DE19718725A1 - Verfahren zur Herstellung von wenigstens teilweise hohlen Metallartikeln - Google Patents

Description

Bei der Fertigung von wenigstens teilweise hohlen Metall­ artikeln in Spritzgieß- oder Druckgußwerkzeugen hat man bislang durchaus befriedigende Ergebnisse erzielt. Im Zuge der ständigen Bemühungen hinsichtlich Erhöhung der Qualität der hergestellten Metallartikel bei gleichzeiti­ ger Reduzierung der Fertigungskosten stößt die Praxis durch den Aufbau und die Betriebsweise der Spritzgieß- oder Druckgußwerkzeuge jedoch an unüberbrückbare Grenzen.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, in Spritzgieß- oder Druckgußwerkzeugen hergestellte, wenigstens teilweise hohle Metallartikel unter merklicher Reduzierung der Herstellkosten hinsicht­ lich der Qualität deutlich zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 1.

Durch die Verwendung eines geeigneten Verdrängerwerk­ stoffs können jetzt die inneren und äußeren Oberflächen der in Spritzguß- oder Druckgußwerkzeugen hergestellten Metallartikel erheblich verbessert werden. Dabei kann nicht nur die Maßhaltigkeit der Metallartikel in wesent­ lich engeren Grenzen gehalten, sondern es können auch aufgrund der jetzt möglichen dünneren Artikelwände die Menge des einzusetzenden Werkstoffs und damit auch letzt­ lich das Artikelgewicht reduziert werden. Unter Berück­ sichtigung des Sachverhalts, daß die Eigenspannungen im erstarrten Metall verringert und somit die Stabilität durch den "Rohreffekt" erhöht werden kann, sind auch Nachverformungen durch Verzug auf ein Mindestmaß mini­ mierbar.

Des weiteren können die Werkzeugkosten verringert werden, da letztlich nur die Außenform erforderlich ist. Auch brauchen keine all zu hohen Zuhaltekräfte auf die Spritz­ gieß- oder Druckgußwerkzeuge mehr ausgeübt zu werden. Da gezielt Hohlräume hergestellt werden können, ist auch die Gefahr der Bildung von Lunkern im wesentlichen ausge­ schlossen.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können Metall­ artikel im Aluminium- oder Zinkdruckguß gefertigt werden. Desweiteren ist es möglich, Artikel aus Sintermetall, Me­ tallpulver mit Kunststoffbeimengungen, Grauguß oder Stahlguß unter Anwendung der Erfindung herzustellen.

Unter quasi fluidische Verdrängerwerkstoffe werden einer­ seits Gase, wie Druckluft, Sauerstoff, Stickstoff, Koh­ lensäure, Edelgase oder mit den schmelzflüssigen metalli­ schen Medien nicht reagierende Gase eingesetzt werden.

Daneben ist es vorstellbar, daß auch Flüssigkeiten, wie kalte Kohlensäure, Öle, Kunststoffe, Wasser oder auf Was­ ser basierende flüssige Wachse Verwendung finden. Ferner sind Emulsionen mit Sand oder betonähnlicher Zusammen­ stellung sowie porenhaltige Werkstoffe und Werkstoffe mit Treibmitteln denkbar.

Das grundlegende Verfahren gemäß Anspruch 1 kann ver­ schiedenartig realisiert werden. Dabei bestimmt immer das zu verarbeitende Metall je nach Kristallisationsverhal­ ten, Wärmeleitfähigkeit, Reaktionsverhalten gegenüber dem Verdrängerwerkstoff, Schmelze, Temperatur, Viskosität, Einspritzdruck und -geschwindigkeit das einzusetzende Verfahren.

In diesem Zusammenhang wird eine Variante in den Merkma­ len des Anspruchs 2 erblickt. Wenn mithin ein "langsames" Kristallisationsverhalten und eine niedrige Schmelzevis­ kosität vorliegt, kann die Metallschmelze in die Kavität des Spritzgieß- oder Druckgußwerkzeugs nur zu einem be­ stimmten Prozentsatz eingebracht und erst danach parallel zu dem weiteren Einbringen der Metallschmelze in gleicher Fließrichtung mit dem Einspritzen von Verdrängerwerkstoff gestartet werden. Hierbei erstarrt die Metallschmelze an der kälteren Außenwand der Werkzeugform und bildet da­ durch eine feste Haut. Der Verdrängerwerkstoff kann folg­ lich nur noch die der kalten Außenwand abgewandten Berei­ che der Metallschmelze oder in Massenanhäufungen befind­ liche Metallschmelzen bewegen und diese benutzen, um den gewünschten Metallartikel zu bilden.

Bei einer hohen Viskosität und "schnellem" Kristallisa­ tionsverhalten der Metallschmelzen gelangen die Merkmale des Anspruchs 3 zur Anwendung. Hierbei ist es möglich, die Kavität eines Spritzgieß- oder Druckgußwerkzeugs ganz zu füllen und die noch bewegliche Metallschmelze mit dem Verdrängerwerkstoff zu verdrängen. Dies ist im übrigen unabhängig von vorhergehenden Fließrichtungen der Metall­ schmelze möglich. Auch übernimmt hierbei der Verdränger­ werkstoff die Aufgabe des Nachdrucks innerhalb der Kavi­ tät der Spritzgieß- oder Druckgußwerkzeuge.

Unabhängig davon, welches Verfahren zur Anwendung ge­ langt, kann nach dem Erstarren des jeweiligen Metallarti­ kels der Verdrängerwerkstoff entfernt werden oder er ver­ bleibt sogar noch im Metallartikel. Bei gasförmigen oder flüssigen Verdrängerwerkstoffen, die nicht mit erstarren, ist es besonders sinnvoll, wenn das Ablassen des Drucks und das Ausströmen des Verdrängerwerkstoffs durch ein ge­ eignetes Ventilsystem gewährleistet wird.

Gemäß der Erfindung wird der Verdrängerwerkstoff extrem schnell in die jeweilige Metallschmelze eingebracht. Hierbei werden in Abhängigkeit von dem jeweiligen Werk­ stoff die Eindringgeschwindigkeit und auch die Druckhöhe gezielt gesteuert.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von wenigstens teilweise hohlen Metallartikeln in Spritzgieß- oder Druckguß­ werkzeugen mit gleichzeitiger Gestaltung der Hohl­ räume in diesen Artikeln, wobei die Hohlräume durch Einführen von zumindest quasi fluidischen Verdränger­ werkstoffen in die noch schmelzflüssigen Bereiche der Artikel und Verpressen der Metallschmelzen erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer niedrigen Viskosität und langsamem Kristallisationsverhalten der Metallschmelzen zunächst nur Teilmengen der Me­ tallschmelzen in die Spritzgieß- oder Druckgußwerk­ zeuge eingebracht werden und dann in derselben Fließ­ richtung parallel zum Einbringen der Metallschmelzen mit dem Einspritzen der Verdrängerwerkstoffe in die Metallschmelzen gestartet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer hohen Vis­ kosität und schnellem Kristallisationsverhalten der Metallschmelzen zunächst die Gesamtmengen der erfor­ derlichen Metallschmelzen in die Spritzgieß- oder Druckgußwerkzeuge eingebracht und anschließend die noch beweglichen Restmengen innerhalb der bereits er­ starrten Metallschmelzen mittels des Verdrängerwerk­ stoffs verpreßt werden.