DE19952116A1 - Verfahren zum Betreiben eienr Druckgießmaschine und Druckgießmaschien zur Durchführung des Verfahrens sowie Verfahren zur Beschichtung von in einem Druckgießverfahren hergestellten Gussstücken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Druckgießmaschine (1) zur Herstellung von Gussstücken sowie eine Druckgießmaschine (1) zum Betreiben dieses Verfahrens. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung von in einem Druckgießverfahren hergestellten Gussstücken. Eine Schmelze (6) wird in dosierter Menge in eine Füllkammer (4) eingebracht und dort mittels eines Gießkolbens (5) in einen Formhohlraum (11) einer Gießform (8) gepresst, wobei zur Abführung von Gasen und/oder Dämpfen an der Gießform (8) ein Ventil (14) angeordnet ist, das am Ende des Formfüllvorgangs geschlossen wird. Erfindungsgemäß ist das Ventil (14) ein selbsttätig schließbares Ventil, das am Ende der Formfüllphase selbsttätig schließt. Ein derartiges selbsttätig schließbares Ventil ist wenig störanfällig und unempfindlich gegen Dosierschwankungen. Die in einem solchen Verfahren hergestellten Druckgussstücke sind besonders porenarm. Solche besonders porenarmen Druckgussstücke können weiter erfindungsgemäß einer Oberflächenvorbehandlung (24) bei hohen Temperaturen bis 250 DEG C, bevorzugt bei hohen Temperaturen bis 220 DEG C, unterzogen werden. Damit ist erstmals bei Druckgussteilen eine Hochtemperaturbeschichtung im Rahmen einer Vorbehandlung vor einer Lackierung möglich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Druckgießmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Druckgießmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5 sowie ein Verfahren zur Beschichtung von in einem Druckgießverfahren hergestellten Gussstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Im Automobilbau werden hohe Anforderungen an die Qualität von Außen­ hautteilen gestellt, da diese nach einem Lackiervorgang das optische Erschei­ nungsbild eines Fahrzeugs bestimmen. Um günstige Bedingungen für das Aufbringen einer gleichmäßig dünnen Lackschicht zu erhalten, wird für die O­ berfläche derartiger Außenhautteile eine sogenannte Klasse A-Oberfläche ge­ fordert.

Derartige Außenhautteile werden in der Regel als Kunststoffspritzgussteile, als Blechform- und Schmiedeteile oder als Metall-Druckgussteile hergestellt.

Kunststoffspritzgussteile weisen eine Reihe von Nachteilen auf. So sind Kunst­ stoffspritzgussteile nicht lichtecht und weisen eine geringe UV-Beständigkeit auf. Des weiteren neigen faserverstärkte Kunststoffe beim Lackieren zum Aus­ gasen. Ebenso weisen Kunststoffspritzgussteile nur eine ungenügende Maßhaltigkeit bei Temperaturänderungen sowie eine nur ungenügende Formstabi­ lität auf. Zudem weisen Kunststoffspritzgussteile auch noch eine geringe Fes­ tigkeit und aufgrund des niedrigen Elastizitätsmoduls von Kunststoff eine ge­ ringe Steifigkeit auf. Somit sind bei der Kunststoffspritzgusstechnik die erfor­ derlichen dünnen Wandstärken bei gleichzeitiger Steifigkeit nicht zu realisie­ ren.

Blechform- und Schmiedeteile können gut und einfach mit einer erwünschten dünnen Lackschicht beschichtet werden, da ihre Oberfläche auch bei hohen Temperaturen ihre Struktur nicht verändert. So können derartige Blechform- und Schmiedeteile bei hohen Temperaturen oberflächenvorbehandelt und -beschichtet werden, z. B. mittels einer für erwünschte dünne Schichtdicken besonders vorteilhaften katalytischen Tauchlackierung. Nachteilig bei den Blechform- und Schmiedeteilen ist jedoch, dass diese eine stark einge­ schränkte Gestaltungsfreiheit aufweisen und daher nicht geeignet sind für komplexe, funktionsintegrierte Bauteile.

Druckgussteile aus Metall zeichnen sich durch eine besonders hohe Gestal­ tungsfreiheit aus und sind daher hervorragend geeignet für komplexe, funk­ tionsintegrierte Bauteile, bei denen insbesondere auch dünne Wandstärken auf einfache Weise realisierbar sind. Nachteilig bei diesen Metall-Druckguss­ teilen ist jedoch, dass diese nach dem Gießen eine gewisse Porosität durch im Verlauf des Druckgießens eingeschlossene Gase aufweisen. Eine erforderli­ che Oberflächenvorbehandlung vor der Decklackierung kann bei Druckguss­ teilen nur bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden, da sonst die Ge­ fahr von Ausgasungen aufgrund der Porosität der Druckgussteile besteht. Eine erwünschte Oberflächenvorbehandlung bei hohen Temperaturen ist somit bei derartigen Druckgussteilen aus Metall im Gegensatz zu den Blechform- und Schmiedeteilen nicht möglich. Deshalb müssen die Gussteile vor dem Aufbrin­ gen der Decklackierung einer aufwendigen und teuren Oberflächenvorbehandlung durch Pulverbeschichtung bei niedrigen Temperaturen unterzogen werden.

Konkret werden die Druckgussteile im Rahmen der Vorbehandlung vor der La­ ckierung getempert, um die Druckgussteile im oberflächennahen Bereich zu entgasen. Größere Poren werden dabei mittels einem Füllmaterial geschlos­ sen. Auf das Tempern folgt ein Cromatieren der Druckgussteile, um diese für die anschließende Pulverbeschichtung haftbar zu machen. Anschließend wird eine Pulverbeschichtung mit einer Schichtdicke von ca. 100 µm vorgenommen, an die sich dann zur Herstellung einer Klasse A-Oberfläche ein Schleifvorgang anschließt, bei dem ca. 10 µm von der Pulverbeschichtungsschicht abgetragen werden. Ein derartiger Vorbehandlungsprozess ist ersichtlich aufwendig und damit teuer. Zudem ergeben sich bei einer derartigen Pulverbeschichtung un­ erwünscht hohe Schichtstärken im Bereich von ca. 100 µm, die nachteiliger­ weise keine detailgetreue Wiedergabe der Oberflächenstruktur nach dem ge­ samten Lackiervorgang, d. h. nach erfolgter Decklackierung, ermöglichen, da die Lackierschicht dann insgesamt eine hohe Schichtstärke aufweist.

Insgesamt ist somit festzustellen, dass das Druckgießen zwar ein besonders wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung gerade auch von kompliziert ge­ formten Werkstücken ist und in der Regel eine hohe Produktionsleistung, d. h. Gussstückausbringung, ermöglicht. Als nachteilig erweist sich aber, dass in einer Füllkammer bzw. in einem Formhohlraum einer Druckgießmaschine ent­ haltene Gase und sonstige Verunreinigungen während des Gießens in der Me­ tallschmelze eingeschlossen werden. Dies führt zu porigen und verunreinigten Gefügebereichen, die in Abhängigkeit vom Grad der Porosität die Weiterverar­ beitung erheblich erschweren oder ggf. sogar unmöglich machen können.

Zur Herstellung porenarmer Metall-Druckgussteile ist das Vakural-Druckgieß­ verfahren bekannt. Ein derartiges gattungsgemäßes Druckgießverfahren ist aus der DE 42 39 558 A1 bekannt. Bei dem dort geschilderten Verfahren zum Betreiben einer Druckgießmaschine zur Herstellung von Gussstücken wird mit­ tels einer Druckbeaufschlagung in einem Vorratsbehälter befindliche Schmel­ ze, vorzugsweise Metallschmelze, in einer Dosierphase in dosierter Menge in eine Füllkammer eingebracht und von dort in einer Formfüllphase mittels eines in der Füllkammer geführten Gießkolbens in einen Formhohlraum einer Gieß­ form gepresst, wobei zur Abführung von Gasen und/oder Dämpfen aus der Füllkammer und der Gießform an der Gießform ein Ventil vorgesehen ist, das am Ende des Formfüllvorgangs geschlossen wird.

Konkret ist dieses Verfahren zum Betreiben einer Druckgießmaschine ein Va­ kuum-Druckgießverfahren, bei dem die Schmelze durch das Anlegen eines Vakuums über das Ventil an Füllkammer und Formhohlraum der Gießform aus dem Vorratsbehälter angesaugt wird, wobei hierbei gleichzeitig auch die in der Füllkammer und in der Gießform befindlichen Gase und/oder Dämpfe abge­ saugt werden. Das als Vakuumventil ausgebildete Ventil wird über ein weiteres Schaltventil in seinem Druckverlauf so geregelt, dass sich der Druck im Form­ hohlraum und in der Gießkammer nach einer bestimmten einstellbaren Funk­ tion pro Zeiteinheit regelt. Hierfür ist ein Rechner vorgesehen, der die ver­ schiedensten Parameter erfasst. Zusätzlich wird dabei der Unterdruck im Be­ reich des Ventils über eine zusätzliche Messleitung erfasst und mittels einer Vakuum-Messsonde gemessen. Diese Vakuum-Messsonde ist über ein zu­ sätzliches Nebenschlussventil wiederum an die Vakuum-Anschlussleitung an­ geschlossen. Eine derartige Ventilsteuerung ist aufwendig und teuer sowie auch störanfällig. Wie praktische Versuche gezeigt haben, ist bei einer derarti­ gen Ventilsteuerung insbesondere nachteilig, dass es bei Dosierschwankun­ gen, die im Verfahrensverlauf regelmäßig auftreten, zu einem Einspritzen von Metall in die Vakuumleitung kommen kann, was wiederum erhebliche Störun­ gen im Abführsystem verursacht. Das Vakuum muss somit hier relativ früh ab­ geschaltet werden, um das Einspritzen von Schmelze in das Vakuum zu ver­ meiden, was zum unerwünschten Einschluss der während des Formfüllvorgangs gebildeten Gase in dem Gießmaterial führt. Somit weisen die Gussstü­ cke immer noch eine unerwünscht hohe Porosität auf.

Ein ähnliches Verfahren mit einem ähnlichen Aufbau ist aus der DE 41 23 463 A1 bekannt, bei der an die Füllkammer und den Formhohlraum der Gießform ein Unterdruck bis zum Ende des Formfüllvorgangs angelegt wird. Ein Ventil wird auch hier wieder aufwendig über ein Steuerventil gesteu­ ert, was wiederum mit dem Nachteil verbunden ist, dass bei einem derartig mit­ tels einer Steuerung gesteuertes Ventil im Falle von Dosierschwankungen mit einem Einspritzen von Metall in die Vakuumleitung und somit mit erheblichen Störungen zu rechnen ist. Zusätzlich ist hier vorgesehen, das Ende der Do­ sierphase, d. h. das Ende der Schmelzendosierung in der Füllkammer, mit ei­ nem Schmelzensensor zu steuern. Auch hier weisen die Gussstücke nach wie vor eine unerwünscht hohe Porosität auf.

Aus der DE 30 41 340 C2 ist weiter ein Druckgießverfahren zur Herstellung von Gussstücken bekannt, bei dem ein nicht bis zum Ende der Formfüllphase aufrecht gehaltenes Vakuum an die Füllkammer und den Formhohlraum der Gießkammer angelegt wird. Für eine Absaugung der Gase und/oder Dämpfe ist hier weiter vorgesehen, ein zusätzliches Vakuum im Spalt zwischen dem Gießkolben und der Füllkammer anzulegen. Dazu ist im Gießkolben und in ei­ ner diesem zugeordneten Kolbenstange in aufwendiger Weise ein Absaug­ kanal ausgebildet, der in dem Spaltbereich zwischen Gießkolbenumfangsflä­ che und Füllkammerwand mündet. Wie praktische Versuche gezeigt haben ist hier nur eine ungenügende Absaugung der Gase und/oder Dämpfe möglich, so dass insgesamt Druckgussteile mit nach wie vor unerwünscht hoher Porosität hergestellt werden.

Des weiteren ist aus der DE 30 02 886 C2 eine Druckgießmaschine mit einer Absaugvorrichtung zum gesteuerten Evakuieren eines Formhohlraums be­ kannt, bei der in einer der Gießformhälften ein Vakuumventil integriert ist. Dieses Vakuumventil umfasst einen Steuerungsbolzen, der die Saugverbindung zwischen einem Vakuum-Absaugkanal und dem Formhohlraum am Ende der Vorlaufphase, d. h. vor dem eigentlichen Formfüllvorgang, unterbricht. Aus diesem Grund können die noch vorliegenden Gase und/oder Dämpfe bzw. die während des Formfüllvorgangs entstehenden Gase nicht mehr abgesaugt werden, wodurch Druckgussteile hergestellt werden, die eine zu hohe Porosität aufweisen. Der Steuerungsbolzen des Vakuumventils wird hier über eine teure, aufwendige und damit störanfällige Steuerung geschalten. Diese weist wieder­ um den Nachteil auf, dass bei Dosierschwankungen mit einem Einspritzen von Metall in die Vakuumleitung und somit mit erheblichen Störungen im Abführ­ system zu rechnen ist.

Eine gattungsgemäße Druckgießmaschine ist aus der zuvor bereits ausführlich gewürdigten DE 42 39 558 A1 bekannt, die einen Vorratsbehälter für Schmel­ ze, vorzugsweise für Metallschmelze, der mit einer Füllkammer gekoppelt ist, in der ein Gießkolben verschiebbar geführt ist, wobei der Gießkolben eine mit­ tels einer Druckbeaufschlagung aus dem Vorratsbehälter in die Füllkammer geförderte dosierte Schmelzenmenge in einen Formhohlraum einer Gießform presst, an der zur Abführung von Gasen und/oder Dämpfen aus der Füllkam­ mer und der Gießform ein am Ende des Formfüllvorgangs schließbares Ventil angeordnet ist. Auch hier ergeben sich wiederum die zuvor in Verbindung mit dem Verfahren beschriebenen Nachteile.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Druckgieß­ maschine zur Herstellung von Gussstücken zu schaffen, mit dem Gussstücke auf einfache und funktionssichere Weise porenarm hergestellt werden können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Druckgießmaschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens zur Verfügung zu stellen sowie ein einfaches und preisgünstiges Verfahren zur Beschichtung von in einem Druck­ gießverfahren hergestellten Gussstücken zu Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens zum Betreiben einer Druck­ gießmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist das Ventil ein selbsttätig schließbares Ventil, das am Ende der Formfüllphase selbsttätig geschlossen wird.

Durch dieses selbsttätige Schließen des Ventils wird erreicht, dass das Ventil am Ende der Formfüllphase, z. B. bei Schmelzenkontakt, den Abführkanal schnell und unmittelbar schließt. Wie praktische Versuche gezeigt haben, kann mit einem derartig selbsttätig schließenden Ventil erreicht werden, dass die Abführung der Gase und/oder Dämpfe gegenüber den im Stand im Technik bekannten Verfahren überraschend nochmals verlängert werden kann, so dass, wie ein Mikroschliffbild derartig hergestellter Gussstücke zeigt, mit einem derartigen Verfahren ein besonders porenarmes Gussstück hergestellt werden kann. Derartige Druckgussstücke weisen auch nach der für die Lackierung notwendigen Entfernung der Gusshaut somit eine erwünschte Klasse A- Oberfläche auf.

Entgegen dem bisher beschrittenen Weg einer störanfälligen, aufwendigen und damit auch kostenintensiven Ventilsteuerung zum Schließen des Ventils ist ein derartiges, selbsttätig schließendes Ventil einfach und somit auch wenig störanfällig aufgebaut. Das heißt, dass ein derartiges selbsttätig schließendes Ventil auch unempfindlich gegenüber Dosierschwankungen ist, so dass es zu keinem Einspritzen von Schmelze in die Vakuumleitung kommen kann, da das Ventil unabhängig von der Dosierung z. B. über einen beispielsweise blenden­ förmigen Schmelzenfrontsensor des Ventils geschlossen wird. Dadurch wird somit ein besonders funktionssicheres Druckgießen möglich.

Wie praktische Versuche zudem überraschend gezeigt haben, können die in einem derartigen Verfahren hergestellten besonders porenarmen Gussteile sogar bei hohen Prozesstemperaturen bis 250°C oberflächenbehandelt werden, z. B. im Rahmen einer Vorbehandlung einer katalytischen Tauchlackie­ rung unterzogen werden. Vorteilhaft können dadurch Gussteile, insbesondere komplexe funktionsintegrierte Bauteile, zusammen mit den nicht durch Druck­ gießen hergestellten Karosserieteilen, wie z. B. Blechform- und Schmiedeka­ rosserieteilen, bei hohen Temperaturen oberflächenbeschichtet werden. Dies ermöglicht besonders wirtschaftliche Produktionsabläufe.

Die hohen Prozesstemperaturen ermöglichen dabei im Rahmen der Vorbe­ handlung eine erwünschte dünne Lackbeschichtung, wobei eine typische Schichtstärke ca. 20 bis 25 µm beträgt. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer detailgetreuen Wiedergabe der Oberflächenstruktur bei gleichzeitig maxima­ lem Korrosionsschutz nach der Lackierung insgesamt, da die Lackschicht ins­ gesamt sehr dünn aufbringbar ist.

Darüber hinaus weisen derartige besonders porenarme Gussteile auch sehr gute Schweißeigenschaften auf.

Grundsätzlich ist es möglich, dass die Druckbeaufschlagung im Verfahren zum Betreiben einer Druckgießmaschine so erfolgt, dass ein Überdruck erzeugt wird, z. B. durch entsprechende Maßnahmen im Vorratsbehälter, der als Warmhalteofen ausgebildet sein kann. In einer besonders bevorzugten Aus­ führungsform ist das Ventil nach Anspruch 2 jedoch ein Vakuumventil, über das eine Unterdruckbeaufschlagung erfolgt. Mit einer derartigen Unterdruck­ beaufschlagung ergibt sich eine besonders gute Absaugung.

In einer bevorzugten Verfahrensführung nach Anspruch 3 wird mit einem der­ artigen Vakuumventil erreicht, dass beim Öffnen des Vakuumventils ein Unter­ druck in der Füllkammer anliegt dergestalt, dass in der Dosierphase die Schmelze über ein Steigrohr aus dem Vorratsbehälter in die Füllkammer ge­ saugt wird, wobei gleichzeitig die Gase und/oder Dämpfe, z. B. Trennmittel­ dämpfe, in der Füllkammer und in der Gießform abgesaugt werden. Anschließend überfährt der Gießkolben nach einer vorgegebenen Dosierzeit in der Füllkammer eine in die Füllkammer mündende Steigrohröffnung so, dass das Ansaugen der Schmelze aus dem Vorratsbehälter unterbrochen wird. An­ schließend wird dann unter weiterer Absaugung der Gase und/oder Dämpfe die in dosierter Menge angesaugte Schmelze in der Formfüllphase durch den Gießkolben in den Formhohlraum der Gießform gepresst, wobei die Schmelze nach vollständiger Füllung des Formhohlraums mit einer Schmelzenfront vor­ zugsweise in den Bereich eines Schmelzenfrontsensors des Vakuumventils gelangt und das Vakuumventil selbsttätig geschlossen wird.

Eine derartige Verfahrensführung mit einer Unterdruckbeaufschlagung ermög­ licht ein besonders gutes und nahezu vollständiges Absaugen der in einer Druckgießmaschine anfallenden Dämpfe und/oder Gase, so dass die ge­ wünschten besonders porenarmen Gussstücke mit einer Klasse A-Oberfläche auf einfache und damit preiswerte Weise hergestellt werden können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann nach An­ spruch 4 zur Abführung der Dämpfe und/oder der Gase aus der Füllkammer und/oder dem Formhohlraum im Bereich der Füllkammer und/oder der Gieß­ form wenigstens ein weiteres Abführventil angeordnet sein. Damit können Ga­ se und/oder Dämpfe bereits frühzeitig abgesaugt werden, was zum einen zu einer Entlastung des Ventils und zum anderen auch zu einer sehr guten Abfüh­ rung der Gase und/oder Dämpfe insgesamt führt.

Bezüglich der Druckgießmaschine wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.

Gemäß Anspruch 5 ist das Ventil ein am Ende der Formfüllphase selbsttätig schließendes Ventil.

Mit einer derartigen Druckgießmaschine werden die in Verbindung mit dem Verfahren zum Betreiben einer Druckgießmaschine zur Herstellung von Guss­ stücken erzielten Vorteile erreicht.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Druckgießmaschine nach Anspruch 6 eine Vakuum-Druckgießmaschine, bei der das Ventil als ein Vakuumventil ausgebildet ist, über das der Formhohlraum und die Füllkammer mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist. Mit einer derartigen Vakuum-Druck­ gießmaschine wird ein besonders vorteilhaftes Absaugen von Dämpfen und/oder Gasen aus dem Formhohlraum und der Füllkammer erreicht, so dass damit extrem porenarme Gussstücke hergestellt werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Druckgießmaschine nach Anspruch 7 ist der Vorratsbehälter mit der Füllkammer über ein Steigrohr verbunden und umfasst die Gießform, eine mit der Füllkammer verbundene feste, erste Gieß­ formhälfte und eine bewegliche, zweite Gießformhälfte, die mittels wenigstens einer Dichtung nach außen hin vollständig abgedichtet ist. Damit wird eine gute Funktionsweise der Druckgießmaschine erzielt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 8 ist vorgese­ hen, dass das Vakuumventil mit einem Vakuumspeicher gekoppelt ist, dessen Volumen groß gegenüber dem Volumen des Formhohlraums und der Füll­ kammer ist, wobei der Vakuumspeicher mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Damit ist auf einfache Weise sichergestellt, dass im Formhohlraum und der Füllkammer stets ein ausreichender Unterdruck für das Ansaugen der Schmel­ ze aus dem Vorratsbehälter und das Absaugen der Gase und/oder Dämpfe aus der Füllkammer und dem Formhohlraum anlegbar ist. Der Unterdruck kann dabei über den Vakuumspeicher und/oder die Vakuumpumpe so geregelt wer­ den, dass ggf. zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedliche Druckniveaus bzw. Druckdifferenzen vorliegen. Insbesondere kann dabei vorteilhaft sichergestellt werden, dass eine unerwünschte Verwirbelung etc. der Schmelze, insbesondere der Schmelzenfront, vermieden wird. Vorzugsweise ist das Unterdruckni­ veau jedoch über den gesamten Prozess gleich hoch, damit möglichst alle während der Formfüllung gebildeten Gase abgesaugt werden.

Um die Abführung der Gase und/oder Dämpfe noch flexibler und effektiver gestalten zu können, ist nach Anspruch 9 vorgesehen, im Bereich der Füll­ kammer und/oder des Formhohlraums wenigstens ein weiteres Abführventil für Gase und/oder Dämpfe vorzusehen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Formhohlraum nach Anspruch 10 mit einem Anschlusskanal zum Ventil geführt. Damit ist auf einfa­ che Weise eine Verbindung zum Ventil hergestellt, so dass ein optimaler Be­ trieb des selbsttätig schließbaren Ventils möglich ist. Nach Anspruch 11 um­ fasst das Ventil einen Schmelzenfrontsensor, vorzugsweise einen Metallfront­ sensor, der z. B. in Form einer Blende oder Klappe ausgebildet sein kann, der das Ventil bei ankommender Schmelzenfront sofort schließt.

Bezüglich des Verfahrens zur Beschichtung von in einem Druckgießverfahren, hergestellten Gussstücken wird die Aufgabe mit den Merkmalen des An­ spruchs 12 gelöst.

Gemäß Anspruch 12 wird als Oberflächenvorbehandlung eine Oberflächenbe­ schichtung bei hohen Temperaturen bis 250°C, bevorzugt bei hohen Tempe­ raturen bis 220°C, durchgeführt.

Wie praktische Versuche mit besonders porenarmen Druckgussstücken, ins­ besondere mit Druckgussstücken, die gemäß einem der zuvor beschriebenen Verfahren zum Betreiben einer Druckgießmaschine hergestellt wurden, über­ raschenderweise und entgegen der bisher in Fachkreisen vertretenen Meinung gezeigt haben, können derartige Druckgussstücke ebenso wie Blechform- und Schmiedekarosserieteile auch bei hohen Temperaturen oberflächenbehandelt, insbesondere oberflächenbeschichtet werden.

Vorteilhaft können dadurch auch komplexe funktionsintegrierte Gussstücke zusammen mit den nicht durch Druckgießen hergestellten Karosserieteilen, wie z. B. Blechform- und Schmiedekarosserieteilen, bei hohen Temperaturen oberflächenbeschichtet werden. Dies ermöglicht wiederum einen besonders wirtschaftlichen Produktionsablauf, da keine Separierung einzelner Bauteile erforderlich ist. Die hohen Prozesstemperaturen ermöglichen dabei im Rah­ men der Vorbehandlung eine erwünschte dünne Lackbeschichtung, wobei eine typische Schichtstärke ca. 20 bis 25 µm beträgt. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer detailgetreuen Wiedergabe der Oberflächenstruktur bei gleichzeitig ma­ ximalem Korrosionsschutz nach Aufbringung der gesamten Lackschicht.

In einer besonders bevorzugten Verfahrensführung ist nach Anspruch 13 vor­ gesehen, dass zur Oberflächenbeschichtung bei der Oberflächenvorbehand­ lung eine Tauchlackierung, vorzugsweise eine katalytische Tauchlackierung durchgeführt wird. Eine derartige katalytische Tauchlackierung wird bei hohen Temperaturen durchgeführt und ermöglicht auf einfache Weise das Aufbringen einer dünnen Beschichtung.

Nach Anspruch 14 wird bei der Oberflächenbeschichtung eine Schichtdicke von unter 30 µm, bevorzugt von 20 µm bis 25 µm aufgebracht. Nach Anspruch 15 wird vorgeschlagen, dass das vorbehandelte Gussstück vor der Lackierung ggf. einem Zwischenschliff unterzogen wird. Dies kann nach der katalytischen Tauchlackierung erfolgen, um eine besonders gut für eine sich an die Vorbe­ handlung anschließende Decklackierung vorbereitete Oberfläche zu schaffen.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Druckgießmaschine,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Fertigungsablaufs für Druckgussteile, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Fertigungsablaufs gemäß dem Stand der Tech­ nik bei herkömmlichen Druckgussstücken.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Vakuum-Druckgießmaschine 1 dargestellt. Diese Vakuum-Druckgießmaschine 1 umfasst einen Vorratsbehälter 2 für Schmelze 6, der über ein Steigrohr 3 mit einer Füllkammer 4 verbunden ist. Als Schmelze 6 wird hier z. B. eine Aluminiumlegierung als Metallschmelze ver­ wendet.

In der Füllkammer 4 ist ein Gießkolben 5 formschlüssig und verschiebbar ge­ führt. Der Gießkolben 5 ist in der Darstellung der Fig. 1 in einer, eine Befüllung der Füllkammer 4 mittels der Schmelze 6 erlaubenden Gießkolbenposition dargestellt.

Ferner umfasst die Vakuum-Druckgießmaschine 1 eine Gießform 8, die aus einer festen Formhälfte 7 und einer beweglichen Formhälfte 9 aufgebaut ist. Im Bereich einer Trennebene 10 ist ein Formhohlraum 11 entsprechend der Kon­ tur des zu gießenden Druckgussteils ausgebildet. Dieser Formhohlraum 11 steht mit einem hinteren Ende der Füllkammer 4, das in der festen Formhälfte 7 der Gießform 8 integriert ist, in Verbindung.

Die feste Formhälfte 7 und die bewegliche Formhälfte 9 der Gießform 8 sind mittels einer Dichtung 12 vollständig nach außen hin abgedichtet, wie dies in der Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt ist.

Der Formhohlraum 11 ist weiter mit einem Anschlusskanal 13 zu einem an der Gießform 8 angeordneten Vakuumventil 14 geführt, das einen hier lediglich schematisch dargestellten Metallsensor 15 umfasst und bei einem Schmelzen­ kontakt am Ende eines Formfüllvorgangs selbsttätig geschlossen wird.

Das Vakuumventil 14 steht über eine Saugleitung 16 mit einem Vakuumspei­ cher 17 in Verbindung, dessen Volumen groß gegenüber dem Volumen des Formhohlraums 11 und der Füllkammer 4 ist. Der Vakuumspeicher 17 selbst ist wiederum mit einer Vakuumpumpe 18 verbunden.

In der beweglichen Formhälfte 9 ist ferner eine Auswerfervorrichtung 19 vorge­ sehen, das zum Auswerfen von fertig gegossenen Druckgussstücken einen Auswerfer 20 mit Auswerferplatte umfasst.

Die Funktionsweise dieser Vakuum-Druckgießmaschine 1 wird nachfolgend ebenfalls anhand der Fig. 1 näher erläutert.

Zu Beginn des Gießvorgangs wird die Gießform 8 geschlossen, wobei sich der Gießkolben 5 in der in der Fig. 1 dargestellten Grundstellung befindet. Durch Öffnen des Vakuumventils 14 wird nun der Formhohlraum 11 und die Füll­ kammer 4 mit dem Vakuumspeicher 17 verknüpft und ein entsprechend ein­ stellbarer Unterdruck an die Füllkammer 4 und den Formhohlraum 11 ange­ legt. Dadurch werden zum einen die in der Füllkammer 4 und in dem Form­ hohlraum 11 befindlichen Gase schnell abgesaugt und andererseits die Schmelze 6 über das Steigrohr in die Füllkammer 4 gesaugt. Nach einer vor­ gegebenen Dosierzeit fährt der Gießkolben 5 nach vorne in Richtung Gießform 8 und überfährt dabei eine in die Füllkammer 4 mündende Steigrohröffnung des Steigrohrs 3, wodurch die Schmelzedosierung unterbrochen wird.

Anschließend wird die in dosierter Menge in die Füllkammer gesaugte Schmel­ ze 6 in der Formfüllphase unter weiterer Absaugung der Gase und/oder Dämpfe über das Vakuumventil 14 durch den Gießkolben 5 in den Formhohlraum 11 eingepresst. Sobald die Schmelzefront den Metallsensor 15 des Vaku­ umventils erreicht, wird das Vakuumventil innerhalb kürzester Zeit, z. B. 2 ms, selbsttätig geschlossen, so dass keine Schmelze 6 in das Vakuumsystem ge­ langen kann.

Nach dem Erstarren der Schmelze im Formhohlraum 11 wird die bewegliche Formhälfte 9 von der festen Formhälfte 7 weggefahren und das erstarrte Gussstück mittels des Auswerfers 20 der Auswerfervorrichtung 19 ausgewor­ fen. Anschließend kann der eben beschriebene Gießzyklus wieder von vorne beginnen.

Ein Mikroschliff durch ein mit einem derartigen Vakuum-Druckgussverfahren hergestelltes Gussstück zeigt eine extreme Porenarmut, so dass derartige Druckgussstücke insgesamt eine Klasse A-Oberfläche aufweisen.

Mit einer derartigen Klasse A-Oberfläche wird erreicht, dass das Druckguss­ stück einer Hochtemperatur-Oberflächenvorbehandlung unterworfen werden kann, wie dies bisher für Druckgussstücke nicht für möglich gehalten wurde.

Ein derartiges Verfahren zur Beschichtung von Druckgussstücken ist schema­ tisch als Blockschaltbild in der Fig. 2 dargestellt. Nach dem eben beschriebe­ nen Vakuum-Druckgießvorgang 21 können die Druckgussstücke einem Stanz­ vorgang 22 und einem Schleifvorgang 23 unterworfen werden, wobei bei letz­ terem die Oberfläche geschliffen wird, um letzte Unebenheiten zu beseitigen. Anschließend wird in einem Oberflächenvorbehandlungsschritt 24 eine Ober­ flächenbeschichtung in Form einer katalytischen Tauchlackierung ggf. mit ei­ nem Zwischenschliff bei Temperaturen von vorzugsweise bis 250°C, bevorzugt bei Temperaturen bis 220°C durchgeführt, wodurch eine erwünschte dünne Lackbeschichtung mit einer Schichtstärke von ca. 20 µm bis 25 µm erreicht wird.

Nach dieser katalytischen Tauchlackierung folgt dann in einem Behandlungs­ schritt 25 eine Decklackierung und in einem Behandlungsschritt 26 eine Vor­ montage, an die sich schließlich in einem Behandlungsschritt 27 eine Montage anschließt.

In der Fig. 3 ist schematisch ein Fertigungsablauf gemäß dem Stand der Technik dargestellt, bei dem als Vorbehandlung eine aufwendige und teure Pulverbeschichtung bei niedrigen Temperaturen durchgeführt wird. Im Unter­ schied zum Vorbehandlungsschritt 24 der Fig. 2 werden die Druckgussteile im Rahmen der Vorbehandlung vor der Decklackierung getempert, um die Druck­ gussteile im oberflächennahen Bereich zu entgasen. Größere Poren werden dabei mittels einem Füllmaterial aufgefüllt bzw. geschlossen. Auf das Tempern folgt ein Cromatieren der Druckgussteile, um diese für die anschließende Pul­ verbeschichtung haftbar zu machen. Anschließend wird eine Pulverbeschich­ tung mit einer Schichtdicke von ca. 100 µm vorgenommen, an die sich dann zur Herstellung einer Klasse A-Oberfläche ein Schleifvorgang zwingend an­ schließt, bei dem ca. 10 µm von der Pulverschicht abgetragen werden. Mit ei­ ner derartigen Pulverbeschichtung ergehen sich unerwünscht hohe Schicht­ stärken im Bereich von z. B. 100 µm und mehr, die nachteiligerweise keine de­ tailgetreue Wiedergabe der Oberflächenkontur nach dem Lackiervorgang ins­ gesamt ermöglichen.

Claims (15)

1. Verfahren zum Betreiben einer Druckgießmaschine zur Herstellung von Gussstücken, bei dem mittels einer Druckbeaufschlagung in einem Vorratsbehälter be­ findliche Schmelze, vorzugsweise Metallschmelze, in einer Dosierphase in dosierter Menge in eine Füllkammer eingebracht wird und von dort in einer Formfüllphase mittels eines in der Füllkammer geführten Gießkolbens in einen Formhohlraum einer Gießform gepresst wird, wobei zur Abführung von Gasen und/oder Dämpfen aus der Füllkammer und der Gießform an der Gießform ein Ventil vorgesehen ist, das am Ende des Formfüllvor­ gangs geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14) ein selbsttätig schließbares Ventil ist, das am Ende der Formfüllphase selbsttätig geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil ein Vakuumventil (14) ist, über das eine Unterdruckbeaufschlagung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Öffnen des Vakuumventils (14) ein Unterdruck in der Füllkam­ mer (4) anliegt dergestalt,
dass in der Dosierphase die Schmelze (6) über ein Steigrohr (3) aus dem Vorratsbehälter (2) in die Füllkammer (4) gesaugt wird, wobei gleichzeitig die Gase und/oder Dämpfe in der Füllkammer (4) und in der Gießform (8) abgesaugt werden,
dass nach einer vorgegebenen Dosierzeit der Gießkolben (5) in der Füll­ kammer (4) eine in die Füllkammer (4) mündende Steigrohröffnung so überfährt, dass das Ansaugen der Schmelze (6) aus dem Vorratsbehälter (2) unterbrochen wird, und
dass anschließend unter weiterer Absaugung der Gase und/oder Dämpfe die in dosierter Menge angesaugte Schmelze (6) in der Formfüllphase durch den Gießkolben (5) in den Formhohlraum (11) der Gießform (8) ge­ presst wird, wobei die Schmelze (6) nach vollständiger Füllung des Form­ hohlraums (11) mit einer Schmelzenfront vorzugsweise in den Bereich eines Schmelzenfrontsensors (15) des Vakuumventils (14) gelangt und das Vakuumventil (14) selbsttätig geschlossen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abführung der Dämpfe und/oder Gase aus der Füllkammer (4) und/oder dem Formhohlraum (11) im Bereich der Füllkammer (4) und/oder der Gießform (8) wenigstens ein weiteres Abführventil angeordnet ist.

5. Druckgießmaschine, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, mit einem Vorratsbehälter für Schmelze, vorzugsweise Metallschmelze, der mit einer Füllkammer gekoppelt ist, in der ein Gießkolben verschiebbar geführt ist, wobei der Gießkolben eine mittels einer Druckbeaufschlagung aus dem Vorratsbehälter in die Füllkammer geförderte dosierte Schmel­ zenmenge in einen Formhohlraum einer Gießform presst, an der zur Abführung von Gasen und/oder Dämpfen aus der Füllkammer und der Gieß­ form ein am Ende des Formfüllvorgangs schließbares Ventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14) ein am Ende der Formfüllphase selbsttätig schließba­ res Ventil ist.

6. Druckgießmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckgießmaschine (1) eine Vakuum-Druckgießmaschine ist, und
dass das Ventil (14) ein Vakuumventil ist, über das der Formhohlraum (11) und die Füllkammer (4) mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist.

7. Druckgießmaschine nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet,
dass der Vorratsbehälter (2) mit der Füllkammer (4) über ein Steigrohr (3) verbunden ist, und
dass die Gießform (8) eine mit der Füllkammer (4) verbundene feste, erste Gießformhälfte (7) und eine bewegliche, zweite Gießformhälfte (9) um­ fasst, die mittels wenigstens einer Dichtung (12) nach außen hin vollstän­ dig abgedichtet ist.

8. Druckgießmaschine nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet,
dass das Vakuumventil (14) mit einem Vakuumspeicher (17) gekoppelt ist, dessen Volumen groß gegenüber dem Volumen des Formhohlraums (11) und der Füllkammer (4) ist, und
dass der Vakuumspeicher (17) mit einer Vakuumpumpe (18) verbunden ist.

9. Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass im Bereich der Füllkammer (4) und/oder des Formhohl­ raums (11) wenigstens ein weiteres Abführventil für Gase und/oder Dämpfe vorgesehen ist.

10. Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Formhohlraum (11) mit einem Anschlusskanal (13) zum Ventil (14) geführt ist.

11. Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Ventil (14) einen Schmelzenfrontsensor umfasst.

12. Verfahren zur Beschichtung von in einem Druckgießverfahren, insbeson­ dere einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, hergestellten Guss­ stücken, bei dem das Gussstück nach dem Druckgießen vor dessen Lackierung einer Oberflächenvorbehandlung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Oberflächenvorbehandlung (24) eine Oberflächenbeschichtung bei hohen Temperaturen bis 250°C, bevorzugt bei hohen Temperaturen bis 220°C durchgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Oberflä­ chenbeschichtung eine Tauchlackierung, vorzugsweise eine katalytische Tauchlackierung, durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Oberflächenbeschichtung eine Schichtdicke von unter 30 µm, bevorzugt von 20 µm bis 25 µm, aufgebracht wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das vorbehandelte Gussstück vor der Lackierung einem Zwischen­ schliff unterzogen wird.