DE102017220315B3

DE102017220315B3 - Druckgussmaschine mit einer Druckgussform zur Herstellung metallischer Druckgussteile

Info

Publication number: DE102017220315B3
Application number: DE102017220315.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Steiner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2018-11-08
Anticipated expiration: 2037-11-16
Also published as: WO2019096477A1; US20200222977A1; US10926322B2; CN111050947A; CN111050947B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckgussmaschine (100) mit einer Druckgussform (140) zur Herstellung metallischer Druckgussteile, wobei die Druckgussmaschine (100) einen ersten Maschinenschild (110), an dem eine erste Formhälfte (150) der Druckgussform (140) befestigt ist, und einen zweiten Maschinenschild (120), an dem eine zweite Formhälfte (160) der Druckgussform (140) befestigt ist, aufweist. Um die Durchbiegung (D) der Maschinenschilder (110, 120) zu kompensieren, ist zwischen dem ersten Maschinenschild (110) und der ersten Formhälfte (150) und/oder zwischen dem zweiten Maschinenschild (120) und der zweite Formhälfte (160) eine Zwischenplatte (180) angeordnet, welche wenigstens zwei Temperiereinrichtungen aufweist, mit denen eine zur Wölbung der Zwischenplatte (180) führende Temperaturdifferenz erzeugbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckgussmaschine mit einer Druckgussform zur Herstellung metallischer Druckgussteile, wobei die Druckgussmaschine einen ersten Maschinenschild, an dem eine erste Formhälfte der Druckgussform befestigt ist, und einen zweiten Maschinenschild, an dem eine zweite Formhälfte der Druckgussform befestigt ist, aufweist.
In der DE 10 2009 033 123 B3 ist eine Druckgussmaschine mit einer Druckgussform beschrieben. Die Druckgussmaschine weist ein feststehendes Maschinenschild und ein bewegbares Maschinenschild auf. An dem festen Maschinenschild ist eine feste Formhälfte befestigt. Eine bewegbare Formhälfte ist mit dem bewegbaren Maschinenschild verbunden. Die Formhälften bilden gemeinsam eine Druckgussform und begrenzen eine Kavität. Durch Füllen der Kavität mit fließfähigem Metall kann ein Metallgussteil hergestellt werden.
Zum Stand der Technik wird ferner hingewiesen auf die Patentschriften DE 103 37 685 B4 , DE 10 2012 024 051 A1 , DE 37 12 128 C2 und DE 37 04 913 A1 sowie auf die beiden nachveröffentlichten Patentschriften DE 10 2016 123 495 A1 und DE 10 2016 123 496 A1 .
Durch die hohen Schließkräfte von bis zu mehreren Tausend Tonnen, die insbesondere bei größeren Druckgussteilen erforderlich sind, können sich die Maschinenschilde trotz ihrer massiven Bauweise elastisch verformen. Die Formhälften werden durch dieses Verformungsverhalten der Maschinenschilde, insbesondere mittig, nicht optimal zusammengedrückt bzw. verspannt, sondern geben nach (sogenanntes Durchfedern). Dies hat einerseits Auswirkung auf die Gussteilqualität, da bspw. nicht der ideale Gießdruck erreicht werden kann, und andererseits entsteht hoher Verschleiß an den Dichtflächen. Bislang wird versucht, das Verformungsverhalten der Maschinenschilde durch handwerkliches Unterlegen der Formhälften mit Blechen zu kompensieren, was jedoch sehr aufwendig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckgussmaschine mit einer Druckgussform bereitzustellen, die wenigstens einen mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteil nicht oder zumindest nur vermindert aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Druckgussmaschine mit einer Druckgussform gemäß Patentanspruch 1. Mit einem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Druckgussmaschine. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem ersten Maschinenschild und der ersten Formhälfte und/oder zwischen dem zweiten Maschinenschild und der zweite Formhälfte eine Zwischenplatte angeordnet, welche wenigstens zwei Temperiereinrichtungen aufweist, mit denen eine zur Wölbung der Zwischenplatte bzw. zur Plattenwölbung führende Temperaturdifferenz erzeugbar ist. D. h., die Zwischenplatte weist zwei oder mehr Temperiereinrichtungen auf, mit denen (innerhalb der Zwischenplatte) eine Temperaturdifferenz bzw. ein Temperaturdelta erzeugbar ist, die/das zu einer Wölbung der Zwischenplatte führt.
Mit den Temperiereinrichtungen in der Zwischenplatte kann gezielt eine wölbende Verformung bzw. Aufwölbung der Zwischenplatte in Richtung der Formhälfte herbeigeführt werden, wodurch das Verformungsverhalten, insbesondere eine Durchbiegung, des Maschinenschilds kompensiert werden kann, indem die Wölbung, insbesondere mittig, gegen die Formhälfte drückt. Die Wölbung ist der Verformung (Durchbiegung) des Maschinenschilds entgegengerichtet. Durch die Wölbung kann insbesondere mittig (d. h. maschinenschildmittig oder formhälftenmittig) Druck auf die Formhälfte aufgebracht werden, was bislang durch das Unterlegen mit Blechen (s. o.) bewerkstelligt wird. Die mit der Zwischenplatte erzielte Wirkung kann ohne handwerkliche Maßnahmen nur über das Verändern der Temperaturdifferenz innerhalb der Zwischenplatte eingestellt werden.
Dadurch werden vor allem auch größere Druckgussformen, insbesondere mittig, ideal zusammengedrückt und es kann mit optimalen Gießdrücken gearbeitet werden, ohne dass die Druckgussform leckt. Die hergestellten Druckgussteile weisen im Gesamten hinsichtlich Maßhaltigkeit und Porosität eine hohe Qualität auf. Ferner werden die Werkzeugdichtflächen geschont. Außerdem werden der Werkzeugwechsel- und Überholungsaufwand verringert.
Die Zwischenplatte kann eine erste Temperiereinrichtung, die elektrisch betreibbar ist, und eine zweite Temperiereinrichtung, die mit Temperiermedium (z. B. Öl oder Wasser) betreibbar ist, aufweisen. Bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass sowohl die erste Temperiereinrichtung als auch die zweite Temperiereinrichtung mit Temperiermedium betreibbar sind, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Temperiereinrichtungen durch unterschiedlich ausgestaltete Kanalsysteme, die sich z. B. in Anzahl und/oder Verlauf von Strömungskanälen unterscheiden, gebildet sind.
Die Zwischenplatte kann aus einem massiven (monolithischen) Stahlblock gefertigt sein. Die Zwischenplatte kann in Schließ- bzw. Verfahrrichtung der Druckgussmaschine eine Höhe von 250 mm bis 350 mm, bevorzugt ca. 300 mm, aufweisen.
Die erfindungsgemäße Druckgussmaschine wird bevorzugt zur Herstellung von Kraftfahrzeugbauteilen (Kraftfahrzeuggussbauteilen) verwendet und wird insbesondere zur Herstellung von Kraftfahrzeuglängsträgern (Gusslängsträgern), die bspw. eine Länge von 1300 mm bis 1700 mm aufweisen, verwendet. Die Druckgussform ist dementsprechend ausgebildet. Bevorzugt handelt es sich um Aluminiumdruckgussteile.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Druckgussmaschine sieht vor, die Temperaturdifferenz in der Zwischenplatte mithilfe der Temperiereinrichtungen so einzustellen, dass die Gussformhälften der Druckgussform ideal schließen. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass die Formhälften beim Schließen der Druckgussform ausreichend (d. h. wie bei der Gussformkonstruktion vorgesehen) zusammengedrückt bzw. zusammengespannt werden und/oder dass ringsum an den Dichtflächen der Formhälften beim Schließen der Druckgussform ein vorgesehener Mindestdichtdruck erreicht wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Temperaturdifferenz zwischen 30 K und 70 K, besonders bevorzugt zwischen 40 K und 60 K und insbesondere von ca. 50 K eingestellt wird. Eine geeignete Temperaturdifferenz sowie geeignete Temperaturwerte für die Temperiereinrichtungen können durch Simulation und/oder Versuche ermittelt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.

1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Druckgussmaschine mit einer Druckgussform.
2 veranschaulicht schematisch die Funktion einer Zwischenplatte in der Druckgussmaschine der 1.

Die in 1 gezeigte Druckgussmaschine 100 weist einen ersten Maschinenschild 110 und einen zweiten Maschinenschild 120 auf. Der zweite Maschinenschild 120 ist horizontal verfahrbar an Führungen 130 geführt. Am ersten Maschinenschild 110 ist eine erste Formhälfte 150 einer Druckgussform 140 befestigt. Eine zweite Formhälfte 160 der Druckgussform 140 ist am zweiten Maschinenschild 120 befestigt. Aufspannplatten oder dergleichen für die Formhälften 150, 160 sind nicht dargestellt. Die vertikal geteilten Formhälften 150, 160 begrenzen eine Kavität 170 zur Herstellung eines metallischen Druckgussteils bzw. Metalldruckgussteils.
Zwischen dem ersten Maschinenschild 110 und der ersten Formhälfte 150 sowie zwischen dem zweiten Maschinenschild 120 und der zweite Formhälfte 160 ist jeweils eine Zwischenplatte 180 angeordnet. Die Zwischenplatten 180 kompensieren die strichliniert dargestellten Durchbiegungen D der Maschinenschilde 110, 120, wie nachfolgend noch näher erläutert. Die Zwischenplatten 180 sind in geeigneter Weise an den Maschinenschilden 110, 120 befestigt, insbesondere nur in ihren Randbereichen. Die Formhälften 150, 160 können an den Zwischenplatten 180 und/oder die Zwischenplatten 180 über- oder durchgreifend an den Maschinenschilden 110, 120 befestigt sein. Die Zwischenplatten 180 können identisch oder auch unterschiedlich ausgebildet sein.
Die Druckgussmaschine 100 kann weitere Komponenten umfassen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, wie z. B. ein Maschinenbett, eine Maschinensteuerung, ein Schussaggregat zur Einbringung der Schmelze in die Kavität 170, einen Schließantrieb zum Antrieb des bewegbaren Maschinenschilds 120, eine Auswerfereinrichtung und dergleichen.
2 zeigt eine der Zwischenplatten 180 in einer Schnittdarstellung. Die Zwischenplatte 180 weist eine erste und eine zweite Temperiereinrichtung auf, mit denen innerhalb der Zwischenplatte 180 eine zur definierten Plattenwölbung W führende Temperaturdifferenz erzeugbar ist. Hierzu ist die Zwischenplatte 180 mit einem ersten Kanalsystem 181 und mit einem zweiten Kanalsystem 182 ausgebildet, die sich in Anzahl und Verlauf ihrer Strömungskanäle unterscheiden. Die Temperiereinrichtungen bzw. Kanalsysteme 181, 182 können mittels Temperiermedium, welches z. B. maschinenseitig bereitgestellt wird, betrieben werden.
Das Temperiermedium für das erste Kanalsystem 181 weist die Temperatur T1 (z. B. 100 °C) und das Temperiermedium für das zweite Kanalsystem 182 weist die Temperatur T2 (z. B. 50 °C) auf. Durch die vorgesehene Temperaturdifferenz (z. B. 50 K) wird bimetallartig eine Wölbung W der Zwischenplatte 180 erreicht, wie strichliniert dargestellt. Die mittige Wölbung beträgt z. B. 1,0 mm bis 2,0 mm. Mit der Wölbung W kann, insbesondere mittig, Druck auf die anliegende Formhälfte 150 bzw. 160 aufgebracht werden. D. h., in der 1 erfolgt die Wölbung der linken Zwischenplatte 180 nach rechts, sodass diese gegen die zweite Formhälfte 160 drückt, und die Wölbung der rechten Zwischenplatte 180 erfolgt nach links, sodass diese gegen die erste Formhälfte 150 drückt. Die Wölbung W und die damit erzielbare Druckwirkung kann über die Temperaturdifferenz (T1-T2) eingestellt werden.
Bezugszeichenliste

100: Druckgussmaschine
110: Maschinenschild
120: Maschinenschild
130: Führung
140: Druckgussform
150: Formhälfte
160: Formhälfte
170: Kavität
180: Zwischenplatte
181: Temperiereinrichtung
182: Temperiereinrichtung
D: Durchbiegung
T1: Temperatur
T2: Temperatur
W: Wölbung (Plattenwölbung)

Claims

Druckgussmaschine (100) mit einer Druckgussform (140) zur Herstellung metallischer Druckgussteile, wobei die Druckgussmaschine (100) einen ersten Maschinenschild (110), an dem eine erste Formhälfte (150) der Druckgussform (140) befestigt ist, und einen zweiten Maschinenschild (120), an dem eine zweite Formhälfte (160) der Druckgussform (140) befestigt ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Maschinenschild (110) und der ersten Formhälfte (150) und/oder zwischen dem zweiten Maschinenschild (120) und der zweite Formhälfte (160) eine Zwischenplatte (180) angeordnet ist, welche wenigstens zwei Temperiereinrichtungen (181, 182) aufweist, mit denen eine Temperaturdifferenz (T1-T2) erzeugbar ist, die zu einer Wölbung der Zwischenplatte (180) in Richtung der ersten Formhälfte (150) oder in Richtung der zweiten Formhälfte (160) führt, wodurch das Verformungsverhalten des ersten Maschinenschilds (110) und/oder das Verformungsverhalten des zweiten Maschinenschilds (120) kompensiert werden kann.
Druckgussmaschine (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (180) eine erste, elektrisch betreibbare Temperiereinrichtung und eine zweite, mit Temperiermedium betreibbare Temperiereinrichtung aufweist.
Druckgussmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (180) eine erste, mit Temperiermedium betreibbare Temperiereinrichtung (181) und eine zweite, mit Temperiermedium betreibbare Temperiereinrichtung (182) aufweist.
Druckgussmaschine (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Temperiereinrichtungen (181, 182) durch zwei unterschiedlich ausgestaltete Kanalsysteme gebildet sind.
Druckgussmaschine (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (180) aus einem massiven Stahlblock gefertigt ist.
Druckgussmaschine (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (180) in Schließrichtung eine Höhe von 250 mm bis 350 mm aufweist.
Verwendung einer Druckgussmaschine (100) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Kraftfahrzeugbauteilen, insbesondere Kraftfahrzeuglängsträgern.