DE102012107865A1

DE102012107865A1 - Verfahren zum Gießen von Bauteilen

Info

Publication number: DE102012107865A1
Application number: DE201210107865
Authority: DE
Inventors: Frank Thiele; Ralf Berger; Gregor Ernesto Cespedes-Gonzales
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2014-05-15

Abstract

Verfahren zum Gießen von Bauteilen aus einer Magnesiumlegierung, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Halbzeugs (10), welches eine Magnesiumlegierung und ein Magnesiumbrandschutzadditiv aufweist; Schmelzen des Halbzeugs (10) zu einer Schmelze (13) in einem Dosierofen (11); Abführen der Schmelze (13) aus dem Dosierofen (11) über eine beheizte Rinne (15) und Einfüllen der Schmelze (13) über die Rinne (15) in mindestens eine Sandgussform (14); Erstarren der Schmelze in der oder jeder Sandgussform (14) und Entfernen des Bauteils aus der Sandgussform (14).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Bauteilen aus einer Magnesiumlegierung im Sandformverfahren (Sandguss) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Praxis ist es bereits grundsätzlich bekannt, Bauteile aus Magnesiumlegierungen durch Gießen herzustellen. Hierbei besteht das Problem, dass Magnesiumlegierungen leicht entflammbar sind und daher leicht in Brand geraten können, wobei ein solcher Magnesiumbrand bislang dadurch verhindert wird, dass Gießen in Sandformen vollständig unter einer Schutzgasatmosphäre erfolgt. Dies erfordert jedoch einen hohen prozesstechnischen und vorrichtungstechnischen Aufwand, um gesundheitliche Beeinträchtigungen von in einer Gießerei arbeitenden Personen zu vermeiden. Ein weiteres Problem besteht in der Handhabung der Schmelze aus der Magnesiumlegierung, nämlich bei der Zuführung der Schmelze zu verlorenen Gussformen, da dies bislang ausschließlich manuell erfolgen kann.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde ein neuartiges Verfahren zum Gießen von Bauteilen aus einer Magnesiumlegierung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Gießen von Bauteilen aus einer Magnesiumlegierung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren folgende Schritte: Bereitstellen eines Halbzeugs, welches eine Magnesiumlegierung und ein Magnesiumbrandschutzadditiv aufweist; Schmelzen des Halbzeugs zu einer Schmelze in einem Dosierofen; Abführen der Schmelze – insbesondere mittels einer Förderpumpe – aus dem Dosierofen über eine beheizte Rinne und Einfüllen der Schmelze über die Rinne in mindestens eine Sandgussform; Erstarren der Schmelze in der oder jeder Sandgussform und Entfernen des Bauteils aus der Sandgussform.
Das erfindungsgemäße Verfahren trägt den Problemen des Standes der Technik Rechnung. So wird ein Halbzeug verwendet, welches neben einer Magnesiumlegierung ein Magnesiumbrandschutzadditiv aufweist, mit welchem verhindert werden kann, dass die Magnesiumlegierung unter Luftsauerstoffatmosphäre in Brand gerät. Daher kann weitestgehend auf eine Schutzgasatmosphäre verzichtet werden. Bekannte Verfahren zum Gießen von Bauteilen aus einer Magnesiumlegierung verwenden als solches Schutzgas nämlich Schwefelhexaflourid bzw. SF6 was jedoch umweltschädlich ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann auf dieses Schutzgas weitestgehend verzichtet werden, stattdessen kann das wesentlich unproblematischere Argon eingesetzt werden. Mit Hilfe des Dosierofens sowie der beheizten Rinne ist weiterhin ein automatisches Handhaben der Schmelze, nämlich ein automatisches Zuführen der Schmelze in mindestens eine Sandgussform, möglich. Dies ermöglicht insbesondere eine reproduzierbare Füllung der Sandformen, und damit die Einführung einer Qualitätssicherung im Sandguß durch automatisierte Dokumentation der Gießparameter.
Vorzugsweise weist Halbzeug als Magnesiumlegierung MgAlZn oder MgAlMn oder MgZE und als Magnesiumbrandschutzadditiv CaO auf; dabei steht der Ausdruck ZE generell für eine Kombination von Zink und seltenen Erden. Ein solches Halbzeug eignet sich besonders bevorzugt zur Herstellung von Magnesiumbauteilen durch Gießen aus einem Dosierofen in eine Sandform. Die hierbei gebildeten Bauteile verfügen über eine hohe Festigkeit. Weiterhin verfügen die Bauteile über eine gute Korrosionsbeständigkeit.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Halbzeug in einer Schmelzkammer des Dosierofens aufgeschmolzen, wobei die Schmelze aus der Schmelzkammer mittels einer Pumpe automatisch der Rinne zugeführt wird, und wobei die Schmelze über die Rinne automatisch vom Dosierofen abgeführt und in Richtung auf die oder jede Sandgussform gefördert wird. Das Zusammenwirken der Schmelzkammer, der Pumpe und der beheizten Rinne erlauben eine automatische Handhabung der Schmelze, nämlich ein automatisches Abführen derselben vom Dosierofen und ein automatisches Einfüllen derselben in die oder jede Sandgussform.
Das Abführen der Schmelze aus dem Dosierofen und das Einfüllen der Schmelze in die oder jede Sandgussform erfolgen in einer weitestgehend schutzgasfreien Atmosphäre. Hierdurch verringert sich der prozesstechnische und vorrichtungstechnische Aufwand.
Die Verwendung von Sandgussformen als Gussformen ist insbesondere bei der prototypischen Herstellung von Magnesium-Gussbauteilen in kleinen Stückzahlen von Vorteil, da solche verlorenen Sandgussformen gegenüber konventionellen, permanenten Gussformen kostengünstig und schnell bereitgestellt werden können.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Skizze zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gießen von Bauteilen aus einer Magnesiumlegierung.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus einer Magnesiumlegierung durch Gießen in Sandformen.
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Halbzeug 10 bereitgestellt, welches eine Magnesiumlegierung und ein Magnesiumbrandschutzadditiv aufweist. Das Halbzeug weist als Magnesiumlegierung vorzugsweise MgAlZi oder MgAlMn oder MgZE auf. Als Magnesiumbrandschutzadditiv umfasst das Halbzeug 10 vorzugsweise Calciumoxid (CaO).
Das Halbzeug 10 aus der Magnesiumlegierung und dem Magnesiumbrandschutzadditiv wird in einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Dosierofen 11 positioniert, nämlich in einer Schmelzkammer 12 des Dosierofens 11. In dem Dosierofen 11 wird das Halbzeug aufgeschmolzen, wobei dann eine Schmelze 13 entsteht.
Das Schmelzen des Halbzeugs 10 in der geschlossenen Schmelzkammer 12 des Dosierofens 11 kann unter Schutzgas erfolgen, da das Schutzgas nicht aus der geschlossenen Schmelzkammer 12 entweichen kann.
In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schmelze 13 aus dem Dosierofen 11 abgeführt, nämlich in Richtung auf mindestens eine mit der Schmelze 13 zu befüllende Sandgussform 14, wobei das Abführen der Schmelze 13 vom Dosierofen 11 in Richtung auf die Sandgussformen 14 mit Hilfe einer beheizten Rinne 15 erfolgt. Über die beheizte Rinne 15 wird die vom Dosierofen 11 abgeführte Schmelze 13 in die jeweilige Sandgussform 14 eingefüllt.
Das Überführen der Schmelze 13 von der Schmelzkammer 12 des Dosierofens 11 in die beheizte Rinne 15 erfolgt mit Hilfe einer Pumpe 16, welche die Schmelze 13 mit Hilfe eines Entnahmerohrs 17 aus der Schmelzkammer 12 ansaugt und in die beheizte Rinne 15 überführt.
Das Abführen der Schmelze 13 aus dem Dosierofen 11 und das Einfüllen der Schmelze 13 in die jeweilige Sandgussform 14 erfolgt in ein einer weitestgehend schutzgasfreien Atmosphäre. Hierdurch können gesundheitliche Beeinträchtigungen für in der Gießerei bzw. an der Dosierofenanlage 11 und an den Sandgussformen 14 arbeitende Personen vermieden werden.
Anschließend erfolgen das Erstarren der Schmelze 13 zum Bauteil in der Sandgussform 14 und das Entfernen des Bauteils aus der Sandgussform 14. Hierbei geht die jeweilige Sandgussform 14 verloren.

Claims

Verfahren zum Gießen von Bauteilen aus einer Magnesiumlegierung, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Halbzeugs, welches eine Magnesiumlegierung und ein Magnesiumbrandschutzadditiv aufweist; Schmelzen des Halbzeugs zu einer Schmelze in einem Dosierofen; Abführen der Schmelze aus dem Dosierofen über eine beheizte Rinne und Einfüllen der Schmelze über die Rinne in mindestens eine Sandgussform; Erstarren der Schmelze in der oder jeder Sandgussform und Entfernen des Bauteils aus der Sandgussform.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug als Magnesiumlegierung MgAlZn oder MgAlMn oder MgZE aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug als Magnesiumbrandschutzadditiv CaO aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug in einer Schmelzkammer des Dosierofens aufgeschmolzen wird, dass die Schmelze aus der Schmelzkammer mittels einer Pumpe automatisch der Rinne zugeführt wird, und dass die Schmelze über die Rinne automatisch vom Dosierofen abgeführt und in Richtung auf die oder jede Sandgussform gefördert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abführen der Schmelze aus dem Dosierofen und das Einfüllen der Schmelze in die oder jede Sandgussform in einer sweitestgehend chutzgasfreien Atmosphäre erfolgen.