DE10256834A1 - Process and device for preparation of a large surface workpiece by pressure casting with the aid of a number of casting cylinders useful in automobile manufacture - Google Patents

Process and device for preparation of a large surface workpiece by pressure casting with the aid of a number of casting cylinders useful in automobile manufacture Download PDF

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Abstract

Preparation of a large surface workpiece comprises pressure casting in which a molten metal is pressed into a casting mold (12) by means of a casting cylinder arrangement, in which a number of casting cylinders (6) are distributed over the workpiece surface so that with the casting cylinders (6) molten metal is pressed into the casting mold via several pourings (sic). An INDEPENDENT claim is included for: a device for preparation of the workpiece from one of at least two forming pieces (10,11) moving relative to each other, a hollow space (14) in the form of a casting mold (12) for the workpiece, a casting cylinder arrangement for pressing the molten metal into the mold and consisting of several casting cylinders as described above connected to the casting runs (sic) of the mold so that control of operation of the casting cylinders is provided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung großflächiger Werkstücke im Druckgießverfahren, bei dem in eine Gießform flüssiges Metall mittels einer Gießzylinderanordnung gedrückt wird.The invention relates to a method for the production of large workpieces in the die casting process, in which in a mold liquid Metal by means of a casting cylinder arrangement depressed becomes.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung großflächiger Werkstücke mit einer aus wenigstens zwei relativ zueinander beweglichen Formteilen gebildeten schließbaren, einen Hohlraum in Form des Werkstücks ausbildenden Gießform und einer Gießzylinderanordnung zum Drücken von flüssigem Metall in die Gießform.The invention further relates to a Device for producing large workpieces with one of at least two molded parts movable relative to one another formed closable, a cavity in the form of the workpiece forming mold and one Gießzylinderanordnung to press of liquid Metal into the mold.

Die Herstellung großflächiger gegossener Werkstücke wie beispielsweise eine Seitenstruktur oder eine Chassisstruktur eines Kraftfahrzeugs, würde für eine Herstellung als ein einziges Teil derart große Sprengkräfte erzeugen, dass riesige und extrem teure Druckgussmaschinen erforderlich wären, wie sie in dieser Größe noch nicht auf dem Markt waren.The production of large cast workpieces such as for example a side structure or a chassis structure of a Motor vehicle, would for one Manufacturing as a single part generate such large explosive forces that huge and extremely expensive die casting machines would be required, such as them in this size yet were not on the market.

In der Praxis werden daher großflächige gegossene Werkstücke in mehreren Teilen hergestellt und durch Schweißen miteinander verbunden. Wenn beispielsweise eine derartige großflächige Struktur in sechs Teilen hergestellt wird, werden sechs Druckgießvorgänge benötigt. Die so hergestellten Teile müssen bearbeitet und dann zu der großflächigen Struktur miteinander verbunden werden. Diese Art der Herstellung ist zwar aufwendig, jedoch immer noch deutlich günstiger als die Herstellung einer überdimensionalen Druckgießmaschine, mit der eine derartige großflächige Struktur in einem Gießvorgang herstellbar wäre.In practice, therefore, large-scale castings are used workpieces Made in several parts and connected by welding. If, for example, such a large-scale structure in six parts six die casting processes are required. The so produced Parts need edited and then to the large-scale structure be connected to each other. This type of manufacture is true complex, but still significantly cheaper than the production an oversized die casting machine, with such a large-scale structure in one pouring process would be producible.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, die Herstellung großflächiger Werkstücke in einfacherer und weniger aufwendiger Weise zu ermöglichen.The present invention lies based on the problem, the production of large-area workpieces in simpler and enable less complex.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Gießzylindern über die Fläche des Werkstücks verteilt angeordnet werden, dass mit den mehreren Gießzylindern flüssiges Metall über mehrere Angüsse in die Gießform gedrückt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit die Herstellung großflächiger Werkstücke in einem einzigen Gießvorgang, ohne hierfür die in früherer Technik benötigten riesigen Drücke aufbringen zu müssen, sodass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Herstellung großflächiger Werkstücke in einem einzigen Gießvorgang mit einer normal dimensionierten Druckgußmaschine oder einer entsprechenden Vorrichtung möglich ist. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Gießzylinder können nämlich mit einem Gießdruck betrieben werden, der zwischen den Drücken für ein Niederdruck-Kokillengußverfahren und dem eigentlichen Druckgießverfahren liegt, vorzugsweise zwischen 50 und 400 bar. Wegen der geringen aufzubringenden Drücke kann daher die erfindungsgemäße Vorrichtung in üblichen Dimensionen gehalten werden.According to the invention, a method is used to achieve this object the one mentioned at the beginning Art characterized in that a plurality of casting cylinders over the area of the workpiece distributed that with the multiple casting cylinders liquid Metal over several sprues into the mold depressed becomes. The method according to the invention allows thus the production of large workpieces in one single casting process, without this that in earlier Technology needed huge pressures to have to muster so with the inventive method the production of large workpieces in one single casting process with a normally dimensioned die casting machine or a corresponding one Device possible is. Those used in the method according to the invention casting cylinder can namely with a casting pressure operated between the pressures for a low pressure gravity die casting process and the actual die casting process is preferably between 50 and 400 bar. Because of the low to be applied pressures can therefore the device according to the invention in usual Dimensions are kept.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Betätigung der Gießzylinder durch eine Steuerungseinrichtung synchronisiert so, dass gewünschte Teilfüllungen der Gießform mittels der jeweiligen Gießzylinder gleichzeitig entstehen. Im Übrigen werden die Gießzylinder vorzugsweise individuell im Gießvorgang gesteuert bzw. geregelt, beispielsweise bezüglich der Temperaturen, des Gießdrucks, der Gießdauer usw.In a preferred embodiment of the method according to the invention the actuation takes place the casting cylinder synchronized by a control device so that desired partial fillings the mold by means of the respective casting cylinders at the same time arise. Furthermore become the casting cylinders preferably individually in the casting process controlled or regulated, for example with regard to the temperatures of the casting pressure, the casting time etc.

Zweckmäßigerweise werden die Gießzylinder so über die Fläche des Werkstücks verteilt angeordnet, dass mit allen Gießzylindern etwa eine gleiche Metallmenge in die Gießform gedrückt wird. Diese Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens trägt dazu bei, ein Werkstück einheitlicher Qualität zu erstellen.The casting cylinders are expediently so over the area of the workpiece distributed that all casting cylinders are about the same Amount of metal in the mold depressed becomes. This embodiment of the method according to the invention contributes to this at, a workpiece uniform quality to create.

Es kann zweckmäßig sein, an den Stellen der Gießform, an denen Metallmassen von verschiedenen Gießzylindern aufeinander stoßen, Überläufe vorzusehen, um die Ausbildung von etwaigen Grenzflächen durch aufeinander stoßende Materialfronten und einen etwaigen Einschluss von Luft sicher zu vermeiden.It may be appropriate at the points of the mold where metal masses from different casting cylinders collide to provide overflows, about the formation of any interfaces by colliding material fronts and to safely avoid any trapping of air.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass es möglich ist, die durch die mehreren Gießzylinder erstellten Teilgießmassen so homogen zu verbinden, dass die Übergangsbereiche bezüglich der Qualität des Werkstücks keine Nachteile aufweisen. Es ist lediglich die Entfernung des in den Überlauf eingedrungenen überschüssigen Materials erforderlich, also eine Nachbearbeitung des Werkstücks, wie sie bei Gusswerkstücken üblich ist.The method according to the invention is based on Realizing that it is possible is through the multiple casting cylinders created casting compounds to connect so homogeneously that the transition areas with respect to the quality of the workpiece have no disadvantages. It's just the removal of the overflow penetrated excess material required, ie post-processing of the workpiece, such as it is common for cast workpieces.

Ausgehend von der oben erwähnten Problemstellung ist ferner eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Gießzylinderanordnung aus einer Anzahl von über die Fläche des Hohlraums der Gießform verteilt angeordneten Gießzylindern besteht, die mit Gießläufen der Gießform verbunden sind, dass eine Steuerung zur aufeinander abgestimmten Betätigung der Gießzylinder vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Gießvorrichtung ist vorzugsweise eine Vertikal-Gießmaschine, bei der die Gießzylinder somit vertikal ausgerichtet sind und sich auch die aus einem Formoberteil und einem Formunterteil gebildete Gießform in vertikaler Richtung öffnen und schließen lässt.Based on the problem mentioned above is also a device of the type mentioned in the present invention characterized that the casting cylinder assembly from a number of over the area the cavity of the mold distributed casting cylinders exists that with casting runs of mold are connected that a controller for coordinated activity the casting cylinder is provided. The casting device according to the invention is preferably one Vertical casting machine, in which the casting cylinder thus are aligned vertically and also consist of a molded upper part and open a mold formed in the vertical direction and conclude leaves.

Die Formteile der Gießform sind vorzugsweise aus mehreren Segmenten gebildet, da die Herstellung eines einzigen großflächigen Werkzeugs mit üblichen Werkzeugmaschinen nicht möglich wäre.The moldings of the mold are preferably formed from several segments, since the manufacture one large tool with usual Machine tools not possible would.

Bevorzugt ist das Formunterteil stationär und das Formoberteil vertikal verfahrbar angeordnet, sodass die Gießzylinder mit dem stationären Formunterteil verbunden werden.The lower mold part is preferably stationary and that Mold upper part arranged vertically movable, so that the casting cylinder with the stationary Molded part to be connected.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is intended to be explained below of an embodiment shown in the drawing. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines herzustellenden großflächigen Werkstücks und einer Verteilung von Gießzylindern über die Fläche des Werkstücks 1 is a schematic representation of a large-area workpiece to be produced and a distribution of casting cylinders over the surface of the workpiece

2 eine schematische Anordnung der Gießzylinder relativ zu einem stationären Formunterteil und einem vertikal bewegbaren Formoberteil 2 a schematic arrangement of the casting cylinder relative to a stationary mold lower part and a vertically movable mold upper part

3 eine schematische Darstellung einer vollständigen Gießform und eines Schließmechanismus 3 a schematic representation of a complete mold and a closing mechanism

4 eine prinzipielle Darstellung einer Klinkenverriegelung zwischen Formoberteil und Formunterteil. 4 a schematic representation of a latch lock between the upper mold part and lower mold part.

1 lässt ein großflächiges Werkstück 1 erkennen, das beispielsweise eine Seitenstruktur eines Fahrzeugs sein kann. Das Werkstücks 1 weist mehrere größere Ausnehmungen 2 auf, die beispielsweise Tür- und Fensterausschnitte sein können. Dazwischen befinden sich Säulen 3, die eine umlaufende Rahmenstruktur 4 ergänzen. 1 leaves a large workpiece 1 recognize that, for example, a side structure of a vehicle. The workpiece 1 has several larger recesses 2 which can be door and window cutouts, for example. In between there are columns 3 that have a surrounding frame structure 4 complete.

Unterhalb des Werkstücks 1 sind fünf Gießsysteme 5 mit jeweils einem Gießzylinder 6 und einem treibenden Hydraulikzylinder 7 angeordnet. Die Gießzylinder 6 weisen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in ihrer werkstücknahen Stirnseite 8 drei Öffnungen für somit drei Gießläufe 9 auf. Durch die Gießsysteme 5 wird das für das Werkstück 1 benötigte flüssige Metall, vorzugsweise Aluminium, an unterschiedlichen Stellen zugeführt.Below the workpiece 1 are five casting systems 5 with one casting cylinder each 6 and a driving hydraulic cylinder 7 arranged. The casting cylinders 6 have in the illustrated embodiment in their workpiece near end 8th three openings for three casting runs 9 on. Through the casting systems 5 will that for the workpiece 1 required liquid metal, preferably aluminum, supplied at different locations.

2 verdeutlicht den technischen Vorgang. Die Gießzylinder 6 sind mit einem stationären Formunterteil 10 einer Gießform verbunden. Ein vertikal verfahrbares Formoberteil 11 komplettiert die Gießform 12. 2 illustrates the technical process. The casting cylinders 6 are with a stationary bottom part 10 connected to a mold. A vertically movable top part 11 completes the mold 12 ,

Formunterteil 10 und Formoberteil 11 bestehen aus mehreren Formsegmenten 13, die in bekannter Technik zu dem Formoberteil 11 bzw. Formunterteil 10 zusammengefasst werden.Mold part 10 and molded top 11 consist of several shape segments 13 that in known technology to the mold top 11 or molded lower part 10 be summarized.

Das Formunterteil 10 weit in 2 einen Hohlraum 14 auf, der der Negativform des Werkstücks 1 entspricht. Die Füllung des Hohlraums 14 erfolgt durch die - im dargestellten Ausführungsbeispiel fünf – Gießsysteme 5, deren Gießzylinder 6 mit der nötigen Menge an flüssigem Metall gefüllt worden sind und dieses Metall gleichzeitig von verschiedenen, vorher ausgewählten Positionen aus in den Hohlraum 14 der Gießform 12 drücken. Dabei entstehen naturgemäß Materialfronten. An den Stellen, an denen Materialfronten unterschiedlicher Gießsysteme 5 aneinanderstoßen, ist ein (nicht dargestellter) Überlauf vorgesehen, um auch in diesen Übergangsbereichen eine einheitliche Gußqualität zu ermöglichen.The bottom part 10 far in 2 a cavity 14 on that of the negative shape of the workpiece 1 equivalent. The filling of the cavity 14 takes place through the - in the illustrated embodiment five - casting systems 5 whose casting cylinder 6 have been filled with the necessary amount of liquid metal and this metal simultaneously into the cavity from different, pre-selected positions 14 the mold 12 to press. This naturally creates material fronts. At the points where material fronts of different casting systems 5 abutting, an overflow (not shown) is provided in order to enable a uniform casting quality even in these transition areas.

Die Gießsysteme 5 sind so eingerichtet, dass das Eindrücken des flüssigen Metalls in den Hohlraum 14 der Gießform 12 mit einem Druck erfolgt, der unterhalb des Druckes üblicher Druckgussmaschinen (regelmäßig 600 bis 800 bar) liegt. Bevorzugte Gießdrücke für das erfindungsgemäße Verfahren liegen zwischen 50 und unter 400 bar, wobei die Obergrenze von 400 bar dem niedrigsten Druck entspricht, der bei herkömmlichen Druckgussmaschinen verwendet worden ist.The casting systems 5 are set up so that the liquid metal is pressed into the cavity 14 the mold 12 with a pressure that is below the pressure of conventional die casting machines (regularly 600 to 800 bar). Preferred casting pressures for the process according to the invention are between 50 and below 400 bar, the upper limit of 400 bar corresponding to the lowest pressure which has been used in conventional die casting machines.

3 verdeutlicht, dass das Formunterteil 10 auf einer stationären Grundplatte 15 einer Gießmaschine angeordnet ist, während das (in 3 nicht sichtbare) Formoberteil 11 mit einer Deckplatte 15' verbunden ist. Die Deckplatte 15' ist mittels vier Verschiebeeinheiten 16 in vertikaler Richtung verfahrbar, dient also zum Schließen bzw. Öffnen der Gießform 12. 3 clarifies that the bottom part 10 on a stationary base plate 15 a casting machine, while the (in 3 not visible) upper part of the mold 11 with a cover plate 15 ' connected is. The cover plate 15 ' is by means of four sliding units 16 Movable in the vertical direction, thus serves to close or open the mold 12 ,

4 verdeutlicht noch, dass im geschlossenen Zustand Formoberteil 11 und Formunterteil 10 mittels einer Klinkenverriegelung 17 miteinander verriegelt sein können, um ein sicheres Schließen der Form 12 während des Druckgießens zu gewährleisten und so die Verschiebeeinheiten 16 während des Druckgießvorgangs zu entlasten. 4 makes it clear that in the closed state the upper part of the mold 11 and molded lower part 10 by means of a latch lock 17 can be interlocked to ensure secure closing of the mold 12 to ensure during die casting and so the displacement units 16 to relieve pressure during the die casting process.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht sämtliche Varianten des Druckgießens, beispielsweise auch das Einlegen und Umgießen von Profilen, Verstärkungsteilen usw.The method according to the invention enables all Variants of die casting, for example the insertion and casting of profiles, reinforcement parts etc.

Da ein einheitlich hergestelltes Werkstück 1 entsteht, kann dieses ohne Probleme mit allen Dehnungs- und Festigkeitseigenschaften hergestellt werden und ist für Wärmebehandlungen geeignet, da das Werkstück 1 ohne Gaseinschlüsse herstellbar ist. Hierdurch ist auch eine Eignung zum Schmelzschweißen gegeben.Because a uniformly manufactured workpiece 1 arises, this can be produced with all stretch and strength properties without any problems and is suitable for heat treatments because the workpiece 1 can be produced without gas inclusions. This also makes it suitable for fusion welding.

Die nunmehr mit vertretbarem Aufwand mögliche einstückige Herstellung großflächiger Gusswerkstücke 1 macht Montagearbeiten zum Verschweißen einzelner Werkstückteile miteinander überflüssig, wodurch erhebliche Fertigungsvorteile für ein mit den Werkstücken 1 produziertes Produkt erzielt werden.The one-piece production of large-area cast workpieces that is now possible with reasonable effort 1 makes assembly work for welding individual workpiece parts to one another superfluous, which creates considerable manufacturing advantages for one with the workpieces 1 produced product can be achieved.

Claims (12)

Verfahren zur Herstellung großflächiger Werkstücke (1) im Druckgießverfahren, bei dem in eine Gießform (12) flüssiges Metall mittels einer Gießzylinderanordnung gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Gießzylindern (6) über die Fläche des Werkstücks (1) verteilt angeordnet werden, dass mit den mehreren Gießzylindern (6) flüssiges Metall über mehrere Angüsse in die Gießform (12) gedrückt wird.Process for the production of large workpieces ( 1 ) in the die casting process, in which in a mold ( 12 ) liquid metal is pressed by means of a casting cylinder arrangement, characterized in that a plurality of casting cylinders ( 6 ) over the surface of the workpiece ( 1 ) that the multiple casting cylinders ( 6 ) liquid metal over several sprues into the mold ( 12 ) is pressed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Gießzylindern (6) ausgeübten Drücke zwischen 50 und 400 bar liegen.A method according to claim 1, characterized in that the with the casting cylinders ( 6 ) pressures between 50 and 400 bar. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Gießzylinder (6) durch eine Steuerungseinrichtung synchronisiert so erfolgt, dass gewünschte Teilfüllungen der Gießform (12) mittels der jeweiligen Gießzylinder (6) gleichzeitig entstehen.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the actuation of the casting cylinder ( 6 ) synchronized by a control device so that desired partial fillings of the casting mold ( 12 ) by means of the respective casting cylinders ( 6 ) arise simultaneously. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießzylinder (6) so über die Fläche des Werkstücks (1) verteilt angeordnet werden, dass mit allen Gießzylindern (6) etwa eine gleiche Metallmenge in die Gießform (12) gedrückt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the casting cylinders ( 6 ) over the surface of the workpiece ( 1 ) distributed that all casting cylinders ( 6 ) about an equal amount of metal in the mold ( 12 ) is pressed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stellen der Gießform (12) an denen Metallmassen von verschiedenen Gießzylindern (6) aufeinander stoßen, Überläufe vorgesehen werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that at the locations of the casting mold ( 12 ) on which metal masses from different casting cylinders ( 6 ) collide, overflows are provided. Vorrichtung zur Herstellung großflächiger Werkstücke (1) mit einer aus wenigstens zwei relativ zueinander beweglichen Formteilen (10, 11) gebildeten schließbaren, einen Hohlraum (14) in Form des Werkstücks (1) ausbildenden Gießform (12) und einer Gießzylinderanordnung zum Drücken von flüssigem Metall in die Gießform (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Gießzylinderanordnung aus einer Mehrzahl von über die Fläche des Hohlraums (14) der Gießform (12) verteilt angeordneten Gießzylindern (6) besteht, die mit Gießläufen der Gießform (12) verbunden sind, dass eine Steuerung zur aufeinander abgestimmten Betätigung der Gießzylinder (6) vorgesehen ist.Device for the production of large workpieces ( 1 ) with one of at least two molded parts movable relative to one another ( 10 . 11 ) formed closable, a cavity ( 14 ) in the form of the workpiece ( 1 ) forming mold ( 12 ) and a casting cylinder arrangement for pressing liquid metal into the casting mold ( 12 ), characterized in that the casting cylinder arrangement of a plurality of over the surface of the cavity ( 14 ) the mold ( 12 ) distributed casting cylinders ( 6 ), which with casting runs of the mold ( 12 ) that a control for coordinated actuation of the casting cylinders ( 6 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießzylinder (6) vertikal ausgerichtet sind.Apparatus according to claim 6, characterized in that the casting cylinders ( 6 ) are aligned vertically. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (10, 11) der Gießform (12) aus mehreren Segmenten (13) gebildet sind.Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the molded parts ( 10 . 11 ) the mold ( 12 ) from several segments ( 13 ) are formed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (12) aus einem Formunterteil (10) und einem Formoberteil (11) gebildet ist.Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the casting mold ( 12 ) from a lower part ( 10 ) and a molded top ( 11 ) is formed. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Formunterteil (10) stationär und das Formoberteil (11) vertikal verfahrbar angeordnet ist.Apparatus according to claim 9, characterized in that the lower mold part ( 10 ) stationary and the upper part ( 11 ) is arranged vertically movable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch eine solche Verteilung der Gießzylinder (6) über die Fläche des Hohlraums (14) der Gießform (12), dass über alle Gießzylinder (6) eine etwa gleiche Materialmenge zur Füllung der Gießform (12) drückbar ist.Device according to one of claims 6 to 10, characterized by such a distribution of the casting cylinders ( 6 ) over the area of the cavity ( 14 ) the mold ( 12 ) that over all casting cylinders ( 6 ) approximately the same amount of material to fill the mold ( 12 ) can be pressed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (12) an den Stellen, an denen Metallmassen von verschiedenen Gießzylindern (6) aufeinander stoßen, mit Überläufen ausgebildet ist.Device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the casting mold ( 12 ) at the points where metal masses from different casting cylinders ( 6 ) meet each other, is formed with overflows.
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