-
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf die Herstellung einer Automobilkomponente und insbesondere auf eine modulare Gießform und deren Verfahren zum Gießen großer Automobilkomponenten.
-
Konventionelles Druckgießen, auch bekannt als Druckguss (HPDC), ist ein häufig verwendetes Metallgussverfahren. Beim Druckgießen wird typischerweise geschmolzenes Metall unter hohem Druck in einen Formhohlraum gepresst oder gespritzt. Der Formhohlraum wird mit Hilfe von zwei oder mehr Formabschnitten geformt, die in eine Form des gewünschten Gusshohlraums bearbeitet wurden. Abhängig von der Art des verwendeten Metallmaterials kann eine Warm- oder Kaltkammer-Druckgießmaschine verwendet werden, ebenso wie Squeeze-Casting-Verfahren, zusätzlich zum Übergießen, bei dem die Legierung über/um vorhandene Substrate gegossen wird, um höhere strukturelle Eigenschaften eines Endprodukts zu erreichen. Ein Formabschnitt wird als „Deckel-Formabschnitt“ und das andere Formabschnitt als „Auswerfer-Formabschnitt“ bezeichnet, und dort, wo sie sich treffen, als „Trennlinie“.
Konventionell enthält das Deckgesenk einen aufgesetzten Gießhülsenzylinder, der durch Schwerkraft gefüllt wird, und in einem zweiten Metalltransport spritzt ein Kolben das geschmolzene Metall mit großer Geschwindigkeit in den von Deck- und Auswerfergesenk gebildeten Gießhohlraum. Der zweistufige Metallfluss und die hohen Geschwindigkeiten, die erforderlich sind, um den Temperaturverlust während des Einspritzens zu reduzieren, können Schäden am Metall verursachen, die das endgültige Gussteil schwächen.
-
Wenn das Gussteil ausreichend abgekühlt ist und die nötige Festigkeit erreicht hat, um gehandhabt zu werden, wird die Auswerferform aus der Deckelform herausgezogen und das Gussteil mitgenommen. Der Auswerfer-Formabschnitt enthält typischerweise Auswerferstifte und/oder eine Platte, um das Gussteil aus der Auswerferform zu drücken. Diese Auswerferstifte sind an einer beweglichen Platte der Gießmaschine befestigt.
-
Druckguss ist ein zyklischer Prozess, bei dem das geschmolzene Metall beim Einspritzen und Erstarren Wärme an die kältere Form verliert. Ein kontrollierter Kühlmittelfluss wird verwendet, um die Temperaturverteilung über den Formkörper und den Bereich der Temperaturhochs und -tiefs zu steuern. Eine hohe Werkzeugtemperatur reduziert die Temperaturverluste bei der Metallfüllung, die das Ausfüllen der Kavitätenmerkmale behindern können. Eine kühle Formtemperatur reduziert die Erstarrungszeit des Gussteils und erhöht die Gussproduktionsrate der Maschine. Das thermische Management dieser beiden widersprüchlichen Ziele ist eine Herausforderung bei der großen thermischen Trägheit eines typischen HPDC-Werkzeugs für die Automobilindustrie.
-
Typischerweise werden im Zusammenhang mit der Herstellung von Automobilkomponenten und dem Druckgussverfahren mehrere Druckgussmaschinen verwendet, um jeweils unterschiedliche Automobilkomponenten zu gießen. Zum Beispiel kann eine einzelne Druckgießmaschinenzelle in einer Fabrik für das Gießen einer einzelnen Automobilkomponente bestimmt sein. Diese Komponenten aus jeder Gießmaschine werden dann von Werksarbeitern oder Robotersystemen zusammengebaut oder befestigt, um eine kompliziertere Fahrzeugkomponente, wie z. B. das Fahrzeugchassis oder den Rahmen, zu bilden oder teilweise zu bilden.
-
Druckguss ist im Allgemeinen mit höheren Kapitalkosten, langen Vorlaufzeiten und einer begrenzten Lieferbasis im Vergleich zu anderen Guss- und Fertigungsverfahren verbunden. Im Allgemeinen werden größere Automobilkomponenten in mehreren Teilen hergestellt und später zusammengebaut. Druckgussformen, die groß genug sind, um solche Komponenten in einem Stück zu fertigen, sind teuer, haben die Komplexität mehrerer Zugkomponenten, sind schwierig, eine einheitliche Temperatur zu erreichen, zu groß und schwer, um sie effizient zu transportieren, und sind nur für eine einzige Komponente bestimmt, so dass mehrere große Druckgussformen vorrätig gehalten werden müssen, was enorme Kosten verursacht. Darüber hinaus sind die derzeitigen Druckgussformen und -verfahren auf hohe Einspritzdrücke und niedrige Vakuumniveaus angewiesen, um die erforderlichen Füll- und Erstarrungsraten zu erreichen.
-
Daher besteht ein Bedarf an einer verbesserten modularen Druckgussform und zugehörigen Verfahren, insbesondere in Bezug auf das Gießen großer Automobilkomponenten, die eine Füllung mit niedriger Geschwindigkeit, niedrige Drücke, aktives Wärmemanagement und eine modulare dünnwandige Formkonstruktion mit geringer thermischer Trägheit verwenden.
-
BESCHREIBUNG
-
Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung enthält eine modulare Gießform zum Gießen einer Automobilkomponente eine Vielzahl von Formabschnitten, die einen Formhohlraum definieren, der einer Automobilkomponente entspricht, wobei mindestens einer der Vielzahl von Formabschnitten ein aktiver Formabschnitt ist, der geeignet ist, die Temperatur der modularen Gießform während des gesamten Gießprozesses zu steuern, und der Merkmale zum Auswerfen einer Automobilkomponente enthält, die in der modularen Gießform gegossen wird, und wobei die modulare Gießform geeignet ist, an einer anderen modularen Gießform zum Gießen einer einzelnen Automobilkomponente angebracht zu werden.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt enthält jeder aktive Düsenabschnitt Brenner zum Beheizen des aktiven Düsenabschnitts.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt enthält jeder aktive Formabschnitt Kühlungsdüsen zur Kühlung einer gegossenen Komponente innerhalb der modularen Gießform.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt enthält jeder aktive Formabschnitt Luftdüsen zum Einblasen von Luft zwischen einer Innenfläche des aktiven Formabschnitts und einer gegossenen Automobilkomponente innerhalb der modularen Gussform, um die gegossene Automobilkomponente aus der modularen Gussform zu befreien.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt enthält jeder aktive Formabschnitt Düsen zum Einspritzen von Druckflüssigkeit zwischen einer Innenfläche des aktiven Formabschnitts und einer gegossenen Automobilkomponente innerhalb der modularen Gussform, um die gegossene Automobilkomponente aus der modularen Gussform zu befreien.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt ist jeder aktive Formabschnitt so ausgelegt, dass er selektiv vibriert, um das gegossene Automobilbauteil aus der modularen Gussform zu befreien.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt enthält jeder aktive Formabschnitt mechanische Merkmale, die geeignet sind, das gegossene Automobilteil aus der modularen Gussform zu drücken.
-
Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst eine modulare Gießformbaugruppe zum Gießen einer Automobilkomponente eine Mehrzahl von modularen Gießformen, die so angepasst sind, dass sie modular miteinander verbunden werden können, wobei jede der Mehrzahl von modularen Gießformen eine Mehrzahl von Formabschnitten umfasst, die einen Formhohlraum definieren, der einem Abschnitt der Automobilkomponente entspricht, die Formhohlräume der mehreren modularen Gießformen in Fluidverbindung miteinander stehen, wenn die mehreren modularen Gießformen verbunden sind, um einen Formhohlraum zu definieren, der dem Automobilbauteil entspricht, und mindestens einer der mehreren jeder der mehreren modularen Gießformen ein aktiver Formabschnitt ist, der angepasst ist, um die Temperatur jeder der mehreren modularen Gießformen während eines Gießprozesses individuell zu steuern, und der Merkmale zum Ausstoßen des in der modularen Gießform gegossenen Automobilbauteils aufweist.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt enthält jeder aktive Formabschnitt Brenner zum Beheizen des aktiven Formabschnitts und der Vielzahl von modularen Gießformen.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt enthält jeder aktive Formabschnitt Kühlungsdüsen zur Kühlung einer gegossenen Automobilkomponente innerhalb der modularen Gießformanordnung.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt enthält jeder aktive Formabschnitt Luftdüsen zum Einblasen von Druckluft zwischen einer Innenfläche des aktiven Formabschnitts und dem gegossenen Automobilbauteil innerhalb der modularen Gießformanordnung, um das gegossene Automobilbauteil aus der modularen Gießformanordnung zu befreien.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt enthält jeder der aktiven Formabschnitte Düsen zum Einspritzen von Druckflüssigkeit zwischen einer inneren Oberfläche des aktiven Formabschnitts und dem gegossenen Automobilbauteil innerhalb der modularen Gießformanordnung, um das gegossene Automobilbauteil aus der modularen Gießformanordnung zu befreien.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt ist jeder der mehreren aktiven Formabschnitte dazu geeignet, selektiv zu vibrieren, um das gegossene Automobilbauteil aus der modularen Gießformbaugruppe freizugeben.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt enthält jeder der aktiven Formabschnitte mechanische Merkmale, die geeignet sind, das gegossene Automobilbauteil aus dem mindestens einen Auswerfer-Formabschnitt der modularen Gießform zu drücken.
-
Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Formen einer Automobilkomponente das Zusammensetzen einer Vielzahl von modularen Gießformen, wobei jede der Vielzahl von modularen Gießformen eine Vielzahl von Formabschnitten umfasst, die einen Formhohlraum definieren, der einem Abschnitt der Automobilkomponente entspricht, wobei die Formhohlräume der Vielzahl von modularen Gießformen in Fluidverbindung miteinander stehen, wenn die Vielzahl von modularen Gießformen verbunden ist, um einen Formhohlraum zu definieren, der der Automobilkomponente entspricht, das Vorheizen der modularen Gießformanordnung durch Betätigen von Brennern, die in mindestens einem aktiven Formabschnitt jeder der Vielzahl von modularen Gießformen enthalten sind, Füllen des Formhohlraums mit geschmolzenem Material, Deaktivieren der Brenner, die in den aktiven Formabschnitten enthalten sind, Kühlen der modularen Gießformanordnung und des geschmolzenen Materials in dem Formhohlraum durch Betätigen von Kühldüsen, die in den aktiven Formabschnitten jeder der mehreren modularen Gießformen enthalten sind, um das geschmolzene Material in dem Formhohlraum zu verfestigen, Deaktivieren der Kühldüsen, die in den aktiven Formabschnitten enthalten sind, Öffnen der modularen Gießformanordnung und Ausstoßen der gegossenen Automobilkomponente aus den mehreren modularen Gießformen.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Ausstoßen des gegossenen Automobilteils aus der Vielzahl der modularen Gießformen das Betätigen von Luftdüsen, die in den aktiven Formabschnitten enthalten sind, und das Einblasen von Druckluft zwischen den aktiven Formabschnitten und dem gegossenen Automobilteil.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Ausstoßen des gegossenen Automobilteils aus der Vielzahl der modularen Gießformen die Betätigung von Düsen, die in den aktiven Formabschnitten enthalten sind, und das Einspritzen von Druckflüssigkeit zwischen die aktiven Formabschnitte und das gegossene Automobilteil.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet das Auswerfen des gegossenen Automobilteils aus der Vielzahl der modularen Gießformen das Vibrieren jedes der aktiven Formabschnitte.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Auswerfen der gegossenen Automobilkomponente aus der Vielzahl der modularen Gießformen die Betätigung mechanischer Merkmale innerhalb jedes der aktiven Formabschnitte.
-
Gemäß einem anderen Aspekt umfasst das Öffnen der modularen Gießformanordnung und das Auswerfen der gegossenen Automobilkomponente aus der Vielzahl von modularen Gießformen entweder das gleichzeitige Öffnen jeder der Vielzahl von modularen Gießformen und das Auswerfen der gegossenen Automobilkomponente aus jeder der Vielzahl von modularen Gießformen oder das sequentielle Öffnen jeder der Vielzahl von modularen Gießformen und das Auswerfen der gegossenen Automobilkomponente aus jeder der Vielzahl von modularen Gießformen, eine nach der anderen.
-
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier vorliegenden Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich von selbst, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur der Veranschaulichung dienen und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
-
Figurenliste
-
Die hier beschriebenen Figuren dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
- 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer modularen Gießform gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht einer modularen Gießform gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist eine Schnittansicht von 2, aufgenommen entlang der Linie 3-3;
- 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer modularen Gießformanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren veranschaulicht, das die modulare Gussform und die modulare Gussformbaugruppe der vorliegenden Offenbarung beinhaltet.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendung nicht einschränken.
-
Bezug nehmend auf 1 enthält eine modulare Gießform 10 zum Gießen einer Automobilkomponente eine Vielzahl von Formabschnitten 12. Die mehreren Formabschnitte 12 definieren einen Formhohlraum 16, der in 4 dargestellt ist und einer Fahrzeugkomponente 13 entspricht. Wie in 1 gezeigt, enthält die modulare Gießform 10 in einer beispielhaften Ausführungsform in der Explosionsdarstellung zehn Formabschnitte 12.
-
Einer der Matrizenabschnitte 12 enthält einen Einlass 18, der so konfiguriert ist, dass geschmolzenes Material aus einer Quelle für geschmolzenes Material 19 in den Formhohlraum 16 fließen kann.
-
Bezug nehmend auf 2 und 4 enthält die modulare Gießform 10' in einer anderen beispielhaften Ausführungsform zwei Formabschnitte 12', die einen Formhohlraum 16' definieren. Unter Bezugnahme auf 1 und 4 ist mindestens einer der Formabschnitte 12' ein aktiver Formabschnitt 14, 14'. Der aktive Formabschnitt 14, 14' ist so ausgelegt, dass er die Temperatur der modularen Gießform 10, 10' während des gesamten Gießvorgangs kontrolliert. Das aktive Wärmemanagement der modularen Gießform 10, 10' ermöglicht es dem in die Form eingespritzten geschmolzenen Material, den Formhohlraum 16 unter niedrigem Druck vollständig zu füllen, und hohe Abkühlungsraten reduzieren die Erstarrungszeit. Der aktive Formabschnitt 14 enthält außerdem Funktionen zum Auswerfen eines in der modularen Gießform 10, 10' gegossenen Automobilteils 13.
-
Die Fähigkeit, den Formhohlraum 16 mit geschmolzenem Material unter niedrigem Druck zu füllen, ermöglicht es, dass die modulare Gießform 10, 10' an eine andere modulare Gießform 10, 10' zum Gießen einer einzelnen Automobilkomponente 13 angebracht werden kann. Es versteht sich, dass eine modulare Gießform 10, 10' der vorliegenden Offenbarung mindestens einen aktiven Formabschnitt 14, 14' umfasst. Es kann mehr als ein aktiver Formabschnitt 14, 14' vorhanden sein, oder alle Formabschnitte 12, 12' können aktive Formabschnitte 14, 14' sein. Die modulare Gießform 10, 10', wie in 2 und 3 gezeigt, umfasst einen Rahmen 20, der den aktiven Formabschnitt 14, 14' und die zugehörigen Elemente darauf trägt.
-
In einer beispielhaften Ausführungsform enthält jeder aktive Formabschnitt 14, 14' Brenner 22 zur Beheizung des aktiven Formabschnitts 13. Die Brenner 22 können direkte Flamme oder Strahlungswärme verwenden, um den aktiven Formabschnitt 14, 14' und die Formabschnitte 12 aufzuheizen und die Temperatur der modularen Gießform 10, 10' während des Füllens des Formhohlraums 16 aktiv zu steuern.
-
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform enthält jeder aktive Formabschnitt 14, 14' Kühldüsen 24 zum Kühlen eines gegossenen Bauteils innerhalb der modularen Gießform 10, 10'. Die Kühldüsen 24 sind so ausgelegt, dass sie das geschmolzene Material innerhalb des Formhohlraums 16 abkühlen, um die darin gegossene Automobilkomponente zu verfestigen. Die Kühldüsen 24 sind steuerbar, um eine aktive Steuerung der Abkühlung des geschmolzenen Materials zu ermöglichen, um die Erstarrungskontraktion des Gusses und die Interferenzen zwischen den Formen zu berücksichtigen, wenn die modulare Gussform 10, 10' an eine andere modulare Gussform 10, 10' angeschlossen wird.
-
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform enthält jeder aktive Formabschnitt 14, 14' Luftdüsen 26 zum Einblasen von Luft zwischen einer Innenfläche 28 des aktiven Formabschnitts 14, 14' und einer gegossenen Automobilkomponente innerhalb der modularen Gießform 10, 10'. Die Luftdüsen 26 sind so ausgelegt, dass die Luft im Rahmen 20 unter Druck gesetzt wird. Entlüftungsstopfen, die im aktiven Formabschnitt 14' platziert sind, ermöglichen es der unter Druck stehenden Luft, auf das erstarrte gegossene Fahrzeugteil 13 einzuwirken und das gegossene Fahrzeugteil 13 aus der modularen Gießform 10, 10' zu befreien.
-
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform enthält jeder aktive Formabschnitt 14, 14' Düsen 30 zum Einspritzen von Druckflüssigkeit zwischen die Innenfläche 28 des aktiven Formabschnitts 13 und das gegossene Automobilbauteil innerhalb der modularen Gießform 10, 10'. Das unter Druck stehende Fluid kann Wasser oder Schmiermittel oder eine Kombination aus beidem sein und kann auf gezielte Oberflächen mit hohem Kontaktdruck zwischen dem gegossenen Fahrzeugteil und dem Formhohlraum 16 gerichtet werden, um das gegossene Fahrzeugteil aus der modularen Gießform 10, 10' zu befreien.
-
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist jeder aktive Formabschnitt 14, 14' so ausgelegt, dass er selektiv vibriert, um die gegossene Automobilkomponente aus der modularen Gussform 10 freizugeben.
-
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform enthält jeder aktive Formabschnitt 14, 14' mechanische Merkmale, die dazu geeignet sind, das gegossene Fahrzeugbauteil aus der modularen Gießform 10 zu drücken. Bei den mechanischen Merkmalen kann es sich um Auswerferstifte oder eine bewegliche Platte handeln, die dazu geeignet ist, das gegossene Fahrzeugbauteil selektiv zu schieben.
-
Bezug nehmend auf 4 ist die modulare Gießform 10 so ausgelegt, dass sie mit anderen modularen Gießformen 10 verbunden werden kann, um ein einzelnes gegossenes Automobilteil zu erzeugen. Eine modulare Gießformbaugruppe 40 zum Gießen einer Automobilkomponente 42 umfasst eine Vielzahl von modularen Gießformen 10A, 10B, 10C, die modular miteinander verbunden werden können. In der in 4 dargestellten beispielhaften Ausführungsform umfasst die modulare Gießformanordnung 40 eine erste modulare Gießform 10A, eine zweite modulare Gießform 10B und eine dritte modulare Gießform 10C.
-
Jede der ersten, zweiten und dritten modularen Gießformen 10A, 10B, 10C umfasst eine Vielzahl von Formabschnitten 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, die jeweils erste, zweite und dritte Formhohlräume 16A, 16B, 16C definieren. Jeder der ersten, zweiten und dritten Formhohlräume 16A, 16B, 16C entspricht einem Abschnitt der Automobilkomponente 42. Der erste, zweite und dritte Formhohlraum 16A, 16B, 16C der ersten, zweiten und dritten modularen Gießform 10A, 10B, 10C stehen in Fluidverbindung miteinander, wenn die erste, zweite und dritte modulare Gießform 10A, 10B, 10C miteinander verbunden sind, um einen einzigen Formhohlraum 16ABC zu definieren, der dem Automobilbauteil 42 entspricht. Jede der ersten, zweiten und dritten modularen Gießformen 10A, 10B, 10C der modularen Gießformanordnung 40 weist Merkmale auf, die im Wesentlichen identisch mit der in 3 gezeigten modularen Gießform 10 sind.
-
Mindestens einer der Formabschnitte 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F jeder der ersten, zweiten und dritten modularen Gießformen 10A, 10B, 10C ist ein aktiver Formabschnitt 14A, 14B, 14C, der dazu geeignet ist, die Temperatur jeder der ersten, zweiten und dritten modularen Gießformen 10A, 10B, 10C während eines Gießvorgangs individuell zu steuern, und der Merkmale zum Auswerfen der in der modularen Gießformanordnung 40 gegossenen Automobilkomponente 42 aufweist.
-
Wiederum Bezug nehmend auf 4 umfasst in einer beispielhaften Ausführungsform jeder der aktiven Formabschnitte 14A, 14B, 14C Brenner 22 zum Beheizen der Formabschnitte 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F und der aktiven Formabschnitte 14A, 14B, 14C jeder der ersten, zweiten und dritten modularen Gießformen 10A, 10B, 10C. Die Brenner 22 können direkte Flamme oder Strahlungswärme verwenden, um die aktiven Formabschnitte 14A, 14B, 14C und die Formabschnitte 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F aufzuheizen und die Temperatur der aktiven Formabschnitte 14A, 14B, 14C und der Formabschnitte 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F während des Füllens des Formhohlraums 16ABC aktiv zu steuern.
-
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform enthält jeder aktive Formabschnitt 14A, 14B, 14C Kühldüsen 24 zum Kühlen der gegossenen Automobilkomponente 42 innerhalb der modularen Gießformanordnung 40. Die Kühldüsen 24 sind so ausgelegt, dass sie das geschmolzene Material im Formhohlraum 16ABC abkühlen, um die darin gegossene Fahrzeugkomponente 42 zu verfestigen. Die Kühldüsen 24 sind steuerbar, um eine aktive Steuerung der Abkühlung des geschmolzenen Materials zu ermöglichen, um die Erstarrungskontraktion des Gusses und die Form-zu-Form-Interferenzen zwischen der ersten, zweiten und dritten modularen Gussform 10A, 10B, 10C zu berücksichtigen.
-
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform enthält jeder aktive Formabschnitt 14A, 14B, 14C Luftdüsen 26 zum Einblasen von Luft zwischen der Innenfläche 28 des aktiven Formabschnitts 14A, 14B, 14C und der gegossenen Automobilkomponente 42 innerhalb der modularen Gießformanordnung 40. Die Luftdüsen 26 sind so ausgelegt, dass sie die zwischen den Innenflächen 28 des aktiven Formabschnitts 14A, 14B, 14C und dem gegossenen Automobilbauteil 42 innerhalb der modularen Gießformanordnung 40 eingeblasene Luft mit Druck beaufschlagen, um das gegossene Automobilbauteil 42 aus der ersten, zweiten und dritten modularen Gießform 10A, 10B, 10C zu befreien.
-
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform enthält jeder aktive Formabschnitt 14A, 14B, 14C Düsen 30 zum Einspritzen von Druckflüssigkeit zwischen die Innenflächen 28 des aktiven Formabschnitts 14A, 14B, 14C und die gegossene Automobilkomponente 42 innerhalb der modularen Gießformbaugruppe 40. Das unter Druck stehende Fluid kann Wasser oder Schmiermittel oder eine Kombination aus beidem sein und kann auf gezielte Oberflächen mit hohem Kontaktdruck zwischen dem gegossenen Fahrzeugbauteil 42 und dem Formhohlraum 16ABC gerichtet werden, um das gegossene Fahrzeugbauteil 42 aus der modularen Gießformanordnung 40 zu befreien.
-
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist jeder aktive Formabschnitt 14A, 14B, 14C so ausgelegt, dass er selektiv vibriert, um die gegossene Automobilkomponente 42 aus der modularen Gießformbaugruppe 40 zu befreien.
-
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform enthält jeder aktive Formabschnitt 14A, 14B, 14C mechanische Merkmale, die dazu geeignet sind, das gegossene Automobilbauteil 42 aus der modularen Gießformbaugruppe 40 zu drücken. Bei den mechanischen Merkmalen kann es sich um Auswerferstifte oder eine bewegliche Platte handeln, die dazu geeignet ist, das gegossene Fahrzeugbauteil selektiv zu drücken.
-
Bezug nehmend auf 5 umfasst ein Verfahren 110 zum Herstellen einer Automobilkomponente, das die modulare Gussform 10 und die modulare Gussformanordnung 40 der vorliegenden Offenbarung enthält, das Bewegen zu Block 112, das Zusammenbauen einer Vielzahl von modularen Gießformen 10A, 10B, 10C, wobei jede der Vielzahl von modularen Gießformen 10A, 10B, 10C eine Vielzahl von Formabschnitten 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, die einen Formhohlraum 16A, 16B, 16C definieren, der einem Abschnitt der Automobilkomponente 42 entspricht, wobei die Formhohlräume 16A, 16B, 16C der mehreren modularen Gießformen 10A, 10B, 10C in Fluidverbindung miteinander stehen, wenn die mehreren modularen Gießformen 10A, 10B, 10C verbunden sind, um einen Formhohlraum 16ABC zu definieren, der der Automobilkomponente 42 entspricht.
-
Weitergehend zu Block 114, nachdem die modulare Gießformanordnung 40 zusammengebaut ist, umfasst das Verfahren das Erhitzen der modularen Gießformanordnung 40 durch Betätigen von Brennern 22, die in aktiven Formabschnitten 14A, 14B, 14C von jeder der Vielzahl von modularen Gießformen 10A, 10B, 10C enthalten sind.
-
In Block 116 wird der Formhohlraum 16ABC mit geschmolzenem Material gefüllt. Das Material kann ein beliebiges geeignetes Material sein, abhängig von der zu gießenden Automobilkomponente 42. In einer beispielhaften Ausführungsform wird der Formhohlraum mit geschmolzenem Aluminium oder Magnesium gefüllt. In einer Variante dieser Ausführungsform kann die gesamte modulare Gießformbaugruppe 40 in einem Ofen platziert werden, um eine zusätzliche Möglichkeit zu bieten, die modulare Gießformbaugruppe 40 vor und während des Füllens des Formhohlraums 16ABC zu erwärmen und ihre Temperatur zu steuern.
-
In Block 118 werden, sobald der Formhohlraum gefüllt ist, die Brenner 22 in den aktiven Formabschnitten 14A, 14B, 14C deaktiviert. In Block 120 werden die modulare Gießformbaugruppe 40 und das geschmolzene Material im Formhohlraum 16ABC durch Betätigung von Kühlungsdüsen 24 gekühlt, die in den aktiven Formabschnitten 14A, 14B, 14C von jeder der mehreren modularen Gießformen 10A, 10B, 10C enthalten sind. Die Kühlung der modularen Gießformen 10A, 10B, 10C und des geschmolzenen Materials trägt zur Verfestigung des geschmolzenen Materials innerhalb des Formhohlraums 16ABC bei. Durch die aktive Steuerung der Temperatur der modularen Gießformen 10A, 10B, 10C, sowohl beim Aufheizen als auch beim Abkühlen, werden die Erstarrungskontraktion des Gusses und die Form-zu-Form-Interferenzen zwischen den modularen Gießformen 10A, 10B, 10C berücksichtigt.
-
In Block 122 werden die Kühlungsdüsen 22 ausgeschaltet. In Block 124 wird die modulare Gießformbaugruppe 40 geöffnet, und in Block 126 wird das gegossene Automobilteil 42 aus den modularen Gießformen 10A, 10B, 10C ausgeworfen.
-
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Auswerfen des gegossenen Automobilteils 42 aus den modularen Gießformen 10A, 10B, 10C, dargestellt in Block 126, die Betätigung von Luftdüsen 26, die in den aktiven Formabschnitten 14A, 14B, 14C enthalten sind, und das Einblasen von Druckluft zwischen die aktiven Formabschnitte 14A, 14B, 14C und das gegossene Automobilteil 42.
-
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst das Auswerfen des gegossenen Automobilbauteils 42 aus den modularen Gießformen 10A, 10B, 10C, dargestellt in Block 126, das Betätigen von Düsen 30, die in den aktiven Formabschnitten 14A, 14B, 14C enthalten sind, und das Einspritzen von Druckflüssigkeit zwischen die aktiven Formabschnitte 14A, 14B, 14C und das gegossene Automobilbauteil 42.
-
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform beinhaltet das Auswerfen des gegossenen Automobilbauteils 42 aus den modularen Gießformen 10A, 10B, 10C, dargestellt in Block 126, das Vibrieren jedes der aktiven Formabschnitte 14A, 14B, 14C.
-
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst das Auswerfen der gegossenen Automobilkomponente 42 aus den modularen Gießformen 10A, 10B, 10C, dargestellt in Block 126, die Betätigung mechanischer Merkmale innerhalb jedes aktiven Formabschnitts 14A, 14B, 14C.
-
In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet das Öffnen der modularen Gießformbaugruppe 40 und das Auswerfen der gegossenen Automobilkomponente 42 aus den modularen Gießformen 10A, 10B, 10C, dargestellt in den Blöcken 124 und 126, das gleichzeitige Öffnen jeder der mehreren modularen Gießformen 10A, 10B, 10C und das Auswerfen der gegossenen Automobilkomponente 42 aus den modularen Gießformen 10A, 10B, 10C. Alternativ beinhaltet das Öffnen der modularen Gießformanordnung 40 und das Auswerfen der gegossenen Automobilkomponente 42 aus den modularen Gießformen 10A, 10B, 10C, wie in den Blöcken 124 und 126 gezeigt, das sequentielle Öffnen jeder der Vielzahl von modularen Gießformen 10A, 10B, 10C und das Auswerfen der gegossenen Automobilkomponente 42 aus den modularen Gießformen 10A, 10B, 10C, eine nach der anderen.
-
Die modulare Gießformbaugruppe 40 und das zugehörige Verfahren 110 der vorliegenden Offenbarung bietet den Vorteil, relativ große gegossene Automobilkomponenten bei reduzierten Zykluszeiten herzustellen und die Gesamtmasse und -kosten zu verringern. Durch die aktive Steuerung der Temperatur der modularen Gießformbaugruppe 40 kann das darin eingespritzte geschmolzene Material lange genug verflüssigt bleiben, um durch den Formhohlraum 16ABC zu fließen. Dies wiederum ermöglicht, dass das geschmolzene Material für das Gussteil mit niedrigem Druck eingespritzt wird, anstatt mit hohen Drücken und Geschwindigkeiten. Da das geschmolzene Material bei niedrigen Drücken eingespritzt wird, ist es möglich, einen modularen Aufbau zu verwenden, der es erlaubt, kleinere Einzelformen 10 modular zusammenzusetzen, um größere Teile zu erzeugen. Bei Anwendungen mit hohem Druck wäre die Struktur, die erforderlich ist, um modulare Teile während des Gießens korrekt zusammenzusetzen, unerschwinglich. Bei niedrigem Druck können modulare Formen zusammengefügt werden, wobei das Risiko einer Verformung oder eines Ablösens der Formen geringer ist als bei Hochdruckverfahren. Durch die Verwendung modularer Formen können verschiedene Formen für verschiedene Komponenten verwendet werden, was insgesamt Werkzeugkosten und Lagerhaltung spart. Schließlich ist das Endergebnis ein einzeln gegossenes Bauteil, das stärker, billiger und leichter ist als ein ähnliches Bauteil, das stückweise hergestellt und zusammengefügt wurde. Das Zusammenschrauben oder -schweißen einzelner Komponenten erhöht die Masse des Endprodukts, und an den Verbindungsstellen zwischen den befestigten Komponenten können Spannungskonzentrationen oder Schwachstellen entstehen, die zu einem möglichen Versagen führen.
-
Eine dünnwandige, modulare Gießform ermöglicht die Konstruktion komplexer Hohlraumgeometrien und erlaubt gleichzeitig die Entnahme des Formabschnitts von der Gussoberfläche, insbesondere von den inneren Gussflächen. Die Niederdruck- oder Schwerkraftfüllung des Gießhohlraums wird in Verbindung mit einer rückseitig aufgebrachten Formheizung verwendet, um die Fließlänge und die Einschließungsanforderungen des Hohlraums zu erfüllen. Zeit und Intensität der Rückwandkühlung können je nach Porosität des Gussteils, Materialeigenschaften und Zykluszeitanforderungen festgelegt werden. Die Entformung der einzelnen Formabschnitte wird durch Gasdruck, Schmiermittel und Formvibration unterstützt.
-
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung hat lediglich beispielhaften Charakter, und Variationen, die nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweichen, sind als im Rahmen der vorliegenden Offenbarung liegend zu betrachten. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu betrachten.
