EP3645192A1 - Verfahren, giessform und vorrichtung zur herstellung eines fahrzeugrads - Google Patents

Verfahren, giessform und vorrichtung zur herstellung eines fahrzeugrads

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EP3645192A1
EP3645192A1 EP18768857.7A EP18768857A EP3645192A1 EP 3645192 A1 EP3645192 A1 EP 3645192A1 EP 18768857 A EP18768857 A EP 18768857A EP 3645192 A1 EP3645192 A1 EP 3645192A1
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EP
European Patent Office
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mold
casting
vehicle wheel
metal material
light metal
Prior art date
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EP18768857.7A
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French (fr)
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EP3645192B1 (de
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Ralf Bux
Friedrich Klein
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BUX, RALF
Entec-Stracon GmbH
KLEIN, FRIEDRICH
Original Assignee
Entec Stracon GmbH
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Publication date
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    • B22C9/22—Moulds for peculiarly-shaped castings
    • B22C9/28—Moulds for peculiarly-shaped castings for wheels, rolls, or rollers
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    • B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
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    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/06—Vacuum casting, i.e. making use of vacuum to fill the mould

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a vehicle wheel made of a light metal material, wherein the light metal material is introduced in liquid form into a mold cavity of a casting mold. Furthermore, the invention relates to a casting mold for the production of a vehicle wheel made of a light metal material, with a mold cavity for receiving the light metal material in liquid form forming moldings and an apparatus for producing a vehicle wheel.
  • the basis for driving safety and driving comfort for light-alloy wheels for cars are the unsprung masses, whereby it is crucial that the weight of the wheels is as low as possible. Due to the inertia and the rotational moment one strives to use light wheels. For this reason, on the one hand attempts to constructively implement lightweight construction of wheels. On the other hand, there are efforts to reduce weight through the selection of materials.
  • the prior art is currently cast or forged wheels of aluminum or magnesium alloys, which are made to a very high percentage by the low pressure die casting process.
  • the fixed clamping plate is adjoined in the axial direction by a casting unit, with which a melt flows through a mold cavity formed perpendicular to the dividing plane, ie through the mold. perpendicular to the parting plane of the two mold halves, is fed through a casting chamber through the fixed platen and the solid mold half of the mold.
  • the casting unit has for this purpose a usually hydraulically driven, movable in the casting chamber casting piston.
  • an ejection unit is integrated, which is usually also hydraulically driven to ejector ejector pins in the mold to move back and forth. These are passed through the movable platen to sweep the cast parts off the movable mold after opening the mold.
  • a core pulling device is present, the machine side, for example, consists of hydraulic cylinders, which are usually mounted on the movable platen, sometimes on the fixed platen.
  • the casting process in cold chamber casting plants is known to take place in four successive phases, namely the metering, the prefilling phase, the mold filling phase and the pressing phase.
  • the dosage can z. B.
  • the dosing times are typically between 3 s and 15 s, depending on the type of dosing and dosing quantity. With a relatively long dosing time there is a risk that a part of the melt already solidifies in the casting chamber.
  • the casting piston speed in the prefilling phase can typically be set in a range between 0.2 m / s and 0.6 m / s so that, on the one hand, the melt is conveyed as quickly as possible and, on the other hand, trapped air by overturning one before the other Casting piston constituting shaft of the melt, as far as possible avoided by spray formation and / or by reflection in G manrest Symposium.
  • the casting chamber is filled with melt and the casting piston conveys the melt into the vicinity of the gate.
  • the mold filling phase is as short as possible; it is usually between 5 ms to 60 ms in duration.
  • the casting piston moves the melt at high speed, typically adjustable in a range up to 10 m / s and more.
  • high pressures occur due to conversion of the kinetic energy into a pressure pulse, so that there is a risk of the mold being torn open.
  • Modern casting machines therefore have means to absorb the kinetic energy towards the end of the filling phase.
  • a pressure of 300 bar to 1500 bar, in some cases even more, is generally set by means of a multiplier.
  • the melt solidifies under pressure and trapped air during mold filling is compressed under static pressure.
  • the proportion of entrapped air in the volume porosity is small.
  • the volume porosity is usually made of voids, the cause of which is the insufficient supply of a shrinkage-related portion of the melt in the transition from liquid to solid.
  • the gates are usually thin-walled in proportion to the wall thickness of the castings, with the result that the melt in some areas of the casting is still liquid, while it is already partially solidified in the gate area, which is a further desserts no longer possible or at least more difficult.
  • the formation of a solidified edge shell in the casting chamber after dosing has the consequence that a portion of the melt neither for the mold filling nor for the make-up of the shrinkage-related portion in the mold cavity is available.
  • the pushing out of residual melt from the Gellorest Scheme for make-up requires a high emphasis.
  • the high pressures at the end of the mold filling phase and in the holding pressure phase require high holding forces of the mold, which have to be applied via the closing unit of the casting machine.
  • the high pressures require a relatively large thickness of the fixed platen and consequently a correspondingly long casting chamber, which in turn limits the filling level in the casting chamber to typically 15% to at most about 70%, with correspondingly large air volume of the casting chamber.
  • the conventional orientation of the casting unit relative to the closing unit requires relatively long flow paths of the melt in the casting chamber and in the casting system and often crimping of the casting system or of the anvil.
  • the application of high pressures can also lead to an elastic deformation of the solidified G cashrestes and the casting chamber in Gellorest Scheme and thereby for clamping the G manrestes in the casting chamber, so that under certain circumstances, high opening forces are required to tear the casting residue from the casting chamber. This can lead to a high and / or premature wear of the casting chamber and the casting piston.
  • the jamming of the casting residue in the casting chamber also often results in the application of an excessive amount of piston lubricant, which can lead to inclusions in the casting.
  • the method according to the invention offers the best prerequisites for meeting the above-mentioned increased demands in the methods and systems known from the prior art.
  • pressurized casting instead of the previously used Niederbuchkokilleng devisens in vehicle wheels with its limited possibilities or the conventional Kalthuntg intelligent processors for other castings with its current procedural disadvantages
  • system-related designs as lightweight and process optimization can be made in addition to various lightweight design optimizations, aerodynamics optimizations and crash optimizations ,
  • the tempering of the casting mold according to the invention leads to a very fast and complete filling of the mold cavity, wherein segregation of the liquid light metal material is avoided.
  • the solution according to the invention allows a desired temperature level within the mold cavity, so that in addition to the uneven heating of the mold and the associated deformation of the casting chamber is avoided and thus the early solidification of the molten light metal material is prevented in certain areas.
  • the piston forces In addition to increasing the service life of the piston and the mold can be reduced in this way, the piston forces.
  • Through the use of pressurized casting and the temperature of the mold in different areas to different temperatures occur during the casting very low forces and there is a low turbulence or turbulence-free casting of the vehicle.
  • the method according to the invention makes it possible to have very small wall thicknesses or wall thicknesses of up to 1 mm in certain areas of the vehicle wheel, and even less in certain cases.
  • the possible reduction in the wall thicknesses makes it possible to design a vehicle wheel which has substantially better properties with respect to the crash behavior than known vehicle wheels.
  • the vehicle wheel produced by the method according to the invention can be optimized for a desired crash behavior.
  • the visible side of the vehicle wheel can be performed almost completely closed, without the weight of the vehicle is significantly increased.
  • the aerodynamics of the vehicle wheel can be significantly improved.
  • openings for example for ventilation of a vehicle brake, can be integrated into such a viewing side.
  • a strength of the vehicle wheel-increasing structure may be located within such a disc-like design of the visible side.
  • the fact that the vehicle wheel can be completed in one casting reduces the machining required after casting by about 80% or more.
  • the lower post-processing required produces less waste, which helps to protect the environment.
  • the inventive method significantly reduces the casting time and allows a virtually burr-free casting, which also requires less use of raw materials and a lower energy requirement.
  • due to the rapid casting and solidification with casting skin an otherwise required thermal aging can be completely or partially eliminated.
  • the vehicle wheel produced by the method according to the invention has a low distortion, which also allows the required for a gloss turning fine gradations.
  • the lightweight construction achievable with the method according to the invention increases the range of motor vehicles equipped with such vehicle wheels, which contributes to a reduction in the burden on the environment.
  • the mold is heated to high temperatures, and in areas where the vehicle has a large cross-section, the mold is heated to low temperatures, so it is ensured that the melt in relatively narrow areas of the mold cavity remains liquid for a sufficient time to prevent premature solidification thereof, and that in comparatively broad areas of the mold cavity, the solidification sets in time. Overall, this results in a uniform solidification of the entire vehicle wheel to be cast.
  • the liquid light metal material is introduced at high speed of more than 5 m / s in the mold cavity.
  • a ventilation region in which the casting mold is vented is tempered to a substantially lower temperature than the other regions of the casting mold.
  • a casting mold according to the invention for producing a vehicle wheel is specified in claim 5.
  • the casting mold according to the invention enables a very simple setting of different temperature ranges within the casting mold, so that the respective vehicle wheel to be cast can be produced at the respectively optimal conditions.
  • the casting mold according to the invention can be made relatively simple and is always kept at the set temperatures by means of tempering. With regard to setting the desired temperatures at the transition of the casting mold into the mold cavity, it is particularly advantageous if the tempering devices are designed as pressurized water circuits, electric heating cartridges and / or pressurized oil circuits.
  • the heat flow and / or the heat flow can be controlled in a relatively simple manner.
  • the tempering devices are in operative connection with a control device for controlling and / or regulating the temperatures of the tempered regions. In this way, the temperatures of the individual regions of the mold cavity or of the casting mold can be controlled or regulated very simply.
  • an advantageous further development can be that at least two mutually movable molded parts are provided.
  • a further advantageous embodiment of the invention may consist in that at least one of the mold parts has a plurality of tuning elements for adjusting the molded part to different temperatures acting on the mold.
  • tuning elements By means of these tuning elements, at least one of the molded parts and thereby the entire casting mold with respect to the matching of the individual components can be matched very well, since the tuning elements are suitable for compensating for tolerances between the individual components of the casting mold. In addition, this allows the mold to be used at temperatures other than those for which it has been constructed, thereby achieving a substantial reduction in cost.
  • the tuning elements can also be made of different materials and compensate for the different sizes of the components involved depending on the molding production and molding heat input.
  • the tuning elements can either isolate the heat or selectively transfer the heat, so that in addition to the molding production and the molding heat input different sizes are compensated and achieved an insulating effect or heat is transferred. Furthermore, the tuning elements are able to absorb and / or dampen the introduced impacts and / or forces in addition to the size compensation.
  • a surface change in the form of a tempered labyrinth-like structure and / or at least one cross-sectional change and / or at least one deflection is provided.
  • An apparatus for producing a vehicle wheel with such a casting mold is given in claim 1 2.
  • the device which may be embodied, for example, in the form of a casting installation, can be used particularly advantageously for carrying out the method according to the invention.
  • at least one of the mold parts of the mold is movable by means of at least one not belonging to the mold guide element in the closing direction of the mold relative to a further molded part.
  • the guide elements can be used for a variety of molds, so that significant cost savings can be achieved. In this way, moreover, rapid tool changes, d. H. quick change of the moldings of the mold, possible.
  • a further advantageous embodiment of the invention may consist in that the molded parts are thermally separated from the same moving guide elements. In this way, an excessive heating of the guide elements is prevented, so that they can not distort and high accuracy in the movement of the components of the device is achieved and disturbances are avoided.
  • a further advantageous embodiment of the device may consist in that at least two of the mold parts are movable by means of respective gripping elements in a direction perpendicular to the closing direction. This allows a very fast opening and closing of the mold, whereby the productivity of the device according to the invention can be significantly increased.
  • a simple and fast connection of the molded parts with the guiding and / or gripping elements results when at least one of the molded parts can be connected by means of quick-connection devices to the at least one guide element and / or with the gripping elements.
  • respective units for supplying the tempering devices are integrated into the device.
  • a further advantageous embodiment of the invention may consist in that at least one vacuum unit is provided for the extraction of air from the mold cavity. This vacuum unit allows easy and quick extraction of air from the mold cavity in order to fill it with the liquid light metal material can.
  • FIG. 1 shows a side view of a device according to the invention in a first state
  • Fig. 2 is a view according to the arrow II of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a perspective view of the device of Fig. 1;
  • FIG. 4 is a side view of the device of FIG. 1 in a second condition
  • Fig. 5 is a perspective view of the device of Fig. 4;
  • Fig. 6 is a side view of the device of Fig. 1 in a third state;
  • Fig. 7 is a perspective view of the device of Fig. 6;
  • FIG. 8 is a side view of the device of FIG. 1 in a fourth state
  • Fig. 9 is a perspective view of the device of Fig. 8.
  • Fig. 1 1 is another view of part of the mold according to the invention.
  • FIG. 12 is another view of part of the mold according to the invention.
  • Figures 1 to 9 show various views of an apparatus 1 for producing a vehicle wheel 2 shown in Figures 6 to 9 by means of pressurized casting.
  • the vehicle wheel 2 can basically have any size and shape.
  • the vehicle wheel 2 to be recognized in FIGS. 6 to 9 is therefore to be regarded as purely exemplary.
  • a light metal material is used, preferably an aluminum or magnesium material.
  • known light-metal materials suitable for the method described below for the production of the vehicle wheel 2 can be used.
  • the device 1 has a casting mold 3, which is in the representation of Figures 1, 2 and 3 in a closed position.
  • the casting mold 3 has four mold parts, namely a rigid mold half 4, a movable mold half 5, an upper slide 6 and a lower slide 7.
  • the moldings of the mold 3 can be accommodated with or without a zero point system and they can have a very smooth and high quality surface, which need not or only to a very small extent with a sizing or the like must be treated, so that there is a very high surface quality of the vehicle wheel 2.
  • the mold 3 may also have more than the four molded parts described and illustrated herein.
  • the movable mold parts that is to say the movable mold half 5, the upper slide 6 and the lower slide 7, are in the states according to FIGS. 4 and 5 by means of respective guide elements described below from the state illustrated in FIGS. 1, 2 and 3. 6 and 7 and 8 and 9 can be brought. All of these guide elements described below are part of the device 1 and do not belong to the mold. 3
  • the guide columns 8 form doing a guide for the movable platen 9 and take the horizontal closing forces during casting.
  • the rigid mold half 4 is attached to a fixed platen 12, which is connected to a pouring unit 13, which serves the liquid light metal material in a formed between the mold parts of the mold 3 mold cavity 14, in a conventional manner, the negative mold of the vehicle to be produced 2, to initiate.
  • the filling of the mold cavity 14 with the liquid light metal material takes place in particular from the outer periphery of the mold cavity 14 ago.
  • the casting mold 3 is preferably designed such that when the liquid light metal material is introduced into the mold cavity 14, spraying of the material is avoided.
  • the liquid light metal material is introduced at relatively low pressure of up to 100 bar or slightly more into the mold cavity 14.
  • the clamping force is generated by the movable platen 9 and the fixed platen 12, on which the movable platen 9 is supported.
  • the drive elements or devices serving for moving the movable platen 9 can have, for example, hydraulic cylinders and / or toggle or form-locking elements.
  • the mold 3 can be clamped by means of manual, semi-automatic or fully automatic clamping elements on form and / or adhesion.
  • the fixed platen 12 may include a die sprayer, not shown, and / or an integrated pressure medium system.
  • the upper slider 6 can be brought from its position shown in FIG. 1 or FIG. 4 into the position shown in FIG. 6 by means of an upper gripper element 15 in which the upper slider 6 moves vertically upwards relative to the movable mold half 5 has been.
  • the lower slide 7 can also be displaced downwardly from its position shown in FIGS. 1 and 4 to its position shown in FIG. 6 by means of a lower gripper element 16 relative to the movable mold half 5.
  • the gripping elements 15 and 16 and the movable platen 9 can be operated manually, semi-automatically or fully automatically.
  • the two gripping elements 15 and 16 also represent guide elements for the mold 3.
  • the guide elements for moving the moldings of the mold 3 can be equipped in a manner not shown with a pressure medium.
  • the upper slide 6 and the lower slide 7 are moved in the vertical direction, it would also be possible to separate the mold 3 in the vertical direction in the region of the two slides 6 and 7 and thus the two slides in the horizontal direction to move.
  • the two gripping elements 15 and 16 would be left and right gripping elements in this case.
  • the two slides 6 and 7 by means respective gripper elements 15 and 16 moves in a direction perpendicular to the closing direction x direction.
  • the light metal material is therefore introduced into the mold cavity 14 of the casting mold 3 in liquid form by means of the casting unit 13.
  • This introduction of the liquid light metal material takes place at a high speed of more than 5 m / s. This high speed is achieved by a corresponding movement of a piston, not shown, of the casting unit 13.
  • the vehicle wheel 2 is produced by means of pressurized casting, wherein the casting mold 3 is tempered in different areas to different temperatures. This different tempering of the casting mold 3 will be described in more detail by means of an example at a later time.
  • the mold 3 is heated to high temperatures and in areas in which the vehicle wheel 2 has a large cross-section, the mold 3 is heated to low temperatures. Due to the temperature of the casting mold 3, the solidification behavior of the liquid light metal material can be controlled or adjusted, although the vehicle wheel 2 has very different cross-sections. Furthermore, a region in which the casting mold 3 is vented is tempered to a substantially lower temperature than the other regions of the casting mold 3. This area, in which the mold 3 is vented, will also be described in more detail later.
  • the moldings of the mold 3, that is, the rigid mold half 4, the movable mold half 5, the upper slide 6 and the lower slide 7, may be wholly or partly made of different materials.
  • the selection of the materials of the individual molded parts can be effected as a function of the temperatures to be set during the temperature control of the casting mold 3.
  • the molded parts are moved apart in the manner described above in order to open the casting mold 3.
  • the ejector unit 17 has a hydraulic unit 18, which ensures the movement of the ejector unit 17 in a manner known per se.
  • the mold 3 After ejection of the vehicle wheel 2 from the mold 3, the mold 3 in the reverse direction, ie from the state according to the figures 8 and 9 on the state according to the figures 6 and 7, the state according to the 4 and 5 in the state shown in Figures 1, 2 and 3 are brought to produce the next vehicle wheel 2 by introducing the liquid light metal material into the mold cavity 14.
  • the illustrated vehicle wheel 2 can of course be connected to a tire to be filled with air or gas, not shown.
  • the vehicle wheel 2 can also consist of several individual parts, which can also be produced by the method described herein.
  • FIG. 10 also shows that the upper slide 6 and the lower slide 7 are connected to the upper gripping element 15 and the lower gripper element 16 by means of quick connection devices 19 and 20, respectively, with which a rapid connection of the devices belonging to the device 1 Guide elements with the mold parts belonging to the mold 3 is possible to ensure a rapid opening or closing of the mold 3 by moving the mold parts relative to each other, as described above.
  • the upper slide 6, the lower slide 7 and the movable mold half 5 are thermally separated from the corresponding guide elements, ie the upper gripping element 15, the lower gripping element 16 and the movable clamping plate 9.
  • corresponding insulating elements 21 are provided, which can not all be recognized due to the sectional profile and which may also be provided between the rigid mold half 4 and the fixed platen 12. This thermal separation of the molded parts from the guide elements prevents unintentional heating of the guide elements, so that the function of the device 1 with respect to the opening and closing of the casting mold 3 is ensured even with temperature changes.
  • a plurality of tempering can be seen, with which the mold 3 can be heated to different temperatures to allow uniform solidification of the light metal material within the mold cavity 14.
  • the tempering devices are preferably pressurized water circuits, of which a plurality of bores 22 can be seen in FIG. 10, electric heating cartridges 23 and pressurized oil circuits, of which several bores 24 are also shown in FIG. 10.
  • other heating or cooling elements can be used as tempering.
  • the tempering, ie the pressurized water circuits, the electric heating cartridges 23 and / or the pressure oil circuits are connected to a Fig. 10 also shown control device 25, so that the temperatures of the tempered by the tempering areas can be controlled and / or regulated.
  • the control device 25 can also be in operative connection with temperature sensors, not shown, which measure the actual temperature of the individual parts of the mold 3 and thus allow a correct adjustment of the temperature.
  • the control device 25 is also able to monitor the molding or zone temperatures in addition to other process data and / or geographical data and / or other monitoring information and to transmit to a higher-level system, such as a machine control.
  • a higher-level system such as a machine control.
  • the casting mold 3 can be tempered in a controlled manner during production and / or for preheating, wherein all influencing parameters, such as different thermal expansions of the components involved, can be monitored and controlled based on the different temperatures and thermal expansion coefficients of the molded parts.
  • the tempering of the casting mold 3 can of course be designed differently for each individual casting mold and thus for each individual vehicle wheel 2 to be produced with the casting mold 3 or the device 1.
  • FIGS. 1, 4, 6 and 8 very schematically show assemblies 26 which serve to supply the tempering devices for tempering the casting mold 3 and which are integrated into the device 1.
  • the units 26 are shown as integrated into the rails 1 1.
  • the aggregates 26 may, however, also be located or attached at other positions within the device 1.
  • FIGS. 1, 4, 6 and 8 show a vacuum unit 27 which serves to extract air from the mold cavity 14.
  • the negative pressure unit 27, with which a corresponding negative pressure is generated, is integrated into the device 1 and again shown purely by way of example in the rails 1 1.
  • the connection of the aggregates 26 with the tempering and the connection of the vacuum unit 27 with the mold cavity 14 are not shown in the figures; These can be done in a variety of ways known to those skilled in the art.
  • FIG. 11 shows a perspective view of a part of the casting mold 3, in which the upper slide 6, the lower slide 7, the movable mold half 5, the control device 25 as well as a part of the mold cavity 14 can be seen. Also, the two gripping elements 15 and 16 and their connection to the two slides 6 and 7 can be clearly seen in Fig. 1 1. Furthermore 1, that at least one of the molded parts, in the present case, both the upper slide 6 and the lower slide 7 has a plurality of tuning elements 28, with which the mold parts can be matched. In the present case, the two slides 6 and 7 are matched to the rigid mold half 4, not shown in FIG. 1 1, by means of the tuning elements 28. As a result, inevitably resulting tolerance deviations can be compensated in the production of the individual moldings.
  • tuning elements 28 serve to adjust the molded parts of the casting mold 3 to different temperatures acting on the casting mold 3.
  • the tuning elements 28, which may also be referred to as inserts, may be made of a different material than the slides 6 and 7, respectively, in which they are arranged.
  • the tuning elements 28 which have a wide variety of strengths and may also be designed as a tuning cylinder, it is possible to match the mold 3 in separation areas between the mold parts of the mold 3 so that all moldings remain the same even under explosive pressure to escape to prevent the liquid light metal material. Thereby, the mold parts of the mold 3 can be adjusted with their temperature zones so that in the production of the vehicle wheels 2 in addition to the technological and economic claim that inevitably results in vehicle wheels 2, and the technological and economic execution of the mold 3 in connection with the problems , which results in conventional molds, care is taken.
  • the tuning elements 28 may also be revised or replaced after appropriate testing, so that a secure sealing of the mold 3 is ensured.
  • Fig. 12 is a view of another mold part of the mold 3 is shown, namely on the rigid mold half 4. This has a subsequent to the mold cavity 14 vent area 29, to which at the beginning of the casting process within the mold cavity 14 located air can escape.
  • the vent area is, as already mentioned, tempered to a substantially lower temperature than the other areas of the casting mold 3.
  • a tempered, labyrinth-like structure 30 is provided in the venting region 29, which makes it difficult for the liquid light metal material to escape from the mold cavity 14.
  • the region 29 can also have cross-sectional changes, surface enlargements or surface reductions and / or deflections.
  • the venting area 29 or a venting element 29 forming the venting element may be made of a different material than the other components of the mold 3.
  • copper materials, such as brass or bronze, for the vent area 29th be used.
  • the same or similar ventilation areas as the ventilation area 29 may be located at other locations of the mold cavity 14.
  • the ventilation region 29, which can also be referred to as a venting unit, by its own thermal management in conjunction with the described geometric shape allows the liquid light metal material itself braking system, so that, depending on the requirements variable with a full cross-section or reduced cross-section over one or more Bores 31 a connection to the vacuum unit 27 can be controlled specifically to be able to realize in this way short venting distances.
  • Some of these ventilation areas 29 may also be provided with vacuum valve connection or without subsequent vacuum connection can be used to serve the casting mold 3 in whole or in part as an overflow.
  • a closed belt or ring 32 can be seen, which is formed by an offset of the planes of the rigid mold half 4.
  • the tuning elements 28 On the ring 32 are in the closed state of the mold 3, the tuning elements 28 to ensure the tightness of the mold 3.
  • the ring 32 thus absorbs the forces occurring during casting.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrads (2) aus einem Leichtmetallwerkstoff wird der Leichtmetallwerkstoff in flüssiger Form in einen Formhohlraum (14) einer Gießform (3) eingeleitet. Das Fahrzeugrad (2) wird mittels druckbeaufschlagten Gießens hergestellt, wobei die Gießform (3) in unterschiedlichen Bereichen auf unterschiedliche Temperaturen temperiert wird.

Description

Verfahren, Gießform und Vorrichtung zur Herstellung eines Fahrzeuqrads
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrads aus einem Leichtmetallwerkstoff, wobei der Leichtmetallwerkstoff in flüssiger Form in einen Formhohlraum einer Gießform eingeleitet wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Gießform zur Herstellung ei- nes Fahrzeugrads aus einem Leichtmetallwerkstoff, mit einen Formhohlraum zur Aufnahme des Leichtmetallwerkstoffs in flüssiger Form bildenden Formteilen sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Fahrzeugrads.
Die Grundlage für Fahrsicherheit und Fahrkomfort bei Leichtmetallrädern für PKW sind die un- gefederten Massen, wobei entscheidend ist, dass das Gewicht der Räder möglichst gering ist. Durch die Massenträgheit und das Rotationsmoment ist man bestrebt, leichte Räder einzusetzen. Aus diesem Grund wird zum einen versucht, konstruktiv Leichtbau bei Rädern umzusetzen. Zum anderen gibt es Bestrebungen, über die Auswahl der Werkstoffe Gewicht zu reduzieren. Stand der Technik sind derzeit gegossene oder geschmiedete Rädern aus Aluminium oder Magnesiumlegierungen, die zu einem sehr hohen Prozentsatz im Niederdruckkokillengussverfahren hergestellt werden.
Neben diesen fahrdynamischen Ansprüchen spielen zunehmend auch aerodynamische oder crash relevante Auslegungen der Räder eine größere Rolle. Da die aerodynamischen Eigen- schatten der Räder direkt in den Verbrauch und den C02-Ausstoß eingehen, entstand auch seitens der Gesetzgebung erhöhter Handlungsbedarf. Durch Homologationsanforderungen innerhalb der Gesamtzulassung bei Personenkraftwagen, insbesondere der WVTA (Whole Vehicle Type Aproval) in Verbindung mit der WLTP (Worldwide harmonized Light vehicles Test Proce- dure), verschärfen sich diese Anforderungen, sodass nicht mehr die Grundausstattung das Ge- samtfahrzeugs innerhalb des Genehmigungsverfahrens (WVTA) das Fahrzeug beschreibt, sondern alle Ausstattungsvarianten. Diese Änderung der Typprüfung durch die weltweit einheitliche Leichtfahrzeuge-Testverfahren (WLTP) fordert ein Umdenken beim Gestalten der Fahrzeugteile in Bezug auf Aerodynamik und Leichtbau. Zusätzlich werden diese Leichtbau- und Aerodynamikanforderungen durch den steigenden Einsatz der Elektromobilität nach dem Vor- satz "Leichtbau erhöht Reichweite" unterlegt. Je nach Fahrzeugtyp kommen dabei unterschiedliche Raddimensionen zum Einsatz, die aerodynamisch schlechter sind und eine höhere Block- funktion im Frontal- und Offsetcrash verursachen, was das Einstufungsergebnis der gesamten PKW-Reihe verschlechtert.
Diese steigenden Ansprüche, bestehend aus Leichtbau, Aerodynamik und Crash erfordern ei- nen Verfahrenswechsel bei der Herstellung von Fahrzeugrädern, da die Standardgussverfahren wie Niederdruckkokillengussverfahren diese Anforderungen verfahrenstechnisch nicht optimal erfüllen können.
Bei dem Kaltkammergussverfahren mit herkömmlichen Kaltkammer-Gießanlagen zur Herstellung von Gussteilen bauen diese eine Schließkraft auf, indem sie durch eine Schließeinheit aus drei Maschinenplatten, nämlich einem Maschinenschild, einer beweglichen Aufspannplatte und einer festen Aufspannplatte, vier Säulen, entlang denen die bewegliche Aufspannplatte hin und her bewegbar ist, und einer Antriebseinheit zum Antreiben der beweglichen Aufspannplatte, in der Regel über einen hydraulisch angetriebenen Kniehebel oder Doppelkniehebel, eine Verriegelung erzeugen. Eine Gießform wird mit einer beweglichen Formhälfte auf der beweglichen Aufspannplatte und mit einer festen Formhälfte auf der festen Aufspannplatte aufgemustert. Die notwendige Zuhaltekraft wird über die Schließeinheit durch Spannen der Säulen zwischen dem Maschinenschild und der festen Aufspannplatte aufgebracht.
An die feste Aufspannplatte schließt sich bei herkömmlichen Kaltkammer-Gieß-anlagen in axialer Richtung eine Gießeinheit an, mit der eine Schmelze einem durch die Gießform gebildeten Formhohlraum senkrecht zur Teilungsebene, d.h. senkrecht zur Trennebene der beiden Formhälften, über eine Gießkammer durch die feststehende Aufspannplatte und die feste Formhälfte der Gießform hindurch zugeführt wird. Die Gießeinheit weist dazu einen üblicherweise hydraulisch angetriebenen, in der Gießkammer bewegbaren Gießkolben auf.
In der Schließeinheit ist hinter der beweglichen Aufspannplatte eine Auswerfeinheit integriert, die üblicherweise ebenfalls hydraulisch angetrieben wird, um Auswerferbolzen in der Gießform vor- und zurückbewegen zu können. Diese werden durch die bewegliche Aufspannplatte hin- durchgeführt, um die gegossenen Teile von der beweglichen Formhälfte nach dem Öffnen der Gießform abzustreichen. Des Weiteren ist üblicherweise eine Kernzieheinrichtung vorhanden, die maschinenseitig z.B. aus Hydraulikzylindern besteht, die meist auf der beweglichen Aufspannplatte, manchmal auch auf der festen Aufspannplatte montiert sind. Der Gießprozess bei Kaltkammer-Gießanlagen verläuft bekanntermaßen in vier aufeinanderfolgenden Phasen, nämlich der Dosierung, der Vorfüllphase, der Formfüllphase und der Nachdrückphase. Die Dosierung kann z. B. mechanisch über einen Löffel oder druckgasbeaufschlagt aus einem Warmhalteofen über eine Rinne oder über ein Steigrohr, wie beim sogenannten Vacural verfahren, erfolgen. Die Dosierzeiten liegen je nach Dosierart und Dosiermenge typischerweise zwi- sehen 3 s und 15 s. Bei einer relativ langen Dosierzeit besteht die Gefahr, dass ein Teil der Schmelze bereits in der Gießkammer erstarrt. Die Gießkolbengeschwindigkeit in der Vorfüll- phase ist je nach Maschinenauslegung typischerweise in einem Bereich zwischen 0,2 m/s bis 0,6 m/s einstellbar, so dass einerseits die Schmelze möglichst rasch gefördert wird und andererseits Lufteinschlüsse z.B. durch Überschlagen einer sich vor dem Gießkolben aufbauenden Welle der Schmelze, durch Gischtbildung und/oder durch Reflexion im Gießrestbereich möglichst vermieden werden.
In der Vorfüllphase wird die Gießkammer mit Schmelze gefüllt und der Gießkolben fördert die Schmelze bis in Anschnittnähe.
Zur Vermeidung von Kaltfließstellen ist die Formfüllphase möglichst kurz; sie liegt in ihrer Dauer meist zwischen 5 ms bis 60 ms. In der Formfüllphase bewegt der Gießkolben die Schmelze mit hoher Geschwindigkeit, einstellbar typischerweise in einem Bereich bis zu 10 m/s und mehr. Am Ende der Formfüllphase treten durch Umwandlung der kinetischen Energie in einen Druckimpuls hohe Drücke auf, so dass die Gefahr eines Aufreißens der Gießform besteht. Moderne Gießmaschinen verfügen daher über Mittel, um die kinetische Energie gegen Ende der Füllphase zu absorbieren.
In der Nachdruckphase wird bei einer Kaltkammer-Gießanlage in der Regel über einen Multiplikator ein Nachdruck von 300 bar bis 1500 bar, in manchen Fällen auch mehr, eingestellt. Die Schmelze erstarrt unter dem Nachdruck und während der Formfüllung eingeschlossene Luft wird unter dem statischen Nachdruck komprimiert. Der Anteil der unter dem Nachdruck eingeschlossenen Luft an der Volumenporosität ist gering. Die Volumenporosität besteht in der Regel aus Lunkern, deren Ursache die unzureichende Nachspeisung eines schwindungsbedingten Anteils der Schmelze beim Übergang von flüssig zu fest ist.
Bei herkömmlichen Kaltkammer-Gießanlagen sind die Anschnitte in der Regel dünnwandig im Verhältnis zur Wanddicke der Gussteile, was dazu führt, dass die Schmelze in manchen Bereichen des Gussteiles noch flüssig ist, während sie im Anschnittbereich schon teilweise bis voll- ständig erstarrt ist, was ein weiteres Nachspeisen nicht mehr ermöglicht oder jedenfalls erschwert. Die Bildung einer erstarrten Randschale in der Gießkammer nach der Dosierung hat zur Folge, dass ein Teil der Schmelze weder für die Formfüllung noch für die Nachspeisung des schwindungsbedingten Anteils im Formhohlraum zur Verfügung steht. Das Herausdrücken von Restschmelze aus dem Gießrestbereich zur Nachspeisung erfordert einen hohen Nachdruck.
Die hohen Drücke am Ende der Formfüllphase und in der Nachdruckphase bedingen hohe Zu- haltekräfte der Form, die über die Schließeinheit der Gießmaschine aufgebracht werden müssen.
Hohe Gießkräfte führen zu elastischen Verformungen der Gießform und unter Umständen zu einem Aufbauchen um den Formhohlraum herum, was Gratbildung um den Abguss in der Tei- lungsebene sowie in den Bereichen von Schiebern und Schieberführungen verursachen kann.
Die hohen Drücke erfordern eine relativ große Dicke der festen Aufspannplatte und folglich eine entsprechend lange Gießkammer, was wiederum den Füllgrad in der Gießkammer auf typischerweise 15 % bis höchstens etwa 70 % begrenzt, mit entsprechend großem Luftvolumen der Gießkammer. Die herkömmliche Orientierung der Gießeinheit relativ zur Schließeinheit bedingt relativ lange Fließwege der Schmelze in der Gießkammer und im Gießsystem und häufig ein Kröpfen des Gießsystems bzw. des Amboss. Das Anwenden hoher Drücke kann zudem zu einer elastischen Verformung des erstarrten Gießrestes und der Gießkammer im Gießrestbereich und dadurch zum Klemmen des Gießrestes in der Gießkammer führen, so dass unter Umständen hohe Öffnungskräfte benötigt werden, um den Gießrest aus der Gießkammer herauszureißen. Dies kann zu einem hohen und/oder vorzeitigen Verschleiß der Gießkammer und des Gießkolbens führen. Das Klemmen des Gießrestes in der Gießkammer hat zudem häufig die Anwendung einer übermäßigen Menge an Kolbenschmierstoff zur Folge, was zu Einschlüssen im Gussteil führen kann.
Bei horizontal angeordneten Gießkammern werden diese beim Füllen durch die heiße Schmelze im unteren Bereich stärker als im oberen Bereich erhitzt, sodass durch die thermische Belastung eine Verformung der Gießkammer auftritt, was Reibvorgänge zwischen der Gießkammer und dem Gießkolben verursacht, der dem Verlauf der Gießkammer in der Vorfüllphase und der Formfüllphase folgen muss. Die herkömmliche Orientierung der Gießkammer relativ zur Form bzw. zum Lauf bedingt eine senkrechte Umlenkung der Schmelze beim Übergang von der Gießkammer in die Form bzw. den Lauf in der Teilungsebene, was strömungsmechanisch und thermisch problematisch ist. Jede Umlenkung der Schmelze führt zu Turbulenzen bei der Formfüllung, zu einem höheren Energiebedarf im Gießantrieb und zur Gefahr von merklichen Lufteinschlüssen und Erosionen im Bereich der Gießgarnitur und der Gießform. Die beschriebenen, systembedingten Nachteile herkömmlicher Kaltkammergießanlagen verschlechtern das Gießergebnis und erfordern einen sehr stabilen und kostenintensiven Maschinenaufbau. Darüber hinaus ist, bedingt durch den Gesamtaufbau bei den herkömmlichen Gießanlagen, das Aufspannen der Gießform ein zeit- und kostenintensiver Aufwand.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Gießform zur Herstellung eines Fahrzeugrads aus einem Leichtmetallwerkstoff zu schaffen, die in der Lage sind, diesen ständig steigenden Anforderungen in Sachen Leichtbau, Aerodynamik und Crashverhalten des Fahrzeugrads gerecht zu werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet neben der geringen Maschinen- und Werkzeugbeanspruchung die besten Voraussetzungen, den genannten, sich bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Anlagen gestiegenen Ansprüchen gerecht zu werden. Durch die Verwendung von druckbeaufschlagtem Gießen statt des bislang eingesetzten Niederdruckkokillengießens bei Fahrzeugrädern mit dessen eingeschränkten Möglichkeiten oder dem herkömmlichen Kaltkammergießverfahrens für sonstige Gussteile mit dessen aktuellen verfahrenstechnischen Nachteilen, können neben diversen Leichtbauoptimierungen, Aerodynamikoptimie- rungen und Crashoptimierungen auch systembedingte Formgestaltungen als Leichtbau- und Prozessoptimierung vorgenommen werden.
Ein Verfahrenswechsel vom Niederdruckkokillenguss mit dessen eingeschränkten Möglichkeiten bezüglich Gussquerschnitt, Qualität des Gussergebnisses durch hohe Werkzeugtemperatu- ren mit über 500°C, in druckbeaufschlagtes Gießen, ermöglicht also neben diversen Optimierungen bezüglich Leichtbau, Aerodynamik und Crashverhalten auch systembedingte Formgestaltung als Leichtbau und Prozessoptimierungen.
Die erfindungsgemäße Temperierung der Gießform führt zu einer sehr schnellen und vollstän- digen Füllung des Formhohlraums, wobei Entmischungen des flüssigen Leichtmetallwerkstoffs vermieden werden. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht dabei ein gewünschtes Temperaturniveau innerhalb des Formhohlraums, so dass neben dem ungleichen Erwärmen der Gießform auch die damit verbundene Verformung der Gießkammer vermieden wird und somit das frühzeitige Erstarren des geschmolzenen Leichtmetallwerkstoffs in bestimmten Bereichen ver- hindert wird. Neben der Erhöhung der Standzeit der Kolben und der Gießform können auf diese Weise auch die Kolbenkräfte reduziert werden. Durch den Einsatz von druckbeaufschlagtem Gießen und der Temperierung der Gießform in unterschiedlichen Bereichen auf unterschiedliche Temperaturen treten während des Gießvorgangs sehr niedrige Kräfte auf und es ergibt sich ein turbulenzarmes bzw. turbulenzfreies Vergießen des Fahrzeugrads. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden zwar die Vorteile des Kaltkammergießverfahrens zur Herstellung von Leichtmetallrädern genutzt, die sich ansonsten aus diesem Verfahren ergebenden Probleme werden jedoch vermieden.
Des Weiteren ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren in bestimmten Bereichen des Fahrzeugrads sehr geringe Wanddicken bzw. Wandstärken von bis zu 1 mm und in bestimmten Fäl- len sogar weniger. Durch die mögliche Verringerung der Wandstärken lässt sich ein Fahrzeugrad gestalten, das bezüglich des Crashverhaltens wesentlich bessere Eigenschaften aufweist als bekannte Fahrzeugräder. Insbesondere lässt sich das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Fahrzeugrad auf ein gewünschtes Crashverhalten hin optimieren.
Durch solche dünnen Wandstärken kann die Sichtseite des Fahrzeugrads annähernd vollständig geschlossen ausgeführt werden, ohne dass das Gewicht des Fahrzeugrads wesentlich erhöht wird. Dadurch kann die Aerodynamik des Fahrzeugrads wesentlich verbessert werden. Selbstverständlich können auch Öffnungen, beispielsweise zur Belüftung einer Fahrzeugbremse, in eine solche Sichtseite integriert werden. Eine die Festigkeit des Fahrzeugrads erhöhende Struktur kann sich innerhalb einer solchen scheibenartigen Ausführung der Sichtseite befinden. Auch hinsichtlich der Aerodynamik des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fahrzeugrads lassen sich demnach wesentliche Verbesserungen gegenüber bekannten Lösungen erreichen. Ein weiterer, sich durch die Verwendung des Verfahrens ergebender Vorteil ist die geringe Ausformschräge von bis zu 1 Grad und weniger, wodurch sich bislang nicht bekannte stilistische Gestaltungsmöglichkeiten für das Fahrzeugrad ergeben. Des Weiteren können sehr feine Oberflächen mit einem sehr geringen Radius von 1 mm oder weniger dargestellt werden. Dadurch, dass das Fahrzeugrad in einem Guss fertiggestellt werden kann, wird die nach dem Gießen erforderliche Bearbeitung um ca. 80 % oder mehr verringert. Durch die geringere erforderliche Nachbearbeitung wird weniger Abfall produziert, was zur Schonung der Umwelt beiträgt. Das erfindungsgemäße Verfahren verringert dabei die Gießzeit erheblich und ermöglicht einen nahezu gratfreien Abguss, wobei auch ein geringerer Rohstoffeinsatz und ein geringerer Energiebedarf benötigt werden. Des Weiteren kann durch das schnelle Gießen und Erstarren mit Gusshaut eine ansonsten erforderliche Warmauslagerung komplett oder teilweise entfallen. Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Fahrzeugrad weist einen geringen Verzug auf, der auch die für ein Glanzdrehen benötigten feinen Abstufungen ermöglicht.
Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare Leichtbau erhöht die Reichweite von mit solchen Fahrzeugrädern ausgestatteten Kraftfahrzeugen, was zu einer Verringerung der Belastung für die Umwelt beiträgt.
Wenn in einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in Bereichen, in denen das Fahrzeugrad einen kleinen Querschnitt aufweist, die Gießform auf hohe Temperaturen temperiert wird, und in Bereichen, in denen das Fahrzeugrad einen großen Querschnitt aufweist, die Gießform auf niedrige Temperaturen temperiert wird, so wird sichergestellt, dass die Schmelze in verhältnismäßig engen Bereichen des Formhohlraums ausreichend lange flüssig bleibt, um ein frühzeitiges Erstarren desselben zu verhindern, und dass in vergleichsweisen breiten Bereichen des Formhohlraums die Erstarrung rechtzeitig einsetzt. Insgesamt ergibt sich auf diese Weise eine gleichmäßige Erstarrung des gesamten zu gießenden Fahrzeugrads.
Bezüglich einer raschen Füllung des Formhohlraums und einer damit verbundenen gleichmäßigen Erstarrung des flüssigen Leichtmetallwerkstoffs hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der flüssige Leichtmetallwerkstoff mit hoher Geschwindigkeit von mehr als 5 m/s in den Formhohlraum eingeleitet wird.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein Entlüftungsbereich, in dem die Gießform entlüftet wird, auf eine wesentlich niedrigere Temperatur als die anderen Bereiche der Gießform temperiert wird. Dadurch wird eine schnelle Erstarrung der Schmelze in dem Entlüftungsbereich er- reicht, was ein Austreten der Schmelze aus der Gießform verhindert. Auf diese Weise ist außerdem ein gezieltes, in einer kompakten Bauform mögliches Erstarrungsverhalten des flüssigen Leichtmetallwerkstoffs trotz Entlüftung auch bei hohen Gießgeschwindigkeiten möglich.
Eine erfindungsgemäße Gießform zur Herstellung eines Fahrzeugrads ist in Anspruch 5 ange- geben.
Die erfindungsgemäße Gießform ermöglicht durch den Einsatz der Temperiereinrichtungen ein sehr einfaches Einstellen unterschiedlicher Temperaturbereiche innerhalb der Gießform, so dass das jeweils zu gießende Fahrzeugrad zu den jeweils optimalen Bedingungen hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Gießform kann dabei verhältnismäßig einfach ausgebildet sein und wird mittels der Temperiereinrichtungen stets auf den eingestellten Temperaturen gehalten. Hinsichtlich des Einstellens der gewünschten Temperaturen an dem Übergang der Gießform in den Formhohlraum ist es besonders vorteilhaft, wenn die Temperiereinrichtungen als Druckwasserkreisläufe, elektrische Heizpatronen und/oder Druckölkreisläufe ausgebildet sind.
Wenn die Formteile und/oder mit den Formteilen verbundene Einsatzteile und/oder Entlüftungselemente aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, lässt sich auf relativ einfache Weise der Wärmeabfluss und/oder der Wärmezufluss steuern. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Temperiereinrichtungen mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Temperaturen der temperierten Bereiche in Wirkverbindung stehen. Auf diese Weise können die Temperaturen der einzelnen Bereiche des Formhohlraums bzw. der Gießform sehr einfach gesteuert bzw. geregelt werden. Bezüglich eines einfachen Aufbaus der erfindungsgemäßen Gießform kann eine vorteilhafte Weiterbildung darin bestehen, dass wenigstens zwei zueinander bewegliche Formteile vorgesehen sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass wenigstens ei- nes der Formteile mehrere Abstimmelemente zum Einstellen des Formteils auf unterschiedliche auf die Gießform einwirkende Temperaturen aufweist. Mittels dieser Abstimmelemente lässt sich wenigstens eines der Formteile und dadurch die gesamte Gießform bezüglich des Zusammenpassens der einzelnen Bauteile sehr gut aufeinander abstimmen, da die Abstimmelemente dazu geeignet sind, Toleranzen zwischen den einzelnen Bauteilen der Gießform auszugleichen. Außerdem kann dadurch die Gießform auch bei anderen Temperaturen eingesetzt werden als denjenigen, für die sie an sich konstruiert wurde, wodurch eine wesentliche Verringerung der Kosten erzielt werden kann. Die Abstimmelemente können auch aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt sein und je nach Formteilherstellung und Formteilwärmeeintrag die unterschiedlichen Größen der beteiligten Bauteile ausgleichen. Neben dem Größenausgleich können die Abstimmelemente entweder die Wärme isolieren oder die Wärme gezielt übertragen, sodass neben der Formteilherstellung und dem Formteilwärmeeintrag die unterschiedlichen Größen ausgeglichen werden und eine Isolierwirkung erreicht oder Wärme übertragen wird. Des Weiteren sind die Abstimmelemente in der Lage, neben dem Größenausgleich die eingeleiteten Schläge und/oder Kräfte zu absorbieren und/oder zu dämpfen.
Um das Austreten der Schmelze durch die Entlüftung der Gießform zu verhindern, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass in einem Entlüftungsbereich des Formhohlraums der Gießform eine Oberflächenänderung in Form einer temperierten labyrinthartigen Struktur und/oder wenigstens eine Querschnittsänderung und/oder wenigstens eine Umlenkung vorgesehen ist.
Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Fahrzeugrads mit einer solchen Gießform ist in An- spruch 1 2 angegeben.
Die Vorrichtung, die beispielsweise in Form einer Gießanlage ausgeführt sein kann, lässt sich besonders vorteilhaft zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzen. Um ein einfaches und sicheres Öffnen und Schließen der Gießform zu erreichen, kann dabei vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Formteile der Gießform mittels wenigstens eines nicht zu der Gießform gehörenden Führungselements in Schließrichtung der Gießform relativ zu einem weiteren Formteil bewegbar ist. Auf diese Weise ist es außerdem möglich, zusätzliche Führungen innerhalb der Gießform zu vermeiden und die Formteile der Gießform ohne solche Führungen zu bewegen. Durch dieses Anordnen der Führungselemente innerhalb der Vorrichtung und gerade nicht innerhalb der Gießform können die Führungselemente für die unterschiedlichsten Gießformen eingesetzt werden, so dass wesentliche Kosteneinsparungen erzielt werden können. Auf diese Weise sind außerdem schnelle Werkzeugwechsel, d. h. schnelle Wechsel der Formteile der Gießform, möglich.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Formteile von dieselben bewegenden Führungselementen thermisch getrennt sind. Auf diese Weise wird eine zu starke Erwärmung der Führungselemente verhindert, so dass sich diese nicht verziehen können und eine hohe Genauigkeit bei der Bewegung der Bauteile der Vorrichtung erreicht wird und Störungen vermieden werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung kann darin bestehen, dass wenigstens zwei der Formteile mittels jeweiliger Greifelemente in einer zu der Schließrichtung senkrechten Richtung bewegbar sind. Dies erlaubt ein sehr schnelles Öffnen und Schließen der Gießform, wodurch die Produktivität der erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich gesteigert werden kann.
Eine einfache und schnelle Verbindung der Formteile mit den Führungs- und/oder Greifelementen ergibt sich, wenn wenigstens eines der Formteile mittels Schnellverbindungseinrichtungen mit dem wenigstens einen Führungselement und/oder mit den Greifelementen verbindbar ist. Um die Temperiereinrichtungen auf effektive Art und Weise versorgen bzw. betreiben zu können, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass jeweilige Aggregate zur Versorgung der Temperiereinrichtungen in die Vorrichtung integriert sind. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass wenigstens eine Unterdruckeinheit zur Absaugung von Luft aus dem Formhohlraum vorgesehen ist. Diese Unterdruckeinheit ermöglicht eine einfache und schnelle Absaugung der Luft aus dem Formhohlraum, um diesen mit dem flüssigen Leichtmetallwerkstoff füllen zu können. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindungen anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Zustand;
Fig. 2 eine Ansicht gemäß dem Pfeil II aus Fig. 1 ;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 ;
Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 in einem zweiten Zustand;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus Fig. 4; Fig. 6 eine Seitenansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 in einem dritten Zustand;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus Fig. 6;
Fig. 8 eine Seitenansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 in einem vierten Zustand;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus Fig. 8;
Fig. 10 eine erfindungsgemäße Gießform; Fig. 1 1 eine weitere Ansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Gießform; und
Fig. 12 eine weitere Ansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Gießform. Die Figuren 1 bis 9 zeigen verschiedene Ansichten einer Vorrichtung 1 zur Herstellung eines in den Figuren 6 bis 9 dargestellten Fahrzeugrads 2 mittels druckbeaufschlagten Gießens. Das Fahrzeugrad 2 kann grundsätzlich jede beliebige Größe und Form aufweisen. Das in den Figu- ren 6 bis 9 zu erkennende Fahrzeugrad 2 ist daher als rein beispielhaft anzusehen. Zum druckbeaufschlagten Gießen des Fahrzeugrads 2 wird ein Leichtmetallwerkstoff eingesetzt, vorzugsweise ein Aluminium- oder Magnesiumwerkstoff. Hierfür können an sich bekannte und für das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Herstellung des Fahrzeugrads 2 geeignete Leichtmetallwerkstoffe eingesetzt werden.
Die Vorrichtung 1 weist eine Gießform 3 auf, die sich in der Darstellung der Figuren 1 , 2 und 3 in einer geschlossenen Position befindet. Im vorliegenden Fall weist die Gießform 3 vier Formteile auf, nämlich eine starre bzw. unbewegliche Formhälfte 4, eine bewegliche Formhälfte 5, einen oberen Schieber 6 und einen unteren Schieber 7. Die Formteile der Gießform 3 können mit oder ohne Nullpunktsystem aufgenommen werden und sie können eine sehr glatte und hochwertige Oberfläche aufweisen, die nicht oder nur in äußerst geringem Maße mit einer Schlichte oder ähnlichem behandelt werden muss, so dass sich eine sehr hohe Oberflächenqualität des Fahrzeugrads 2 ergibt. Selbstverständlich kann die Gießform 3 auch mehr als die vier hierin beschriebenen und dargestellten Formteile aufweisen. Die beweglichen Formteile, al- so die bewegliche Formhälfte 5, der obere Schieber 6 und der untere Schieber 7, sind mittels jeweiliger nachfolgend beschriebener Führungselemente von dem in den Figuren 1 , 2 und 3 dargestellten Zustand in die Zustände gemäß den Figuren 4 und 5, 6 und 7 sowie 8 und 9 bringbar. Sämtliche dieser nachfolgend beschriebenen Führungselemente sind dabei Teil der Vorrichtung 1 und gehören nicht zu der Gießform 3.
Zur Führung der Bewegung der beweglichen Formhälfte 5 in der in Fig. 1 mit dem Pfeil "x" bezeichneten Schließrichtung der Gießform 3 und entgegen dieser Schließrichtung x dienen mehrere horizontal verlaufende Führungssäulen 8, die einerseits an einer beweglichen Aufspannplatte 9 und andererseits an einem hinteren Maschinenschild 10, das ein Gegenlager bildet, ge- lagert sind. Durch Bewegen der ebenfalls ein Führungselement für die Gießform 3 darstellenden beweglichen Aufspannplatte 9 entgegen der Schließrichtung x wird die bewegliche Formhälfte 5 von ihrer in Fig. 1 dargestellten Position in die in Fig. 4 dargestellte Position gebracht. Bei der Bewegung der beweglichen Formhälfte 5 relativ zu der starren Formhälfte 4 werden auch der obere Schieber 6 und der untere Schieber 7 entgegen der Schließrichtung x relativ zu der starren Formhälfte 4 bewegt. Zum Antrieb der beweglichen Aufspannplatte 9, die im vorliegenden Fall auf Schienen 1 1 der Vorrichtung 1 beweglich gelagert ist, können an sich bekannte und nicht dargestellte Antriebseinrichtungen verwendet werden. Die Führungssäulen 8 bilden dabei eine Führung für die bewegliche Aufspannplatte 9 und nehmen die horizontalen Schließkräfte beim Gießen auf. Die starre Formhälfte 4 ist an einer festen Aufspannplatte 12 angebracht, die mit einer Gießeinheit 13 verbunden ist, die dazu dient, den flüssigen Leichtmetallwerkstoff in einen zwischen den Formteilen der Gießform 3 gebildeten Formhohlraum 14, der in an sich bekannter Weise die Negativform des herzustellenden Fahrzeugrads 2 aufweist, einzuleiten. Die Füllung des Formhohlraums 14 mit dem flüssigen Leichtmetallwerkstoff erfolgt insbesondere vom Außenumfang des Formhohlraums 14 her. Dabei ist die Gießform 3 vorzugsweise so ausgelegt, dass beim Einleiten des flüssigen Leichtmetallwerkstoffs in den Formhohlraum 14 ein Sprühen des Werkstoffs vermieden wird. Der flüssige Leichtmetallwerkstoff wird dabei mit relativ geringem Druck von bis zu 100 bar oder geringfügig mehr in den Formhohlraum 14 eingeleitet.
Beim eigentlichen Gießvorgang wird durch die bewegliche Aufspannplatte 9 und die feste Aufspannplatte 12, an der sich die bewegliche Aufspannplatte 9 abstützt, auch die Zuhaltekraft erzeugt. Hierzu können die zum Bewegen der beweglichen Aufspannplatte 9 dienenden Antriebselemente bzw. -einrichtungen zum Beispiel Hydraulikzylinder und/oder Kniehebel- oder Formschlusselemente aufweisen. Die Gießform 3 kann mittels manueller, teilautomatischer oder vollautomatischer Spannelemente über Form- und/oder Kraftschluss gespannt werden. Die feste Aufspannplatte 12 kann eine nicht dargestellte Formsprüheinrichtung und/oder ein integriertes Druckmediumsystem aufweisen.
Der obere Schieber 6 kann mittels eines oberen Greifelements 15 von seiner in Fig. 1 bzw. Fig. 4 dargestellten Position in die in Fig. 6 dargestellte Position gebracht werden, in der der obere Schieber 6 relativ zu der beweglichen Formhälfte 5 vertikal nach oben verfahren wurde. In ähnlicher Weise kann auch der untere Schieber 7 mittels eines unteren Greifelements 16 von seiner in den Figuren 1 und 4 dargestellten Position in seine in Fig. 6 dargestellte Position relativ zu der beweglichen Formhälfte 5 nach unten verschoben werden. Die Greifelemente 15 und 16 sowie die bewegliche Aufspannplatte 9 können dabei manuell, teilautomatisch oder vollautomatisch betrieben werden. Die beiden Greifelemente 15 und 16 stellen ebenfalls Führungselemente für die Gießform 3 dar. Die Führungselemente zum Bewegen der Formteile der Gießform 3 können in nicht dargestellter Weise auch mit einem Druckmedium ausgestattet sein.
Während im vorliegenden Fall der obere Schieber 6 und der untere Schieber 7 in vertikaler Richtung bewegt werden, wäre es auch möglich, die Gießform 3 im Bereich der beiden Schie- ber 6 und 7 in vertikaler Richtung zu trennen und die beiden Schieber demnach in horizontaler Richtung zu bewegen. Die beiden Greifelemente 15 und 16 wären in diesem Fall linke und rechte Greifelemente. Vorzugsweise werden in jedem Fall die beiden Schieber 6 und 7 mittels jeweiliger Greifelemente 15 und 16 in einer zu der Schließrichtung x senkrechten Richtung bewegt.
Bei dem mit der Vorrichtung 1 und der Gießform 3 durchgeführten Verfahren zur Herstellung des Fahrzeugrads 2 wird demnach der Leichtmetallwerkstoff mittels der Gießeinheit 13 in flüssiger Form in den Formhohlraum 14 der Gießform 3 eingeleitet. Dieses Einleiten des flüssigen Leichtmetallwerkstoffs erfolgt mit einer hohen Geschwindigkeit von mehr als 5 m/s. Diese hohe Geschwindigkeit wird durch eine entsprechende Bewegung eines nicht dargestellten Kolbens der Gießeinheit 13 erreicht. Das Fahrzeugrad 2 wird dabei mittels druckbeaufschlagten Gießens hergestellt, wobei die Gießform 3 in unterschiedlichen Bereichen auf unterschiedliche Temperaturen temperiert wird. Dieses unterschiedliche Temperieren der Gießform 3 wird anhand eines Beispiels zu einem späteren Zeitpunkt näher beschrieben. Vorzugsweise wird in Bereichen, in denen das Fahrzeugrad 2 einen kleinen Querschnitt aufweist, die Gießform 3 auf hohe Temperaturen temperiert und in Bereichen, in denen das Fahrzeugrad 2 einen großen Querschnitt aufweist, wird die Gießform 3 auf niedrige Temperaturen temperiert. Durch die Temperierung der Gießform 3 kann das Erstarrungsverhalten des flüssigen Leichtmetallwerkstoffs gesteuert bzw. eingestellt werden, obwohl das Fahrzeugrad 2 sehr unterschiedliche Querschnitte aufweist. Des Weiteren wird ein Bereich, in dem die Gießform 3 entlüftet wird, auf eine wesentlich niedrigere Temperatur als die anderen Bereiche der Gießform 3 temperiert. Dieser Bereich, in dem die Gießform 3 entlüftet wird, wird zu einem späteren Zeitpunkt ebenfalls näher beschrieben.
Die Formteile der Gießform 3, also die starre Formhälfte 4, die bewegliche Formhälfte 5, der obere Schieber 6 und der untere Schieber 7, können ganz oder teilweise aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Insbesondere kann die Auswahl der Werkstoffe der einzelnen Formteile in Abhängigkeit von den bei der Temperierung der Gießform 3 einzustellenden Temperaturen erfolgen.
Nach dem Erstarren des flüssigen Leichtmetallwerkstoffs werden die Formteile auf die oben be- schriebene Art und Weise auseinandergefahren, um die Gießform 3 zu öffnen. Das Auswerfen des durch das Verfahren hergestellten Gussteils, also des Fahrzeugrads 2, erfolgt mittels einer Auswerfereinheit 17, die wie die Führungssäulen 8 zum einen an der beweglichen Aufspannplatte 9 und zum anderen an dem hinteren Maschinenschild 10 gelagert ist. Die Auswerfereinheit 17 weist im vorliegenden Fall eine Hydraulikeinheit 18 auf, die in an sich bekannter Weise für die Bewegung der Auswerfereinheit 17 sorgt. Nach dem Auswerfen des Fahrzeugrads 2 aus der Gießform 3 kann die Gießform 3 in umgekehrter Richtung, also von dem Zustand gemäß der Figuren 8 und 9 über den Zustand gemäß der Figuren 6 und 7, den Zustand gemäß der Fi- guren 4 und 5 in den Zustand gemäß der Figuren 1 , 2 und 3 gebracht werden, um das nächste Fahrzeugrad 2 durch Einleiten des flüssigen Leichtmetallwerkstoffs in den Formhohlraum 14 herzustellen. Nach der Fertigstellung kann das dargestellte Fahrzeugrad 2 selbstverständlich mit einem mit Luft oder Gas zu füllenden, nicht dargestellten Reifen verbunden werden. Das Fahrzeugrad 2 kann auch aus mehreren Einzelteilen bestehen, die mit dem hierin beschriebenen Verfahren ebenfalls erzeugt werden können.
Die Figuren 10, 1 1 und 12 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform der Gießform 3. Dabei sind die starre Formhälfte 4, die bewegliche Formhälfte 5, der obere Schieber 6 und der untere Schieber 7 zu erkennen. Auch das obere Greifelement 15 und das untere Greifelement 16 gehen aus diesen Figuren hervor. Aus Fig. 10 ergibt sich des Weiteren, dass der obere Schieber 6 und der untere Schieber 7 mit dem oberen Greifelement 15 bzw. dem unteren Greifelement 16 mittels Schnellverbindungseinrichtungen 19 bzw. 20 verbunden sind, mit denen ein schnelles Verbinden der zu der Vorrichtung 1 gehörenden Führungselemente mit den zu der Gießform 3 gehörenden Formteilen möglich ist, um ein schnelles Öffnen bzw. Schließen der Gießform 3 durch Bewegen der Formteile relativ zueinander, wie oben beschrieben, sicherzustellen.
Außerdem ist in Fig. 10 erkennbar, dass der obere Schieber 6, der untere Schieber 7 sowie die bewegliche Formhälfte 5 von den entsprechenden Führungselementen, also dem oberen Greifelement 15, dem unteren Greifelement 16 und der beweglichen Aufspannplatte 9 thermisch getrennt sind. Hierzu sind entsprechende Isolierelemente 21 vorgesehen, die aufgrund des Schnittverlaufs nicht alle zu erkennen sind und die auch zwischen der starren Formhälfte 4 und der festen Aufspannplatte 12 vorgesehen sein können. Durch diese thermische Trennung der Formteile von den Führungselementen wird ein ungewolltes Erwärmen der Führungselemente verhindert, so dass auch bei Temperaturänderungen die Funktion der Vorrichtung 1 bezüglich des Öffnen und Schließens der Gießform 3 gewährleistet ist. In Fig. 10 sind auch mehrere Temperiereinrichtungen erkennbar, mit denen die Gießform 3 auf unterschiedliche Temperaturen temperiert werden kann, um ein gleichmäßiges Erstarren des Leichtmetallwerkstoffs innerhalb des Formhohlraums 14 zu ermöglichen. Bei den Temperiereinrichtungen handelt es sich vorzugsweise um Druckwasserkreisläufe, von denen in Fig. 10 mehrere Bohrungen 22 erkennbar sind, um elektrische Heizpatronen 23 und um Druckölkreisläufe, von denen in Fig. 10 ebenfalls mehrere Bohrungen 24 dargestellt sind. Gegebenenfalls lassen sich auch andere Heiz- oder Kühlelemente als Temperiereinrichtungen verwenden. Die Temperiereinrichtungen, also die Druckwasserkreisläufe, die elektrischen Heizpatronen 23 und/oder die Druckölkreisläufe sind mit einer ein Fig. 10 ebenfalls dargestellten Steuereinrichtung 25 verbunden, so dass die Temperaturen der durch die Temperiereinrichtungen temperierten Bereiche gesteuert und/oder geregelt werden können. Die Steuereinrichtung 25 kann auch mit nicht dargestellten Temperaturfühlern in Wirkverbindung stehen, welche die tatsächliche Temperatur der einzelnen Teile der Gießform 3 messen und so eine korrekte Einstellung der Temperatur ermöglichen. Die Steuereinrichtung 25 ist auch in der Lage, die Formteil- bzw. Formzonentemperaturen neben anderen Prozessdaten und/oder geografischen Daten und/oder sonstigen Überwachungsinformationen zu überwachen und an ein übergeordnetes System, beispielsweise eine Maschinensteuerung, zu übermitteln. Dadurch kann die Gießform 3 während der Produktion und/oder zum Vorheizen gezielt temperiert werden, wobei alle Einflussparameter, wie beispielsweise unterschiedliche Wärmeausdehnungen der beteiligten Bauteile, basierend auf den unterschiedlichen Temperaturen und Wärmeausdehnungskoeffizienten der Formteile, überwachen und steuern zu können.
Die Temperierung der Gießform 3 kann selbstverständlich für jede einzelne Gießform und damit für jedes einzelne, mit der Gießform 3 bzw. der Vorrichtung 1 herzustellende Fahrzeugrad 2 unterschiedlich ausgelegt werden.
In den Figuren 1 , 4, 6 und 8 sind sehr schematisch Aggregate 26 dargestellt, die zur Versorgung der Temperiereinrichtungen zur Temperierung der Gießform 3 dienen und die in die Vorrichtung 1 integriert sind. Im vorliegenden Fall sind die Aggregate 26 als in die Schienen 1 1 integriert dargestellt. Selbstverständlich können sich die Aggregate 26 jedoch auch an anderen Positionen innerhalb der Vorrichtung 1 befinden oder angebracht sein.
Des Weiteren ist in den Figuren 1 , 4, 6 und 8 eine Unterdruckeinheit 27 dargestellt, die zur Absaugung von Luft aus dem Formhohlraum 14 dient. Auch die Unterdruckeinheit 27, mit der ein entsprechender Unterdruck erzeugt wird, ist in die Vorrichtung 1 integriert und wiederum rein beispielhaft in den Schienen 1 1 dargestellt. Die Verbindung der Aggregate 26 mit den Temperiereinrichtungen und die Verbindung der Unterdruckeinheit 27 mit dem Formhohlraum 14 sind in den Figuren nicht dargestellt; diese können auf die unterschiedlichsten und dem Fachmann geläufigen Arten erfolgen.
Fig. 1 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils der Gießform 3, in dem der obere Schie- ber 6, der untere Schieber 7, die bewegliche Formhälfte 5, die Steuereinrichtung 25 sowie ein Teil des Formhohlraums 14 zu erkennen sind. Auch die beiden Greifelemente 15 und 16 sowie deren Anbindung an die beiden Schieber 6 und 7 ist in Fig. 1 1 gut zu erkennen. Des Weiteren ergibt sich aus Fig. 1 1 , dass wenigstens eines der Formteile, im vorliegenden Fall sowohl der obere Schieber 6 als auch der untere Schieber 7 mehrere Abstimmelemente 28 aufweist, mit denen die Formteile aufeinander abgestimmt werden können. Im vorliegenden Fall werden mittels der Abstimmelemente 28 die beiden Schieber 6 und 7 auf die in Fig. 1 1 nicht dargestellte starre Formhälfte 4 abgestimmt. Dadurch können sich bei der Herstellung der einzelnen Formteile unweigerlich ergebende Toleranzabweichungen ausgeglichen werden. Des Weiteren dienen die Abstimmelemente 28 dazu, die Formteile der Gießform 3 auf unterschiedliche auf die Gießform 3 einwirkende Temperaturen einzustellen. Die Abstimmelemente 28, die auch als Einsatzteile bezeichnet werden können, können aus einem unterschiedlichen Werkstoff als die Schieber 6 bzw. 7, in bzw. an denen sie angeordnet sind, bestehen.
Mittels der Abstimmelemente 28, die die unterschiedlichsten Stärken aufweisen und gegebenenfalls auch als Abstimmzylinder ausgebildet sein können, ist es möglich, in Trennbereichen zwischen den Formteilen der Gießform 3 die Gießform 3 so abzustimmen, dass alle Formteile derselben auch unter Sprengdruck geschlossen bleiben, um ein Austreten des flüssigen Leichtmetallwerkstoffs zu verhindern. Dadurch können die Formteile der Gießform 3 mit ihren Temperaturzonen so eingestellt werden, dass bei der Herstellung der Fahrzeugräder 2 neben dem technologischen und wirtschaftlichen Anspruch, der sich bei Fahrzeugrädern 2 zwangsläufig ergibt, auch der technologischen und wirtschaftlichen Ausführung der Gießform 3 in Verbindung mit den Problemen, die sich bei herkömmlichen Gießformen ergeben, Sorge getragen wird. Die Abstimmelemente 28 können nach entsprechendem Testen auch überarbeitet oder getauscht werden, so dass ein sicheres Abdichten der Gießform 3 gewährleistet ist.
In Fig. 12 ist eine Ansicht auf ein weiteres Formteil der Gießform 3 dargestellt, nämlich auf die starre Formhälfte 4. Diese weist einen sich an den Formhohlraum 14 anschließenden Entlüftungsbereich 29 auf, zu dem die sich am Beginn des Gießvorgangs innerhalb des Formhohlraums 14 befindende Luft entweichen kann. Um zu verhindern, dass zusätzlich zu der Luft auch der flüssige Leichtmetallwerkstoff aus dem Entlüftungsbereich 29 austritt, wird der Entlüftungsbereich, wie bereits erwähnt, auf eine wesentlich niedrigere Temperatur als die anderen Berei- che der Gießform 3 temperiert. Zusätzlich ist in dem Entlüftungsbereich 29 eine temperierte, labyrinthartige Struktur 30 vorgesehen, durch die es dem flüssigen Leichtmetallwerkstoff erschwert wird, aus dem Formhohlraum 14 auszutreten. Zusätzlich oder alternativ zu der labyrinthartigen Struktur 30 kann der Bereich 29 auch Querschnittsänderungen, Oberflächenvergrößerungen oder Oberflächenverkleinerungen und/oder Umlenkungen aufweisen. Der Entlüf- tungsbereich 29 bzw. ein den Entlüftungsbereich 29 bildendes Entlüftungselement kann aus einem anderen Werkstoff bestehen als die anderen Bauteile der Gießform 3. Beispielsweise können Kupferwerkstoffe, wie zum Beispiel Messing oder Bronze, für den Entlüftungsbereich 29 eingesetzt werden. Selbstverständlich können sich auch an anderen Stellen des Formhohlraums 14 gleiche oder ähnliche Entlüftungsbereiche wie der Belüftungsbereich 29 befinden.
Der Belüftungsbereich 29, der auch als Entlüftungseinheit bezeichnet werden kann, ermöglicht durch sein eigenes Wärmemanagement in Verbindung mit der beschriebenen geometrischen Formgebung ein den flüssigen Leichtmetallwerkstoff in sich bremsendes System, so dass, je nach Anforderung variabel mit vollem Querschnitt oder reduziertem Querschnitt über eine oder mehrere Bohrungen 31 eine Verbindung zur Unterdruckeinheit 27 gezielt gesteuert werden kann, um auf diese Weise kurze Entlüftungsstrecken realisieren zu können. Teilweise können diese Belüftungsbereiche 29 auch mit Unterdruckventilanbindung versehen sein oder auch ohne anschließende Unterdruckanbindung eingesetzt werden, um der Gießform 3 ganz oder teilweise als Überlauf zu dienen.
In Fig. 12 ist auch ein geschlossener Gurt bzw. Ring 32 erkennbar, der durch einen Versatz der Ebenen der starren Formhälfte 4 gebildet ist. An dem Ring 32 liegen in dem geschlossenen Zustand der Gießform 3 die Abstimmelemente 28 an, um die Dichtheit der Gießform 3 zu gewährleisten. Der Ring 32 nimmt damit die beim Gießen auftretenden Kräfte auf.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrads (2) aus einem Leichtmetallwerkstoff, wobei der Leichtmetallwerkstoff in flüssiger Form in einen Formhohlraum (14) einer Gießform (3) eingeleitet wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Fahrzeugrad (2) mittels druckbeaufschlagten Gießens hergestellt wird, wobei die Gießform (3) in unterschiedlichen Bereichen auf unterschiedliche Temperaturen temperiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
in Bereichen, in denen das Fahrzeugrad (2) einen kleinen Querschnitt aufweist, die Gießform (3) auf hohe Temperaturen temperiert wird, und dass in Bereichen, in denen das Fahrzeugrad (2) einen großen Querschnitt aufweist, die Gießform (3) auf niedrige Temperaturen temperiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der flüssige Leichtmetallwerkstoff mit hoher Geschwindigkeit von mehr als 5 m/s in den Formhohlraum (14) eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
ein Entlüftungsbereich (29), in dem die Gießform (3) entlüftet wird, auf eine wesentlich niedrigere Temperatur als die anderen Bereiche der Gießform (3) temperiert wird.
Gießform (3) zur Herstellung eines Fahrzeugrads (2) aus einem Leichtmetallwerkstoff, mit einen Formhohlraum (14) zur Aufnahme des Leichtmetallwerkstoffs in flüssiger Form bildenden Formteilen,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Gießform (3) mittels Temperiereinrichtungen auf unterschiedliche Temperaturen temperierte Bereiche aufweist.
6. Gießform (3) nach Anspruch 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Temperiereinrichtungen als Druckwasserkreisläufe, elektrische Heizpatronen (23) und/oder Druckölkreisläufe ausgebildet sind.
7. Gießform (3) nach Anspruch 5 oder 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Formteile und/oder mit den Formteilen verbundene Einsatzteile und/oder Entlüftungselemente aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
8. Gießform (3) nach Anspruch 5, 6 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Temperiereinrichtungen mit einer Steuereinrichtung (25) zur Steuerung und/oder Regelung der Temperaturen der temperierten Bereiche in Wirkverbindung stehen.
9. Gießform (3) nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
wenigstens zwei zueinander bewegliche Formteile vorgesehen sind. 10. Gießform (3) nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
wenigstens eines der Formteile mehrere Abstimmelemente (28) zum Einstellen des Formteils auf unterschiedliche auf die Gießform (3) einwirkende Temperaturen aufweist. 11. Gießform (3) nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
in einem Entlüftungsbereich (29) des Formhohlraums (14) der Gießform (3) eine Oberflächenänderung in Form einer temperierten labyrinthartigen Struktur (30) und/oder wenigstens eine Querschnittsänderung und/oder wenigstens eine Umlenkung vorgesehen ist.
12. Vorrichtung (1) zur Herstellung eines Fahrzeugrads (2) mit einer Gießform (3) nach einem der Ansprüche 5 bis 11.
13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens eines der Formteile der Gießform (3) mittels wenigstens eines nicht zu der Gießform (3) gehörenden Führungselements in Schließrichtung (x) der Gießform (3) relativ zu einem weiteren Formteil bewegbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 12 oder 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Formteile von dieselben bewegenden Führungselementen thermisch getrennt sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, 13 oder 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
wenigstens zwei der Formteile mittels jeweiliger Greifelemente (15,16) in einer zu der Schließrichtung (x) senkrechten Richtung bewegbar sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 13 oder 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
wenigstens eines der Formteile mittels Schnellverbindungseinrichtungen (19,20) mit dem wenigstens einen Führungselement und/oder mit den Greifelementen (15,16) verbindbar ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
jeweilige Aggregate (26) zur Versorgung der Temperiereinrichtungen in die Vorrichtung (1) integriert sind.
Vorrichtung (1) einem der Ansprüche 12 bis 16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
wenigstens eine Unterdruckeinheit (27) zur Absaugung von Luft aus dem Formhohlraum (14) vorgesehen ist.
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