DE10328654A1 - Gießverfahren für metallische Bauteile - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gießverfahren für metallische Bauteile, umfassend mehrere auf einem Gießrundtisch positionierte Gießmaschinen und diesen jeweils zugeordnete Kokillen, wobei die Formfüllung der Kokillen (11) im Druckguss seitlich erfolgt. Der Vorteil des Verfahrens resultiert aus der Zeitersparnis, die sich daraus ergibt, dass nach der Befüllung der einer Kokille (11) zugeordneten Füllkammer (13) während der Rotationsbewegung des Gießrundtisches (10) bereits die Formfüllung der Kokille beginnen kann.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gießverfahren für metallische Bauteile umfassend mehrere auf einem Gießrundtisch positionierte Gießmaschinen und diesen jeweils zugeordnete Kokillen.
- Die WO 01/45878 A3 betrifft ein Verfahren, bei dem mehrere Gießformen auf einem Gießrundtisch angeordnet sind, wobei ein Metall, beispielsweise Aluminium, mittels eines Ofens in einem geschmolzenen Zustand gehalten und zu der jeweiligen Form gepumpt wird. Die Form umfasst Seitenteile aus Sand und eine abnehmbare obere Abdeckung aus Stahl. Es liegt somit eine horizontale Formteilung vor. Die Füllung der Form erfolgt über eine elektromagnetische Pumpe über eine Steigleitung vom Ofen zur Form, wobei die Form unter Druck von unten her gefüllt wird.
- Die
DE 34 22 121 A1 beschreibt eine Fertigungslinie für die Herstellung von Gussstücken unter Verwendung eines Gießrundtisches, auf dem mehrere Gießformen angeordnet sind sowie mehrere Einrichtungen für das Gegendruckgießen. Jede Einrichtung umfasst eine untere abgedichtete Kammer und eine obere abgedichtete Kammer, wobei in der unteren abgedichteten Kammer ein Tiegel mit Metallschmelze angeordnet ist und in der oberen abgedichteten Kammer eine Gießform. Die Gießform besteht aus einer beweglichen oberen Formhälfte 36 und einer unbeweglichen unteren Formhälfte 37. Zwischen der unteren abgedichteten Kammer und der oberen abgedichteten Kammer wird ein Druckunterschied erzeugt, so dass Metall durch eine Metallleitung von einem Tiegel in die Gießform gefördert wird. - Die
DE 38 28 585 C2 beschreibt eine Druckgießmaschine mit mehreren Gießformöffnungs- und Gießformschließeinheiten, die jeweils ein Paar Metallgießformen aufweisen, die in verschiedenen Drehpositionen am Außenumfang eines Drehtellers angeordnet sind. Es ist auch hier eine horizontale Formteilung vorgesehen mit einer oberen beweglichen Metallgießform. Über einen Einspritzzylinder mit Kolbenstange und Druckstempel wird von unten her geschmolzenes Metall in den Hohlraum zwischen den Metallgießformen eingespritzt. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Gießverfahren der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, welches die Herstellung von Gussteilen in hoher Qualität ermöglicht und eine hohe Produktivität aufweist.
- Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Verfahren der eingangs genannten Gattung mit dem kennzeichnenden Merkmal des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei einem Gießverfahren für metallische Bauteile, welches mehrere auf einem Gießrundtisch positionierte Gießmaschinen und diesen jeweils zugeordnete Kokillen umfasst, die Formfüllung der Kokillen im Druckguss seitlich erfolgt. Die Formfüllung der Kokillen erfolgt insbesondere seitlich durch die Bewegung eines Kolbens, beispielsweise eines hydraulisch angesteuerten Kolbens. Ein solcher Kolben ist vorzugsweise jeweils an der der jeweiligen Kokille zugeordneten Füllkammer vorgesehen und die Formfüllung der Kokille kann durch Bewegung des Kolbens in Richtung auf die Kokille erfolgen.
- Vorzugsweise ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Gießverfahren eine Gießofenstation umfasst, mittels derer eine jeweils einer Kokille zugeordnete Füllkammer befüllt wird und nach dem Befüllen der Gießrundtisch eine Position weiter bis zur nächsten Kokille taktet. Weiter vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Formfüllung wenigstens einer Kokille mindestens teilweise während der Rotationsbewegung des Gießrundtisches erfolgt.
- Die Kokillen können horizontal oder vertikal geteilt auf Gießmaschinen positioniert werden. An der jeweiligen Gießmaschine ist eine Füllkammer angebaut, wobei flüssiges Metall, vorzugsweise Aluminium oder Magnesium an der Gießofenstation in die Füllkammer gefüllt wird. Nach Abschluss des Füllens der Gießkammer taktet der Gießrundtisch eine Position weiter bis zur nächsten Kokille. Während der Rotationsbewegung des Gießrundtisches bewegt sich der Kolben der Gießkammer vorzugsweise in Richtung der Kokille. Damit beginnt die Formfüllung der Kokille, die vorzugsweise steigend von unten nach oben gefüllt wird. Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Formfüllung bei gleichzeitiger Rotation der Kokille erfolgen kann. Damit sind höhere Taktzeiten gegenüber dem konventionellen Niederdruck Kokillenguss auf Standplätzen möglich. Die Füllung der Kokille durch die Bewegung des seitlich, das heißt vorzugsweise horizontal bewegten, vorzugsweise hydraulisch angesteuerten Kolbens, ermöglicht sehr kurze Formfüllzeiten. Dadurch sind deutlich geringere Gießtemperaturen als im Schwerkraftkokillenguss möglich.
- Das erfindungsgemäße Gießverfahren ermöglicht den Einsatz naturharter Metalllegierungen, insbesondere Aluminiumlegierungen. Damit werden insbesondere die notwendigen Eigenschaften für Fahrwerksteile im Gusszustand erreicht, insbesondere eine hohe Bruchdehnung, Streckgrenze und/oder Warm- und Kaltzugfestigkeit. Auf eine teure Warmbehandlung kann dadurch verzichtet werden.
- Während der Rotationsbewegung kann sowohl in horizontal als auch in vertikal geteilten Kokillen partiell an lunkergefährdeten Stellen der Bauteile ein Nachverdichtungsprozess im Bereich zwischen der Liquidus- und der Solidustemperatur erfolgen. Gemäß einer alternativen Variante der Erfindung kann gegebenenfalls bei horizontal angeordneter Gießlage die zweite Kokillenhälfte (in der Regel die obere Hälfte) durch ein Kernpaket, das heißt Einzel- oder Kompaktkerne ersetzt werden.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können gemäß einer alternativen Variante anstelle eines Gießofens Mehrfachstationen mit Transportpfannen verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von gegossenen Bauteilen aus Aluminium, Magnesium oder einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung. Das Verfahren findet insbesondere im Fahrzeugbau Verwendung, beispielsweise zur Herstellung von Fahrwerksteilen, Kurbelgehäusen oder Zylinderköpfen von Kraftfahrzeugen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch die Verwendung eines Gießverfahrens der vorgenannten Art zur Herstellung dieser Teile beziehungsweise zur Herstellung von Bauteilen aus Aluminium, Magnesium oder Aluminium- oder Magnesiumlegierungen mit hoher Bruchdehnung und/oder Streckgrenze und/oder Warm- und Kaltzugfestigkeit.
- Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens sind weiterhin gegossene Bauteile aus Metall, insbesondere Bauteile für das Fahrwerk oder Motorenteile von Kraftfahrzeugen aus Aluminium, Magnesium oder einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung, die nach einem Verfahren der erfindungsgemäßen Art hergestellt wurden.
- Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabelösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
- Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
-
1 eine schematisch stark vereinfachte Draufsicht auf eine beispielhafte Anlage für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Gießverfahrens; -
2 eine schematisch vereinfachte gegenüber1 vergrößerte Darstellung einer Gießform gemäß einer ersten Ausführungsvariante in zwei Ansichten; -
3 eine weitere Darstellung einer Gießform gemäß einer zweiten Ausführungsvariante in zwei Ansichten. - Zunächst wird auf
1 Bezug genommen. Die Darstellung ist stark schematisch vereinfacht und zeigt einen Gießrundtisch10 für ein erfindungsgemäßes MPC-Gießverfahren (Moving Pressure Casting). Die Darstellung zeigt eine Bedienungsperson20 auf dem Gießrundtisch10 , der eine beispielsweise taktweise oder kontinuierliche Drehung zum Beispiel im Uhrzeigersinn um seine Mittelachse vollführt. Auf dem Gießrundtisch10 sind mehrere Kokillen11 angeordnet, denen jeweils eine Füllkammer13 zugeordnet ist. Weiterhin umfasst die Anlage einen Gießofen12 , mittels dessen jeweils die einer Kokille zugeordnete Füllkammer13 , die sich in der entsprechenden Drehposition befindet, welches in diesem Fall die Kokille11a mit der Füllkammer13a ist, befüllt wird. Auf einem derartigen Gießrundtisch10 sind beispielsweise drei bis zehn oder mehr Kokillen angeordnet, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dies acht Kokillen. Nachdem die Füllkammer13a der Kokille11a befüllt ist, taktet der Gießrundtisch um seine vertikale Mittelachse eine Position weiter, bis die nächste Kokille die Station mit dem Gießofen12 erreicht. Während der Rotationsbewegung des Gießrundtisches10 kann die Formfüllung der Kokille11a erfolgen, bei der über einen Kolben14 in einer Bewegung des Kolbens in horizontaler Richtung von der Seite her auf die Kokille11 zu die Formfüllung der Kokille11 erfolgt. Alternativ zur Verwendung eines Gießofens12 können auch Mehrfachstationen mit Transportpfannen15 verwendet werden, wie sie in1 schematisch als Alternative zum Gießofen12 dargestellt sind. - Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf
2 der Aufbau und die Formfüllung der Kokille11 näher erläutert.2 zeigt eine erste mögliche Ausführungsvariante, bei der eine vertikale Formteilung vorgesehen ist, wie man aus der linken Seitenansicht der Kokille11 erkennt. Rechts daneben ist die Vorderansicht dargestellt. Die Kokille11 besteht somit aus einer linken Formhälfte11b und einer rechten Formhälfte11c , die entlang einer etwa mittigen vertikalen Linie getrennt werden können. In der Seitenansicht von2 erkennt man außerdem den Kolben14 , der in horizontaler Richtung beweglich ist und mittels dessen die Formfüllung der Kokille erfolgt, wobei das flüssige Metall mittels des Kolbens zunächst durch einen horizontalen Kanal16 her erfolgt, wobei danach das flüssige Metall in dem Formhohlraum17 von unten nach oben her ansteigt und so die Kokille gefüllt wird. -
3 zeigt in zwei Ansichten, nämlich einer Seitenansicht und einer Vorderansicht eine alternative Ausführungsvariante der Erfindung. In diesem Fall ist die Kokille11 mit horizontaler Formteilung ausgeführt, so dass sich zwei Formhälften, nämlich eine obere Formhälfte11d und eine untere Formhälfte11e ergeben und diese beiden Formhälften entlang einer horizontalen Trennlinie getrennt werden können. Auch bei der Variante gemäß3 erfolgt die Formfüllung von der Seite her mittels des Kolbens14 , der in horizontaler Richtung beweglich ist und das flüssige Metall durch einen horizontalen Kanal16 in den Formhohlraum17 von unten nach oben aufsteigend pumpt. Der Unterschied bei der Variante gemäß3 gegenüber2 besteht in der hier horizontalen Formteilung. Bei beiden Varianten besteht der wesentliche Vorteil der Erfindung darin, dass die Befüllung der Form während der Rotationsbewegung des Gießrundtisches10 beginnen oder vollständig stattfinden kann. Da der Gießrundtisch zur nächsten Kokille11 taktet (siehe auch1 ) kann dann an der Gießofenstation12 wieder die nächste Füllkammer13 der nächsten Kokille11 befüllt werden und das Verfahren führt durch diese Zeitersparnis zu einer erheblichen Rationalisierung. -
- 10
- Gießrundtisch
- 11, 11a
- Kokillen
- 11b
- linke Formhälfte der Kokille
- 11c
- rechte Formhälfte der Kokille
- 11d
- obere Formhälfte der Kokille
- 11e
- untere Formhälfte der Kokille
- 12
- Gießofen
- 13, 13a
- Füllkammer
- 14
- Kolben
- 15
- Transportpfannen
- 16
- Kanal
- 17
- Formhohlraum
- 20
- Bedienungsperson
Claims (11)
- Gießverfahren für metallische Bauteile umfassend mehrere auf einem Gießrundtisch positionierte Gießmaschinen und diesen jeweils zugeordnete Kokillen, dadurch gekennzeichnet, dass die Formfüllung der Kokillen (
11 ) im Druckguss seitlich erfolgt. - Gießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formfüllung der Kokille seitlich durch die Bewegung eines Kolbens (
14 ) erfolgt. - Gießverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formfüllung der Kokille seitlich durch die Bewegung eines hydraulisch angesteuerten Kolbens erfolgt.
- Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formfüllung der Kokille (
11 ) mittels eines an der der jeweiligen Kokille zugeordneten Füllkammer (13 ) vorgesehenen Kolbens (14 ) durch Bewegung des Kolbens in Richtung auf die Kokille erfolgt. - Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Gießofenstation (
12 ) vorgesehen ist, mittels derer eine jeweils einer Kokille (11 ) zugeordnete Füllkammer (13 ) befüllt wird und nach dem Befüllen der Gießrundtisch (10 ) eine Position weiter bis zur nächsten Kokille taktet. - Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formfüllung wenigstens einer Kokille (
11 ) mindestens teilweise während der Rotationsbewegung des Gießrundtisches (10 ) erfolgt. - Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Herstellung von gegossenen Bauteilen aus Aluminium, Magnesium oder einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung dient.
- Gießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle eines Gießofens Mehrfachstationen mit Transportpfannen verwendet werden.
- Verwendung eines Gießverfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung von Fahrwerksteilen, Kurbelgehäusen oder Zylinderköpfen von Kraftfahrzeugen.
- Verwendung eines Gießverfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung von Bauteilen aus Aluminium, Magnesium oder Aluminium- oder Magnesiumlegierungen mit hoher Bruchdehnung und/oder Streckgrenze und/oder Warm- und Kaltzugfestigkeit.
- Gegossenes Bauteil aus Metall, insbesondere Bauteil für ein Fahrwerk oder Motorenteile eines Kraftfahrzeugs aus Aluminium, Magnesium oder einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt wurde.
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