DE102010020682A1

DE102010020682A1 - Metallgussteil und Metallgießverfahren

Info

Publication number: DE102010020682A1
Application number: DE102010020682A
Authority: DE
Inventors: Oliver Moessinger; Jürgen Neubrander; Dieter Schaffert; Ralph Renz; Jan Bela; Marcus Gregor Sedlmayr
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-05-15
Filing date: 2010-05-15
Publication date: 2011-11-17
Also published as: FR2960034B1; KR101273715B1; CA2737165C; FR2960034A1; CA2737165A1; KR20110126536A; CN202137356U; US9481032B2; RU106315U1; US20110281133A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Metallgussteil mit einem Metallgussgrundkörper, in den mindestens ein Metalleinsatzkörper (1) eingegossen ist, der verdrehsichernde Teilkonturen aufweist und durch das Eingießen formschlüssig mit dem Metallgussgrundkörper verbunden ist. Um die Herstellung eines stabilen Metallgussteils zu vereinfachen, weist der Metalleinsatzkörper (1) eine längliche Gestalt mit einer Längsachse und eine äußere Formkontur mit einem unrunden Querschnitt auf, der in Längsrichtung durch Ringnuten (11–13) unterbrochen ist, die dazu dienen, den eingegossenen Metalleinsatzkörper (1) in axialer Richtung zu fixieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Metallgussteil mit einem Metallgussgrundkörper, in den mindestens ein Metalleinsatzkörper eingegossen ist, der verdrehsichernde Teilkonturen aufweist und durch das Eingießen formschlüssig mit dem Metallgussgrundkörper verbunden ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Metallgießverfahren zum Herstellen eines Metallgussteils, wobei ein Metalleinsatzkörper vor dem Eingießen in einen Metallgussgrundkörper in einer Kavität zwischen mindestens zwei Formhälften positioniert wird.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 46 167 A1 ist ein Leichmetallbauteil mit mindestens einem Einlegeteil bekannt, das hinterschnittene Teilkonturen zur Aufnahme von Zug- und Biegebelastungen und verdrehsichernde Teilkonturen zur Aufnahme von Torsionsbelastungen aufweist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 39 12 664 A1 ist ein Leichtmetallgussteil mit einem im Gussteil angeordneten Befestigungsmittel bekannt, wobei zur Steigerung der Festigkeit aus der Verankerung des Befestigungsmittels im Gussteil eine Fasereinlage vorgesehen wird. Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 91 15 292 U1 ist eine Gewindehülse beziehungsweise ein Gewindebolzen zur Einbettung in Kunststoffmaterial bekannt. Aus der US-Patentanmeldung US 2005/0084362 A1 ist es bekannt, einen Gewindeeinsatz für einen Träger eines Kraftfahrzeugs im Träger dadurch zu sichern, dass Kunststoff in vorhandene Spalten zwischen dem Gewindeeinsatz und der Trägeroberfläche eingespritzt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung eines stabilen Metallgussteils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu vereinfachen.
Die Aufgabe ist bei einem Metallgussteil mit einem Metallgussgrundkörper, in den mindestens ein Metalleinsatzkörper eingegossen ist, der verdrehsichernde Teilkonturen aufweist und durch das Eingießen formschlüssig mit dem Metallgussgrundkörper verbunden ist, dadurch gelöst, dass der Metalleinsatzkörper eine längliche Gestalt mit einer Längsachse und eine äußere Formkontur mit einem unrunden Querschnitt aufweist, der in Längsrichtung durch Ringnuten unterbrochen ist, die dazu dienen, den eingegossenen Metalleinsatzkörper in axialer Richtung zu fixieren. Das erfindungsgemäße Metallgussteil wird allgemein im Kraftfahrzeugbereich, vorzugsweise in einem Fahrwerk, in einer Karosserie beziehungsweise im Antriebsbereich eines Kraftfahrzeugs, eingesetzt. Durch die erfindungsgemäße Kombination des unrunden Querschnitts mit den Ringnuten in der äußeren Formkontur kann der eingegossene Metalleinsatzkörper stärker beansprucht werden als bei herkömmlichen Metallgussteilen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Formkontur einen polygonen Querschnitt mit geraden oder gekrümmten beziehungsweise gerundeten Kanten aufweist. Als Polygon wird ein mehrseitiges Vieleck bezeichnet. Der Querschnitt kann auch als Unrund beziehungsweise Gleichdick mit gekrümmten Kanten ausgeführt sein, und zwar vorzugsweise bei einer Ausführung als Strangpressprofil.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Formkontur des Metalleinsatzkörpers im Wesentlichen die Gestalt eines Dreiecks, Vierecks, Sechsecks oder Achtecks aufweist. Die Ecken können gerade oder gerundet beziehungsweise gekrümmt sein. Durch die polygone Gestalt wird das Einspannen des Metalleinsatzkörpers in ein Dreibacken- oder Vierbackenfutter, zum Beispiel zur spanenden Bearbeitung, vereinfacht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnuten einen im Wesentlichen rechteckigen Nutquerschnitt aufweisen. Der rechteckige Nutquerschnitt kann in den Ecken gerundet sein. Durch den rechteckigen Querschnitt wird der Metalleinsatzkörper besonders sicher in axialer Richtung in dem Metallgussgrundkörper fixiert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnuten spanend bearbeitet sind. Der polygone Querschnitt ermöglicht eine spanende Bearbeitung des Metalleinsatzkörpers, zum Beispiel durch Drehen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper mit der äußeren Formkontur und den Ringnuten vollständig in den Metallgussgrundkörper eingegossen ist. Dadurch wird der Metalleinsatzkörper stabil in dem Metallgussgrundkörper verankert. Ein Funktionsbereich, zum Beispiel eine Funktionsöffnung oder ein Funktionsbolzen, ist nach dem Eingießen des Metalleinsatzkörpers außen an dem Metallgussteil frei zugänglich.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper eine Funktionsöffnung aufweist. Die Funktionsöffnung gehört zu einem Loch, das als Durchgangsloch oder Sackloch ausgeführt sein kann und vorzugsweise mit einem Innengewinde versehen ist. Zwischen dem Gewinde und der äußeren Formkontur kann Material vorgehalten werden, um die Festigkeit beziehungsweise Stabilität des Metalleinsatzkörpers zu erhöhen. Durch den Materialvorhalt wird darüber hinaus das Einsetzen eines Gewindeeinsatzes im Rahmen einer Reparatur ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsöffnung eine Senkung zum Positionieren des Metalleinsatzkörpers vor dem Eingießen umfasst. Die Senkung ist vorzugsweise als Zylindersenkung ausgeführt. Die Übergänge an der Zylindersenkung können mit einer Fase versehen sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper einen Funktionsbolzen aufweist. Der Funktionsbolzen ist vorzugsweise mit einem Außengewinde ausgestattet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Metallgussgrundkörper aus Leichtmetall gebildet ist. Der Metallgussgrundkörper ist zum Beispiel aus einer Leichtmetall-Legierung, die Aluminium und/oder Magnesium enthält, insbesondere einer Aluminiumlegierung oder einer Magnesiumlegierung, gebildet. Der Metalleinsatzkörper kann aus Aluminium beziehungsweise einer Aluminiumlegierung oder einer Aluminiumknetlegierung gebildet sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper aus einem Aluminiumwerkstoff oder einem Stahlwerkstoff gebildet ist und gegebenenfalls Titan enthält. Der Stahlwerkstoff ermöglicht eine stärkere Beanspruchung des Metalleinsatzkörpers. Der Metalleinsatzkörper kann auch aus Titan beziehungsweise einer Titanlegierung gebildet sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper aus einem Stangenmaterial als Strangpressprofil, Walzprofil oder Fließpressteil gebildet ist. Das Stangenmaterial kann, insbesondere zur Ausbildung der Ringnuten, spanend bearbeitet werden, zum Beispiel durch Drehen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper gerollt, gewalzt, gezogen, geschmiedet oder durch Fließpressen hergestellt ist. Der Metalleinsatzkörper kann auch durch Metal Injection Moulding MIM und anschließendem Sintern gebildet sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Formkontur eine erhöhte Oberflächenrauigkeit aufweist. Dadurch kann die Verdrehsicherheit weiter erhöht werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite des Metalleinsatzkörpers derart ausgeführt ist, dass ein Einspritzen oder Eindringen von Metall in den Metalleinsatzkörper beim Gießen verhindert wird. Der Metalleinsatzkörper ist an einer Stirnseite vorzugsweise geschlossen ausgeführt. An der anderen Stirnseite ist der Metalleinsatzkörper vorzugsweise offen ausgeführt, um zum Beispiel das Einschrauben einer Schraube zu ermöglichen. Dabei sollte beim Gießen sichergestellt sein, dass kein Metall in das Innere des Metalleinsatzkörpers eindringt. Das kann zum Beispiel durch eine entsprechende Überlappung des Metalleinsatzkörpers mit der daran anliegenden Formhälfte eines Gießwerkzeugs erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Dichtigkeit durch Einbringen eines Nutensystems realisiert werden. So kann der Einsatzkörper zum Beispiel mit seinem offenen Ende in eine Ringnut eingreifen, die in der zugehörigen Werkzeughälfte ausgespart ist. Im Bedarfsfall kann eine Funktionsöffnung des Metalleinsatzkörpers beim Gießen auch durch einen Verschlussstopfen verschlossen werden. Darüber hinaus ist es möglich, einen Einsteckstift oder Einschraubstift beim Gießen in der Funktionsöffnung anzuordnen, um den Einsatzkörper so auszufüllen, dass ein Eindringen von Metall in den Einsatzkörper verhindert wird.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Metallgießverfahren zum Herstellen eines Metallgussteils, insbesondere eines vorab beschriebenen Metallgussteils, wobei ein Metalleinsatzkörper vor dem Eingießen in einen Metallgussgrundkörper in einer Kavität zwischen mindestens zwei Formhälften positioniert wird, alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der Metalleinsatzkörper vor, während und/oder nach dem Eingießen mit Hilfe mindestens eines Positionierstiftes positioniert wird, der sich durch eine der beiden Formhälften in die Kavität erstreckt und gegen den Metalleinsatzkörper vorgespannt wird. Das Vorspannen des Positionierstiftes kann hydraulisch oder mit Hilfe einer Feder erfolgen. Bei dem Metallgießverfahren handelt es sich vorzugsweise um ein Druckgieß- beziehungsweise Druckgussverfahren. Alternativ sind aber auch Schwerkraft- oder Niederdruckgießverfahren anwendbar.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgießverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper vor, während und/oder nach dem Eingießen zwischen dem Positionierstift und einer Positioniernase positioniert wird, die an der anderen der beiden Formhälften ausgebildet ist. Die Positioniernase greift in eine Öffnung des Metalleinsatzkörpers. Die Positioniernase kann auch an einem zusätzlichen Positionierstift angebracht sein, der in der anderen der beiden Formhälften hin und her bewegbar ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Metallgießverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniernase die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist, der in den Metalleinsatzkörper eingreift. Die Positioniernase greift, vorzugsweise mit geringem Spiel, in die Zylindersenkung, die in der Funktionsöffnung vorgesehen ist. Die Positioniernase kann leicht konisch ausgeführt sein, um den Einsatzkörper vor dem Eingießen durch leichte Selbsthemmung an einer der Formhälften zu positionieren.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Werkzeug zum Herstellen des vorab beschriebenen Metallgussteils mit Hilfe des vorab beschriebenen Metallgießverfahrens.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Metalleinsatzkörpers mit einem polygonen Querschnitt; und die
2 bis 5 unterschiedliche Metalleinsatzkörper im Querschnitt im eingespannten Zustand;
6 den Metalleinsatzkörper aus 1 im Längsschnitt;
7 den Metalleinsatzkörper aus 6 mit einem Gewindeeinsatz; und die
8 bis 12 verschiedene Werkzeugausführungen zum Eingießen des in 1 dargestellten Metalleinsatzkörpers;
13 eine perspektivische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Metallgussteils;
14 bis 17 perspektivische Darstellungen von weiteren Ausführungsbeispielen des in 1 dargestellten Metalleinsatzkörpers, und die
18 bis 22 ähnliche Darstellungen wie in den 8 bis 12 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
In 1 ist ein Metalleinsatzkörper 1 perspektivisch dargestellt. Der Metalleinsatzkörper 1 hat eine längliche Gestalt mit einer Längsachse 2 und einer Funktionsöffnung 3 an einem Ende. Die Funktionsöffnung 3 gehört zu einem Sackloch 4, das mit einem Gewinde versehen ist. An dem sichtbaren Ende des Innengewindes ist eine Zylindersenkung 3 vorgesehen. An dem Übergang zwischen dem Innengewinde und der Zylindersenkung 5 ist eine Fase 7 ausgebildet. Eine weitere Fase 8 ist außen an der Zylindersenkung 5 ausgebildet.
Der Einsatzkörper 1 hat im Querschnitt die Gestalt eines gleichseitigen Dreiecks, wobei die Dreiecksseiten konvex oder ballig nach außen gekrümmt sind. Der dreieckige Querschnitt des Metalleinsatzkörpers 1 ist in Längsrichtung, das heißt in Richtung der Längsachse 2, durch Ringnuten 11, 12, 13 unterbrochen. Durch die Ringnuten 11 bis 13 werden außen an dem Metalleinsatzkörper 1 umlaufende Vorsprünge geschaffen, die dazu dienen, den Metalleinsatzkörper 1 nach dem Eingießen in axialer Richtung zu fixieren. Durch den dreieckigen Querschnitt wird der Metalleinsatzkörper 1 nach dem Eingießen verdrehsicher fixiert.
Der Metalleinsatzkörper 1 kann aus Aluminium gebildet sein. Dabei wird vorzugsweise ein als Strangpressprofil ausgebildetes Rohteil verwendet, das drehend bearbeitet wird. Der Werkstoff Aluminium wird vorzugsweise in Form einer Legierung verwendet, zum Beispiel einer Aluminiumknetlegierung.
Der Metalleinsatzkörper 1 kann aus Festigkeitsgründen auch aus Stahl gebildet sein. Dabei wird vorzugsweise ein gewalztes oder gezogenes Rohteil verwendet. Besonders bevorzugt ist der Metalleinsatzkörper 1 als Automatendrehteil aus Stahl gebildet.
In 2 ist der Metalleinsatzkörper 1 aus 1 im Querschnitt dargestellt. Der Metalleinsatzkörper 1 hat im Querschnitt die Gestalt eines Dreiecks 15, das in ein Dreibackenfutter mit drei Backen 21, 22, 23 eingespannt ist.
In 3 ist ein Metalleinsatzkörper mit einem quadratischen Querschnitt 16 mit abgerundeten Ecken dargestellt. Der viereckige quadratische Querschnitt ermöglicht auf einfache Art und Weise das Einspannen des Metalleinsatzkörpers in ein Vierbackenwerkzeug mit vier Backen 21 bis 24.
In 4 ist ein Metalleinsatzkörper mit einem sechseckigen Querschnitt 17 dargestellt, der in ein Dreibackenwerkzeug mit drei Backen 21 bis 23 eingespannt ist.
In 5 ist ein Metalleinsatzkörper mit einem achteckigen Querschnitt 18 dargestellt, der in ein Vierbackenwerkzeug mit vier Backen 21 bis 24 eingespannt ist.
In 6 ist der Metalleinsatzkörper 1 aus 1 im Längsschnitt dargestellt. Die Länge des Gewindes in dem Sackloch 4 ist durch einen Doppelpfeil 29 angedeutet. Der Durchmesser des Gewindes ist durch einen weiteren Doppelpfeil 31 angedeutet. Im Längsschnitt sieht man, dass in radialer Richtung zwischen dem Gewinde und der äußeren Formkontur des Metalleinsatzkörpers 1 mit den Ringnuten 11 bis 13 ausreichend Material 30 vorgesehen ist, um eine hohe Festigkeit des Metalleinsatzkörpers 1 sicherzustellen. Darüber hinaus ermöglicht der Materialvorhalt 30 ein Reparieren des Gewindes nach einer Beschädigung.
In 7 ist der Metalleinsatzkörper 1 aus 6 nach einer Reparatur im Längsschnitt dargestellt. Das ursprüngliche Gewinde, zum Beispiel M12, wurde auf einen Durchmesser 32 aufgebohrt. In das aufgebohrte Sackloch 4 wurde ein Gewindeeinsatz 34 eingesetzt. Durch den Materialvorhalt 30 ist auch nach dem Aufbohren und Einsetzen des Gewindeeinsatzes 34 noch ausreichend Material vorhanden, um eine hohe Festigkeit des Metalleinsatzkörpers 1 im eingegossenen Zustand sicherzustellen. Alternativ ist es möglich, in das aufgebohrte Sackloch 4 ein größeres Gewinde, zum Beispiel M14, zu schneiden.
In 8 ist ein Gießwerkzeug 40 mit einer unteren Formhälfte 41 und einer oberen Formhälfte 42 im Schnitt dargestellt. Durch einen Doppelpfeil 43 ist die Hauptentformungsrichtung des Werkzeugs 40 angedeutet. Zwischen den beiden Formhälften 41 und 42 ist eine Kavität 44 ausgebildet, in die bei einem Gießvorgang geschmolzenes Metall eingebracht wird.
Die Kavität 44 erweitert sich in einen Dom 45, der in der oberen Formhälfte 42 ausgespart ist. In dem Dom 45 ist der Metalleinsatzkörper 1 mit Hilfe einer Positioniernase 48 und eines Positionierstiftes 49 positioniert. Die Positioniernase 48 hat die Gestalt einer Kreisscheibe und ist einstückig mit der unteren Formhälfte 41 verbunden. Der Metalleinsatzkörper 1 ist mit der Zylindersenkung 5 auf die Positioniernase 48 aufgesteckt.
Der Positionierstift 49 ist in Richtung der Längsachse 2 des Metalleinsatzkörpers 1 hin und her bewegbar so in der oberen Formhälfte 42 angeordnet, dass der Positionierstift 49 mit seinem dargestellten freien Ende an dem geschlossenen Ende des Metalleinsatzkörpers 1 anliegt. Der Positionierstift 49 ist hydraulisch so gegen den Metalleinsatzkörper 1 vorgespannt, dass dieser vor und bei dem Eingießen sicher in dem Dom 45 positioniert wird. Der Positionierstift 49 wird in ähnlicher Weise wie ein Auswerfer hydraulisch betätigt und dient dazu, den Metalleinsatzkörper 1 während des Gießvorgangs sicher einzuklemmen.
In 9 ist ein ähnliches Gießwerkzeug 40 wie in 8 mit einer modifizierten oberen Formhälfte 52 im Schnitt dargestellt. In der oberen Formhälfte 52 ist ein Positionierstift 54 angeordnet, der mechanisch durch Federkraft gegen den Metalleinsatzkörper 1 vorgespannt ist.
Der Positionierstift 54 weist einen Bund 55 auf, der mit der Vorspannkraft einer Schraubendruckfeder 56 beaufschlagt ist. Durch den federvorgespannten Positionierstift 54 kann der Metalleinsatzkörper 1 beim Schließen des Werkzeugs 40 automatisch positioniert werden.
Bei dem in den 8 und 9 dargestellten Werkzeug 40 verläuft die Formtrennung in horizontaler Richtung. In den 10 bis 12 sind Werkzeuge 60 und 70 mit einer vertikalen Formtrennung dargestellt.
Das in 10 dargestellte Werkzeug 60 hat eine linke Formhälfte 61 und rechte Formhälfte 62. Durch einen Doppelpfeil 63 ist die Entformungsrichtung angedeutet, die der Längsachse 2 entspricht. Eine Kavität 64 und ein Dom 65 sind genauso ausgeführt wie bei dem Werkzeug 40 mit horizontaler Formtrennung. Der Metalleinsatzkörper 1 ist zwischen einer Positioniernase 68 und einem Positionierstift 69 eingespannt.
Zur Vereinfachung des Positionierens des Metalleinsatzkörpers 1 vor dem Schließen des Werkzeugs 60 ist die Positioniernase 68 vorzugsweise leicht konisch so ausgeführt, dass der Metalleinsatzkörper 1 mit der Zylindersenkung 5 mit einer gewissen Selbsthemmung auf die Positioniernase 68 aufgesteckt werden kann. Durch die Selbsthemmung wird ein unerwünschtes Lösen oder Herausfallen des Metalleinsatzkörpers 1 vor dem Zusammenfahren der beiden Formhälften 61 und 62 sichergestellt. Nach oder bei dem Zusammenfahren der beiden Formhälften 61 und 62 wird der Metalleinsatzkörper 1 für den Gießvorgang mit Hilfe des Positionierstiftes 69 stabil in dem Dom 65 positioniert.
In 11 ist ein Werkzeug 70 mit einer linken Formhälfte 71 und einer rechten Formhälfte 72 dargestellt. Eine Kavität 74 mit einem Dom 75 ist im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel so zwischen den beiden Formhälften 71 und 72 ausgebildet, dass die Längsachse 2 des in dem Dom 75 angeordneten Metalleinsatzkörpers 1 leicht schräg zur Vertikalen angeordnet ist. An einem Absatz 77 der linken Formhälfte 71 ist eine Positioniernase 78 ausgebildet.
Ein Positionierstift 79 erstreckt sich durch einen Absatz 80 an der rechten Formhälfte 72 zu dem Metalleinsatzkörper 1. Durch einen Pfeil 81 ist die Bewegungsrichtung des Positionierstiftes 79 beim Ziehen angedeutet. Durch Pfeile 82 und 83 sind die Öffnungsbewegungen der Formhälften 71 und 72 angedeutet. Beim Öffnen des Werkzeugs 70 bleibt das fertige Gussteil mit dem Metalleinsatzkörper 1 an der linken Formhälfte 71 haften. Durch einen weiteren Pfeil 84 ist angedeutet, in welcher Richtung das fertige Gussteil von der linken Formhälfte 71 abgenommen werden kann.
In 12 ist ein ähnliches Werkzeug 70 wie in 11 mit einer Positioniernase 88 dargestellt. Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ist die Positioniernase 88 an einem zusätzlichen Positionierstift 89 angebracht, der in der linken Formhälfte 71 bewegbar ist. Durch eine Bewegung des Positionierstiftes 89 in Richtung eines Pfeils 91 kann die Positioniernase 88 bei oder nach dem Öffnen des Werkzeugs 70 aus der Zylindersenkung 5 des Metalleinsatzkörpers 1 entfernt werden. Dadurch wird die Entnahme des fertigen Gussteils aus dem Werkzeug 70 vereinfacht, insbesondere ein automatisches Herausfallen des fertigen Metallgussteils ermöglicht.
In 13 ist ein fertiges Metallgussteil perspektivisch und teilweise geschnitten dargestellt. Das Metallgussteil 98 umfasst einen Metallgussgrundkörper 95, der im Wesentlichen die Gestalt einer leicht konischen Hülse hat, in die der Metalleinsatzkörper 1 eingegossen ist. Von dem Metallgussgrundkörper 95 geht ein flächiges Strukturteil 96 aus. Das flächige Strukturteil 96 und der Metallgussgrundkörper 95 sind geschnitten dargestellt, um den eingegossenen Metalleinsatzkörper 1 sichtbar zu machen.
In 14 ist ein Metalleinsatzkörper 100 mit einem Gewindedurchgangsloch 101 perspektivisch dargestellt. Der Metalleinsatzkörper 100 ist, wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, mit drei Ringnuten ausgestattet.
In 15 ist ein Metalleinsatzkörper 103 mit einem Durchgangsloch 102 perspektivisch dargestellt. Das Durchgangsloch 102 umfasst im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen kein Gewinde.
In 16 ist ein Metalleinsatzkörper 105, wie er in 3 gezeigt ist, perspektivisch dargestellt. Der Metalleinsatzkörper 105 ist mit einem Gewindesackloch 106 versehen. Die äußere Formkontur des Metalleinsatzkörpers 105 ist mit drei Ringnuten 107, 108, 109 versehen.
In 17 ist ein Metalleinsatzkörper 110 mit einem Funktionsbolzen 112 perspektivisch dargestellt. Der Funktionsbolzen 112 ist mit einem Außengewinde versehen. Eine äußere Formkontur 114 des Metalleinsatzkörpers 110 hat einen achteckigen Querschnitt, der in Längsrichtung durch drei Ringnuten 115, 116, 117 unterbrochen ist.
In den 18 bis 20 ist jeweils ein Gießwerkzeug 120; 130; 140 mit einer unteren Formhälfte 121, 131, 141 und einer oberen Formhälfte 122; 132 und 142 im Schnitt dargestellt. Zwischen den beiden Formhälften 121; 131; 141 und 122; 132; 142 ist jeweils eine Kavität 124; 134; 144 ausgebildet, in der ein ähnlicher Metalleinsatzkörper 125; 135; 155 wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen angeordnet ist.
Der Metalleinsatzkörper 125; 135; 155 hat ein geschlossenes Ende 126; 136; 145 und ein offenes Ende 127; 137; 146. An seinem offenen Ende 127; 137; 146 hat der Einsatzkörper 125; 135; 155 eine im Wesentlichen hülsenartige Gestalt.
Bei dem in 18 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das offene Ende 127 des Metalleinsatzkörpers 125 in einer im Wesentlichen kreisförmigen Vertiefung 128 angeordnet, die in der unteren Formhälfte 121 ausgespart ist. Darüber hinaus ist zwischen dem geschlossenen Ende 126 des Metalleinsatzkörpers 125 und der oberen Formhälfte 122 ein Klemmelement 129 angeordnet. Das Klemmelement 129 ist vorzugsweise aus einem Weichmetall gebildet und dient dazu, den Metalleinsatzkörper 125 mit seinem offenen Ende 127 in der Vertiefung 128 in dichter Anlage an der unteren Formhälfte 121 zu halten.
Bei dem in 19 dargestellten Ausführungsbeispiel umgreift der Metalleinsatzkörper 135 mit seinem offenen Ende 137 einen Positionierdorn 138, der an der unteren Formhälfte 131 ausgebildet ist. Der Positionierdorn 138 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders und ist von einer Ringnut 139 umgeben, in die das offene Ende 137 des Metalleinsatzkörpers 135 eingreift. Die Passung zwischen dem Positionierdorn 138 und dem offenen Ende 137 des Metalleinsatzkörpers 135 ist vorzugsweise so gewählt, dass der Metalleinsatzkörper 135 spielfrei und verkippsicher an der unteren Formhälfte 131 gehalten wird.
In 20 ist ein Ausführungsbeispiel mit einem Einschraubstift 150 dargestellt. Der Einschraubstift 150 umfasst zwei Gewindestifte 151, 152, die sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken und durch einen Bund 154 voneinander getrennt sind. Der Gewindestift 151 ist in den Metalleinsatzkörper 155 eingeschraubt. Der Gewindestift 152 ist in ein Gewindesackloch 147 eingeschraubt, das in der unteren Formhälfte 141 vorgesehen ist. Durch den Einschraubstift 150 wird der Metalleinsatzkörper 155 beim Gießen sicher an der unteren Formhälfte 141 gehalten. Darüber hinaus wird, wie bei den in den 18 und 19 dargestellten Ausführungsbeispielen, ein unerwünschtes Eindringen von Metall beim Gießen in den Metalleinsatzkörper sicher verhindert.
In 21 ist der Einschraubstift 150 ohne Metalleinsatzkörper zwischen den beiden Formhälften 141 und 142 dargestellt.
In 22 ist dargestellt, dass der in den 20 und 21 dargestellte Einschraubstift an seinem in die untere Formhälfte 141 ragenden Ende auch anders ausgeführt sein kann. In 22 ist links ein Einschraubstift 160 dargestellt, der an seinem oberen Ende einen Gewindestift 151 zum Aufschrauben eines Metalleinsatzkörpers aufweist. An seinem unteren Ende weist der Einschraubstift 160 einen glatten Stift 162 auf, der mit Hilfe eines axialen Sicherungselements 163 an der unteren Formhälfte 141 gehalten ist. Das axiale Sicherungselement 163 greift in eine Ringnut ein, die an dem Stift 162 ausgebildet ist.
In 22 ist auf der rechten Seite ein Einschraubstift 170 angedeutet, der an seinem unteren Ende einen Stift 172 mit einer Verdickung 173 an seinem freien Ende aufweist. Die Verdickung 173 stellt ein Formschlusselement dar, durch das der Einschraubstift 170 an der unteren Formhälfte 141 gehalten wird. Die Verdickung 173 kann einen Schlitz zum Ansetzen eines Schraubwerkzeugs aufweisen, mit dessen Hilfe der Einschraubstift 170 in Drehung versetzt werden kann, um ein Lösen des eingegossenen Metalleinsatzkörpers von der unteren Formhälfte 141 zu ermöglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19746167 A1 [0002]
DE 3912664 A1 [0002]
DE 9115292 U1 [0002]

Claims

Metallgussteil mit einem Metallgussgrundkörper (95), in den mindestens ein Metalleinsatzkörper (1; 100; 103; 105; 110; 125; 135; 155) eingegossen ist, der verdrehsichernde Teilkonturen aufweist und durch das Eingießen formschlüssig mit dem Metallgussgrundkörper (95) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper (1; 100; 103; 105; 110; 125; 135; 155) eine längliche Gestalt mit einer Längsachse und eine äußere Formkontur (114) mit einem unrunden Querschnitt aufweist, der in Längsrichtung durch Ringnuten (11–13; 107–109; 115–117) unterbrochen ist, die dazu dienen, den eingegossenen Metalleinsatzkörper (1; 100; 103; 105; 110; 125; 135; 155) in axialer Richtung zu fixieren.
Metallgussteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Formkontur (114) einen polygonen Querschnitt mit geraden oder gekrümmten beziehungsweise gerundeten Kanten aufweist.
Metallgussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Formkontur (114) des Metalleinsatzkörpers (1; 100; 103; 105; 110) im Wesentlichen die Gestalt eines Dreiecks, Vierecks, Sechsecks oder Achtecks aufweist.
Metallgussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnuten (11–13; 107–109; 115–117) einen im Wesentlichen rechteckigen Nutquerschnitt aufweisen.
Metallgussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnuten (11–13; 107–109; 115–117) spanend bearbeitet sind.
Metallgussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper (1; 100; 103; 105; 110) mit der äußeren Formkontur (114) und den Ringnuten (11–13; 107–109; 115–117) vollständig in den Metallgussgrundkörper (95) eingegossen ist.
Metallgussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper (1; 100; 103; 105; 110) eine Funktionsöffnung (3) aufweist.
Metallgussteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsöffnung (3) eine Senkung (5) zum Positionieren des Metalleinsatzkörpers (1; 100; 103; 105; 110) vor dem Eingießen umfasst.
Metallgussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper (110) einen Funktionsbolzen (112) aufweist.
Metallgussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallgussgrundkörper (95) aus Leichtmetall gebildet ist.
Metallgussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper (1; 100; 103; 105; 110) aus einem Aluminiumwerkstoff oder einem Stahlwerkstoff gebildet ist und gegebenenfalls Titan enthält.
Metallgussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper (1; 100; 103; 105; 110) aus einem Stangenmaterial als Strangpressprofil, Walzprofil oder Fließpressteil gebildet ist.
Metallgussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper (1; 100; 103; 105; 110) gerollt, gewalzt, gezogen, geschmiedet oder durch Fließpressen hergestellt ist.
Metallgussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Formkontur eine erhöhte Oberflächenrauigkeit aufweist.
Metallgussteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite des Metalleinsatzkörpers (125; 135; 155) derart ausgeführt ist, dass ein Einspritzen von Metall in den Metalleinsatzkörper verhindert wird.
Metallgießverfahren zum Herstellen eines Metallgussteils (98), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Metalleinsatzkörper (1; 100; 103; 105; 110; 125; 135; 155) vor dem Eingießen in einen Metallgussgrundkörper (95) in einer Kavität (44; 64; 74; 124; 134; 144) zwischen mindestens zwei Formhälften (41, 42; 61, 62; 71, 72; 131; 132; 141; 142) positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper (1; 100; 103; 105; 110; 125; 135; 155) vor, während und/oder nach dem Eingießen mit Hilfe mindestens eines Positionierstiftes (49; 54; 69; 79; 89) positioniert wird, der sich durch eine der beiden Formhälften (41, 42; 61, 62; 71, 72; 131; 132; 141; 142) in die Kavität (44; 64; 74; 124; 134; 144) erstreckt und gegen den Metalleinsatzkörper (1; 100; 103; 105; 110; 125; 135; 155) vorgespannt wird.
Metallgießverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Metalleinsatzkörper (1; 100; 103; 105; 110) vor, während und/oder nach dem Eingießen zwischen dem Positionierstift (49; 54; 69; 79; 89) und einer Positioniernase (48; 68; 78; 88) positioniert wird, die an der anderen der beiden Formhälften (41, 42; 61, 62; 71,72) ausgebildet ist.
Metallgießverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniernase (48; 68; 78; 88) die Gestalt eines geraden Kreiszylinder aufweist, der in den Metalleinsatzkörper (1; 100; 103; 105; 110) eingreift.