EP3330020A1 - Giessvorrichtung und giessverfahren - Google Patents

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EP3330020A1
EP3330020A1 EP16202301.4A EP16202301A EP3330020A1 EP 3330020 A1 EP3330020 A1 EP 3330020A1 EP 16202301 A EP16202301 A EP 16202301A EP 3330020 A1 EP3330020 A1 EP 3330020A1
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EP
European Patent Office
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mold
kokillenseitenteile
casting
base body
pressure
Prior art date
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Application number
EP16202301.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3330020B1 (de
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Josef Gartner
Werner Hubauer
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Mubea Performance Wheels GmbH
Original Assignee
Mubea Performance Wheels GmbH
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Publication date
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Priority to BR102017025522-0A priority patent/BR102017025522A2/pt
Priority to CN201711245628.8A priority patent/CN108145128B/zh
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Priority to TW106142196A priority patent/TWI801360B/zh
Priority to JP2017232504A priority patent/JP6976153B2/ja
Priority to US15/830,615 priority patent/US10195660B2/en
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    • B22D27/11—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure making use of mechanical pressing devices

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for producing a metallic component, in particular a light metal wheel.
  • the device comprises a fixedly supported central molding, a height-adjustable stamp and two lateral half-shells.
  • the half-shells have an outer conical surface, which can engage in a height-adjustable ring body with a conical inner surface.
  • a method and an apparatus for producing a metallic component by means of a casting and molding tool are known.
  • the method comprises the steps of: pouring a melt into the casting and molding tool at a first pressure, pressurizing the solidifying melt in the tool with a larger second pressure, and compacting the melt solidified component in the tool with a larger third pressure.
  • a method of manufacturing a metal pressure casting is known.
  • the filling of the mold cavity takes place by means of a metal melt pump from below into the casting mold.
  • the inlet opening is sealed.
  • the molten metal trapped in the mold cavity is pressurized during the solidification process.
  • the mold includes a base plate with a central casting nozzle, a vertically movable core and horizontally and vertically movable split mold jaws.
  • the mold jaws are fastened together with the core to a bridge and with this vertically movable.
  • Attached to the bridge is a top plate which can be raised and lowered, with which the mold jaws can be moved apart via sliding wedge pairs.
  • the base plate has lateral wedge supports, against which rest the mold jaws with outer wedge surfaces in the closed state. On the base plate, a bottom shape is supported, with which the core is in abutting contact with the mold in contact.
  • Molds are also known which have ejector pins for ejecting the cast component.
  • ejector pins are subject to high wear, especially at high casting pressures, which in turn can lead to a casting delay.
  • the present invention has for its object to provide a device for casting a metallic component, which is simple in construction, which is subject to only a small amount of wear, and can be produced with high accuracy manufacturing endkonturnahe components.
  • the object is further to propose a corresponding method that can be carried out with little wear and can be produced with the casting components with high manufacturing accuracy.
  • a solution consists in a casting apparatus for producing a metallic component with an outer undercut, comprising: a base body having a first end portion and a circumferential side wall, the side wall having an inner surface tapering towards the first end portion; a first mold member insertable in the body and forming a first forming surface for the component to be molded; a plurality of Kokillenputer which are insertable into the base body, wherein the Kokillenannojob compiler are radially supported in the inserted state against the circumferential side wall of the base body and form a Kokillenring with an inner shaping surface for the component to be cast; a second mold part which is movable to a casting position in the mold ring formed by the mold side parts and which forms a second forming surface for the component to be cast, wherein, in the inserted state of Kokillenloommaschine in the base body, the second Kokillenenteil axially movable relative to the Kokilleneat surely (5) and is arranged completely contact-free in the casting position relative to the first
  • An advantage of the device is that hereby cast components with one or more undercuts near the endachir can be produced in an efficient manner with very good strength properties and high manufacturing accuracy.
  • the second mold part has no defined stop against the first mold part, that is from the set for casting end position (casting position) even further towards the first mold part, the solidifying of the melt component after complete filling of the mold cavity with Pressure are applied. This can be compensated for a temperature-induced shrinkage of the component volume.
  • the pressurization after casting contributes to a fine microstructure with small crystals, which ultimately leads to good strength properties of the component. Due to the stop-free design between the first and second mold part, a static overdetermination of the mold system is avoided, which leads to good closing properties.
  • a thermal expansion of the mold parts which occurs due to the heat input of the melt, compensated by independent axial fine positioning of Kokillenin concerned.
  • Kokillenins With greater radial thermal expansion of Kokilleninforce these come earlier with the body in abutment, that is, they penetrate less deeply the main body; with less radial thermal expansion, the Kokilleniner penetrate deeper into the body.
  • these positioning tolerances can be, for example, about 1/10 or a few tenths of a millimeter.
  • Kokilleniner are always centered relative to the main body, or held therein first mold part.
  • an actuating device For generating a relative movement between the second mold part and the first mold part, an actuating device may be provided. With the actuator, the second mold part can be moved in the axial direction. In particular, the second mold part can be moved in the direction of the main body or the first mold part beyond the end position, in order to pressurize the component to be cast.
  • the actuating device can also be referred to as a pressurizing device.
  • the casting device or the mold cavity forming mold parts are designed for pressurizing and suitable to apply pressures of at least one bar, in particular more than 10 bar, preferably 10 to 1000 bar on the workpiece, or withstand these.
  • One or more retaining devices can be provided for the mold side parts in order to hold the mold side parts in the inserted state in the closed position when pressure is introduced into the solidifying component via the pressurizing device.
  • the holding device (s) can be designed in the form of controllable force units, for example hydraulic adjusting cylinders.
  • the first mold part may for example be a lower mold part, which is held stationary on a support.
  • the two mold part would be a mold top part, which is movable relative to the bottom part.
  • the assignment, which held the two parts stationary and which of the two parts is axially movable, is arbitrary. In this respect, in the context of the present disclosure, a description in such a way that a component is movable relative to another component, always include the kinematic reversal.
  • all castable metals or metal alloys can be used.
  • metal alloys of light metal such as aluminum, magnesium and / or titanium come into question.
  • the casting device for the production of components with a weight of, for example, five to 100 kilograms can be designed.
  • the shape of the mold parts is adapted accordingly to the shape of the components to be produced, which in principle can be arbitrary.
  • the casting apparatus is particularly suitable for the production of a body with a lateral undercut, in particular a rotationally symmetrical body such as a wheel, without being restricted thereto.
  • the casting apparatus is preferably designed such that the mold cavity enclosed by the mold parts has a volume of at least 0.5 liter, in particular at least 3.0 liters, and / or a maximum of 50 liters.
  • the mold cavity can also be designed as a cavity nest, so that a plurality of components can be produced simultaneously with a casting process.
  • the number of mold side parts used depends on the shape of the component to be produced. For example, two, three, four or more Kokillenputmaschine be provided. For the production of a rotationally symmetrical body, the individual Kokillenputmaschine join together in the closed state to form a ring. It is advantageous to provide a uniform division of the individual segments, for example, two half-shells or three segments, each with 120 ° circumferential extent or four segments, each with 90 ° circumferential extent.
  • the device has a Kokillenendring with a tapering in the direction of the first end portion forming surface, wherein the mold end ring is axially and radially supported against the base body.
  • the Kokillenendring can be made as a separate component and inserted into the body.
  • the Kokillenendring can also be firmly connected to the body, in particular by means of screw or be designed in one piece with this.
  • the Kokillenendring also firmly connected to the first mold part, in particular in one piece be designed.
  • the Kokillenendring is axially and radially supported against the base body, indirectly if the Kokillenendring the first mold part is assigned, or immediately when the Kokillenendring the base body is assigned.
  • the Kokilleninafter may have outer contact surfaces, which cooperate with the tapered inner surface of the body, in particular such that the Kokilleniner be moved axially inwardly toward each other in the body towards the inside and immersed axially into the Kokillenendring.
  • the axial retraction movement defines a closing direction for closing the mold parts, which in the fully closed state form the mold cavity for the component to be cast.
  • the shape of the outer contact surfaces of the Kokilleniner is designed to the shape of the tapering in the closing direction of the inner surface of the body opposite.
  • the outer contact surfaces of Kokillenloomer and the inner surface of the base body and the inner surface of Kokillenendrings may be designed in particular conical, conus segment-like or wedge-like.
  • the radial gaps formed between the individual mold side parts gradually close, until the mold side parts are finally supported in the circumferential direction and form a closed, that is gap-free mold ring and the lower annular edge of Kokillenrings sealingly abuts against the tapered shaping surface of Kokillenendrings ,
  • the Kokillenring formed therefrom is axially and radially supported against the tapered in the closing direction of the inner surface Kokillenendrings.
  • the inner surface which widens in the opening direction extends axially beyond the annular edge of the mold ring in the direction of the opening, that is to say that the mold ring and the mold end ring partially overlap axially in the end position.
  • a gap is formed between the lower annular edge of the Kokillentownmaschine and an end-side shaping surface of the first Kokillenteils preferably forms a part of the mold cavity to be poured.
  • the end-side shaping surface of the tapered inner surface the Kokillenendrings be limited, which forms a lateral shaping surface portion for the component to be cast according to the gap height.
  • the inner forming surface of the mold ring formed by the mold side portions and the forming surface portion of the mold end ring axially adjoin each other and together form a side wall of the mold cavity for the component to be molded.
  • the Kokillenininskymaschinen which can also be referred to as Kokillensegmente or Kokillenschieber are each attached to a support element, via which an axial movement is initiated.
  • a support element is provided per Kokillentownteil, wherein the support elements are held radially displaceable relative to a stationary support plate.
  • the mold side parts and the second mold part are moved in the direction away from the main body. This is preferably done by a common axial movement.
  • an axially movable actuating plate may be provided, with which the mold upper part is connected, so that this is moved axially together with the actuating plate.
  • one or more ramp arrangements may be provided, which are designed to effect an axial movement of the actuating plate in the opening direction into a radial movement of the carrier elements away from one another or away from the longitudinal axis.
  • the actuating plate preferably per carrier element at least one actuating ramp, which cooperates with a respective corresponding setting ramp of the carrier element.
  • the solution to the above object is further in a method for producing a metallic component by means of a casting apparatus, which may have one or more of the above-mentioned embodiments.
  • the mold side parts are retracted to close the casting device in the direction of the base body, wherein the outer surfaces of Kokilleninfoer along the tapered inner surface of the body are guided so that the Kokilleninfoer be moved radially inward toward each other until the Kokilleninforce in Are circumferentially supported against each other and form a Kokillenring and the lower annular edge of Kokillenrings sealingly abuts against the tapered shaping surface of Kokillenendring.
  • the method may comprise the steps of: die casting a melt of a metal alloy into the casting apparatus, wherein the melt is introduced through an opening in the first mold part from outside the base body into the mold cavity with a casting pressure, wherein the Kokillenannomaschine and Kokillenoberteil a holding pressure is applied which is greater than the casting pressure; Sensing a pressure signal representative of the internal pressure in the mold cavity; Stopping the pressure casting, or reducing the casting pressure when a sudden increase in pressure is sensed; and, after a predetermined time with reduced pressure, pressurizing the melt-solidifying component by moving the Kokillenoberteils relative to Kokillenunterteil, wherein the component is subjected to a pressing pressure which is greater than the casting pressure.
  • FIGS. 1 to 10 will be described together below.
  • a device 2 according to the invention for the shaping production of a component from a molten metal is shown.
  • the device 2 which may also be referred to as a casting and molding tool, comprises a base body 3, in which a first mold part 4, a plurality of mold side parts 5 and a further mold part 6 are inserted.
  • the mold parts 4, 5, 6 together form a mold cavity 7 in the closed state for the component 8 to be cast.
  • the shape of the casting apparatus 2 or of the individual mold parts 4, 5, 6 is essentially determined by the shape of the cast component to be produced.
  • As casting material all castable metals or metal alloys can be used, which are selected according to the technical requirements of the component 8 to be produced.
  • the mold cavity may for example have a volume between 0.5 and 50 liters.
  • the device 2 is designed for the production of rotationally symmetrical bodies in the form of wheels, for which in particular metal alloys of light metal such as aluminum, magnesium, titanium and / or other alloy constituents come into question.
  • the rotationally symmetrical component 8 to be produced has a circumferential undercut 11 between two axially end-side rim flanges 9, 10.
  • the first mold part 4 is arranged at the bottom or inserted from the top into the base body 3, which is why it also as Kokillenunterteil can be designated.
  • the second mold part 6 is arranged above the first mold part 5 and can also be referred to as a mold top part. It is understood, however, that the arrangement could also be reversed, that is, the first mold part above and the second mold part below.
  • the base body 3 is cup-shaped and has an end portion 12 on which the first mold part 4 is axially supported in a first direction, and a circumferential side wall 13 which extends away from the end portion.
  • the end portion 12 forms a bottom with a central opening 14, in which the first mold part 4 is sealingly seated with a connecting portion.
  • the first mold part 4 has a central opening 15, through which the molten metal can be pressed from below the Kokillenunterteils 4 in the mold cavity 7 with hydraulic pressure.
  • the main body 3 can be fixed to a stationary support plate 38.
  • the side wall 13 has starting from the end portion 12 extending toward the free end of the side wall 13 inner surface 16, which is conically shaped in the present embodiment.
  • the Kokillenputmaschine 5 When inserted, as in FIG. 3 Shown, the Kokillenputmaschine 5 are axially radially supported against the circumferential side wall 13 of the base body 3 and form a circumferentially closed Kokillenring 17 with an inner shaping surface 18 for the component to be cast.
  • the number of mold side parts 5 used here is four in the present case, it being understood that another number such as two, three or more than four can also be used.
  • the division of the individual Kokillenputmaschine 5 is regular, that is, there are four segments, each extending over about a quarter of the entire circumference.
  • the Kokillenputer 5 have outer contact surfaces 19, which are designed to correspond to the tapered inner surface 16 of the base body 3 and cooperate with these ramp-like.
  • the inner surface 16 and the corresponding outer surfaces 19 are conical or konussegmentartig designed so that the Kokillen marche 5 at axial retraction in the base body 3 radially inward, that is in the direction of the longitudinal axis A, to be moved towards each other.
  • the mold parts 5 approach each other increasingly until they finally come into abutment against each other in the circumferential direction and form a closed, that is gap-free Kokillenau jointring 17, in particular in the FIGS. 8 and 9 recognizable.
  • a Kokillenendring 20 is provided in an end region of the component to be cast 8, which has a tapered in the direction of the bottom 12 of the base body 3 shaping surface 22.
  • the Kokillenendring 20 is inserted into the base body 3 and fixedly connected thereto.
  • the connection can be realized non-positively, for example by pressing, positively, for example by means of screws and / or cohesively, for example by welding. It is envisaged that the tapered shaping surface 22 of the Kokillenendrings 20 and the inner surface 16 of the side wall 13 form a common inner guide surface for the Kokillenloommaschine to be inserted 5.
  • the mold end ring 20 is an integral part of the base body 3, with the shaping surface 22 of the mold end ring 20 forming part of the inner surface 16 of the side wall 13.
  • the mold is securely closed with a small gap.
  • the conical surface 19 of the Kokillenrings 17 in conjunction with the mating cone 16 of the base body 3 and the Kokillenendrings 20 simultaneously cause good centering of said components to each other.
  • the axial height of Kokillenendrings 20 is selected so that the lower annular edge 21 of Kokillentownmaschine 5 is disposed in the closed position within Kokillenendrings 20 and with the inner surface 22 is sealingly in abutment.
  • annular gap 24 is formed, which forms the ausz collectenden for the rim flange 9 part of the mold cavity 7.
  • the radially outer end of the shaping surface 23 of the first mold part 4 is bounded laterally by the tapered inner surface 22 of the Kokillenendrings 20, which here forms a lateral shaping surface portion for the component 8 to be cast.
  • the inner forming surface 18 of the mold ring 17 formed by the mold side portions 5 and the forming surface portion of the mold end ring 20 are axially adjacent to each other and together form an outer side wall of the mold cavity for the component to be molded.
  • An inner side wall of the mold cavity is formed by the second mold part 6, which is retracted before casting into the base body 3 and placed in the casting position. This is done by means of a correspondingly suitable actuating device 37.
  • a main retraction movement of the central mold part 6 takes place in the present embodiment together with the mold side parts 5.
  • said mold parts 5, 6 are moved together in the direction of the base body 3 until the mold side parts 5 have reached their final position in which they are radially and axially supported against the base body 3 and against the Kokillenendring 20.
  • the second mold part 6 is further adjustable relative to the Kokilleneatany 5 and relative to the first mold part 4 to adjust the mold cavity to the desired level.
  • the second mold part 6 is moved axially relative to the first mold part 4 until the required pouring position is reached. It is intended the second die part 6 is arranged completely contact-free with respect to the first die part 4 in the casting position.
  • the upper mold part 6 has at its end portion 28 delimiting the mold cavity 7 a peripheral outer surface 29 which forms a seal together with a corresponding circumferential inner surface 30 of the mold ring 17.
  • the two sealing surfaces 29, 30 have an axial overlap in the casting position, so that a precise axial adjustment of the casting position by corresponding axial movement of the Kokillenoberteils 6 is possible without the sealing function is impaired.
  • the relative movement between the second mold part 6 and the first mold part 4 by means of an actuator 37 which accomplishes both the main retraction movement and the accurate positioning of the mold top in the casting position.
  • the actuating device 37 is moreover suitable for moving the second die part 6 in the direction of the main body 3 or the first die part 4 beyond the casting position, in order to pressurize the component after casting or during solidification.
  • the actuator 37 is designed to realize various actuation functions, namely the axial movement of the second mold part 6 and the Kokillenputmaschine 5 in the axial direction, that is on the base body 3 to (closing direction) and away from it (opening direction), and a movement of the Kokillenannomaschine 5 in the radial direction to accomplish, that is in the direction of the longitudinal axis A (closing direction) and away from it (opening direction).
  • Each Kokillenholdteil 5 an associated support member 26 is provided to transmit a force to the respective Kokilleninerteil 5, or to move this.
  • the support elements 26 are each attached to an end portion of the Kokilleniner 5, in particular on an end face of Kokilleninloom 5. The attachment can be done for example by means of screws. It is especially in the FIGS. 8 and 9 recognizable that in the present four Kokillenin.maschine 5 and correspondingly four support members 26 are provided.
  • the support elements 26 engage with their connecting portions 28 through openings 31 of a stationary holding plate 27 therethrough.
  • the openings 31 are designed as elongated holes, so that the carrier elements 26 are radially movable relative to the stationary holding plate.
  • the carrier elements 26 can be acted on or moved by an associated force unit 25 with force, wherein the force unit 25 acts on a connecting portion 27 of the respective carrier element 26.
  • the carrier elements 26 are acted upon by the force units 25 simultaneously.
  • the power units 25 take over in particular the function of keeping the mold side parts 5 in the inserted state in the closed position when pressure is introduced into the solidifying component via the actuating device 37.
  • the power units 25 can also be referred to as holding devices.
  • Each Kokillenholdteil 5 a ramp assembly 32 is provided, which are designed to effect an axial movement of the actuating plate 33 in the opening direction R2 in a radial movement of the support members 26 in the direction away from the longitudinal axis A.
  • the actuating plate 33 per carrier element 26 on two actuating ramps 34, which cooperates with a respective corresponding adjusting ramp 35 of the support member 26.
  • the adjusting ramps 35 of the carrier elements 26 slide along the corresponding, radially outwardly sloping actuating ramps 34 along.
  • the carrier elements 26 are acted upon by the actuating ramps 34 radially outward, so that the respective carrier element 26 and the associated Kokillentownteil 5 is moved radially outward.
  • FIG. 3 shows the casting apparatus 2 in the closed state, that is, the Kokillenputmaschine 5 are retracted to the end position in the main body 3 and the Kokillenendring 20 and the Kokillenoberteil 6 is set to casting position, so that the desired mold cavity 7 is present.
  • the casting of the melt takes place from below through the opening 15 in the mold cavity 7 by means of a suitable device (not shown).
  • the pressing of the melt can be carried out with a liquid pressure of more than 100 bar, in particular more than 150 bar.
  • the metallic melt is pressed into the mold cavity 7 in a semi-solid state, that is to say at a temperature below the liquidus line of the melt.
  • the Kokillensurmaschine 5 and the upper mold part 4 with a back pressure is applied, which is greater than the casting pressure.
  • the counterpressure for the Kokillenputmaschine 5 can be initiated by means of the force units 25 in this.
  • the counterpressure for the mold upper part 4 can be effected by its own weight or via the central actuating unit 37.
  • pressure sensors (not shown) are provided which detect a pressure signal representing the fluid pressure in the mold cavity.
  • the melt gradually fills the mold cavity 7 during die casting until it is completely filled. Upon reaching the fully filled state, the fluid pressure suddenly increases, that is, there is a measurable hydraulic pressure peak.
  • the control of the casting process is preferably carried out such that upon sensing such a pressure peak, the casting pressure exerted on the melt is first reduced for a defined time, for example for a period of one to ten seconds. During this time, the melt solidifies at least partially, in particular in the region of the rim edges 9, 10. Subsequently, the pressure is increased again, namely to a pressing pressure which is greater than the casting pressure and for example may be more than 500 bar.
  • the pressing pressure is introduced via the second mold part 4 in the workpiece.
  • the casting device 2 is opened again. This is done in several steps, as described below.
  • the Kokillenoberteil 6 and the Kokillenurbanmaschine 5 axially moved out of the Kokillenunterteil 4, or the main body 3.
  • This first exit is done as a pure axial movement in the direction R2.
  • the device 2 is designed so that the mold upper part 6 and the mold side parts 5 are moved relative to the lower mold part 4 and main body 3. It is understood, however, that a reverse kinematics is possible, that is, the upper part and side parts are held stationary and the base body are moved with the lower part received therein.
  • the axially extended position is in FIG. 5 shown.
  • the Kokillensurmaschine 5 are opened, that is moved radially outward.
  • This is done by means of the ramp assemblies 32, as described above, characterized in that the support members 26 with their adjusting ramps 35 slide along the respective actuating ramps 34 of the actuator plate 33, wherein a further axial movement of the actuator plate 33 causes in a radial movement of Kokilleninermaschine 5 from the longitudinal axis A. becomes.
  • the ramp arrangements 32 are dimensioned or designed so that the radial movement generated thereby is greater than the depth of the undercut 11 of the component 8 to be produced FIG.
  • FIG. 10 a detail of a device 2 according to the invention for casting a metallic component is shown in a slightly modified embodiment.
  • the device according to FIG. 10 corresponds substantially to the device according to the FIGS. 1 to 9 , to the description of which reference is made.
  • the same details are provided with the same reference numerals as in the embodiment according to the FIGS. 1 to 9 ,
  • the first Kokillenring 4 extends radially outward beyond the inner surface 22 of Kokillenendrings 20 addition.
  • the Kokillenendring 20 is attached to the base body 3 and at least supported in the axial direction against the first Kokillenring 4 or braced. This can be done for example by means of screws, which are inserted from below into the bottom portion 12, passed through corresponding passage openings in the first mold part 4 and from are screwed down in the Kokillenendring 20. In this way, the Kokillenendring 20 is firmly clamped against the top of the first mold part 4, so that a gap formed between these parts is minimal. Radial outside is preferably provided between a peripheral surface of the first mold part 4 and an inner surface of the base body 3, a radial gap, so that thermal expansion of the mold part 4 can be compensated.
  • the tapered contact surfaces between the side parts 5 on the one hand and the base body 3 and the Kokillenendring 20 on the other hand contribute, which can be designed for a rotationally symmetrical component as a cone and counter-cone.
  • a static over-determination of the system is avoided.
  • the locking can be done solely by appropriate axial pressurization of Kokillenurbanmaschine 5 and the Kokillenoberteils 6, for example by means of hydraulic pressing. Due to the non-impact configuration of the second mold part 6 relative to the first mold part 4, the component 8 can be further pressurized after casting and at least partial solidification.

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Abstract

Vorrichtung zum Gießen eines metallischen Bauteils mit einem Hinterschnitt, umfassend: einen Grundkörper (3) mit einem ersten Endabschnitt (12) und einer umlaufenden Seitenwandung (13) mit einer sich verjüngenden Innenfläche (16); ein erstes Kokillenteil (4), das in den Grundkörper (3) einsetzbar ist und das eine erste Formgebungsfläche (23) für das zu gießende Bauteil (8) bildet; mehrere Kokillenseitenteile (5), die in den Grundkörper (3) einsetzbar sind und in eingesetztem Zustand gegen die umlaufende Seitenwandung (13) des Grundkörpers (3) radial abgestützt sind und einen Kokillenring (17) mit einer inneren Formgebungsfläche (18) für das zu gießende Bauteil (8) bilden; ein zweites Kokillenteil (6), das in den von den Kokillenseitenteilen (5) gebildeten Kokillenring (17) bis auf eine Gießposition zum Gießen bewegbar ist und das eine zweite Formgebungsfläche für das zu gießende Bauteil (8) bildet, wobei das zweite Kokillenteil (6) in der Gießposition vollständig kontaktfrei gegenüber dem ersten Kokillenteil (4) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils, insbesondere eines Leichtmetallrads.
  • Bestrebungen in Richtung Leichtbau und Insassenschutz führen zur vermehrten Entwicklung von hochfesten und höchstfesten Bauteilen, die ein geringeres Gewicht als herkömmliche Bauteile bei zumindest gleichen Festigkeitseigenschaften aufweisen. Es ist bekannt, Leichtmetallbauteile, insbesondere Leichtmetallräder für Kraftfahrzeuge, mittels Gießen herzustellen.
  • Aus der EP 0 423 447 A2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Druckgießen von Leichtmetallrädern bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein ortsfest abgestütztes zentrales Formteil, einen höhenverstellbaren Stempel und zwei seitliche Halbschalen. Die Halbschalen haben eine äußere Konusfläche, die in einen höhenverstellbaren Ringkörper mit einer konischen Innenfläche eingreifen kann.
  • Aus der EP 2 848 333 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines metallischen Bauteils mittels eines Gieß- und Formwerkzeugs bekannt. Das Verfahren umfasst die Schritte: Gießen einer Schmelze in das Gieß- und Formwerkzeug bei einem ersten Druck, Druckbeaufschlagen der erstarrenden Schmelze in dem Werkzeug mit einem größeren zweiten Druck, und Verdichten des aus der Schmelze erstarrten Bauteils in dem Werkzeug mit einem größeren dritten Druck.
  • Aus der DE 10 2009 051 879 B3 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Druck-gussteils bekannt. Das Befüllen des Formhohlraums erfolgt mittels einer Metallschmel-zepumpe von unten in die Gießform. Nach dem Befüllen der Gießform wird die Zulauföffnung dicht verschlossen. Anschließend wird die im Formhohlraum eingeschlossene Metallschmelze während des Erstarrungsvorgangs druckbeaufschlagt.
  • Die Konstruktion eines wiederverwendbaren Gieß- und Formwerkzeugs, das auch Kokille genannt wird, stellt angesichts der diversen zu erfüllenden Anforderungen hinsichtlich Fertigungsgenauigkeit, Verschleißneigung, Temperaturhaushalt und gegebenenfalls Hochdruckeignung des Werkzeugs eine Herausforderung dar.
  • Aus der DE 102 34 026 C1 ist eine Niederdruckgieß-Kokille zur Herstellung von Kraftfahrzeug-Felgen mit seitlichen Hinterschneidungen bekannt. Die Kokille umfasst eine Grundplatte mit mittiger Gussdüse, einen vertikal bewegbaren Kern sowie horizontal und vertikal verfahrbare geteilte Formbacken. Die Formbacken sind zusammen mit dem Kern an einer Brücke befestigt und mit dieser vertikal verfahrbar. An der Brücke ist eine Kopfplatte anhebbar und absenkbar befestigt, mit welcher die Formbacken über Gleitkeilpaare auseinanderbewegt werden können. Die Grundplatte hat seitliche Keilstützen, gegen welche die Formbacken mit äußeren Keilflächen in geschlossenem Zustand anliegen. Auf der Grundplatte ist eine Bodenform abgestützt, mit welcher der Kern in geschlossenem Zustand der Kokille in Anlagekontakt ist.
  • Es sind ferner Kokillen bekannt, die Auswerferstifte zum Auswerfen des Gussbauteils aufweisen. Solche Auswerferstifte unterliegen insbesondere bei hohen Gießdrücken einem hohen Verschleiß, was wiederum zu einem Gussteilverzug führen kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Gießen eines metallischen Bauteils vorzuschlagen, die einfach aufgebaut ist, die nur einem geringen Verschleiß unterliegt, und mit der sich endkonturnahe Bauteile mit hoher Fertigungsgenauigkeit herstellen lassen. Die Aufgabe besteht weiter darin, ein entsprechendes Verfahren vorzuschlagen, das sich mit geringem Verschleiß durchführen lässt und mit dem sich Gussbauteile mit hoher Fertigungsgenauigkeit herstellen lassen.
  • Eine Lösung besteht in einer Gießvorrichtung zum Herstellen eines metallischen Bauteils mit einem äußeren Hinterschnitt, umfassend: einen Grundkörper mit einem ersten Endabschnitt und einer umlaufenden Seitenwandung, wobei die Seitenwandung eine sich in Richtung zum ersten Endabschnitt verjüngende Innenfläche aufweist; ein erstes Kokillenteil, das in den Grundkörper einsetzbar ist und das eine erste Formgebungsfläche für das zu gießende Bauteil bildet; mehrere Kokillenseitenteile, die in den Grundkörper einsetzbar sind, wobei die Kokillenseitenteile in eingesetztem Zustand gegen die umlaufende Seitenwandung des Grundkörpers radial abgestützt sind und einen Kokillenring mit einer inneren Formgebungsfläche für das zu gießende Bauteil bilden; ein zweites Kokillenteil, das in den von den Kokillenseitenteilen gebildeten Kokillenring bis auf eine Gießposition bewegbar ist und das eine zweite Formgebungsfläche für das zu gießende Bauteil bildet, wobei, in eingesetztem Zustand der Kokillenseitenteile in den Grundkörper, das zweite Kokillenteil axial beweglich relativ zu den Kokillenseitenteilen (5) ist und in der Gießposition vollständig kontaktfrei gegenüber dem ersten Kokillenteil angeordnet ist.
  • Ein Vorteil der Vorrichtung liegt darin, dass sich hiermit Gussbauteile mit einem oder mehreren Hinterschnitten endkontornah mit sehr guten Festigkeitseigenschaften und hoher Fertigungsgenauigkeit in effizienter Weise herstellen lassen. Dadurch, dass das zweite Kokillenteil keinen definierten Anschlag gegenüber dem ersten Kokillenteil hat, das heißt aus der für das Gießen einzustellenden Endposition (Gießposition) noch weiter in Richtung zum ersten Kokillenteil bewegbar ist, kann das aus der Schmelze erstarrende Bauteil nach vollständigen Ausfüllen des Formhohlraums mit Druck beaufschlagt werden. Hiermit kann ein temperaturbedingtes Schrumpfen des Bauteilvolumens ausgeglichen werden. Ferner trägt das Druckbeaufschlagen nach dem Gießen zu einem feinen Gefüge mit kleinen Kristallen bei, was letztlich zu guten Festigkeitseigenschaften des Bauteils führt. Durch die anschlagfreie Ausgestaltung zwischen erstem und zweitem Kokillenteil wird eine statische Überbestimmtheit des Kokillensystems vermieden, was zu guten Schließeigenschaften führt. In vorteilhafter Weise wird eine Wärmedehnung der Kokillenteile, welche aufgrund des Wärmeeintrags der Schmelze auftritt, durch selbstständige axiale Feinpositionierung der Kokillenseitenteile ausgeglichen. Bei größerer radialer Wärmedehnung der Kokillenseitenteile kommen diese früher mit dem Grundkörper in Anlage, das heißt sie dringen weniger tief in den Grundkörper ein; bei geringerer radialer Wärmedehnung dringen die Kokillenseitenteile demgegenüber tiefer in den Grundkörper ein. Diese Positionierungstoleranzen können, je nach Größe und Form des zu gießenden Bauteils, beispielsweise etwa 1/10 beziehungsweise einige Zehntel Millimeter betragen. Trotz Wärmedehnung und damit verbundenen Positionstoleranzen sind die Kokillenseitenteile stets gegenüber dem Grundkörper, beziehungsweise dem darin gehaltenen ersten Kokillenteil zentriert.
  • Zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem zweiten Kokillenteil und dem ersten Kokillenteil kann eine Betätigungseinrichtung vorgesehen sein. Mit der Betätigungseinrichtung kann das zweite Kokillenteil in axialer Richtung bewegt werden. Insbesondere kann das zweite Kokillenteil in Richtung zum Grundkörper beziehungsweise zum ersten Kokillenteil über die Endposition hinaus bewegt werden, um das zu gießende Bauteil mit Druck zu beaufschlagen. Insofern kann die Betätigungseinrichtung auch als Druckbeaufschlagungseinrichtung bezeichnet werden. Die Gießvorrichtung beziehungsweise die den Formhohlraum bildenden Kokillenteile sind für das Druckbeaufschlagen entsprechend ausgelegt und geeignet, Drücke von mindestens einem Bar, insbesondere mehr als 10 Bar, vorzugsweise 10 bis 1000 Bar auf das Werkstück aufzubringen, beziehungsweise diesen standzuhalten. Für die Kokillenseitenteile können eine oder mehrere Halteeinrichtungen vorgesehen sein, um die Kokillenseitenteile in eingesetztem Zustand in Schließstellung zu halten, wenn über die Druckbeaufschlagungseinrichtung Druck in das erstarrende Bauteil eingeleitet wird. Die Halteinrichtung(en) können in Form von steuerbaren Krafteinheiten, beispielsweise hydraulischen Stellzylindern gestaltet sein.
  • Das erste Kokillenteil kann beispielsweise ein Kokillenunterteil sein, das auf einem Träger ortsfest gehalten ist. In diesem Fall wäre das zweie Kokillenteil ein Kokillenoberteil, das gegenüber dem Unterteil bewegbar ist. Es versteht sich jedoch, dass auch eine umgekehrte Zuordnung, das heißt erstes Kokillenteil als Oberteil und zweites Kokillenteil als Unterteil, denkbar ist. Die Zuordnung, welches der beiden Teile ortsfest gehalten und welches der beiden Teile axial bewegbar ist, ist beliebig wählbar. Insofern soll im Rahmen der vorliegenden Offenbarung eine Beschreibung derart, dass ein Bauteil gegenüber einem anderen Bauteil bewegbar ist, stets auch die kinematische Umkehr mit beinhalten.
  • Als Werkstoff zur Herstellung des Bauteils können alle gießfähigen Metalle beziehungsweise Metalllegierungen verwendet werden. Für die Herstellung von Rädern als Gussbauteil kommen insbesondere Metalllegierungen aus Leichtmetall wie Aluminium, Magnesium und/oder Titan in Frage. Je nach Gießmaterial kann die Gießvorrichtung zur Herstellung von Bauteilen mit einem Gewicht von beispielsweise fünf bis 100 Kilogramm gestaltet sein. Die Form der Kokillenteile wird entsprechend an die Form der herzustellenden Bauteile angepasst, welche prinzipiell beliebig sein kann. Besonders eignet sich die Gießvorrichtung für die Herstellung eines Körpers mit seitlicher Hinterschneidung, insbesondere einen rotationssymmetrischen Körper wie ein Rad, ohne hierauf eingeschränkt zu sein. Die Gießvorrichtung ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass der von den Kokillenteilen eingeschlossene Formhohlraum ein Volumen von mindestens 0,5 Liter, insbesondere mindestens 3,0 Litern, und/oder maximal 50 Liter beträgt. Je nach Form und Größe der herzustellenden Bauteile kann der Formhohlraum auch als Hohlraumnest gestaltet sein, so dass mehrere Bauteile mit einem Gießprozess gleichzeitig hergestellt werden können. Die Anzahl der verwendeten Kokillenseitenteile hängt von der Form des herzustellenden Bauteils ab. Es können beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr Kokillenseitenteile vorgesehen sein. Für die Herstellung eines rotationssymmetrischen Körpers fügen sich die einzelnen Kokillenseitenteile in geschlossenem Zustand zu einem Ring zusammen. Günstig ist dabei eine gleichmäßige Teilung der einzelnen Segmente vorzusehen, beispielsweise zwei Halbschalen oder drei Segmente mit jeweils 120° Umfangserstreckung oder vier Segmente mit jeweils 90° Umfangserstreckung.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung hat die Vorrichtung einen Kokillenendring mit einer sich in Richtung zum ersten Endabschnitt verjüngenden Formgebungsfläche, wobei der Kokillenendring gegen den Grundkörper axial und radial abgestützt ist. Der Kokillenendring kann als separates Bauteil hergestellt sein und in den Grundkörper eingesetzt sein. Alternativ beziehungsweise ergänzend kann der Kokillenendring auch fest mit dem Grundkörper verbunden sein, insbesondere mittels Schraubverbindungen oder einteilig mit diesem gestaltet sein. Nach einer weiteren Möglichkeit kann der Kokillenendring auch fest mit dem ersten Kokillenteil verbunden, insbesondere einteilig gestaltet sein. In jedem Fall ist der Kokillenendring axial und radial gegen den Grundkörper abgestützt, und zwar mittelbar, wenn der Kokillenendring dem ersten Kokillenteil zugeordnet ist, oder unmittelbar, wenn der Kokillenendring dem Grundkörper zugeordnet ist.
  • Die Kokillenseitenteile können äußere Kontaktflächen aufweisen, die mit der sich verjüngenden Innenfläche des Grundkörpers zusammenwirken, und zwar insbesondere derart, dass die Kokillenseitenteile bei axialer Einfahrbewegung in den Grundkörper nach radial innen aufeinander zu bewegt werden und axial in den Kokillenendring eintauchen. Die axiale Einfahrbewegung definiert eine Schließrichtung zum Schließen der Kokillenteile, welche in vollständig geschlossenem Zustand den Formhohlraum für das zu gießende Bauteil bilden. Die Form der äußeren Kontaktflächen der Kokillenseitenteile ist zu der Form der sich in Schließrichtung verjüngenden Innenfläche des Grundkörpers gegengleich gestaltet. Die äußeren Kontaktflächen der Kokillenseitenteile und die Innenfläche des Grundkörpers sowie die Innenfläche des Kokillenendrings können insbesondere konisch, konussegmentartig oder keilartig gestaltet sein.
  • Bei der axialen Einfahrbewegung schließen sich die zwischen den einzelnen Kokillenseitenteilen gebildeten Radialspalte nach und nach, bis die Kokillenseitenteile schließlich in Umfangsrichtung aneinander abgestützt sind und einen geschlossenen, das heißt spaltfreien Kokillenring bilden und die untere Ringkante des Kokillenrings gegen die sich verjüngende Formgebungsfläche des Kokillenendrings abdichtend anliegt. In der so definierten Endposition der Kokillenseitenteile ist der hieraus gebildete Kokillenring gegen die in Schließrichtung zulaufende Innenfläche des Kokillenendrings axial und radial abgestützt. Die in Öffnungsrichtung betrachtet sich erweiternde Innenfläche erstreckt sich dabei axial über die Ringkante des Kokillenrings hinaus in Richtung Öffnung, das heißt dass sich der Kokillenring und der Kokillenendring in der Endposition teilweise axial überdecken.
  • In der Endposition ist zwischen der unteren Ringkante der Kokillenseitenteile und einer endseitigen Formgebungsfläche des ersten Kokillenteils ist vorzugsweise ein Spalt gebildet, der einen Teil des auszugießenden Formhohlraums bildet. Seitlich, das heißt radial außen kann die endseitige Formgebungsfläche von der zulaufenden Innenfläche des Kokillenendrings begrenzt sein, welche entsprechend über die Spalthöhe einen seitlichen Formgebungsflächenabschnitt für das zu gießende Bauteil bildet. Die innere Formgebungsfläche des von den Kokillenseitenteilen gebildeten Kokillenrings und des Formgebungsflächenabschnitts des Kokillenendrings schließen axial aneinander an und bilden gemeinsam eine Seitenwand des Formhohlraums für das zu gießende Bauteil.
  • Die Kokillenseitenteile, die auch als Kokillensegmente oder Kokillenschieber bezeichnet werden können, sind jeweils an einem Trägerelement befestigt, über welche eine axiale Bewegung eingeleitet wird. Dabei ist für eine möglichst gleichmäßige Bewegung der Kokillenseitenteile in den Grundkörper hinein oder aus diesem hinaus und für eine hohe Positionsgenauigkeit insbesondere vorgesehen, dass die Trägerelemente gemeinsam axial bewegbar sind. Vorzugsweise ist je Kokillenseitenteil ein Trägerelement vorgesehen, wobei die Trägerelemente gegenüber einer ortsfesten Halteplatte radial verschiebbar gehalten sind.
  • Zum Öffnen der Gießvorrichtung nach erfolgtem Gießprozess werden die Kokillenseitenteile und das zweite Kokillenteil in Richtung vom Grundkörper weg bewegt. Dies erfolgt vorzugsweise durch eine gemeinsame axiale Bewegung. Nach einer möglichen Ausführungsform kann eine axial bewegbare Betätigungsplatte vorgesehen sein, mit welcher das Kokillenoberteil verbunden ist, so dass dieses gemeinsam mit der Betätigungsplatte axial bewegt wird.
  • Nach einer möglichen Konkretisierung können ein oder mehrere Rampenanordnungen vorgesehen sein, welche ausgestaltet sind, um eine axiale Bewegung der Betätigungsplatte in Öffnungsrichtung in eine radiale Bewegung der Trägerelemente voneinander beziehungsweise von der Längsachse weg zu bewirken. Hierfür weist die Betätigungsplatte vorzugsweise je Trägerelement zumindest eine Betätigungsrampe auf, die mit einer jeweils korrespondierenden Stellrampe des Trägerelements zusammenwirkt. Durch axiale Bewegung der Betätigungsplatte in Öffnungsrichtung gleiten die Stellrampen der Trägerelemente an der korrespondierenden, nach radial außen abfallenden Betätigungsrampen entlang und werden von diesen entsprechend nach radial außen beaufschlagt, so dass das zugeordnete Trägerelement und das damit verbundene Kokillenseitenteil nach radial außen bewegt wird.
  • Die Lösung der oben genannten Aufgabe besteht weiter in einem Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils mittels einer Gießvorrichtung, die eine oder mehrere der oben genannten Ausgestaltungen haben kann. Gemäß dem Verfahren ist vorgesehen, dass die Kokillenseitenteile zum Schließen der Gießvorrichtung in Richtung Grundkörper eingefahren werden, wobei die Außenflächen der Kokillenseitenteile entlang der sich verjüngenden Innenfläche des Grundkörpers geführt werden, so dass die Kokillenseitenteile nach radial innen aufeinander zu bewegt werden, bis die Kokillenseitenteile in Umfangsrichtung aneinander abgestützt sind und einen Kokillenring bilden und die untere Ringkante des Kokillenrings gegen die sich verjüngende Formgebungsfläche des Kokillenendring abdichtend anliegt.
  • Mit dem Verfahren lassen sich die bereits im Zusammenhang mit der Vorrichtung genannten Vorteile erzielen, so dass diesbezüglich auf obige Beschreibung Bezug genommen wird. Es versteht sich, dass alle im Zusammenhang mit der Vorrichtung genannten Merkmale sich entsprechend auf das Verfahren übertragen lassen und für dieses gelten, und umgekehrt, alle Verfahrensmerkmale sinngemäß auf die Vorrichtung übertragbar sind.
  • Das Verfahren kann nach einer möglichen Ausführungsform folgende Schritte umfassen: Druckgießen einer Schmelze aus einer Metalllegierung in die Gießvorrichtung, wobei die Schmelze durch eine Öffnung im ersten Kokillenteil von außerhalb des Grundkörpers in den Formhohlraum mit einem Gießdruck eingebracht wird, wobei auf die Kokillenseitenteile und das Kokillenoberteil ein Haltedruck ausgeübt wird, der größer ist als der Gießdruck; Sensieren eines den Innendruck im Formhohlraum repräsentierenden Drucksignals; Stoppen des Druckgießens, beziehungsweise Reduzieren des Gießdrucks, wenn ein plötzlicher Druckanstieg sensiert wird; und, nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit mit reduziertem Druck, Druckbeaufschlagen des aus der Schmelze erstarrenden Bauteils durch Bewegen des Kokillenoberteils relativ zum Kokillenunterteil, wobei das Bauteil mit einem Pressdruck beaufschlagt wird, der größer ist als der Gießdruck.
  • Durch Beaufschlagung des Werkstücks mit dem Pressdruck wird ein Kristallwachstum zumindest im Randbereich des Bauteils gehemmt beziehungsweise die entstehenden Kristalle werden laufend zu kleineren Kristalle aufgebrochen. Insgesamt entsteht ein feines Gefüge mit hoher Festigkeit. Diese Druckbeaufschlagung wird dadurch ermöglicht, dass das zweite Kokillenteil gegenüber dem für den Gießvorgang definierten Position nach dem vollständigen Befüllen des Formhohlraums noch weiter in Richtung zum ersten Kokillenteil beaufschlagt und bewegt werden kann. Dies setzt wiederum voraus, dass das zweite Kokillenteil in der Gießposition vollständig kontaktfrei beziehungsweise abstützungsfrei gegenüber dem ersten Kokillenteil gehalten ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Hierin zeigt:
    • Figur 1
    eine Vorrichtung zum Gießen eines metallischen Bauteils in geschlossenem Zustand in perspektivischer Darstellung;
    Figur 2
    die Vorrichtung aus Figur 1 in Axialansicht;
    Figur 3
    die Vorrichtung zum Gießen eines metallischen Bauteils im Längsschnitt in geschlossenem Zustand;
    Figur 4
    ein Detail der Vorrichtung aus Figur 3 in vergrößerter Darstellung;
    Figur 5
    die Vorrichtung aus Figur 1 in axial entfernter Position zwischen oberer Einheit und unterer Einheit im Längsschnitt;
    Figur 6
    die Vorrichtung aus Figur 1 in axial entfernter Position zwischen oberer Einheit und unterer Einheit und teilweise seitlich geöffneter Position der Kokillenseitenteile im Längsschnitt;
    Figur 7
    die Vorrichtung aus Figur 1 in vollständig geöffnetem Zustand im Längsschnitt;
    Figur 8
    die Kokillenseitenteile der Vorrichtung aus den Figuren 1 bis 7 als Detail in geschlossenem Zustand in perspektivischer Darstellung;
    Figur 9
    die Kokillenseitenteile aus Figur 8 in Axialansicht;
    Figur 10
    ein Detail einer Vorrichtung zum Gießen eines metallischen Bauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • Die Figuren 1 bis 10 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Es ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 2 zur formgebenden Herstellung eines Bauteils aus einer Metallschmelze gezeigt.
  • Die Vorrichtung 2, die auch als Gieß- und Formwerkzeug bezeichnet werden kann, umfasst einen Grundkörper 3, in den ein erstes Kokillenteil 4, mehrere Kokillenseitenteile 5 und ein weiteres Kokillenteil 6 eingesetzt sind. Die genannten Kokillenteile 4, 5, 6 bilden in geschlossenem Zustand gemeinsam einen Formhohlraum 7 für das zu gießende Bauteil 8. Die Form der Gießvorrichtung 2 beziehungsweise der einzelnen Kokillenteile 4, 5, 6 wird im Wesentlichen durch die Form des herzustellenden Gussbauteils bestimmt. Als Gießmaterial können alle gießfähigen Metalle beziehungsweise Metalllegierungen verwendet werden, die nach den technischen Anforderungen an das herzustellende Bauteil 8 entsprechend ausgesucht werden. Der Formhohlraum kann beispielsweise ein Volumen zwischen 0,5 und 50 Litern haben.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Vorrichtung 2 zur Herstellung von rotationssymmetrischen Körpern in Form Rädern gestaltet, für die insbesondere Metalllegierungen aus Leichtmetall wie Aluminium, Magnesium, Titan und/oder weiteren Legierungsbestandteilen in Frage kommen. Das herzustellende rotationssymmetrische Bauteil 8 hat zwischen zwei axial endseitigen Felgenhörnern 9, 10 eine umlaufende Hinterschneidung 11.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das erste Kokillenteil 4 unten angeordnet beziehungsweise von oben in den Grundkörper 3 eingesetzt, weswegen es auch als Kokillenunterteil bezeichnet werden kann. Entsprechend ist das zweite Kokillenteil 6 oberhalb des ersten Kokillenteils 5 angeordnet und kann insofern auch als Kokillenoberteil bezeichnet werden. Es versteht sich jedoch, dass die Anordnung auch umgekehrt sein könnte, das heißt das erste Kokillenteil oben und das zweite Kokillenteil unten.
  • Der Grundkörper 3 ist topfförmig gestaltet und hat einen Endabschnitt 12, auf welcher das erste Kokillenteil 4 in eine erste Richtung axial abgestützt ist, sowie eine umlaufende Seitenwandung 13, die sich vom Endabschnitt weg erstreckt. Der Endabschnitt 12 bildet einen Boden mit einer zentralen Öffnung 14, in der das erste Kokillenteil 4 mit einem Verbindungsabschnitt abdichtend einsitzt. Das erste Kokillenteil 4 hat eine zentrale Öffnung 15, durch welche die Metallschmelze von unterhalb des Kokillenunterteils 4 in den Formhohlraum 7 mit hydraulischem Druck eingepresst werden kann. Der Grundkörper 3 kann an einer ortsfesten Trägerplatte 38 befestigt werden.
  • Die Seitenwandung 13 hat vom Endabschnitt 12 ausgehend eine sich in Richtung zum freien Ende der Seitenwandung 13 erweiternde Innenfläche 16, welche bei der vorliegenden Ausführungsform konisch gestaltet ist. In eingesetztem Zustand, wie in Figur 3 gezeigt, sind die Kokillenseitenteile 5 gegen die umlaufende Seitenwandung 13 des Grundkörpers 3 axial radial abgestützt und bilden einen umlaufend geschlossenen Kokillenring 17 mit einer inneren Formgebungsfläche 18 für das zu gießende Bauteil. Die Anzahl der verwendeten Kokillenseitenteile 5 beträgt vorliegend vier, wobei es sich versteht, dass auch eine andere Anzahl wie zwei, drei oder mehr als vier verwendet werden kann. Die Teilung der einzelnen Kokillenseitenteile 5 ist regelmäßig, das heißt es sind vier Segmente vorgesehen, die sich jeweils etwa über ein Viertel des gesamten Umfangs erstrecken.
  • Die Kokillenseitenteile 5 haben äußere Kontaktflächen 19, die zu den sich verjüngenden Innenfläche 16 des Grundkörpers 3 korrespondierend gestaltet sind und mit diesen rampenartig zusammenwirken. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Innenfläche 16 und die korrespondierenden Außenflächen 19 konisch beziehungsweise konussegmentartig gestaltet, so dass die Kokillenseitenteile 5 bei axialer Einfahrbewegung in den Grundkörper 3 nach radial innen, das heißt in Richtung der Längsachse A, aufeinander zu bewegt werden. Die Kokillenteile 5 nähern sich dabei zunehmend aneinander an bis sie schließlich in Umfangsrichtung gegeneinander in Anlage kommen und einen geschlossenen, das heißt spaltfreien Kokillenaußenring 17 bilden, wie insbesondere in den Figuren 8 und 9 erkennbar. Aufgrund der innenkonischen Führungsfläche 16 des Grundkörpers 3 ist ein weiteres axiales Einfahren des Kokillenrings 17 in den Grundkörper 3 nicht möglich, so dass eine End- beziehungsweise Schließstellung definiert ist. In dieser Schließstellung ist der Kokillenring 17 axial und radial gegen den Grundkörper 3 abgestützt.
  • Wie insbesondere in Figur 4 erkennbar, ist in einem Endbereich des zu gießenden Bauteils 8 ein Kokillenendring 20 vorgesehen ist, der eine sich in Richtung zum Boden 12 des Grundkörpers 3 verjüngende Formgebungsfläche 22 aufweist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Kokillenendring 20 in den Grundkörper 3 eingesetzt und fest mit diesem verbunden. Die Verbindung kann kraftschlüssig beispielsweise durch Einpressen, formschlüssig beispielsweise mittels Schrauben und/oder stoffschlüssig beispielsweise durch Schweißen realisiert werden. Es ist vorgesehen, dass die verjüngende Formgebungsfläche 22 des Kokillenendrings 20 und die Innenfläche 16 der Seitenwandung 13 eine gemeinsame innere Führungsfläche für die einzuschiebenden Kokillenseitenteile 5 bilden. Geometrisch und funktional betrachtet ist der Kokillenendring 20 insofern integraler Bestandteil des Grundkörpers 3, wobei die Formgebungsfläche 22 des Kokillenendrings 20 einen Teil der Innenfläche 16 der Seitenwandung 13 bildet. In eingesetztem Zustand der Kokillenseitenteile 5 ist die Gießform mit geringem Spaltmaß sicher geschlossen. Dabei bewirken die Konusfläche 19 des Kokillenrings 17 im Zusammenspiel mit dem Gegenkonus 16 des Grundkörpers 3 beziehungsweise des Kokillenendrings 20 gleichzeitig eine gute Zentrierung der genannten Bauteile zueinander. Die axiale Höhe des Kokillenendrings 20 ist so gewählt, dass die untere Ringkante 21 der Kokillenseitenteile 5 in Schließposition innerhalb des Kokillenendrings 20 angeordnet ist und mit dessen Innenfläche 22 abdichtend in Anlage ist.
  • Insofern erfüllen die Flächenpaarungen zwischen den sich verjüngender Außenflächen 19 der Kokillenseitenteile 5 einerseits und der Innenfläche 16 des Grundkörpers 3 beziehungsweise der Innenfläche 22 des Kokillenendrings 20 andererseits eine Doppelfunktion, und zwar, dass ein statisch bestimmter abdichtender Anschlag gebildet wird. Dabei wird eine beim Gießen auftretende Wärmedehnung der Kokillenteile 4, 5 durch selbstständige axiale Feinpositionierung der Kokillenseitenteile 5 ausgeglichen, wobei die Kokillenseitenteile 5 gegenüber dem ersten Kokillenteil 4 selbstzentriert werden. Es ist kein separater axialer Endanschlag für die Kokillenseitenteile vorgesehen, so dass eine statische Überbestimmtheit vermieden wird.
  • Zwischen der Ringkante 21 der Kokillenseitenteile 5 und der Formgebungsfläche 23 des ersten Kokillenteils 4 ist ein Ringspalt 24 gebildet, der den für das Felgenhorn 9 auszugießenden Teil des Formhohlraums 7 bildet. Das radial außenliegende Ende der Formgebungsfläche 23 des ersten Kokillenteils 4 ist von der zulaufenden Innenfläche 22 des Kokillenendrings 20 seitlich begrenzt, die hier einen seitlichen Formgebungsflächenabschnitt für das zu gießende Bauteil 8 bildet. Die innere Formgebungsfläche 18 des von den Kokillenseitenteilen 5 gebildeten Kokillenrings 17 und der Formgebungsflächenabschnitts des Kokillenendrings 20 schließen axial aneinander an und bilden gemeinsam eine äußere Seitenwand des Formhohlraums für das zu gießende Bauteil.
  • Eine innere Seitenwand des Formhohlraums wird durch das zweite Kokillenteil 6 gebildet, das vor dem Gießen in den Grundkörper 3 eingefahren und in Gießposition gebracht wird. Dies erfolgt mittels einer entsprechend geeigneten Betätigungseinrichtung 37. Eine Haupteinfahrbewegung des zentralen Kokillenteils 6 erfolgt bei der vorliegenden Ausführungsform gemeinsam mit den Kokillenseitenteilen 5. Hierfür ist vorgesehen, dass die genannten Kokillenteile 5, 6 soweit gemeinsam in Richtung Grundkörper 3 bewegt werden, bis die Kokillenseitenteile 5 ihre Endposition erreicht haben, in der sie gegen den Grundkörper 3 beziehungsweise gegen den Kokillenendring 20 radial und axial abgestützt sind. In dieser Endposition der Kokillenseitenteile 5 ist das zweite Kokillenteil 6 noch weiter gegenüber den Kokillenseitenteilen 5 beziehungsweise gegenüber dem ersten Kokillenteil 4 verstellbar, um den Formhohlraum auf das gewünschte Maß einzustellen. Hierfür wird das zweite Kokillenteil 6 relativ zum ersten Kokillenteil 4 axial bewegt, bis die erforderliche Gießposition erreicht ist. Dabei ist vorgesehen, dass das zweite Kokillenteil 6 in der Gießposition vollständig kontaktfrei gegenüber dem ersten Kokillenteil 4 angeordnet ist. Das Kokillenoberteil 6 hat an seinem den Formhohlraum 7 begrenzenden Endabschnitt 28 eine umlaufende Außenfläche 29, welche zusammen mit einer entsprechenden umlaufenden Innenfläche 30 des Kokillenrings 17 eine Dichtung bildet. Die beiden Dichtflächen 29, 30 haben in Gießposition eine axiale Überlappung, so dass eine genaue axiale Einstellung der Gießposition durch entsprechende axiale Bewegung des Kokillenoberteils 6 möglich ist, ohne dass die Dichtfunktion hierdurch beeinträchtigt wird.
  • Die Relativbewegung zwischen dem zweiten Kokillenteil 6 und dem ersten Kokillenteil 4 erfolgt mittels einer Betätigungseinrichtung 37, welche sowohl die Haupteinfahrbewegung als auch die genaue Positionierung des Kokillenoberteils in die Gießposition bewerkstelligt. Die Betätigungseinrichtung 37 ist darüber hinaus geeignet, das zweite Kokillenteil 6 in Richtung zum Grundkörper 3 beziehungsweise zum ersten Kokillenteil 4 über die Gießposition hinaus zu bewegen, um das zu Bauteil nach dem Gießen beziehungsweise während des Erstarrens mit Druck zu beaufschlagen. Die Betätigungseinrichtung 37 ist ausgestaltet, um verschiedene Betätigungsfunktionen zu realisieren, nämlich das axiale Verfahren des zweiten Kokillenteils 6 sowie der Kokillenseitenteile 5 in axiale Richtung, das heißt auf den Grundkörper 3 zu (Schließrichtung) und von diesem weg (Öffnungsrichtung), sowie eine Verfahrbewegung der Kokillenseitenteile 5 in radiale Richtung zu bewerkstelligen, das heißt in Richtung der Längsachse A (Schließrichtung) und von dieser weg (Öffnungsrichtung).
  • Je Kokillenseitenteil 5 ist ein zugehöriges Trägerelement 26 vorgesehen, um eine Kraft auf das jeweilige Kokillenseitenteil 5 zu übertragen, beziehungsweise dieses zu bewegen. Die Trägerelemente 26 sind jeweils an einem Endabschnitt der Kokillenseitenteile 5 befestigt, insbesondere an einer Stirnseite der Kokillenseitenteile 5. Die Befestigung kann beispielsweise mittels Schrauben erfolgen. Es ist insbesondere in den Figuren 8 und 9 erkennbar, dass vorliegend vier Kokillenseitenteile 5 und entsprechend vier Trägerelemente 26 vorgesehen sind. Die Trägerelemente 26 greifen mit ihren Verbindungsabschnitten 28 durch Öffnungen 31 einer ortsfesten Halteplatte 27 hindurch. Die Öffnungen 31 sind als Langlöcher gestaltet, so dass die Trägerelemente 26 gegenüber der ortsfesten Halteplatte radial bewegbar sind.
  • Die Trägerelemente 26 können von einer zugehörigen Krafteinheit 25 mit Kraft beaufschlagt beziehungsweise bewegt werden, wobei die Krafteinheit 25 an einem Verbindungsabschnitt 27 des jeweiligen Trägerelements 26 angreift. Zur gleichmäßigen Krafteinleitung in die Kokillenseitenteile 5 werden die Trägerelemente 26 gleichzeitig von den Krafteinheiten 25 beaufschlagt. Die Krafteinheiten 25 übernehmen insbesondere die Funktion, die Kokillenseitenteile 5 in eingesetztem Zustand in Schließstellung zu halten, wenn über die Betätigungseinrichtung 37 Druck in das erstarrende Bauteil eingeleitet wird. Insofern können die Krafteinheiten 25 auch als Halteeinrichtungen bezeichnet werden.
  • Je Kokillenseitenteil 5 ist eine Rampenanordnung 32 vorgesehen, welche ausgestaltet sind, um eine axiale Bewegung der Betätigungsplatte 33 in Öffnungsrichtung R2 in eine radiale Bewegung der Trägerelemente 26 in Richtung von der Längsachse A weg zu bewirken. Hierfür weist die Betätigungsplatte 33 je Trägerelement 26 zwei Betätigungsrampen 34 auf, die mit einer jeweils korrespondierenden Stellrampe 35 des Trägerelements 26 zusammenwirkt. Bei axialer Bewegung der Betätigungsplatte 33 in Öffnungsrichtung R2 gleiten die Stellrampen 35 der Trägerelemente 26 an der korrespondierenden, nach radial außen abfallenden Betätigungsrampen 34 entlang. Dabei werden die Trägerelemente 26 von den Betätigungsrampen 34 entsprechend nach radial außen beaufschlagt, so dass das jeweilige Trägerelement 26 und das damit verbundene Kokillenseitenteil 5 nach radial außen bewegt wird.
  • Im Folgenden wird ein Gießzyklus anhand der Figuren 3 bis 7 beschreiben. Figur 3 zeigt die Gießvorrichtung 2 in geschlossenem Zustand, das heißt, die Kokillenseitenteile 5 sind bis auf Endposition in den Grundkörper 3 beziehungsweise den Kokillenendring 20 eingefahren und das Kokillenoberteil 6 ist auf Gießposition eingestellt, so dass der gewünschte Formhohlraum 7 vorliegt. Das Gießen der Schmelze erfolgt von unten durch die Öffnung 15 in den Formhohlraum 7 mittels einer geeigneten Vorrichtung (nicht dargestellt). Das Einpressen der Schmelze kann mit einem Flüssigkeitsdruck von mehr als 100 bar erfolgen, insbesondere mehr als 150 bar. Vorzugsweise wird die metallische Schmelze in einem semisoliden Zustand, das heißt bei einer Temperatur unterhalb der Liquiduslinie der Schmelze in den Formhohlraum 7 eingepresst.
  • Während des Druckbefüllens werden die Kokillenseitenteile 5 und das Kokillenoberteil 4 mit einem Gegendruck (Haltedruck) beaufschlagt, der größer ist als der Gießdruck. Der Gegendruck für die Kokillenseitenteile 5 kann mittels der Krafteinheiten 25 in diese eingeleitet werden. Der Gegendruck für das Kokillenoberteil 4 kann durch dessen Eigengewicht oder über die zentrale Betätigungseinheit 37 erfolgen.
  • Es sind Drucksensoren (nicht dargestellt) vorgesehen, welche ein den Flüssigkeitsdruck im Formhohlraum repräsentierendes Drucksignal erfassen. Die Schmelze füllt den Formhohlraum 7 beim Druckgießen nach und nach aus, bis dieser vollständig gefüllt ist. Mit Erreichen des vollständig befüllten Zustands steigt der Flüssigkeitsdruck plötzlich an, das heißt es entsteht ein messbarer hydraulischer Druckpeak. Die Steuerung des Gießprozesses erfolgt vorzugsweise derart, dass bei Sensieren eines solchen Druckpeaks der auf die Schmelze ausgeübte Gießdruck zunächst für eine definierte Zeit reduziert wird, beispielsweise für eine Dauer von einer bis zehn Sekunden. Während dieser Zeit erstarrt die Schmelze zumindest teilweise, insbesondere im Bereich der Felgenränder 9, 10. Anschließend wird der Druck wieder erhöht, und zwar auf einen Pressdruck, der größer ist als der Gießdruck und beispielsweise mehr als 500 bar betragen kann. Der Pressdruck wird über das zweite Kokillenteil 4 in das Werkstück eingeleitet.
  • Nach dem vollständigen Erstarren des Werkstücks wird die Gießvorrichtung 2 wieder geöffnet. Dies erfolgt in mehreren Teilschritten, wie nachstehend beschrieben.
  • Zunächst werden, wie in Figur 5 gezeigt, das Kokillenoberteil 6 und die Kokillenseitenteile 5 axial aus dem Kokillenunterteil 4, beziehungsweise dem Grundkörper 3 herausgefahren. Dieses erste Herausfahren erfolgt als reine Axialbewegung in Richtung R2. Vorliegend ist die Vorrichtung 2 so gestaltet, dass das Kokillenoberteil 6 und die Kokillenseitenteile 5 relativ zu Kokillenunterteil 4 und Grundkörper 3 bewegt werden. Es versteht sich jedoch, dass auch eine umgekehrte Kinematik möglich ist, das heißt, dass Oberteil und Seitenteile ortsfest gehalten werden und der Grundkörper mit darin aufgenommenem Unterteil bewegt werden. Die axial ausgefahrene Position ist in Figur 5 gezeigt.
  • Im nächsten Schritt werden die Kokillenseitenteile 5 geöffnet, das heißt nach radial außen bewegt. Dies erfolgt mittels der Rampenanordnungen 32, wie oben beschrieben, dadurch, dass die Trägerelemente 26 mit ihren Stellrampen 35 an den jeweiligen Betätigungsrampen 34 der Betätigungsplatte 33 entlanggleiten, wobei eine weitere Axialbewegung der Betätigungsplatte 33 in eine Radialbewegung der Kokillenseitenteile 5 von der Längsachse A weg bewirkt wird. Dabei sind die Rampenanordnungen 32 so dimensioniert beziehungsweise ausgelegt, dass die dadurch erzeugte Radialbewegung größer ist als die Tiefe der Hinterschneidung 11 des herzustellenden Bauteils 8. In Figur 6 ist eine radial geöffnete Position der Kokillenseitenteile 5 gezeigt, in der die Betätigungsplatte 33 mit dem damit befestigten Kokillenoberteil 6 relativ zu den Kokillenseitenteilen 5 axial nach oben verschoben ist, so dass letztere entsprechend nach radial außen gedrängt sind.
  • Anschließend werden die obere Einheit und die untere Einheit weiter axial auseinandergefahren, so dass das hergestellte Bauteil 8 entnommen werden kann. Diese vollständig geöffnete Position ist in Figur 7 gezeigt.
  • In Figur 10 ist ein Detail einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zum Gießen eines metallischen Bauteils in einer leicht abgewandelten Ausführungsform gezeigt. Die Vorrichtung gemäß Figur 10 entspricht im Wesentlichen der Vorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 9, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen wie bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 9.
  • Der einzige Unterschied besteht in der Ausgestaltung des ersten Kokillenteils 4 und des Kokillenendrings 20, was nachstehend erläutert wird. Bei der vorliegenden Ausführung gemäß Figur 10 erstreckt sich der erste Kokillenring 4 nach radial außen bis über die Innenfläche 22 des Kokillenendrings 20 hinaus. Der Kokillenendring 20 ist am Grundkörper 3 befestigt und zumindest in axiale Richtung gegen den ersten Kokillenring 4 abgestützt beziehungsweise verspannt. Dies kann beispielsweise mittels Schrauben erfolgen, die von unten in den Bodenabschnitt 12 eingesteckt, durch entsprechende Durchgangsöffnungen im ersten Kokillenteil 4 hindurchgeführt und von unten in den Kokillenendring 20 eingeschraubt sind. Auf diese Weise ist der Kokillenendring 20 fest gegen die Oberseite des ersten Kokillenteils 4 verspannt, so dass ein zwischen diesen Teilen gebildeter Spalt minimal ist. Radial außen ist zwischen einer Umfangsfläche des ersten Kokillenteils 4 und einer Innenfläche des Grundkörpers 3 vorzugsweise ein Radialspalt vorgesehen, so dass Wärmeausdehnungen des Kokillenteils 4 ausgeglichen werden können.
  • Mit der beschriebenen Vorrichtung 2 beziehungsweise dem Verfahren wird stets ein gesichertes Schließen der Gießform ermöglicht. Hierzu tragen die sich verjüngenden Kontaktflächen zwischen den Seitenteilen 5 einerseits und dem Grundkörper 3 beziehungsweise dem Kokillenendring 20 andererseits bei, die für ein rotationssymmetrisches Bauteil als Konus und Gegenkonus gestaltet sein können. Eine statische Überbestimmtheit des Systems wird vermieden. Beim Gießen in den einzelnen Kokillenteilen auftretende unterschiedliche Temperaturgradienten haben allenfalls nur einen geringen Einfluss auf das gesicherte Schließen der Gießform. Entsprechend sind die Spaltmaße und der Verschleiß gering und die Fertigungsgenauigkeit entsprechend hoch. Es lassen sich Werkstücke mit Hinterschnitt endkonturnah herstellen. Bei Verwendung eines hochdruckunterstützten Gießverfahrens sind keine aufwendigen mechanischen Zuhalteeinrichtungen, wie beispielsweise eine Kniehebelmechanismus, erforderlich. Vielmehr kann das Zuhalten allein durch entsprechendes axiales Druckbeaufschlagen der Kokillenseitenteile 5 und des Kokillenoberteils 6 erfolgen, beispielsweise mittels hydraulischer Pressen. Aufgrund der anschlagfreien Ausgestaltung des zweiten Kokillenteils 6 relativ zum ersten Kokillenteil 4 kann das Bauteil 8 nach dem Gießen und zumindest teilweisem Erstarren weiter mit Druck beaufschlagt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Vorrichtung
    3
    Grundkörper
    4
    erstes Kokillenteil
    5
    Kokillenseitenteil
    6
    zweites Kokillenteil
    7
    Formhohlraum
    8
    Bauteil
    9
    Felgenhorn
    10
    Felgenhorn
    11
    Hinterschneidung
    12
    Endabschnitt
    13
    Seitenwandung
    14
    Öffnung
    15
    Öffnung
    16
    Innenfläche
    17
    Kokillenring
    18
    Formgebungsfläche (5)
    19
    Kontaktflächen
    20
    Kokillenendring
    21
    Ringkante
    22
    Formgebungsfläche (20)
    23
    Formgebungsfläche (4)
    24
    Ringspalt
    25
    Krafteinheit
    26
    Trägerelement
    27
    Halteplatte
    28
    Endabschnitt
    29
    Außenfläche
    30
    Innenfläche
    31
    Öffnung
    32
    Rampenanordnung
    33
    Betätigungsplatte
    34
    Betätigungsrampen
    35
    Stellrampen
    36
    Formgebungsfläche (6)
    37
    Betätigungseinheit
    38
    Trägerplatte
    A
    Achse
    R
    Richtung

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Gießen eines metallischen Bauteils mit einem äußeren Hinterschnitt, insbesondere zur Herstellung eines Rades aus Leichtmetall, umfassend:
    einen Grundkörper (3) mit einem ersten Endabschnitt (12) und einer umlaufenden Seitenwandung (13), wobei die Seitenwandung (13) eine sich in Richtung zum ersten Endabschnitt (12) verjüngende Innenfläche (16) aufweist;
    ein erstes Kokillenteil (4), das in den Grundkörper (3) einsetzbar ist und das eine erste Formgebungsfläche (23) für das zu gießende Bauteil (8) bildet;
    mehrere Kokillenseitenteile (5), die in den Grundkörper (3) einsetzbar sind, wobei die Kokillenseitenteile (5) in eingesetztem Zustand gegen die umlaufende Seitenwandung (13) des Grundkörpers (3) radial abgestützt sind und einen Kokillenring (17) mit einer inneren Formgebungsfläche (18) für das zu gießende Bauteil (8) bilden;
    ein zweites Kokillenteil (6), das in den von den Kokillenseitenteilen (5) gebildeten Kokillenring (17) bis auf eine Gießposition zum Gießen bewegbar ist und das eine zweite Formgebungsfläche (36) für das zu gießende Bauteil (8) bildet,
    dadurch gekennzeichnet, dass, in eingesetztem Zustand der Kokillenseitenteile (5) in den Grundkörper (3), das zweite Kokillenteil (6) axial beweglich relativ zu den Kokillenseitenteilen (5) ist und in der Gießposition vollständig kontaktfrei gegenüber dem ersten Kokillenteil (4) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch eine Betätigungseinrichtung (37) zum Bewegen des zweiten Kokillenteils (6) in axialer Richtung (R1, R2), wobei das zweite Kokillenteil (6) über die Gießposition hinaus in Richtung zum ersten Kokillenteil (4) bewegbar ist, um das zu gießende Bauteil (8) mit Druck zu beaufschlagen, insbesondere mit einem Druck von mehr als einem Bar.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    gekennzeichnet durch einen Kokillenendring (20) mit einer sich in Richtung zum ersten Endabschnitt (12) verjüngenden Formgebungsfläche (22), wobei der Kokillenendring (20) am Grundkörper (3) befestigt ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kokillenseitenteile (5) äußere Kontaktflächen (19) aufweisen, die mit der sich verjüngenden Innenfläche (16) des Grundkörpers (3) zusammenwirken derart, dass die Kokillenseitenteile (5) bei axialer Einfahrbewegung (R1) in den Grundkörper (3) nach radial innen aufeinander zu bewegt werden.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kokillenendring (20) mit dem Grundkörper (3) oder dem ersten Kokillenteil (4) fest verbunden, insbesondere einteilig gestaltet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die innere Formgebungsfläche (18) des von den Kokillenseitenteilen (5) gebildeten Kokillenrings (17) und ein Teilabschnitt der sich verjüngenden Formgebungsfläche (22) des Kokillenendrings (20) axial aneinander anschließen und gemeinsam eine Seitenwand des Formhohlraums (7) für das zu gießende Bauteil (8) bilden.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass, in eingesetztem Zustand der Kokillenseitenteile (5), zwischen der unteren Ringkante (21) der Kokillenseitenteile (5) und der Formgebungsfläche (23) des ersten Kokillenteils (4) ein Spalt gebildet ist, der Teil des auszugießenden Formhohlraums (7) ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kokillenseitenteile (5) jeweils an einem Trägerelement (26) befestigt sind, wobei die Trägerelemente (26) zum Einsetzen der Kokillenseitenteile (5) in den Grundkörper (3) gemeinsam axial bewegbar sind.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Druckbeaufschlagungseinheit (25) vorgesehen ist, um die Kokillenseitenteile (5) in eingesetztem Zustand axial mit Druck zu beaufschlagen.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei, insbesondere drei oder vier Kokillenseitenteile (5) und Trägerelemente (26) vorgesehen sind, wobei die Trägerelemente (26) gegenüber einer Halteplatte (27) radial verschiebbar gehalten sind.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Rampenanordnung (32) vorgesehen ist, welche ausgestaltet ist, um eine axiale Bewegung in Öffnungsrichtung (R2) in eine radiale Bewegung der Trägerelemente (26) voneinander weg zu bewirken.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein axial verstellbarer Betätigungskörper (33) vorgesehen ist, wobei die Rampenanordnung (32) mindestens eine Betätigungsrampe (34) aufweist, die dem Betätigungskörper (33) zugeordnet ist, und mindestens eine korrespondierende Stellrampe (35), die einem Trägerelement (26) zugeordnet ist, wobei durch axiale Bewegung des Betätigungskörpers (33) in Öffnungsrichtung (R2) die mindestens eine Stellrampe (35) an der korrespondierenden Betätigungsrampe (34) entlanggleitet, so dass das zugeordnete Trägerelement (26) nach radial außen bewegt wird,
    wobei je Trägerelement (26) eine Rampenanordnung (32) vorgesehen ist, wobei der axial verstellbare Betätigungskörper (33) alle Betätigungsrampen (34) aufweist, so dass bei axialer Bewegung des Betätigungskörpers (33) alle Trägerelemente (26) gemeinsam bewegt werden.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass der von dem ersten Kokillenteil (4), den Kokillenseitenteilen (5) und dem zweiten Kokillenteil (6) eingeschlossene Formhohlraum (7) ein Volumen von mindestens 0,5 I aufweist, insbesondere von mindestens 3,0 l.
  14. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils mittels einer Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    gekennzeichnet durch axiales Einfahren der Kokillenseitenteile (5) in Richtung Grundkörper (3), wobei die Außenflächen (19) der Kokillenseitenteile (5) entlang der sich verjüngenden Innenfläche (16) des Grundkörpers (3) geführt werden, so dass die Kokillenseitenteile (5) nach radial innen aufeinander zu bewegt werden, bis die Kokillenseitenteile (5) in Umfangsrichtung aneinander abgestützt sind und den Kokillenring (17) bilden und die untere Ringkante (21) des Kokillenrings (17) gegen die sich verjüngende Formgebungsfläche (22) des Kokillenendring (20) abdichtend anliegt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14,
    gekennzeichnet durch die Schritte:
    Druckgießen einer Schmelze (9) aus einer Metalllegierung in die Gießvorrichtung (2), wobei die Schmelze durch eine Öffnung (15) im ersten Kokillenteil (4) von unten in den Formhohlraum (7) bei einem Gießdruck eingebracht wird, wobei auf die Kokillenseitenteile (5) und das zweite Kokillenteil (6) ein Haltedruck ausgeübt wird, der größer ist als der Gießdruck;
    Sensieren eines den Innendruck im Formhohlraum (7) repräsentierenden Drucksignals;
    Reduzieren des Gießdrucks, wenn ein plötzlicher Druckanstieg sensiert wird;
    nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit mit reduziertem Gießdruck, Druckbeaufschlagen des aus der Schmelze erstarrenden Bauteils (8) durch Bewegen des zweiten Kokillenteils (6) relativ zum ersten Kokillenteil (4), wobei das Bauteil (8) mit einem Pressdruck beaufschlagt wird, der größer ist als der Gießdruck.
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