DE19926653A1 - Verfahren zum Durchführen von Thixoforming sowie Thixoforming-Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen von Thixoforming sowie eine Thixoforming-Vorrichtung (1) zur Durchführung dieses Verfahrens. Mittels einer Heizeinrichtung (2) wird ein im Grundzustand fester Körper (3) aus einem thixotrope Eigenschaften aufweisenden Werkstoff auf die Thixotropie-Temperatur erwärmt und der Körper (3) in diesem Thixotropie-Zustand anschließend einer Formgebungsvorrichtung (4; 20; 33) zugeführt, in der der thixotrope Körper (3) zu einer definierten Werkstückform verpreßt wird. Erfindungsgemäß umfaßt die Thixoforming-Vorrichtung (1) eine Stützkammer (8; 21; 39), in der der Körper vor Erreichen des Thixotropie-Zustands überführt wird, wobei der Körper (3) nach Erreichen des Thixotropie-Zustands formschlüssig in der Stützkammer (8; 21; 39) aufgenommen ist. Ferner umfaßt die Thixoforming-Vorrichtung (1) eine Zuführeinrichtung (7), mit der die Stützkammer (8; 21; 39) mitsamt darin gehaltenem tixotropen Körper (3) der Formgebungsvorrichtung (4; 20; 33) zuführbar ist. Damit kann der thixotrope Körper (3) auf schnelle und einfache Weise der Formgebungsvorrichtung (4; 20; 33) zugeführt werden, ohne daß es zu unerwünschten Verformungen des thixotropen Körpers (3) kommt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen von Thixoforming nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Thixoforming-Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 14.

Beim Thixoforming werden die Vorteile des thixotropen Werkstoffverhal­ tens in einem halbflüssigen oder halbfesten Zustand zwischen der Solidus- und Liquidustemperatur ausgenutzt. Im thixotropen Zustand besitzt der Werkstoff noch genügend Formzusammenhalt, verflüssigt sich jedoch be­ reits unter geringer Scherbelastung und erlaubt so auch die Füllung kom­ plexer, feinstrukturierter, geometrisch komplizierter Räume. Grundsätzlich unterscheidet man beim Thixoforming zwischen dem Thixogießen, bei dem ein auf Thixotropie-Temperatur erwärmter Körper mittels einer Gieß­ vorrichtung in eine Gießform gepreßt wird, und dem Thixoschmieden, bei dem ein thixotroper Körper mit Hilfe gegeneinander bewegter Werkzeuge durch Schmieden umgeformt wird.

Aus der vorbekannten, gattungsbildenden DE 195 38 243 C2 ist ein Ver­ fahren zum Durchführen von Thixoforming sowie eine Thixoforming-Vor­ richtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt. Ein im Grundzu­ stand fester Körper aus einem thixotrope Eigenschaften aufweisenden Werkstoff wird hier mittels einer Heizeinrichtung auf Thixotropie-Tempera­ tur erwärmt und der Körper in diesem Thixotropie-Zustand anschließend einer Formgebungsvorrichtung zugeführt. In dieser Formgebungsvorrich­ tung wird der thixotrope Körper zu einer definierten Werkstückform ver­ preßt.

Konkret ist hier ein Thixogießverfahren in Verbindung mit einer Thixo­ gießvorrichtung beschrieben, bei dem ein auf Thixotropie-Temperatur zu erwärmender Körper mittels einer Induktionsheizung als Heizeinrichtung auf Thixotropie-Temperatur erwärmt wird. Anschließend wird der thixotro­ pe Körper einer als Druckkammer ausgebildeten Gießkammer zugeführt, in der ein als Preßkolben ausgebildeter Gießkolben geführt ist, über den der thixotrope Körper in einen die Kontur des späteren Werkstücks bestimmen­ den Formhohlraum einer Gießform gepreßt wird.

Wie dieser thixotrope Körper von der Heizeinrichtung zur Gießvorrichtung transportiert wird, ist hier nicht beschrieben. Gerade dieser Transport von der Heizeinrichtung zur entfernt davon liegenden Formgebungsvorrichtung bereitet jedoch Probleme, da sich der thixotrope Körper während des Transports bereits durch geringe auf ihn einwirkende Kräfte in uner­ wünschter Weise verformen und ggf. teilweise verflüssigen kann, so daß der thixotrope Körper keine für das Thixoforming in einer Formgebungs­ vorrichtung geeignete Form mehr aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Durchführen von Thixoforming zu schaffen, bei dem ein thixotroper Körper einer Formge­ bungsvorrichtung in einer für das Thixoforming geeigneten Weise einfach und schnell zugeführt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Thixoforming-Vorrichtung zur Durchführung eines sol­ chen Verfahrens zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst.

Nach Anspruch 1 wird der Körper vor Erreichen des Thixotropie-Zustands in eine Stützkammer überführt. Nach Erreichen des Thixotropie-Zustands ist der Körper formschlüssig in der Stützkammer aufgenommen und wird in der Stützkammer der Formgebungsvorrichtung zugeführt.

Vorteilhaft wird dadurch erreicht, daß der zu einer definierten Werkstück­ form zu verpressende auf Thixotropie-Temperatur erwärmte Körper der Formgebungsvorrichtung für eine Weiterverarbeitung stets ohne eine un­ erwünschte Verformung oder ggf. unerwünschte Verflüssigung zugeführt werden kann. Dadurch kann die Zuführung des thixotropen Körpers zur Formgebungsvorrichtung sehr schnell erfolgen, so daß eine rasche Abfolge hintereinanderfolgender Formgebungszyklen möglich ist und damit eine große Menge an Werkstücken innerhalb eines bestimmten Zeitraums her­ stellbar ist. Damit ist das Verfahren insgesamt wirtschaftlich zu betreiben.

Durch die den thixotropen Körper formschlüssig aufnehmende Stützkam­ mer ist es auch möglich, daß dieser der Formgebungsvorrichtung lageun­ abhängig zugeführt werden kann, d. h. daß die Stützkammer und damit der thixotrope Körper bei der Zuführung zur Formgebungsvorrichtung sämtli­ chen Bewegungen in jeder Raumrichtung unterzogen werden kann, ohne daß es zu einer unerwünschten Formänderung des thixotropen Körpers kommen kann. Zudem ist der thixotrope Körper unempfindlich gegen Er­ schütterungen. Damit ist insgesamt auch eine größere konstruktionstech­ nische Freiheit bei der Auslegung einer Zuführvorrichtung und damit eine größere Flexibilität bei der Art und Weise der Zuführung des thixotropen Körpers zur Formgebungsvorrichtung möglich.

Grundsätzlich wäre es ausreichend, daß der Körper kurz vor Erreichen des Thixotropie-Zustands in eine Stützkammer überführt wird. Vorzugsweise wird jedoch nach Anspruch 2 vorgeschlagen, daß der Körper bereits vor Beginn der Erwärmung in die Stützkammer überführt wird. Dies ermög­ licht eine kontinuierliche Erwärmung des Körpers auf Thixotropie-Tempe­ ratur in der Stützkammer.

Der Körper kann grundsätzlich mittels jeder Heizeinrichtung, die geeignet ist, den Körper auf Thixotropie-Temperatur zu erwärmen, erhitzt werden. Vorzugsweise wird nach Anspruch 3 der Körper jedoch mittels einer Induk­ tionsheizung induktiv auf Thixotropie-Temperatur erwärmt. Damit ist eine gute und schnelle Erwärmung des Körpers unabhängig von dessen z. B. ho­ rizontaler oder vertikaler Lage möglich.

Nach Anspruch 4 wird der Körper in der Stützkammer induktiv mit einer Frequenz von 1 bis 10.000 Hz erwärmt. Für eine gute Durchdringung des Körpers mit Wirbelströmen sowie für eine effektive Energieeinbringung wird der Körper in der Stützkammer vorzugsweise mit einer Frequenz zwi­ schen 10 und 1.000 Hz erwärmt.

Grundsätzlich kann das Verfahren sowohl für das Thixogießen als auch für das Thixoschmieden verwendet werden. In einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform nach Anspruch 5 wird die Stützkammer mitsamt darin aufge­ nommenem thixotropen Körper einer als Formgebungsvorrichtung ausge­ bildeten Gießvorrichtung zugeführt und der thixotrope Körper dort mittels eines als Preßkolben ausgebildeten Gießkolbens in einen die Kontur des späteren Werkstücks bestimmenden Formhohlraum einer Gießform ge­ preßt. Hiermit wird eine besonders einfache und schnelle Formgebung mit hoher Gußteilqualität erreicht.

Nach Anspruch 6 ist der Gießkolben in der Gießvorrichtung in der Art einer Zylinder-Kolben-Anordnung wenigstens teilweise in einer als Druckkam­ mer ausgebildeten Gießkammer geführt. Der Gießkolben wird dabei zwi­ schen einer Ausgangsposition und einer Ausstoßposition verschoben, wo­ bei die Zuführung des thixotropen Körpers in einem zwischen diesen bei­ den Gießkolbenpositionen liegenden Zuführbereich der Gießvorrichtung erfolgt. In der Ausstoßposition befindet sich der Gießkolben stets in einem gießformnahen Bereich der Gießkammer. Lediglich in seiner Ausgangspo­ sition kann es je nach Verfahrensart erforderlich sein, daß der Gießkolben ganz aus der Gießkammer herausgeführt ist, wie dies in Verbindung mit den nachstehend beschriebenen Verfahrensweisen der Fall ist.

In einer ersten Verfahrensweise wird nach Anspruch 7 die Stützkammer der Gießvorrichtung mittels einer Zuführeinrichtung über eine separate Stützkammer-Zuführöffnung in einer Gießkammerwand zugeführt. Vor­ zugsweise erfolgt die Zuführung im gießlaufnahen Bereich als Zuführbe­ reich einer vorzugsweise rohrförmigen Gießkammer, wobei die Stützkam­ mer die Stützkammer-Zuführöffnung in der Gießkammerwand formschlüs­ sig und dicht verschließt und die Stützkammerinnenwand einen Teil der Gießkammerinnenwand bildet. Anschließend schiebt dann der Gießkolben den thixotropen Körper aus der Stützkammer aus. Der Gießkolben kann hier in der Gießkammer zwischen der Ausgangsposition und der Ausstoß­ position verschoben werden.

Alternativ dazu wird die Stützkammer nach Anspruch 8 der Gießvorrich­ tung im vor der Gießkammer liegenden Zuführbereich zugeführt. Falls er­ forderlich wird die Stützkammer mittels einer Andrückvorrichtung gegen die Gießkammer im Bereich einer Gießkammer-Einschuböffnung gedrückt. Anschließend schiebt der Gießkolben den thixotropen Körper aus der vor der Gießkammer liegenden Stützkammer in die Gießkammer aus. Die Stützkammer und die Gießkammer sind hier hinsichtlich des Aufnahme­ raums des thixotropen Körpers gleich dimensioniert. So weisen sie bei bei­ spielsweise zylinderrohrförmigem Aufnahmeraum jeweils den gleichen In­ nendurchmesser mit gleicher Mittelachse auf. Um die Stützkammer im Zu­ führbereich vor der Gießkammer zuführen zu können, ist der Gießkolben in der Ausgangsposition aus dem Gießkolben herausgeführt und beabstan­ det zur Gießkammer-Einschuböffnung positioniert.

In einer weiteren Alternative wird nach Anspruch 9 vorgeschlagen, daß die Stützkammer der Gießvorrichtung ebenfalls im vor der Gießkammer lie­ genden Zuführbereich zugeführt wird, wobei anschließend allerdings die Stützkammer mitsamt darin aufgenommenem thixotropen Körper mittels einer Verschiebeeinrichtung in der Gießkammer unmittelbar vor den Gieß­ lauf verschoben wird. Anschließend preßt dann der Gießkolben den thixotropen Körper aus der Stützkammer über den Gießlauf in den Form­ hohlraum der Gießform. Die Gießkammer ist hier so dimensioniert, daß darin die Stützkammer formschlüssig aufgenommen werden kann, wäh­ rend der Gießkolben so dimensioniert ist, daß er formschlüssig in der Stützkammer geführt werden kann. Um die Stützkammer im Zuführbe­ reich vor der Gießkammer zuführen zu können, ist auch hier der Gießkol­ ben in der Ausgangsposition aus dem Gießkolben herausgeführt und beab­ standet zur Gießkammer-Einschuböffnung positioniert.

In einer zum Verfahren nach Anspruch 6 alternativen Ausführungsform ist nach Anspruch 10 der Gießkolben in einer Gießkammer der Gießvorrich­ tung in der Art einer Zylinder-Kolben-Anordnung zwischen einer Aus­ gangsposition und einer Ausstoßposition verschiebbar. Die Stützkammer wird hier bei abgehobener, beweglicher Gießformhälfte einer zweiteiligen Gießform von der Gießkammer-Ausstoßseite her der Gießkammer zuge­ führt, wobei die Stützkammer vorzugsweise als integraler formschlüssiger und dichter Einsatz in einem ausstoßseitigen Gießkammerwandbereich zu­ geführt wird, so daß die Stützkammerinnenwand einen Teil der Gießkam­ merinnenwand bildet. Im sich daran anschließenden Verfahrensschritt wird die abgehobene Gießformhälfte wieder abgesenkt zu einer insgesamt geschlossenen Gießform, woraufhin der Gießkolben den thixotropen Körper aus der Stützkammer ausschiebt und in den Formhohlraum der Gießform preßt.

Grundsätzlich ist es möglich, daß der thixotrope Körper direkt aus der Stützkammer über einen Gießlauf in den Formhohlraum der Gießform ge­ preßt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird nach Anspruch 11 jedoch vorgeschlagen, daß der thixotrope Körper zur Oxidhautrückhaltung über eine dem Gießlauf vorgeschaltete Vorrichtung zur Oxidhautrückhal­ tung in den Formhohlraum der Gießform gepreßt wird. Vorzugsweise ist diese Vorrichtung zur Oxidhautrückhaltung eine Blende. Damit wird ein einfaches Verpressen des thixotropen Körpers zu einem qualitativ hochwer­ tigen Gußteil ermöglicht.

Für die Herstellung besonders hochwertiger Gußteile ist es bekannt, daß für eine Verringerung der Gasaufnahme einer einströmenden Schmelze wenigstens der Formhohlraum evakuiert wird. Deshalb wird nach An­ spruch 12 vorgeschlagen, daß der zum Gießkolben hin abgeschlossene Formhohlraum evakuiert wird. Vorzugsweise wird dabei der Formhohl­ raum vom thixotropen Körper formschlüssig und dicht abgeschlossen. Gleichzeitig oder anschließend preßt dann der Gießkolben den thixotropen Körper in den Formhohlraum der Gießform. Dies führt insgesamt zu einer Steigerung der Schweißbarkeit, der Härtbarkeit und der Bruchdehnung des erhaltenen Gußteils.

Für aufeinanderfolgende Gießzyklen wird nach Anspruch 13 die Stütz­ kammer nach dem Ausschieben des thixotropen Körpers aus der Gießvor­ richtung entfernt und für den nächsten Zuführgang mit einem in den Thixotropie-Zustand überzuführenden Körper beladen wird.

Hinsichtlich einer Thixoforming-Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens wird die Aufgabe der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.

Nach Anspruch 14 umfaßt die Thixoforming-Vorrichtung eine Stützkam­ mer, in die der Körper vor Erreichen des Thixotropie-Zustands einführbar ist. Der in der Stützkammer aufgenommene Körper ist in der Heizeinrich­ tung bis zur Thixotropie-Temperatur und einer formschlüssigen Aufnahme in der Stützkammer erwärmbar. Ferner umfaßt die Thixoforming-Vorrich­ tung eine Zuführeinrichtung, mit der die Stützkammer mitsamt dem darin im Thixotropie-Zustand formschlüssig aufgenommenem thixotropen Kör­ per der Formgebungsvorrichtung zuführbar ist.

Eine solche Stützkammer ist einfach und damit preiswert herzustellen. Weiter ist eine derartige Stützkammer einfach in die Thixoforming-Vorrich­ tung und damit in den gesamten Formgebungsprozeß integrierbar.

Mit einer derartigen Stützkammer wird der Transport bzw. die Zuführung des thixotropen Körpers von der Heizeinrichtung zur Formgebungsvorrich­ tung auf schnelle und einfache Weise möglich, da keine Rücksicht mehr genommen werden muß auf evtl. auf den thixotropen Körper einwirkende Kräfte, die dessen unerwünschte Verformung vor der Zuführung zur Form­ gebungsvorrichtung bewirken können. Insbesondere kann die Zuführein­ richtung mit der den thixotropen Körper formschlüssig aufnehmenden Stützkammer jede Bewegung im Raum durchführen, ohne daß es zu diesen unerwünschten Formänderungen kommen kann. Damit ist insgesamt auch eine größere konstruktionstechnische Freiheit bei der Auslegung der Zu­ führvorrichtung und damit der gesamten Thixoforming-Vorrichtung sowie eine größere Flexibilität bei der Art und Weise der Zuführung des thixotro­ pen Körpers zur Formgebungsvorrichtung möglich.

Grundsätzlich kann die Stützkammer jede beliebige Form aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stützkammer nach Anspruch 15 rohrförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist die Stützkammer dabei zylin­ derrohrförmig ausgebildet. Ferner ist die rohrförmige Stützkammer mit Verschlußmitteln verschließbar, z. B. mit stöpselartigen Verschlußmitteln. In einer bevorzugten Ausführungsform können die Verschlußmittel direkt an einer Greifereinrichtung der Zuführeinrichtung integriert sein.

Die Thixoforming-Vorrichtung kann grundsätzlich eine Schmiedevorrich­ tung oder eine Gießvorrichtung umfassen. In einer nach Anspruch 16 be­ vorzugten Ausführungsform umfaßt die Thixoforming-Vorrichtung eine als Formgebungsvorrichtung ausgebildete Gießvorrichtung, die eine Gieß­ kammer und einen Gießkolben aufweist. Der Gießkolben ist in der Art einer Zylinder-Kolben-Anordnung wenigstens teilweise in der Gießkammer geführt und zwischen einer Ausgangsposition und einer Ausstoßposition verschiebbar, wobei ein Stützkammer-Zuführbereich der Gießvorrichtung zwischen diesen beiden Positionen liegt und der Gießkolben in der Aus­ stoßposition den thixotropen Körper in einen Formhohlraum einer Gieß­ form preßt. In eine derartige Gießvorrichtung kann eine den thixotropen Körper zuführende Stützkammer auf einfache Weise integriert werden.

Nach Anspruch 17 ist in einer Gießkammerwand eine separate Stützkam­ mer-Zuführöffnung ausgebildet, wobei die Stützkammer in einer Zuführpo­ sition der Zuführeinrichtung die Stützkammer-Zuführöffnung formschlüs­ sig und dicht verschließt und die Stützkammerinnenwand einen Teil der Gießkammerinnenwand bildet. Damit ist insgesamt ein kompakter Aufbau mit wenig Platzbedarf möglich. Beispielsweise ist die Stützkammer als zy­ lindrisches Stützrohr ausgebildet und in der Gießkammerinnenwand eine entsprechende rohrförmige Ausnehmung im Bereich der Stützkammer-Zu­ führöffnung vorgesehen. Um in der Zuführposition des Stützrohres mit der Außenwand der zylindrischen Gießkammer formschlüssig abzuschließen kann das Stützrohr mit einer zusätzlichen Halbschale versehen sein.

Nach Anspruch 18 ist die Stützkammer als von der Einschub- und/oder Ausstoßseite der Gießkammer her in diese mittels der Zuführeinrichtung formschlüssig und dicht einsetzbarer Einsatz ausgebildet, wobei die Stütz­ kammerinnenwand einen Teil der Gießkammerinnenwand bildet. Bei­ spielsweise ist hierzu in der Gießkammerinnenwand einer als Stützrohr ausgebildeten Stützkammer eine entsprechende rohrförmige Ausnehmung im einschub- oder ausschubseitigen Ende der Gießkammerinnenwand aus­ gebildet.

Nach Anspruch 19 ist die Zuführeinrichtung in einer Horizontalebene schwenkbar und/oder in einer Vertikalebene verfahrbar, so daß die Stütz­ kammer mitsamt darin gehaltenem thixotropen Körper in alle Raumrich­ tungen bewegbar ist. Generell kann die Zuführeinrichtung mit Handkraft betätigbar sein, vorzugsweise ist die Zuführeinrichtung jedoch roboterge­ steuert.

Nach Anspruch 20 ist die Heizeinrichtung eine Induktionsheizung, mit der eine besonders effektive Energieeinbringung und Durchdringung des zu erwärmenden Körpers mittels Wirbelströmen möglich ist. Für einen quali­ tativ hochwertigen Gießvorgang ist der Gießform nach Anspruch 21 eine Vorrichtung zur Oxidhautrückhaltung vorgeschaltet. Vorzugsweise ist diese Vorrichtung eine Blende, an der beim Ausstoßen des Gießkolbens die Oxidhaut zurückgehalten wird.

Nach Anspruch 22 ist die Stützkammer und/oder ggf. die Gießkammer aus einem keramischen und/oder metallischen Werkstoff hergestellt. Vorzugs­ weise sind die Stützkammer und die Gießkammer dabei so ausgebildet, daß der äußere Mantel aus einem metallischen Material hergestellt ist und daß die Innenseite mit keramischen Einsätzen oder mit einer keramischen Beschichtung ausgekleidet ist. Nach Anspruch 23 wird als Keramikwerk­ stoff Silizium-Nitrid und/oder Aluminium-Oxid und/oder Yttrium und/oder Aluminium-Nitrid verwendet. Ein derartiger Keramikwerkstoff bietet gute Gleiteigenschaften für den Gießkolben beim Verpressen des thixotropen Körpers und ist zudem hitzebeständig.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Thixoforming-Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Teilbereichs der Thixofor­ ming-Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine Stützkammer,

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch eine Stützkammer mit darin auf Thixotropie-Temperatur zu erwärmendem Körper,

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch eine Stützkammer mit darin gehaltenem, auf Thixotropie-Temperatur erwärmtem Körper,

Fig. 6 eine schematische Querschnitts- und Längsschnittdarstellung einer, einen integralen Bestandteil einer Gießkammerwand bilden­ den Stützkammer,

Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung einer Gießvorrichtung mit­ samt Gießkammer und vor dem Gießlauf angeordneter Blende,

Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung der Gießvorrichtung nach Fig. 7 ohne Blende,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Gießvorrichtung mit in die Gießkammerwand eingesetzten keramischen Einsätzen,

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform einer Gießvorrichtung mit einer Be­ schickungsmöglichkeit der Gießkammer mit einer Stützkammer von der Ausstoßseite her, und

Fig. 11 eine schematische Schnittdarstellung einer geschlossenen Stütz­ kammer.

In Fig. 1 ist schematisch eine Draufsicht auf eine Thixoforming-Vorrich­ tung 1 dargestellt. Diese Thixoforming-Vorrichtung 1 umfaßt eine Induk­ tionsheizung 2 als Heizeinrichtung zur Erwärmung eines im Grundzustand als Bolzen 3 ausgebildeten festen Körpers aus einem thixotrope Eigenschaf­ ten aufweisenden Werkstoff auf Thixotropie-Temperatur.

Ferner umfaßt die Thixoforming-Vorrichtung 1 eine Gießvorrichtung 4 als Formgebungsvorrichtung, die eine Gießkammer 5 und einen Gießkolben 6 aufweist.

Weiter umfaßt die Thixoforming-Vorrichtung 1 eine in einer Horizontal­ ebene schwenkbare und in einer Vertikalebene verfahrbare Zuführvorrich­ tung 7 sowie eine Stützkammer 8. Wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist, die einen Längsschnitt durch die Stützkammer 8 darstellt, ist diese Stützkam­ mer 8 zylinderrohrförmig ausgebildet. Aus Fig. 11 ist ersichtlich, daß die Stützkammer 8 aus einem äußeren metallischen Mantel und einer inneren keramischen Beschichtung 19 aufgebaut ist.

Der auf Thixotropie-Temperatur zu erwärmende Bolzen 3 wird der Stütz­ kammer 8 bevorzugt vor Beginn der Erwärmung zugeführt, wobei der Bol­ zen 3 im nicht erwärmten Zustand, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist, mit einem Spaltabstand zur Stützkammerinnenwand in der Stützkammer 8 aufgenommen ist. Nach dem Erwärmen des Bolzens 3 auf Thixotropie- Temperatur in der Induktionsheizung 2 bei einer Frequenz zwischen 10 und 1.000 Hz legt sich der thixotrope Bolzen 3 formschlüssig an die Stütz­ kammerinnenwand an, wie dies aus der Fig. 5 ersichtlich ist.

Anschließend wird die Stützkammer 8, wie dies aus den Fig. 1 und 11 er­ sichtlich ist, mit herkömmlichen Verschlußmitteln 9, die formschlüssig in die Stützkammeröffnungen eingesetzt werden, verschlossen. Damit ist der thixotrope Bolzen 3 für den Transport zur Gießvorrichtung 4 in seiner Form unveränderbar in der Stützkammer 8 gehalten.

Anschließend wird die Stützkammer 8 von einem Greifmechanismus 10 der Zuführvorrichtung 7 erfaßt und, wie dies in der Fig. 1 mit dem Pfeil 11 angedeutet ist, in den Bereich der Gießvorrichtung 4 verschwenkt. Vor­ zugsweise sind hier die Verschlußmittel 9 integraler Bestandteil des Greif­ mechanismus 10.

Wie dies insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich ist, die eine schematische Seitenansicht auf einen Teilbereich der Thixoforming-Vorrichtung 1 zeigt, wird die Stützkammer 8 in den Bereich unterhalb der Gießvorrichtung 4 verschwenkt. Wie dies den Fig. 1 und 2 weiter zu entnehmen ist, ist der Gießkolben 6 in der Gießvorrichtung 4 lediglich teilweise in der Gießkam­ mer 5 geführt. So befindet sich der Gießkolben 6 in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausgangsposition 12 außerhalb der Gießkammer 5, wobei zwischen dem Gießkolben 6 und einer Einschuböffnung 13 der Gießkam­ mer 5 ein Zuführbereich 14 für die Stützkammer 8 ausgebildet wird.

In diesem Zuführbereich 14 wird, wie dies der Fig. 2 entnehmbar ist, die Stützkammer 8 zugeführt. Diese Zuführung erfolgt mittels einer Hubein­ richtung 15 der Zuführvorrichtung 7, wobei die Verschlußmittel 9 aus den Stützkammeröffnungen entfernt werden. Die Hubbewegung der Hubein­ richtung 15 ist hier mittels dem Pfeil 16 dargestellt.

Wie dies in der Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt ist, wird die in den Zuführbereich 14 zugeführte Stützkammer 8 mittels einer Andrückvorrich­ tung 17 der Gießvorrichtung 4 gegen den Randbereich der Einschuböff­ nung 13 gedrückt, so daß sich eine dichte Verbindung zwischen der Gieß­ kammer 5 und der Stützkammer 8 ergibt. Anschließend schiebt der Gieß­ kolben 6, was hier allerdings nicht dargestellt ist, den thixotropen Bolzen 3 aus der vor der Gießkammer 5 liegenden Stützkammer 8 in die Gießkam­ mer 5 hinein aus und preßt den thixotropen Bolzen in einen hier nicht dar­ gestellten Formhohlraum einer hier lediglich schematisch dargestellten Gießform 18.

Anschließend wird die leere Stützkammer 8 mittels der Hubeinrichtung 15 wieder aus dem Zuführbereich 14 der Gießvorrichtung herausgefahren und mittels der Zuführvorrichtung 7 in den Bereich der Induktionsheizung 2 zurückverschwenkt, wo ein neuer Bolzen 3 in die Stützkammer 8 einge­ führt wird, so daß der gesamte Gießzyklus von neuem beginnen kann.

In einer hier nicht dargestellten, alternativen Verfahrensweise wird eine in den Zuführbereich 14 der Gießvorrichtung 4 eingeführte Stützkammer 8 mitsamt darin gehaltenem thixotropen Bolzen mittels einer Verschiebeein­ richtung in der Gießkammer bis vor einen Gießlauf verschoben. An­ schließend preßt dann der Gießkolben den thixotropen Bolzen 3 aus der Stützkammer 8 über den Gießlauf in den Formhohlraum der Gießform.

In der Fig. 7 ist eine alternative Ausführungsform einer Gießvorrichtung 20 und Stützkammer 21 dargestellt. Wie dies aus der Fig. 6 ersichtlich ist, ist die Stützkammer aus einem zylindrischen Rohr 22 hergestellt, vorzugs­ weise aus einem keramischen Werkstoff, wie z. B. Silizium-Nitrid und/oder Aluminium-Oxid und/oder Yttrium und/oder Aluminium-Nitrid, wobei an dem Rohr 22 ferner eine sich über die gesamte Rohrlänge erstreckende und einen Rohrteilbereich radial umfassende Halbschale 23, vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, angeordnet ist.

Wie dies wieder insbesondere aus der Fig. 7 ersichtlich ist, wird die Stütz­ kammer 21 einer Gießkammer 24 der Gießvorrichtung 20 über eine sepa­ rate Stützkammer-Zuführöffnung 25 in einer Gießkammerwand zugeführt. Die Zuführung erfolgt aus der in der Fig. 7 strichliert eingezeichneten Posi­ tion heraus. Die Stützkammer-Zuführöffnung 25 ist so ausgebildet, daß diese von der Stützkammer 21 in einer in der Fig. 7 mit durchgezogenen Linien dargestellten Zuführposition 26 formschlüssig und dicht verschlos­ sen ist, wobei die Innenwand des Rohrs 22 einen Teil der Gießkammerin­ nenwand bildet. Dazu ist in der Gießkammerwand eine dem Rohr 22 ent­ sprechende Ausnehmung im Bereich der Stützkammer-Zuführöffnung 25 ausgebildet. Die Außenwand der Halbschale 23 bildet dabei einen Teil der Gießkammeraußenwand. In dieser Zuführposition 26 ist die Stützkammer 21 somit integraler Bestandteil einer Gießkammerwand.

Anschließend kann dann der hier nicht dargestellte Gießkolben 6 in an sich bekannter Weise den thixotropen Bolzen 3 über eine Blende 27 zur Oxid­ hautrückhaltung, die im Bereich vor einem Gießlauf 28 einer Gießform 29 angeordnet ist, in einen Formhohlraum 30 der Gießform 29 pressen.

In Fig. 8 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Stützkammer 21 entsprechend Fig. 6 und die Gießvorrichtung 20 entsprechend Fig. 7 auf­ gebaut ist. Allerdings ist hier keine Blende 27 vor dem Gießlauf 28 vorge­ sehen.

In Fig. 9 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Stützkammer 21 ebenfalls entsprechend Fig. 6 und die Gießvorrichtung 20 ebenfalls ent­ sprechend Fig. 7 aufgebaut ist. Zusätzlich ist jedoch hier in den gießlauf­ nahen Innenwandbereich der Gießkammer 24 ein Keramikeinsatz 31 ein­ gesetzt, der bei sich in der Zuführposition 26 befindlicher Stützkammer 21 an das Rohr 22 dieser Stützkammer 21 anschließt, so daß in der Gießkam­ mer 24 ein bis zum Gießlauf 28 durchgehender Keramikinnenwandbereich ausgebildet ist.

In der Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform einer Gießvorrichtung 33 dargestellt. Diese Gießvorrichtung 33 umfaßt eine Gießkammer 34 mit darin geführtem Gießkolben 35 sowie eine zweiteilige Gießform 36 mit einem festen Unterkasten 37 sowie einem beweglichen Oberkasten 38. Wie dies aus der Fig. 10 weiter ersichtlich ist, wird der bewegliche Oberkasten 38 für ein Zuführen einer Stützkammer 39 vom festen Unterkasten 37 ab­ gehoben, so daß die Stützkammer 39 von der Ausstoßseite 40 her in eine entsprechende Ausnehmung der Gießkammerinnenwand der Gießkammer 34 eingesetzt werden kann. Im eingesetzten Zustand bildet die Stützkam­ merinnenwand hier wiederum einen Teil der Gießkammerinnenwand.

Wie dies der Fig. 10 weiter entnommen werden kann, besteht die Stütz­ kammer 39 aus einer äußeren Rohrschale 41 und einer inneren Rohrschale 42, wobei die äußere Rohrschale vorzugsweise aus einem Metall und die innere Rohrschale 42 vorzugsweise aus einem Keramikwerkstoff hergestellt sind. Anstelle einer inneren Keramik-Rohrschale 42 kann auch lediglich eine einfache Beschichtung vorgesehen sein.

Nach dem Einsetzen der Stützkammer 39 in die Gießkammer 34 mittels der hier nicht dargestellten Zuführvorrichtung wird der bewegliche Ober­ kasten 38 wieder abgesenkt zu einer insgesamt geschlossenen Gießform 36, woraufhin der Gießkolben 35 den thixotropen Bolzen 3 aus der Stütz­ kammer 39 über eine Blende 43 als Oxidhaut-Rückhaltevorrichtung, die in den beweglichen Oberkasten 38 eingesetzt ist, ausschiebt und in einen Formhohlraum 44 der Gießform 36 preßt.

Claims (23)

1. Verfahren zum Durchführen von Thixoforming, bei dem ein im Grundzustand fester Körper aus einem thixotrope Eigenschaften aufweisenden Werkstoff mittels einer Heizeinrichtung auf Thixotropie-Temperatur erwärmt wird und der Körper in diesem Thixotropie-Zustand anschließend einer Formgebungsvorrichtung zu­ geführt wird, in der der thixotrope Körper zu einer definierten Werk­ stückform verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper (3) vor Erreichen des Thixotropie-Zustands in eine Stützkammer (8; 21; 39) überführt wird,
daß der Körper (3) nach Erreichen des Thixotropie-Zustands form­ schlüssig in der Stützkammer (8; 21; 39) aufgenommen ist, und
daß der thixotrope Körper (3) der Formgebungsvorrichtung (4; 20; 33) in der Stützkammer (8; 21; 39) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (3) vor Beginn der Erwärmung in die Stützkammer (8; 21; 39) über­ führt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Körper (3) mittels einer Induktionsheizung (2) als Heizein­ richtung induktiv auf Thixotropie-Temperatur erwärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Körper (3) in der Stützkammer (8; 21; 39) induktiv mit einer Frequenz von 1 bis 10.000 Hz, vorzugsweise mit einer Frequenz zwischen 10 und 1.000 Hz erwärmt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stützkammer (8; 21; 39) mitsamt darin gehaltenem thixotropen Körper (3) einer als Formgebungsvorrichtung ausgebilde­ ten Gießvorrichtung (4; 20; 33) zugeführt wird und der thixotrope Körper (3) dort mittels eines als Preßkolben ausgebildeten Gießkolbens (6; 35) in einen die Kontur des späteren Werkstücks bestimmenden Formhohlraum (30; 44) einer Gießform (18; 29; 36) gepreßt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gießkolben (6; 35) in der Gießvorrichtung (4; 20; 33) in der Art einer Zylinder-Kolben-Anordnung wenigstens teilweise in einer als Druckkammer ausgebildeten Gießkammer (5; 24; 34) geführt wird, und
daß der Gießkolben (6; 35) zwischen einer Ausgangsposition (12) und einer Ausstoßposition verschoben wird und die Zuführung des thixotropen Körpers (3) in einem zwischen diesen beiden Gießkolben­ positionen liegenden Zuführbereich (14) der Gießvorrichtung (4; 20; 33) erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützkammer (21) der Gießvorrichtung (20) mittels einer Zu­ führeinrichtung über eine separate Stützkammer-Zuführöffnung (25) in einer Gießkammerwand, vorzugsweise im gießlaufnahen Bereich als Zuführbereich (14) einer vorzugsweise rohrförmigen Gießkammer (24), zugeführt wird, wobei die Stützkammer (21) die Stützkammer- Zuführöffnung (25) in der Gießkammerwand formschlüssig und dicht verschließt und die Stützkammerinnenwand einen Teil der Gießkam­ merinnenwand bildet, und
daß anschließend der Gießkolben den thixotropen Körper (3) aus der Stützkammer (21) ausschiebt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz­ kammer (8) der Gießvorrichtung (4) im vor der Gießkammer (5) lie­ gendem Zuführbereich (14) zugeführt wird und gegebenenfalls mittels einer Andrückvorrichtung (17) gegen die Gießkammer (5) im Bereich einer Gießkammer-Einschuböffnung (13) gedrückt wird dergestalt, daß der Gießkolben (6) den thixotropen Körper (3) anschließend aus der vor der Gießkammer (5) liegenden Stützkammer (8) in die Gießkam­ mer (5) ausschiebt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützkammer (8) der Gießvorrichtung (4) im vor der Gieß­ karrimer (5) liegendem Zuführbereich (14) zugeführt wird und an­ schließend die Stützkammer (8) in der Gießkammer (5) mittels einer Verschiebeeinrichtung unmittelbar vor den Gießlauf verschoben wird, und
daß anschließend der Gießkolben (6) den thixotropen Körper (3) aus der Stützkammer (8) über den Gießlauf in den Formhohlraum der Gießform (18) preßt.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gießkolben (35) in einer Gießkammer (34) der Gießvorrich­ tung (33) in der Art einer Zylinder-Kolben-Anordnung zwischen einer Ausgangsposition und einer Ausstoßposition verschiebbar ist und die Stützkammer (39) bei abgehobener, beweglicher Gießformhälfte (38) einer zweiteiligen Gießform (36) von der Gießkammer-Ausstoßseite (40) her der Gießkammer (34) zugeführt wird, vorzugsweise als inte­ graler formschlüssiger und dichter Einsatz in einem ausstoßseitigen Gießkammerwandbereich, wobei die Stützkammerinnenwand einen Teil der Gießkammerinnenwand bildet, und
daß in einem anschließenden Verfahrensschritt die abgehobene Gieß­ formhälfte (38) wieder abgesenkt wird zu einer insgesamt geschlosse­ nen Gießform (36) und daraufhin der Gießkolben (35) den thixotropen Körper (3) aus der Stützkammer (39) ausschiebt und in den Formhohl­ raum (44) der Gießform (36) preßt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der thixotrope Körper (3) über eine dem Gießlauf (28) vorge­ schaltete Vorrichtung zur Oxidhautrückhaltung (27; 43), vorzugsweise eine Blende, in den Formhohlraum (30; 44) der Gießform (18; 29; 36) gepreßt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der zum Gießkolben (6, 35) hin abgeschlossene Formhohl­ raum (30; 44), vorzugsweise vom thixotropen Körper (3) abgeschlosse­ ne Formhohlraum (30; 44), evakuiert wird und gleichzeitig oder an­ schließend der Gießkolben (6; 35) den thixotropen Körper (3) in den Formhohlraum (30; 44) der Gießform (6; 35) preßt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stützkammer (8; 21; 39) nach dem Ausschieben des thixotropen Körpers (3) aus der Formgebungsvorrichtung (4; 20; 33) entfernt wird und für den nächsten Zuführvorgang mit einem in den Thixotropie-Zustand überzuführenden Körper (3) beladen wird.

14. Thixoforming-Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Ver­ fahrens nach den Ansprüchen 1 bis 13,
mit einer Heizeinrichtung zur Erwärmung eines im Grundzustand fe­ sten Körpers aus einem thixotrope Eigenschaften aufweisenden Werk­ stoff auf Thixotropie-Temperatur, und
mit einer Formgebungsvorrichtung, der der Körper im Thixotropie-Zu­ stand zum Verpressen zu einer definierten Werkstückform zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Thixoforming-Vorrichtung (1) eine Stützkammer (8; 21; 39) umfaßt, in die der Körper (3) vor Erreichen des Thixotropie-Zustands einführbar ist,
daß der in der Stützkammer (8; 21; 39) aufgenommene Körper (3) in der Heizeinrichtung (2) bis zur Thixotropie-Temperatur und einer formschlüssigen Aufnahme in der Stützkammer (8; 21; 39) erwärmbar ist, und
daß die Thixoforming-Vorrichtung (1) eine Zuführeinrichtung (7) um­ faßt, mit der die Stützkammer (8; 21; 39) mitsamt dem darin im Thixotropie-Zustand formschlüssig aufgenommenem thixotropen Kör­ per (3) der Formgebungsvorrichtung (4; 20; 33) zuführbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützkammer (8; 21; 39) rohrförmig, vorzugsweise zylinder­ rohrförmig, ausgebildet ist, und
daß die rohrförmige Stützkammer (8; 21; 39) mit Verschlußmitteln (9), vorzugsweise mit an einer Greifereinrichtung der Zuführeinrichtung (7) integrierten Verschlußmitteln, verschließbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß die Thixoforming-Vorrichtung (1) eine als Formgebungsvorrich­ tung ausgebildete Gießvorrichtung (4; 20; 33) mit Gießkammer (5; 24; 34) und Gießkolben (5; 36) umfaßt,
daß der Gießkolben (5; 36) in der Art einer Zylinder-Kolben-Anord­ nung wenigstens teilweise in der Gießkammer (5; 24; 34) geführt ist, und
daß der Gießkolben (5; 36) zwischen einer Ausgangsposition (12) und einer Ausstoßposition verschiebbar ist und ein Stützkammer-Zuführ­ bereich (14) der Gießvorrichtung (4; 20; 33) zwischen diesen beiden Positionen liegt und der Gießkolben (5; 36) in der Ausstoßposition den thixotropen Körper (3) in einen Formhohlraum (30; 44) einer Gießform (18; 29; 36) preßt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Gießkammerwand eine separate Stützkammer-Zuführöff­ nung (25) ausgebildet ist, und
daß die Stützkammer (21) in einer Zuführposition (26) der Zuführein­ richtung (7) die Stützkammer-Zuführöffnung (25) formschlüssig und dicht verschließt und die Stützkammerinnenwand einen Teil der Gießkammerinnenwand bildet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützkammer (39) als von der Einschub- und/oder Ausstoßsei­ te (40) der Gießkammer (34) her in diese mittels der Zuführeinrichtung (7) formschlüssig und dicht einsetzbarer Einsatz ausgebildet ist, und
daß die Stützkammerinnenwand einen Teil der Gießkammerinnen­ wand bildet.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zuführeinrichtung (7) in einer Horizontalebene schwenkbar und/oder in einer Vertikalebene verfahrbar ist dergestalt, daß die Stützkammer (8; 21; 39) mitsamt darin gehaltenem thixotro­ pen Körper (3) in alle Raumrichtungen bewegbar ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heizeinrichtung eine Induktionsheizung (2) ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gießform (18; 29; 36) eine Vorrichtung zur Oxid­ hautrückhaltung, vorzugsweise eine Blende (27; 43), vorgeschaltet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützkammer (8; 21; 39) und/oder gegebenenfalls die Gießkammer (5; 24; 34) aus einem keramischen und/oder metallischen Werkstoff hergestellt sind, vorzugsweise einem metallischen Mantel mit innerer, keramischer Auskleidung (31).

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der ke­ ramische Werkstoff Silizium-Nitrid und/oder Aluminium-Oxid und/oder Yttrium und/oder Aluminium-Nitrid ist.