DE602004007044T2

DE602004007044T2 - Giessen von metallartefakten

Info

Publication number: DE602004007044T2
Application number: DE602004007044T
Authority: DE
Inventors: Marie Thomas Gilles Raffle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2024-11-25
Also published as: WO2005051570A1; IL175656A0; KR20070007035A; ATE364463T1; BRPI0416224A; ES2291961T3; EA200601050A1; EP1704007A1; JP2007512145A; CA2546630A1; EA009003B1; US20070102132A1; PL1704007T3; AU2004292503A1; ZA200605260B; EP1704007B1; CN1882403A; DE602004007044D1

Description

Die Erfindung betrifft das Gießen eines Metallgegenstands. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Gießen eines Metallgegenstands und eine Gießvorrichtung oder Installation zum Gießen eines Metallgegenstands, wobei das Verfahren und die Vorrichtung oder Installation insbesondere geeignet sind zum Gießen von Leichtmetallgegenständen. Wie hierin verwendet umfasst der Begriff Leichtmetall sowohl Leichtmetalle als solche als auch Legierungen derselben, in welchen Leichtmetalle den Hauptanteil von mehr als 70% der Masse derselben bilden, wobei Leichtmetalle solche sind, welche eine Dichte von weniger als 2,7 g/cm³ haben. Leichtmetalle haben gewöhnlich niedrige Schmelzpunkte von 660°C oder weniger.
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Gießen eines Metallgegenstandes durch Bilden einer geschmolzenen Metallfüllung aus einer Vorstufe davon, Füllen einer Kokille oder Form mit der geschmolzenen Füllung, um die Kokille oder Form ausreichend zu befüllen, um einen einzelnen Metallgegenstand zu bilden, und Veranlassen oder Erlauben eines Verfestigens des Metalls in der Kokille oder Form, um den Gegenstand zu bilden, mit dem Schritt des Auswählens der Größe der geschmolzenen Füllung angepasst an die Kapazität der Kokille oder Form, sodass das Füllen der Kokille oder Form im Wesentlichen die gesamte geschmolzene Füllung verbraucht, wobei das Füllen der Kokille oder Form aus einem hohlen Zylinder oder einer Hülse mittels einer teleskopischen Kolbenanordnung erfolgt, die den Zylinder oder die Hülse in Kontakt mit der Kokille oder Form und in Verbindung mit einer Füllöffnung in die Kokille oder Form anhebt, und ein Mittelkolben der Kolbenanordnung in den Zylinder oder die Hülse eindringt und darin in abdichtendem Kontakt damit während des Füllens aufwärts gleitet, während ein Randkolben der Kolbenanordnung den Mittelkolben umgebend den Zylinder oder die Hülse aufwärts in dichtenden Kontakt mit der Kokille oder Form um die Füllöffnung der Kokille oder Form drängt, bereit gestellt.
Obwohl das Verfahren den Schritt des Ausbildens der geschmolzenen Füllung aus einer Vorstufe derselben, welche eine Mischung von einer oder mehreren Erzen, Zuschlägen, Legierungselementen und dergleichen ist, beinhalten kann, wird die geschmolzene Füllung vorzugsweise aus einer Vorstufe derselben ausgebildet, welcher ein Metallrohling oder ein Presskörper von Metallpartikeln, wie Spänen oder Granulate oder dergleichen ist. Folglich kann das Verfahren den Schritt des Vorformens eines Rohlings oder Gussblocks des Metalls oder Vorformens eines Presskörpers von Partikeln wie Spänen oder Granulaten des Metalls beinhalten.
Das Verfahren kann Heizen des Metalls der geschmolzenen Füllung nach dem Ausbilden der geschmolzenen Füllung beinhalten, um die Temperatur der geschmolzenen Füllung zu erhöhen, bevor die Kokille oder Form mit der geschmolzenen Füllung bei der erhöhten Temperatur gefüllt wird. Der Schritt des Füllens der Kokille oder Form mit der geschmolzenen Füllung kann bei einer vorbestimmten Rate erfolgen. Vorzugsweise ist die Füllung der Kokille oder Form mit der geschmolzenen Füllung unter Druck, z.B. durch Spritzgussformen. Insbesondere und vorzugsweise ist die Füllung der Kokille oder Form mit der geschmolzenen Füllung unter einem Mitteldruck, welcher weder das ist, was als Niederdruckspritzgießen vorbekannt ist noch das ist, was als Hochdruckspritzgießen vorbekannt ist. Spezifischer kann die Befüllung durch Spritzgießen bei einem Mitteldruck im Bereich von 50 KPa bis 30 MPa ausgeführt werden. Es wird erkannt werden, dass Routineversuche ausgeführt werden können, um einen gewünschten oder einen optimalen Mitteldruck zu bestimmen, bei dem die Kokille oder Form mit der geschmolzenen Füllung gefüllt werden sollte.
Das Verfahren kann den Schritt beinhalten, die Umgebung, um welcher die geschmolzene Füllung ausgebildet wird, mit einem Spülgas zu spülen, vor dem Ausbilden der geschmolzenen Füllung. Anstelle oder zusätzlich, kann das Spülen während des Ausbildens der geschmolzenen Füllung ausgeführt werden. Vorzugsweise wird das Spülen sowohl vor als auch während des Ausbildens der geschmolzenen Füllung ausgeführt. Das Spülgas kann ein passives oder inerten Spülgas sein und kann ein Edelgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Argon, Helium, Neon und Mischungen derselben sein. Stattdessen, kann das Spülgas ein aktives Spülgas sein und kann aus der Gruppe bestehend aus SF₆, CO₂ und Mischungen derselben ausgewählt sein. Insbesondere kann das Verfahren den Schritt des Spülens der Umgebung, in welcher die geschmolzene Füllung ausgebildet wird, mit einem aktiven Spülgas beinhalten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SF₆, CO₂ und SF₆/CO₂ Mischungen, vorzugsweise SF₆/CO₂ Mischungen umfassend 0,1 bis 0,3 Volumen-% von SF₆, vor und während des Ausbildens der geschmolzenen Füllung. Zusätzlich kann das Verfahren beinhalten, bei Beginn des Ausbildens der geschmolzenen Füllung, den Schritt des Abdichtens der geschmolzenen Füllung am Ort durch Führen eines passiven oder inerten Gases, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Argon, Helium, Neon und Mischungen derselben, vorzugsweise Argon, über die geschmolzene Füllung und in Kontakt mit derselben, um eine verfestigte Leichtmetalldichtung bereitzustellen, die von einem Teil der geschmolzenen Füllung ausgebildet ist.
Das Verfahren kann das Verwenden, als Metall, beinhalten, eines Metalls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Magnesium, Lithium, Zink und Legierungen derselben. Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren das Verwenden, als das Metall, eines Leichtmetalls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Magnesium, Aluminium und Legierungen derselben. Mit Legierungen der Leichtmetalle sind Legierungen, wie zuvor beschrieben, gemeint, in welchen eines oder mehrere der Leichtmetalle den Hauptbestandteil von mehr als 50 Massen-% derselben ausbilden.
Es wird erwartet, dass das Verfahren insbesondere nützlich sein wird bei dem Gießen von Leichtmetall oder Leichtmetalllegierungsprodukten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Radfelgen, wie Aluminium- oder Magnesiumlegierungs-Radfelgen, Automobilgetriebegehäusen, Steuerradgehäusen, Bremshilfsteilen oder Bauteilen und Automobilmotoren, Marine- und Luftfahrzeugsteilen oder -bauelementen. Typischerweise wird das Verfahren beim Gießen von Aluminium- und Magnesiumlegierungsradfelgen verwendet, so dass es das Gießen eines Leichtmetallprodukts in der Form einer Motorfahrzeugradfelge sein kann.
Es wird erwartet, dass das Verfahren nützlich ist beim Gießen von Produkten, welcher Querschnittsdicken im Bereich von 1,5–30 mm, gewöhnlich 2–27 mm aufweisen, mit entsprechenden Massen von 0,25–30 Kg, gewöhnlich 0,5–20 Kg. Folglich kann es insbesondere das Gießen eines Metallprodukts, in welchem der Abstand des Teils des ausgehärteten Produkts, welches am weitesten von der Oberfläche des Produkts entfernt liegt zu demjenigen nächst zu der Oberflä che liegenden Teil 0,75–15 mm beträgt, sein, wobei das Produkt eine Masse von 0,25–30 Kg aufweist.
Das Verfahren kann mit jeglicher Art von Kokille oder Form verwendet werden, z.B. einer verlorenen Kokille oder Form wie einer Sandkokille oder -form, oder einer wiederverwendbaren Kokille oder Form, wie einer Metallkokille oder -form. Insbesondere ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere geeignet zur Verwendung mit einer Metallkokille oder -form, welche eine wiederverwendbare Kokille oder Form ausbildet. Vorzugsweise ist die Metallkokille oder -form eine Stahlkokille oder -form.
Das Verfahren kann das Ausbilden der geschmolzenen Füllung durch Induktionserwärmen der Vorstufe beinhalten, wobei das Induktionsheizen solcher Art ausgebildet ist, dass die geschmolzene Füllung mit einem Temperaturprofil versehen wird, z.B., um sicherzustellen, dass der Teil der geschmolzenen Füllung, welcher zuerst in die Kokille oder Form eintritt, heißer ist als derjenige, welcher in die Kokille oder Form später eintritt. Jedoch kann im Prinzip jedes gewünschte Profil erzielt werden.
Gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung wird eine Gussvorrichtung oder Installation zum Gießen eines Metallgegenstandes in einer Form oder Kokille bereitstellt, wobei die Gussvorrichtung oder Installation eine Kokille oder Form, eine Schmelzvorrichtung, die einen Behälter zum Aufnehmen einer Vorstufe einer geschmolzenen Metallfüllung aufweist, eine Heizanordnung zum Heizen der Vorstufe in dem Behälter, um eine geschmolzene Füllung an Metall zu bilden, und einer Metallschmelzübertragungsanordnung zum Übertragen einer geschmolzenen Füllung an Metall von dem Behälter zu der Kokille oder Form, wobei die Gussvorrichtung oder Installation dadurch gekennzeichnet ist, dass der Behälter und die Kokille oder Form Kapazitäten aufweisen, die angepasst sind, um vom gleichen Volumen zu sein, sodass ein Füllen der Kokille oder Form von dem Behälter zum Füllen der Kokille oder Form mit einer Füllung, die ausreicht um einen einzelnen Metallgegenstand zu bilden, im Wesentlichen die gesamte Füllung an geschmolzenem Metall von dem Behälter verbraucht und den Behälter leer zurücklässt, wobei der Behälter ein hohler Zylinder oder eine Hülse ist, wobei die Metallschmelzübertragungsanordnung eine teleskopische Kolbenan ordnung zum Anheben des Zylinders oder der Hülse in Kontakt mit der Kokille oder Form und in Verbindung mit einer Füllöffnung in die Kokille oder Form ist, und die Kolbenanordnung einen Mittelkolben zum Eindringen in den Zylinder oder die Hülse und zum Aufwärtsgleiten darin in abdichtenden Kontakt damit aufweist, wobei die Kolbenanordnung einen Randkolben aufweist, der den Mittelkolben umgibt, zum Drängen des Zylinders oder der Hülse aufwärts in abdichtenden Kontakt mit der Kokille oder Form um die Füllöffnung der Kokille oder Form.
Die Heizanordnung kann an der Metallschmelzübertragungsanordnung befestigt sein. Die Schmelzvorrichtung kann hin- und herbewegbar in Bezug auf die Kokille oder Form zwischen einer Ladungsposition, worin die Beladung der Schmelzvorrichtung stattfindet und einer Befüllungsposition, worin die Übertragung der geschmolzenen Füllung von der Schmelzvorrichtung zu der Kokille oder Form stattfindet, sein.
Die Vorrichtung oder Installation kann eine inerte Gasversorgung zum Versorgen von inertem Gas zu den Behältern beinhalten, um zu ermöglichen, dass die geschmolzene Füllung unter einer inerten Atmosphäre ausgebildet wird.
Der Behälter kann ein hohles, zylindrisches Inneres aufweisen, beispielsweise in der Form eines Hohlzylinders oder einer Hülse. Der Behälter kann wiederverwendbar sein. Stattdessen und vorzugsweise ist der Behälter entsorgbar für einen Einmalgebrauch und wird hierauf folgend entsorgt. In dem Fall, dass der Behälter entsorgbar ist, wird erkannt werden, dass Querverunreinigungen von einer Metall- oder Legierungsfüllung zu einer anderen reduziert werden, insbesondere in Fällen wo die Vorrichtung oder Installation aufeinander folgend verwendet wird, um Produkte zu gießen, welche unterschiedliche Metalle oder Legierungen umfassen.
Insbesondere kann die Übertragungsanordnung eine teleskopische Mehrstufenkolbenanordnung umfassen zur Verwendung im Anheben des Behälters, um verriegelnd mit einer Kokille oder Form zusammenzuwirken vor dem Füllen der Kokille oder Form mit einer geschmolzenen Füllung aus dem Behälter. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, in welcher die Übertragungsanordnung die teleskopische Mehrstufenkolbenanordnung umfasst, ist der Behälter ein besagter Hohlzylinder, wobei der Zylinder auf der Übertragungsanordnung mit seinem hohlen Inneren in einer mehr oder weniger aufrechten Weise solcher Art gestützt wird, dass ein Mittelkolben der Mehrstufenanordnung nach aufwärts bewegbar ist innerhalb des Inneren des Zylinders in gleitender oder mehr oder weniger dichtender Zusammenwirkung damit, so dass es ermöglicht wird, eine geschmolzene Füllung in dem Zylinder aufwärts und aus dem Zylinder heraus zu drücken bei der Aufwärtsbewegung des Mittelkolbens, um die geschmolzene Füllung zu einer Kokille oder Form zu übertragen, wobei ein Randkolben, welcher den zentralen Kolben umgibt, aufwärts bewegt wird, um den Zylinder aufwärts zu drücken, um sein oberes Ende abdichtend gegen eine untere Oberfläche der Kokille oder Form zu setzen, um eine Ladeöffnung in der Kokille oder Form.
Insbesondere kann der Mittelkolben einen Kolbenkopf haben, der mit einer Dichtungsoberfläche zur dichtenden Zusammenwirkung mit dem Umfang der Beladungsöffnung der Kokille oder Form versehen ist, vorzugsweise wenn die gesamte geschmolzene Füllung in dem Zylinder von dem Zylinder in die Kokille oder Form übertragen worden ist. Folglich wird im Gebrauch der Schritt des Verursachens oder Erlaubens der geschmolzenen Füllung zu härten in der Kokille oder Form, um das Produkt auszubilden, typischerweise stattfinden, während der Kolbenkopf dichtend mit dem Umfang der Öffnung zusammenwirkt.
Die Gießvorrichtung oder -installation kann von im Wesentlichen unbeweglicher Konstruktion sein und in Situ aufgebaut werden, an einer Produktionsstätte zum Gießen von Leichtmetallprodukten, in diesem Fall kann sie als eine Installation betrachtet werden. Stattdessen, und üblicherweise, wird erwartet, dass die Gießvorrichtung oder -installation nicht von unbeweglicher Konstruktion ist, sondern von einer Produktionsstätte zu einer anderen bewegbar ist, in diesem Fall kann sie als eine Vorrichtung betrachtet werden.
Die Schmelzvorrichtung kann mit Rädern zum Laufen auf Schienen versehen sein, welche ein Teil der Gießvorrichtung oder -installation ausbilden, wobei die Räder zum Ermöglichen einer hin- und hergehenden Bewegung der Schmelzvorrichtung zwischen der Beladungsposition, worin die Beladung des Containers mit einer Vorstufe der geschmolzenen Füllung im Gebrauch stattfindet, und einer Füllposition, worin die Schmelzvorrichtung in Ausrichtung mit der Befüllungsöffnung in die Kokille oder Form ist, sind, um zu ermöglichen, dass der Behälter aufwärts in dichtendem Kontakt mit der Kokille oder Form und in Kommunikation mit derselben gebracht wird, und um zu ermöglichen, dass eine geschmolzene Füllung, die durch Schmelzen der Vorstufe in dem Behälter ausgebildet wird, von dem Behälter in die Kokille oder Form übertragen wird, dadurch die Kokille oder Form mit der geschmolzenen Füllung füllend.
Es wird erkannt werden, dass, ob oder ob nicht der Behälter und die Kokille oder Form Kapazitäten haben, welche passend sind, wie zuvor definiert und beschrieben, die Erfindung eine Gießvorrichtung oder -installation zum Gießen eines Metallprodukts in einer Kokille oder Form erfasst, wobei die Gießvorrichtung oder -installation beinhaltet, in Kombination, eine Kokille oder Form und eine Schmelzvorrichtung, welche einen Behälter zum Aufnehmen einer Vorstufe einer geschmolzenen Füllung eines Metalls, eine Heizanordnung zum Aufheizen der Vorstufe in dem Behälter, um eine geschmolzene Füllung des Metalls auszubilden, und eine Schmelzmetallübertragungsanordnung zum Übertragen einer geschmolzenen Füllung eines Metalls von dem Behälter zu der Kokille oder Form beinhaltet, wobei die Heizanordnung an der Metallübertragungsanordnung montiert ist.
Eine wichtige Unteranordnung von dieser Kombination ist eine Schmelzvorrichtung, welche einen Behälter zum Aufnehmen einer Vorstufe einer geschmolzenen Füllung eines Metalls, eine Heizanordnung zum Heizen der Vorstufe in dem Behälter, um eine geschmolzene Füllung des Metalls auszubilden, und eine Schmelzmetallübertragungsanordnung zum Übertragung der geschmolzenen Füllung von einem Behälter in eine Kokille oder Form beinhaltet, wobei der Behälter und die Heizanordnung beide an der Schmelzmetallübertragungsanordnung montiert sind.
In ähnlicher Weise wird erkannt werden, dass, ob oder ob nicht der Behälter und die Kokille oder Form Kapazitäten aufweisen, welche passend sind, wie zuvor beschrieben, die Erfindung eine Gießvorrichtung oder -installation zum Gießen eines Metallprodukts in einer Kokille oder Form erfasst, wobei die Gießvorrichtung oder -installation in Kombination eine Kokille oder Form und eine Schmelz vorrichtung beinhaltet, welche einen Behälter zum Aufnehmen einer Vorstufe einer geschmolzenen Füllung eines Metalls, eine Heizanordnung zum Heizen der Vorstufe in dem Behälter, um eine geschmolzene Füllung des Metalls auszubilden, und eine Schmelzmetallübertragungsanordnung zum Übertragen einer geschmolzenen Füllung des Metalls von dem Behälter zu der Kokille oder Form beinhaltet, wobei die Schmelzvorrichtung hin und her bewegbar ist relativ zu der Kokille oder Form zwischen einer Beladungsposition, in der die Beladung der Schmelzvorrichtung stattfindet, und einer Befüllungsposition, in der die Übertragung einer geschmolzenen Füllung von der Schmelzvorrichtung zu der Kokille oder Form stattfindet.
Andererseits ist eine wichtige Unteranordnung dieser Kombination ein Behälter zum Aufnehmen einer Vorstufe einer geschmolzenen Füllung eines Metalls, eine Heizanordnung zum Heizen der Vorstufe in dem Behälter, um eine geschmolzene Füllung des Metalls auszubilden, und eine Schmelzmetallübertragungsanordnung zum Übertragen der geschmolzenen Füllung von einem Behälter in eine Kokille oder Form, wobei die Schmelzanordnung hin und her bewegbar ist zwischen einer Beladungsposition, worin die Beladung der Schmelzvorrichtung stattfindet, und einer Befüllungsposition, worin die Übertragung einer geschmolzenen Füllung von der Schmelzvorrichtung in eine Kokille oder Form stattfindet.
Es ist hervorzuheben, wie zuvor angezeigt, dass es ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass die Kapazität des Behälters nicht größer als und zumindest grob passend ist mit der Größe einer geschmolzenen Ladung, die benötigt wird, um die Kokille oder Form zu füllen, um ein einzelnes Produkt herzustellen. Dies bedeutet, dass, zu jedem Zeitpunkt, wo die Kokille oder Form mit einer geschmolzenen Füllung aus der Schmelzvorrichtung ausreichend gefüllt wird, um ein einzelnes Produkt auszubilden, der Behälter der Schmelzvorrichtung oder -installation geleert werden wird.
Die Kokille- oder Formanordnung kann eine wiederverwendbare Kokille oder Form umfassen. Insbesondere kann die wiederverwendbare Kokille oder Form einer Metallkokille oder -form, vorzugsweise eine Stahlkokille oder -form sein. Insbesondere kann die Kokille oder Form eine wiederverwendbare, segmentierte Mehrkernkokille oder -form sein.
Die Kokillen- oder Formanordnung kann eine Heizanordnung zum Heizen der Kokillen- oder Formanordnung auf eine Gießtemperatur beinhalten. Die Heizanordnung kann eine Induktionsheizanordnung sein, welche eine oder mehrere Heizspulen umfasst.
In jedem Fall, wo die Schmelzvorrichtung einerseits und die Kokillen- oder Formanordnung andererseits eine oder mehrere Induktionsheizspulen beinhalten, können die Heizspulen elektrisch mit einer elektrischen Energieversorgung dafür verbunden sein. Insbesondere kann die Kokille oder Form mit einer Heizanordnung versehen sein, welche eine Vielzahl von wenigstens zwei Induktionseulen beinhaltet, welche unabhängig betreibbar sind, um die Oberfläche des Inneren der Kokille oder Form mit einem gewünschten Temperaturprofil zu versehen.
Die Erfindung macht die Bereitstellung einer Gießvorrichtung möglich, welche zwei oder mehr Gießvorrichtungen oder -installationen beinhaltet, wobei die Vorrichtung zwei oder mehr Schmelzvorrichtungen, wie zuvor beschrieben, zum Schmelzen der Füllungen des Metalls beihaltet und die Gießeinrichtung auch die gleiche Anzahl an Kokillen- oder Formenanordnungen beinhaltet, in welchen das Gießen der Produkte ausgeführt wird, wobei die Schmelzvorrichtung eine gemeinsame Heizenergieversorgung teilt und die Kokillen- und Formanordnungen eine gemeinsame Heizenergieversorgung teilen, für das Gießen der Produkte in entsprechenden Gießzyklen, welche typischerweise ausreichend phasenversetzt sind, um ein solches Teilen zu ermöglichen, wodurch die Verwendung gemeinsamer Heizenergiequellen ermöglicht wird, welche nicht viel größer, wenn überhaupt, sind, als diejenigen, die entsprechend für eine einzelne Schmelzvorrichtung oder eine einzelne Gießvorrichtung oder -installation benötigt werden.
Die Anordnung der Einrichtung ist insbesondere geeignet für den Fall, in dem jede Heizanordnung eine Induktionsheizanordnung ist, wobei die Heizenergiequellen elektrische Energiequellen sind.
Während der Verwendung einer Gießeinrichtung, wie zuvor beschrieben, kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Verwendung von einer der geteilten Energieversorgung aufeinanderfolgend beinhalten, um geschmolzene Füllungen in den entsprechenden Behältern der Schmelzvorrichtung auszubilden, und das Verwenden der anderen der geteilten Energieversorgung aufeinanderfolgend, um die entsprechende Kokillen- oder Formanordnung zu heizen, in Gießzyklen, welche phasenversetzt sind.
Die Erfindung wird nun im Wege eines nicht beschränkenden, illustrativen Beispiels beschrieben, mit Bezugnahme zu den anhängenden diagrammartigen Zeichnungen, in denen:
1 eine schematische Explosionsseitenansicht der verschiedenen Elemente einer Schmelzvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt, zum Ausbilden einer geschmolzenen Füllung eines Leichtmetalls gemäß des Verfahrens der Erfindung;
2 eine dreidimensionale Ansicht einer Gießvorrichtung oder -installation gemäß der Erfindung ist, zum Gießen von Leichtmetallprodukten gemäß des Verfahrens der Erfindung;
3 eine dreidimensionale Ansicht einer Gießeinrichtung ist, welche zwei Gießvorrichtungen oder -installationen der 2 umfasst, gemäß der Erfindung, zum Gießen von Leichtmetallprodukten gemäß des Verfahrens der Erfindung;
4 eine Reihe von vereinfachten, schematischen Seitenansichten der Gießvorrichtung oder -installation der 2 zeigt, darstellend das Verfahren des Gießens eines Leichtmetallprodukts in der Form einer Magnesiumradfelge, gemäß der Erfindung, unter Verwendung der Gießvorrichtung oder -installation der 2; und
5 eine andere Reihe einer vereinfachten, schematischen Seitenansicht der Gießvorrichtung oder -installation der 2 ist, weiter darstellend das Verfahren des Gießens eines Leichtmetallprodukts in der Form einer Magnesiumlegierungsradfelge, dargestellt durch 4.
Bezug nehmend zunächst auf 1 der Zeichnungen bezieht sich Bezugszeichen 10 allgemein auf eine Schmelzvorrichtung zum Schmelzen einer geschmolzenen Füllung eines Leichtmetalls gemäß der Erfindung.
Die Schmelzvorrichtung 10 umfasst ein Behälter 12 in der Form eines Hohlzylinders oder einer Hülse 14 von kreisförmigem Querschnitt zum Aufnehmen einer geschmolzenen Füllung des Leichtmetalls und auch zum Erleichtern des Beheizens einer Vorstufe der Füllung des Leichtmetalls, eine Induktionsheizanordnung 16, umfassend eine Induktionsspule 18 zum Heizen des Inhalts des Zylinders oder Hülse 14, um eine geschmolzene Füllung auszubilden und eine Schmelzmetallübertragungsanordnung 20 zum Übertragen einer geschmolzenen Füllung des Leichtmetalls von dem Zylinder oder der Hülse 14 zu einer Kokille oder Form (nicht gezeigt in 1, aber siehe 3 bis 5), in welcher ein Produkt gegossen wird.
Die Schmelzvorrichtung 10 beinhaltet auch eine Inertgasversorgung 22 zum Bereitstellen von Argongas zu dem Inneren des Zylinders oder Hülse 14 solcher Art, dass das Schmelzen der Leichtmetallfüllung unter einer im Wesentlichen inerten Atmosphäre stattfindet, und auch, um eine Kühlung an dem unteren Ende oder der Basis des Zylinders oder Hülse bereitzustellen, um dadurch eine Sekundärdichtung auszubilden, wie hierauf folgend beschrieben.
Der Zylinder oder die Hülse 14 sind wiederverwendbar. Der Zylinder oder die Hülse 14 sind aus einem gering oder niedriglegierten Karbonstahl. In anderen Ausführungsformen ist der Zylinder oder die Hülse 14 optional aus Gusseisen oder rostfreiem Stahl hergestellt.
Im Gebrauch ist die Induktionsspule 18 an der Metallübertragungsanordnung 20 montiert, wobei die Spule 18 mit dem Rohr 62 verbunden ist und den Zylinder oder die Hülse 14 umgibt, um den Inhalt desselben/derselben zu heizen.
Die Übertragungsanordnung 20 umfasst eine teleskopisch bewegbare Mehrstufenkolbenanordnung 24 zur Verwendung beim Anheben des Zylinders oder der Hülse 14, um verriegelnd mit dem Umfang einer abwärtsweisenden Befüllungsöffnung einer Kokille oder Form zusammenzuwirken, vor dem Befüllen der Kokille oder Form mit einer geschmolzenen Füllung aus dem Zylinder oder der Hülse 14. Die Mehrstufenkolbenanordnung 24 beinhaltet einen Mittelkolben, der drei teleskopische Kolbenstangen 26, 27, 28 umfasst, wobei die zentrale Stange 28 einen Kolbenkopf 30 aufweist, der mit einer konischen Dichtungsoberfläche 31 zu der dichtenden Zusammenwirkung mit dem Umfang einer Öffnung in einer Kokille oder Form versehen ist, wenn eine gesamte geschmolzene Füllung in den Zylinder oder die Hülse 14 von dem Zylinder oder der Hülse 14 in die Kokille oder Form übertragen worden ist. Die Mehrstufenkolbenanordnung 24 beinhaltet eine Steuerung für variable Kraft und Geschwindigkeit (nicht gezeigt) zum Steuern oder Regeln der Rate der Bewegung derselben und auch zum Steuern oder Regeln der Aufwärtskraft, die durch den Kolbenkopf 30 auf eine geschmolzene Füllung in dem Zylinder oder der Hülse 14 und einer Kokille oder Form ausgeübt wird, wenn der Kolbenkopf 30 abdichtend mit dem Umfang der Befüllungsöffnung der Kokille oder Form zusammenwirkt.
Folglich wird im Gebrauch der Zylinder oder die Hülse 14 auf der Übertragungsanordnung 20 solcher Art gestützt, dass die Mehrstufenkolbenanordnung 24 innerhalb des Inneren des Zylinders oder der Hülse 14 in gleitender und ausreichend dichtender Zusammenwirkung damit bewegbar ist, um so zu ermöglichen, dass eine geschmolzene Füllung in dem Zylinder oder der Hülse 14 nach aufwärts und aus dem Zylinder oder der Hülse 14 heraus gedrückt wird bei der Aufwärtsbewegung der Kolbenstangen 26, 27, 28, um die geschmolzene Füllung in eine Kokille oder Form zu übertragen und einzuspritzen.
Die Übertragungsanordnung 20 umfasst auch eine Vielzahl von konzentrischen Rohren 32, 34, 35, 36 und 37 von unterschiedlichen Durchmessern. Die Rohre 32, 34, 35, 36 und 37 sind teleskopartig vertikal verschiebbar, relativ zueinander und ruhen in einander.
Das Rohr 32 ist das Bodenrohr und hat Räder 38 zum Laufen auf Schienen 39, welcher einen Teil der Gießinstallation der 3 bis 5 zum hin und her bewegen der Schmelzvorrichtung 10 zwischen einer Beladungsposition, worin die Beladung des Zylinders unter der Hülse 14 mit einer Vorstufe einer geschmolzenen Füllung stattfindet und einer Befüllungsposition darstellen, worin die Schmelzvorrichtung 10 in Ausrichtung mit der Befüllungsöffnung einer Kokille oder Form einer Gießanordnung oder -installation ist, um zu ermöglichen, dass eine geschmolzene Füllung, die durch Schmelzen einer Vorstufe derselben in den Zylinder oder der Hülse 14 ausgebildet ist, davon in die Kokille oder Form übertragen wird, dabei typischerweise sie mit der geschmolzenen Füllung befüllend. Das Rohr 37 ist das Oberrohr und stellt einen sich umfänglich erstreckenden, aufwärtsweisenden Stützring bereit, der eine Nut (nicht gezeigt) zum dichtenden Zusammenwirken mit dem unteren Ende des Zylinders oder der Hülse 14 aufweist. Das Rohr 35 wiederum stellt einen sich umfänglich erstreckenden, aufwärtsweisenden Stützring bereit, auf welchem die Induktionsspule 18 gestützt ist, wenn er über dem Zylinder oder der Hülse 14 platziert ist, um diesen zu umgeben.
Zusätzlich zu der Dichtung, die durch die Nut auf dem Rohr 37 bereit gestellt wird, stellt Argongas, welches über die Gasversorgung 22 bereitgestellt wird, eine Kühlung des unten Endes des Zylinders oder der Hülse 14 bereit bei dem Beginn des Schmelzens der Vorstufe der geschmolzenen Füllung, was es ermöglicht, dass ein Teil der geschmolzenen Füllung, die ausgebildet wird, in einer Zone zwischen der Kolbenanordnung 24 und dem Oberrohr 37 und an dem unteren Ende des Zylinders oder der Hülse 14 aushärtet, dadurch eine Sekundärdichtung bereitstellt, welche aus ausgehärtetem Leichtmetall von der geschmolzenen Füllung ausgebildet ist.
Bezug nehmend nun auf 2 der Zeichnungen bezieht sich das Bezugszeichen 50 allgemein auf eine Gießvorrichtung oder -installation zum Gießen von Leichtmetallprodukten gemäß der Erfindung. Die gleichen Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet, soweit nicht anders beschrieben.
Die Gießvorrichtung oder -installation 50 umfasst die Schmelzvorrichtung 10, wie zuvor beschrieben, und eine Kokillen- oder Formanordnung 52, umfassend eine Kokille oder Form 54 und eine Heizanordnung 56.
Die Kokille oder Form 54 ist eine Mehrkern- oder segmentierte, wiederverwendbare Stahlkokille oder -form, umfassen einen Oberkern 58, zu dem das ausgehärtete Produkt bewegbar an dem Ende des Gießprozesses verbleibt, einen Boden- oder Flächenkern 60, welcher eine zentral angeordnete Befüllungsöffnung oder Befüllungskanal 62 aufweist, der dort hindurch zum Befüllen oder Beladen der Kokille oder Form 54 von unterhalb bereitgestellt ist, und einen segmentierten Ring aus vier Seitenkernen 64, welche entsprechenden Kolben 66 zugeordnet sind, wobei die Seitenkerne 64 der Kokille oder Form 54 ihren segmentierten Charakter verleihen. Die Kokille oder Form 54 wird hydraulisch betrieben in Bezug auf die Kolben 66 der Seitenkerne 64 und in Bezug auf das Anheben des Oberkerns 58 und jeglichem befestigtem Leichtmetallguss (nicht gezeigt), aufwärts und weg von den verbleibenden Kernen. Die Gießvorrichtung oder -installation 50 beinhaltet auch eine hydraulische Kokillen- oder Formsteuerung 67 und eine hydraulische Schmelzvorrichtungs- oder Installationssteuerung 69.
Der Oberkern 58 ist Trennmitteln (zum Ablösen) des Produkts davon am Ende des Gießprozesses zugeordnet.
Die Heizanordnung 56 umfasst sechs Induktionswindungen, die entsprechend Induktionsspulen ausbilden, die unabhängig voneinander betreibbar sind, zum Erzielen eines gewünschten Temperaturprofils in der Kokille oder Form 54. Folglich beinhaltet die Gießvorrichtung oder -installation 50 auch eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 70 zum Überwachen der Beheizung der Heizanordnung 56, um das gewünschte Temperaturprofil zu erzielen, und auch zum Bereitstellen einer Regelung zu entsprechenden Energiequellen 82 und 84 (3) derselben.
Die Gießvorrichtung oder -installation 50 beinhaltet auch Schienen (nicht gezeigt), auf denen die Räder 38 der Metallübertragungsanordnung 20, die Teil der Schmelzvorrichtung oder -installation 10 bilden, laufen können. Folglich ist die Schmelzvorrichtung 10 hin und her bewegbar relativ zu der Formenanordnung 52 zwischen einer Beladungsposition (wie in 2 gezeigt), worin die Beladung der Schmelzvorrichtung 10 mit einer Vorstufe der geschmolzenen Füllung stattfindet, und einer Befüllungsposition (siehe 4 und 5) worin die Übertragung einer geschmolzenen Füllung von der Schmelzvorrichtung 10 zu der Form 54 der Kokillen- oder Formanordnung 52 stattfindet.
Bezug nehmend nun auf 3 der Zeichnungen bezieht sich das Bezugszeichen 80 allgemein auf eine Gießeinrichtung gemäß der Erfindung. Die Gießein richtung 80 umfasst zwei Gießvorrichtungen oder -installationen 50, welche jeweils eine Schmelzvorrichtung 10 zum Induktionsschmelzen einer Füllung von Leichtmetall und eine Kokillen- oder Formanordnung 52, in welcher das Gießen des Produkts ausgeführt wird, umfassen. Die Gießeinrichtung 80 beinhaltet auch eine Schmelzinduktionsheizenergieversorgung 82, z.B. von 100 kW, zur separaten Bereitstellung von Energie zu jeder der zwei Schmelzvorrichtungen 10, einer Kokilleninduktionsheizenergieversorgung 84 auch von beispielsweise 100 kW zur separaten Bereitstellung von Energie zu der Kokillen- oder Formanordnung 52, einen Kühlturm (nicht gezeigt) zum Bereitstellen eines Kühlfluids, und eine Gasversorgungssteuerungseinheit 86 zum Bereitstellen eines Spülgases zu den Schmelzvorrichtungen 10 und auch zu den Kokillen- oder Formenanordnungen 52.
Es wird erkannt werden, dass die Gießeinrichtung 80 es ermöglicht, dass zwei Produkte gleichzeitig genossen werden, unter Verwendung von Gießzyklen, welche phasenversetzt sind, wobei die Schmelzvorrichtungen 10 die gemeinsame Induktionsheizenergieversorgung 82 teilen und die Kokillen- oder Formanordnungen 52 die gemeinsame Induktionsheizenergieversorgung 84 teilen. Das Gießen der Produkte findet dann in entsprechenden Gießzyklen statt, welche ausreichend phasenversetzt sind, um eine solche gemeinsame Nutzung zu erlauben. Es wird folglich erkannt werden, dass die Gießeinrichtung 80 in einer quasi kontinuierlichen Weise betrieben werden kann, indem die Gießvorrichtungen oder -installationen 50 auf einer alternierenden Basis verwendet werden, wobei die eine ihre Schmelzvorrichtung 10 in ihrer Befüllungsposition hat und zum Gießen verwendet wird, während die andere ihre Schmelzvorrichtung oder -installation in ihrer Beladungsposition hat und beladen wird mit einer Vorstufe des Leichtmetalls und vorbreitet wird, um in ihre Befüllungsposition geführt zu werden, sobald der Gießprozess in der anderen Gießvorrichtung oder -installation 50 vollendet ist.
Bezug nehmend nun auf die 4 und 5 der Zeichnungen wird die Verwendung der Gießvorrichtung oder -installation 50, welche zuvor beschrieben wurde, mit Bezug auf das Gießen eines Leichtmetallprodukts in der Form einer Magnesiumlegierungsradfelge 90 dargestellt, verwendet eine Vorstufe in der Form eines vorgeformten Rohlings oder Gussblocks 92 einer Magnesium-Aluminium- Zinklegierung, welche im Stand der Technik als AZ91 vorbekannt ist. Der Rohling oder Gussblock 92 wird auf der Kolbenanordnung 24 platziert, wobei die zugeordnete Schmelzvorrichtung 10 in ihrer Beladungsposition ist. Der Zylinder oder die Hülse 14 ist über dem Rohling oder Gussblock 92 platziert, so dass das untere Ende des Zylinders oder der Hülse 14 abdichtend mit der Nut des Oberohrs 37 der Metallübertragungsanordnung 20 zusammenwirkt. Die Induktionsspule 18 ist mit dem Rohr 35 der Metallübertragungsanordnung 20 verbunden, so dass das Plazieren des Zylinders oder der Hülse 14 und des Rohlings oder Gussblocks 92 in der Position bewirkt, dass diese durch die Spule 18 umgeben sind.
Die Kokillenanordnung 52 ist vorbereit zum Gießen indem der obere Kern 58 solcher Art abgesenkt wird, dass er mit dem Boden- oder Flächenkern 60 zusammenwirkt. Die ringseitigen Kernsegmente 64 sind dann in Position platziert, verwendend ihre Kolben 66, um die Kokille zu schließen. Spülgas in der Form einer SF₆/CO₂ Flussgasmischung umfassend 0,2 Volumen-% SF₆ wird in die Kokille oder Form 54 eingespiesen und die Kokille oder Form 54 wird erhitzt unter der Verwendung der Induktionsspule 64 durch elektrische Energie, die von der Induktionsheizenergieversorgung 84 unter Verwendung einer vorgewählten Frequenz zugeführt wird, bis die Kokille oder Form 54 eine benötigte Betriebstemperatur erreicht und ein gewünschtes Temperaturprofil aufweist. Die Rate des Heizens kann geändert werden durch Ändern der Eingangsleistung von der Energieversorgung 84 und/oder durch Ändern der Frequenz derselben, wobei eine höhere Frequenz in einer höheren Heizrate resultiert; und Schleifen der Spule 64 können wahlweise mit unterschiedlichen Energieversorgungen zu ihnen betrieben werden zu, um das Temperaturprofil zu erzielen.
Die Schmelzvorrichtung 10 wird mit Hilfe der Räder 38 auf den Schienen (nicht gezeigt) der Gießvorrichtung oder -installation 50 hin und her bewegt, von der Beladungsposition, worin die Zylinder oder die Hülse 14 mit dem Rohling oder Gussblock 92 einer Ladung von AZ91 Legierung Vorstufe stattfindet, zu einer Befüllungsposition, wo die Schmelzvorrichtung oder -installation 10 in Ausrichtung mit der Befüllungsöffnung 62 durch den Boden- oder Flächenkern 60 der Kokille oder Form 54 ist. Der Zylinder oder die Hülse 14 ist abdichtend mit der unteren Oberfläche oder dem Boden- oder Flächenkern 60 zusammenwirkend, durch hydraulisches Anheben des Rohrs 37, welches auch den Zylinder oder die Hülse 14 mit dem Rohr 37 abdichtet. Der Zylinder oder die Hülse 14 wird mit einer SF₆/CO₂ Spülatmosphäre gespült. Der Rohling oder Gussblock 92 wird unter der Spülatmosphäre, welche in den Zylinder oder die Hülse 14 durch die Gasversorgung 22 eingeführt wird, geschmolzen, bis eine geschmolzene Füllung von AZ91 Legierung ausgebildet ist. Argon wird dann verwendet, um eine kühlende Atmosphäre zum Kühlen der geschmolzenen Füllung am unteren Ende des Zylinders oder der Hülse 14 bereitzustellen, um eine Sekundärdichtung in der Form eines mehr oder weniger halbfesten oder verfestigten Abschnitts oder Eingusses des Leichtmetalls (nicht gezeigt) auszubilden.
Sobald die gewünschte Betriebstemperatur und das Temperaturprofil erzielt worden sind in der Kokille oder Form 54 und die Kokille oder Form 54 mit der Hilfe der Kolben 66 mittels der hydraulischen Steuerung 67 druckverriegelt wurde, wird die Gasversorgung zu dem Zylinder oder der Hülse 14 abgeschnitten und die geschmolzene Füllung wird unter Druck von dem Zylinder oder der Hülse 14 in die Kokille oder Form 54 mittels der Kolbenanordnung 24 übertragen, dadurch die Kokille oder Form 54 mit der geschmolzenen Füllung befüllend. Bevor und während des Einspritzens der geschmolzenen Füllung in die Kokille oder Form 54 wird die Kokille oder Form 54 mit dem zuvor erwähnten SF₆/CO₂ Spül/Flussgas gespült mittels der Gasversorgungssteuerungseinheit 68, welches Gas auch die geschmolzene Oberfläche der geschmolzenen Füllung sowohl in der Hülse 14 und, wenn es in die Kokille oder Form 54 eintritt, schützt. Der Kolbenkopf 30 verriegelt abdichtend gegen den Umfang der Befüllungsöffnung 62 und tritt teilweise in die Befüllungsöffnung 62 ein, um den Druck der geschmolzenen Befüllung in der Kokille oder Form 54 zu erhöhen. Die Kokille oder Form 54 wird dann erlaubt, abzukühlen und die Schmelzvorrichtung oder -installation 10 wird von der Kokille oder Form 54 abgelöst. Die Schmelzvorrichtung oder -installation 10 wird dann zurück zu ihrer Beladungsposition bewegt.
Die Kokille oder Form 54 wird dann geöffnet indem die Ring- oder Seitenkernsegmente 64 voneinander mit der Hilfe der Kolben 66 außer Eingriff gebracht werden und der Oberkern 58 mit der ausgehärteten Radfelge 90 daran festhaltend, wird angehoben, verwendend die Steuerung 67. Die Radfelge 90 wird dann abgetrennt oder abgelöst von dem Oberkern 58 indem abwärtsgerichteten Stif ten, welche Teil der Abtrennmittel (nicht gezeigt) ausbilden, ermöglicht wird, die Radfelge 90 abwärts während des Abhebens des Oberkerns 58 zu drücken.
Die Kolbenanordnung 24 wird abgesenkt und dann die Rohre der Anordnung 20 zurückgezogen, den Zylinder oder die Hülse 14 freigebend und den ausgehärteten Abschnitt oder Einguss (nicht gezeigt) der geschmolzenen Füllung, welcher die Sekundärdichtung des Zylinders oder der Hülse 14 ausbildete, freigebend. Der verwendete Zylinder oder die verwendete Hülse 14 wird dann verworfen und ein neuer Zylinder oder eine neue Hülse 14 wird verwendet zum Gießen einer neuen Radfelge 90. Es wird erkannt werden, dass das Verwerfen des gebrauchten Zylinders oder der gebrauchten Hülse 14 und die Verwendung eines neuen Zylinders oder einer neuen Hülse 14, um eine neue Radfelge 90 zu gießen, ein im Wesentlichen ununterbrochenes Gießen der Produkte eins nach dem anderen aus Rohlingen oder Gussblöcken, welche unterschiedliche Legierungszusammensetzungen umfassen, ermöglicht, was nicht mehr Zeit nimmt als das Gießen von der gleichen Legierungszusammensetzung, verwendend den gleichen Gießzyklus aber natürlich mit unterschiedlichen Temperaturen und Temperaturprofilen, wenn passend. In einer Ausführungsform der Erfindung ermöglicht die Schmelzvorrichtung oder -installation 10 das Gießen von Legierungsradfelgen, welche die folgenden Legierungen einer nach der anderen umfassen ohne die Gefahr von Querkontamination: AM60B (Aluminium-Magnesium-Manganlegierung), Galsi12dv (Aluminium-Siliziumlegiierung), AZ91 (Magnesium-Aluminum-Mangan-Zinklegierung) und Galsi7 (Aluminimsiziliumlegierung).
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die Größe der Vorstufe für die geschmolzene Füllung, z.B. des Rohlings oder Gussblocks 92, mit dem Volumen der geschmolzenen Metallfüllung, welche erforderlich ist, um die Kokille oder Form 54 zu beladen oder füllen, zusammenpasst, um ein einzelnes Produkt herzustellen, z.B. eine einzelne Radfelge 90. Folglich wird Metallabfall reduziert, wenn nicht vermieden, im Vergleich zu dem Gießen von Leichtmetallprodukten oder Radfelgen 90 gemäß Gießprozessen, die im Stand der Technik bekannt sind, worin wesentlich mehr Leichtmetall geschmolzen wird als für eine Radfelge benötigt wird.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass die Schmelzvorrichtung 10 und auch die Gießvorrichtung oder -installation 50 erwartungsgemäß nicht notwendiger Weise eine Permanentkonstruktion sind, sondern von einer Produktionsstätte zu einer anderen leicht bewegbar sind, folglich kann die Gießvorrichtung oder -installation 50 kostengünstig nahe eines Endverbrauchers der Produkte, welche zu gießen sind, aufgestellt werden, dadurch Transportkosten und dergleichen reduzierend.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die Gießvorrichtung oder -installation 50 nicht viel Platz benötigt, um errichtet zu werden. Z.B. benötigt die Gießvorrichtung oder -installation 50, wie zuvor beschrieben, nur einen Bodenraum von etwa 23 m². Der vorliegende Prozess bietet auch andere Kostenvorteile wie den Umstand, dass die Energieversorgung nur der Gießvorrichtung oder -installation 50 unmittelbar bevor dem Gießen zugeführt werden kann und am Ende des Gießens eines einzelnen Produkts abgeschaltet werden kann, ohne gegenteilig den Prozess oder die Effizienz desselben zu beeinträchtigen. In dem Fall eines Energieversagens während des Gießprozesses verwendend die Methode und die Gießvorrichtung oder -installation 50 der vorliegenden Erfindung wird erkannt werden, dass Verluste nicht größer sein müssen als Verluste der geschmolzenen Füllung in dem Zylinder oder der Hülse 14, umfassend den einzelnen Rohling oder Gussblock 92, im Vergleich zu einer typischen Gießerei, wo der Prozess kontinuierlich ist und große Mengen von Metall geschmolzen werden müssen zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, wobei alle im Falle eines Energieversagens aushärten können. Tatsächlich können Verluste im Prinzip vollständig vermieden werden, indem die Inhalte des Zylinders oder der Hülse 14 wieder aufgeschmolzen werden, wenn die Energieversorgung wieder hergestellt ist.
Es ist noch ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, dass er nicht einen Einfahrvorgang in Reihenfolge benötigt, um die optimalen Prozesskonditionen zu erzielen. Vorstufen des Leichtmetalls, wie Rohling oder Gussblock 92, werden hergestellt zu einer benötigen Komposition und Metallographie. Folglich können die Vorstufen wie der Rohling oder Gussblock 92 ein Vorratsteil sein. Es wird erkannt werden, dass Radfelgen 90, welche aus einem Vorrat von Rohlingen oder Gussblöcken 92 hergestellt werden, ähnliche Metallographie und folglich ähnliche Eigenschaften zeigend, so dass die Qualitätskontrolle verbessert wird. Der Umstand, dass der Prozess nicht einen Einfahrzyklus oder Einfahrzyklen benötigt, bedeutet, dass eine spezifische Anzahl von Rohlingen oder Gussblöcken 92, ausgeschlossen lediglich Energieversagen, eine entsprechende Anzahl von Radfelgen 90 ergeben sollten.

Claims

Verfahren zum Gießen eines Metallgegenstandes durch Bilden einer geschmolzenen Metallfüllung aus einer Vorstufe davon, Füllen einer Kokille oder Form mit der geschmolzenen Füllung, um die Kokille oder Form ausreichend zu befüllen, um einen einzelnen Metallgegenstand zu bilden, und Veranlassen oder Erlauben eines Verfestigens des Metalls in der Kokille oder Form, um den Gegenstand zu bilden, mit dem Schritt des Auswählens der Größe der geschmolzenen Füllung angepasst an die Kapazität der Kokille oder Form, sodass das Füllen der Kokille oder Form im Wesentlichen die gesamte geschmolzene Füllung verbraucht, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass in Kombination das Füllen der Kokille oder Form aus einem hohlen Zylinder oder einer Hülse mittels einer teleskopischen Kolbenanordnung erfolgt, die den Zylinder oder die Hülse in Kontakt mit der Kokille oder Form und in Verbindung mit einer Füllöffnung in die Kokille oder Form anhebt, und ein Mittelkolben der Kolbenanordnung in den Zylinder oder die Hülse eindringt und darin in abdichtendem Kontakt damit während des Füllens aufwärts gleitet, während ein Randkolben der Kolbenanordnung den Mittelkolben umgebend den Zylinder oder die Hülse aufwärts in dichtenden Kontakt mit der Kokille oder Form um die Füllöffnung der Kokille oder Form drängt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden der geschmolzenen Füllung von einer Vorstufe davon erfolgt, der ein Metallbarren oder -block oder ein Presskörper von Metallpartikeln ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Heizen des Metalls der geschmolzenen Füllung nach Bilden der geschmolzenen Füllung aufweist, um die Temperatur der geschmolzenen Füllung zu erhöhen, vor dem Füllen der Kokille oder Form mit der geschmolzenen Füllung bei der erhöhten Temperatur.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 einschließlich, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllen durch Spritzgießen bei einem Mitteldruck im Bereich von 50 kPa–30 MPa stattfindet.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt des Reinigens der Umgebung, in der die geschmolzene Füllung gebildet wird, mit einem Reinigungsgas vor und während des Bildens der geschmolzenen Füllung aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Verwenden eines Metalls als Metall umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Aluminium, Magnesium, Lithium, Zink und Legierungen daraus.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Verwenden eines Leichtmetalls als Metall aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Magnesium, Aluminium und Legierungen daraus.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießen ein Gießen eines Leichtmetallgegenstandes in Form einer Felge eines Kraftfahrzeugs ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießen ein Gießen eines Metallgegenstandes ist, bei dem der Teil des verfestigten Gegenstandes, der sich am weitesten von der Oberfläche des Gegenstandes entfernt befindet, von dem nächsten Teil der Oberfläche des Gegenstandes durch einen Abstand von 0,75 bis 15 mm beabstandet ist, wobei der Gegenstand eine Masse von 0,25 bis 30 kg aufweist.
Gussvorrichtung oder Installation zum Gießen eines Metallgegenstandes in einer Form oder Kokille, wobei die Gussvorrichtung oder Installation (50) eine Kokille oder Form (54), eine Schmelzvorrichtung (10), die einen Behälter (12) zum Aufnehmen einer Vorstufe einer geschmolzenen Metallfüllung aufweist, eine Heizanordnung (16) zum Heizen der Vorstufe in dem Behälter (12), um eine geschmolzene Füllung an Metall zu bilden, und einer Metallschmelzübertragungsanordung (20) zum Übertragen einer geschmolzenen Füllung an Metall von dem Behälter (12) zu der Kokille oder Form (54), wobei [die Gussvorrichtung oder Installation dadurch gekennzeichnet ist, dass] der Behälter (12) und die Kokille oder Form (54) Kapazitäten aufweisen, die angepasst sind, um vom gleichen Volumen zu sein, sodass ein Füllen der Kokille oder Form (54) von dem Behälter (12) zum Füllen der Kokille oder Form (54) mit einer Füllung, die ausreicht um einen einzelnen Metallgegenstand zu bilden, im Wesentlichen die gesamte Füllung an geschmolzenem Metall von dem Behälter (12) verbraucht und den Behälter (12) leer zurücklässt, wobei die Vorrichtung oder Installation dadurch gekennzeichnet ist, dass in Kombination der Behälter (12) ein hohler Zylinder oder eine Hülse (14) ist, wobei die Metallschmelzübertragungsanordnung (20) eine teleskopische Kolbenanordnung (24) zum Anheben des Zylinders oder der Hülse (14) in Kontakt mit der Kokille oder Form (54) und in Verbindung mit einer Füllöffnung (62) in die Kokille oder Form (54) ist, und die Kolbenanordnung (24) einen Mittelkolben (28, 30) zum Eindringen in den Zylinder oder die Hülse (14) und zum Aufwärtsgleiten darin in abdichtenden Kontakt damit aufweist, wobei die Kolbenanordnung (24) einen Randkolben (37) aufweist, der den Mittelkolben (28, 30) umgibt, zum Drängen des Zylinders oder der Hülse (14) aufwärts in abdichtenden Kontakt mit der Kokille oder Form (54) um die Füllöffnung (62) der Kokille oder Form (54).
Vorrichtung oder Installation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizanordnung an der Metallschmelzübertragungsanordnung angebracht ist.
Vorrichtung oder Installation nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzvorrichtung relativ zu der Kokille oder Form zwischen einer Beschickposition, bei der ein Beschicken der Schmelzvorrichtung stattfindet, und einer Füllposition vor und zurückbewegbar ist, bei der ein Transfer einer geschmolzenen Füllung von der Schmelzvorrichtung zu der Kokille oder Form stattfindet.
Vorrichtung oder Installation nach einem der Ansprüche 10 bis 12 einschließlich, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Inertgasversorgung (22) zum Bereitstellen von Inertgas für den Behälter aufweist, um dem Bilden der geschmolzenen Füllung zu erlauben, unter einer Inert-Atmosphäre stattzufinden.
Vorrichtung oder Installation nach einem der Ansprüche 10 bis 13 einschließlich, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter ein hohles, zylindrisches Inneres aufweist.
Vorrichtung oder Installation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelkolben einen Kolbenkopf (30) aufweist, der mit einer Dichtoberfläche (31) zum abdichtenden Inkontakttreten mit der Peripherie der Befüllöffnung der Kokille oder Form versehen ist.
Vorrichtung oder Installation nach einem der Ansprüche 10 bis 15 einschließlich, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizanordnung wenigstens eine Induktionsspule aufweist, die den Behälter umgibt.