EP1802411B1 - Giesswerkzeug und verfahren zur herstellung von aus leichtmetalllegierungen gegossenen werkstücken - Google Patents

Giesswerkzeug und verfahren zur herstellung von aus leichtmetalllegierungen gegossenen werkstücken Download PDF

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EP1802411B1
EP1802411B1 EP05794467A EP05794467A EP1802411B1 EP 1802411 B1 EP1802411 B1 EP 1802411B1 EP 05794467 A EP05794467 A EP 05794467A EP 05794467 A EP05794467 A EP 05794467A EP 1802411 B1 EP1802411 B1 EP 1802411B1
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EP
European Patent Office
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core part
casting tool
positioning element
casting
tool according
Prior art date
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EP05794467A
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EP1802411A1 (de
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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
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/06—Permanent moulds for shaped castings
    • B22C9/064—Locating means for cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00—Casting 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
    • B22D15/005—Casting 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/24—Accessories 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, the casting tool being at least two relative to one another having movable mold parts and at least one tapered to its free end pin-shaped positioning is mounted in a movably mounted mold part and a method for producing light alloy castings workpieces, especially for the automotive industry, wherein at least one preformed in the cast workpiece remaining core part in a predetermined position is held in a casting tool, wherein the core part is frictionally held by the positioning during casting.
  • a similar casting process is also already from the WO1 / 66283 A1 or the AT 409 728 B in which, however, in the core part fixedly arranged positioning elements are provided. These positioning elements also have an air discharge channel for the escape of expanding air. However, such positioning elements arranged in the core part have a relatively large circumference and form material weak points, so that very high stress peaks occur in these areas when the rim is loaded, in particular in the case of dynamic bending and torsional stresses.
  • a rim made of a light metal alloy in which a core part has fixed positioning elements to be positioned in the mold.
  • this method also has a very high outlay on production technology, and equally high voltage peaks occur due to the positioning elements fixedly arranged in the core part.
  • a positioning element for a sand core is known, wherein the positioning element is attached in the manufacture of the sand core in this, and via which a connection can be made with the casting tool.
  • a casting method which relates to a quench-casting process for producing a cast aluminum product, thereby casting a pipe.
  • To fix the tube in the mold pin-shaped positioning are retracted into the tube ends.
  • JP 01 138050 A a different casting method for the production of a watch case is shown. Here is a after the completion of the watch case removable casting core positioned on a pin-shaped positioning.
  • JP 56 011 4050 A a casting tool is shown, in which a molded part has a pin-shaped positioning element, which penetrates into the core part for fixing. Here, the core part is held during the casting between the moldings.
  • an exact positioning of the core parts should be ensured and a relatively high degree of design freedom in the production of workpieces are made possible.
  • a provided for supporting the core part movable core member pad is provided which is removable from the casting tool, wherein the positioning member carrying the molding of the casting tool on the resting on the core member pad core part is moved up to a stop on the core part, so that the positioning element is inserted into the resting on the core part pad core part and the core part is held after removal of the core part pad during casting over the positioning in a predetermined position and after completion of the Workpiece the positioning is pulled out of this.
  • 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 relatively small openings or impressions in the core part or impressions after removal of the positioning elements 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 stress peaks in the region of the positioning elements.
  • the casting tool can be closed in a simple manner and the core part by means of the pin-shaped positioning in a predetermined position in the casting tool to be fixed.
  • any workpieces of light metal alloys in particular of aluminum-containing light metal alloys, are produced, in particular in the field of motor vehicle industry a great need for light metal workpieces is given, so that with the casting tool in particular light metal wheels or rims and longitudinal and wishbones, subframe parts, various types of struts and components for suspensions and the like can be made.
  • the workpieces produced by means of the casting tool according to the invention are particularly well suited to be exposed to dynamic bending and torsional forces.
  • the upper mold part is arranged to be movable.
  • 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.
  • a movable core part support is provided with at least one stop limiting the downward stroke of the movable molding.
  • any inequalities can be compensated when driving down the upper molding advantageously.
  • the carrier of the core part pad by means of centering in guides a molding is slidably mounted.
  • the pin-shaped positioning element is at least partially conical.
  • the pin-shaped positioning has a conical tip portion, as thus the core part can be easily impaled and at the same time the smallest possible impression in the core after removal of the positioning remains, which in turn low the voltage spikes in the finished light metal workpiece can be kept.
  • the core part is held reliably in its predetermined position in the casting tool and at the same time a relatively small impression remains in the core part or the light metal alloy enclosing the core part after the removal of the positioning element, if the cylindrical 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 positioning element is fastened in a frictional engagement or via an adhesive connection in a recess of the casting tool.
  • an adhesive connection can of course also be provided a screw, soldered or welded connection or a form-fitting connection for attachment of the positioning element in the casting mold.
  • the method of the initially mentioned type is characterized in that a movable, the positioning member-carrying molded part of the casting tool is moved toward the resting on a core part pad core part for frictional connection between the core part and the positioning to a stop on the core part, so that the positioning member attached to the casting tool is inserted into the core member before the core member liner is removed from the casting tool, and the core member is held in a predetermined position via the positioning member after removal of the core member liner during casting, and after completion of the workpiece the positioning is pulled out of this.
  • the core part has a lower density than the light metal alloy, a comparatively light cast work piece can be produced in a simple manner compared to a workpiece cast integrally from the light metal alloy.
  • the core part may in this case in particular of metal foam, for example of aluminum foam, or from a compact of porous silicate material, such as vermiculite, or like exist.
  • 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.
  • a casting tool 1 for producing a light metal rim 2 in which a core part 3 is provided which has a lower density than the light metal alloy, which is encapsulated by the light metal alloy.
  • the core part 3 could consist of metal foam, in particular of aluminum foam, or also of a pressed body of porous silicate material, eg vermiculite, or else of a steel ring or the like.
  • the casting tool 1 is essentially composed of a movable mold upper part 4 and a fixed mold bottom 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 Kokillenoberteil 4 has a recess 4 ', in which a pin-shaped positioning element 7, which preferably consists of steel, is fixed by means of an adhesive bond.
  • a pin-shaped positioning element 7 which preferably consists of steel, is fixed by means of an adhesive bond.
  • the core part 3 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 so that the core part 3 can be encapsulated by the light metal alloy when the liquid light metal alloy penetrates into the casting tool.
  • 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. Due to the relatively small diameter of the pin-shaped positioning 7 thus remains only a relatively small opening in the light metal alloy 2 and the core part 3, so that compared to known in the core part 3 fixed positioning positioning significantly lower stress peaks occur in the finished workpiece under stress.
  • Fig. 2 the pin-shaped positioning element 7 is shown 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.
  • the tip portion 8 then includes a cylindrical portion 9, which, as in Fig. 1 can be seen in the penetrated into the core part 3 position is also included in the interior of the core part 3.
  • the cylindrical section 9 has the smallest possible diameter, with a diameter of approximately 1.6 mm being provided in the exemplary embodiment shown.
  • the cylindrical section 9 is adjoined by a conical section 10 with an opening angle ⁇ of approximately 10 °.
  • This conical section 10 is during the casting of the light metal workpiece, as in Fig. 1 visible, surrounded by the light metal alloy and removed after completion of the workpiece from this.
  • To the conical section 10 includes a step-shaped diameter extension to a mounting portion 11, which is provided for receiving in a recess 6 of the casting mold 1.
  • the attachment portion 11 is slightly conical.
  • An end section 12 then adjoins the attachment section 11, which has a smaller diameter relative to the attachment section 11, so that an adhesive is reliably between the end portion 12 and the recess 6 of the casting tool 1 can penetrate.
  • Fig. 3 is a schematic view of the casting tool 1 is shown, in particular, a vertically displaceable in the direction of arrow 13 support 14 can be seen, which is mounted in the Kokillenunterteil 5 retractable.
  • a plate-shaped core part pad 15 is resiliently mounted to compensate for any inequalities when driving down the Kokillenoberteils 4.
  • columnar stops 16 are provided which serve to accommodate the desired distance to the mold upper part 4, which is pushed by means of a support plate 17 down when receiving the core part 3.
  • a measure is set, so that the pin-shaped positioning 7 (as in Fig. 1 shown) reliably penetrate into the core part 3, ie, the core part 3 "skewer" to keep the core part 3 in a predetermined position in the closed casting tool 1 after lowering the carrier 4 and the core part pad 15.
  • end portion 18 ejector pins 19 are provided in a conventional manner, which are provided for separating the light metal workpiece from Kokillenoberteil 4.
  • the casting tool according to the invention can also be used for the production of any other light metal workpieces with remaining in the cast workpiece core parts, for example for the production of suspensions, longitudinal and wishbones, subframe parts, various types of struts and the like.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gießwerkzeug zur Herstellung von aus Leichtmetalllegierungen gegossenen Werkstücken, insbesondere für die Kraftfahrzeug-Industrie, wobei zumindest ein Positionierelement zum Fixieren zumindest eines vorgeformten im gegossenen Werkstück verbleibenden Kernteils in einer vorbestimmten Position im Gießwerkzeug vorgesehen ist, wobei das Gießwerkzeug zumindest zwei relativ zueinander bewegliche Formteile aufweist und zumindest ein sich zu seinem freien Ende verjüngendes stiftförmiges Positionierelement in einem beweglich gelagerten Formteil befestigt ist sowie ein Verfahren zur Herstellung von aus Leichtmetalllegierungen gegossenen Werkstücken, insbesondere für die Kraftfahrzeug-Industrie, wobei zumindest ein vorgeformter im gegossenen Werkstück verbleibender Kernteil in einer vorbestimmten Position in einem Gießwerkzeug gehalten wird, wobei der Kernteil von dem Positionierelement während des Gießens reibschlüssig gehalten wird.
  • Bei der Herstellung von Werkstücken aus Leichtmetalllegierungen ist es bereits bekannt, vorgeformte Kernteile mittels Positionierelementen im Gießwerkzeug zu halten, so dass die Kernteile von der Leichtmetalllegierungs-Schmelze umgossen werden können.
  • In der US 5 992 500 A ist das Gießen eines aus einem Metallschaum bestehenden Kernteils gezeigt, wobei der Kernteil mit Hilfe von sich zu ihren freien Enden verjüngenden stiftförmigen Positionierelementen berührungsfrei von den Formteilen gehalten wird. Zudem weist das Gießwerkzeug zwar zwei Formteile auf, welche zueinander beweglich sind und an welchen die stiftförmigen Positionierelemente befestigt sind. Es jedoch nicht geoffenbart, wie die Befestigung des Kernteils zwischen den stiftförmigen Elementen erfolgt.
  • Ein ähnliches Gießverfahren ist auch bereits aus der WO1/66283 A1 bzw. der AT 409 728 B bekannt, bei welchem jedoch im Kernteil fest angeordnete Positionierelemente vorgesehen sind. Diese Positionierelemente weisen zudem einen Luftabfuhrkanal zum Entweichen expandierender Luft auf. Derartige im Kernteil angeordnete Positionierelemente 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.
  • Aus der EP 0 922 591 A ist eine Felge aus einer Leichtmetalllegierung bekannt, bei welcher ein Kernteil fest angeordnete Positionierelemente aufweist, um in der Kokille positioniert zu werden. Auch dieses Verfahren weist jedoch fertigungstechnisch einen sehr hohen Aufwand auf, und es treten ebenso hohe Spannungsspitzen aufgrund der im Kernteil fest angeordneten Positionierelemente auf.
  • Aus der US 2004/0099398 A1 ist ein Positionierelement für einen Sandkern bekannt, wobei das Positionierelement bei der Herstellung des Sandkerns in diesem befestigt wird, und über welches eine Verbindung mit dem Gießwerkzeug hergestellt werden kann.
  • In der DE 42 01 278 A1 sind Stützen bzw. Positionierelemente zur Stabilisierung von Gießkernen bei der Herstellung von Formkörpern beschrieben. Hierbei weisen die stiftförmigen Positionierelemente, die in der Art eines Nagels in dem Gießwerkzeug befestigt werden, ein quer zur Längsrichtung des Schafts des Positionierelements 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 Gusswerkstücken Hohlräume mittels Kernteilen auszubilden, die aus dem Gusswerkstück wieder entfernt werden, wie beispielsweise Sandkerne. Zum Entfernen sind jedoch vergleichweise große Öffnungen erforderlich, wodurch wiederum hohe Spannungspitzen im Bereich dieser Öffnungen auftreten.
  • Aus der EP 1 116 536 A ist ein Gießverfahren bekannt, welches ein Abschreckgießverfahren zur Herstellung eines gegossenen Aluminiumprodukts betrifft, wobei hierbei ein Rohr eingegossen wird. Zur Befestigung des Rohrs in der Gussform werden stiftförmige Positionierelemente in die Rohrenden eingefahren.
  • Aus der JP 01 241369 ist ein Verfahren zum Umgießen eines Werkstücks bekannt, bei welchem dieses zwischen zwei Formteilen einer Gussform mit Hilfe eines stiftförmigen Positionierelements gehalten wird.
  • In der US 5 392 841 A ist ein Sandkern gezeigt, welcher auf stiftförmigen Positionierelemeten befestigt ist.
  • In der JP 01 138050 A ist ein andersartiges Gießverfahren zur Herstellung eines Uhrengehäuses gezeigt. Hierbei ist ein nach dem Fertigstellen des Uhrengehäuses entfernbarer Gießkern auf einem stiftförmigen Positionierelement positioniert.
  • In der JP 56 011 4050 A ist ein Gießwerkzeug gezeigt, bei welchem ein Formteil ein stiftförmiges Positionierelement aufweist, welches in den Kernteil zur Fixierung eindringt. Hierbei wird der Kernteil während des Gießvorgangs zwischen den Formteilen gehalten.
  • Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gießwerkzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung von aus Leichtmetalllegierungen 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 Konstruktionsfreiheit bei der Herstellung der Werkstücke ermöglicht werden.
  • Dies wird bei dem Gießwerkzeug der eingangs angeführten Art dadurch erzielt, dass eine zur Auflage des Kernteils vorgesehene bewegliche Kernteil-Unterlage vorgesehen ist, die aus dem Gießwerkzeug entfernbar ist, wobei der das Positionierelement tragende Formteil des Gießwerkzeugs auf den auf der Kernteil-Unterlage aufliegenden Kernteil bis zu einem Anschlag auf den Kernteil zubewegbar ist, so dass das Positionierelement in den auf der Kernteil-Unterlage aufliegenden Kernteil einführbar ist und der Kernteil nach Entfernen der Kernteil-Unterlage während des Gießens über das Positionierelement in einer vorbestimmten Position gehalten wird und nach Fertigstellung des Werkstücks das Positionierelement aus diesem herausgezogen wird. Mit Hilfe von am Gießwerkzeug befestigten frei auskragenden stiftförmigen 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 vergleichsweise kleine Öffnungen bzw. Eindrücke im Kernteil bzw. in dem den 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 Spannungsspitzen im Bereich der Positionierelemente aufweist. Mit Hilfe der relativ zueinander beweglichen Formteile, wobei das stiftförmige Positionierelement in einem beweglich gelagerten Formteil befestigt ist, kann das Gießwerkzeug auf einfache Weise geschlossen und der Kernteil mit Hilfe des stiftförmigen Positionierelements in einer vorbestimmten Position in dem Gießwerkzeug fixiert werden. Prinzipiell können mit dem Gießwerkzeug beliebige Werkstücke aus Leichtmetalllegierungen, insbesondere aus Aluminium-hältigen Leichtmetalllegierungen, hergestellt werden, wobei insbesondere auf dem Gebiet der Kraftfahrzeug-Industrie ein großer Bedarf an Leichtmetallwerkstücken gegeben ist, so dass mit dem Gießwerkzeug insbesondere Leichtmetallräder bzw. -felgen sowie Längs-und Querlenker, Fahrschemelteile, verschiedene Arten von Streben sowie Bauteile für Radaufhängungen und dergleichen hergestellt werden können. Aufgrund der geringen Spannungsspitzen, welche mit Hilfe der stiftförmigen am Gießwerkzeug befestigten Positionierelemente erzielt werden können, sind die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Gießwerkzeugs hergestellten Werkstücke besonders gut dazu geeignet, dynamischen Biege- und Torsionskräften ausgesetzt zu werden. Zum "Aufspießen" des Kernteils ist es günstig, wenn der obere Formteil beweglich angeordnet 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.
  • Um ein Eindringen der Positionierelemente in den Kernteil über eine vorbestimmte Eindringtiefe hinaus zu verhindern, ist es von Vorteil, wenn eine bewegliche Kernteil-Unterlage mit zumindest einem den Abwärtshub des beweglichen Formteils begrenzenden Anschlag vorgesehen ist.
  • Wenn die Kernteil-Unterlage auf einem Träger federnd gelagert 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 Gießwerkzeug zu gewährleisten, so dass die Positionierelemente zuverlässig an der gewünschten Stelle in den Kernteil eindringen, ist es günstig, wenn der Träger der Kernteil-Unterlage mittels Zentrierbolzen in Führungen eines Formteils verschieblich gelagert ist.
  • Um das Eindringen des Positionierelements in den Kernteil zu erleichtern, ist es günstig, wenn das stiftförmige Positionierelement zumindest teilweise konisch ausgebildet ist.
  • Insbesondere ist es günstig, wenn das stiftförmige Positionierelement 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 wiederum die Spannungsspitzen beim fertiggestellten Leichtmetallwerkstück niedrig gehalten werden können.
  • Tests haben gezeigt, dass das Positionierelement auf einfache Weise in den Kernteil eindringt und zugleich ein zuverlässiger 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 Teilabschnitt 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 zylindrische 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 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 insbesondere günstig ist, wenn der konische Teilabschnitt einen Öffnungswinkel zwischen 5° und 15°, insbesondere von im Wesentlichen 10°, aufweist.
  • Um das stiftförmige Positionierelement auf einfache Weise an dem Gießwerkzeug zu befestigen, ist es vorteilhaft, wenn das stiftförmige Positionierelement einen gegenüber dem zylindrischen bzw. konischen Teilabschnitt umfangsgrößeren Befestigungsabschnitt aufweist.
  • Wenn der Befestigungsabschnitt im befestigten Zustand des Positionierelements in einer Ausnehmung im Gießwerkzeug aufgenommen ist, ragen lediglich die einen vergleichsweise geringen Umfang aufweisenden Abschnitte des Positionierelements in den Kernteil bzw. in die den Kernteil umgebende Leichtmetalllegierung hinein.
  • Um den Befestigungsabschnitt auf einfache Weise in die Ausnehmung des Gießwerkzeugs einsetzen zu können bzw. eine reibschlüssige Befestigung des Befestigungsabschnittes in der Ausnehmung des Gießwerkzeugs zu erzielen, ist es günstig, wenn sich der Befestigungsabschnitt zu dem dem vorderen Spitzen-Abschnitt gegenüberliegenden Ende des stiftförmigen Positionierelements geringfügig konisch verjüngt.
  • Um das stiftförmige Positionierelement zuverlässig im Gießwerkzeug zu befestigen, ist es von Vorteil, wenn das Positionierelement 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 förmschlüssige Verbindung zur Befestigung des Positionierelements im Gießwerkzeug vorgesehen sein.
  • Das Verfahren der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass 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, so dass das am Gießwerkzeug befestigte Positionierelement in den Kernteil eingeführt wird, bevor die Kernteil-Unterlage aus dem Gießwerkzeug entfernt wird, und der Kernteil nach Entfernen der Kernteil-Unterlage während des Gießens über das Positionierelement in einer vorbestimmten Position gehalten wird, und dass nach Fertigstellung des Werkstücks das Positionierelement aus diesem herausgezogen wird.
  • Wenn der Kernteil eine geringere Dichte als die Leichtmetalllegierung aufweist, kann eine gegenüber einem aus der Leichtmetalllegierung einstückig gegossenen Werkstück vergleichsweise leichtes Guss-Werkstück auf einfache Weise hergestellt werden. Der Kernteil kann hierbei insbesondere aus Metallschaum, z.B. aus Aluminiumschaum, oder auch aus einem Presskörper aus porösem Silikatmaterial, z.B. Vermiculit, oder dergleichen bestehen.
  • Um die Festigkeit des aus der Leichmetalllegierung gegossenen Werkstücks zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn der Kernteil eine höhere Dichte als die Leichtmetalllegierung aufweist. 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 Positionierelements;
    • 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 Leichtmetalllegierung aufweist, der von der Leichtmetalllegierung umgossen wird. Beispielsweise könnte der Kernteil 3 hierbei aus Metallschaum, 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 beweglichen Kokillenoberteil 4 und einem fest angeordneten Kokillenunterteil 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 welcher ein stiftförmiges Positionierelement 7, das vorzugsweise aus Stahl besteht, mittels einer Klebeverbindung befestigt ist. Mit Hilfe des stiftförmigen Positionierelements 7 wird der Kernteil 3 in einer vorbestimmten Position im Gießwerkzeug 1 gehalten, so dass beim Eindringen der flüssigen Leichtmetalllegierung in das Gießwerkzeug der Kernteil 3 von der Leichtmetalllegierung umgossen 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 Leichtmetalllegierung herausgezogen. Aufgrund des relativ geringen Durchmessers des stiftförmigen Positionierelements 7 verbleibt somit nur eine vergleichsweise kleine Öffnung in der Leichtmetalllegierung 2 bzw. dem Kernteil 3, so dass gegenüber bekannten im Kernteil 3 fest positionierten Positionierelementen wesentlich geringere Spannungsspitzen im fertiggestellten Werkstück bei Beanspruchungen auftreten.
  • In Fig. 2 ist das stiftförmige Positionierelement 7 im Detail 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 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Durchmesser von ca. 1,6 mm vorgesehen ist.
  • An den zylindrischen Teilabschnitt 9 schließt ein konischer Teilabschnitt 10 mit einem Öffnungswinkel β 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 Werkstücks aus dieser entfernt.
  • An den konischen Teilabschnitt 10 schließt über eine stufenförmige 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 Befestigungsabschnitt 11 und der Ausnehmung 6 zu erzielen, ist der Befestigungsabschnitt 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 zwischen 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 Kokillenunterteil 5 versenkbar gelagert ist. Auf dem Träger 14 ist eine tellerförmige Kernteilunterlage 15 federnd gelagert, um etwaige Ungleichheiten beim Niederfahren des Kokillenoberteils 4 auszugleichen. An der Kernteilunterlage 15 sind säulenförmige Anschläge 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, einzustellen. 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, welche zum Trennen des Leichtmetallwerkstücks vom Kokillenoberteil 4 vorgesehen sind.
  • Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde somit auf die Herstellung einer Leichtmetallfelge Bezug genommen. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Gießwerkzeug jedoch auch zur Herstellung von beliebig anderen Leichtmetallwerkstücken mit im Gusswerkstück verbleibenden Kernteilen, beispielsweise zur Herstellung von Radaufhängungen, Längs- und Querlenkern, Fahrschemelteilen, verschiedenen Arten von Streben und dergleichen verwendet werden.

Claims (20)

  1. Gießwerkzeug (1) zur Herstellung von aus Leichtmetalllegierungen 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, wobei das Gießwerkzeug (1) zumindest zwei relativ zueinander bewegliche Formteile (4, 5) aufweist und zumindest ein sich zu seinem freien Ende verjüngendes stiftförmiges Positionierelement (7) in einem beweglich gelagerten Formteil (4) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Auflage des Kernteils (3) vorgesehene bewegliche Kernteil-Unterlage (15) vorgesehen ist, die aus dem Gießwerkzeug (1) entfernbar ist, wobei der das Positionierelement (7) tragende Formteil (4) des Gießwerkzeugs (1) auf den auf der Kernteil-Unterlage (15) aufliegenden Kernteil (3) bis zu einem Anschlag (16) auf den Kernteil (3) zubewegbar ist, so dass das Positionierelement (7) in den auf der Kernteil-Unterlage (15) aufliegenden Kernteil (3) einführbar ist und der Kernteil (3) nach Entfernen der Kernteil-Unterlage (15) während des Gießens über das Positionierelement (7) in einer vorbestimmten Position gehalten wird und nach Fertigstellung des Werkstücks (2) das Positionierelement (7) aus diesem herausgezogen wird.
  2. Gießwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Formteil (4) beweglich angeordnet ist.
  3. Gießwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernteil-Unterlage (15) in dem fest angeordneten unteren Formteil (5) versenkbar angeordnet ist.
  4. Gießwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine bewegliche Kernteil-Unterlage (15) mit zumindest einem den Abwärtshub des beweglichen Formteils (4) begrenzenden Anschlag (16) vorgesehen ist.
  5. Gießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernteil-Unterlage (15) auf einem Träger (14) federnd gelagert ist.
  6. Gießwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (14) der Kernteil-Unterlage (15) mittels Zentrierbolzen in Führungen eines Formteils (4, 5) verschieblich gelagert ist.
  7. Gießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das stiftförmige Positionierelement (7) zumindest teilweise konisch ausgebildet ist.
  8. Gießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das stiftförmige Positionierelement (7) einen kegelförmigen Spitzen-Abschnitt (8) aufweist.
  9. Gießwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelförmige Spitzen-Abschnitt (8) einen Öffnungswinkel (α) zwischen 10° und 30°, insbesondere von im Wesentlichen 20° aufweist.
  10. Gießwerkzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an den kegelförmigen Spitzen-Abschnitt (8) ein zylindrischer Teilabschnitt (9) anschließt.
  11. Gießwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Teilabschnitt (9) einen Durchmesser kleiner 3 mm, vorzugsweise kleiner 2 mm, insbesondere von im Wesentlichen 1,6 mm, aufweist.
  12. Gießwerkzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den zylindrischen Teilabschnitt (9) ein konischer Teilabschnitt (10) anschließt.
  13. Gießwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Teilabschnitt (10) einen Öffnungswinkel (β) zwischen 5° und 15°, insbesondere von im Wesentlichen 10° aufweist.
  14. Gießwerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das stiftförmige Positionierelement (7) einen gegenüber dem zylindrischen bzw. konischen Teilabschnitt (9, 10) umfangsgrößeren Befestigungsabschnitt (11) aufweist.
  15. Gießwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (11) im befestigten Zustand des Positionierelements (7) in einer Ausnehmung (4') im Gießwerkzeug (1) aufgenommen ist.
  16. Gießwerkzeug nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Befestigungsabschnitt (11) zu dem dem vorderen Spitzen-Abschnitt (8) gegenüberliegenden Ende des stiftförmigen Positionierelements (7) geringfügig konisch verjüngt.
  17. Gießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (7) reibschlüssig bzw. über eine Klebeverbindung in einer Ausnehmung (4') des Gießwerkzeugs (1) befestigt ist.
  18. Verfahren zur Herstellung von aus Leichtmetalllegierungen gegossenen Werkstücken (2), insbesondere für die Kraftfahrzeug-Industrie, wobei zumindest ein vorgeformter im gegossenen Werkstück (2) verbleibender Kernteil (3) in einer vorbestimmten Position in einem Gießwerkzeug (1) gehalten wird, wobei der Kernteil (3) von dem Positionierelement (7) während des Gießens reibschlüssig gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein beweglicher, das Positionierelement (7) tragender Formteil (4) des Gießwerkzeugs (1) auf den auf einer Kernteil-Unterlage (15) aufliegenden Kernteil (3) zur reibschlüssigen Verbindung zwischen dem Kernteil (3) und dem Positionierelement (7) bis zu einem Anschlag (16) auf den Kernteil (3) zubewegt wird, so dass das am Gießwerkzeug (1) befestigte Positionierelement (7) in den Kernteil (3) eingeführt wird, bevor die Kernteil-Unterlage (15) aus dem Gießwerkzeug (1) entfernt wird, und der Kernteil (3) nach Entfernen der Kernteil-Unterlage (15) während des Gießens über das Positionierelement (7) in einer vorbestimmten Position gehalten wird, und dass nach Fertigstellung des Werkstücks (2) das Positionierelement (7) aus diesem herausgezogen wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil (3) eine geringere Dichte als die Leichtmetalllegierung aufweist.
  20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil (3) eine höhere Dichte als die Leichtmetalllegierung aufweist.
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