DE19826848A1

DE19826848A1 - Aus Leichtmetallegierungen gegossene Werkstücke

Info

Publication number: DE19826848A1
Application number: DE1998126848
Authority: DE
Inventors: Walter Anton
Original assignee: Borbet GmbH
Current assignee: Borbet GmbH
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 1999-12-23
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: DE19826848C5; DE19826848C2

Abstract

Die Erfindung betrifft aus Leichtmetallegierungen gegossene Werkstücke, insbesondere für die die Kraftfahrzeug-Industrie, beispielsweise Leichtmetallräder sowie Bauteile für Radaufhängungen, mit insbesondere durch an- und abschwellende dynamische Biege- und Torsionsspannungen belasteten Querschnitten. Zwecks Materialeinsparung und gleichzeitiger Verbesserung des Widerstandsmomentes im Verhältnis zum eingesetzten Material ist im Bereich der belasteten Querschnitte mindestens ein verlorener Kern (4) aus einem Material bzw. einer Materialkombination mit gegenüber dem Gießwerkstoff geringerem spezifischen Gewicht eingegossen.

Description

Die Erfindung betrifft aus Leichtmetallegierungen, z. B. Aluminium- oder Magnesium-Legierungen, gegossene Werkstücke, insbesondere für die Kraftfahrzeug-Industrie, beispielsweise Leichtmetallräder sowie Bauteile für Radaufhängungen, mit insbesondere durch an- und abschwellende dynamische Biege- und Torsionsspannungen belasteten Querschnitten.

Derartige aus Leichtmetallegierungen gegossene Werkstücke sind in vielen Ausgestaltungen bekannt, insbesondere für die Kraftfahrzeug-Industrie. Es handelt sich hierbei hauptsächlich um Leichtmetallräder sowie um Bauteile für Radaufhängungen, wie Längs- und Querlenker, Fahrschemelteile und viele Arten von Streben. Diesen Bauteilen ist gemeinsam, daß sie bei ihrem Einsatz durch an- und abschwellende dynamische Biege- und Torsionskräfte belastet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Belastbarkeit derartiger, aus Leichtmetallegierungen gegossener Werkstücke bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung zu erhöhen.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der belasteten Querschnitte mindestens ein verlorener Kern aus einem Material bzw. einer Materialkombination mit gegenüber dem Gießwerkstoff geringerem spezifischen Gewicht eingegossen ist.

Durch diesen im Bereich der belasteten Querschnitte eingegossenen verlorenen Kern wird nicht nur das Gewicht des Werkstückes reduziert, weil der Kern aus einem Material bzw. einer Materialkombination mit gegenüber dem Gießwerkstoff geringerem spezifischen Gewicht besteht, sondern auch das Widerstandsmoment im Bereich der belasteten Querschnitte relativ erhöht im Vergleich zum eingesetzten Material. Der erfindungsgemäße Vorschlag führt somit zu einer Materialeinsparung und einer gleichzeitigen Verbesserung des Widerstandsmoments der aus einer Leichtmetallegierung gegossenen Werkstücke im Bereich der belasteten Querschnitte.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der verlorene Kern aus einem hitzebeständigen, bei Gießtemperatur wasserfreiem Material. Ein derartiges Material kann beispielsweise eine bisher als Isoliermasse verwendete Trockenmasse mit 73% SiO₂, 7% Al₂O₃, 4% CaO, 5% MgO, 3,5% FeO und 7,5% anderen Bestandteile sein. Außerdem ist es möglich, ein ursprünglich als Filtermaterial mit poröser Schaumstruktur verwendetes Material einzusetzen, dessen Oberfläche zumindest soweit geschlossen ist, daß das Leichtmetall nach 1 bis 2 mm Eindringtiefe erstarrt. Ein solches keramisches oder nichtkeramisches Material mit Schaumstruktur hat ein sehr geringes spezifisches Gewicht.

Alternativ kann der verlorene Kern aus einem luftgefüllten Hohlkörper bestehen, der beispielsweise aus Metall entsprechend der jeweils gewünschten Form hergestellt ist.

Sofern es sich bei dem Werkstück um ein aus Felge und Radschüssel oder Radstern bestehendes Leichtmetallrad handelt, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, einen ringförmigen Kern im Bereich des äußeren Felgenhornes einzugießen. Dieser ringförmige Kern führt nicht nur zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung, sondern vermindert an dieser hochbelasteten Stelle, an der die Felge mit der Radschüssel bzw. dem Radstern verbunden ist, durch Verbesserung des Widerstandsmomentes die spezifische Belastung durch an- und abschwellende dynamische Biege- und Torsionsspannungen.

Bei einem aus Felge und Radstern bestehenden Leichtmetallrad kann erfindungsgemäß alternativ oder zusätzlich ein sternförmiger Kern im Bereich des Radsternes eingegossen sein. Schließlich ist es erfindungsgemäß möglich, bei einem Leichtmetallrad, das aus einer Felge und einem durch eine Mehrzahl von Speichen gebildeten Radstern besteht, jeweils einen länglichen Kern im Bereich jeder Radspeiche einzugießen.

Mit der Erfindung ergibt sich nicht nur eine Gewichtseinsparung für die aus Leichtmetallegierungen gegossenen Werkstücke, weil das für die verlorenen Kerne verwendete Material leichter und preisgünstiger als die jeweils verwendete Leichtmetallegierung ist, sondern auch eine Erhöhung der Festigkeit in den durch an- und abschwellende dynamische Biege- und Torsionsspannungen belasteten Querschnitten, weil durch eine hohle Ausbildung in diesem Bereich das Widerstandsmoment im Verhältnis zum Materialeinsatz erhöht wird.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Werkstückes dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Leichtmetallrad mit einem im Bereich des äußeren Felgenhornes eingegossenen Kern und

Fig. 2 einen entsprechenden Querschnitt unter Verwendung einer anderen Ausführungsform des verlorenen Kernes.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Leichtmetallrad umfaßt eine Felge 1 und einen Radstern 2 und wird einstückig aus einer Leichtmetallegierung, beispielsweise einer Aluminium- oder Magnesium-Legierung gegossen.

Im Bereich des äußeren Felgenhornes 3, in dem der Radstern 2 in die Felge 1 übergeht, ist ein verlorener Kern 4 eingegossen, der aus einem Material bzw. einer Materialkombination besteht, die gegenüber dem jeweils verwendeten Gießwerkstoff ein geringeres spezifisches Gewicht hat.

Durch diesen verlorenen Kern 4 wird einerseits Gewicht und teures Gießmaterial eingespart. Andererseits führt dieser verlorene Kern 4 - wie in den Fig. 1 und 2 deutlich erkennbar - im Bereich der größten Materialdicke und des am höchsten belasteten Querschnittes bezüglich des Gießwerkstoffes zur Ausbildung eines Hohlraumes, der zwar mit dem verlorenen Kern 4 ausgefüllt ist, sich bezüglich des Gießwerkstoffes jedoch wie ein ringförmiger Hohlraum verhält. Hierdurch werden nicht nur örtliche Materialanhäufungen vermieden, die zu unerwünschten Lunkern führen können, sondern in dem Bereich, in dem die an- und abschwellenden dynamischen Biege- und Torsionskräfte vom Radstern 2 in die Felge 1 eingeleitet werden, ein erhöhtes Widerstandsmoment im Verhältnis zum eingesetzten Material erzielt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der verlorene Kern 4 beispielsweise aus einer asbestfreien Isoliermasse hergestellt, die hitzebeständig und bei Gießtemperatur wasserfrei ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird der verlorene Kern 4 aus einem luftgefüllten, torusförmigen Hohlkörper gebildet, der beispielsweise aus Metall hergestellt ist.

Bezugszeichenliste

1

Felge

2

Radstern

3

äußeres Felgenhorn

4

verlorener Kern

Claims

1. Aus Leichtmetallegierungen, z. B. Aluminium- oder Magnesium- Legierungen gegossene Werkstücke, insbesondere für die Kraftfahrzeug- Industrie, beispielsweise Leichtmetallräder sowie Bauteile für Radaufhängungen, mit insbesondere durch an- und abschwellende dynamische Biege- und Torsionsspannungen belasteten Querschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der belasteten Querschnitte mindestens ein verlorener Kern (4) aus einem Material bzw. einer Materialkombination mit gegenüber dem Gießwerkstoff geringerem spezifischen Gewicht eingegossen ist.

2. Werkstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verlorene Kern (4) aus einem hitzebeständigen, bei Gießtemperatur wasserfreien Material besteht.

3. Werkstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verlorene Kern (4) aus einem luftgefüllten Hohlkörper besteht.

4. Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in Form eines aus Felge und Radschüssel oder Radstern bestehenden Leichtmetallrades, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Kern (4) im Bereich des äußeren Felgenhornes (3) eingegossen ist.

5. Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in Form eines aus Felge und Radstern bestehenden Leichtmetallrades, dadurch gekennzeichnet, daß ein sternförmiger Kern im Bereich des Radsternes (2) eingegossen ist.

6. Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in Form eines aus Felge und durch eine Mehrzahl von Speichen gebildeten Radsternes bestehenden Leichtmetallrades, dadurch gekennzeichnet, daß ein länglicher Kern im Bereich jeder Radspeiche eingegossen ist.