DE102009057054A1 - Tool for temperature treatment of a cast component, comprises a component reception adapted at a contour of the cast component, where the component reception is formed by two tool halves of the tool - Google Patents

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Abstract

The tool for temperature treatment of a cast component, comprises a component reception (22) adapted at a contour of the cast component, where the component reception is formed by two tool halves (14, 16) of the tool, and/or a temperature treatment device for heating and/or cooling a wall of the component reception. One of the tool halves comprises a punching element for detaching a part area of cast component. A hydraulic actuating device for moving the tool halves between an opening position in which the component reception is accessible, and a locking position. The tool for temperature treatment of a cast component, comprises a component reception (22) adapted at a contour of the cast component, where the component reception is formed by two tool halves (14, 16) of the tool, and/or a temperature treatment device for heating and/or cooling a wall of the component reception. One of the tool halves comprises a punching element for detaching a part area of cast component. A hydraulic actuating device for moving the tool halves between an opening position in which the component reception is accessible, and a locking position in which the component reception is ended. Two part areas of a wall (24) of the component reception are heated and/or cooled strongly different by the temperature treatment device. An independent claim is included for a method for temperature treatment of a cast component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeug zum Temperaturbehandeln eines Gussbauteils nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Wärmebehandeln eines Gussbauteils.The invention relates to a tool for the temperature treatment of a cast component according to the preamble of patent claim 1 and to a method for heat treating a cast component.

Ein Werkzeug nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist aus der DE 10 2007 017 690 A1 bekannt. Nach dem Giessen eines Gussbauteils wird selbiges in einem Temperaturbehandlungswerkzeug einer Temperaturbehandlung unterzogen. Dabei wird durch eine Heizvorrichtung eine Wandung einer Bauteilaufnahme des Temperaturbehandlungswerkzeugs auf eine gewünschte Temperatur gebracht. Das in der Bauteilaufnahme des Werkzeugs aufgenommene Gussbauteil ist in direktem Kontakt mit dieser Wandung, so dass ein schneller Wärmeübergang auf das Gussbauteil erfolgen kann. Das aus der DE 10 2007 017 690 A1 bekannte Werkzeug ist mit dem Gießwerkzeug identisch, bei der Bauteilaufnahme handelt es sich also um die Gießkavität des Gießwerkzeugs.A tool according to the preamble of claim 1 is known from DE 10 2007 017 690 A1 known. After casting a cast component, the same is subjected to a temperature treatment in a temperature treatment tool. In this case, a wall of a component holder of the temperature treatment tool is brought to a desired temperature by a heating device. The cast component received in the component receptacle of the tool is in direct contact with this wall so that rapid heat transfer to the cast component can take place. That from the DE 10 2007 017 690 A1 known tool is identical to the casting tool, in the component receiving is thus the casting cavity of the casting tool.

Nach der Temperaturbehandlung muss das Gussbauteil weiteren Behandlungsschritten unterzogen werden. Bei der Temperaturbehandlung kann sich das Gussbauteil verziehen, so dass es gerichtet werden muss. Des Weiteren verbleiben beim Giessen unerwünschte Teile – wie beispielsweise Gussgrate oder Bereiche eines Anguss- oder Überlaufsystems, die im Gießwerkzeug ebenfalls mit Metall gefüllt wurden – am Gussbauteil. Diese müssen abgetrennt werden, was vor oder nach der Temperaturbehandlung erfolgen kann. Die hohe Zahl der notwendigen Bearbeitungsschritte verursacht hohe Kosten bei der Herstellung von Gussbauteilen.After the temperature treatment, the cast component must be subjected to further treatment steps. During the temperature treatment, the cast component can warp, so that it has to be straightened. Furthermore, during casting, unwanted parts - such as burrs or areas of a sprue system or overflow system, which were also filled with metal in the casting tool - remain on the cast component. These must be separated, which can be done before or after the temperature treatment. The high number of necessary processing steps causes high costs in the production of cast components.

Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Temperaturbehandlung von Gussbauteilen bereitzustellen, welche die Herstellung von Gussbauteilen vereinfachen.The present invention is therefore an object of the invention to provide a tool according to the preamble of claim 1 and a method for the temperature treatment of cast components, which simplify the production of cast components.

Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst.This object is achieved by a tool having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 4.

Erfindungsgemäß ist bei einem derartigen Werkzeug wenigstens ein Stanzelement vorgesehen, welches an einer eine Bauteilaufnahme ausbildenden Werkzeughälfte des Werkzeugs angeordnet ist. Das Stanzelement ist zum Abtrennen eines Teilbereichs des Gussbauteils ausgebildet. Bei dem abzutrennenden Teilbereich kann es sich beispielsweise um einen Gussgrat oder einen Teil eines mitgegossenen Anguss- oder Überlaufsystems handeln. Bei Verwendung eines solchen Werkzeugs können also Nachbearbeitungsschritte eingespart werden und es müssen weniger Werkzeuge verwendet werden, was den Herstellungsprozess von Gussbauteilen vereinfacht und Kosten einspart.According to the invention, in such a tool, at least one punching element is provided which is arranged on a tool half of the tool which forms a component holder. The punching element is designed to sever a portion of the cast component. The portion to be separated may be, for example, a cast ridge or part of a co-molded sprue or overflow system. When using such a tool, post-processing steps can be saved and fewer tools must be used, which simplifies the manufacturing process of cast components and saves costs.

Durch die Aufnahme des Gussbauteils in eine an dessen Kontur angepasste Bauteilaufnahme des Werkzeugs wird zudem vermieden, dass sich das Gussbauteil während der Temperaturbehandlung verzieht. Ein nachträgliches Richten des Gussbauteils kann daher ebenfalls entfallen. Dies ist besonders zweckmäßig, wenn das Werkzeug von dem zum Giessen des Gussbauteils verwendetem Gießwerkzeug verschieden ist. Im Gegensatz zur einer Kavität des Gießwerkzeugs kann die Bauteilaufnahme eines solchen Werkzeugs unter Berücksichtigung der thermischen Ausdehnung des Gussbauteils während der Temperaturbehandlung gestaltet werden, so dass besonders maßgenaue Bauteile mit gleichzeitig sehr geringen Eigenspannungen gefertigt werden können.By receiving the cast component in a contour adapted to the component receiving the tool is also avoided that warts the cast component during the temperature treatment. Subsequent straightening of the cast component can therefore likewise be dispensed with. This is particularly useful when the tool is different from the casting tool used to cast the cast component. In contrast to a cavity of the casting tool, the component holder of such a tool can be designed taking into account the thermal expansion of the cast component during the temperature treatment, so that particularly dimensionally accurate components can be manufactured with simultaneously very low residual stresses.

Bevorzugt weist das Werkzeug eine hydraulische Vorrichtung zum Öffnen und Schließen der Werkzeughälften auf. Durch eine solche Vorrichtung können auf einfache Weise die nötigen Kräfte zum Abtrennen eines Teilbereichs des Gussbauteils mittels des Stanzelements aufgebracht werden.Preferably, the tool has a hydraulic device for opening and closing the mold halves. By such a device, the necessary forces for separating a portion of the cast component by means of the punching element can be applied in a simple manner.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei Teilbereiche einer Wandung der Bauteilaufnahme durch eine Temperaturbehandlungsvorrichtung des Werkzeugs unterschiedlich stark beheizbar und/oder kühlbar. Damit können unterschiedliche Teilbereiche des Gussbauteils unterschiedlichen Temperaturbehandlungsarten unterzogen werden. Dies ermöglicht eine Anpassung des Temperaturbehandlungsvorgangs an lokal unterschiedliche Wandstärken des Gussbauteils. Zudem können so lokal unterschiedliche Materialeigenschaften im Gussbauteil bewirkt werden.In a particularly preferred embodiment, at least two partial regions of a wall of the component holder can be heated and / or cooled to different degrees by a temperature treatment device of the tool. In this way, different partial areas of the cast component can be subjected to different types of temperature treatment. This allows adaptation of the temperature treatment process to locally different wall thicknesses of the cast component. In addition, so locally different material properties can be effected in the cast component.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Wärmebehandeln eines Gussbauteils. Bei einem solchen Verfahren wird das Gussbauteil zunächst in eine Bauteilaufnahme eines Temperaturbehandlungwerkzeuges eingelegt, welches anschließend verschlossen wird, so dass es die Bauteilaufnahme vollständig umschließt. Beim Verschließen wird durch ein Stanzelement des Werkzeugs wenigstens ein Teilbereich des Gussbauteils abgetrennt. Anschließend wird das Gussbauteil zumindest bereichsweise auf eine Solltemperatur abgekühlt oder erhitzt.The invention further relates to a method for heat treating a cast component. In such a method, the cast component is first inserted into a component receptacle of a temperature treatment tool, which is subsequently closed, so that it completely encloses the component receptacle. When closing, at least a portion of the cast component is separated by a punching element of the tool. Subsequently, the cast component is at least partially cooled or heated to a desired temperature.

Das Verfahren vereint also die Temperaturbehandlung des Gussbauteils mit der Abtrennung unerwünschter Teilbereiche. Gleichzeitig wird das Gussbauteil beim Verschließen des Werkzeuges von Wandungen der konturangepassten Bauteilaufnahme in der gewünschten Form gehalten, so dass ein späteres Richten entfallen kann. Die Herstellung von Gussbauteilen wird durch ein solches Verfahren beträchtlich verkürzt und damit auch verbilligt.The method thus combines the temperature treatment of the cast component with the separation of unwanted portions. At the same time, the cast component is closed by the contour of the mold when closing the tool Part holding held in the desired shape, so that a later straightening can be omitted. The production of cast components is considerably shortened by such a method and thus cheaper.

Bei den abgetrennten Bauteilbereichen kann es sich um Gussgrate oder Teile eines mitgegossenen Anguss- oder Überlaufsystems handeln. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, Formdurchbrüche wie beispielsweise Langlöcher in das Gussbauteil einzubringen. Solche Formdurchbrüche sind beim Giessen schwer darzustellen, so dass sie üblicherweise nach dem Giessen trennend erzeugt werden. Auch dieser separate Bearbeitungsschritt kann bei Verwendung des Verfahrens entfallen.The separated component areas may be burrs or parts of a co-molded sprue or overflow system. Alternatively or additionally, it is possible to introduce mold breakthroughs such as elongated holes in the cast component. Such mold breakthroughs are difficult to represent during casting, so that they are usually produced by dividing after casting. This separate processing step can be omitted when using the method.

Bevorzugt werden beim Erhitzen oder Abkühlen des Gussbauteils unterschiedliche Bauteilbereiche auf unterschiedliche Solltemperaturen gebracht. Damit ist es möglich, Gussbauteile mit lokal unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften zu erzeugen. Die Gussbauteile können daher besonders gut an die in ihrem Betrieb oder ihrer Benutzung zu erwartende Belastungen angepasst werden.When heating or cooling the cast component, different component regions are preferably brought to different setpoint temperatures. This makes it possible to produce cast components with locally different material properties. The cast components can therefore be adapted particularly well to the expected in their operation or their use loads.

Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigen:In the following, the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. Hereby show:

1a) bis e): eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Werkzeug. während der Durchführung einzelner Verfahrensschritte einer Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 1a ) to e): a schematic representation of an embodiment of a tool according to the invention. during the execution of individual process steps of a variant of a method according to the invention.

Ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Werkzeug zum Wärmebehandeln eines Gussbauteils 12 umfasst zwei Werkzeughälften 14 und 16. An der oberen Werkzeughälfte 16 ist ein Stanzelement 18 vorgesehen, um einen Formdurchbruch in das Gussbauteil 12 einbringen zu können. Im geschlossenen Zustand des Werkzeugs 10 kann das Stanzelement 18 in eine komplementäre Ausnehmung 20 der unteren Werkzeughälfte 16 eindringen.A whole with 10 designated tool for heat treating a cast component 12 includes two mold halves 14 and 16 , At the upper half of the mold 16 is a punching element 18 provided to form a breakthrough in the cast component 12 to contribute. In the closed state of the tool 10 can the punching element 18 in a complementary recess 20 the lower half of the mold 16 penetration.

Vor Beginn der Wärmebehandlung wird das Werkzeug 10 vorgeheizt. Beim Lösungsglühen, einem üblichen Wärmebehandlungsprozess für Aluminiumdruckgussteile, wie sie oft im Kraftwagenbau Verwendung finden, wird dabei eine Temperatur zwischen ca. 460°C und 500°C eingestellt. Um die Wärme besonders gut auf das Gussbauteil 12 übertragen zu können, besteht das Werkzeug 10 aus einem gut wärmeleitenden Material wie beispielsweise Kupfer. Lediglich das Stanzelement 18 ist aus einem gehärteten Material, wie beispielsweise Stahl, ausgebildet. Das Aufheizen des Werkzeugs kann beispielsweise induktiv, resistiv, durch Wärmematten oder in einem Umluftofen erfolgen.Before the heat treatment starts, the tool becomes 10 preheated. In the solution annealing, a conventional heat treatment process for aluminum die-cast parts, as they are often used in motor vehicle construction, while a temperature between about 460 ° C and 500 ° C is set. To heat the heat particularly well on the cast component 12 To be able to transfer, the tool exists 10 from a good heat-conducting material such as copper. Only the punching element 18 is formed of a hardened material such as steel. The heating of the tool, for example, inductive, resistive, done by heat mats or in a convection oven.

Nach dem Vorwärmen des Werkzeugs 10 wird das Gussbauteil 12 in eine Bauteilaufnahme 22 des Werkzeugs 10 eingelegt, wie in 1b dargestellt. Über die Wandung 24 der Bauteilaufnahme 22 kann die Wärme direkt auf das Gussbauteil 12 übertragen werden, so dass sich dieses besonders schnell aufheizt. Mittels einer hydraulischen Schließvorrichtung wird nun das Werkzeug 10 geschlossen, also die obere Werkzeughälfte in Richtung des Pfeiles 26 abgesenkt. Das Stanzelement 18 durchdringt dabei das Gussbauteil 12, so dass ein Formdurchbruch 28 erzeugt wird. Gleichzeitig wird durch eine die Bauteilaufnahme umlaufende Stanzkante, die in den Figuren nicht dargestellt wird, ein Bauteilrand 30 des Gussbauteils 12 abgetrennt, wodurch das Gussbauteil 12 entgratet wird.After preheating the tool 10 becomes the cast component 12 in a component holder 22 of the tool 10 inserted as in 1b shown. Over the wall 24 the component holder 22 The heat can be applied directly to the cast component 12 be transferred so that it heats up very quickly. By means of a hydraulic closing device is now the tool 10 closed, so the upper mold half in the direction of the arrow 26 lowered. The punching element 18 penetrates the cast component 12 so that a mold breakthrough 28 is produced. At the same time, a peripheral edge of the component, which is not shown in the figures, forms a component edge 30 of the cast component 12 separated, causing the cast component 12 is deburred.

Im geschlossenen Zustand des Werkzeugs 10, wie in 1c dargestellt, wird das Werkzeug 10 und damit das Gussbauteil 12 weiter auf der vorgegebenen Temperatur gehalten. Beim üblichen Methoden des Lösungsglühens dauert dieser Schritt in etwa eine Stunde lang an, wobei sich das Gefüge des Gussbauteils 12 in der gewünschten Weise verändert. Durch den direkten Wärmeübergang vom Werkzeug 10 in das Gussbauteil 12 kann diese Zeit auf 10 min oder weniger reduziert werden. Unterschiedliche Bereiche der Wandung 24 der Bauteilaufnahme 22 können auch unterschiedlich stark beheizt werden, so dass das Gussbauteil 12 lokal unterschiedliche Eigenschaften erhält. Das Gussbauteil 12 ist während dieses Verfahrensschrittes vollständig vom Werkzeug 10 umschlossen, so dass es sich nicht verformen kann. Ein späteres Richten des Gussbauteils 12 kann daher entfallen.In the closed state of the tool 10 , as in 1c represented, the tool becomes 10 and thus the cast component 12 kept at the specified temperature. In the usual solution annealing method, this step takes about one hour, with the structure of the cast component 12 changed in the desired way. Due to the direct heat transfer from the tool 10 into the cast component 12 This time can be reduced to 10 minutes or less. Different areas of the wall 24 the component holder 22 can also be heated to different degrees, so that the cast component 12 locally gets different properties. The cast component 12 is completely off the tool during this process step 10 enclosed so that it can not deform. A later straightening of the cast component 12 can therefore be omitted.

Schließlich wird das Werkzeug 10 wieder geöffnet, so dass das Gussbauteil 12 und die Beschnitte 30, 32 entnommen werden können. Üblicherweise wird das Gussbauteil 12 anschließend noch abgeschreckt, wozu ein Wasser- oder Ölbad Verwendung finden kann. Weitere Nachbearbeitungsschritte sind nicht nötig, so dass mit diesem Verfahren eine besonders schnelle Herstellung von Gussbauteilen 12 möglich ist.Finally, the tool 10 reopened, leaving the cast component 12 and the cuts 30 . 32 can be removed. Usually, the cast component 12 then quenched, including a water or oil bath can be used. Further post-processing steps are not necessary, so that with this method a particularly fast production of cast components 12 is possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007017690 A1 [0002, 0002] DE 102007017690 A1 [0002, 0002]

Claims (7)

Werkzeug (10) zum Temperaturbehandeln eines Gussbauteils (12), mit einer an eine Kontur des Gussbauteils (12) angepassten Bauteilaufnahme (22), welche von zwei Werkzeughälften (14, 16) des Werkzeugs (10) gebildet wird, sowie mit einer Temperaturbehandlungsvorrichtung zum Beheizen und/oder Kühlen wenigstens einer Wandung (24) der Bauteilaufnahme (22), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Werkzeughälften (14, 16) zumindest ein Stanzelement (18) zum Abtrennen eines Teilbereichs (30, 32) des Gussbauteils (12) aufweist.Tool ( 10 ) for the temperature treatment of a cast component ( 12 ), with a to a contour of the cast component ( 12 ) adapted component receptacle ( 22 ), which of two tool halves ( 14 . 16 ) of the tool ( 10 ) is formed, and with a temperature treatment device for heating and / or cooling at least one wall ( 24 ) of component mounting ( 22 ), characterized in that at least one of the tool halves ( 14 . 16 ) at least one punching element ( 18 ) for separating a partial area ( 30 . 32 ) of the cast component ( 12 ) having. Werkzeug (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine hydraulische Betätigungsvorrichtung zum Bewegen der Werkzeughälften (14, 16) zwischen einer Öffnungsposition, in welcher die Bauteilaufnahme (22) zugänglich ist, und einer Schließposition, in welcher die Bauteilaufnahme (22) abgeschlossen ist.Tool ( 10 ) according to claim 1, characterized by a hydraulic actuating device for moving the tool halves ( 14 . 16 ) between an opening position in which the component receptacle ( 22 ) is accessible, and a closed position in which the component receiving ( 22 ) is completed. Werkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Temperaturbehandlungsvorrichtung wenigstens zwei Teilbereiche der Wandung (24) der Bauteilaufnahme (22) unterschiedlich stark beheizbar und/oder kühlbar sind.Tool ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that by the temperature treatment device at least two partial areas of the wall ( 24 ) of component mounting ( 22 ) are heated and / or cooled to different degrees. Verfahren zum Temperaturbehandeln eines Gussbauteils (12), mit den Schritten: a) Einlegen des Gussbauteils (12) in eine an eine Kontur des Gussbauteils (12) angepassten Bauteilaufnahme (22) eines beheizbaren und/oder kühlbaren Temperaturbehandlungswerkzeugs (10); b) Verschließen des Temperaturbehandlungswerkzeugs (10), wobei beim Verschließen durch wenigstens ein Stanzelement (18) des Temperaturbehandlungswerkzeugs (10) wenigstens ein Teilbereich (30, 32) des Gussbauteils (12) abgetrennt wird; c) zumindest bereichsweises Erhitzen oder Abkühlen des Gussbauteils (12) auf eine vorgegebene Solltemperatur für eine vorgegebene Wärmebehandlungsdauer.Method for tempering a cast component ( 12 ), comprising the steps of: a) inserting the cast component ( 12 ) in a to a contour of the cast component ( 12 ) adapted component receptacle ( 22 ) of a heatable and / or coolable temperature treatment tool ( 10 ); b) closing the temperature treatment tool ( 10 ), wherein when closing by at least one punching element ( 18 ) of the temperature treatment tool ( 10 ) at least one subregion ( 30 . 32 ) of the cast component ( 12 ) is separated; c) at least partially heating or cooling of the cast component ( 12 ) to a predetermined set temperature for a predetermined heat treatment time. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verschließen des Temperaturbehandlungswerkzeugs (10) ein Gussgrat und/oder ein Angusssystem und/oder Überlaufsystem vom Gussbauteil abgetrennt wird.A method according to claim 4, characterized in that when closing the temperature treatment tool ( 10 ) a casting ridge and / or a sprue system and / or overflow system is separated from the cast component. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verschließen des Temperaturbehandlungswerkzeugs (10) ein Formdurchbruch (28) in das Gussbauteil (12) eingebracht wird.A method according to claim 4 or 5, characterized in that when closing the temperature treatment tool ( 10 ) a mold breakage ( 28 ) into the cast component ( 12 ) is introduced. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass während Schritt c) wenigstens zwei Teilbereiche des Gussbauteils (12) auf unterschiedliche Solltemperaturen erhitzt und/oder abgekühlt werden.Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that during step c) at least two partial regions of the cast component ( 12 ) are heated to different target temperatures and / or cooled.
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