DE102022103215A1 - Method for strengthening a cast component, cast component and core package in certain areas - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum bereichsweisen Verstärken eines Gussbauteils, umfassend die Schritte:- Erzeugen eines mehrteiligen Kerns zum Formen eines Hohlraums in einem Gussbauteil, wobei zumindest ein erster Kernabschnitt als verlorener Kern ausgebildet ist und wobei zumindest ein zweiter Kernabschnitt als Stützkern ausgebildet ist, welcher ausgelegt und positioniert wird, das Gussbauteil bereichsweise zu verstärken;- Anordnen des mehrteiligen Kerns in einer Gussform;- Abgießen des Gussbauteils;- Entfernen des zumindest einen ersten Kernabschnitts.Method for strengthening a cast component in certain areas, comprising the steps of:- creating a multi-part core for forming a cavity in a cast component, wherein at least a first core section is designed as a lost core and at least a second core section is designed as a support core, which is designed and positioned to reinforce the cast component in areas;- arranging the multi-part core in a mold;- casting the cast component;- removing the at least one first core section.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum bereichsweise Verstärken eines Gussbauteils, ein Gussbauteil sowie ein Kernpaket.The present invention relates to a method for strengthening a cast component in certain areas, a cast component and a core assembly.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Hohlräume in Bauteilen, wie beispielsweise Gussbauteilen, bereichsweise zu verstärken. Die
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum bereichsweise Verstärken eines Gussbauteils, ein Gussbauteil sowie ein Kernpaket anzugeben, wobei die vorgenannten Nachteile beseitigt werden.It is therefore an object of the present invention to specify a method for strengthening a cast component in certain areas, a cast component and a core package, with the aforementioned disadvantages being eliminated.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, durch ein Gussbauteil gemäß Anspruch 10 sowie durch ein Kernpaket gemäß Anspruch 12 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.This object is achieved by a method according to
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum bereichsweise Verstärken eines Gussbauteils die Schritte:
- - Erzeugen eines mehrteiligen Kerns zum Formen eines Hohlraums in einem Gussbauteil, wobei zumindest ein erster Kernabschnitt als verlorener Kern ausgebildet ist und wobei zumindest ein zweiter Kernabschnitt als Stützkern ausgebildet ist, welcher ausgelegt und positioniert wird, das Gussbauteil bereichsweise zu verstärken;
- - Anordnen des mehrteiligen Kerns in einer Gussform;
- - Abgießen des Gussbauteils;
- - Entfernen des zumindest einen ersten Kernabschnitts.
- - Creating a multi-part core for forming a cavity in a cast component, wherein at least a first core section is designed as a lost core and wherein at least a second core section is designed as a support core, which is designed and positioned to reinforce the cast component in some areas;
- - arranging the multi-piece core in a mold;
- - casting of the cast component;
- - removing the at least one first core section.
Mit Vorteil weist der mehrteilige Kern also einen Bereich oder Abschnitt auf, welcher nach dem Gießen entfernt wird, vgl. den zumindest einen ersten Kernabschnitt, sowie einen Bereich oder Abschnitt, welcher im Bauteil verbleibt, vgl. den vorgenannten zweiten Kernabschnitt. Über den mehrteiligen Kern bzw. über einen derartigen „Hybridkern“ kann zweckmäßigerweise in einem Verfahrensschritt ein Hohlraum in einem Gussteil erzeugt und gleichzeitig lokal und definiert von innen verstärkt werden. Ein aufwändiges, nachträgliches Einbringen einer Versteifung entfällt. Über den mehrteiligen Kern erfolgt mit Vorteil zudem eine äußerst präzise Anordnung des Stützkerns, insbesondere auch an oder in Bereichen, welche einer nachträglichen Anordnung einer Abstützung nicht zugänglich wären.The multi-part core thus advantageously has an area or section which is removed after casting, cf. the at least one first core section, and an area or section which remains in the component, cf. the aforementioned second core section. Using the multi-part core or using such a “hybrid core”, a cavity can expediently be produced in a cast part in one process step and at the same time be reinforced locally and in a defined manner from the inside. There is no need for a time-consuming, subsequent introduction of a stiffener. An extremely precise arrangement of the support core also advantageously takes place via the multi-part core, in particular also on or in areas which would not be accessible for a subsequent arrangement of a support.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der mehrteilige Kern mehrere erste Kernabschnitte und/oder mehrere zweite Kernabschnitte. Der Hohlraum des Gussbauteils kann also beispielsweise an einer Vielzahl von Stellen lokal bzw. bereichsweise abgestützt werden. Da die Stützkerne alle bereits in dem mehrteiligen Kern integriert sind, wird das Verfahren dabei als solches nicht komplizierter.According to one embodiment, the multi-part core comprises a plurality of first core sections and/or a plurality of second core sections. The cavity of the cast component can thus be supported locally or in regions, for example, at a large number of points. Since the supporting cores are all already integrated in the multi-part core, the process as such does not become more complicated.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Stützkern ausgelegt bzw. ausgebildet, den jeweiligen Bereich vollständig, insbesondere vollumfänglich abzustützen oder auszusteifen. Dabei kann der Stützkern als solches gemäß einer Ausführungsform Ausnehmungen, Löcher, Kanäle oder dergleichen aufweisen, um das Entkernen zu erleichtern und/oder zu ermöglichen.According to one embodiment, the support core is designed or formed to support or stiffen the respective area completely, in particular over its entire circumference. According to one embodiment, the support core as such can have recesses, holes, channels or the like in order to facilitate and/or enable coring.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Ausbilden des zumindest einen zweiten Kernabschnitts als poröse Struktur, insbesondere als Metallschaum.
- - Forming the at least one second core section as a porous structure, in particular as a metal foam.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Stützkern ein Metallschaumkern, bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff, wie insbesondere einem Leichtmetall, wie Aluminium. Verwendbar sind auch geeignete Kunststoffschäume oder metallische Schäume auf Basis der Werkstoffe Zink und/oder Aluminium. Die vorgenannten porösen Strukturen, insbesondere die Schaumwerkstoffe, zeichnen sich durch ihr vorteilhafterweise geringes spezifisches Gewicht aus. Daneben eignen sie sich gerade im Automotive Sektor zur Verwendung in Crash-relevanten Bereichen.According to a preferred embodiment, the support core is a metal foam core, preferably made of a metallic material, such as in particular a light metal such as aluminum. Suitable plastic foams or metallic foams based on the materials zinc and/or aluminum can also be used. The aforementioned porous structures, in particular the foam materials, are distinguished by their advantageously low specific weight. In addition, they are particularly suitable for use in crash-relevant areas in the automotive sector.
Für das Herstellen der porösen Struktur, insbesondere des Metallschaums, können verschiedene Verfahren verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform wird der Metallschaumkern durch das Schäumen einer Schmelze mit Hilfe von Treibmitteln oder mittels Gasinjektion hergestellt. Bevorzugt ist auch die Herstellung mittels Sintern. Basis hierfür sind geeignete Metallpulver oder Metallgranulat.Various methods can be used to produce the porous structure, in particular the metal foam. According to one embodiment, the metal foam core is produced by foaming a melt with the aid of blowing agents or by means of gas injection. Before production by means of sintering is also preferred. The basis for this is suitable metal powder or metal granules.
Bevorzugt umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Zumindest teilweise Verwenden von Recyclingmaterial zum Herstellen des zumindest einen zweiten Kernabschnitts.
- - At least partially using recycled material to produce the at least one second core section.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:
- - Zerkleinern von metallischen Reststoffen zum Erzeugen von Ausgangswerkstoff;
- - Verwenden des Ausgangswerkstoffs zum Herstellen des zumindest einen zweiten Kernabschnitts, insbesondere des Metallschaums.
- - Crushing of metallic residues to produce starting material;
- - Using the starting material for producing the at least one second core section, in particular the metal foam.
Bei den metallischen Reststoffen kann es sich bevorzugt um Reststoffe aus der Produktion oder auch um Ausschuss handeln, welcher in geeigneter Weise, beispielsweise mechanisch, zerkleinert wird oder wurde. Bei den vorgenannten Reststoffen handelt es sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um metallische Reststoffe, wie Metallspäne, Produktionsreste, welche in geeignetere Weise zerkleinert werden etc. Unter dem vorgenannten Zerkleinern kann auch ein Aufschmelzen verstanden werden.The metallic residues can preferably be residues from production or else scrap that is or was comminuted in a suitable manner, for example mechanically. According to a preferred embodiment, the aforementioned residues are metallic residues, such as metal chips, production residues, which are comminuted in a more suitable manner, etc. The aforementioned comminution can also be understood to mean melting.
Bevorzugt ist aus Gründen der Nachhaltigkeit ein möglichst großer Anteil an Recyclingwerkstoff/Ausgangswerkstoff anzustreben, bevorzugt bis zu 100 %.For reasons of sustainability, it is preferable to aim for the largest possible proportion of recycled material/starting material, preferably up to 100%.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Herstellen des zumindest einen ersten Kernabschnitts aus Formsand. Bevorzugt ist der zumindest eine Kernabschnitt ein Sandkern. Andere bevorzugte Werkstoffe sind Keramikwerkstoffe oder Salze.
- - Manufacturing the at least one first core section from molding sand. The at least one core section is preferably a sand core. Other preferred materials are ceramics or salts.
Das Gießverfahren zum Abgießen des Gussbauteils ist vorliegend nicht auf ein bestimmtes Verfahren begrenzt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Abgießen des Gussbauteils im Kokillenguss. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind der Niederdruckguss, Vakuumgießen, Injektorcasting oder auch der Druckguss, bei welchem insbesondere die vorgenannten Salzkerne zum Einsatz kommen können.In the present case, the casting method for casting the cast component is not limited to a specific method. According to a preferred embodiment, the casting of the cast component takes place in gravity die casting. Further preferred embodiments are low-pressure casting, vacuum casting, injector casting or die casting, in which the aforementioned salt cores in particular can be used.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:
- - Einlegen des zumindest einen zweiten Kernabschnitts in eine Vorrichtung zum Erzeugen von Sandkernen;
- - Anformen des zumindest einen ersten Kernabschnitts.
- - Inserting the at least one second core section into a device for producing sand cores;
- - Molding of the at least one first core section.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Formen des zumindest einen zweiten Kernabschnitts derart, dass zumindest ein erster Kernabschnitt formschlüssig angeordnet werden kann.
- - Shaping the at least one second core section in such a way that at least a first core section can be arranged in a form-fitting manner.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:
- - Separates Herstellen des zumindest einen ersten Kernabschnitts und des zumindest einen zweiten Kernabschnitts;
- - Zusammensetzen der Kernabschnitte zu dem mehrteiligen Kern.
- - separately producing the at least one first core section and the at least one second core section;
- - Assembling the core sections into the multi-part core.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Zumindest bereichsweise stoffschlüssiges Verbinden der Kernabschnitte.
- - At least in some areas materially bonded connection of the core sections.
Die Erfindung betrifft auch ein Gussbauteil, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.The invention also relates to a cast component which was produced using the method according to the invention.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Gussbauteil eine Fahrwerks- oder Strukturkomponente eines Kraftfahrzeugs, wie eines Personenkraftwagens, eines Kraftrads oder auch eines Nutzfahrzeugs. Bei dem Gussbauteil handelt es sich bevorzugt um ein Leichtmetall-Gussbauteil, besonders bevorzugt um ein Aluminiumdruckgussbauteil. Eine mögliche Fahrwerkskomponente ist beispielsweise ein Hinterachsträger, welcher zumindest bereichsweise verstärkt ist, wodurch unter anderem das Crashverhalten, insbesondere die Crashsteifigkeit, lokal erhöht werden kann.According to one embodiment, the cast component is a chassis or structural component of a motor vehicle, such as a passenger car, a motorcycle or a commercial vehicle. The cast component is preferably a light metal cast component, particularly preferably an aluminum die-cast component. A possible chassis component is, for example, a rear axle carrier, which is reinforced at least in some areas, as a result of which, among other things, the crash behavior, in particular the crash rigidity, can be increased locally.
Die Erfindung richtet sich auch auf ein Kernpaket, umfassend eine Vielzahl von aneinander angeordneten Kernabschnitten, wobei zumindest ein erster Kernabschnitt als verlorener Kern ausgebildet ist, und wobei zumindest ein zweiter Kernabschnitt als Dauerkern ausgebildet ist, welcher ausgelegt ist, als Stützkern in einem Gussbauteil zu wirken.The invention also relates to a core package, comprising a plurality of core sections arranged one on top of the other, with at least a first core section being designed as a lost core, and with at least a second core section being designed as a permanent core, which is designed to act as a supporting core in a cast component .
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnten Vorteile analog und entsprechend für das Kernpaket, wie auch umgekehrt, gelten.At this point it should be mentioned that the advantages mentioned in connection with the method apply analogously and correspondingly to the core package, and vice versa.
Gemäß einer Ausführungsform sind der zumindest eine erste Kernabschnitt und der zumindest eine zweite Kernabschnitt über eine Haltestruktur aneinander angeordnet, wobei die Haltestruktur ausgelegt ist, die zumindest zwei Kernabschnitte zueinander zu positionieren, insbesondere zu fixieren. Die Haltestruktur ist gemäß einer Ausführungsform durch ein separates Element oder durch mehrere separate Elemente, wie Stifte, Klammern oder dergleichen, realisiert, welche ausgelegt und geformt sind, zumindest zwei Kernabschnitte zueinander zu halten oder zu fixieren.According to one embodiment, the at least one first core section and the at least one second core section are arranged on one another via a holding structure, wherein the holding structure is designed to position, in particular to fix, the at least two core sections to one another. According to one embodiment, the holding structure is implemented by a separate element or by a plurality of separate elements, such as pins, clamps or the like, which are designed and shaped to hold or fix at least two core sections to one another.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Haltestruktur in die Kernabschnitte integriert. Hierzu weisen gemäß einer Ausführungsform die Kernabschnitte geeignet ausgebildete Formschlusselemente auf, welche ausgelegt sind, derart ineinander zu greifen, dass zumindest zwei Kernabschnitte aneinander gehalten sind. Je nach Herstellung der mehrteiligen Kerne können die Formschlusselemente dabei unterschiedlich geformt sein.According to an alternative embodiment, the support structure is integrated into the core sections. For this purpose, according to one embodiment, the core sections have suitably designed positive-locking elements, which are designed to engage in one another in such a way that at least two core sections are held together. Depending on the production of the multi-part cores, the interlocking elements can be shaped differently.
Wird der erste Kernabschnitt an den zweiten Kernabschnitt, also der verlorene Kern an den Dauerkern, angeformt, kann bei den Formschlusselementen beispielsweise mit Hinterschnitten gearbeitet werden, wodurch zwei Kernabschnitte in alle Raumrichtungen zueinander positioniert bzw. fixiert werden können. Alternativ, wenn die verschiedenen Kernabschnitte separat hergestellt werden und sozusagen erst nachträglich aneinander befestigt werden, gibt es Einschränkungen hinsichtlich der Geometrie der Formschlusselemente. Diese sind zweckmäßigerweise derart gestaltet, dass in zumindest eine Raumrichtung ein Freiheitsgrad gegeben ist, um überhaupt ein aneinander Anordnen der Kernabschnitte zu ermöglichen.If the first core section is molded onto the second core section, i.e. the lost core onto the permanent core, undercuts can be used in the form-fitting elements, for example, whereby two core sections can be positioned or fixed to one another in all spatial directions. Alternatively, if the various core sections are manufactured separately and only attached to one another afterwards, so to speak, there are restrictions with regard to the geometry of the form-fitting elements. These are expediently designed in such a way that there is a degree of freedom in at least one spatial direction in order to enable the core sections to be arranged on one another at all.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der mehrteilige Kern eine Vielzahl von ersten Kernabschnitten, beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr sowie zweckmäßigerweise analog eine Vielzahl von zweiten Kernabschnitten, beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr.According to one embodiment, the multi-part core comprises a multiplicity of first core sections, for example two, three, four or more, and expediently a multiplicity of second core sections, for example two, three, four or more.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform eines mehrteiligen Kerns bzw. eines Verfahrens zum bereichsweisen Verstärken eines Gussbauteils mit Bezug auf die beigefügten Figuren.Further advantages and features result from the following description of an embodiment of a multi-part core or a method for strengthening a cast component in certain areas with reference to the attached figures.
Es zeigen:
-
1 : eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines mehrteiligen Kerns; -
2 : den ausder 1 bekannten Kern, eingelegt in eine Gießform; -
3 : eine schematische Ansicht des gemäß der2 hergestellten Gussbauteils.
-
1 1: a schematic view of an embodiment of a multi-part core; -
2 : the one from the1 known core, placed in a mold; -
3 : a schematic view of according to FIG2 manufactured cast component.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- (Hybrid-)Kern, Kernpaket(Hybrid) core, core package
- 1010
- erster Kernabschnittfirst core section
- 2020
- zweiter Kernabschnitt, Metallschaumsecond core section, metal foam
- 3030
- Haltestrukturholding structure
- 3232
- Formschlusselementinterlocking element
- 4040
- Gussbauteilcast component
- 5050
- Gießformmold
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- WO 9964287 [0002]WO 9964287 [0002]
- DE 19650613 A1 [0002]DE 19650613 A1 [0002]
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- 2022-02-11 DE DE102022103215.9A patent/DE102022103215A1/en active Pending
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Anon: Aluminiumrecycling erzeugt Metallschaum für Industrieprodukte, European Commission (Hrsg.), Erscheinungsjahr 2020, heruntergeladen am 16.02.2022 von https://cordis.europa.eu/article/id/411669-aluminium-recycling-produces-metal-foam-for-industrial-products/de |
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Legal Events
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