DE112019001057T5

DE112019001057T5 - Formvorrichtung

Info

Publication number: DE112019001057T5
Application number: DE112019001057.3T
Authority: DE
Inventors: Hidenori Iimi; Tsuyoshi Arai; Atsuya SATO; Naoki Hiraiwa; Shinji Takagi; Takeshi Kusano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2020-11-05
Also published as: MX2020008524A; JP6838572B2; WO2019167692A1; US20200391283A1; DE112019001057T9; HUP2000319A1; CN111757788A; JP2019147179A

Abstract

Eine Formvorrichtung (1) ist dazu in der Lage, ein Bauteil herzustellen, das aus Aluminium ausgebildet ist, und beinhaltet eine Form (10) und ein Zuführteil für geschmolzenes Metall. Die Form (10) ist dazu in der Lage, einen Hohlraum (100) auszubilden, in welchen geschmolzenes Aluminium eingefüllt wird. Die Form (10) weist ein Basisteil (111), das aus Eisen ausgebildet ist, sowie ein Oberflächenschichtteil (113) auf. Das Oberflächenschichtteil (113) ist auf der Seite (100) des Hohlraums des Basisteils (111) vorgesehen und enthält 20 Gewichts-% Chrom oder mehr. Auf einer Oberfläche (115) der Seite (100) des Hohlraums des Oberflächenschichtteils (113) kann ein Dichrom-Trioxid-Film (114) ausgebildet werden. Das Zuführteil für geschmolzenes Metall ist dazu in der Lage, geschmolzenes Aluminium in den Hohlraum (100) zuzuführen.

Description

Querverweis auf ähnliche Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der Japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2018-34626 , eingereicht am 28. Februar 2018, deren Beschreibung hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Formvorrichtung.
Stand der Technik
Es gibt herkömmlich bekannte Formvorrichtungen, die für ein Druckgussverfahren verwendet werden, durch welches ein geschmolzenes Metall in einer Form mit Druck beaufschlagt bzw. unter Druck gesetzt wird, um ein Bauteil in einer gewünschten Form herzustellen. PTL 1 beschreibt zum Beispiel eine Formvorrichtung, bei welcher die Oberfläche einer Form zum Kontaktieren von geschmolzenem Metall mit einem Form-Freigabe-Mittel überzogen bzw. beschichtet ist, das eine organische Säure oder ein Salz einer organischen Säure enthält, das eine reduzierende Eigenschaft mit einer Konzentration von 0,01 Gewichts-% oder mehr an dem Verwendungspunkt aufweist, die kleiner gleich einer vorgegebenen Konzentration ist, welche die Stabilitätsgrenze einer Form-Freigabe-Emulsion in unverdünnter Form ist.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
Kurzfassung der Erfindung
Geschmolzenes Aluminium wird in einen Form-Hohlraum eingefüllt, um aus Aluminium ein Bauteil auszuformen. Bei den Formvorrichtungen, in welche geschmolzenes Aluminium eingefüllt werden soll, wird die Oberfläche des Form-Hohlraums als Maßnahmen gegen ein Anhaften von Aluminium an der Form und einen Auflösungsverlust einer Nitrierbehandlung oder einer mehrlagigen Beschichtung mit hitzebeständigen Keramiken unterzogen. Bei dem Prozess der Nitrierbehandlung wird eine Stickstoff-Diffusionsschicht allerdings durch einen Kontakt mit dem geschmolzenen Aluminium mit hoher Temperatur allmählich thermisch zersetzt, wodurch eine mangelnde Haltbarkeit verursacht wird. In dem Fall der mehrlagigen Beschichtung mit hitzebeständigen Keramiken erodiert das Basisteil der beschichteten Form durch eine Reaktion mit dem geschmolzenen Aluminium, wodurch sich die hitzebeständigen Keramikschichten ablösen können, falls das geschmolzene Aluminium wegen eines Schicht- bzw. Filmfehlers in die Beschichtung eindringt. Die vorliegende Offenbarung wurde unter Berücksichtigung der vorhergehenden Probleme getätigt. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Formvorrichtung vorzusehen, die ein Anhaften von geschmolzenem Aluminium und eine Beschädigung der Form bzw. Formbeschädigung verhindert.
Die vorliegende Offenbarung ist eine Formvorrichtung, die dazu in der Lage ist, ein aus Aluminium druckgegossenes Bauteil herzustellen, und eine Form und ein Zuführteil für geschmolzenes Metall beinhaltet.
Die Form ist dazu in der Lage, einen Hohlraum auszubilden, in welchen geschmolzenes Aluminium eingefüllt wird. Die Form weist ein Basisteil, das aus Eisen ausgebildet ist, und ein Oberflächenschichtteil auf, das auf der Seite des Hohlraums des Basisteils vorgesehen ist, 20 Gewichts-% Chrom oder mehr enthält und dazu in der Lage ist, auf einer Oberfläche der Seite des Hohlraums einen Dichrom-Trioxid-Film auszubilden.
Das Zuführteil für geschmolzenes Metall ist dazu in der Lage, geschmolzenes Aluminium in den Hohlraum zuzuführen.
Bei der Formvorrichtung der vorliegenden Offenbarung enthält das Oberflächenschichtteil mit der Seite des Hohlraums der Form des Basisteils 20 Gewichts-% Chrom oder mehr. Die ermöglicht es, auf der Oberfläche der Seite des Hohlraums des Oberflächenschichtteils einen Dichrom-Trioxid-Film auszubilden, der relativ zu dem geschmolzenen Aluminium ein dichter Passivfilm ist und eine nicht netzende Eigenschaft und eine Anti-Korrosions-Eigenschaft gegenüber dem geschmolzenen Aluminium aufweist. Entsprechend ist es möglich, ein Anhaften zwischen dem Basisteil der Form und dem geschmolzenen Aluminium verlässlich zu verhindern, wenn das geschmolzene Aluminium in den Hohlraum eingefüllt wird.
Der Dichrom-Trioxid-Film kann sich aufgrund des Kühl-/Heizzyklus der Form, eines Gleitens des aus Aluminium druckgegossenen Bauteils, wenn dieses aus der Form entfernt wird, oder dergleichen von dem Oberflächenschichtteil ablösen. Bei der Formvorrichtung der vorliegenden Offenbarung wandert das Chrom zu der Oberfläche des Oberflächenschichtteils in der Form, um einen neuen Dichrom-Trioxid-Film auszubilden, selbst falls sich der Dichrom-Oxid-Film von der Form ablöst. Dies verhindert ein Anhaften zwischen dem Basisteil der Form und dem geschmolzenen Aluminium für eine relativ lange Zeitspanne, wodurch ein Bruch der Form verhindert wird und die Lebensdauer der Formvorrichtung verlängert wird.
Figurenliste
Die vorhergehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die folgenden detaillierten Beschreibungen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen klarer werden. Die Zeichnungen zeigen wie folgt:

1 eine schematische Ansicht einer Formvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils II, das in 1 gezeigt wird;
3 ein schematisches Diagramm, welches Schritte der Formvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beschreibt;
4 ein schematisches Diagramm, welches Schritte der Formvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beschreibt, welches den nächsten Zustand nach dem zeigt, der in 3 gezeigt wird;
5 ein schematisches Diagramm, welches Schritte der Formvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beschreibt, welches den nächsten Zustand nach dem zeigt, der in 4 gezeigt wird;
6 eine Fotografie, welche Ergebnisse eines Versuchs an der Formvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7 eine Fotografie, welche Ergebnisse eines Versuchs an einer Formvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt;
8 eine schematische Ansicht einer Formvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
9 ein schematisches Diagramm, welches Schritte der Formvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beschreibt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine Mehrzahl von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Bei der Beschreibung der Mehrzahl von Ausführungsformen werden im Wesentlichen identische Teile mit identischen Bezugszeichen angegeben und deren überflüssige Beschreibung wird weggelassen.
Erste Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 wird eine Formvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben werden. Die Formvorrichtung 1 wird verwendet, um ein Bauteil 5 als ein „aus Aluminium druckgegossenes Bauteil“, das aus Aluminium ausgeformt ist, druckzugießen (vergleiche 5). Die Formvorrichtung 1 beinhaltet eine Form 10 und ein Zuführteil 20 für geschmolzenes Metall, wie in 1 gezeigt wird.
Die Form 10 weist eine bewegliche Form 11 und eine feste Form 12 auf. In der Form 10 bilden die bewegliche Form 11 und die feste Form 12 einen Hohlraum 100 aus, in welchen geschmolzenes Aluminium eingefüllt werden kann.
Die bewegliche Form 11 ist aus einem Metall ausgebildet, zum Beispiel aus Stahl. Die bewegliche Form 11 ist relativ zu der festen Form 12 beweglich, wie durch einen weißen Pfeil F0 gezeigt wird. Die bewegliche Form 11 weist einen ersten Raum 110 auf, der auf der Seite der festen Form 12 geöffnet ist, wie in 1 gezeigt wird. Der erste Raum 110 bildet einen Teil des Hohlraums 100. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Oberfläche der beweglichen Form 11 zum Kontaktieren des geschmolzenen Aluminiums. Die bewegliche Form 11 weist ein Basisteil 111, ein Konzentrations-Übergangsteil 112 und ein Oberflächenschichtteil 113 auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das Basisteil 111, das Konzentrations-Übergangsteil 112 und das Oberflächenschichtteil 113 integral ausgebildet.
Das Basisteil 111 ist ein Teil, das eine Grundstruktur der beweglichen Form 11 bildet. Das Basisteil 111 ist von dem ersten Raum 110 relativ getrennt angeordnet, wie in 2 gezeigt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Basisteil 111 aus Eisen mit einer Kohlenstoffkonzentration von 0,07 Gewichts-% oder weniger ausgebildet.
Das Konzentrations-Übergangsteil 112 ist ein Teil, das auf der Seite des ersten Raums 110 des Basisteils 111 vorgesehen ist. Das Konzentrations-Übergangsteil 112 ist derart ausgebildet, dass die Chromkonzentration ausgehend von dem Basisteil 111 hin zu dem Oberflächenschichtteil 113, das später beschrieben wird, konstant zunimmt. 2 zeigt die Grenze zwischen dem Basisteil 111 und dem Konzentrations-Übergangsteil 112 durch eine virtuelle Linie VL111.
Das Oberflächenschichtteil 113 ist ein Teil, das auf der Seite des ersten Raums 110 des Konzentrations-Übergangsteils 112 vorgesehen ist und eine Innenwand zum Ausbilden des ersten Raums 110 bildet. Das Oberflächenschichtteil 113 ist mit einer Dicke von 30 µm oder mehr und 200 µm oder weniger ausgebildet. Das Oberflächenschichtteil 113 wird zum Beispiel durch einen Chromierprozess, wie beispielsweise ein Gasphasen-Verfahren oder ein Pulververfahren, oder einen Thermodiffusionsprozess auf einem mit Chrom beschichteten Artikel mit einer Chromkonzentration von 20 Gewichts-% oder mehr ausgebildet. Dieses bildet einen Dichrom-Trioxid-Film 114 (wobei Dichrom-Trioxid nachfolgend als „Cr₂O₃“ abgekürzt wird) auf der Seite des ersten Raums 110 des Oberflächenschichtteils 113 aus (vergleiche 3). Der Cr₂O₃-Film 114 weist eine thermisch stabile Temperatur von 1350 Grad auf, die höher ist als eine Aluminium-Gießtemperatur von 680 Grad, und ist typischerweise mängelfrei. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Cr₂O₃-Film 114 zum Beispiel mit einer Dicke von 3 nm oder mehr ausgebildet. Die 3 bis 5 zeigen die Formvorrichtung jeweils in unterschiedlichen Maßstäben und derart, dass die Ausbildung des Cr₂O₃-Films 114 leicht ersichtlich ist. 2 zeigt die Grenze zwischen dem Konzentrations-Übergangsteil 112 und dem Oberflächenschichtteil 113 durch eine virtuelle Linie VL 112, und 3 zeigt die Grenze zwischen dem Cr₂O₃-Film 114 und einem anderen Teil in dem Oberflächenschichtteil 113 durch eine virtuelle Linie VL1 13.
Die feste Form 12 ist aus einem Metall ausgebildet, zum Beispiel aus Stahl. Die feste Form 12 ist auf eine unbewegliche Weise fixiert bzw. befestigt und weist einen zweiten Raum 120, der auf der Seite der beweglichen Form 11 geöffnet ist, und ein Verbindungsloch 121 auf, wie in 2 gezeigt wird. Der zweite Raum 120 bildet einen Teil des Hohlraums 100. Das heißt, der Hohlraum 100 ist aus dem ersten Raum 110 und dem zweiten Raum 120 ausgebildet. Das Verbindungsloch 121 setzt den zweiten Raum 120 mit der Außenseite der festen Form 12 in Verbindung.
Die feste Form 12 ist auf die gleiche Weise strukturiert wie die bewegliche Form 11 und weist ein Basisteil, ein Konzentrations-Übergangsteil und ein Oberflächenschichtteil auf. Das Basisteil, das Konzentrations-Übergangsteil und das Oberflächenschichtteil der festen Form 12 weisen jeweils die gleichen Merkmale auf wie das Basisteil 111, das Konzentrations-Übergangsteil 112 und das Oberflächenschichtteil 113 der beweglichen Form 11. Das Basisteil, Konzentrations-Übergangsteil und Oberflächenschichtteil der festen Form 12 sind integral ausgebildet.
Das Zuführteil 20 für geschmolzenes Metall ist derart ausgebildet, dass dieses dazu in der Lage ist, dem Hohlraum 100 in der Form 10 geschmolzenes Aluminium zuzuführen. Das Zuführteil 20 für geschmolzenes Metall führt dem zweiten Raum 120 über das Verbindungsloch 121 in der festen Form 12 das geschmolzene Aluminium zu.
Als nächstes werden Schritte der Formvorrichtung 1 beschrieben werden. Die 3 bis 5 zeigen Veränderungen hinsichtlich vergrößerter Ansichten des Oberflächenschichtteils 113 und dessen Umgebung der beweglichen Form 11, die einem Druckgussverfahren unter Verwendung der Formvorrichtung 1 unterzogen wird. Nachfolgend werden der Einfachheit halber die Schritte der beweglichen Form 11 beschrieben werden, aber die folgende Beschreibung gilt auch für die feste Form 12.
Vor dem Einfüllen des geschmolzenen Aluminiums in den Hohlraum 100 weist die Formvorrichtung 1 den Cr₂O₃-Film 114 auf, der auf der Oberfläche des Oberflächenschichtteils 113 der beweglichen Form 11 und dem Oberflächenschichtteil der festen Form 12 ausgebildet ist, wie in 3 gezeigt wird.
Zunächst werden die bewegliche Form 11 und die feste Form 12 kombiniert, um den Hohlraum 100 auszubilden. Geschmolzenes Aluminium 4 wird ausgehend von dem Zuführteil 20 für geschmolzenes Metall in die Form 10 mit dem Hohlraum 100 zugeführt. Das geschmolzene Aluminium 4, das ausgehend von dem Zuführteil 20 für geschmolzenes Metall zugeführt wird, wird in den Hohlraum 100 gedrückt und eingefüllt. Das geschmolzene Aluminium 4, das in den Hohlraum 100 gedrückt wird, breitet sich auf eine Oberfläche 115 des Cr₂O₃-Films 114 gegenüber dem Konzentrations-Übergangsteil 112 aus, wie in 4 gezeigt wird. Das heißt, die bewegliche Form 11 und die feste Form 12 werden über den Cr₂O₃-Film 114 mit dem geschmolzenen Aluminium in Kontakt gebracht.
Das geschmolzene Aluminium 4, das in den Hohlraum 100 eingefüllt wird, verfestigt sich, um das Bauteil 5 auszuformen. Wenn das Bauteil 5 ausgeformt wird, wird die bewegliche Form 11 bewegt und von der festen Form 12 getrennt, und das Bauteil 5 wird aus der Form 10 genommen. Zu dieser Zeit löst sich der Cr₂O₃-Film 114 durch die Bewegung des Bauteils 5 von dem Oberflächenschichtteil 113 der beweglichen Form 11 und dem Oberflächenschichtteil der festen Form 12 ab und fällt ab, wie durch einen weißen Pfeil F1 in 5 gezeigt wird.
Nachdem das Bauteil 5 aus der Form 10 genommen wird, wird der Cr₂O₃-Film 114 auf der Oberfläche des Oberflächenschichtteils 113 reproduziert, wie in 3 gezeigt wird. Das geschmolzene Aluminium, das für die nächste Herstellung des Bauteils 5 in den Hohlraum 100 gedrückt wird, breitet sich über die Oberfläche 115 des reproduzierten Cr₂O₃-Films 114 aus.
Eine Beschreibung zu einer Veränderung, die nach dem Entfernen eines Bauteils, das ausgeformt wird, indem geschmolzenes Aluminium in einen Hohlraum gedrückt wird, auf der Oberfläche einer Form auf der Seite des Hohlraums auftritt, wird unter Bezugnahme auf die 6 und 7 angegeben werden. Die Fotografien in den 6 und 7 zeigen beide Querschnitte der Oberfläche der Form auf der Seite des Hohlraums nach dem Entfernen des ausgeformten Bauteils aus dem Hohlraum.
6 zeigt die Fotografie des Querschnitts und dessen Umgebung der Oberfläche der Form 10 auf der Seite des Hohlraums 100 beim Druckgießen unter Verwendung der Formvorrichtung 1. Bei der Formvorrichtung 1, deren Fotografie des Querschnitts in 6 gezeigt wird, wurde die Oberfläche der Form 10 auf der Seite des Hohlraums 100 einer Chromierbehandlung unterzogen.
7 zeigt die Fotografie des Querschnitts und dessen Umgebung der Oberfläche der Form auf der Seite des Hohlraums beim Druckgießen unter Verwendung einer Formvorrichtung als ein Vergleichsbeispiel, das keine Komponenten aufweist, die äquivalent zu dem Oberflächenschichtteil und dem Konzentrations-Übergangsteil der Formvorrichtung 1 sind (die nachfolgend als „Formvorrichtung bei dem Vergleichsbeispiel“ bezeichnet wird). Bei der Formvorrichtung bei dem Vergleichsbeispiel, deren Fotografie des Querschnitts in 7 gezeigt wird, wurde die Oberfläche der Form auf der Seite des Hohlraums einer Nitrierbehandlung unterzogen.
Aus der Fotografie der Oberfläche und deren Umgebung der Formvorrichtung bei dem Vergleichsbeispiel, die in 7 gezeigt wird, ist ersichtlich, dass die gesamte Oberfläche der Form (der Teil, der durch einen Pfeil A7 mit durchgehender Linie in 7 gezeigt wird) derart erodiert ist, dass diese Vorsprünge und Aussparungen aufweist. Andererseits ist aus der Fotografie der Oberfläche und deren Umgebung der Formvorrichtung 1, die in 6 gezeigt wird, ersichtlich, dass die Oberfläche nicht erodiert sondern vergleichsweise flach ist (der Teil, der durch einen Pfeil A6 mit durchgehender Linie in 6 gezeigt wird). Zusätzlich ist es nicht wahrscheinlich, dass die Oberfläche, die in 6 gezeigt wird, von Lochfraß wegen des geschmolzenen Aluminiums betroffen ist.
Bei der Formvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform enthält das Oberflächenschichtteil 113, das auf dem Basisteil 111 der Form 10 auf der Seite des Hohlraums 100 vorgesehen ist, 20 Gewichts-% Chrom oder mehr. Die ermöglicht es, auf der Seite des Hohlraums 100 des Oberflächenschichtteils 113 einen Cr₂O₃-Film auszubilden, der relativ zu dem geschmolzenen Aluminium 4 ein dichter Passivfilm ist und eine nicht netzende Eigenschaft und eine Anti-Korrosions-Eigenschaft gegenüber dem geschmolzenen Aluminium 4 aufweist. Entsprechend kann die Formvorrichtung 1 das Anhaften zwischen dem Basisteil 111 der Form 10 und dem geschmolzenen Aluminium 4 verlässlich verhindern.
Bei der Formvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird die Oberfläche des Oberflächenschichtteils der Form 10 relativ flach gehalten, wie in 6 gezeigt wird. Dies verbessert die Abmessungsgenauigkeit des ausgeformten Bauteils 5, während die Qualität der äußeren Erscheinung des Bauteils 5 beibehalten wird.
Bei der Formvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform kann der Cr₂O₃-Film 114 von dem Oberflächenschichtteil 113 abgelöst werden, wenn das Bauteil 5, das in dem Hohlraum 100 ausgeformt wird, aus der Form 10 genommen wird. Allerdings wandert bei der Formvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform das Chrom in der Form 10 zu der Oberfläche des Oberflächenschichtteils 113, um den neuen Cr₂O₃-Film 114 auszubilden. Somit kann die Formvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform das Anhaften zwischen der Form 10 und dem geschmolzenen Aluminium 4 für eine relativ lange Zeit verhindern. Dies ermöglicht es, den Bruch der Form 10 zu verhindern und die Lebensdauer der Formvorrichtung 1 zu verlängern. Da das Anhaften zwischen der Form 10 und dem geschmolzenen Aluminium 4 für eine relativ lange Zeit verhindert werden kann, ist es möglich, die Anzahl an Arbeitsstunden für die Wartung der Form 10 zu reduzieren.
Bei der Formvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist das Konzentrations-Übergangsteil 112 derart ausgebildet, dass die Chromkonzentration ausgehend von dem Basisteil 111 hin zu dem Oberflächenschichtteil 113 konstant zunimmt. Entsprechend ist es bei der ersten Ausführungsform möglich zu verhindern, dass der Cr₂O₃-Film 114 sich aufgrund einer Wärmebelastung in einfacher Weise von der Form 10 ablöst.
Bei der Formvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist das Oberflächenschichtteil 113 mit einer Dicke von 30 µm oder mehr und 200 µm oder weniger ausgebildet. Dies kommt daher, dass es unwahrscheinlich ist, dass der Cr₂O₃-Film 114 reproduziert wird, wenn die Dicke des Oberflächenschichtteils 113 kleiner als 30 µm ist, wohingegen das Oberflächenschichtteil 113 hart wird und es wahrscheinlich ist, dass der Cr₂O₃-Film 114 sich von dem Oberflächenschichtteil 113 ablöst, wenn die Dicke des Oberflächenschichtteils 113 größer als 200 µm ist. Daher wird bei der ersten Ausführungsform ermöglicht, den Cr₂O₃-Film 114 in einem geeigneten Zustand zu halten, indem die Dicke des Oberflächenschichtteils 113 auf 30 µm oder mehr und 200 µm oder weniger eingestellt wird.
Bei der Formvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform weisen das Basisteil der beweglichen Form 11 und die feste Form 12 eine Kohlenstoffkonzentration von 0,07 Gewichts-% oder weniger auf. Dies verhindert, dass das Chrom, das in den Konzentrations-Übergangsteilen auf der Seite des Hohlraums 100 des Basisteils enthalten ist, durch Kohlenstoff des Basisteils eingefangen wird. Daher ist es bei der ersten Ausführungsform möglich, die Chromkonzentration in dem Konzentrations-Übergangsteil und dem Oberflächenschichtteil bei gewünschten Werten zu halten.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die 8 und 9 eine Formvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben werden. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich darin von der ersten Ausführungsform, dass diese ein Oxidationsmittel-Zuführteil beinhaltet.
Unter Bezugnahme auf die 8 und 9 wird eine Formvorrichtung 2 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden. Die Formvorrichtung 2 beinhaltet eine Form 10, ein Zuführteil 20 für geschmolzenes Metall und ein Oxidationsmittel-Zuführteil 30. Das Oxidationsmittel-Zuführteil 30 weist einen Oxidationsmitteltank 31 und eine Einspritzdüse 32 auf.
Der Oxidationsmitteltank 31 ist außerhalb der Form 10 vorgesehen. Der Oxidationsmitteltank 31 speichert eine oxidierende Säure, die mit dem Chromgehalt der Form 10 reagiert, um Cr₂O₃ wie beispielsweise Salpetersäure, Schwefelsäure oder organische Säure wie beispielsweise Essigsäure zu erzeugen.
Die Einspritzdüse 32 ist über ein Rohr 33 mit dem Oxidationsmitteltank 31 verbunden. Die Einspritzdüse 32 ist relativ zu der Form 10 beweglich. Die Einspritzdüse 32 ist derart beweglich, dass diese zwischen der beweglichen Form 11 und der festen Form 12, die voneinander getrennt angeordnet sind, wie in 9 gezeigt wird, positioniert ist. Die Einspritzdüse 32 weist eine Mehrzahl von Einspritzrohren 321 auf. Die Einspritzrohre 321 können ausgehend von dem Oxidationsmitteltank 31 ein Oxidationsmittel auf eine Oberfläche 115 eines Oberflächenschichtteils 113 der beweglichen Form 11 und eine Oberfläche 125 eines Oberflächenschichtteils der festen Form 12 auf der Seite des zweiten Raums 120 aufspritzen.
Bei dem Ausformprozess eines Bauteils 5 in der Formvorrichtung 2 wird zwischen der beweglichen Form 11 und der festen Form 12, die voneinander getrennt angeordnet sind, wie in 9 gezeigt wird, die Einspritzdüse 32 eingesetzt, bevor der Cr₂O₃-Film 114 scheinbar kurz davor ist, abzufallen. Die eingesetzte Einspritzdüse 32 spritzt das Oxidationsmittel ausgehend von der Mehrzahl von Einspritzrohren 321 auf die Oberflächen der beweglichen Form 11 und der festen Form 12 auf der Seite des Hohlraums 100 auf (wie durch eine Strich-Zweipunktlinie IJ9 in 9 gezeigt wird). Danach werden die Form 10 und das Oxidationsmittel durch das geschmolzene Aluminium erwärmt, sodass der Cr₂O₃-Film 114 auf den jeweiligen Oberflächen 115 und 125 der beweglichen Form 11 und der festen Form 12 auf der Seite des Hohlraums 100 erzeugt wird.
Bei der Formvorrichtung 2 gemäß der zweiten Ausführungsform wird bei dem Ausformprozess des Bauteils 5 in Übereinstimmung mit den Zuständen der Oberflächen 115 und 125 das Oxidationsmittel auf die Oberflächen 115 und 125 der beweglichen Form 11 und der festen Form 12 auf der Seite des Hohlraums 100 zugeführt, um dadurch auf eine positive Weise den Cr₂O₃-Film 114 zu erzeugen. Entsprechend wird das Anhaften zwischen dem Basisteil 111 der Form 10 und geschmolzenem Aluminium 4 verlässlich verhindert, indem der Cr₂O₃-Film 114 reproduziert oder der bereits erzeugte Cr₂O₃-Film 114 verstärkt wird. Daher ist es gemäß der zweiten Ausführungsform nicht nur möglich, die vorteilhaften Effekte der ersten Ausführungsform zu erzielen, sondern zudem ferner auch die Lebensdauer der Formvorrichtung 1 zu verlängern.
Andere Ausführungsformen
Bei den vorhergehenden Ausführungsformen weist die Form zwischen dem Basisteil und dem Oberflächenschichtteil das Konzentrations-Übergangsteil auf. Allerdings muss das Konzentrations-Übergangsteil nicht vorgesehen sein.
Bei den vorhergehenden Ausführungsformen sind das Basisteil, das Konzentrations-Übergangsteil und das Oberflächenschichtteil integral ausgebildet. Allerdings müssen diese Teile nicht integral ausgebildet sein. Es kann zum Beispiel ein Chrommaterial mit hoher Konzentration an der Oberflächenschicht des Basisteils angebracht sein, um eine Haftfähigkeit durch Wärmediffusion oder dergleichen zu steigern. In diesem Fall kann das Basisteil ein Bauteil mit einer relativ hohen Kohlenstoffkonzentration sein.
Bei den vorhergehenden Ausführungsformen ist das Konzentrations-Übergangsteil derart ausgebildet, dass die Chromkonzentration ausgehend von dem Basisteil hin zu dem Oberflächenschichtteil konstant zunimmt. Allerdings ist die Veränderung hinsichtlich der Chromkonzentration des Konzentrations-Neigungsteils nicht darauf beschränkt. Das Konzentrations-Übergangsteil kann lediglich derart ausgebildet sein, dass sich die Chromkonzentration zwischen dem Oberflächenschichtteil mit einer Chromkonzentration von 20 Gewichts-% oder mehr und dem Basisteil mit einer relativ niedrigen Chromkonzentration kontinuierlich verändert.
Bei den vorhergehenden Ausführungsformen weist das Oberflächenschichtteil eine Dicke von 30 µm oder mehr und 200 µm oder weniger auf. Allerdings ist die Dicke des Oberflächenschichtteils nicht auf diesen Bereich beschränkt.
Bei den vorhergehenden Ausführungsformen weist das Basisteil eine Kohlenstoffkonzentration von 0,07 Gewichts-% oder weniger auf. Allerdings ist die Kohlenstoffkonzentration des Basisteils nicht darauf beschränkt. Der Abschnitt des Basisteils auf der Seite der Konzentrations-Übergangsschicht kann dekarbonisiert werden, sodass nur dieser Abschnitt eine Kohlenstoffkonzentration von 0,07 Gewichts-% oder weniger aufweist. Anderenfalls kann das Basisteil derart verarbeitet werden, dass die Oberfläche eines Stahls mit einer Kohlenstoffkonzentration von ungefähr 0,4 Gewichts-% auf der Seite des Raums verchromt ist und erwärmt wird, um auf der Oberfläche der Chromschicht, die durchdrungen ist und an der Schnittstelle des Basisteils der Form anhaftet, einen Cr₂O₃-Film auszubilden. Der Cr₂O₃-Film kann das Anhaften zwischen dem Basisteil der Form und dem geschmolzenen Aluminium für eine relativ lange Zeit verhindern.
Bei der zweiten Ausführungsform wird das Oxidationsmittel ausgehend von den Einspritzrohren eingespritzt. Allerdings ist das Verfahren zum Zuführen des Oxidationsmittels auf die Oberfläche der Form auf der Seite des Hohlraums nicht darauf beschränkt. Das Oxidationsmittel kann zum Beispiel auf die Oberfläche der Form auf der Seite des Hohlraums angewendet werden.
Die bisher beschriebene vorliegende Ausführungsform ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Die vorliegende Offenbarung ist bisher gemäß der Ausführungsformen beschrieben worden, aber es ist zu beachten, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen oder Strukturen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung beinhaltet verschiedene Modifikationen und Veränderungen in einem Umfang eines Äquivalents. Zusätzlich sind verschiedene Kombinationen und Modi sowie andere Kombinationen und Modi, die nur ein Element der vorhergehenden Kombinationen und Modi, weniger oder mehr als das eine Element beinhalten, in dem Umfang und der gedanklichen Breite der vorliegenden Offenbarung beinhaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201834626 [0001]

Claims

Formvorrichtung, die dazu in der Lage ist, ein aus Aluminium druckgegossenes Bauteil (5) herzustellen, aufweisend: eine Form (10), die dazu in der Lage ist, einen Hohlraum (100) auszubilden, in welchen geschmolzenes Aluminium (4) eingefüllt wird, und ein Basisteil (111), das aus Eisen ausgebildet ist, sowie ein Oberflächenschichtteil (113) aufweist, wobei das Oberflächenschichtteil auf der Seite des Hohlraums des Basisteils vorgesehen ist, wobei dieses 20 Gewichts-% Chrom oder mehr enthält, und wobei dieses dazu in der Lage ist, auf einer Oberfläche (115, 125) der Seite des Hohlraums einen Dichrom-Trioxid-Film (114) auszubilden; und ein Zuführteil (20) für geschmolzenes Metall, dazu in der Lage ist, geschmolzenes Aluminium in den Hohlraum zuzuführen.
Formvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Form ein Konzentrations-Übergangsteil (112) aufweist, das zwischen dem Basisteil und dem Oberflächenschichtteil vorgesehen ist und derart ausgebildet ist, dass eine Chromkonzentration ausgehend von dem Basisteil hin zu dem Oberflächenschichtteil konstant zunimmt, und das Basisteil, das Konzentrations-Übergangsteil und das Oberflächenschichtteil integral ausgebildet sind.
Formvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Oberflächenschichtteil eine Dicke von 30 µm oder mehr und 200 µm oder weniger aufweist.
Formvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Basisteil eine Kohlenstoffkonzentration von 0,07 Gewichts-% oder weniger aufweist.
Formvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend ein Oxidationsmittel-Zuführteil (30), das dazu in der Lage ist, ein Oxidationsmittel auf die Oberfläche des Oberflächenschichtteils auf der Seite des Hohlraums zuzuführen.
Formvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Oxidationsmittel eine oxidierende Säure ist.