DE102009024791A1

DE102009024791A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Druckgussbauteiles

Info

Publication number: DE102009024791A1
Application number: DE200910024791
Authority: DE
Inventors: Erik Dipl.-Ing. Graf (BA); Rene Dipl.-Ing. Schünemann
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2010-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgussbauteiles (1), umfassend zumindest ein Druckgießwerkzeug (2) und wenigstens einen verlorenen Kern (3), wobei der verlorene Kern (3) aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgussbauteiles, umfassend zumindest ein Druckgießwerkzeug und wenigstens einen verlorenen Kern, sowie einen verlorenen Kern selbst.
Aus der DE 101 45 876 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Druckgussbauteiles bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein Druckgießwerkzeug mit mindestens einem Einlegeteil und mindestens einem nachträglich entfernbaren Kern. Das mindestens eine Einlegeteil und der mindestens eine Kern bilden bei Herstellung des Druckgussbauteiles in Überdeckungsbereichen eine formschlüssige Verbindung, wobei die formschlüssige Verbindung hinsichtlich eines unter Druck fließenden Gießmetalls dicht ausgeführt ist. Anhand des Einlegeteiles wird der Kern gestützt, wobei Biegemomente, die auf den Kern wirken, auf das Einlegeteil übertragen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Druckgussbauteiles anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Vorrichtung durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterhin wird ein Gießkern mit den Merkmalen des Anspruchs 7 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Druckgussbauteiles umfasst zumindest ein Druckgießwerkzeug und wenigstens einen verlorenen Kern als Gießkern. Erfindungsgemäß ist der verlorene Kern aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet, wodurch in vorteilhafter Weise mindestens eine Hinterschneidung bei Herstellung des Druckgussbauteiles darstellbar ist.
Der verlorene aus dem faserverstärkten Kunststoff gebildete Kern weist besonders bevorzugt unter Berücksichtigung der Einwirkzeit der Gießschmelze eine Schmelztemperatur und/oder eine Zersetzungstemperatur auf, die höher liegt als die Temperatur eines Gießmetalls, wobei durch Verstärkungsfasern, insbesondere in Form von Glasfasern, erzielbar ist, dass der Kern eine entsprechende Temperaturstabilität aufweist und eine Geometrie des verlorenen Kerns bei Druckgießen bestehen bleibt. D. h., durch die Verwendung der Verstärkungsfasern ist die Kunststoffmatrix des Kerns im Wesentlichen gegenüber der Gießschmelze derart isoliert, dass lediglich an der Grenzfläche von Kern und Gießschmelze ein kontrolliertes Aufschmelzen, Verbrennen oder Verdampfen der Kunststoffmatrix auftritt, wobei der Kern als solcher in seiner wesentlichen geometrischen Ausgestaltung aber bestehen bleibt.
In Abhängigkeit der verwendeten Verstärkungsfasern und der Temperatur der Gießschmelze ist dabei der prozentuale Faseranteil entsprechend einzustellen, damit die zuvor beschriebene Wirkung erzielbar ist. Bei der Verwendung von Glasfasern beträgt der Anteil der Glasfasern vorzugsweise zwischen 35 Gewichtsprozent und 70 Gewichtsprozent des Kerns, da somit in vorteilhafter Art und Weise eine ausreichende Temperaturstabilität des Kerns gewährleistet ist.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es Gewinn bringender Weise möglich, bei einem Druckgussverfahren eine konstruktive Freiheit zumindest durch Darstellung von Hinterschneidungen zu erhöhen. Darüber hinaus entfällt bei einer Entformung, d. h. einem Herauslösen des verlorenen Kerns aus dem Druckgießwerkzeug, beispielsweise ein Einsatz von Werkzeugen, wie z. B. so genannte Schieber.
Weiterhin sind keine im Bereich des verlorenen Kerns an dem Druckgussbauteil ausgebildete Ausformschrägen zum Herauslösen des Kerns erforderlich.
Unter Druckguss werden im Sinne der Erfindung alle Verfahren verstanden, bei denen unter erhöhtem Druck zumindest teilweise flüssiges Gießmetall oder Kunststoff in eine Dauergießform, insbesondere in ein Druckgießwerkzeug gegossen und durch Druckformen geformt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch eine Schnittdarstellung eines Druckgießwerkzeuges mit einem in diesem angeordneten aus faserverstärkten Kunststoff gebildeten verlorenen Kern, das von einem Gießmetall umgeben ist.
Einander entsprechende Teile sind in der Figur mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Druckgussbauteiles 1 dargestellt. Die Vorrichtung umfasst ein Druckgießwerkzeug 2, insbesondere eine Gussform, welche beispielsweise aus zwei Werkzeughälften 2.1, 2.2 gebildet ist.
Insbesondere wird das Druckgießwerkzeug 2 in einem Druckgussverfahren zur Herstellung zumindest eines Druckgussbauteiles 1 verwendet. Hierbei werden unter Druckguss im Sinne der Erfindung alle Verfahren verstanden, bei denen unter erhöhtem Druck zumindest teilweise flüssiges Gießmetall in das Druckgießwerkzeug 2, als Dauerform, eingegossen wird.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen so genannten verlorenen Kern 3, der zur Formgebung des Druckgussbauteiles 1, insbesondere einer Erzeugung von Hohlräumen in dem Druckgussbauteil 1 eingesetzt wird. Erfindungsgemäß ist der verlorene Kern 3 aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet.
Der verlorene Kern 3, im Weiteren als Kunststoffkern 3 bezeichnet, ist insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet, welcher eine ausreichende Temperaturstabilität des Kunststoffkerns 3 während des Gießprozesses gewährleistet. Vorzugsweise werden zur Verstärkung und quasi Isolierung des Kunststoffes Glasfasern verwendet, wobei ein Anteil der Glasfasern in einem Bereich von 35 Gewichtsprozent bis 70 Gewichtsprozent liegt.
Dabei bewirken die Verstärkungsfasern, die mit dem Kunststoff, beispielsweise einem Thermoplast vermischt sind, dass eine Geometrie, d. h. eine Form des Kunststoffkernes 3 während des Gießprozesses beibehalten wird und lediglich ein kontrolliertes Aufschmelzen, Verbrennen oder Verdampfen der Kunststoffmatrix an der Grenzfläche von Kern und Gießschmelze auftritt.
Beispielsweise ist der Kunststoffkern 3 in einem Gussverfahren herstellbar, wodurch der Kunststoffkern 3 in beliebigen Formen, insbesondere einer Form zu erzeugender Druckgussbauteile 1, geformt werden kann, wobei anhand des in dem Ausführungsbeispiel gezeigten Kunststoffkerns 3 in vorteilhafter Weise so bezeichnete Hinterschneidungen 3.1 ausgebildet sind.
Bei Herstellung des Druckgussbauteiles 1 wird der Kunststoffkern 3 lagedefiniert, beispielsweise in einer unteren Werkzeughälfte 2.1, angeordnet. Anschließend wird das zumindest teilweise flüssige Gießmetall in das Druckgießwerkzeug 2 gedrückt, in dem das Gießmetall verbleibt und erkaltet. Dabei umschließt das Gießmetall den Kunststoffkern 3 im gegossenen Zustand teilweise, wodurch ein Hohlraum in dem Druckgussbauteil 1 erzeugt wird.
Ist das Gießmetall und das dadurch erzeugte Druckgießbauteil 1 erkaltet, wird der Kunststoffkern 3 aus dem Druckgussbauteil 1 sowie aus dem Druckgießwerkzeug 2 herausgelöst. Hierzu ist vorgesehen, dass der Kunststoffkern 3, da dieser Hinterschneidungen 3.1 aufweist, beispielsweise thermisch, katalytisch und/oder durch Auflösen, z. B. chemischer Art, herauslösbar ist.
Wird der Vorgang des Herauslösens thermisch durchgeführt, wird der Kunststoffkern 3 mittels Wärmezufuhr beispielsweise bis auf einen Schmelzpunkt des faserverstärkten Kunststoffes erwärmt, so dass der faserverstärkte Kunststoff seinen Aggregatzustand von fest zu z. B. zähflüssig ändert und somit der Kunststoffkern 3 auf einfache Art und Weise aus dem Druckgussbauteil 1 entfernt werden kann. Somit ist ein Einsatz komplizierter Techniken, wie z. B. ein so genannter Schieber, zum Herauslösen des Kunststoffkerns 3 nicht erforderlich.
Darüber hinaus kann in vorteilhafter Weise darauf verzichtet werden, Ausformschrägen an dem Druckgussbauteil 1 auszubilden, da der Kunststoffkern 3 ohne großen Aufwand aus dem Druckgussbauteil 1 herauslösbar ist.
Dadurch, dass der Kunststoffkern 3, wie die Bezeichnung schon sagt, aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet und nach dem Druckgießen herauslösbar ist, ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, Hinterschneidungen 3.1 und/oder komplizierte Geometrien des jeweiligen Druckgussbauteiles 1 herzustellen. Hierdurch sind der konstruktiven Freiheit beim Herstellen eines Druckgussbauteiles 1 keine Grenzen gesetzt.
Weiterhin ist durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Flitterbildung beim Druckgießen vermieden, wobei unter Flitter erstarrtes Gießmetall, meist in Form dünner Plättchen auf oder senkrecht zur Oberfläche eines Einlegeteiles, verstanden wird.

1: Druckgussbauteil
2: Druckgießwerkzeug
2.1, 2.2: Werkzeughälfte
3: Kunststoffkern
3.1: Hinterschneidung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10145876 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung zur Herstellung eines Druckgussbauteiles (1), umfassend zumindest ein Druckgießwerkzeug (2) und wenigstens einen verlorenen Kern (3), dadurch gekennzeichnet, dass der verlorene Kern (3) aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der faserverstärkte Kunststoff temperaturfest und zersetzungsstabil ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus einem faserverstärkten Thermoplast gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der verlorene Kern (3) nach dem Gießprozess aus dem Druckgussbauteil (1) und/oder dem Druckgießwerkzeug (2) herauslösbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verlorene Kern (3) thermisch, katalytisch und/oder durch Auflösen herauslösbar ist.
Verfahren zur Herstellung eines Druckgussbauteiles (1) unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildeter verlorener Kern (3) in einem Druckgießwerkzeug (2) angeordnet wird, das Druckgussbauteil (1) durch Druckgießen abgegossen sowie entformt wird und der verlorene Kern (3) thermisch, katalytisch und/oder durch Auflösen herausgelöst wird.
Gießkern, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkern als faserverstärkter, verlorener Kern (3) ausgestaltet ist.
Gießkern nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Faserverstärkung mittels Glasfasern, vorzugsweise mit einem Faseranteil von 35 Gewichtsprozent bis 70 Gewichtsprozent des Gießkerns, ausgestaltet ist.