DE102007001780A1 - Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Druckgiessteilen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Druckgießteilen, bei welchem ein Gemisch aus einer Metallschmelze und bei Raumtemperatur festen Fasern in einen Formhohlraum eingebracht wird und die Fasern an dafür vorgesehenen Stellen im zu gießenden Bauteil platziert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Druckgussteilen, insbesondere von Metallformteilen aus Leichtmetallbaustoffen, zum Beispiel aus Aluminium- oder Magnesiumlegierungen, die im Vergleich zu konventionell hergestellten Druckgussteilen höhere mechanische Werte aufweisen. Die Erfindung betrifft weiterhin Verwendung erfindungsgemäss hergestellter Formteile in Metallkonstruktionen.
  • Es ist bekannt dass Gussteile mit Fasern zu verstärken. So werden zum Beispiel Fasern der flüssigen Legierung beigemischt und unter ständigem Rühren in der Schwebe gehalten.
  • Insbesondere beim Sandguss, Niederdruckguss und Kokillenguss werden mit einer relativ langsamen Füllung die Gussteile gefüllt. Es ist nun sehr schwierig, die Fasern in der Schwebe zu halten und so eine homogene Verteilung im Gusstück zu erhalten. Nur eine homogene Verteilung der Fasern ergibt jedoch die gewünschte Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Druckgiessteilen zu entwickeln, das Druckgussteile mit deutlich verbesserten mechanischen Eigenschaften ermöglicht.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
  • Der Verstärkung von Bauteilen, zum Beispiel für Anwendungen im Fahrzeugbau, Flugzeugbau oder anderen technologisch anspruchsvollen Anwendungsbereichen kommt eine hohe wirtschaftliche aber auch ökologische Bedeutung zu. Die Verstärkung mit Fasern soll in der Druckgiesstechnologie eingesetzt werden. Dabei kann eine Zuführeinheit eingesetzt werden, wie sie in der EP-B-1 392 875 zur Herstellung von Combal Schäumen offenbart ist, kombiniert mit einer Mischvorrichtung gemäss der DE-A-102004003743 . Es können verschiedene Fasern oder auch Siliziumpartikel während des gleichen Giessvorganges dosiert werden.
  • Beim Druckgiessprozess wird der Füllprozess in Millisekunden ausgeführt, die Fasern werden während des Formfüllprozesses beigemischt mit einer Mischvorrichtung, zum Beispiel gemäss der DE-A-102004003743 homogen verteilt und zur richtigen Stelle im Bauteil resp. der Schmelze gebracht.
  • Sollen nun Fasern während des Einpressvorganges beigemischt werden, kann das mit einer Zuführeinheit realisiert werden. Dabei kann mit einem Steuerungstool an einer echtzeitgeregelten Druckgiessmaschine programmiert werden.
  • Es können nun Fasern für die mechanische Verstärkung an bestimmte Stellen im Bauteil gebracht werden oder es können Siliziumpartikel als Verschleissschutz an Stellen im Bauteil gebracht werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. In einer handelsüblichen, echtzeitgeregelten Druckgiessmaschine soll ein Fahrzeugteil aus Aluminiumwerkstoff mit faserverstärkten Zonen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften (Dehnung, Zugfestigkeit und Streckgrenze) sowie Zonen zur Erhöhung der Verschleisseigenschaften hergestellt werden.
  • Hierzu wird in eine Giesskammer der Druckgiessmaschine eine für das Teil entsprechende Metallmenge eingefüllt. Nach Auslösen des Giessvorgangs wird zuerst die Giesskammer gefüllt und anschliessend der Zuführkanal durch eine Öffnung zum Einbringen des flüssigen Metalls zum Gussteil bis zum Anschnitt.
  • Danach wird der Formhohlraum für das Bauteil gefüllt.
  • In den gefüllten Giesskanal werden mit einer Zuführeinheit Fasern und/oder Siliziumpartikel zum flüssigen Metall beigemischt. Die Programmierung der Zuführeinheiten erfolgt mit einem Steuerungstool der Druckgiessmaschine.
  • Mit einer Mischvorrichtung werden die Fasern und/oder die Siliziumpartikel homogen in der Schmelze verteilt. Der Hohlraum in der Form wird vollständig gefüllt und das Aluminium-Faser-Gemisch verdichtet. Das Bauteil erstarrt nun in der Giessform und kann nach einem vorbestimmten Abkühlprozess entnommen werden.
  • Durch diese beschriebenen Prozessschritte kann selbst mit einer Recycling-Legierung ein hochwertiges Bauteil hergestellt werden.
  • Die Platzierung der Fasern und/oder der Siliziumpartikel wird zudem mittels einer Simulation vorbestimmt und in den Füllprozess integriert. D. h., es werden nur in vorbestimmten Zonen Fasern und/oder Siliziumartikel platziert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1392875 B [0006]
    • - DE 102004003743 A [0006, 0007]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung von fasernverstärkten Druckgussteilen durch einbringen von Fasern in ein Gussteil, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch aus einer Metallschmelze und, bei Raumtemperatur festen Fasern in einen Formhohlraum eingebracht und verdichtet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formhohlraum volumendefiniert gefüllt und die Fasern an definierten Stellen im Formhohlraum platziert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet dass die Fasern im Angusskanal in die Schmelze eingebracht und mit der Metallschmelze vermischt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in den zu füllenden Hohlraum gebracht werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet das mindestens zwei Faser-Typen gleichzeitig oder nacheinander in den Formhohlraum eingebracht und mit der Metallschmelze vermischt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass die Fasern vor, nach und/oder während des Einbringens der Metallschmelze in den zu füllenden Hohlraum eingebracht werden
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass der zu füllende Hohlraum aus mehr als einer voneinander unabhängigen Kavität besteht, die durch mehr als einen Angusskanal gefüllt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallschmelze aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder Magnesium oder einer entsprechende Legierung besteht.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet dass eine Metalldruckgiessmaschine verwendet wird.
  10. Metallkörper hergestellt nach einem Verfahren gemäss der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer allseitig geschlossenen Oberfläche und Bereichen mit Faseranteil besteht.
  11. Verwendung eines Metallkörpers gemäss Anspruch 10 zum Aufbau von Metallkonstruktionen.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern und/oder Siliziumpartikel in den Formhohlraum eingebracht werden.
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