DE3135258A1

DE3135258A1 - "verfahren zum herstellen von guss- oder fliesspressteilen mit durchbruechen"

Info

Publication number: DE3135258A1
Application number: DE19813135258
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. 7300 Esslingen Kretschmer; Werner 7260 Calw Lang
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1981-09-05
Filing date: 1981-09-05
Publication date: 1982-10-21

Description

Verfahren zum Herstellen von Guß- oder
Fließpressteilen mit Durchbrüchen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Guß- oder von Fließpressteilen mit Durchbrüchen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, bzw. nach dem von Anspruch 6.
Bekannt sind Gießformwerkzeuge aus Stahl mit beweglich darin gelagerten Kernen für verschiedene Gießverfahren und für. verschiedene Gußwerkstoffe, beispielsweise für das Druckgußverfahren, für das Spritzgußverfahren oder für das Preßgußverfahren. Als Gußwerkstoffe können Aluminium, Zink oder Kunststoffe evtl. mit Faserverstärkung in Betracht kommen.
Beim gießtechnischen Abbilden eines Durchbruches wird von dem GuBwerkstoff der in die Form eingebrachte Kern umfiossen, wobei wenigstens an einer Umfangsstelle des Kernes eine sogenannte Bindenaht beim Wiederzusammenfließen des Gußwerkstoffes auf der strömungsabgewandten Seite des Kernes entsteht Unter Umständen kann die Obere fläche des Gußwerkstoffes dabei schon teilweise erkaltet oder mit einer kleinen Oxidschicht versehen sein. Die solcher Art entstehenden Bindenähten stellen Schwach stellen am fertigen Gußteil dar, und zwar insbesondere bei faserverstärkten Kunststoffmaterialien.
Die Festigkeitseigenschaften des Werkstoffes sind an dieser Stelle infolge von Molekül- und #üllatof#orientierungen stark reduziert, was bei hochbeanspruchten Bauteilen besonders störend ist.
Es ist auch bekannt, die Gußteile zunächst ohne Durchbrüche herzustellen und diese nach dem fertigen Abguß in einen zweiten Arbeitsgang in einer gesonderten Vorrichtung anzubringen.
Abgesehen von dem zeitlichen und vorrichtungsmäßigen Aufwand der dafür betrieben werden muß, entstehen durch den zweiten Bearbeitungsvorgang zusätzliche Fertigungstoleran zen.
Bekannt ist auch das Fließpressen, bei dem metallischer Werkstoff z.B. Aluminium oder auch Kunststoff, insbeson dere faserverstärkter Kunststoff durch Druck, eventuell - bei Kunststoff - unter zusätzlicher Anwendung von Wärme z.B. in Form einer Werkzeugbeheizung in die gewünschte Form gebracht wird. Der Druck kann hierbei auch schlagartig aufgebracht werden. Es sei hier angemerkt, daß dieses Fließpreßverfahren nichts zu tun hat mit dem Tiefziehen von Blechen oder dergleichen. Beim Fließpressen wird zunächst ein Rohling z.B. eine Werkstoffronde, oder ein grob vorgeformtes Teil, welches in der Werkstoffmenge genau auf die Form abgestimmt ist, in das noch offene Werkzeug eingebracht und dieses dann unter Druck geschlossen, wobei der Werkstoff zu fließen beginnt und die Form abbildungstreu ausfüllt.
Bei derartigen Fließpressteilen wurden Durchbrüche, die quer zur Schließrichtung des Werkzeuges oder quer zur Fließrichtung liegen, bisher stets in einem gesonderten Arbeitsgang nachträglich angebracht, weil es hinter einem etwaigen quer zur Fließrichtung liegenden Kern im Formwerkzeug nicht zu einem sauberen Werkstoffschluß kommen würde.
Auch hier treten also die oben erwähnten Nachteile auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, die zugrundegelegten Verfahren so weiter ausgzugestalten, daß die bereits im Formwerkzeug mit hergestellten Durchbrüche die erwähnten Bindenähte nicht aufweisen und eine gesonderte Arbeitsoperation für die Durchbrüche entbehrlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 (Gießverfahren) oder durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 6 (Fließpressverfahren) gelöst. Dank der nachträglichen Einbringung der Kerne wird ein ungeteiltes Auffüllen der Form im Bereich des Durchbruches ermöglicht und eine Bindenaht zuverlässig vermieden. Durch das anschließende Einbringen des Kernes wird noch innerhalb des Formwerkzeuges der Durchbruch freigelegt.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform des Verfahrens kann der Kern noch vor dem Erstarren des Gußwerkstoffes in Arbeitsposition gebracht werden. Durch das Eintauchen des Kernes in die noch flüssige Formmasse wird die se im Randbereich des abzubildenden Durchbruches zusätzlich verdichtet und quer zu der Einschubrichtung innerhalb der abgegossenen Gußteilwandung verdrängt.
Beim Verarbeiten von faserverstärkten Kunststoffen wird eine gleichmäßige Verteilung der Verstärkungsmaterialien nahezu ohne Unterbrechung, d.h. ohne abgescherten Fasern, erreicht.
Für Formteile aus niedrigviskosen Schmelzen und/oder langfaserverstärkten Materialien, insbesondere bei Preßwerkzeugen für Duroplaste und mattenverstärkte Thermoplaste, ist es zweckmäßiger, den Kern nach dem wenigstens teilweisen Erstarren des Gußwerkstoffes in Arbeitsposition zu bringen. Dadurch wird die Formmasse im Formnest des Durchbruches, die wenigstens teilweise schon erstarrt ist, bei noch geschlossener Gießform durch den vorgeschobenen Kern in Bewegungsrichtung desselben ausgestanzt. Die dabei entstehenden Abfallstücke werden beim Entformen des fertigen Gußteiles mit ausgeworfen.
Dank der erfindungsgemäßen Vorgehensweise können Durchbrüche mit hoher Festigkeit, d.h. ohne die unerwünschten Bindenähte noch innerhalb des Gußwerkzeuges und ohne kostspielige und die Genauigkeit beeinträchtigende zusätzliche Arbeitsvorgänge hergestellt werden.
Die Erfindung ist anhand verschiedener in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele von Gußwerkzeugen zur Ausübung des Verfahrens noch näher erläutert; dabei zeigen: Fig. 1 a bis 1 d den Verfahrensablauf in vier verschiedenen Phasen bei einem ersten Ausführungsbeispiel eines Gußwerkzeuges, Fig. 2 a bis 2 d den Verfahrensablauf in vier Phasen bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Gußwerkzeuges mit Aufnahmenische und Auswurfstift für ein Abfallstück, Fig. 3 a bis 3 d den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf am Beispiel eines dritten Gießwerkzeuges mit zwangsweise betätigbare#Ver schluß- und Auswurfstift für die Aufnahmenische und Fig. 4 a bis 4 d den Verfahrensablauf am Beispiel eines weiteren Ausführungsbeispieles eines Gußwerkzeuges mit Abführkanal für die ausgestanzten Abfallstücke0 Bei den vier dargestellten Ausführungsbeispielen eines Verw fahrensablaufes ist in dem Teil a der Figuren das Gießform werkzeug 8, 8', 8" bzw. 8t in geschlossenem Zustand vor dem Einfüllvorgang gezeigt. Die erste Formhälfte 9 und die zweite Formhälfte 10, 10t, 10" bzw. lOt" sind dabei zusammengeführt, der Kernstift 2 bzw. 2' befindet sich jeg doch noch in zurückgezogenem Zustand. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen von Gußform#erkzeugen handelt es sich um Prinzipdarstellungen ebenso wie für das Guß" teil 1, welches ein sehr einfaches aufs Prinzipielle beschränkte Gußteil mit einem Durchbruch 16 und einem Anf guß 17 darstellt, der noch entfernt werden muß Der Figurenteil b der Darstellungen zeigt den Verfahrensschritt des Befüllens der Gießform, bei dem der Kernw stift sich noch in zurückgezogenem Zustand befindet.
Der Figurenteil c zeigt, wie der Kernstift 2 bzw. 2' durch den Kerneinschub-Antrieb 3 in das Gußwerkstück hineingeschoben wird.
Der Figurenteil d zeigt schließlich das Öffnen des Gießformwerkzeuges und entnehmen des Gußteiles mit dem abgeformten Durchbruch und dem Entfernen der Abfallstücke 6, 6t bzw. 6", sofern solche bei dem Verfahren entstehen.
Bei dem Verfahrensablauf bzw, Werkzeug nach den Figuren 1 a bis 1 d wird der Kernstift 2 in die noch mittel- bis hochviskose Schmelze eingetaucht, wobei der dadurch#verdrängte Gußwerkstoff quer zur Einschubbewegung verdrängt wird. Es entsteht dadurch eine Verdichtung von Werkstoff und - sofern es sich um faserverstärkten Kunststoff mit kurzfaserigem Verstärkungsmaterial handelt - eine festigkeitsmäßig günstige Anordnung des Verstärkungsmaterials im Randbereich des Durchbruches 16. Die zweite Formhälfte ist an der Anlagestelle des Kernstiftes glattflächig gestaltet, so daß kein Abfall bei dieser Vorgehensweise bzw.
Ausgestaltung des Werkzeuges entsteht.
Bei den übrigen dargestellten Gieß*erkzeugen ist in der zweiten Formhälfte 10t, 10" bzw. lOt" eine Aufnahmenische 5, 5 bzw. 5" vorgesehen, die der Lage und Umfangskontur des Kernstiftes 2t genau entspricht. Der Kernstift 2 t weist einen Änschlagbund 11 auf, der die Eindringtiefe des Kernstiftes in diese Aufnahmenische begrenzt. Bei der Vorgehensweise nach den Figuren 2 a bis 2 d ist die Aufnahmenische 5 offen zum Abgußraum hin, so daß sich die Aufnahmenische beim Abgießen ebenfalls mit Gußwerkstoff füllt, wie die Figur 2 b zeigt. Durch das Einfahren des Kernes 2t in den abkühlenden Gußwerkstoff wird aus dem Bereich des Durchbruches 16 Gußwerkstoff teils in das Formnest zurück und teils in die Aufnahmenische hinein verdrängt, wobei der unter der Kraft einer Feder 12 stehende Auswurfstift 4 zurückgedrängt wird (Fig.2 c).
Beim Öffnen des Formwerkzeuges wird der Auswurfstift durch die Feder 12 nach außen gedrängt, so daß das Abfallstück 6 selbsttätig ausgeworfen wird. Die Aufnahmenische 5 bewirkt eine sichere und maßhaltige Halterung des Kernstiftes an der gegenüberliegenden Formhälfte, so daß der Durchbruch besonders lagegenau abgeformt werden kann. Bei partiell an der Oberfläche erstarrter Schmelze wird ein Teil dieser Schmelze infolge Friktionswärme wieder aufgeschmolzen.
Beim Verarbeiten von Duroplasten, langfaser oder mattenverstärkten Materialien werden Durchbrüche nach der Vorgehensweise gem. Fig. 3 a bis 3 d abgegossen. Die Aufnahmenische 5' in der zweiten Formhälfte 10" dieses Werkzeuges ist durch einen Verschlußstift 7 mit Anschlagbund 13 und Auswurfantrieb 14 zunächst bündig verschlossen. Der Kernstift 2' wird erst nach dem wenigstens teilweisen Erstarren des Gußwerkstoffes durch den abzuformenden Durchbruch 16 hindurchgepreßt (Fig. 3 c), wobei ein Abfallstück 6t in die Aufnahmenische 5 t hinein ausgestanzt wird und der Verschlußstift 7 zurückweicht.
Beim Öffnen der Form (Fig. 3 d) wird das Abfallstück durch den nach auswärts bewegten Verschlußstift ausgeworfen. Beim Zurückweichen des Verschlußstiftes kann durch den Auswurfantrieb 114 eine gewisse Gegenkraft aufgebaut werden, so daß der Ausstanzvorgang mit definiert ter Widerstandskraft und unter definiertem Druck innerhalb des Gußwerkstoffes vorgenommen werden kann.
Bei der Ausgestaltungsform des Formwerkzeuges nach den Figuren 4 a bis 4 d weist die zweite Formhälfte lOt" eine Aufnahmenische 5" auf, die in einen Abführkanal 15 übergeht.
Dadurch ist es möglich, daß die Abfallstücke 6" rückwärtig, d.h. außerhalb der Formtrennebene abgeführt werden können. Der Abführkanal ist angefüllt mit den Abfallstücken 6". Bei jedem Stanzvorgang (Fig. 4 c) wird ein neues Abfallstück in den Abführkanal hinein~ geschoben. Diese bauen einen gewissen Widerstand beim Ausstanzen des Durchbruches 16 auf.
Leerseite

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zum Herstellen von Gußteilen mit Durchbrüchen in wiederverwendbaren Gießformen mit beweglich darin ge lagerten ebenfalls wiederverwendbaren Kernen, enthaltend unter anderem die Verfahrensschritte: Schließen der Gießform, In-Arbeitsposition-bringen der Kerne, Füllen der Gießform mit Gußwerkstoff, Erstarren-lassen des Gußwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet daß das In-Arbeitsposition-bringen der Kerne (2) erst nach dem wenigstens teilweisen Füllen-der Gießform (8) mit Guß werkstoff durch den Gußwerkstoff hindurch erfolgt.
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das In-Arbeitsposition-bringen vor dem Erstarren des Gußwerkstoffes erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennze i c hne t daß der Kern den Gußwerkstoff quer zur Kerneinschubbewegung aus dem abzuformenden Durchbruch (16) verdrängt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das In-Arbeitsposition-bringen des Kernes (2) nach dem wenigstens teilweisen Erstarren des Gußwerkstoffes erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) den Gußwerkstoff in Kerneinschubrichtung aus dem abzuformenden Durchbruch (16) in eine hilfsweise verschlossene Nische oder dergleichen (5) der Gießform (8) hinein verdrängt.
6. Verfahren zum Herstellen von Formteilen durch Fließpressen in einem Formwerkzeug, bei dem ein Rohling in das geöffnete Formwerkzeug eingebracht und dieser nach dem Schließen des Formwerkzeuges durch Anwendung großen Druckes in die gewünschte Form gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ausfüllen des Formwerkzeuges durch den umgeformten Werkstoff noch innerhalb des Formwerkzeuges bewegliche Kerne zur Herstellung von quer zur Fließrichtung liegenden Durchbrüchen in den Werkstoff eingeschoben werden, wobei die Durchbrüche ausgestanzt werden.