EP1802411A1 - Giesswerkzeug und verfahren zur herstellung von aus leichtmetalllegierungen gegossenen werkstücken - Google Patents

Giesswerkzeug und verfahren zur herstellung von aus leichtmetalllegierungen gegossenen werkstücken

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EP1802411A1
EP1802411A1 EP05794467A EP05794467A EP1802411A1 EP 1802411 A1 EP1802411 A1 EP 1802411A1 EP 05794467 A EP05794467 A EP 05794467A EP 05794467 A EP05794467 A EP 05794467A EP 1802411 A1 EP1802411 A1 EP 1802411A1
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EP
European Patent Office
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casting tool
core part
tool according
casting
positioning element
Prior art date
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EP05794467A
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English (en)
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EP1802411B1 (de
Inventor
Manfred Johannes Ebetshuber
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Austria Alu-Guss-Gesellschaft Mbh
Austria Alu Guss GmbH
Original Assignee
Austria Alu-Guss-Gesellschaft Mbh
Austria Alu Guss GmbH
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Publication date
Application filed by Austria Alu-Guss-Gesellschaft Mbh, Austria Alu Guss GmbH filed Critical Austria Alu-Guss-Gesellschaft Mbh
Publication of EP1802411A1 publication Critical patent/EP1802411A1/de
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Publication of EP1802411B1 publication Critical patent/EP1802411B1/de
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    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/06Permanent moulds for shaped castings
    • B22C9/064Locating means for cores
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    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • B22D15/005Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor of rolls, wheels or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20Accessories: Details
    • B22D17/22Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/24Accessories for locating and holding cores or inserts

Definitions

  • the invention relates to a casting tool for producing workpieces cast from light metal alloys, in particular for the motor vehicle industry, wherein at least one positioning element is provided for fixing at least one preformed core part remaining in the cast workpiece in a predetermined position in the casting tool, and a method for producing workpieces cast from light metal alloys, in particular for the motor vehicle industry, wherein at least one preformed core part remaining in the cast workpiece is held in a predetermined position in a casting tool.
  • a rim made of a light metal alloy in which a core part has fixedly arranged positioning elements in order to be positioned in the mold.
  • Posi ⁇ tionierimplantation have a relatively large extent and form material weaknesses, so that in these areas when loading the rim very high voltage spikes, especially in dynamic bending and torsional stresses occur.
  • a similar casting process is also already known from WO1 / 66283 A1 or AT 409 728 B, in which positioning elements which are fixedly arranged in the core part are also provided. These positioning elements also have an air discharge channel for the escape of expanding air.
  • this method has a very high expenditure on production technology, and equally high voltage peaks occur due to the fixed positioning elements in the core part.
  • a positioning element for a sand core is known from US 2004/0099398 A1, wherein the positioning element is fastened therein in the manufacture of the sand core, and via which a connection with the casting tool can be produced.
  • the pin-shaped positioning elements which are fastened in the manner of a nail in the casting tool, have a pouring element extending transversely to the longitudinal direction of the shaft of the positioning element, which is firmly fused into the shaped body for firm connection of the positioning element in the molded body to be cast ,
  • an exact positioning of the core parts should be ensured and a comparatively high degree of design freedom in the production of the workpieces is made possible.
  • the core part (s) of the light metal workpiece to be produced can be reliably held in a predetermined position in the casting tool, but only comparatively small openings or impressions in the casting after removal of the positioning elements Core part or in the light metal surrounding the core part remain at the point at which a positioning element has penetrated into the core part during the casting process, so that the finished light metal workpiece has only comparatively lower voltage peaks in the region of the positioning elements.
  • any workpieces made of light metal alloys, in particular of aluminum-containing light metal alloys, can be produced with the casting tool, in particular on the Is given in the automotive industry a great need forcht ⁇ metal workpieces, so that the casting tool ins ⁇ special light metal wheels or -feigen and longitudinal and transverse links, subframe parts, various types of struts so ⁇ as components for suspensions and the like are produced can. Due to the low stress peaks, which can be achieved by means of the pin-shaped positioning elements fastened to the casting tool, the workpieces produced with the aid of the casting tool according to the invention are particularly well suited to being exposed to dynamic bending and torsional forces.
  • the pin-shaped positioning element In order to facilitate the penetration of the positioning element into the core part, it is expedient for the pin-shaped positioning element to be at least partially conical.
  • the pin-shaped Posi ⁇ tionierelement has a conical tip portion, as thus the core part in a simple way can be "impaled” and at the same time the smallest possible impression in the core part after removal of the positioning remains, whereby crawl ⁇ to the voltage spikes in the finished Schometalltechnik ⁇ piece can be kept low.
  • the core part is reliably held in its predetermined position in the casting tool and at the same time leaves a relatively small impression in the core part or the light metal alloy enclosing the core part after the removal of the positioning element, if the cylindrical partial section has a diameter smaller than 3 mm, preferably less than 2 mm, in particular of substantially 1.6 mm.
  • the conical section has an opening angle between 5 ° and 15 °, in particular of substantially 10 °.
  • the pin-shaped positioning element has a fixing section which is larger than the cylindrical or conical section.
  • the fastening section cuts to the front tip section opposite end of the pin-shaped Positionier ⁇ slightly tapered conically.
  • the positioning element is fastened in a frictional engagement or via an adhesive connection in a recess of the casting tool.
  • an adhesive connection instead of the frictional or adhesive connection, it is also possible to provide a screwed, soldered or welded connection or a form-fitting connection for fastening the positioning element in the casting tool.
  • the casting tool comprises at least two molded parts movable relative to each other, wherein the pin-shaped positioning element in one movably mounted molding, preferably the upper molding, is attached.
  • the pin-shaped positioning element in one movably mounted molding, preferably the upper molding, is attached.
  • a movable core part support with at least one stop limiting the downward stroke of the movable molding part is provided.
  • the core member pad When the core member pad is retractable in the fixed lower mold part, after the core member has been attached to the positioning member, the core pad can be easily removed from the mold.
  • the core-part pad is mounted resiliently on a carrier, advantageously any inequalities when driving down the upper molded part can be compensated.
  • the carrier of the core part pad is displaceably supported by means of centering pins in guides of a molded part.
  • the method of the initially cited type is characterized in that a positioning element attached to the casting tool is introduced into the core part and the core part is frictionally held by the positioning element during casting and the positioning element is removed from the latter after completion of the workpiece ,
  • the core part has a lower density than the light metal alloy, a workpiece which is comparatively light in comparison with a workpiece cast in one piece from the light metal alloy can be produced in a simple manner.
  • the core part may consist in particular of metal foam, for example of aluminum foam, or also of a pressed body of porous silicate material, eg vermiculite, or the like.
  • the core part has a higher density than the light metal alloy.
  • the core part may in this case consist in particular of steel or the like.
  • FIG. 1 shows a cross section of a part of a casting tool with a core part introduced therein
  • FIG. 2 shows a detailed view of a pin-shaped positioning element
  • Fig. 3 is a schematic view of a casting tool for the production of a light metal workpiece with insertion of a core part, which rests on a core part pad.
  • Fig. 1 is partially a casting tool 1 for producing a light metal rim 2 can be seen, in which a core part 3 is provided, which has a lower density than thechtmetall ⁇ alloy, which is surrounded by the light metal alloy.
  • the core part 3 could be made of metal foam, in particular of aluminum foam, or else of a porous body of silicate material, e.g. Vermiculite, or even consist of a steel ring or the like.
  • the casting tool 1 is composed essentially of a movable mold top part 4 and a fixed body part 5 and lateral core slides 6.
  • a core slide 6 for example, four quarter-circular individual parts may be present, which are displaced from the outside radially inwardly to bear against the lower part of the mold 5 when closing the casting tool 1.
  • the upper mold part 4 has a recess 4 'in which a pin-shaped positioning element 7, which is preferably made of steel, is fastened by means of an adhesive bond. With the aid of the pin-shaped positioning element 7, the core part 3 is held in a predetermined position in the casting tool 1. th, so that the penetration of the light metal alloy into the casting tool, the core part 3 can be surrounded by the light metal alloy. After completion of the casting process, the movably mounted upper mold part 4 is again moved upwards and thus the pin-shaped positioning element 7 is pulled out of the core part 3 or the light metal alloy surrounding the core part.
  • FIG. 2 shows the pin-shaped positioning element 7 in detail. It can be seen in particular that a conical tip section 8 is provided for easy penetration into the core part 3. In the embodiment shown, an opening angle ⁇ of approximately 20 ° is provided.
  • a cylindrical section 9 then adjoins the tip section 8, which, as can be seen in FIG. 1, is likewise received in the interior of the core part 3 in the position penetrated into the core part 3.
  • the cylindrical section 9 has the smallest possible diameter, wherein in the embodiment shown, a diameter of approximately 1.6 mm is provided.
  • To the cylindrical portion 9 includes a conical section 10 with an opening angle ß of about 10 °.
  • This conical section 10 is surrounded during the casting of the light metal workpiece, as shown in Fig. 1, of the light metal alloy and removed after completion of the Werk ⁇ piece of this.
  • the fastening section 11 is slightly conical.
  • To the Fastening portion 11 then includes an end portion 12, which has a smaller diameter relative to the attachment portion 11, so that reliably an adhesive between the end portion 12 and the recess 6 of the casting tool 1 can penetrate.
  • FIG. 3 shows a schematic view of the casting tool 1, wherein in particular a carrier 14, which can be displaced vertically in the direction of the arrow 13, can be seen, which is mounted lowerable in the lower part 5 of the mold.
  • a plate-shaped core part pad 15 is resiliently mounted to compensate for any inequalities when driving down the Kokillenoberteils 4 made ⁇ .
  • Column-shaped projections 16 are provided on the core-part support 15, which serve to accommodate the desired distance to the mold top part 4, which is pushed downwards by means of a support plate 17, when the core part 3 is received.
  • a measure is adjusted so that the pin-shaped positioning elements 7 (as in FIG. 1) reliably penetrate into the core portion 3, that is the core part 3 "impale '", predetermined to the core part 3 in a To hold position in the closed mold 1 after lowering the carrier 4 and the core part pad 15.
  • ejection pins 19 are provided in a conventional manner, which are provided for separating the light metal workpiece from the mold top part 4.
  • the casting tool according to the invention can also be used for the production of any other light metal workpieces with core parts remaining in the cast workpiece, for example for the production of wheel suspensions, longitudinal and transverse links, Fahr ⁇ stool parts, various types of struts and the like.

Landscapes

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Description

Gießwerkzeug und Verfahren zur Herstellung von aus Leicht¬ metalllegierungen gegossenen Werkstücken
Die Erfindung betrifft ein Gießwerkzeug zur Herstellung von aus Leichtmetalllegierungen gegossenen Werkstücken, insbesondere für die Kraftfahrzeug-Industrie, wobei zumindest ein Posi¬ tionierelement zum Fixieren zumindest eines vorgeformten im ge¬ gossenen Werkstück verbleibenden Kernteils in einer vorbestimmten Position im Gießwerkzeug vorgesehen ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung von aus Leichtmetalllegierungen ge¬ gossenen Werkstücken, insbesondere für die Kraftfahrzeug-Indus¬ trie, wobei zumindest ein vorgeformter im gegossenen Werkstück verbleibender Kernteil in einer vorbestimmten Position in einem Gießwerkzeug gehalten wird.
Bei der Herstellung von Werkstücken aus Leichtmetallle¬ gierungen ist es bereits bekannt, vorgeformte Kernteile mittels Positionierelementen im Gießwerkzeug zu halten, so dass die Kernteile von der Leichtmetalllegierungs-Schmelze umgössen werden können.
Aus der EP 0 922 591 A ist beispielsweise eine Felge aus einer Leichtmetalllegierung bekannt, bei welcher ein Kernteil fest angeordnete Positionierelemente aufweist, um in der Kokille positioniert zu werden. Derartige im Kernteil angeordnete Posi¬ tionierelemente weisen jedoch einen relativ großen Umfang auf und bilden Materialschwachstellen, so dass in diesen Bereichen bei Belastung der Felge sehr hohe Spannungsspitzen, insbesondere bei dynamischen Biege- und Torsionsbeanspruchungen, auftreten.
Ein ähnliches Gießverfahren ist auch bereits aus der WO1/66283 Al bzw. der AT 409 728 B bekannt, bei welchem eben¬ falls im Kernteil fest angeordnete Positionierelemente vorgese¬ hen sind. Diese Positionierelemente weisen zudem einen Luftabfuhrkanal zum Entweichen expandierender Luft auf. Dieses Verfahren weist jedoch fertigungstechnisch einen sehr hohen Auf¬ wand auf, und es treten ebenso hohe Spannungsspitzen aufgrund der im Kernteil fest angeordneten Positionierelemente auf.
Aus der US 2004/0099398 Al ein Positionierelement für einen Sandkern bekannt, wobei das Positionierelement bei der Herstel¬ lung des Sandkerns in diesem befestigt wird, und über welches eine Verbindung mit dem Gießwerkzeug hergestellt werden kann.
In der DE 42 01 278 Al sind Stützen bzw. Positionierelemente zur Stabilisierung von Gießkernen bei der Herstellung von Form¬ körpern beschrieben. Hierbei weisen die stiftförmigen Posi- tionierelemente, die in der Art eines Nagels in dem Gießwerkzeug befestigt werden ein quer zur Längsrichtung des Schafts des Po¬ sitionierelements erstreckendes Eingießelement auf, welches zur festen Verbindung des Positionierelements in dem zu gießenden Formkörper fest in dem Formkörper eingeschmolzen wird.
Weiters ist es auch bekannt bei der Herstellung von Guss¬ werkstücken Hohlräume mittels Kernteilen auszubilden, die aus dem Gusswerkstück wieder entfernt werden, wie beispielsweise Sandkerne. Zum Entfernen sind jedoch vergleichweise große Öff¬ nungen erforderlich, wodurch wiederum hohe Spannungspitzen im Bereich dieser Öffnungen auftreten.
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gießwerk¬ zeug sowie ein Verfahren zur Herstellung von aus Leichtmetallle¬ gierungen gegossenen Werkstücken zu schaffen, bei welchen hohe Spannungsspitzen aufgrund der Positionierelemente vermieden werden. Zudem soll auch eine exakte Positionierung der Kernteile gewährleistet sein und eine vergleichsweise hohe Konstruktions¬ freiheit bei der Herstellung der Werkstücke ermöglicht werden.
Dies wird bei dem Gießwerkzeug der eingangs angeführten Art dadurch erzielt, dass zumindest ein sich zu seinem freien Ende verjüngendes stiftförmiges Positionierelement am Gießwerkzeug befestigt ist, so dass der Kernteil während des Gießens in einer vorbestimmten Position gehalten wird und nach Fertigstellung des Werkstücks das Positionierelement aus diesem entfernt wird. Mit Hilfe von am Gießwerkzeug befestigten frei auskragenden stift¬ förmigen Positionierelementen können der bzw. die Kernteil (e) des herzustellenden Leichtmetallwerkstücks zuverlässig in einer vorbestimmten Position im Gießwerkzeug gehalten werden, wobei jedoch nach Entfernen der Positionierelemente nur vergleichs¬ weise kleine Öffnungen bzw. Eindrücke im Kernteil bzw. in dem dem Kernteil umgebenden Leichtmetall an jener Stelle verbleiben, an welcher ein Positionierelement in den Kernteil während des Gussverfahrens eingedrungen ist, so dass das fertiggestellte Leichtmetallwerkstück nur vergleichsweise geringere Spannungs¬ spitzen im Bereich der Positionierelemente aufweist. Prinzipiell können mit dem Gießwerkzeug beliebige Werkstücke aus Leichtme¬ talllegierungen, insbesondere aus Aluminium-hältigen Leichtme¬ talllegierungen, hergestellt werden, wobei insbesondere auf dem Gebiet der Kraftfahrzeug-Industrie ein großer Bedarf an Leicht¬ metallwerkstücken gegeben ist, so dass mit dem Gießwerkzeug ins¬ besondere Leichtmetallräder bzw. -feigen sowie Längs- und Querlenker, Fahrschemelteile, verschiedene Arten von Streben so¬ wie Bauteile für Radaufhängungen und dergleichen hergestellt werden können. Aufgrund der geringen Spannungsspitzen, welche mit Hilfe der stiftförmigen am Gießwerkzeug befestigten Posi¬ tionierelemente erzielt werden können, sind die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Gießwerkzeugs hergestellten Werkstücke beson¬ ders gut dazu geeignet, dynamischen Biege- und Torsionskräften ausgesetzt zu werden.
Um das Eindringen des Positionierelements in den Kernteil zu erleichtern, ist es günstig, wenn das stiftförmige Positionier¬ element zumindest teilweise konisch ausgebildet ist.
Insbesondere ist es günstig, wenn das stiftförmige Posi¬ tionierelement einen kegelförmigen Spitzen-Abschnitt aufweist, da somit der Kernteil auf einfache Weise „aufgespießt" werden kann und zugleich ein möglichst kleiner Eindruck im Kernteil nach Entnahme des Positionierelements verbleibt, wodurch wieder¬ um die Spannungsspitzen beim fertiggestellten Leichtmetallwerk¬ stück niedrig gehalten werden können.
Tests haben gezeigt, dass das Positionierelement auf einfa¬ che Weise in den Kernteil eindringt und zugleich ein zu¬ verlässiger Reibschluss zwischen dem stiftförmigen Positionierelement und dem Kernteil erzielt wird, wenn der kegelförmige Spitzen-Abschnitt einen Öffnungswinkel zwischen 10° und 30°, insbesondere von im Wesentlichen 20° aufweist.
Um die Kernteile zuverlässig mittels einer reibschlüssigen Verbindung an den Positionierelementen zu halten, ist es günstig wenn an den kegelförmigen Endabschnitt ein zylindrischer Teilab¬ schnitt anschließt.
Tests haben weiters gezeigt, dass der Kernteil zuverlässig in seiner vorbestimmten Position im Gießwerkzeug gehalten wird und zugleich ein relativ kleiner Eindruck in dem Kernteil bzw. der den Kernteil umschließenden Leichtmetalllegierung nach der Entnahme des Positionierelements verbleibt, wenn der zy¬ lindrische Teilabschnitt einen Durchmesser kleiner 3 mm, vorzugsweise kleiner 2 mm, insbesondere von im Wesentlichen 1,6 mm, aufweist.
Um stiftförmige Positionierelemente auf einfache Weise aus - A - dem fertiggestellten Leichtmetallwerkstück zu entfernen, ist es von Vorteil, wenn an den zylindrischen Teilabschnitt ein konischer Teilabschnitt anschließt.
Tests haben gezeigt, dass es in diesem Zusammenhang ins¬ besondere günstig ist, wenn der konische Teilabschnitt einen Öffnungswinkel zwischen 5° und 15°, insbesondere von im Wesent¬ lichen 10°, aufweist.
Um das stiftförmige Positionierelement auf einfache Weise an dem Gießwerkzeug zu befestigen, ist es vorteilhaft, wenn das stiftförmige Positionierelement einen gegenüber dem zy¬ lindrischen bzw, konischen Teilabschnitt umfangsgrößeren Befes¬ tigungsabschnitt aufweist.
Wenn der Befestigungsabschnitt im befestigten Zustand des Positionierelements in einer Ausnehmung im Gießwerkzeug aufge¬ nommen ist, ragen lediglich die einen vergleichsweise geringen Umfang aufweisenden Abschnitte des Positionierelements in den Kernteil bzw. in die den Kernteil umgebende Leichtmetallle¬ gierung hinein.
Um den Befestigungsabschnitt auf einfache Weise in die Aus¬ nehmung des Gießwerkzeugs einsetzen zu können bzw. eine reib¬ schlüssige Befestigung des Befestigungsabschnittes in der Ausnehmung des Gießwerkzeugs zu erzielen, ist es günstig, wenn sich der Befestigungsabschnitt zu dem dem vorderen Spitzen-Ab¬ schnitt gegenüberliegenden Ende des stiftförmigen Positionier¬ elements geringfügig konisch verjüngt.
Um das stiftförmige Positionierelement zuverlässig im Gie߬ werkzeug zu befestigen, ist es von Vorteil, wenn das Posi¬ tionierelement reibschlüssig bzw. über eine Klebeverbindung in einer Ausnehmung des Gießwerkzeugs befestigt ist. Anstelle der reibschlüssigen bzw. Klebe-Verbindung können selbstverständlich auch eine Schraub-, Löt- oder Schweißverbindung bzw. eine förm- schlüssige Verbindung zur Befestigung des Positionierelements im Gießwerkzeug vorgesehen sein.
Um das Gießwerkzeug auf einfache Weise schließen zu können sowie den Kernteil mit Hilfe des stiftförmigen Positionier¬ elements in einer vorbestimmten Position in dem Gießwerkzeug zu fixieren, ist es günstig, wenn das Gießwerkzeug zumindest zwei relativ zueinander bewegliche Formteile auweist, wobei das stiftförmige Positionierelement in einem beweglich gelagerten Formteil, vorzugsweise dem oberen Formteil, befestigt ist. Um ein Eindringen der Positionierelemente in den Kernteil über eine vorbestiirante Eindringtiefe hinaus zu verhindern, ist es von Vorteil, wenn eine bewegliche Kernteil-Unterlage mit zu¬ mindest einem den Abwärtshub des beweglichen Formteils begren¬ zenden Anschlag vorgesehen ist.
Wenn die Kernteil-Unterlage in dem fest angeordneten unteren Formteil versenkbar angeordnet ist, kann nach der Befestigung des Kernteils an dem Positionierelement die Kernteilunterlage auf einfache Weise aus dem Gießwerkzeug entfernt werden.
Wenn die Kernteil-Unterlage auf einem Träger federnd ge¬ lagert ist, können vorteilhafterweise etwaige Ungleichheiten beim Niederfahren des oberen Formteils ausgeglichen werden.
Um eine Selbstzentrierung der Kernteil-Unterlage zu erzielen und somit eine exakte Positionierung des Kernteils im Gießwerk¬ zeug zu gewährleisten, so dass die Positionierelemente zu¬ verlässig an der gewünschten Stelle in den Kernteil eindringen, ist es günstig, wenn der Träger der Kernteil-Unterlage mittels Zentrierbolzen in Führungen eines Formteils verschieblich ge¬ lagert ist.
Das Verfahren der eingangs angeführten Art ist dadurch ge¬ kennzeichnet, dass ein am Gießwerkzeug befestigtes Positionier¬ element in den Kernteil eingeführt wird und der Kernteil von dem Positionierelement während des Gießens reibschlüssig gehalten wird und nach Fertigstellung des Werkstücks das Positionier¬ element aus diesem entfernt wird. Zwecks Vermeidung von Wieder¬ holungen wird hinsichtlich der hierdurch erlangten vorteilhaften Effekte auf vorstehende Ausführungen im Zusammenhang mit dem er¬ findungsgemäßen Gießwerkzeug verwiesen.
Hinsichtlich einer verfahrenstechnisch einfachen Fixierung des Kernteils in einer vorbestimmten Position im Gießwerkzeug ist es günstig, wenn ein beweglicher, das Positionierelement tragender Formteil des Gießwerkzeugs auf den auf einer Kernteil- Unterlage aufliegenden Kernteil zur reibschlüssigen Verbindung zwischen dem Kernteil und dem Positionierelement bis zu einem Anschlag auf den Kernteil zubewegt wird, bevor die Kernteil-Un¬ terlage aus dem Gießwerkzeug entfernt wird.
Wenn der Kernteil eine geringere Dichte als die Leichtme¬ talllegierung aufweist, kann eine gegenüber einem aus der Leichtmetalllegierung einstückig gegossenen Werkstück ver¬ gleichsweise leichtes Guss-Werkstück auf einfache Weise herge- stellt werden. Der Kernteil kann hierbei insbesondere aus Me¬ tallschaum, z.B. aus Aluminiumschaum, oder auch aus einem Press¬ körper aus porösem Silikatmaterial, z.B. Vermiculit, oder dergleichen bestehen.
Um die Festigkeit des aus der Leichmetalllegierung ge¬ gossenen Werkstücks zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn der Kernteil eine höhere Dichte als die Leichtmetalllegierung auf¬ weist. Der Kernteil kann hierbei insbesondere aus Stahl oder dergleichen bestehen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von einem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel, auf das sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen in der Zeichnung:
Fig. 1 einen Querschnitt eines Teils eines Gießwerkzeuges mit einem darin eingebrachten Kernteil;
Fig. 2 eine Detailansicht eines stiftförmigen Positionier¬ elements;
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Gießwerkzeugs für die Herstellung eines Leichtmetallwerkstücks unter Einlegen eines Kernteils, der auf einer Kernteilunterlage aufliegt.
In Fig. 1 ist teilweise ein Gießwerkzeug 1 zur Herstellung einer Leichtmetallfelge 2 ersichtlich, in dem ein Kernteil 3 vorgesehen ist, der eine geringere Dichte als die Leichtmetall¬ legierung aufweist, der von der Leichtmetalllegierung umgössen wird. Beispielsweise könnte der Kernteil 3 hierbei aus Metall¬ schaum, insbesondere aus Aluminiumschaum, oder auch aus einem Presskörper aus porösem Silikatmaterial, z.B. Vermiculit, oder jedoch auch aus einem Stahlring oder dergleichen bestehen.
Das Gießwerkzeug 1 setzt sich im Wesentlichen aus einem be¬ weglichen Kokillenoberteil 4 und einem fest angeordneten Ko¬ killenunterteil 5 sowie seitlichen Kernschiebern 6 zusammen. Als Kernschieber 6 können beispielsweise vier viertelkreisförmige Einzelteile vorliegen, welche beim Schließen des Gießwerkzeugs 1 von außen radial nach innen zur Anlage an den Kokillenunterteil 5 verschoben werden.
Der Kokillenoberteil 4 weist eine Ausnehmung 4 ' auf, in wel¬ cher ein stiftförmiges Positionierelement 7, das vorzugsweise aus Stahl besteht, mittels einer Klebeverbindung befestigt ist. Mit Hilfe des stiftförmigen Positionierelements 7 wird der Kern¬ teil 3 in einer vorbestimmten Position im Gießwerkzeug 1 gehal- ten, so dass beim Eindringen der flüssigen Leichtmetalllegierung in das Gießwerkzeug der Kernteil 3 von der Leichtmetalllegierung umgössen werden kann. Nach dem Fertigstellen des Gießvorgangs wird der beweglich gelagerte Kokillenoberteil 4 wieder nach oben verschoben und das stiftförmige Positionierelement 7 somit aus dem Kernteil 3 bzw. der den Kernteil umgebenden Leichtmetallle¬ gierung herausgezogen. Aufgrund des relativ geringen Durch¬ messers des stiftförmigen Positionierelements 7 verbleibt somit nur eine vergleichsweise kleine Öffnung in der Leichtmetallle¬ gierung 2 bzw. dem Kernteil 3, so dass gegenüber bekannten im Kernteil 3 fest positionierten Positionierelementen wesentlich geringere Spannungsspitzen im fertiggestellten Werkstück bei Be¬ anspruchungen auftreten.
In Fig. 2 ist das stiftförmige Positionierelement 7 im De¬ tail gezeigt. Hierbei ist insbesondere ersichtlich, dass ein kegelförmiger Spitzenabschnitt 8 zum einfachen Eindringen in den Kernteil 3 vorgesehen ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Öffnungswinkel α von ca. 20° vorgesehen.
An den Spitzenabschnitt 8 schließt sodann ein zylindrischer Abschnitt 9 an, der wie in Fig. 1 ersichtlich, in der in den Kernteil 3 eingedrungenen Stellung ebenfalls im Inneren des Kernteils 3 aufgenommen ist. Um die Spannungsspitzen bei dem Leichtmetallwerkstück nach Entfernen des Positionierelements möglichst gering zu halten, weist der zylindrische Abschnitt 9 einen möglichst geringen Durchmesser auf, wobei bei dem gezeig¬ ten Ausführungsbeispiel ein Durchmesser von ca. 1,6 mm vorgese¬ hen ist.
An den zylindrischen Teilabschnitt 9 schließt ein konischer Teilabschnitt 10 mit einem Öffnungswinkel ß von ca. 10° an. Dieser konische Teilabschnitt 10 wird während des Gießens des Leichtmetallwerkstücks, wie in Fig. 1 ersichtlich, von der Leichtmetalllegierung umgeben und nach Fertigstellung des Werk¬ stücks aus dieser entfernt.
An den konischen Teilabschnitt 10 schließt über eine stufen¬ förmige Durchmessererweiterung ein Befestigungsabschnitt 11 an, der zur Aufnahme in einer Ausnehmung 6 des Gießwerkzeugs 1 vorgesehen ist. Um eine einfache Einführung in die Ausnehmung 6 sowie einen gewissen Reibschluss zwischen dem Befestigungsab¬ schnitt 11 und der Ausnehmung 6 zu erzielen, ist der Befesti¬ gungsabschnitt 11 geringfügig konisch ausgebildet. An den Befestigungsabschnitt 11 schließt sodann ein Endabschnitt 12 an, der gegenüber dem Befestigungsabschnitt 11 einen geringeren Durchmesser aufweist, so dass zuverlässig ein Klebemittel zwi¬ schen dem Endabschnitt 12 und der Ausnehmung 6 des Gießwerkzeugs 1 eindringen kann.
In Fig. 3 ist eine schematische Ansicht des Gießwerkzeugs 1 gezeigt, wobei insbesondere ein in Pfeilrichtung 13 vertikal verschieblicher Träger 14 ersichtlich ist, der in dem Kokillen¬ unterteil 5 versenkbar gelagert ist. Auf dem Träger 14 ist eine tellerförmige Kernteilunterlage 15 federnd gelagert, um etwaige Ungleichheiten beim Niederfahren des Kokillenoberteils 4 auszu¬ gleichen. An der Kernteilunterlage 15 sind säulenförmige An¬ schläge 16 vorgesehen, welche dazu dienen beim Aufnehmen des Kernteils 3 den erwünschten Abstand zum Kokillenoberteil 4, der mittels einer Trägerplatte 17 nach unten geschoben wird, einzu¬ stellen. Bei der Auslegung der Höhe der Anschläge 16 wird ein Maß eingestellt, so dass die stiftförmigen Positionierelemente 7 (wie in Fig. 1 gezeigt) zuverlässig in den Kernteil 3 eindringen, d.h. den Kernteil 3 „aufspießen'", um den Kernteil 3 in einer vorbestimmten Position im geschlossenen Gießwerkzeug 1 nach Absenken des Trägers 4 bzw. der Kernteilunterlage 15 zu halten.
In einem an den Kokillenoberteil 4 angeflanschten Endbereich 18 sind in herkömmlicher Weise Auswurfstifte 19 vorgesehen, wel¬ che zum Trennen des Leichtmetallwerkstücks vom Kokillenoberteil 4 vorgesehen sind.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde somit auf die Herstellung einer Leichtmetallfelge Bezug genommen. Selbstver¬ ständlich kann das erfindungsgemäße Gießwerkzeug jedoch auch zur Herstellung von beliebig anderen Leichtmetallwerkstücken mit im Gusswerkstück verbleibenden Kernteilen, beispielsweise zur Her¬ stellung von Radaufhängungen, Längs- und Querlenkern, Fahr¬ schemelteilen, verschiedenen Arten von Streben und dergleichen verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Gießwerkzeug (1) zur Herstellung von aus Leichtmetallle¬ gierungen gegossenen Werkstücken (2), insbesondere für die Kraftfahrzeug-Industrie, wobei zumindest ein Positionierelement (7) zum Fixieren zumindest eines vorgeformten im gegossenen
Werkstück (2) verbleibenden Kernteils (3) in einer vorbestimmten Position im Gießwerkzeug (1) vorgesehen ist, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass zumindest ein sich zu seinem freien Ende ver¬ jüngendes stiftförmiges Positionierelement (7) am Gießwerkzeug (1) befestigt ist, so dass der Kernteil (3) während des Gießens in einer vorbestimmten Position gehalten wird und nach Fertig¬ stellung des Werkstücks (2) das Positionierelement (7) aus diesem entfernt wird.
2. Gießwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das stiftförmige Positionierelement (7) zumindest teilweise konisch ausgebildet ist.
3. Gießwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das stiftförmige Positionierelement (7) einen kegelförmigen Spitzen-Abschnitt (8) aufweist.
4. Gießwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelförmige Spitzen-Abschnitt (8) einen Öffnungswinkel (α) zwischen 10° und 30°, insbesondere von im Wesentlichen 20° auf¬ weist.
5. Gießwerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den kegelförmigen Spitzen-Abschnitt (8) ein zy¬ lindrischer Teilabschnitt (9) anschließt.
6. Gießwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Teilabschnitt (9) einen Durchmesser kleiner 3 mm, vorzugsweise kleiner 2 mm, insbesondere von im Wesentlichen 1,6 mm, aufweist.
7. Gießwerkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den zylindrischen Teilabschnitt (9) ein konischer Teil¬ abschnitt (10) anschließt.
8. Gießwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Teilabschnitt (10) einen Öffnungswinkel (ß) zwischen 5° und 15°, insbesondere von im Wesentlichen 10° aufweist.
9. Gießwerkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das stiftförmige Positionierelement (7) einen gegenüber dem zylindrischen bzw. konischen Teilabschnitt (9, 10) umfangsgrößeren Befestigungsabschnitt (11) aufweist.
10. Gießwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (11) im befestigten Zustand des Posi¬ tionierelements (7) in einer Ausnehmung (4') im Gießwerkzeug (1) aufgenommen ist.
11. Gießwerkzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich¬ net, dass sich der Befestigungsabschnitt (11) zu dem dem vorderen Spitzen-Abschnitt (8) gegenüberliegenden Ende des stiftförmigen Positionierelements (7) geringfügig konisch ver- jüngt.
12. Gießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Positionierelement (7) reibschlüssig bzw. über eine Klebeverbindung in einer Ausnehmung (41) des Gießwerk¬ zeugs (1) befestigt ist.
13. Gießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Gießwerkzeug (1) zumindest zwei relativ zueinander bewegliche Formteile (4, 5) aufweist, wobei das stiftförmige Positionierelement (7) in einem beweglich ge¬ lagerten Formteil, vorzugsweise dem oberen Formteil (4), befes¬ tigt ist.
14. Gießwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine bewegliche Kernteil-Unterlage (15) mit zumindest einem den Abwärtshub des beweglichen Formteils (4) begrenzenden Anschlag
(16) vorgesehen ist.
15. Gießwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernteil-Unterlage (15) in dem fest angeordneten unteren Formteil (5) versenkbar angeordnet ist.
16. Gießwerkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernteil-Unterlage (15) auf einem Träger (14) federnd ge¬ lagert ist.
17. Gießwerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (14) der Kernteil-Unterlage (15) mittels Zentrierbolzen in Führungen eines Formteils (4, 5) verschieblich gelagert ist.
18. Verfahren zur Herstellung von aus Leichtmetalllegierungen gegossenen Werkstücken (2) , insbesondere für die Kraftfahrzeug- Industrie, wobei zumindest ein vorgeformter im gegossenen Werk¬ stück (2) verbleibender Kernteil (3) in einer vorbestimmten Po¬ sition in einem Gießwerkzeug (1) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein am Gießwerkzeug (1) befestigtes Posi¬ tionierelement (7) in den Kernteil (3) eingeführt wird und der Kernteil (3) von dem Positionierelement (7) während des Gießens reibschlüssig gehalten wird und nach Fertigstellung des Werk¬ stücks (2) das Positionierelement (7) aus diesem entfernt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein beweglicher, das Positionierelement (7) tragender Formteil (4) des Gießwerkzeugs (1) auf den auf einer Kernteil-Unterlage (15) aufliegenden Kernteil zur reibschlüssigen Verbindung zwischen dem Kernteil (3) und dem Positionierelement (7) bis zu einem An¬ schlag (16) auf den Kernteil (3) zubewegt wird, bevor die Kern¬ teil-Unterlage (15) aus dem Gießwerkzeug (1) entfernt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil (3) eine geringere Dichte als die Leichtme¬ talllegierung aufweist.
21. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil (3) eine höhere Dichte als die Leichtmetallle¬ gierung aufweist.
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