EP2929957A1

EP2929957A1 - Druckgiessmaschine und Druckgussverfahren zur Herstellung mehrerer Gussstücke

Info

Publication number: EP2929957A1
Application number: EP14163832.0A
Authority: EP
Inventors: Rupert Frech
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Buehler AG
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2015-10-14
Also published as: WO2015155170A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckgiessmaschine, umfassend eine bewegliche Aufspannplatte (3) und eine feste Aufspannplatte (2), eine an der beweglichen Aufspannplatte (3) angeordnete Formhälfte (16) und eine an der festen Aufspannplatte (2) angeordnete Formhälfte (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgiessmaschine mindestens zwei, vorzugsweise zwei Giessantriebe (17; 18a, 18b) und eine analoge Zahl an den Giessantrieben (18a, 18b) zugordnete Giessgarnituren (19a, 19b) aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Gussteilen in einem Druckgiessverfahren, vorzugsweise mit einer derartigen Druckgiessmaschine, sowie eine Giessform (25, 27) für eine Druckgiessmaschine und die Verwendung einer derartigen Druckgiessmaschine oder Giessform (25, 27) zur Herstellung von Gussstücken, vorzugsweise Gussstücken für den Automobilsektor oder den Elektroniksektor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckgiessmaschine und ein Druckgussverfahren zur effizienteren und ökonomischeren Herstellung von Druckgussbauteilen.
Druckgiessmaschinen werden zur Herstellung von metallischen Gussstücken wie beispielsweise Motorblöcken eingesetzt. Beispielhaft ist in der WO 2008/131571 A1 eine horizontale Zweiplatten-Druckgiessmaschine beschrieben. Diese Zweiplatten-Druckgiessmaschine umfasst eine bewegliche Aufspannplatte (BAP) und eine feste Aufspannplatte (FAP), an denen jeweils eine Giessformhälfte angeordnet ist. Durch Bewegung der beweglichen Aufspannplatte kann die Druckgiessform geöffnet und geschlossen werden. In geschlossener Stellung werden die beiden Aufspannplatten fest aneinander gepresst, so dass die beiden Giessformhälften eine geschlossene Form bilden. In eine durch die geschlossene Form gebildete Kavität wird eine Metallschmelze unter Druck eingeführt und bis zur Erstarrung abgekühlt. Das erstarrte Gussteil kann nach Öffnen der Form (durch Bewegung der beweglichen Aufspannplatte) entnommen werden. Die Bewegung der beweglichen Aufspannplatte erfolgt bei der Maschine gemäss der WO 2008/131571 A1 über Säulen, vorzugsweise vier Säulen.
Die von den beiden Giessformhälften gebildete Form kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Bekannt sind Giessformen mit einer einzigen Kavität oder mit mehreren Kavitäten. In letzterem Fall können die Kavitäten die gleichen Dimensionen aufweisen (wodurch das gleichzeitige Herstellen von Bauteilen gleicher Form ermöglicht wird), oder alternativ können die Kavitäten unterschiedliche Dimensionen aufweisen (wodurch das gleichzeitige Herstellen von Bauteilen unterschiedlicher Form ermöglicht wird).
Der Trend in der Automobilindustrie geht dahin, Gussstücke wie Struktur-Bauteile, Motorblöcke oder Getriebegehäuse immer grösser und dünnwandiger herzustellen. Der Grösse eines im herkömmlichen Druckgiessverfahren herstellbaren Bauteils sind aber dahingehend Grenzen gesetzt, dass während des Giessprozesses die Metallschmelze in der Lage sein muss, in Kavitäten in der Giessform fliessen und diese vollständig ausfüllen zu können. Hierfür steht der Metallschmelze während des Giessprozesses aber nur ein kurzer Zeitraum zur Verfügung. Für grössere Bauteile müsste beispielsweise der Druck erhöht werden, mit welchem die Metallschmelze in die Form gepresst wird, was wie nachstehend ausgeführt aber eine nachteilige Erhöhung der anzulegenden Schliesskraft zur Folge hätte.
Zudem steigt mit der Grösse des herzustellenden Bauteils der Schliessdruck an, welcher zum Zusammenhalten der Formhälften während des Giesszyklus erforderlich ist. Durch das Pressen der Metallschmelze in die Form hinein entsteht dort ein Druck, dessen Grösse unter anderem von dem auf die Schmelze während des Giesszyklus ausgeübten Drucks sowie von den Dimensionen der Kavität(en) abhängig ist. Aus diesem Druck resultiert die sogenannte Sprengkraft, welche die beiden Formhälften während des Giesszyklus voneinander fortbewegen würde, wenn man nicht die Formhälften durch Anlegen einer die Sprengkraft übersteigenden Schliesskraft geschlossen halten würde. Da die Schliesskraft nicht beliebig erhöht werden kann, sondern von der Grösse der Druckgiessmaschine abhängig ist, sind in einer herkömmlichen Druckgiessmaschine den Dimensionen der Kavität(en) Grenzen gesetzt.
Bisher wurden im Automobilsektor überwiegend die Premiumsegmente mit Strukturbauteilen bestückt und damit leichter und steifer gebaut. Das Bedürfnis der Automobilindustrie geht aber dahin, auch Massenfahrzeuge (z.B. Fahrzeuge der Kompaktklasse oder der oberen Mittelklasse) mit Aluminium- und Magnesium-Strukturbauteilen auszurüsten. Aus Sicht der Leichtbaustrategie spricht vieles für einen derartigen Ansatz. Allerdings ist die Produktivität der herkömmlichen Druckgiessmaschinen derzeit nicht dafür ausgelegt, die für diese Ausweitung erforderliche Vielzahl an Leichtmetallbauteilen kostengünstig herzustellen. Typischerweise werden heutzutage bei der Automobilherstellung 6 Baugruppen paarweise verbaut: Stossdämpferbrücken (shock tower) vorne und hinten, Vorder- und Hinterwagen sowie Längsträger, Stirnwand und Instrumententräger.
Für eine ökonomische Herstellung der für diesen Ansatz erforderlichen grossen Anzahl an Leichtmetallbauteilen ist es erforderlich, mehrere derartige Bauteile gleichzeitig in einer Form mit mehreren Kavitäten (Multikavitätenform) in einem Giesszyklus herzustellen, d.h. beispielsweise vier Abgüsse des Bauteils in einem Giesszyklus herzustellen. Dies bedingt aber eine Erhöhung der Menge an Formkavitäten. Die Bereitstellung einer Kavität in zweifacher Ausführung in einer Form bedeutet eine Verdoppelung der Kavitätendimensionen mit den vorstehend geschilderten Nachteilen, insbesondere einer Vergrösserung der Schliesskraft, der während des Giesszyklus zum Zusammenhalten der Formhälften erforderlich ist. Mit herkömmlichen Druckgiessmaschinen ist die erforderliche Ausweitung der Stückzahlproduktion von Leichtmetallbauteilen nicht erzielbar, da durch die maximal aufzubringende Schliesskraft Grenzen gesetzt sind.
Es war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckgiessmaschine und ein Druckgiessverfahren zur ökonomischen Herstellung einer Vielzahl an Bauteilen bereitzustellen.
Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Druckgiessmaschine, umfassend eine bewegliche Aufspannplatte und eine feste Aufspannplatte, eine an der beweglichen Aufspannplatte angeordnete Formhälfte und eine an der festen Aufspannplatte angeordnete Formhälfte, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgiessmaschine mindestens zwei, vorzugsweise zwei Giessantriebe und eine analoge Zahl an den Giessantrieben zugordnete Giessgarnituren aufweist.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Idee, nicht alle Kavitäten einer Druckgiessform mit einem einzigen Giessantrieb zu befüllen, sondern mindestens zwei Giessantriebe zum Befüllen der Kavitäten zu verwenden.
Dies hat einerseits den Vorteil, dass die Verbindungswege zwischen Giessgarnituren und Kavitäten verkürzt sind, da die Metallschmelze nun nicht mehr ausgehend von einem Giessantrieb in sämtliche Kavitäten fliessen muss, sondern ausgehend von mehreren verschiedenen Giessantrieben in unterschiedliche Kavitäten kanalisiert werden kann.
Zudem ist es mit Hilfe der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine möglich, die Herstellung von Gussstücken in unterschiedlichen Kavitäten während eines Giesszyklus mit einer derartigen zeitlichen Verzögerung durchzuführen, dass der gesamte Giesszyklus mit einer geringeren Schliesskraft durchgeführt werden kann. Die Kavitäten können sequentiell durch unterschiedliche Giessantriebe befüllt werden, so dass die zu kompensierende Sprengkraft nur in den jeweils gefüllten Kavitäten auftritt und nicht die gesamte Sprengkraft zu kompensieren ist, welche bei gleichzeitigem Füllen sämtlicher vorhandener Kavitäten auftreten würde. Dies wird nachstehend im Detail ausgeführt.
Mit Hilfe der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine ist es somit möglich, innerhalb eines Giesszyklus deutlich mehr Gussteile gleichzeitig herzustellen, ohne dass hierfür eine Erhöhung der Schliesskraft erforderlich ist. Dadurch kann mit der erfindungsgemässen Druckgiessvorrichtung eine deutlich höhere Produktivität, typischerweise eine um 80-100%, mindestens 40-60% erhöhte Produktivität, erreicht werden als mit herkömmlichen Druckgiessmaschinen.
Mit herkömmlichen Druckgiessmaschinen können nur so viele Gussteile gleichzeitig hergestellt werden, wie es im Rahmen der einstellbaren maximalen Schliesskraft möglich ist. Insbesondere bei grösseren Bauteilen wäre ein Mehrfachguss in einem Giesszyklus wegen der hierbei stark ansteigenden Schliesskraft nur begrenzt möglich. Als Folge dessen müssten entsprechend mehrere herkömmliche Druckgiessmaschinen gleichzeitig betrieben werden, um eine mit der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine vergleichbare Produktivität zu erreichen. Dies hätte einen entsprechend deutlich grösseren Platzbedarf, mehr Bedienungspersonal usw. zur Folge. Aus diesem Grund war der Einsatz von Druckgiess-LeichtmetallGussstücken in Massenfahrzeugen (z.B. Fahrzeugen der Kompaktklasse oder der oberen Mittelklasse) bisher nicht realisiert worden.
Mittels der vorliegenden Erfindung wird der Einsatz von Druckgiess-Leichtmetallbauelementen in Massenfahrzeugen erstmals wirtschaftlich sinnvoll realisierbar.
Unter einer "Giesseinheit" wird erfindungsgemäss die Gesamtheit aller Bauteile einer Druckgussmaschine verstanden, welche für die Bewegung eines Giesskolbens und für die Druckbeaufschlagung der Metallschmelze verwendet werden. Der "Giessantrieb" ist ein wesentlicher Bestandteil einer Giesseinheit. Ein Giessantrieb einer erfindungsgemässen Druckgussmaschine umfasst einen üblicherweise hydraulisch betriebenen Giesszylinder mit darin angeordneten beweglichen Antriebskolben, ein Schussventil zur Steuerung der Bewegung des Antriebskolbens im Giesszylinder, und einen Druckspeicher. Neben dem Giessantrieb umfasst eine Giesseinheit weitere Bauteile wie einen Führungsrahmen, Zuganker, Hydrauliktank, und einen Hydraulik-Steuerblock.
Der "Giessantrieb" ist über eine "Giessgarnitur" mit der Druckgussform verbunden. Eine Giessgarnitur besteht aus einer Giesskolbenstange, welcher an ihrem einen Ende mit dem Antriebskolben Giesszylinder gekoppelt ist, einem Giesskolben, der mit dem formseitigen Ende der Giesskolbenstange gekoppelt ist, und einer Giesskammer, in welcher sich der Giesskolben bewegen kann und in die Giesskammer gefüllte Schmelze durch seine Bewegung in die Druckgussform pressen kann. Die Giesskammer steht in Verbindung zu mindestens einer Formkavität in der Druckgussform. Erfindungsgemäss ist jedem Giessantrieb eine Giessgarnitur zugeordnet, d.h. eine jeweilige Giessgarnitur ist das Bindeglied zwischen einen bestimmten Giessantrieb und der Druckgussform.
Dem Fachmann sind Giesseinheiten, Giessantriebe und Giessgarnituren bekannt.
Druckgiessmaschinen sind hinlänglich bekannt. Man unterscheidet bezüglich der Giessgarnitur zwischen einer Kaltkammer- und einer Warmkammer-Druckgiessmaschine. Bei einer Warmkammer-Druckgiessmaschine wird der Giessbehälter in einem Tiegel mit geschmolzenem Metall gehalten. Ein Giesskolben bewegt sich in den Giessbehälter hinein und presst die Metallschmelze durch eine ebenfalls zumindest teilweise in dem Tiegel angeordneten Giessbehälter in die Giessform. Giessbehälter und Giesskolben sind bei diesem Verfahren dauerhaft der Metallschmelze ausgesetzt. Die Giessgarnitur einer Warmkammer-Druckgiessmaschine ist grundsätzlich anders konstruiert als das einer Kaltkammer-Druckgiessmaschine.
Bei einer Kaltkammer-Druckgussmaschine wird das Metall in einer separaten Vorrichtung geschmolzen und in geschmolzenem Zustand in einem Warmhalteofen warm gehalten. Die zur Herstellung des gewünschten Bauteils erforderliche Menge an Metallschmelze wird über eine Einfüllöffnung in eine kalte Giesskammer eingefüllt und mit Hilfe eines in der Giesskammer beweglich angeordneten Giesskolbens in die Giessform gepresst.
Kaltkammer- und Warmkammer-Druckgiessmaschinen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Gemäss der vorliegenden Erfindung sind Kaltkammer-Druckgiessmaschinen bevorzugt.
Die vorliegende Erfindung kann mit Horizontal-Druckgiessmaschinen oder Vertikal-Druckgiessmaschinen durchgeführt werden. Erfindungsgemäss bevorzugt sind Horizontal-Druckgiessmaschinen.
Druckgiessmaschinen sind als sogenannte 3-Platten-Maschinen oder 2-Platten-Maschinen ausgestaltet. Bei einer 3-Platten-Maschine wird die bewegliche Aufspannplatte auf üblicherweise vier Führungssäulen mittels einer an einer zusätzlichen dritten Platte abgestützten Kniehebelmechanik relativ zur festen Aufspannplatte bewegt. Die Schliesskraft wird ebenfalls über den Kniehebelmechanismus erzeugt. Bei einer Zweiplatten-Maschine erfolgt die Bewegung der beweglichen Aufspannplatte auf üblicherweise vier Führungssäulen mittels eines Motors und Schliesszylinders. Die Schliesskraft wird mit Hilfe von Spannzylindern, mit denen die Führungssäulen an der beweglichen Aufspannplatte fixiert werden können, auf die bewegliche Aufspannplatte übertragen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung sind 2-Platten-Druckgiessmaschinen bevorzugt. Eine bevorzugte 2-Platten-Druckgiessmaschine ist in der WO 2008/131571 A1 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist sowohl mit herkömmlichen Druckgiessmaschinen als auch mit Vakuum-Druckgiessmaschinen oder anderen besonderen Bauformen von Druckgiessmaschinen durchführbar. Dem Fachmann sind entsprechende Druckgiessmaschinen bekannt.
Bei einer herkömmlichen Druckgiessmaschine ist die Giessgarnitur an der festen Aufspannplatte angeordnet und über einen Verbindungskanal mit der Kavität in der durch die beiden Formhälften im geschlossen Zustand gebildeten Form verbunden.
Die erfindungsgemässe Druckgiessmaschine weist mindestens zwei Giessantriebe auf. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Druckgiessmaschine genau zwei Giessantriebe auf. Es können bedarfsweise aber auch weitere Giessantriebe vorhanden sein, so dass die erfindungsgemässe Druckgiessmaschine vorzugsweise 2 bis 10 Giessantriebe aufweisen kann. Da wie vorstehend ausgeführt erfindungsgemäss jedem Giessantrieb eine Giessgarnitur zugeordnet ist, weist die erfindungsgemässe Druckgiessmaschine die analoge Anzahl an Giessgarnituren auf, d.h. mindestens zwei, vorzugsweise 2 bis 10 und besonders bevorzugt genau zwei Giessgarnituren.
Die Giessgarnituren der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine sollten vorzugsweise derart an der festen Aufspannplatte angeordnet sein, dass die Fliesswege der Metallschmelze so kurz wie möglich gehalten werden. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die zwei oder jeweils zwei Giessgarnituren (und entsprechend die zugehörigen Giessantriebe) horizontal nebeneinander oder vertikal übereinander oder diagonal übereinander angeordnet, vorzugsweise symmetrisch um den Mittelpunkt der Rückfläche der festen Aufspannplatte. Besonders bevorzugt sind die zwei oder jeweils zwei Giessgarnituren nahe (d.h. mit einem Abstand von typischerweise 10 bis 50 cm, wobei der Abstand von der Grösse der Giessgarnituren abhängig ist) um den Mittelpunkt der Rückfläche der festen Aufspannplatte herum angeordnet. Grundsätzlich können die Giessgarnituren aber auch dezentral auf der Rückfläche, vorzugsweise innerhalb der Fläche zwischen den Säulenmuttern auf der Rückfläche, der festen Aufspannplatte angeordnet sein, beispielsweise im linken oder rechten Teil der Rückfläche der festen Aufspannplatte.
Zur möglichst gleichmässigen Verteilung der Belastung ist es erfindungsgemäss bevorzugt, eine gerade Anzahl an Giessantrieben (und entsprechenden Giessgarnituren) bereitzustellen, beispielsweise 2, 4, 6, 8 oder 10 Giessantriebe, besonders bevorzugt 2 Giessantriebe, welche paarweise um den Mittelpunkt der Rückfläche der festen Aufspannplatte angeordnet sind.
Gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst die Druckgiessmaschine vorzugsweise eine feste Aufspannplatte, welche Aussparungen und/oder Befestigungsvorrichtungen für die mindestens zwei, vorzugsweise zwei Giessantriebe aufweist.
Typischerweise sind bei Druckgiessmaschinen die Giessgarnituren derart an der festen Aufspannplatte angeordnet, dass ein Teil der Giessgarnitur, üblicherweise die Giesskammer, in einer Aussparung in der festen Aufspannplatte angeordnet und dort befestigt ist. Das in der festen Aufspannplatte angeordnete Teil der Giessgarnitur kann aus der vom Giessantrieb abgewandten Seite der festen Aufspannplatte herausragen und in eine Öffnung der an der Innenseite der festen Aufspannplatte anordenbaren Formhälfte hineinragen, oder mit dieser Öffnung über einen Verbindungskanal verbunden sein. Es ist auch möglich, die Giessgarnitur vollständig ausserhalb der festen Aufspannplatte an deren Rückseite anzuordnen und zu befestigen. In diesem Fall sind in der festen Aufspannplatte entsprechende Verbindungskanäle vorzusehen, über welche Metallschmelze aus der Giesskammer in die Giessform befördert werden kann. Die Giessgarnituren weisen hierbei eine Öffnung auf, welche mit einer entsprechenden Öffnung eines Verbindungskanals kommunizieren.
Je nach Anzahl an vorhandenen Giessantrieben beziehungsweise Giessgarnituren kann es erforderlich sein, die feste Aufspannplatte zu verstärken beziehungsweise aus einem festeren Werkstoff zu fertigen. Entsprechende Massnahmen sind dem Fachmann bekannt und routinemässig realisierbar.
Die Giessgarnituren können aus dem gleichen Behälter mit Metallschmelze beschickt werden. Es ist aber auch möglich, für jede Giessgarnitur einen separaten Aufbewahrungsbehälter für Metallschmelze bereitzustellen, aus welchem die entsprechende Giessgarnitur mit Metallschmelze beschickt wird. Erfindungsgemäss kann die Metallschmelze aus sämtlichen herkömmlich beim Druckguss eingesetzten Metallen und Metall-Legierungen hergestellt sein. Es können aber auch beispielsweise Salzmischungen zur Herstellung von Salzkernen verwendet werden.
Es ist grundsätzlich möglich, die erfindungsgemässe Druckgiessmaschine zu betreiben, indem nur einer der vorhandenen Giessantriebe eingesetzt wird, beispielsweise mit einer herkömmlichen Form. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung wird aber erst durch den Einsatz mehrerer Giessantriebe während eines Giesszyklus erreicht.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden mit Hilfe der mindestens zwei, vorzugsweise zwei Giessantriebe, vorzugsweise mehrere in einer Giessform bereitgestellte Kavitäten gefüllt.
Giessformen mit mehreren Kavitäten sind bekannt. Man unterscheidet zwischen sogenannten Multikavitätenformen (wie nachstehend in Fig. 4a exemplarisch gezeigt), bei denen eine bestimmte Kavität in der Giessform mehrfach vorhanden ist, und sogenannten Kombinationsformen oder Einheitsformen (wie nachstehend in Fig. 5a exemplarisch gezeigt, bei denen unterschiedliche Kavitäten in der Giessform bereitgestellt sind. Mit Multikavitätenformen kann ein bestimmtes Gussstück in einem Giesszyklus in mehrfacher Ausfertigung hergestellt werden. Mit Kombinationsformen oder Einheitsformen können unterschiedliche Gussstücke in einem Giesszyklus in mehrfacher Ausfertigung hergestellt werden.
Im Vergleich zu herkömmlichen Multikavitätenformen, Kombinationsformen oder Einheitsformen können mit der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine Giessformen mit einer grösseren Anzahl von Kavitäten oder mit grösseren Kavitäten verwendet werden. Der Einsatz derartiger Giessformen ist bei herkömmlichen Druckgiessformen aufgrund des mit der Verwendung derartiger Giessformen verbundenen signifikanten Anstiegs der Sprengkraft und der zur Kompensation anzulegenden hohen Schliesskraft nicht möglich.
Beispielsweise können mit herkömmlichen Druckgiessmaschinen nur Multikavitätenformen verwendet werden, welche das gleichzeitige Giessen von zwei Stossdämpferbrücken (shock towers) ermöglichen, d.h. es kann nur eine Giessform verwendet werden, welche zwei entsprechende Kavitäten für Stossdämpferbrücken bereitstellen. Mit der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine können aber beispielsweise Giessformen verwendet werden, welche vier entsprechende Kavitäten für Stossdämpferbrücken bereitstellen. Damit kann eine Verdopplung des Ausstosses pro Giesszyklus (vier statt zwei Stossdämpferbrücken) erreicht werden. Analog kann mit der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine auch eine Verdopplung des Ausstosses anderer Bauteile pro Giesszyklus erreicht werden (beispielsweise zwei Längsträger statt einem herkömmlich giessbaren Längsträger; zwei Schalttafelträger statt einem herkömmlich giessbaren Schalttafelträger).
Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch eine Giessform für eine Druckgiessmaschine, aufgebaut aus zwei Formhälften, welche zusammengefügt mindestens eine, vorzugsweise mehrere Kavitäten bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessform mindestens zwei, vorzugsweise zwei Öffnungen umfasst, über welche die Giessform mit Metallschmelze befüllbar ist.
Eine erfindungsgemässe Giessform umfasst wie herkömmliche Giessformen zwei Formhälften, die jeweils an einer beweglichen und einer festen Aufspannplatte einer Druckgiessmaschine angeordnet werden können. Jede Formhälfte umfasst auf ihrer Innenseite, d.h. der Seite, welche nicht an der beweglichen oder festen Aufspannplatte befestigt wird, eine oder mehrere Aussparungen, welche im Zustand des Zusammenfügens der beiden Formhälften die Formkavität(en) bilden. Jede Formhälfte umfasst zudem auf ihrer Innenseite eine oder mehrere Aussparungen, welche im Zustand des Zusammenfügens der beiden Formhälften Verbindungskanäle bilden, die zu mindestens zwei, beispielsweise 2 bis 10 und vorzugsweise zwei Öffnungen führen, welcher in der auf der festen Aufspannplatte anzuordnenden Formhälfte vorhanden ist und durch welche Metallschmelze in die Formkavität(en) gefüllt werden kann.
Gegenüber herkömmlichen Giessformen weisen die erfindungsgemäss einsetzbaren Giessformen somit mehrere Öffnungen auf, so dass in der Giessform vorhandene Kavitäten durch mehrere verschiedene Giessantriebe gleichzeitig während eines Giesszyklus befüllt werden können. Ausführungsformen erfindungsgemäss einsetzbarer Giessformen sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 4b und 5b näher erläutert.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Giessform mindestens zwei Kavitäten gleicher Dimension, welche durch separate Öffnungen mit Metallschmelze befüllbar sind. Diese Ausführungsform ist einer herkömmlichen Multikavitätenform nachgebildet.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Giessform mindestens zwei Kavitäten unterschiedlicher Dimension, welche durch separate Öffnungen mit Metallschmelze befüllbar sind. Diese Ausführungsform ist einer herkömmlichen Kombinationsform oder Einheitsform nachgebildet.
Die Zahl an in der Giessform bereitgestellten Kavitäten ist von der Grösse der herzustellenden Gussstücke abhängig und kann beispielsweise 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 4 betragen.
Wie vorstehend ausgeführt besteht ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine darin, dass der Giessvorgang in den Formkavitäten sequentiell durchgeführt werden kann, d.h. es werden nicht sämtliche vorhandenen Formkavitäten gleichzeitig mit Metallschmelze befüllt. Dadurch wird erreicht, dass die Sprengkraft während des Giessvorgangs ebenfalls nur sequentiell entsteht, nämlich an den Positionen der gerade mit Metallschmelze befüllten Kavitäten.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Druckgiessmaschine bereitgestellt, bei welcher die bewegliche Aufspannplatte entlang von vorzugsweise vier Führungssäulen bewegbar ist, und zusätzlich vorzugsweise an der beweglichen Aufspannplatte Befestigungsvorrichtungen, vorzugsweise Spannzylinder, für die vorzugsweise vier Führungssäulen angeordnet sind.
Eine entsprechende Druckgiessmaschine ist aus der WO 2008/131571 A1 bekannt. Bei einer derartigen Druckgiessmaschine wird die erforderliche Schliesskraft bereitgestellt, indem im geschlossenen Formzustand die Führungssäulen fest an der beweglichen Aufspannplatte fixiert werden, vorzugsweise über an der beweglichen Aufspannplatte angeordnete Spannzylinder. Da sich vorzugsweise die Durchlässe für die vier Führungssäulen und die entsprechenden Spannzylinder an den vier Ecken der beweglichen Aufspannplatte befinden, werden die entstehenden Kräfte gleichmässig von der beweglichen Aufspannplatte aufgenommen und ein stabiler Betrieb der Druckgiessmaschine sichergestellt.
Gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es ausreichend sein, die Schliesskraft nicht über sämtliche Spannzylinder gleichzeitig bereitzustellen, sondern nur über diejenigen Spannzylinder in der Nähe der im jeweiligen Moment mit Metallschmelze befüllten Kavität(en). Beispielsweise können in einem ersten Schritt des Giesszyklus nur Kavitäten gefüllt werden, welche sich im oberen Teil der Giessform befinden. In diesem Fall ist es zur Bereitstellung der Schliesskraft gegebenenfalls ausreichend, diese nur durch Spannen der beiden Spannzylinder an den oberen Ecken der beweglichen Aufspannplatte bereitzustellen. Wenn anschliessend in einem zweiten Schritt des Giesszyklus nur Kavitäten gefüllt werden, welche sich im unteren Teil der Giessform befinden, kann es zur Bereitstellung der hierfür erforderlichen Schliesskraft gegebenenfalls ausreichend sein, diese nur durch Spannen der beiden Spannzylinder an den unteren Ecken der beweglichen Aufspannplatte bereitzustellen.
Analog kann es gegebenenfalls ausreichend sein, in dem jeweiligen Schritt des Giesszyklus nur die Spannzylinder auf der linken beziehungsweise rechten Seite der beweglichen Aufspannplatte zu spannen, d.h. nur dort die volle Schliesskraft aufzubringen.
Erfindungsgemäss sind wie vorstehend ausgeführt in der Regel geringere Schliesskräfte erforderlich als bei herkömmlichen Druckgiessmaschinen. Dies ermöglicht es, entsprechend Führungssäulen mit geringerem Durchmesser und/oder Aufspannplatten mit grösseren Dimensionen einzusetzen, was wiederum den Einsatz grösserer Giessformen ermöglicht. Erfindungsgemäss bevorzugt können die Durchmesser der Führungssäulen um 20-40%, vorzugsweise 20-30%, verringert und die Dimensionen der Aufspannplatten um 20-40%, vorzugsweise 20-30%, vergrössert werden.
Beispielsweise ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, anstatt herkömmlicher quadratischer Aufspannplatten grössere rechteckige Aufspannplatten einzusetzen und dadurch auch die Form zu vergrössern. Je nach Grösse der rechteckigen Aufspannplatten ist es bevorzugt, beispielsweise 6 statt 4 Führungssäulen zu verwenden, um ein Durchbiegen der Aufspannplatten während des Betriebs zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Gussteilen in einem Druckgiessverfahren, vorzugsweise mit einer vorstehend beschriebenen Druckgiessmaschine, umfassend die Schritte

a) Befüllen eines ersten Teils einer Kavität oder von Kavitäten, welche in einer durch zwei geschlossene Formhälften bereitgestellten Giessform bereitgestellt ist oder sind, mit Metallschmelze mittels eines ersten Giessantriebs;
b) Befüllen eines zweiten Teils einer Kavität oder von Kavitäten, welche in einer durch zwei geschlossene Formhälften bereitgestellten Giessform bereitgestellt ist oder sind, mit Metallschmelze mittels eines zweiten Giessantriebs,
c) Gegebenenfalls Befüllen eines weiteren Teils einer Kavität oder von Kavitäten, welche in einer durch zwei geschlossene Formhälften bereitgestellten Giessform bereitgestellt ist oder sind, mit Metallschmelze mittels eines weiteren Giessantriebs und
d) gegebenenfalls Wiederholung des Schritts c) bis zur vollständigen Befüllung sämtlicher Kavitäten;
wobei zwischen den Schritten der Befüllung eines Teils der Kavität(en) jeweils eine zeitliche Verzögerung entsprechend im Wesentlichen der Erstarrungszeit des Anschnitts des im vorgängigen Schritt in einem Teil einer Kavität oder von Kavitäten gebildeten Gussstücks eingehalten wird.

Erfindungsgemäss ist der Begriff "im Wesentlichen" so auszulegen, dass Abweichungen von ±10% von der Erstarrungszeit des Anschnitts des im vorgängigen Schritt in einem Teil einer Kavität oder von Kavitäten gebildeten Gussstücks umfasst sind.
Die vorstehenden Schritte werden erfindungsgemäss in einem einzigen Giesszyklus durchgeführt.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird unter einem "Giesszyklus" ein Prozessablauf verstanden, welcher mit dem Schliessen der Giessform durch Beginn der Bewegung der beweglichen Aufspannplatte in Schliessstellung beginnt und mit der Entnahme des Gussstücks oder der Gussstücke aus der durch Bewegung der beweglichen Aufspannplatte in Offenstellung geöffneten Form endet. Ein erfindungsgemässer Giesszyklus umfasst somit die Schritte

des Schliessens der Giessform durch Bewegung der beweglichen Aufspannplatte in Schliessstellung, d.h. bis zur Berührung der Formhälften,
des Spannens der Spannzylinder und dadurch resultierendes Aufbringen von Schliesskraft (wodurch die Maschine in Giessbereitschaft versetzt wird)
der Dosierung von Metallschmelze in die Giesskammer einer ersten Giessgarnitur,
des Befüllens eines ersten Teils einer Kavität oder von Kavitäten, welche in der Giessform bereitgestellt ist oder sind, mit Metallschmelze mittels des ersten Giessantriebs,
der Dosierung von Metallschmelze in die Giesskammer einer zweiten Giessgarnitur, wobei dieser Vorgang vorzugsweise überlappend oder parallel zum Giessvorgang des ersten Giessantriebs erfolgt
des Befüllens eines zweiten Teils einer Kavität oder von Kavitäten, welche in der Giessform bereitgestellt ist oder sind, mit Metallschmelze mittels des ersten Giessantriebs,
des Erstarrens oder Abkühlens der Metallschmelze in der Form; hierbei wird so lange Wärme an die Form abgegeben, bis das Gussstück eine für die Entnahme aus der Form ausreichende Festigkeit erreicht hat
des Öffnens der Giessform durch Bewegung der beweglichen Aufspannplatte in Position zur Entnahme des Gussstücks, und
der Entnahme des oder der Gussstücke durch typischerweise synchrones Ausstossen und Entnehmen des Gussstücks aus der Form; und
des Vorbereitens der Form für den nächsten Giesszyklus durch Formsprühen und gegebenenfalls Ausblasen.

Je nach Anzahl an eingesetzten Giessantrieben ist Metallschmelze in die Giesskammern weiterer Giessgarnituren zu dosieren und von dort mittels des oder der weiteren Giessantriebe in weitere Formkavitäten zu befördern.
Die Dosierung von Metallschmelze in eine Giesskammer einer Giessgarnitur ist grundsätzlich bekannt. Bei dem hier bevorzugten Kaltkammer-Druckgussverfahren wird üblicherweise eine Metallschmelze in einem separaten Behälter hergestellt und anschliessend durch geeignete Hilfsmittel (beispielsweise einen Schöpflöffel oder einen Dosierofen) durch eine Öffnung in die Giesskammer gefüllt.
Das Befüllen von Kavitäten einer Giessform ist ebenfalls bekannt. Ein in einem Giesszylinder angeordneter Giesskolben, dessen anderes Ende sich in der Giesskammer in einer Stellung befindet, dass Metallschmelze durch die Einfüllöffnung in der Giesskammer gefüllt werden kann, wird durch Krafteinwirkung, vorzugsweise hydraulisch, in die Giesskammer hinein bewegt. Dabei passiert der Giesskolben die Einfüllöffnung in der Giesskammer und schliesst diese gegen die Umgebung ab. Typischerweise wird der Giesskolben in drei verschiedenen Phasen unter Anlegen verschiedener Drücke und Geschwindigkeiten in die Giesskammer hineinbewegt. In der ersten Phase erfolgt ein langsamer Vorlauf des Giesskolbens innerhalb der Giesskammer, bis die Metallschmelze bis zum Eintritt in die Formkavität (d.h. bis zum Anschnitt) befördert worden ist. In der zweiten Phase wird die Formkavität sehr schnell (typischerweise innerhalb von 10 bis 120 ms, abhängig von der Wandstärke und der Fliesslänge) befüllt, indem der Giesskolben sehr schnell nach vorne bewegt wird. In der dritten Phase, der sogenannten Nachdruckphase, wird ein hoher Druck (typischerweise von mehr als 200 bar bis 1200 bar) an den Giesskolben angelegt, wodurch der beim Phasenübergang der Metallschmelze von flüssig nach fest in der Formkavität entstehende Volumenverlust durch Nachspeisung von Metallschmelze ausgeglichen wird.
Die Entnahme von Gussstücken aus der Form erfolgt auf dem Fachmann bekannte Weise, beispielsweise mit Hilfe von Ausstosselementen.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren werden in einem Giesszyklus mehrere Gussstücke hergestellt, und zwar mehr Gussstücke als mit einer herkömmlichen Druckgiessmaschine in einem Giesszyklus hergestellt werden können. Die genaue Zahl an in einem Giesszyklus herstellbaren Gussstücken hängt hierbei von der Grösse der Gussstücke ab. Je kleiner die Gussstücke, umso mehr Gussstücke können in einem Giesszyklus hergestellt werden. Mit der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine können beispielsweise vier statt zwei üblicherweise in einem Giesszyklus herstellbaren Stossdämpferbrücken, zwei Längsträger statt einem herkömmlich giessbaren Längsträger, oder zwei Schalttafelträger statt einem herkömmlich giessbaren Schalttafelträger in einem Giesszyklus hergestellt werden.
Wie vorstehend ausgeführt wird diese Produktionssteigerung dadurch ermöglicht, dass die vorhandenen Kavitätenräume sequentiell mit verschiedenen Giessantrieben befüllt werden. Zwischen den einzelnen Befüllungsschritten wird eine zeitliche Verzögerung eingehalten, welche im Wesentlichen der Erstarrungszeit des Anschnitts des im vorgängigen Schritt in einem Teil einer Kavität oder von Kavitäten gebildeten Gussstücks entspricht. Erfindungsgemäss beträgt diese zeitliche Verzögerung vorzugsweise 2 bis 10 Sekunden, besonders bevorzugt 3 bis 6 Sekunden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird unter einem "Anschnitt" die Schnittstelle des jeweiligen Gussstücks zwischen Gussstück und Verbindungskanal verstanden, welcher sich durch Erstarrung der Metallschmelze ausserhalb der Formkavität(en) bildet, d.h. in den Verbindungskanälen zu der oder den Formkavitäten. Der Anschnitt wird nach Beendigung des eigentlichen Giesszyklus vom Gussstück entfernt.
Es ist darauf hinzuweisen, dass sich die Zeit für einen erfindungsgemässen Giesszyklus durch die einzuhaltende zeitliche Verzögerung nicht erhöht, da die erfindungsgemäss anfallenden Anschnitte in der Regel kleiner sind als herkömmliche Anschnitte und schneller erstarren.
Erfindungsgemäss bevorzugt kann in dem Zeitraum der zeitlichen Verzögerung zwischen den Befüllungsschritten bereits Metallschmelze in die Giesskammer der nächsten Giessgarnitur dosiert werden, mit dessen Hilfe das Befüllen des nächsten Teils einer Kavität oder von Kavitäten erfolgen soll. Besonders bevorzugt beginnt der nächste Dosierungsschritt zeitgleich mit dem "Schuss" (Befüllen eines Teils von Kavitäten) mit Hilfe des vorgängigen Giessantriebs, so dass das erfindungsgemässe Verfahren so zeitsparend und effizient wie möglich durchgeführt werden kann.
Wie vorstehend ausgeführt ist es möglich, bei dem erfindungsgemässen Verfahren die in den Schritten der Befüllung eines Teils der Kavität(en) entstehende Sprengkraft durch eine Schliesskraft zu kompensieren, welche an die bewegliche Aufspannplatte im Bereich der im jeweiligen Schritt befüllten Kavität(en) angelegt wird. Insbesondere wenn eine Druckgiessmaschine gemäss der WO 2008/131571 A1 eingesetzt wird, kann die erforderliche Schliesskraft örtlich begrenzt bereitgestellt werden, indem im geschlossenen Formzustand die Führungssäulen fest an der beweglichen Aufspannplatte fixiert werden, vorzugsweise über an der beweglichen Aufspannplatte angeordnete Spannzylinder, jedoch nur über diejenigen Spannzylinder in der Nähe der im jeweiligen Moment mit Metallschmelze befüllten Kavität(en). Beispielsweise können in einem ersten Schritt des Giesszyklus nur Kavitäten gefüllt werden, welche sich im oberen Teil der Giessform befinden. In diesem Fall ist es zur Bereitstellung der Schliesskraft gegebenenfalls ausreichend, diese nur durch Schliessen der beiden Spannzylinder an den oberen Ecken der beweglichen Aufspannplatte bereitzustellen. Wenn anschliessend in einem zweiten Schritt des Giesszyklus nur Kavitäten gefüllt werden, welche sich im unteren Teil der Giessform befinden, kann es zur Bereitstellung der hierfür erforderlichen Schliesskraft gegebenenfalls ausreichend sein, diese nur durch Schliessen der beiden Spannzylinder an den unteren Ecken der beweglichen Aufspannplatte bereitzustellen.
Analog kann es gegebenenfalls ausreichend sein, in dem jeweiligen Schritt des Giesszyklus nur die Spannzylinder auf der linken beziehungsweise rechten Seite der beweglichen Aufspannplatte zu schliessen.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird vorzugsweise mit Hilfe einer entsprechenden Software gesteuert, wie sie beispielsweise von der Anmelderin unter der Bezeichnung Dat@net vertrieben wird. Vorzugsweise wird jeder Giessantrieb unabhängig gesteuert und geregelt.
Die erfindungsgemässe Druckgiessmaschine ist vergleichsweise kompakt, da nur kurze Wege zwischen Formkavitäten und entsprechenden Giesskammern bereitgestellt werden müssen. Dadurch verringert sich auch der Metallverbrauch (weniger Abbrand, weniger Einschmelzen) sowie die mit dem Schmelzen beziehungsweise dem Abbrand verbundenen Energiekosten. Durch die vorstehende kompakte Bauweise ist auch sichergestellt, dass beim erfindungsgemässen Verfahren jedes Gussstück die optimale Menge an Metallschmelze zugeführt bekommt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Druckgussverfahren kommt es nicht zu Problemen bei Mehrfachabgüssen in Kavitäten, welche sich weit entfernt vom Giesssystem oder in einer ungünstigen Lage/Position befinden.
Durch die signifikante Produktionssteigerung kann die erfindungsgemässe Druckgiessmaschine und das erfindungsgemässe Verfahren insbesondere zur Herstellung von in grossen Stückzahlen benötigten Gussstücken eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch die Verwendung einer vorstehend beschriebenen Druckgiessmaschine oder einer vorstehend beschriebenen Giessform zur Herstellung von Gussstücken, vorzugsweise Gussstücken für den Fahrzeugbau oder den Elektroniksektor.
Insbesondere eignet sich die vorliegende Erfindung zur Herstellung von Strukturteilen im Automobilsektor der Kompaktklasse oder der gehobenen Mittelklasse und kann damit einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der CO₂-Ziele leisten.
Mit der vorliegenden Erfindung können grössere und dünnwandigere Bauteile gegossen werden, wodurch dem Bedürfnis der Automobilindustrie nach Teileintegration entsprochen werden kann. Insbesondere können mit der vorliegenden Erfindung extrem grosse Gussstücke hergestellt werden, indem das Giessen eines derartigen Bauteils mit Hilfe von mehreren Giessantrieben durchgeführt wird. Beispielhaft seien der gesamte hintere Teil eines Automobils, die beiden Längsträger und eine Querverbindung für ein Automobil in einem Stück oder zwei Stossdämpferbrücken mit verbindender Stirnwand in einem Gussstück genannt.
Analog können mit der vorliegenden Erfindung auch schwer zu speisende, vorzugsweise dickwandige Gussstücke hergestellt werden, indem beispielsweise ein Giessantrieb als Haupt-Giessantrieb und ein weiterer Giessantrieb als Speisungsaggregat für den dickwandigen Bereich eingesetzt werden.
Mit der vorliegenden Erfindung können Bauteile satzweise (d.h. es werde in einem Giesszyklus ein Gussstück und dazu spiegelbildliches Gussstück hergestellt, beispielsweise auf der linken und rechten Seite eines Fahrzeugs einzubauende gleiche Bauteile) "just in time" hergestellt werden. Dadurch verringert sich der Aufwand für eine sonst erforderliche Umrüstung der Druckgiessmaschine (bei herkömmlichen Druckgiessmaschinen muss für eine satzweise Fertigung in der Regel die Giessform gewechselt werden).
Mit der vorliegenden Erfindung können auch Gussstücke aus verschiedenen Metall-Legierungen in einer Formkavität hergestellt werden, indem beispielsweise ein Abschnitt des Gussstücks mit einer aus einem ersten Giessantrieb eingespeisten Metall-Legierung und ein anderer Abschnitt des Gussstücks mit einer anderen, aus einem zweiten Giessantrieb eingespeisten Metall-Legierung gegossen wird. Dies ist insbesondere für Gussstücke mit unterschiedlichen Anforderungen in den verschiedenen Bauteilzonen (normalfest, hochfest, duktil und hochduktil im crash-Bereich) vorteilhaft.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch ein Gussstück, vorzugsweise hergestellt nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussstück einstückig ist und mindestens zwei Abschnitte umfasst, die aus unterschiedlichen Werkstoffen, vorzugsweise unterschiedlichen Metallen oder Metall-Legierungen, aufgebaut sind. Erfindungsgemäss kann das Gussstück 2 bis 10, vorzugsweise genau zwei derartige unterschiedliche Abschnitte aufweisen. Unter "einstückig" wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass das Gussstück in einem Arbeitsschritt, beispielsweise in einer Formkavität während eines Giessvorgangs, hergestellt wird und nicht aus zwei separat gefertigten Komponenten durch nachfolgendes Zusammenfügen der separaten Komponenten hergestellt wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Druckgiessmaschine entsprechend der WO 2008/131571 A1 .
Fig. 2: eine schematische Ausführungsform der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine mit zwei vertikal übereinander angeordneten Giessantrieben und Giessgarnituren
Fig. 3: eine weitere schematische Ausführungsform der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine mit zwei horizontal nebeneinander angeordneten Giessantrieben und Giessgarnituren
Fig. 4a: eine schematische Ausführungsform einer herkömmlichen Multikavitäten-Giessform
Fig. 4b: eine schematische Ausführungsform einer erfindungsgemässen Multikavitäten-Giessform
Fig. 5a: eine Ausführungsform einer herkömmlichen Kombinations-Giessform
Fig. 5b: eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Kombinations-Giessform

In Fig. 1 ist eine herkömmliche Druckgiessmaschine gezeigt, wie sie beispielsweise in der WO 2008/131571 A1 beschrieben ist. Eine derartige Druckgiessmaschine wird erfindungsgemäss bevorzugt mit mindestens zwei Giessantrieben und entsprechend mindestens zwei Giessgarnituren ausgestattet und verwendet.
In Fig. 1 ist eine Zweiplatten-Horizontal-Druckgiessmaschine gezeigt, welche ein Maschinenbett 1 mit einer senkrecht dazu angeordneten festen Aufspannplatte (FAP) 2 auf sowie eine auf dem Maschinenbett 1 gleitend verfahrbar angeordnete bewegliche Aufspannplatte (BAP) 3 aufweist.
Die BAP 3 weist einen, bevorzugt geschlossenen Rahmen mit zwei Füssen 7, Streben 5 und Rippen 6 und eine Auswerfereinheit 14 zum Ausstossen gegossener Bauteile auf. An FAP 2 und BAP 3 sind je eine Formhälfte einer Form 16 angeordnet. Die BAP 3 ist in vier Säulen 8 geführt, die wiederum in der FAP 2 gelagert sind. Es sind zwei obere und zwei untere Säulen 8 vorgesehen. Jeder Säule 8 ist eine, an der BAP angeordnete Spannvorrichtung 9 zugeordnet, mittels der die Schliesskraft beim Schuss auf die jeweilige Säule 8 aufgebracht wird. Das in die BAP 3 integrierte Säulenschutzrohr 4 verhindert eine Verschmutzung der Säulenzahnung. Zwischen den unteren Säulen 8 ist ein Schliesszylinder 10 vorgesehen. An der Säulenkupplung 12 sind Säulenausstosszylinder 13 angeordnet, die an der Verriegelung 11 oder der BAP 3 angeordnet bzw. befestigt sind. Weiterhin ist am Maschinenbett 1 eine Antriebsgruppe 15 bereitgestellt.
In Fig. 1 ist der Giessantrieb der Druckgiessmaschine nicht gezeigt.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine mit zwei vertikal übereinander angeordneten Giessantrieben und Giessgarnituren gezeigt, welche an einer Druckgiessmaschine entsprechend Fig. 1 angeordnet sind. Gleiche Bezugszeichen in Fig. 1 und 2 bezeichnen die gleichen Bauteile.
Auf der formabgewandten Seite der festen Aufspannplatte 2 sind vertikal übereinander zwei Giesskammern 19a und 19b angeordnet. Die Giesskammer 19a enthält das Ende eines Giesskolbens, dessen anderes Ende in einem Giesszylinder 18a angeordnet ist und dort hydraulisch betrieben werden kann. Die Giesskammer 19b enthält das Ende eines Giesskolbens, dessen anderes Ende in einem Giesszylinder 18b angeordnet ist und dort hydraulisch betrieben werden kann. Die Giesskammern sind bei dieser Ausführungsform symmetrisch um den Mittelpunkt der festen Aufspannplatte 2 angeordnet und in entsprechenden Aussparungen in der festen Aufspannplatte 2 befestigt. Es sei aber nochmals betont, dass sich die Giesskammern grundsätzlich überall an der festen Aufspannplatte im Bereich zwischen den Führungssäulen befinden können. Die exakte Ausgestaltung der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine kann abhängig vom herzustellenden Gussstück angepasst werden. Ein hier nur schematisch angedeutetes Bauteil 17 stellt die übrigen Bauteile der Giessantriebe (hydraulischer Antrieb) dar.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine mit zwei horizontal nebeneinander angeordneten Giessantrieben und Giessgarnituren gezeigt, welche an einer Druckgiessmaschine entsprechend Fig. 1 angeordnet sind. Gleiche Bezugszeichen in den Fig. 1 bis 3 bezeichnen die gleichen Bauteile.
In Fig. 3 sind die Giesskammern nebeneinander symmetrisch um den Mittelpunkt der festen Aufspannplatte 2 angeordnet und in entsprechenden Aussparungen in der festen Aufspannplatte 2 befestigt.
In Fig. 4a ist eine schematische Ausführungsform einer herkömmlichen Multikavitäten-Giessform 20 gezeigt. Die Giessform weist mehrere (hier 6) gleiche Kavitäten 21 auf, deren Dimensionen den Dimensionen der herzustellenden Gussstücken entsprechen. Die Kavitäten 21 sind miteinander und mit einer Öffnung 23 über Verbindungskanäle 22 verbunden. Die Öffnung 23 ist zum Giessantrieb hin offen, wenn die Giessform 20 in der Druckgiessmaschine angeordnet ist, und kann vom Giessantrieb mit Metallschmelze befüllt werden. Von der Öffnung 23 aus strömt die unter Druck stehende Metallschmelze durch die Verbindungskanäle 22 in die Kavitäten 21.
In Fig. 4b ist eine schematische Ausführungsform einer erfindungsgemässen Multikavitäten-Giessform 24 gezeigt, wobei gleiche Bezugszeichen in den Fig. 4a und 4b die gleichen Bauteile bezeichnen. Die erfindungsgemässe Giessform 24 weist zwei Öffnungen 23a und 23b auf, die über jeweilige Verbindungskanäle 22a und 22b in Kontakt mit Kavitäten 21a und 21b stehen. Jede der Öffnungen 23a und 23b ist zu einem der Giessantriebe hin offen, wenn die Giessform 24 in der Druckgiessmaschine angeordnet ist, und kann von diesen Giessantrieben mit Metallschmelze befüllt werden. Von den Öffnungen 23a, 23b aus strömt die unter Druck stehende Metallschmelze durch die Verbindungskanäle 22a, 22b in die Kavitäten 21a und 21b.
Bei der erfindungsgemässen Giessform 24 können mehr Kavitäten 21a und 21b bereitgestellt werden als bei der herkömmlichen Giessform 20. In Fig. 4b sind schematisch und exemplarisch 8 Kavitäten 21a und 21b gezeigt, aber wie vorstehend ausgeführt kann die Zahl an möglichen Kavitäten 21a und 21b variieren. In der erfindungsgemässen Giessform 24 gemäss Fig. 4b können die oberen Kavitäten 21a unabhängig von den unteren Kavitäten 21b durch einen separaten Giessantrieb befüllt werden, und umgekehrt.
In Fig. 5a ist eine Ausführungsform einer herkömmlichen Kombinations-Giessform 25 gezeigt. Die Giessform weist mehrere (hier 3) gleiche Kavitäten 21 sowie eine davon verschiedene Kavität 26 auf, deren Dimensionen den Dimensionen der herzustellenden Gussstücken entsprechen. Die Kavitäten 21 und 26 sind miteinander und mit einer Öffnung 23 über Verbindungskanäle 22 verbunden. Die Öffnung 23 ist zum Giessantrieb hin offen, wenn die Giessform 25 in der Druckgiessmaschine angeordnet ist, und kann vom Giessantrieb mit Metallschmelze befüllt werden. Von der Öffnung 23 aus strömt die unter Druck stehende Metallschmelze durch die Verbindungskanäle 22 in die Kavitäten 21 und 26.
In Fig. 5b ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Kombinations-Giessform 27 gezeigt, wobei gleiche Bezugszeichen in den Fig. 5a und 5b die gleichen Bauteile bezeichnen. Die erfindungsgemässe Giessform 27 weist zwei Öffnungen 23a und 23b auf, die über jeweilige Verbindungskanäle 22a und 22b in Kontakt mit Kavitäten 21 und 26 stehen. Jede der Öffnungen 23a und 23b ist zu einem der Giessantriebe hin offen, wenn die Giessform 27 in der Druckgiessmaschine angeordnet ist, und kann von diesen Giessantrieben mit Metallschmelze befüllt werden. Von den Öffnungen 23a, 23b aus strömt die unter Druck stehende Metallschmelze durch die Verbindungskanäle 22a, 22b in die Kavitäten 21 und 26.
Bei der erfindungsgemässen Giessform 27 können mehr Kavitäten 21 bereitgestellt werden als bei der herkömmlichen Giessform 25. In Fig. 5b sind schematisch und exemplarisch 4 Kavitäten 21 gezeigt, aber wie vorstehend ausgeführt kann die Zahl an möglichen Kavitäten 21 variieren. Zudem weist die erfindungsgemässe Giessform 27 eine grössere Kavität 26 auf als die herkömmliche Giessform 25. In der erfindungsgemässen Giessform 27 gemäss Fig. 5b können die rechten Kavitäten 21 unabhängig von der linken Kavität 26 durch einen separaten Giessantrieb befüllt werden, und umgekehrt.

Claims

Druckgiessmaschine, umfassend eine bewegliche Aufspannplatte (3) und eine feste Aufspannplatte (2), eine an der beweglichen Aufspannplatte (3) angeordnete Formhälfte (16) und eine an der festen Aufspannplatte (2) angeordnete Formhälfte (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgiessmaschine mindestens zwei, vorzugsweise zwei Giessantriebe (17, 18a, 18b) und eine analoge Zahl an den Giessantrieben (17, 18a, 18b) zugordnete Giessgarnituren (19a, 19b) aufweist.
Druckgiessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder jeweils zwei Giessantriebe (17, 18a, 18b) horizontal nebeneinander oder vertikal übereinander oder diagonal übereinander angeordnet sind, vorzugsweise symmetrisch um den Mittelpunkt der Rückfläche der festen Aufspannplatte (2).
Druckgiessmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Zusammenführen der beiden Formhälften (16) gebildete Giessform (25, 27) mindestens eine, vorzugsweise mehrere Kavitäten (21, 21a, 21b, 26) bereitstellt, wobei die Giessform mindestens zwei, vorzugsweise zwei Öffnungen (23a, 23b) umfasst, über welche die Giessform (25, 27) durch die mindestens zwei, vorzugsweise zwei Giessantriebe (18a, 18b) mit Metallschmelze befüllbar ist.
Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Aufspannplatte (2) Aussparungen und/oder Befestigungsvorrichtungen für die mindestens zwei, vorzugsweise zwei Giessgarnituren (19a, 19b) aufweist.
Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Aufspannplatte (3) entlang von, vorzugsweise vier, Führungssäulen (8) bewegbar ist.
Druckgiessmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der beweglichen Aufspannplatte (3) Befestigungsvorrichtungen, vorzugsweise Spannzylinder (9), für die, vorzugsweise vier, Führungssäulen (8) angeordnet sind.
Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgiessmaschine ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Warmkammer-Druckgiessmaschine, einer Kaltkammer-Druckgiessmaschine, einer Warmkammer-Vakuumdruckgiessmaschine, und einer Kaltkammer-Vakuumdruckgiessmaschine, wobei es sich jeweils um eine Vertikal-Druckgiessmaschine oder um eine Horizontal-Druckgiessmaschine handeln kann.
Giessform (25, 27) für eine Druckgiessmaschine, vorzugsweise eine Druckgiessmaschine gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, aufgebaut aus zwei Formhälften (16), welche zusammengefügt mindestens eine, vorzugsweise mehrere Kavitäten (21, 21a, 21b, 26) bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessform (25, 27) mindestens zwei, vorzugsweise zwei Öffnungen (23a, 23b) umfasst, über welche die Giessform (25, 27) mit Metallschmelze befüllbar ist.
Giessform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessform (25, 27) mindestens zwei Kavitäten (21a, 21b) gleicher Dimension umfasst, welche durch separate Öffnungen (23a, 23b) mit Metallschmelze befüllbar sind.
Giessform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessform (25, 27) mindestens zwei Kavitäten (21, 26) unterschiedlicher Dimension umfasst, welche durch separate Öffnungen (23a, 23b) mit Metallschmelze befüllbar sind.
Giessform nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Öffnung (23a, 23b) eine Giessgarnitur (19a, 19b) bereitgestellt ist.
Verfahren zur Herstellung von Gussteilen in einem Druckgiessverfahren, vorzugsweise mit einer Druckgiessmaschine gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend die Schritte
a) Befüllen eines ersten Teils einer Kavität oder von Kavitäten (21, 21a, 21b, 26), welche in einer durch zwei geschlossene Formhälften (16) bereitgestellten Giessform (25, 27) bereitgestellt ist oder sind, mit Metallschmelze mittels eines ersten Giessantriebs (17, 18a, 18b);

b) Befüllen eines zweiten Teils einer Kavität oder von Kavitäten (21, 21a, 21b, 26), welche in einer durch zwei geschlossene Formhälften (16) bereitgestellten Giessform (25, 27) bereitgestellt ist oder sind, mit Metallschmelze mittels eines zweiten Giessantriebs (17, 18a, 18b),

c) Gegebenenfalls Befüllen eines weiteren Teils einer Kavität oder von Kavitäten (21, 21a, 21b, 26), welche in einer durch zwei geschlossene Formhälften (16) bereitgestellten Giessform (25, 27) bereitgestellt ist oder sind, mit Metallschmelze mittels eines weiteren Giessantriebs (17, 18a, 18b) und

d) gegebenenfalls Wiederholung des Schritts c) bis zur vollständigen Befüllung sämtlicher Kavitäten (21, 21a, 21b, 26);
wobei zwischen den Schritten der Befüllung eines Teils der Kavität(en) (21, 21a, 21b, 26) jeweils eine zeitliche Verzögerung entsprechend im Wesentlichen der Erstarrungszeit des Anschnitts des im vorgängigen Schritt in einem Teil einer Kavität oder von Kavitäten (21, 21a, 21b, 26) gebildeten Gussstücks eingehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Schritten der Befüllung eines Teils der Kavität(en) (21, 21a, 21b, 26) entstehende Sprengkraft durch eine Schliesskraft kompensiert wird, welche an die bewegliche Aufspannplatte (3) mindestens im Bereich der im jeweiligen Schritt befüllten Kavität(en) angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schliesskraft an die bewegliche Aufspannplatte (3) im Bereich der im jeweiligen Schritt befüllten Kavität(en) (21, 21a, 21b, 26) angelegt wird durch Fixierung von Führungssäulen (8) an der beweglichen Aufspannplatte (3), vorzugsweise durch Spannzylinder (9).
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Verzögerung zwischen den jeweiligen Schritten der Befüllung eines Teils der Kavität(en) (21, 21a, 21b, 26) 2 bis 10 Sekunden, vorzugsweise 3 bis 6 Sekunden beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Gussstücke satzweise hergestellt werden, und somit in einem Giesszyklus ein Gussstück und dazu spiegelbildliches Gussstück hergestellt werden.
Gussstück, vorzugsweise hergestellt nach einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussstück einstückig ist und mindestens zwei Abschnitte umfasst, die aus unterschiedlichen Werkstoffen, vorzugsweise unterschiedlichen Metallen oder Metall-Legierungen, aufgebaut sind.
Verwendung einer Druckgiessmaschine gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7 oder einer Giessform (25, 27) gemäss einem der Ansprüche 8 bis 11 zur Herstellung von Gussstücken, vorzugsweise Gussstücken für den Automobilsektor oder den Elektroniksektor.