei der aus dem Stand der Technik bekannten Gießvorrichtung vorgesehen ist, verzichtet werden, um damit auch Temperaturverluste zu verringern beziehungsweise weitgehend ganz zu vermeiden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung besteht darin, dass diese auch auf einem Rundtisch einer Gießanlage angeordnet und betrieben werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Gießform mindestens einen Überlauf aufweist. Während des Betriebs der Gießvorrichtung kann zumindest ein Teil der Schmelze durch den Überlauf fließen.
Es kann in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Gießform einen Speiser aufweist, der mit dem mindestens einen Überlauf in Strömungsverbindung steht. Die Schmelze kann nach dem Eingießen somit über den Überlauf in den Speiser einströmen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass der Überlauf und der Speiser so ausgebildet sind, dass die Schmelze bei Überschreiten eines Grenzwinkels der Kippbewegung der Gießform teilweise in den Speiser und teilweise in den Formhohlraum einströmen kann. Die Füllung der Gießform kann dann nicht nur über den Formhohlraum, sondern auch direkt über den Speiser der Gießform erfolgen, um dadurch in besonders vorteilhafter Weise eine bessere Temperaturverteilung für den Speiser zu erreichen und damit auch das Erstarrungsverhalten des Bauteils zu begünstigen.
Die Gießvorrichtung kann in einer vorteilhaften Ausführungsform mindestens eine Gießkelle aufweisen, mittels derer die Schmelze während des Betriebs der Gießvorrichtung in den Gießtümpel eingefüllt werden kann. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Gießtümpel zu Beginn des Eingießens nur mit einem Teil der insgesamt zur Herstellung des Bauteils benötigten Schmelze gefüllt ist. Die Gießvorrichtung kann vorzugsweise Mittel zum Nachführen der Gießkelle während der Kippbewegung der Gießform aufweisen, um dadurch eine kontinuierliche Füllung des Gießtümpels mit der benötigten Schmelze zu ermöglichen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine Gießlauf einen Gießfilter und/oder ein Gießsieb aufweist. Durch diese Ausgestaltung des Gießlaufs können in vorteilhafter Weise Verunreinigungen von der Schmelze getrennt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
1a eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines Verfahrens zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer ersten Kippposition einer Gießform;
1b eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall gemäß 1a in einer zweiten Kippposition der Gießform;
1c eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall gemäß 1a in einer dritten Kippposition der Gießform;
1d eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall gemäß 1a in einer vierten Kippposition der Gießform;
2 eine schematisch stark vereinfachte Draufsicht auf einen Rundtisch einer Gießanlage mit mehreren Gießvorrichtungen.
Zunächst wird auf 1a bis 1d Bezug genommen, in denen verschiedene Kipppositionen einer Gießform 3 einer Gießvorrichtung bei der Durchführung eines Verfahrens zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch stark vereinfacht dargestellt sind.
Man erkennt in diesen Darstellungen einen Schmelzeaufnahmebehälter, der mit einer flüssigen Schmelze 2 eines Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung (beispielsweise mit flüssigem Aluminium oder mit einer flüssigen Aluminiumlegierung) gefüllt ist, sowie eine Gießform (Kokille) 3, in die bei der Durchführung des Kippgießverfahrens die flüssige Schmelze 2 eingegossen wird. Die Gießform 3 weist einen Formhohlraum 30 auf, der an die Kontur des zu gießenden Bauteils, beispielsweise eines Zylinderkopfes, angepasst ist. Der Aufnahmebehälter ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Gießtümpel 1, der fest an der Gießvorrichtung angebracht ist. Alternativ kann der Aufnahmebehälter auch eine Gießkelle oder ein Gießofen mit einer Gießrinne sein.
Die für den Abguss des Bauteils benötigte Schmelze 2 kann vor Beginn des Gießprozesses vollständig in den Gießtümpel 1 eingegossen werden. Die Schmelze 2 kann in einer alternativen Verfahrensvariante auch mit einem Gießlöffel oder mit einer Gießkelle während des Kippvorgangs in den Gießtümpel 1 eingegossen werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass zunächst nur ein Teil der für den Abguss benötigten Schmelze 2 in den Gießtümpel 1 eingefüllt wird und dass während der Durchführung des Verfahrens die restliche, zur Herstellung des Bauteil benötigte Schmelze 2 sukzessive mit Hilfe eines Gießlöffels oder einer Gießkelle in den Gießtümpel 1 eingefüllt wird. Bei der Verwendung einer Gießkelle ist die Gießvorrichtung konstruktiv so ausgeführt, dass die Gießkelle bei der Kippbewegung der Gießform 3 nachgeführt wird, um dadurch eine entsprechende Prozesssicherheit zu erreichen.
Der Gießtümpel 1 ist, wie weiter unten unter Bezugnahme auf 2 noch näher erläutert werden wird, vorzugsweise oberhalb eines Formschiebers der Gießvorrichtung angeordnet. Dadurch wird die Schmelze 2 aus einer Eingussposition in einem mittleren Bereich oberhalb des Formschiebers der Gießvorrichtung in die Gießform 3 eingegossen. Die Gießvorrichtung weist einen Gießlauf 4 auf, durch den die Schmelze 2 in die Gießform 3 einströmen kann. Der Gießlauf 4 kann eine Anzahl von zueinander beabstandet angeordneten Auslassöffnungen umfassen, durch die die Schmelze 2 in die Gießform 3 einströmt. Der Gießlauf 4 der Gießvorrichtung kann einen Gießfilter oder ein Gießsieb aufweisen, um Verunreinigungen aus der Schmelze 2 zu trennen.
Eine laminare Füllung der Gießform 3 mit der Schmelze 2 kann dadurch erreicht werden, dass die Gießform 3 während des Einlaufens der Schmelze 2 um eine Kippachse, die sich senkrecht zur Darstellungsebene von 1a bis 1d erstreckt, in Pfeilrichtung gekippt beziehungsweise gedreht wird. Während der Kippbewegung der Gießform 3 fließt die Schmelze 2, wie in 1b bis 1d zu erkennen, auf Grund ihrer Gewichtskraft in die Gießform 3 ein. Durch diese Maßnahme kann die Fallhöhe h der Schmelze 2 im Vergleich zum Schwerkraft-Kokillenguss verringert werden, so dass die Schmelze 2 langsam und kontrolliert durch den Gießlauf 4 und an der Kontur der Gießform 3 entlang herabgeführt werden kann.
Wie insbesondere in 1b zu erkennen, fließt die Schmelze 2 zunächst an einer Gießformwand entlang. Es wird deutlich, dass die Schmelze 2, nachdem der Boden der Gießform 3 bedeckt ist, durch die Kippbewegung der Gießform 3 kontinuierlich weiter nach oben geführt wird. Das bedeutet, dass die nachlaufende Schmelze 2 nicht mehr über die unteren Bereiche der Gießform 3 fließt und somit die Erstarrung im Formhohlraum 30 nicht weiter beeinträchtigt. Durch eine Veränderung der Kippgeschwindigkeit der Gießform 3 kann in besonders vorteilhafter Weise Einfluss auf den Volumenstrom der Schmelze 2 genommen werden, so dass dadurch die Füllung der Gießform 3 mit der Schmelze 2 gesteuert werden kann.
Zu Beginn des Eingießvorgangs kann der Winkel der Gießform 3 bis zu 90° betragen. Während des Kippens beziehungsweise Drehens der Gießform 3 wird dieser Winkel dann um bis zu 90° bis auf etwa 0° verringert. Wenn die Gießform 3 nach dem Ende der Kippbewegung die in 1d gezeigte Endposition (0°) erreicht, wird die Füllung der Gießform 3 mit der Schmelze 2 beendet. Das Gussteil kann dann vollständig in der Gießform 3 erstarren und anschließend entnommen werden.
Unter Bezugnahme auf 1b kann man erkennen, dass die Gießform 3 einen Überlauf 32 aufweist, der mit dem Gießlauf 4 einerseits und mit einem Speiser 31 andererseits in Strömungsverbindung steht. Wie in 1b gezeigt, strömt die Schmelze 2 zunächst durch den Gießlauf 4 hindurch die Gießformwand entlang in den Formhohlraum 30 ein. Wird der Kippwinkel der Gießform 3 weiter vergrößert, so fließt die Schmelze 2, wie in 1c zu erkennen, teilweise über den Überlauf 32 direkt in den Speiser 31 ein, der sukzessive mit der Schmelze 2 gefüllt wird. Dadurch kann eine bessere Temperaturverteilung der Schmelze 2 im Speiser 31 erreicht werden, so dass die Erstarrung des Bauteils begünstigt werden kann. In der Endposition der Gießform 3 sind dann, wie in 1d zu erkennen, der Formhohlraum 30 und der Speiser 31 vollständig mit der Schmelze 2 gefüllt.
In 2 ist eine schematisch stark vereinfachte Draufsicht auf einen Rundtisch 5 einer Gießanlage dargestellt. Auf dem Rundtisch 5 sind insgesamt vier Gießvorrichtungen 6, 7a, 7b, 7c angeordnet. Die in dieser Darstellungsebene in einem unteren Bereich des Rundtischs 5 angeordnete Gießvorrichtung 6 repräsentiert eine Gießvorrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die bekannte Gießvorrichtung 6 weist eine Gießform 60 auf, die von zwei Formschiebern 61a, 61b seitlich begrenzt ist. Die Formschieber 61a, 61b können mit Hilfe jeweils eines Hydraulikzylinders 62a, 62b betätigt und somit in axialer Richtung bewegt werden. Ferner umfasst die Gießvorrichtung 6 zwei Stirnschieber 63a, 63b, die ebenfalls über jeweils einen Hydraulikzylinder 64a, 64b betätigt und in axialer Richtung bewegt werden können. Man erkennt ferner einen seitlich an der Gießvorrichtung 6 angeordneten Gießtümpel 65 mit einem Querlauf 66, aus dem die flüssige Schmelze während des Kippgießprozesses gemäß dem aus der DE 10 2004 015 649 B3 vorbekannten Verfahren in die Gießform 60 einströmen kann.
Die drei übrigen Gießvorrichtungen 7a, 7b, 7c sind konstruktiv so ausgeführt, dass sie für eine Durchführung des oben ausführlich beschriebenen Verfahrens zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall geeignet sind. Jede dieser drei Gießvorrichtungen 7a, 7b, 7c umfasst jeweils eine Gießform 70, die von zwei Formschiebern 71a, 71b seitlich begrenzt ist. Jedem der beiden Formschieber 71a, 71b ist jeweils ein Hydraulikzylinder 72a, 72b zugeordnet, der dazu geeignet ist, den jeweiligen Formschieber 71a, 71b zu betätigen und in axialer Richtung zu bewegen. Ferner umfassen die Gießvorrichtungen 7a, 7b, 7c zwei Stirnschieber 73a, 73b, die über jeweils einen Hydraulikzylinder 74a, 74b betätigbar sind und dadurch in axialer Richtung bewegt werden können.
Jede der Gießvorrichtungen 7a, 7b, 7c weist darüber hinaus einen Gießtümpel 75 auf, in den während des Betriebs die zum Abguss des Bauteils benötigte flüssige Schmelze 2 mindestens teilweise eingefüllt werden kann. Die Gießtümpel 75 der Gießvorrichtungen 7a, 7b, 7c sind jeweils im Wesentlichen mittig über einem der beiden Formschieber 71a, 71b angeordnet, so dass die flüssige Schmelze aus einer Eingussposition in einem mittleren Bereich oberhalb des entsprechenden Formschiebers 71b nach dem Kippgießprinzip in der oben beschriebenen Art und Weise in die entsprechende Gießform 3 eingegossen werden kann. Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Gießvorrichtung 6, weisen die Gießvorrichtungen 7a, 7b, 7c, die zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens geeignet sind, somit keinen Querlauf 66 auf, in den die Schmelze 2 zunächst zur Beruhigung eingefüllt wird, bevor sie nach dem Kippgießprinzip in die Gießform 60 eingegossen wird.
Die Gießvorrichtungen 7a, 7b, 7c sind in dem hier gezeigten Beispiel in unterschiedlichen Orientierungen auf dem Rundtisch 5 angeordnet. Die Gießvorrichtungen 7a, 7b, 7c sind auf dem Rundtisch 5 vorzugsweise derart angeordnet, dass während ihres Betriebs ein weitgehend ungehinderter Zugang zu den Gießtümpeln 75 möglich ist, um dort die Schmelze beispielsweise mit Hilfe eines Gießlöffels oder einer Gießkelle einfüllen zu können. Betrachtet man zum Beispiel die erste Gießvorrichtung 7a vom Rand des Rundtischs 5 aus, so ist der Gießtümpel 75 dem Betrachter unmittelbar zugewandt orientiert. Die beiden übrigen Gießvorrichtungen 7b, 7c sind so auf dem Rundtisch 5 orientiert, dass der Gießtümpel 75 vom Rand des Rundtischs 5 betrachtet links (Gießvorrichtung 7b) beziehungsweise rechts (Gießvorrichtung 7c) angeordnet ist. Die Gießvorrichtungen 7a, 7b, 7c können jeweils eine Gießkelle umfassen, die beispielsweise mittels eines Roboters betrieben werden kann, so dass eine robotergesteuerte Nachführung der Gießkellen während des Kippgießens möglich ist.

1: Gießtümpel
2: Schmelze
3: Gießform
4: Gießlauf
5: Rundtisch
6: Gießvorrichtung
7a, 7b, 7c: Gießvorrichtung
30: Formhohlraum
31: Speiser
32: Überlauf
60: Gießform
61a, 61b: Formschieber
62a, 62b: Hydraulikzylinder
63a, 63b: Stirnschieber
64a, 64b: Hydraulikzylinder
65: Gießtümpel
66: Querlauf
70: Gießform
71a, 71b: Formschieber
72a, 72b: Hydraulikzylinder
73a, 73b: Stirnschieber
74a, 74b: Hydraulikzylinder
75: Gießtümpel

Claims

Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall, bei dem die Schmelze (2) aus mindestens einem Schmelzeaufnahmebehälter durch mindestens einen Gießlauf (4) in eine Gießform (3, 70) eingegossen wird, während die Gießform (3, 70) um eine Kippachse um bis zu 90° gekippt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (2) aus einer Eingussposition in einem mittleren Bereich oberhalb eines Formschiebers in die Gießform (3, 70) eingegossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für einen Abguss des Bauteils benötigte Schmelze (2) vollständig in den mindestens einen Schmelzeaufnahmebehälter eingefüllt wird, bevor die Gießform (3, 70) gekippt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst nur ein Teil der für den Abguss des Bauteils benötigten Schmelze (2) in den mindestens einen Schmelzeaufnahmebehälter eingefüllt wird und dass die restliche Schmelze (2) während des Kippens der Gießform (3, 70) mit einem Gießlöffel oder mit einer Gießkelle in den mindestens einen Schmelzeaufnahmebehälter eingefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießkelle während der Kippbewegung der Gießform (3, 70) kontinuierlich nachgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippgeschwindigkeit der Gießform (3, 70) gesteuert verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (2) während der Kippbewegung mindestens teilweise durch einen Überlauf (32) der Gießform (3, 70) strömt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (2) bis zu einem bestimmten Grenzwinkel der Kippbewegung der Gießform (3, 70) über den Gießlauf (4) nur in einen Formhohlraum (30) der Gießform (3, 70) einströmt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (2) beim Überschreiten des Grenzwinkels der Kippbewegung der Gießform (3, 70) aus dem Gießlauf (4) teilweise in den Formhohlraum (30) und über den Überlauf (32) teilweise in einen Speiser (31) der Gießform (3) einströmt.
Gießvorrichtung (7a, 7b, 7c) zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend mindestens einen Gießtümpel (1, 75), in den während des Betriebs der Gießvorrichtung (7a, 7b, 7c) eine flüssige Schmelze (2) eingefüllt werden kann, eine Gießform (3, 70), die einen Formhohlraum (30) umfasst, in den die flüssige Schmelze (2) über mindestens einen Gießlauf (4) eingegossen werden kann, und Mittel zum Kippen der mindestens einen Gießform (3, 70) aus einer Ausgangsposition in eine diesbezüglich um bis zu 90° gekippte Position, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Gießtümpel (1, 75) in einem etwa mittleren Bereich oberhalb eines Formschiebers (71a, 71b) fest an der Gießvorrichtung (7a, 7b, 7c) angebracht ist.
Gießvorrichtung (7a, 7b, 7c) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (3, 70) mindestens einen Überlauf (32) aufweist, der während des Betriebs der Gießvorrichtung (7a, 7b, 7c) mindestens teilweise mit der Schmelze (2) gefüllt werden kann.
Gießvorrichtung (7a, 7b, 7c) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (3, 70) einen Speiser (31) aufweist, der mit dem mindestens einen Überlauf (32) in Strömungsverbindung steht.
Gießvorrichtung (7a, 7b, 7c) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlauf (32) und der Speiser (31) so ausgebildet sind, dass die Schmelze (2) bei Überschreiten eines Grenzwinkels der Kippbewegung der Gießform (3, 70) teilweise in den Speiser (31) und teilweise in den Formhohlraum (30) einströmen kann.
Gießvorrichtung (7a, 7b, 7c) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießvorrichtung (7a, 7b, 7c) mindestens eine Gießkelle aufweist, mittels derer die Schmelze (2) während des Betriebs der Gießvorrichtung (7a, 7b, 7c) in den Gießtümpel (1, 75) eingefüllt werden kann.