DE102022004432A1

DE102022004432A1 - Process and device for die casting

Info

Publication number: DE102022004432A1
Application number: DE102022004432.3A
Authority: DE
Inventors: Johannes Liebhäuser
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-11-28
Filing date: 2022-11-28
Publication date: 2023-01-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Druckgießen, bei welchem ein fließfähiges Gussmaterial aus einer Gießkammer (13) über ein Angusssystem (9) in eine Gussform (3), welche die Kontur eines Gussteiles (21) aufweist, eingebracht und das Gussteil (21) in der Gussform (3) ausgehärtet wird, wobei das Gussteil (21) während des Aushärtens nachverdichtet wird. Bei einem Verfahren, welches eine Reduktion der Erstarrungszeit des Gussmaterials ermöglicht, wird nach der Füllung der Gussform (3) mit dem Gussmaterial während des Aushärtens des Gussmaterials in der Gussform (3) das Angusssystem (9) gezielt von der Gussform (3) getrennt.The invention relates to a method for die casting, in which a flowable casting material is introduced from a casting chamber (13) via a gating system (9) into a casting mold (3), which has the contour of a cast part (21), and the cast part (21) is the casting mold (3) is hardened, the cast part (21) being post-compacted during hardening. In a method that enables a reduction in the solidification time of the casting material, after the casting mold (3) has been filled with the casting material, the gating system (9) is deliberately separated from the casting mold (3) while the casting material is hardening in the casting mold (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Druckgießen, bei welchem ein fließfähiges Gussmaterial aus einer Gießkammer über ein Angusssystem in eine Gussform, welche die Kontur eines Gussteiles aufweist, eingebracht und das Gussteil in der Gussform ausgehärtet wird, wobei das Gussteil während des Aushärtens nachverdichtet wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for die casting, in which a flowable casting material is introduced from a casting chamber via a gating system into a casting mold, which has the contour of a casting, and the casting is cured in the casting mold, with the casting being post-compacted during curing, and a Device for carrying out the method.

Aus der DE 10 2012 107 363 A1 sind ein Dreiplattendruckgusswerkzeug mit Angusssystem und ein Angusssystem bekannt. Das Druckgusswerkzeug bildet eine Gießform mit einem Formhohlraum, in welchen ein fließfähiger Gießwerkstoff gefüllt und zu einem Gussteil ausgeformt wird. Nach dem Erstarren des Gießwerkstoffs wird das Gussteil aus der Gießform entnommen. Zur Einleitung des fließfähigen Gießwerkstoffs umfasst das Gusswerkzeug ein Angusssystem. Mit Hilfe des Angusssystems wird das aus einer Gießkammer kommende und von einem Gießkolben mit Druck beaufschlagte Gießmaterial in den Formhohlraum geleitet. Dabei weist das Angusssystem mehrere Verteilerkanäle auf, die in Angussstege übergehen, die eine direkte Verbindung mit dem Formhohlraum bilden.From the DE 10 2012 107 363 A1 a three-plate die-casting tool with a sprue system and a sprue system are known. The die-casting tool forms a casting mold with a mold cavity, in which a free-flowing casting material is filled and shaped into a cast part. After the casting material has solidified, the casting is removed from the casting mold. The casting tool includes a gating system for introducing the flowable casting material. With the help of the gating system, the casting material coming from a casting chamber and pressurized by a casting plunger is fed into the mold cavity. The sprue system has a number of distribution channels that merge into sprue bars that form a direct connection with the mold cavity.

Es ist darüber hinaus bekannt, dass während der Aushärtung des Gießwerkstoffes in der Gießform über das Angusssystem zusätzliches Gießmaterial zur Nachverdichtung in die Gussform eingebracht wird, um Materialschrumpfungen während der Verfestigung dies Gießwerkstoffes auszugleichen.It is also known that during the hardening of the casting material in the casting mold, additional casting material is introduced into the casting mold via the gating system for post-compaction in order to compensate for material shrinkage during the solidification of this casting material.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Druckgießen anzugeben, welche eine Reduktion der Erstarrungszeit des Gussmaterials ermöglichen.The object of the invention is to specify a method and a device for die casting, which enable a reduction in the solidification time of the cast material.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject matter of the dependent claims.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.Further features, possible applications and advantages of the invention result from the following description and the explanation of exemplary embodiments of the invention which are illustrated in the figures.

Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved with the subject matter of patent claim 1.

Bei dem eingangs erläuterten Verfahren zum Druckgießen, bei welchem ein fließfähiges Gussmaterial aus einer Gießkammer über ein Angusssystem in eine Gussform, welche die Kontur eines Gussteiles aufweist, eingebracht und das Gussteil in der Gussform ausgehärtet wird, wobei das Gussteil während des Aushärtens nachverdichtet wird, wird nach der Füllung der Gussform mit dem Gussmaterial während des Aushärtens des Gussmaterials in der Gussform das Angusssystem gezielt von der Gussform getrennt. Dadurch kann die Erstarrung des Gussteils als solches vorteilhaft gesteuert und verkürzt werden. Das Andrucksystem wird nur noch zum Füllen der Gussform verwendet. Durch das Abtrennen des Angusssystems von der Gussform wird das im Angusssystem verbleibende Gussmaterial von der Gussform getrennt, wodurch eine Wärmeübertragung vom Angusssystem auf das Gussmaterial in der Gussform unterbrochen wird. Dies ermöglicht eine schneller Erstarrung des Gussmaterials in der Gussform, wodurch Zykluszeiten in der Gussteilherstellung geringgehalten werden können. Die Erstarrung des Gussmaterials im Angusssystem ist somit nicht mehr relevant für die Zykluszeit des herzustellenden Gussteils, da das Angusssystem separiert wird und autark vom Gussteil erstarren kann. Dadurch kann die Gussform eher geöffnet werden, wodurch sich die Zykluszeit des Gussteils verkürzt.In the method for die casting explained at the outset, in which a flowable casting material is introduced from a casting chamber via a gating system into a casting mold which has the contour of a casting and the casting is cured in the casting mold, with the casting being post-compacted during curing after the casting mold has been filled with the casting material, the gating system is deliberately separated from the casting mold during the hardening of the casting material in the mold. As a result, the solidification of the casting as such can be advantageously controlled and shortened. The pressure system is only used to fill the mold. Separating the gating system from the mold separates the molding material remaining in the gating system from the mold, thereby disrupting heat transfer from the gating system to the molding material in the mold. This enables the casting material to solidify more quickly in the mold, which means that cycle times in the production of castings can be kept short. The solidification of the cast material in the sprue system is therefore no longer relevant for the cycle time of the cast part to be produced, since the sprue system is separated and can solidify independently of the cast part. This allows the mold to open sooner, reducing the cycle time of the casting.

Vorteilhafterweise erfolgt die Nachverdichtung des in der Gussform aushärtenden Gussmaterials mittels mindestens einem mechanisch bewegbaren Element durch Einführung eines zusätzlichen Gussmaterials. Solche mechanisch bewegbaren Elemente werden als Squeezer bezeichnet und sind an der Gussform ausgebildet. Während des Aushärtens wird zusätzliches Gussmaterial eingebracht, wodurch die Qualität des Gussbauteils beibehalten oder verbessert wird.Advantageously, the post-compaction of the casting material hardening in the mold takes place by means of at least one mechanically movable element through the introduction of an additional casting material. Such mechanically movable elements are referred to as squeezers and are formed on the mold. Additional casting material is introduced during curing, thereby maintaining or improving the quality of the cast component.

In einer Ausgestaltung wird nach Abtrennung des Angusssystems von der Gussform ein Druck für die Nachverdichtung durch einen Gießkolben abgesenkt und für das mindestens eine mechanisch bewegbare Element in der Gussform hochgefahren. Somit lässt sich die Zykluszeit des Gussvorganges gezielt verkürzen.In one embodiment, after the gating system has been separated from the casting mold, a pressure for the post-compression is lowered by a casting plunger and increased for the at least one mechanically movable element in the casting mold. The cycle time of the casting process can thus be reduced in a targeted manner.

In einer Variante erfolgt ein Ausstoßen des in dem Angusssystem verbliebenen Gießmaterials unabhängig von einer Entnahme des erkalteten Gussteil aus der Gussform. Das Ausstoßen des Gießmaterials aus dem Angusssystem ist somit zykluszeitneutral.In one variant, the casting material remaining in the gating system is ejected independently of a removal of the cooled casting from the casting mold. The ejection of the casting material from the gating system is therefore cycle time-neutral.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Druckgießen, umfassend eine Gussform zur Herstellung eines Gussteiles aus einem fließfähigen Gussmaterial, welches aus einer Gießkammer über ein Angusssystem in die Gussform verbringbar und in dieser aushärtbar ist. Bei einer Vorrichtung, welche eine Reduktion der Erstarrungszeit des Gussmaterials ermöglicht, weist das Angusssystem zur Trennung von der Gussform unmittelbar nach der Befüllung der Gussform mindestens ein Trennelement auf.A further aspect of the invention relates to a device for die casting, comprising a mold for producing a cast part from a free-flowing cast material, which can be brought from a casting chamber into the mold via a sprue system and can be hardened in the mold. In a device that enables a reduction in the solidification time of the casting material, the gating system has to be separated from the casting mold at least one separating element immediately after filling the mold.

Vorteilhafterweise ist das mindestens eine Trennelement als Schieber ausgebildet. Dadurch kann das sich durch das Angusssystem in die Gussform erstreckende Gussmaterial sauber getrennt und somit eine Separierung der Gussform von dem Angusssystem zuverlässig vorgenommen werden.The at least one separating element is advantageously designed as a slide. As a result, the casting material extending through the gating system into the casting mold can be cleanly separated and the casting mold can thus be reliably separated from the gating system.

In einer Ausgestaltung ist das Angusssystem als separates Bauteil gegenüber der Gussform ausgebildet. Dies ermöglicht eine von dem Angusssystem unabhängige Öffnung der Gussform durch gezielte Formkonstruktionen.In one embodiment, the gating system is designed as a separate component from the casting mold. This enables the mold to be opened independently of the gating system by means of targeted mold designs.

In einer Variante weist die Gussform mindestens ein mechanisch bewegbares Element zur Einbringung eines zusätzlichen Reservoirs an Gussmaterial auf. Dadurch kann eine Nachverdichten des erstarrenden Gussmaterials auch zuverlässig unter Verzicht auf das Angusssystem erfolgen.In one variant, the casting mold has at least one mechanically movable element for introducing an additional reservoir of casting material. As a result, the solidifying cast material can also be recompacted reliably without the gating system.

In einer Ausführungsform ist das mechanisch bewegbare Element als Druckstempel ausgebildet. Damit kann zusätzliches Gussmaterial gezielt in bestimmte Bereiche des Gussmaterials eingebracht werden.In one embodiment, the mechanically movable element is designed as a pressure stamp. This allows additional cast material to be introduced in a targeted manner in certain areas of the cast material.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details result from the following description, in which at least one exemplary embodiment is described in detail-if necessary with reference to the drawing. Described and/or illustrated features can form the subject of the invention on their own or in any meaningful combination, possibly also independently of the claims, and in particular can also be the subject of one or more separate applications. Identical, similar and/or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.

Es zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Show it:

1 a schematic diagram of the device according to the invention,
2 an embodiment of the method according to the invention.

1 zeigt eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im geschlossenen Zustand. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 besteht aus einem Gießwerkzeug 3, wobei das Gießwerkzeug 3 aus zwei Werkzeugteilen 5a, 5b besteht und eine Kavität 7 aufweist. Dieses Gießwerkzeug 3 bildet die Gussform. Das an ein Angusswerkzeug 9 grenzende Werkzeugteil 5a ist feststehend ausgebildet, während das gegenüberliegende zweite Werkzeugteil 5b gegenüber dem Werkzeugteil 5a beweglich ausgebildet ist. Innerhalb des stationären Angusswerkzeuges 9 ist ein Angusskanal 11 ausgebildet, welcher von dem Angusswerkzeug 9 begrenzt wird. Der Angusskanal 11 mündet in die Kavität 7 und fördert eine Gussmaterial aus einer Gießkammer 13 in die Kavität 7, wobei es von einem Gießkolben 15 unter Druck gesetzt wird. In der Verbindung zwischen Angusskanal 11 und dem Werkzeugteil 5a auf der feststehenden Eingießseite ist quer zu dem Angusskanal 11 ein Schieber 17 beweglich angeordnet, welcher das Gussmaterial in dem feststehenden Werkzeugteil 5a von dem in dem Angusskanal 11 befindlichen Gussmaterial trennen kann. Die zwei Werkzeugteile 5a, 5b und das Angusswerkzeug 9 sind als separate Bauteile ausgeführt, die mechanisch voneinander getrennt werden können. Im geschlossenen Zustand der Werkzeugteile 5a, 5b ist das Gießwerkzeug 3 gegenüber einem stationären Angusswerkzeug 9 verfahrbar ausgebildet. An den beiden Werkzeugteilen 5a und 5b sind mehrere Durchgangsbohrungen 25 angebracht, in denen je ein Pin 19 beweglich gelagert ist. Jeder Pin 19 ist dabei mit der Gießkammer 13 verbunden. 1 shows a schematic representation of the device according to the invention in the closed state. The device 1 according to the invention consists of a casting tool 3, with the casting tool 3 consisting of two tool parts 5a, 5b and having a cavity 7. This casting tool 3 forms the casting mold. The tool part 5a adjacent to a casting tool 9 is designed to be fixed, while the opposite second tool part 5b is designed to be movable with respect to the tool part 5a. A sprue channel 11 is formed within the stationary sprue tool 9 and is delimited by the sprue tool 9 . The sprue channel 11 opens into the cavity 7 and conveys a casting material from a casting chamber 13 into the cavity 7, being pressurized by a casting plunger 15. In the connection between the sprue channel 11 and the tool part 5a on the fixed pouring side, a slide 17 is movably arranged transversely to the sprue channel 11, which can separate the casting material in the fixed tool part 5a from the casting material in the sprue channel 11. The two tool parts 5a, 5b and the casting tool 9 are designed as separate components that can be mechanically separated from one another. In the closed state of the tool parts 5a, 5b, the casting tool 3 can be moved relative to a stationary gating tool 9. A plurality of through bores 25 are attached to the two tool parts 5a and 5b, in each of which a pin 19 is movably mounted. Each pin 19 is connected to the casting chamber 13.

Anhand von 2 soll ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert werden. Als Gussteil 21 soll in dem Gusswerkzeug 3 beispielsweise ein Getriebegehäuse erzeugt werden. In 2a ist das geschlossene Gusswerkzeug 3 mit dem Angusswerkzeug 9 verbunden. Mit Unterstützung des Gießkolbens 15 wird das Gussmaterial aus der Gießkammer 13 in den Angusskanal 11 und weiter in die Kavität 7 des Gusswerkzeuges 3 verbracht. Dabei verteilt sich das Gussmaterial in der Kavität 7 nach dem Prinzip des hydrostatischen Druckes in dem Gusswerkzeug 3. Ist die Kavität 7 gefüllt, wird der Schieber 17 in den Angusskanal 11 eingeführt und trennt das Gussmaterial in dem Gusswerkzeug 3 von dem Gussmaterial in dem Angusskanal 11. Mittels eines weiteren Schiebers 23 wird das Angusswerkzeug 9 von dem Gusswerkzeug 3 getrennt (2b). Wie aus 2c hervorgeht, müssen sich die beiden Schieber 17 bzw. 23 nicht zwingend berühren, da mehrere Millimeter Schmelze so lange unproblematisch sind, solange die Erstarrungszeit nicht länger als im Gusswerkzeug 3 ist. Das in dem Angusswerkzeug 9 und in dem Gusswerkzeug 3 befindliche Gussmaterial erstarren getrennt voneinander, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Während des Erstarrungsvorganges des in dem Gusswerkzeug 3 enthaltenen Gussmaterials wird zusätzliches Gussmaterial durch die an dem Gusswerkzeug 3 verteilt angeordneten Pins 19 in das erstarrende Gussmaterial eingeführt und somit in diesem ein Nachdruck erzeugt, welcher ebenfalls als hydrostatischer Druck wirkt. Dadurch wird eine Lunkerbildung in dem Gussteil 21 weitgehend unterbunden.Based on 2 an embodiment of the method according to the invention will be explained. A transmission housing, for example, is to be produced as the casting 21 in the casting tool 3 . In 2a the closed casting tool 3 is connected to the casting tool 9 . With the support of the casting plunger 15, the casting material is moved from the casting chamber 13 into the sprue channel 11 and further into the cavity 7 of the casting tool 3. The casting material is distributed in the cavity 7 according to the principle of hydrostatic pressure in the casting tool 3. If the cavity 7 is filled, the slide 17 is inserted into the sprue channel 11 and separates the casting material in the casting tool 3 from the casting material in the sprue channel 11 The gating tool 9 is separated from the casting tool 3 by means of a further slide 23 ( 2 B) . How out 2c shows, the two slides 17 and 23 do not necessarily have to touch, since several millimeters of melt are unproblematic as long as the solidification time is not longer than in the casting tool 3 . The casting material located in the casting tool 9 and in the casting tool 3 solidify separately from one another without influencing one another. During the solidification process of the casting material contained in the casting tool 3, additional casting material is introduced into the solidifying casting material through the pins 19 distributed on the casting tool 3 and thus creates a post-pressure in it, which also acts as hydrostatic pressure. This largely prevents the formation of cavities in the cast part 21 .

Nach dem Erstarren des Gussteils 21 in dem Gusswerkzeug 3 wird dieses geöffnet und der bewegliche Werkzeugteil 5b vom Gussteil 21 entfernt, wodurch dieses aus dem feststehenden Werkzeugteil 5a entnommen werden kann. Das im Angusswerkzeug 9 befindliche Gussmaterial wird später ausgestoßen und beispielsweise über einen Abgratförderer aus dem Maschinenbett befördert.After the casting 21 has solidified in the casting tool 3, the latter is opened and the movable tool part 5b is removed from the casting 21, as a result of which it can be removed from the stationary tool part 5a. The casting material located in the gating tool 9 is later ejected and conveyed out of the machine bed, for example via a deburring conveyor.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102012107363 A1 [0002]

Claims

Process for die casting, in which a flowable casting material is introduced from a casting chamber (13) via a gating system (9) into a casting mold (3), which has the contour of a casting (21), and the casting (21) is placed in the casting mold (3 ) is cured, with the casting (21) being post-compacted during curing, characterized in that after the casting mold (3) has been filled with the casting material during the curing of the casting material in the casting mold (3), the gating system (9) is selectively removed from the Mold (3) is separated.

procedure after claim 1 , characterized in that the post-compaction of the cast material hardening in the mold (3) takes place by means of at least one mechanically movable element (19) by introducing an additional cast material.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that after separation of the gating system (9) from the mold (3), a pressure for the post-compression is lowered by a casting plunger (15) and increased for the at least one mechanically movable element (19) in the mold (3).

procedure after claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the casting material remaining in the gating system (9) is ejected independently of a removal of the cooled casting (21) from the casting mold (3).

Device for die casting, comprising a mold (3) for producing a cast part (21) from a free-flowing cast material, which can be brought from a casting chamber (13) via a sprue system (9) into the mold (3) and can be hardened there, characterized in that that the gating system (9) for separating from the mold (3) immediately after filling the mold (3) has at least one separating element (17).

device after claim 5 , characterized in that the at least one separating element is designed as a slide (17).

device after claim 5 or 6 , characterized in that the gating system (9) is designed as a separate component from the mold (3).

device after claim 5 , 6 or 7 , characterized in that the mold (3) has at least one mechanically movable element (19) for introducing an additional reservoir of the casting material into the solidifying casting (21).

Device according to at least one of the preceding Claims 5 until 8th , characterized in that the mechanically movable element (19) is designed as a plunger.