WO2011151007A1 - Verfahren zum kippgiessen von bauteilen und kippgiessvorrichtung - Google Patents

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WO2011151007A1
WO2011151007A1 PCT/EP2011/002311 EP2011002311W WO2011151007A1 WO 2011151007 A1 WO2011151007 A1 WO 2011151007A1 EP 2011002311 W EP2011002311 W EP 2011002311W WO 2011151007 A1 WO2011151007 A1 WO 2011151007A1
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WO
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casting
mold
pivoting
pivot
pivoted
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PCT/EP2011/002311
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English (en)
French (fr)
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Ingo Niedick
Robert Senftleben
Matthias Bolurtschi
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
    • B22D23/006—Casting by filling the mould through rotation of the mould together with a molten metal holding recipient, about a common axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D33/00—Equipment for handling moulds
    • B22D33/02—Turning or transposing moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D35/00—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds
    • B22D35/04—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds into moulds, e.g. base plates, runners

Definitions

  • the present invention relates to a method for tilt casting of components according to the preamble of claim 1. Furthermore, the present invention relates to a
  • Kippg intelligentvortechnische according to the preamble of claim 8, in particular for
  • EP 1 155 763 A1 discloses a method and apparatus for rotational molding.
  • a casting mold is constructed with a sprue side pointing upwards on a base plate.
  • the finished casting mold with the base plate is rotated about a 180 ° about a horizontal axis of rotation, so that the pouring side facing downward.
  • a casting container is filled with upwardly opening side with melt for a casting.
  • the casting container filled with melt is sealingly docked with an opening side to the downwardly facing sprue side of the casting mold.
  • the casting mold is then rotated with the casting container resting thereon by about 180 ° about a horizontal axis, so that the melt can flow into the casting mold.
  • the casting container is removed from the docked position of the mold.
  • the casting mold is initially tilted at an angle of 45 ° to 70 ° about its longitudinal axis. Thereafter, the filling of the liquid melt in the cross-flow begins to about 1/5 of the melt required for the casting of the component in the cross-section is filled without the melt already flows into the mold cavity of the mold. Subsequently, the casting mold is rotated from the tilted position to the vertical, with continuous further filling of the melt in such a way that the melt along a
  • Mold wall flows into the mold cavity.
  • a disadvantage of the known from this document method is that initially only a portion of the melt is filled in the cross-flow, before finally started with the pouring into the mold. As a result, although the melt can be calmed before pouring into the mold, there is the danger of temperature losses under certain circumstances. Furthermore, the remaining, needed for the casting process melt in this process during the Kippgie calls is continuously filled by means of a ladle in a pouring basin of the pouring device and flows from there into the
  • Kippg digitulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose satulose, a relatively high construction and are therefore unfavorable from an ergonomic point of view.
  • the present invention has for its object to provide a method for Kippgie touch of components available, in which compared to the methods known from the prior art shorter cycle times and thus higher application rates of components in high quality can be achieved.
  • the present invention has the object to provide a device for Kippgie touch of components, by means of which higher application rates and shorter cycle times can be achieved and which is more ergonomic than known from the prior art Kippg screenvorraumen.
  • At least one casting mold which defines a mold cavity for receiving a molten metal and has at least one pouring basin, is pivoted in a first step from a basic position with the pouring side facing upwards in a first pivoting direction by a first pivoting angle into a first pivoting position,
  • the casting mold is cleaned and / or sized and / or at least one core is inserted into the casting mold,
  • the mold is in a second, opposite to the first pivoting direction
  • Pivoted pivoting direction passes through the basic position and is pivoted in this second pivoting direction in a second pivot position, which has a second pivot angle relative to this basic position
  • the at least one pouring basin is filled with the liquid molten metal intended for the casting of a component
  • the at least one mold is pivoted together with the pouring basin in the opposite direction in the basic position such that the liquid melt flows laminar between the second pivot position and the basic position in the mold cavity of the mold.
  • the basic position is preferably oriented horizontally.
  • the first pivot angle is preferably in the interval of 20 ° to 40 °, in particular 25 ° to 35 °, preferably is pivoted by about 30 °.
  • the second pivot angle is preferably in the interval of 70 ° to 120 °, preferably is pivoted by 90 ° ⁇ 20 °.
  • the first pivoting direction can of the
  • At least part of the liquid melt or the whole liquid melt may flow into the casting mold during the pivoting.
  • an advantage of this variant of the method is that the at least one pouring basin is arranged relatively far away from the operator and thus the heat radiation acting on the operator can be reduced.
  • An alternative method according to the invention for the tilt-casting of components according to the second alternative of claim 1 comprises the steps, in particular in the following
  • At least one casting mold which defines a mold cavity for receiving a molten metal and has at least one pouring basin, is pivoted in a first step from a basic position with the pouring side facing upwards in a first pivoting direction by a first pivoting angle into a first pivoting position,
  • the casting mold is cleaned and / or sized and / or at least one core is inserted into the casting mold,
  • the at least one pouring basin is filled with the liquid molten metal intended for the casting of a component
  • the mold is pivoted together with the casting pool in a second, the first pivot direction opposite pivoting direction in the basic position such that the liquid melt between the second pivot position and the basic position laminar flows into the mold cavity of the mold.
  • the basic position is preferably oriented horizontally.
  • the first pivot angle is preferably in the interval of 30 ° to 60 °, in particular 40 ° to 50 °, preferably is pivoted by about 45 °.
  • the pivoting angle relative to the basic position is preferably 90 ° ⁇ 20 °.
  • the first pivoting direction may be facing the operator starting from the basic position. At least part of the liquid melt or the whole liquid melt may flow into the casting mold during the pivoting.
  • the mold is preferably stopped in the position of the first swivel angle and in the position of the second swivel angle, or set for performing the manipulating steps.
  • Kippg gouticas. They have over the known from the prior art method has the advantage that a laminar and thus low-turbulence mold filling of the at least one mold can be achieved. As a result, components - for example, cylinder heads made of light metal - that meet high quality requirements can be produced.
  • the molten metal may in particular be a light metal melt, preferably an aluminum or an aluminum alloy melt.
  • the at least one casting mold which can preferably be arranged on a pivoting frame, is preferably horizontal
  • the pouring basin can be completely filled before the molten metal passes into the cavity of the casting mold.
  • At least one core is inserted into the casting mold in the first pivoting position after cleaning and finishing.
  • the cores are placed separately on a core holding device or centering device, of which these are then inserted by means of a gripper device as a core package or individual cores in the mold.
  • the cores are inserted directly into the casting mold (mold).
  • the at least one mold of the Kippg screenvorses is rotated about a first pivoting angle, so that the handling for the operator of Kippg screenvortechnik can be facilitated.
  • G thinktümpel is completely filled with the required liquid for the casting of the component molten metal before the at least one mold is pivoted from the second pivot position to the normal position and the molten metal flows into the at least one mold.
  • Kippg cashules, with the molten metal must be filled.
  • the at least one pouring basin is partially filled with the liquid molten metal required for the casting of the component before the at least one casting mold moves from the second pivoting position into the Starting position is pivoted, and that the remaining molten metal is poured during the pivoting of the at least one mold from the second pivot position to the basic position in the at least one casting pool.
  • the filling of the at least one pouring basin is preferably synchronized with the pivoting movement of the pivoting frame.
  • the method is carried out simultaneously with at least two casting molds and at least two pouring ponds.
  • each pouring basin is filled in each case by means of a casting container associated therewith, in particular by means of a pouring ladle, with liquid molten metal.
  • a casting container associated therewith in particular by means of a pouring ladle, with liquid molten metal.
  • two pouring basins by means of a single
  • Double ladle or the like can be filled simultaneously with liquid molten metal.
  • An inventive Kippg automatopathy which is particularly suitable for carrying out one of the methods described above, comprises according to claim 8
  • At least one mold defining a mold cavity for receiving a molten metal, and at least one pouring basin which may be at least partially filled with a liquid molten metal for casting a component,
  • a pivot frame to which the at least one casting mold is attached and which is pivotable about a pivot axis
  • a drive device by means of which the pivotal movement of the swing frame can be driven, wherein the swing frame and the drive device according to the invention are designed such that the swing frame can be swiveled from a basic position at least in a pivoting direction in a first pivot position and in a second pivot position.
  • the Kippg tellvoroplasty invention is easy to use. Compared to the devices known from the prior art has the advantage that for the
  • the basic position is preferably oriented horizontally.
  • the pivot axis is preferably oriented horizontally.
  • the pouring basin may in particular be part of the casting mold or be connected to the casting mold.
  • the pivoting frame can be pivoted at least in a pivoting direction by an angle in the interval of 55 ° to 125 °, in particular 65 ° to 115 °, preferably 90 ° ⁇ 20 °.
  • the swing frame can in particular at least in one
  • Pivoting position preferably in both pivot positions, held, locked or fixed.
  • the pivoting frame can be durable, lockable or fixable, in particular by means of a mechanical device, at least in a pivoting position, preferably in both pivoting positions.
  • the output amount can be increased advantageously. As a result, a space-saving arrangement is created.
  • Swing frame and the drive device are designed such that the pivoting frame can be pivoted from a horizontal position in a pivoting direction by 90 ° ⁇ 20 ° and from the horizontal position in the other (opposite) pivoting direction by 25 ° to 35 °, preferably by about 30 °, can be pivoted.
  • the drive device comprises an electric motor with a gear means which is coupled to a drive pinion, and at least one toothed segment which is in operative connection with the drive pinion.
  • a bearing means is arranged on one of the two end faces or on each of the two end faces of the tilt casting device.
  • Each mold is preferably formed by a removable receptacle comprising two mold slides and two end pushers which define the mold cavity in a closed position.
  • the mold slides and end slides are advantageous to the
  • the mold slide and end slide are preferably by means of retaining bolts with the
  • the filling of the pouring ponds takes place in an advantageous manner without a separate cross run (run).
  • the time from which the liquid melt flows into the mold cavities of the casting molds depends on the design of the components which are to be cast by means of the tilt casting apparatus. There is also the possibility that the filling of the
  • Mold cavity of each of the two molds over the cover core takes place, so that advantageously no gates and flow aids are required.
  • the filling over the entire front of the component (without cuts) can be made either via the Gußrohteilkante or directly on the Lucasrgeometrie or the cover core.
  • the Kippg tellvoraires may alternatively have a run, which may be designed in different ways.
  • the runner can be designed such that it is filled centrally with the liquid melt.
  • the casting run can also be designed so that it can be laterally filled with the liquid melt. In this case, additional gates and / or flow aids can be provided.
  • the casting variant can change and thus also the structural design of the
  • Kippg cashvormaschine.
  • the basic principle of the Kippg automatmaschines described above does not change in all variants.
  • Tilting device produced components are preferably castings of a vehicle, in particular a vehicle drive, preferably an internal combustion engine.
  • tilt casting apparatus can be used in addition to the production of cylinder heads, inter alia, for the production of cylinder crankcases or chassis parts and are particularly suitable for implementation or use on a turntable.
  • FIG. 1 is a perspective view of a Kippg screenvoroplasty, according to a
  • Fig. 2 is a plan view of the Kippg screenvoroplasty according to FIG. 1 in the 0 ° position of
  • Fig. 3 is a perspective view of the Kippg screenyoroplasty according to FIGS. 1 and 2 in one
  • FIG. 4e shows a schematically greatly simplified illustration of the sequence of a method for tilt casting components according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the Kippg discernvörraum 1 comprises a
  • Swing frame 2 on which two molds (molds) 3a, 3b are arranged, each with at least one, pouring basin 6a, 6b and which is pivotable about a horizontal pivot axis 7, and a drive device 4, by means of which the pivoting movement of
  • FIGS. 1 and 2 show the
  • Kippg tellvortechnische 1 in a horizontal position (0 ° position) of the swing frame 2.
  • Fig. 3 the Kippg tellvoruze 1 is shown when the swing frame 2 from the
  • the swing frame 2 and the drive device 4 are designed so that the swing frame 2 - starting from the horizontal
  • Basic position (0 ° position) - can be pivoted about the horizontal pivot axis 7 in two opposite pivot directions. At least in one of the two pivoting directions of the swing frame 2 - starting from the horizontal position - be pivoted by 90 ° ⁇ 20 °. Starting from the horizontal basic position, the extent of the possible pivotal movement in the other (opposite) pivoting direction can be smaller. In this pivoting direction, for example, a pivoting by 25 ° to 35 °, preferably by about 30 °, be given.
  • the drive device 4 by means of which the pivoting movement of the swing frame 2 about the horizontal axis of rotation 7 can be driven, is shown in the here
  • the drive device 4 comprises an electric motor 40, which transmits its torque via a transmission means (not provided with reference numerals) - in particular via a multi-stage Bevel gear - which is coupled to a drive pinion, and can transmit a cooperating with the drive pinion gear segment 41 on the swing frame 2.
  • the swing frame 2 is mounted on both end sides.
  • the storage means 42
  • Casting (ladles) 5a, 5b (these are part of the Kippg cardvorides 1, ie, they serve to fill the G fooltümpel 6a, 6, which in turn are components of the molds 3a, 3b) with a liquid molten metal, which is required for the casting of the components , filled.
  • the first casting container 5a serves during the implementation of the Kippg automatvons explained in more detail below the filling of the liquid melt in the pouring basin 6a on the first mold 3a. Accordingly, the second casting container 5b for filling the liquid melt is provided in the pouring basin 6b at the second mold 3b.
  • the Kippg tellvorraum 1 is characterized in particular by the fact that due to the design of the casting containers 5a, 5b, a space-saving design of the hot parts can be achieved. This makes it possible in a particularly advantageous manner that the pouring basins 6a, 6b on the two molds 3a, 3b in a space-saving manner next to each other on the
  • Swing frame 2 can be arranged. Another advantage is that the pouring basins 6a, 6b at the two molds 3a, 3b in accordance with another embodiment of the pouring basins 6a, 6b due to their proximity simultaneously with a single casting container 5a, 5b are filled (in particular by means of a Doppelg phonekelle) with liquid melt can. Overall, by means of the here presented Kippg screenvoriques 1 a larger
  • Each of the two casting molds 3a, 3b has a removable mold holder with two sliding mold slides 30, 31 which can be displaced relative to one another and two end slides which can be displaced relative to one another and which define the mold cavity in a closed position.
  • the mold slides 30, 31 and the front slide are preferably mounted on the swing frame 2 of the Kippg tellvoruze 1 and each comprise a push cylinder 80th Die
  • Form slide 30, 31 and the front slide are preferably connected by means of retaining bolts with the swing frame 2.
  • retaining bolts By unscrewing the corresponding retaining bolts, the operation of a single mold 3a, 3b is possible without the unused mold 3a, 3b would have to be removed from the Kippg screenvorraum 1.
  • Four clamping pieces 8 are provided for mounting the mold holder.
  • sprue sides should face upwards, rotated in a first direction of rotation by about 30 °, in which molds 3a, 3b can be cleaned and finished, and the cores required for the casting of the components can be inserted by an operator into the molds 3a, 3b.
  • the swing frame 2 After filling the pouring ponds 6a, 6b with the melt, the swing frame 2 is rotated together with the pouring ponds 6a, 6b in the opposite direction back to the horizontal basic position (0 ° position), wherein between the 110 ° position and the 0 ° Position the liquid melt gradually into the mold cavities of the molds 3a, 3b can flow.
  • the advantage of this variant of the method is that the pouring basins 6a, 6b are relatively far away from the operator and thus the heat radiation acting on the operator is reduced.
  • the liquid molten metal flows in a laminar manner into the casting molds 3a, 3b and, when filled by one or at one
  • the pivoting frame 2 is first rotated by approximately 45 ° from the horizontal basic position (0 ° position). In this 45 ° position, the molds 3a, 3b are cleaned and finished, and again the cores are inserted by an operator into the molds 3a, 3b. Subsequently, the swing frame 2 is further rotated in the same direction in a 110 ° position (relative to the 0 ° basic position), in which the casting pools 6a, 6b firmly connected to the Kippg screenvoretti 1 completely with the liquid melt required for the casting of the components be filled.
  • the swing frame 2 is pivoted in the opposite direction from the 110 ° position back to the 0 ° position, so that the liquid melt can gradually flow into the mold cavities of the molds 3a, 3b.
  • the advantage of this second variant of the method consists in a smaller compared to the first variant pivoting range, which in turn can greatly simplify the media supply (especially the hose and cable management).
  • the liquid molten metal also flows laminarly into the casting molds 3a, 3b and, when filled by a feeder or a feeder, is kept warm for a long time, so that the components have a high quality.
  • the pouring ponds 6a, 6b in the 110 ° position are only partially filled with the liquid melt.
  • the pivoting back of the swing frame 2 from the 110 ° position to the 0 ° position is then with the help of the two casting troughs 5 a, 5 b or by means of a Doppelg phonekelle, which is provided for the simultaneous filling of both casting basins 6 a, 6 b, the remaining melt in the pouring basins 6a, 6b filled.
  • the filling of the pouring ponds is preferably synchronized with the
  • the two casting containers (pouring ladles) 5a, 5b / drive the double pouring ladle in synchronism with the pivoting movement, so that the remaining melt can be filled into the pouring basins 6a, 6b at a later time.
  • the filling of the pouring basins 6a, 6b takes place in an advantageous manner without a separate transverse run (casting run). The time from which the liquid melt into the
  • Form cavities of the molds 3a, 3b flows is dependent on the design of the components, which are to be poured by means of Kippg devisvorraum 1. There is also the possibility that the filling of the mold cavity of each of the two molds 3a, 3b over the Deck core takes place, so that advantageously no gates and flow aids are required.
  • the filling over the complete front of the component (without cuts) can either be made via the casting edge of the casting or directly via the feeder geometry or the
  • the Kippg tellvoraires 1 may alternatively have a casting run, which can be designed in various ways.
  • the runner can be designed such that it is filled centrally with the liquid melt.
  • the casting run can also be designed so that it can be laterally filled with the liquid melt.
  • additional gates and / or flow aids can be provided.
  • the casting variant can change and thus also the structural design of the
  • Tilting Casting Device 1 Tilting Casting Device 1.
  • the basic principle of the tilt casting method described above with reference to FIGS. 4a to 4e does not change in all variants.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen, in welchem mindestens eine Gießform (3a, 3b) zur Aufnahme einer Metallschmelze mit mindestens einem Gießtümpel (6a, 6b) aus einer Grundstellung in einer ersten Schwenkrichtung um einen ersten Schwenkwinkel in eine erste Schwenkstellung geschwenkt wird. Die Gießform (3a, 3b) wird gesäubert oder geschlichtet, oder mindestens ein Kern wird eingelegt. Die Gießform (3a, 3b) wird in einer zweiten, der ersten Schwenkrichtung entgegengesetzten Schwenkrichtung die Grundstellung durchlaufend oder in der ersten Schwenkrichtung in eine zweite, von der ersten verschiedene Schwenkstellung geschwenkt, in welcher die Gießform einen zweiten Schwenkwinkel aufweist. Der eine Gießtümpel (6a, 6b) wird mit einer flüssigen Metallschmelze gefüllt. Anschließend wird die mindestens eine Gießform (3a, 3b) zusammen mit dem Gießtümpel (6a, 6b) in entgegengesetzter Richtung derart in die Grundstellung geschwenkt, dass die Schmelze laminar in die Gießform (3a, 3b) einfließt. Des Weiteren wird eine insbesondere zur Durchführung des Verfahrens geeignete Kippgießvorrichtung offenbart.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen und Kippgießvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine
Kippgießvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8, die insbesondere zur
Durchführung eines derartigen Kippgießverfahrens geeignet ist.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall bereits bekannt. Beim Kippgießverfahren, das in allgemeiner Form im
Standardwerk„Gießereilexikon", 16. Auflage, 1994, Seite 244 und Seite 655 beschrieben wird, wird eine Gießform (Kokille) um eine Kippachse um bis zu 90° gedreht, während die Schmelze in die Gießform einströmt. Durch diese Maßnahme kann die Kokille in besonders vorteilhafter Weise ohne Strömungsturbulenzen mit der Metallschmelze gefüllt werden. Ein wesentlicher Vorteil des Kippgießens, der in der Literatur häufig genannt wird, besteht darin, dass das beim herkömmlichen Schwerkraftkokillengießen gegebenenfalls auftretende Verspritzen des Metalls durch Führen der Metallschmelze an einer Innenwand der Gießform vermieden werden kann (vgl. P. Schneider,„Kokillen für Leichtmetallguss", Gießereiverlag 1981 , Seite 100 ff.).
Die EP 1 155 763 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Rotationsgießen. Dabei wird eine Gießform mit nach oben weisender Eingussseite auf einer Grundplatte aufgebaut. Im Anschluss daran wird die fertige Gießform mit der Grundplatte um etwa 180° um eine horizontale Drehachse gedreht, so dass die Eingussseite nach unten weist. Ein Gießbehälter wird mit nach oben liegender Öffnungsseite mit Schmelze für einen Gießvorgang gefüllt. Im Anschluss daran wird der mit Schmelze gefüllte Gießbehälter mit einer Öffnungsseite abdichtend an die nach unten weisende Eingussseite der Gießform angedockt. Die Gießform wird dann mit dem daran anliegenden Gießbehälter um etwa 180° um eine horizontale Achse gedreht, so dass die Schmelze in die Gießform einströmen kann. Im Anschluss daran wird der Gießbehälter aus der angedockten Position von der Gießform entfernt.
Aus der DE 10 2004 015 649 B3 sind ein Verfahren zum Gießen von Bauteilen aus
Leichtmetall, insbesondere aus Aluminiumlegierungen, nach dem Kippgießprinzip sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Schmelze im Kopfguss in einen an der Längsseite einer Gießform
befindlichen Querlauf eingefüllt. Die Gießform wird dabei zunächst um einen Winkel von 45° bis 70° um ihre Längsachse gekippt. Danach beginnt das Einfüllen der flüssigen Schmelze in den Querlauf, bis etwa 1/5 der für den Guss des Bauteils benötigten Schmelze in den Querlauf eingefüllt ist, ohne dass die Schmelze bereits in den Formhohlraum der Gießform einströmt. Anschließend wird die Gießform unter kontinuierlichem weiteren Einfüllen der Schmelze derart aus der gekippten Stellung in die Senkrechte gedreht, dass die Schmelze entlang einer
Gießformwand in den Formhohlraum einströmt. Ein Nachteil des aus dieser Druckschrift bekannten Verfahrens besteht darin, dass zunächst nur ein Teil der Schmelze in den Querlauf eingefüllt wird, bevor schließlich mit dem Eingießen in die Kokille begonnen wird. Dadurch kann zwar die Schmelze vor dem Eingießen in die Kokille beruhigt werden, es besteht aber unter Umständen die Gefahr von Temperaturverlusten. Ferner wird die übrige, für den Gießprozess benötigte Schmelze bei diesem Verfahren während des Kippgießens kontinuierlich mittels einer Gießkelle in einen Gießtümpel der Gießvorrichtung eingefüllt und strömt von dort in den
Querlauf ein. Durch das Kippen der Gießform wird der Schmelzestrom im Querlauf um 90° umgelenkt und strömt dann durch mehrere Ausläufe in die Gießform ein. Dabei kann die Schmelze unter Umständen ungleichmäßig durch die Ausläufe in die Kokille einströmen.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Kippgießen von Bauteilen haben die Nachteile zu langer Taktzeiten beim Gießen und zu geringer
Ausbringungsmengen. Um die Ausbringungsmengen erhöhen zu können, wären zwei
Kippgießvorrichtungen notwendig, was einen erhöhten Platzbedarf für den Betrieb zur Folge hätte. Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Kippgießvorrichtungen besteht darin, dass sie einen relativ hohen Aufbau haben und damit unter ergonomischen Gesichtspunkten unvorteilhaft sind.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen zur Verfügung zu stellen, bei dem gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren kürzere Taktzeiten und damit höhere Ausbringungsmengen von Bauteilen in hoher Qualität erreicht werden können. Darüber hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Kippgießen von Bauteilen bereitzustellen, mittels derer höhere Ausbringungsmengen und kürzere Taktzeiten erreicht werden können und die ergonomischer als die aus dem Stand der Technik bekannten Kippgießvorrichtungen ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe durch eine Kippgießvorrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen, die insbesondere aus Leichtmetall bestehen können, umfasst gemäß der ersten Alternative des Anspruchs 1 die Schritte, insbesondere in der folgenden Reihenfolge,
- mindestens eine Gießform, die einen Formhohlraum zur Aufnahme einer Metallschmelze definiert und mindestens einen Gießtümpel aufweist, wird in einem ersten Schritt aus einer Grundstellung mit nach oben weisender Eingussseite in einer ersten Schwenkrichtung um einen ersten Schwenkwinkel in eine erste Schwenkstellung geschwenkt,
- die Gießform wird gesäubert und/oder geschlichtet und/oder mindestens ein Kern wird in die Gießform eingelegt,
- die Gießform wird in einer zweiten, der ersten Schwenkrichtung entgegengesetzten
Schwenkrichtung geschwenkt, durchläuft die Grundstellung und wird in dieser zweiten Schwenkrichtung in eine zweite Schwenkstellung geschwenkt, die bezogen auf diese Grundstellung einen zweiten Schwenkwinkel aufweist,
- der mindestens eine Gießtümpel wird mit der für das Gießen eines Bauteils vorgesehenen flüssigen Metallschmelze gefüllt,
- anschließend wird die mindestens eine Gießform zusammen mit dem Gießtümpel in entgegengesetzter Richtung derart in die Grundstellung geschwenkt, dass die flüssige Schmelze zwischen der zweiten Schwenkstellung und der Grundstellung laminar in den Formhohlraum der Gießform einfließt.
Die Grundstellung ist bevorzugt horizontal orientiert. Der erste Schwenkwinkel liegt bevorzugt im Intervall von 20° bis 40°, insbesondere 25° bis 35°, vorzugsweise wird um etwa 30° geschwenkt. Der zweite Schwenkwinkel liegt bevorzugt im Intervall von 70° bis 120°, vorzugsweise wird um 90°±20° geschwenkt. Die erste Schwenkrichtung kann von dem
Bediener abgewandt und die zweite Schwenkrichtung zugewandt sein. Es kann wenigstens ein Teil der flüssigen Schmelze oder die ganze flüssige Schmelze während des Schwenkens in die Gießform einfließen.
Unter anderem besteht ein Vorteil dieser Verfahrensvariante darin, dass der mindestens eine Gießtümpel relativ weit vom Bediener entfernt angeordnet ist und so die auf den Bediener wirkende Wärmestrahlung verringert werden kann. Ein alternatives erfindungsgemäßes Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen umfasst gemäß der zweiten Alternative des Anspruchs 1 die Schritte, insbesondere in der folgenden
Reihenfolge,
- mindestens eine Gießform, die einen Formhohlraum zur Aufnahme einer Metallschmelze definiert und mindestens einen Gießtümpel aufweist, wird in einem ersten Schritt aus einer Grundstellung mit nach oben weisender Eingussseite in einer ersten Schwenkrichtung um einen ersten Schwenkwinkel in eine erste Schwenkstellung geschwenkt,
- die Gießform wird gesäubert und/oder geschlichtet und/oder mindestens ein Kern wird in die Gießform eingelegt,
- die Gießform wird in dieser ersten Schwenkrichtung in eine zweite Schwenkstellung
geschwenkt, die von der ersten Schwenkstellung verschieden ist und bezogen auf diese Grundstellung einen zweiten Schwenkwinkel aufweist,
- der mindestens eine Gießtümpel wird mit der für das Gießen eines Bauteils vorgesehenen flüssigen Metallschmelze gefüllt,
- anschließend wird die Gießform zusammen mit dem Gießtümpel in einer zweiten, der ersten Schwenkrichtung entgegengesetzten Schwenkrichtung derart in die Grundstellung geschwenkt, dass die flüssige Schmelze zwischen der zweiten Schwenkstellung und der Grundstellung laminar in den Formhohlraum der Gießform einfließt.
Die Grundstellung ist bevorzugt horizontal orientiert. Der erste Schwenkwinkel liegt bevorzugt im Intervall von 30° bis 60°, insbesondere 40° bis 50°, vorzugsweise wird um etwa 45° geschwenkt. In der zweiten Schwenkstellung beträgt der auf die Grundstellung bezogene Schwenkwinkel bevorzugt 90°±20°. Die erste Schwenkrichtung kann von der Grundstellung ausgehend dem Bediener zugewandt sein. Es kann wenigstens ein Teil der flüssigen Schmelze oder die ganze flüssige Schmelze während des Schwenkens in die Gießform einfließen.
Unter anderem besteht ein Vorteil dieser zweiten Verfahrensvariante in einem im Vergleich zur ersten Variante kleineren Schwenkbereich, der seinerseits die Medienversorgung
(insbesondere die Schlauch- und Kabelführung) wesentlich vereinfachen kann.
Die Gießform wird bevorzugt in der Position des ersten Schwenkwinkels und in der Position des zweiten Schwenkwinkels angehalten oder zur Durchführung der manipulierenden Schritte festgelegt. Die beiden hier vorgestellten Alternativen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kippgießen von Bauteilen stellen eine besonders vorteilhafte Form des an sich bereits bekannten
Kippgießverfahrens dar. Sie haben gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren den Vorteil, dass eine laminare und damit turbulenzarme Formfüllung der mindestens einen Gießform erreicht werden kann. Dadurch können Bauteile - beispielsweise Zylinderköpfe aus Leichtmetall -, die hohen Qualitätsanforderungen genügen, hergestellt werden.
Die Metallschmelze kann insbesondere eine Leichtmetallschmelze, bevorzugt eine Aluminiumoder eine Aluminiumlegierungsschmelze sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die mindestens eine Gießform, die vorzugsweise auf einem Schwenkrahmen angeordnet werden kann, aus der bevorzugt horizontalen
Grundstellung (0°-Stellung) um bis zu 1 10° in die zweite Schwenkstellung verschwenkt, in der der mindestens eine Gießtümpel mit der flüssigen Metallschmelze gefüllt werden kann.
Insbesondere kann der Gießtümpel komplett befüllt werden, bevor die Metallschmelze in den Hohlraum der Gießform gelangt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird in der ersten Schwenkstellung nach dem Säubern und Schlichten mindestens ein Kern in die Gießform eingelegt. Im Gegensatz dazu werden gemäß bekanntem Stand der Technik die Kerne separat auf eine Kernhaltevorrichtung beziehungsweise Zentriervorrichtung gelegt, von welcher diese anschließend mittels einer Greifervorrichtung als Kernpaket oder einzelne Kerne in die Kokille eingelegt werden.
Vorliegend werden die Kerne unmittelbar in die Gießform (Kokille) eingelegt. Zuvor wird die mindestens eine Gießform der Kippgießvorrichtung um einen ersten Schwenkwinkel gedreht, damit die Handhabung für den Bediener der Kippgießvorrichtung erleichtert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine
Gießtümpel vollständig mit der für das Gießen des Bauteils benötigten flüssigen Metallschmelze gefüllt wird, bevor die mindestens eine Gießform aus der zweiten Schwenkstellung in die Grundstellung verschwenkt wird und die Metallschmelze in die mindestens eine Gießform einfließt. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass der mindestens eine
Gießbehälter nur ein einziges Mal, und zwar vor dem Einleiten des eigentlichen
Kippgießprozesses, mit der Metallschmelze gefüllt werden muss.
In einer alternativen Verfahrensvariante besteht auch die Möglichkeit, dass der mindestens eine Gießtümpel teilweise mit der für das Gießen des Bauteils benötigten flüssigen Metallschmelze gefüllt wird, bevor die mindestens eine Gießform aus der zweiten Schwenkstellung in die Grundstellung verschwenkt wird, und dass die übrige Metallschmelze während des Verschwenkens der mindestens einen Gießform aus der zweiten Schwenkstellung in die Grundstellung in den mindestens einen Gießtümpel eingefüllt wird. Das Befüllen des mindestens einen Gießtümpels erfolgt vorzugsweise synchronisiert mit der Schwenkbewegung des Schwenkrahmens.
Um die Taktzeiten zu verkürzen und damit die Ausbringungsmenge zu erhöhen, ist in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass das Verfahren gleichzeitig mit mindestens zwei Gießformen und mindestens zwei Gießtümpeln durchgeführt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass jeder Gießtümpel jeweils mittels eines diesem zugeordneten Gießbehälters, insbesondere mittels einer Gießkelle, mit flüssiger Metallschmelze gefüllt wird. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass zwei Gießtümpel mittels einer einzelnen
Doppelgießkelle oder dergleichen gleichzeitig mit flüssiger Metallschmelze gefüllt werden.
Eine erfindungsgemäße Kippgießvorrichtung, die insbesondere zur Durchführung eines der vorstehend beschriebenen Verfahren geeignet ist, umfasst gemäß Anspruch 8
- mindestens eine Gießform, die einen Formhohlraum zur Aufnahme einer Metallschmelze definiert, und mindestens einen Gießtümpel, der zumindest teilweise mit einer flüssigen Metallschmelze für das Gießen eines Bauteils gefüllt werden kann,
- einen Schwenkrahmen, an dem die mindestens eine Gießform angebracht ist und der um eine Schwenkachse schwenkbar ist,
- eine Antriebsvorrichtung, mittels derer die Schwenkbewegung des Schwenkrahmens angetrieben werden kann, wobei der Schwenkrahmen und die Antriebsvorrichtung erfindungsgemäß derart ausgebildet sind, dass der Schwenkrahmen aus einer Grundstellung zumindest in einer Schwenkrichtung in eine erste Schwenkstellung und in eine zweite Schwenkstellung verschwehkt werden kann.
Die erfindungsgemäße Kippgießvorrichtung ist bedienungsfreundlich. Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen besteht der Vorteil, dass für die
Kippgießvorrichtung nur ein relativ kleiner Bauraum benötigt wird, insbesondere kann eine geringe Bauhöhe realisiert werden. Ein weiterer Vorteil besteht in einem relativ geringen Kippdrehmoment, welches während des Betriebs der Kippgießvorrichtung auftritt. Die Grundstellung ist bevorzugt horizontal orientiert. Die Schwenkachse ist bevorzugt horizontal orientiert. Der Gießtümpel kann insbesondere ein Teil der Gießform sein oder mit der Gießform verbunden sein. Insbesondere kann der Schwenkrahmen zumindest in einer Schwenkrichtung um einen Winkel im Intervall von 55° bis 125°, insbesondere 65° bis 115°, bevorzugt 90°±20°, verschwenkt werden. Der Schwenkrahmen kann insbesondere wenigstens in einer
Schwenkstellung, bevorzugt in beiden Schwenkstellungen, gehalten, arretiert oder festgelegt werden. Anders gesagt, der Schwenkrahmen kann wenigstens in einer Schwenkstellung, bevorzugt in beiden Schwenkstellungen, haltbar, arretierbar oder festlegbar sein, insbesondere mittels einer mechanischen Vorrichtung.
Durch die Verwendung von mindestens zwei Gießformen, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform möglich ist, kann die Ausbringungsmenge in vorteilhafter Weise erhöht werden. In der Folge wird auch eine platzsparende Anordnung geschaffen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass der
Schwenkrahmen und die Antriebsvorrichtung derart ausgebildet sind, dass der Schwenkrahmen aus einer horizontalen Stellung in einer Schwenkrichtung um 90°±20° verschwenkt werden kann und aus der horizontalen Stellung in der anderen (entgegengesetzten) Schwenkrichtung um 25° bis 35°, vorzugsweise um etwa 30°, verschwenkt werden kann.
Um die Kippgießvorrichtung besonders kompakt ausführen zu können, wird in einer
bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Antriebsvorrichtung einen Elektromotor mit einem Getriebemittel, das mit einem Antriebsritzel gekoppelt ist, und mindestens ein Zahnsegment, das mit dem Antriebsritzel in Wirkverbindung steht, aufweist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass an einer der beiden Stirnseiten oder an jeder der beiden Stirnseiten der Kippgießvorrichtung ein Lagermittel angeordnet ist. Dadurch kann die Drehmomentübertragung auf den Schwenkrahmen relativ kompakt bauend gestaltet werden.
Jede Gießform wird vorzugsweise durch eine entnahmefähige Formaufnahme gebildet, die zwei Formschieber und zwei Stirnschieber umfasst, die in einer geschlossenen Stellung den Formhohlraum definieren. Die Formschieber und Stirnschieber sind vorteilhaft an dem
Schwenkrahmen der Kippgießvorrichtung angebracht und umfassen jeweils einen
Schubzylinder, so dass ein einfaches Öffnen und Schließen der Gießform möglich ist. Die Formschieber und Stirnschieber sind vorzugsweise mit Hilfe von Haltebolzen mit dem
Schwenkrahmen verschraubt. Durch Herausdrehen der entsprechenden Haltebolzen ist der Betrieb einer einzelnen Gießform möglich, ohne dass die nicht benutzte Gießform von der Kippgießvorrichtung demontiert werden müsste. Eine der beiden Formen kann angekoppelt bleiben, wird aber abgeschaltet.
Die Füllung der Gießtümpel erfolgt dabei in vorteilhafter Weise ohne einen separaten Querlauf (Gießlauf). Der Zeitpunkt, ab dem die flüssige Schmelze in die Formhohlräume der Gießformen einströmt, ist abhängig von der Gestaltung der Bauteile, welche mittels der Kippgießvorrichtung gegossen werden sollen. Es besteht ferner die Möglichkeit, dass die Füllung des
Formhohlraums jeder der beiden Gießformen über den Deckkern erfolgt, so dass in vorteilhafter Weise keine Anschnitte und Fließhilfen erforderlich sind. Die Füllung über die komplette Front des Bauteils (ohne Anschnitte) kann entweder über die Gussrohteilkante oder aber direkt über die Speisergeometrie beziehungsweise den Deckkern erfolgen.
Die Kippgießvorrichtung kann alternativ einen Gießlauf aufweisen, der auf unterschiedliche Weise gestaltet sein kann. So kann der Gießlauf beispielsweise so ausgeführt sein, dass er mittig mit der flüssigen Schmelze gefüllt wird. Alternativ kann der Gießlauf auch so ausgeführt sein, dass er seitlich mit der flüssigen Schmelze gefüllt werden kann. Dabei können zusätzliche Anschnitte und/oder Fließhilfen vorgesehen sein. Je nach Ausführung der Bauteilgeometrie kann die Gießvariante wechseln und damit auch die konstruktive Ausgestaltung der
Kippgießvorrichtung. Das oben beschriebene Grundprinzip des Kippgießverfahrens ändert sich jedoch in sämtlichen Varianten nicht.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren und/oder mit der erfindungsgemäßen
Kippgießvorrichtung hergestellten Bauteile sind bevorzugt Gießteile eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugantriebs, bevorzugt eines Verbrennungsmotors.
Die hier beschriebenen Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen sowie die Kippgießvorrichtung können neben der Herstellung von Zylinderköpfen unter anderem auch zur Herstellung von Zylinderkurbelgehäusen oder Fahrwerksteilen eingesetzt werden und sind insbesondere zur Durchführung beziehungsweise Verwendung auf einem Drehtisch geeignet.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Kippgießvorrichtung, die gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt ist, in einer 0°-Stellung (horizontalen Grundstellung) eines Schwenkrahmens; Fig. 2 eine Draufsicht auf die Kippgießvorrichtung gemäß Fig. 1 in der 0°-Stellung des
Schwenkrahmens;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Kippgießyorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 in einer
110°-Kippstellung des Schwenkrahmens;
Fig. 4a
bis 4e eine schematisch stark vereinfachte Darstellung des Ablaufs eines Verfahrens zum Kippgießen von Bauteilen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 soll zunächst der grundlegende konstruktive Aufbau einer Kippgießvorrichtung 1 zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall, wie zum Beispiel Zylinderköpfen, näher erläutert werden, die gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Die Kippgießvörrichtung 1 umfasst einen
Schwenkrahmen 2, auf dem zwei Gießformen (Kokillen) 3a, 3b mit jeweils mindestens einem, Gießtümpel 6a, 6b angeordnet sind und der um eine horizontale Schwenkachse 7 schwenkbar ist, sowie eine Antriebsvorrichtung 4, mittels derer die Schwenkbewegung des
Schwenkrahmens 2 angetrieben werden kann. Vorliegend zeigen Fig. 1 und 2 die
Kippgießvorrichtung 1 in einer horizontalen Grundstellung (0°-Stellung) des Schwenkrahmens 2. In Fig. 3 ist die Kippgießvorrichtung 1 gezeigt, wenn der Schwenkrahmen 2 aus der
Grundstellung um 110° verschwenkt ist. Der Schwenkrahmen 2 und die Antriebsvorrichtung 4 sind so ausgeführt, dass der Schwenkrahmen 2 - ausgehend von der horizontalen
Grundstellung (0°-Stellung) - in zwei entgegengesetzten Schwenkrichtungen um die horizontale Schwenkachse 7 verschwenkt werden kann. Zumindest in einer der beiden Schwenkrichtungen kann der Schwenkrahmen 2 - ausgehend von der horizontalen Grundstellung - um 90°±20° verschwenkt werden. Ausgehend von der horizontalen Grundstellung kann das Ausmaß der möglichen Schwenkbewegung in der anderen (entgegengesetzten) Schwenkrichtung kleiner sein. In dieser Schwenkrichtung kann zum Beispiel eine Schwenkbarkeit um 25° bis 35°, vorzugsweise um etwa 30°, gegeben sein.
Die Antriebsvorrichtung 4, mittels derer die Schwenkbewegung des Schwenkrahmens 2 um die horizontale Drehachse 7 angetrieben werden kann, ist in dem hier gezeigten
Ausführungsbeispiel seitlich an einer Stirnseite der Kippgießvorrichtung 1 angebracht. Die Antriebsvorrichtung 4 umfasst vorliegend einen Elektromotor 40, der sein Drehmoment über ein Getriebemittel (nicht mit Bezugszeichen versehen) - insbesondere über ein mehrstufiges Kegelradgetriebe -, das mit einem Antriebsritzel gekoppelt ist, und ein mit dem Antriebsritzel zusammenwirkendes Zahnsegment 41 auf den Schwenkrahmen 2 übertragen kann. Der Schwenkrahmen 2 ist an beiden Stirnseiten gelagert. Dabei sind die Lagermittel 42
vorzugsweise als Kränze ausgebildet, so dass die Baugröße der Kippgießvorrichtung 1 durch Aufnahme der Stirnschieberzylinder 80 verkürzt werden kann. Diese Kombination aus dem Getriebemittel und dem Elektromotor 40 ist vorteilhaft auf einen außerhalb der Drehachse 7 liegenden Schwerpunkt und damit auf ein hohes Drehmoment ausgelegt. Es kann so in vorteilhafter Weise eine niedrige Bauhöhe der Kippgießvorrichtung 1 und eine gute
Zugänglichkeit derselben - insbesondere ohne ein zusätzliches Podest oder eine Absenkung in den Boden - realisiert werden.
Ferner wird die Kippgießvorrichtung 1 in diesem Ausführungsbeispiel mittels zweier
Gießbehälter (Gießkellen) 5a, 5b (diese sind Bestandteil der Kippgießvorrichtung 1 , d.h., sie dienen zum Befüllen der Gießtümpel 6a, 6, die ihrerseits Bestandteile der Gießformen 3a, 3b sind) mit einer flüssigen Metallschmelze, die für das Gießen der Bauteile benötigt wird, gefüllt. Der erste Gießbehälter 5a dient dabei während der Durchführung des weiter unten noch näher erläuterten Kippgießverfahrens dem Einfüllen der flüssigen Schmelze in den Gießtümpel 6a an der ersten Gießform 3a. Entsprechend ist der zweite Gießbehälter 5b für das Einfüllen der flüssigen Schmelze in den Gießtümpel 6b an der zweiten Gießform 3b vorgesehen.
Die Kippgießvorrichtung 1 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass auf Grund der Gestaltung der Gießbehälter 5a, 5b ein Platz sparender Aufbau der Warmteile erreicht werden kann. Dadurch ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, dass die Gießtümpel 6a, 6b an den zwei Gießformen 3a, 3b in Platz sparender Weise nebeneinander auf dem
Schwenkrahmen 2 angeordnet werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Gießtümpel 6a, 6b an den beiden Gießformen 3a, 3b bei entsprechend anderer Ausgestaltung der Gießtümpel 6a, 6b aufgrund ihrer Nähe gleichzeitig mit einem einzelnen Gießbehälter 5a, 5b (insbesondere mittels einer Doppelgießkelle) mit flüssiger Schmelze gefüllt werden können. Insgesamt kann mittels der hier vorgestellten Kippgießvorrichtung 1 eine größere
Ausbringungsmenge erreicht werden, da die Taktzeiten kürzer sind als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen. Weiterhin wird aufgrund der Platzierung der Formteilantriebe eine kompakte Bauweise realisiert, die es ermöglicht, den Schwenkrahmen 2 zusammen mit den daran angebrachten Gießformen 3a, 3b bei geringer Bauhöhe zu verschwenken und die Kippgießvorrichtung 1 besonders kurz baut. Jede der beiden Gießformen 3a, 3b weist eine entnehmbare Formaufnahme mit zwei relativ zueinander verschiebbaren Formschiebern 30, 31 und zwei relativ zueinander verschiebbaren Stirnschiebern auf, die in einer geschlossenen Stellung den Formhohlraum definieren. Die Formschieber 30, 31 und die Stirnschieber sind vorzugsweise an dem Schwenkrahmen 2 der Kippgießvorrichtung 1 angebracht und umfassen jeweils einen Schubzylinder 80. Die
Formschieber 30, 31 und die Stirnschieber sind vorzugsweise mit Hilfe von Haltebolzen mit dem Schwenkrahmen 2 verbunden. Durch Herausdrehen der entsprechenden Haltebolzen ist der Betrieb einer einzelnen Gießform 3a, 3b möglich, ohne dass die nicht benutzte Gießform 3a, 3b von der Kippgießvorrichtung 1 demontiert werden müsste. Es besteht die Möglichkeit, dass eine der beiden Gießformen 3a, 3b angekoppelt bleibt, aber deaktiviert wird. Vier Klemmstücke 8 sind für die Montage der Formaufnahme vorgesehen.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 4a bis 4e soll nachfolgend der prinzipielle Ablauf eines Verfahrens zum Kippgießen von Bauteilen aus Leichtmetall gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert werden. In einem ersten Verfahrensschritt wird der Schwenkrahmen 2 ausgehend von einer horizontalen Grundstellung (0°-Stellung, siehe Fig. 4e) mit den daran angebrachten Gießformen 3a, 3b, deren
Eingussseiten zunächst nach oben weisen, in einer ersten Drehrichtung um etwa 30° gedreht, in der Gießformen 3a, 3b gesäubert und geschlichtet werden können und die für das Gießen der Bauteile benötigten Kerne von einem Bediener in die Gießformen 3a, 3b eingelegt werden können. Nach dem Einlegen der Kerne wird der Schwenkrahmen 2 in einer zweiten, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Richtung gedreht, durchläuft die horizontale Grundstellung und wird weiter in dieser zweiten Drehrichtung in eine 110°-Stellung (bezogen auf die 0°- Grundstellung) gedreht (siehe Fig. 4b), in der die Gießtümpel 6a, 6b mit einem Gießbehälter 5a, 5b (Gießkelle) oder dergleichen vollständig mit der für das Gießen der Bauteile benötigten flüssigen Metallschmelze gefüllt werden können. Nach dem Befüllen der Gießtümpel 6a, 6b mit der Schmelze wird der Schwenkrahmen 2 zusammen mit den Gießtümpeln 6a, 6b in entgegengesetzter Richtung wieder in die horizontale Grundstellung (0°-Stellung) gedreht, wobei zwischen der 110°-Stellung und der 0°-Stellung die flüssige Schmelze allmählich in die Formhohlräume der Gießformen 3a, 3b einfließen kann. Der Vorteil dieser Verfahrensvariante besteht darin, dass die Gießtümpel 6a, 6b relativ weit vom Bediener entfernt sind und so die auf den Bediener wirkende Wärmestrahlung verringert ist. Die flüssige Metallschmelze fließt dabei laminar in die Gießformen 3a, 3b ein und bei einer Befüllung durch einen oder an einem
Speiser wird dieser lange warm gehalten, so dass die Bauteile eine hohe Qualität aufweisen. Gemäß einer alternativen Variante des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der Schwenkrahmen 2 zunächst um etwa 45° aus der horizontalen Grundstellung (0°-Stellung) gedreht wird. In dieser 45°-Stellung werden die Gießformen 3a, 3b gesäubert und geschlichtet und es werden wiederum die Kerne von einem Bediener in die Gießformen 3a, 3b eingelegt. Anschließend wird der Schwenkrahmen 2 in derselben Richtung weiter in eine 110°-Stellung (bezogen auf die 0°-Grundstellung) gedreht, in der die fest mit der Kippgießvorrichtung 1 verbundenen Gießtümpel 6a, 6b vollständig mit der für das Gießen der Bauteile benötigten flüssigen Schmelze gefüllt werden. Dann wird der Schwenkrahmen 2 in entgegengesetzter Richtung aus der 110°-Stellung wieder in die 0°-Stellung verschwenkt, so dass die flüssige Schmelze allmählich in die Formhohlräume der Gießformen 3a, 3b einströmen kann. Der Vorteil dieser zweiten Verfahrensvariante besteht in einem im Vergleich zur ersten Variante kleineren Schwenkbereich, der seinerseits die Medienversorgung (insbesondere die Schlauch- und Kabelführung) wesentlich vereinfachen kann. Die flüssige Metallschmelze fließt dabei ebenfalls laminar in die Gießformen 3a, 3b ein und bei einer Befüllung durch einen oder an einem Speiser wird dieser lange warm gehalten, so dass die Bauteile eine hohe Qualität aufweisen.
In beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Kippgießverfahrens besteht die Möglichkeit, dass die Gießtümpel 6a, 6bin der 110°-Stellung (zweiten Schwenkstellung) lediglich teilweise mit der flüssigen Schmelze gefüllt werden. Während des Zurückschwenkens des Schwenkrahmens 2 aus der 110°-Stellung in die 0°-Stellung wird dann mit Hilfe der beiden Gießkellen 5a, 5b beziehungsweise mittels einer Doppelgießkelle, die für das gleichzeitige Befüllen beider Gießtümpel 6a, 6b vorgesehen ist, die übrige Schmelze in die Gießtümpel 6a, 6b eingefüllt. Das Befüllen der Gießtümpel erfolgt vorzugsweise synchronisiert mit der
Schwenkbewegung des Schwenkrahmens 2. Der/die Gießbehälter 5a, 5b (Gießkelle
beziehungsweise Doppelgießkelle) kann/können insbesondere so gesteuert werden, dass zunächst nur etwa 3/4 der benötigten Metallschmelze in die Gießtümpel 6a, 6b eingefüllt wird, bevor die Schwenkbewegung aus der 110°-Stellung in die horizontale Grundstellung eingeleitet wird. Während der Schwenkbewegung des Schwenkrahmens 2 fahren die beiden Gießbehälter (Gießkellen) 5a, 5b /fährt die Doppelgießkelle synchron mit der Schwenkbewegung mit, so dass die restliche Schmelze zu einem späteren Zeitpunkt in die Gießtümpel 6a, 6b eingefüllt werden kann. Die Füllung der Gießtümpel 6a, 6b erfolgt dabei in vorteilhafter Weise ohne einen separaten Querlauf (Gießlauf). Der Zeitpunkt, ab dem die flüssige Schmelze in die
Formhohlräume der Gießformen 3a, 3b einströmt, ist abhängig von der Gestaltung der Bauteile, welche mittels der Kippgießvorrichtung 1 gegossen werden sollen. Es besteht ferner die Möglichkeit, dass die Füllung des Formhohlraums jeder der beiden Gießformen 3a, 3b über den Deckkern erfolgt, so dass in vorteilhafter Weise keine Anschnitte und Fließhilfen erforderlich sind. Die Füllung über die komplette Front des Bauteils (ohne Anschnitte) kann entweder über die Gussrohteilkante oder aber direkt über die Speisergeometrie beziehungsweise den
Deckkern erfolgen.
Die Kippgießvorrichtung 1 kann alternativ einen Gießlauf aufweisen, der auf verschiedene Weise gestaltet sein kann. So kann der Gießlauf beispielsweise so ausgeführt sein, dass er mittig mit der flüssigen Schmelze gefüllt wird. Alternativ kann der Gießlauf auch so ausgeführt sein, dass er seitlich mit der flüssigen Schmelze gefüllt werden kann. Dabei können zusätzliche Anschnitte und/oder Fließhilfen vorgesehen sein. Je nach Ausführung der Bauteilgeometrie kann die Gießvariante wechseln und damit auch die konstruktive Ausgestaltung der
Kippgießvorrichtung 1. Das vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4a bis Fig. 4e beschriebene Grundprinzip des Kippgießverfahrens ändert sich jedoch in sämtlichen Varianten nicht.
Bezugszeichenliste
Kippgießvorrichtung
Schwenkrahmen
a Gießform
b Gießform
Antriebsvorrichtung
a Gießbehälter (Gießkelle)
b Gießbehälter (Gießkelle)
a Gießtümpel
b Gießtümpel 7 Drehachse
Klemmstück
0 erster Formschieber
1 zweiter Formschieber
0 Elektromotor
1 Zahnsegment
2 Lagermittel
0 Schubzylinder

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Kippgießen von Bauteilen, umfassend die Schritte
- mindestens eine Gießform (3a, 3b), die einen Formhohlraum zur Aufnahme einer Metallschmelze definiert und mindestens einen Gießtümpel (6a, 6b) aufweist, wird in einem ersten Schritt aus einer Grundstellung mit nach oben weisender Eingussseite in einer ersten Schwenkrichtung um einen ersten Schwenkwinkel in eine erste Schwenkstellung geschwenkt,
- die Gießform (3a, 3b) wird gesäubert und/oder geschlichtet und/oder mindestens ein Kern wird in die Gießform (3a, 3b) eingelegt,
- die Gießform (3a, 3b) wird in einer zweiten, der ersten Schwenkrichtung
entgegengesetzten Schwenkrichtung geschwenkt, durchläuft die Grundstellung und wird in dieser zweiten Schwenkrichtung in eine zweite Schwenkstellung geschwenkt, in welcher die Gießform bezogen auf diese Grundstellung einen zweiten Schwenkwinkel aufweist, oder
die Gießform (3a, 3b) wird in der ersten Schwenkrichtung in eine zweite Schwenkstellung geschwenkt, die von der ersten Schwenkstellung verschieden ist und bezogen auf diese Grundstellung einen zweiten Schwenkwinkel aufweist,
- der mindestens eine Gießtümpel (6a, 6b) wird mit einer für das Gießen eines
Bauteils vorgesehenen flüssigen Metallschmelze gefüllt,
- anschließend wird die mindestens eine Gießform (3a, 3b) zusammen mit dem
Gießtümpel (6a, 6b) in entgegengesetzter Richtung derart in die Grundstellung geschwenkt, dass die flüssige Schmelze zwischen der zweiten Schwenkstellung und der Grundstellung laminar in den Formhohlraum der Gießform (3a, 3b) einfließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Grundstellung
horizontal orientiert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste
Schwenkwinkel 25° bis 35° beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste
Schwenkwinkel 40° bis 50° beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der
zweite Schwenkwinkel 90°±20° beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
mindestens eine Gießtümpel (6a, 6b) vollständig mit der für das Gießen des Bauteils benötigten flüssigen Metallschmelze gefüllt wird, bevor die mindestens eine Gießform (3a, 3b) aus der zweiten Schwenkstellung in die Grundstellung verschwenkt wird und die Metallschmelze in die mindestens eine Gießform (3a, 3b) einfließt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
mindestens eine Gießtümpel (6a, 6b) teilweise mit der für das Gießen des Bauteils benötigten flüssigen Metallschmelze gefüllt wird, bevor die mindestens eine Gießform (3a, 3b) aus der zweiten Schwenkstellung, in welcher der zweite Schwenkwinkel 90°±20° beträgt, in die Grundstellung verschwenkt wird, und dass die übrige
Metallschmelze während des Verschwenkens der mindestens einen Gießform (3a, 3b) aus der zweiten Schwenkstellung in die Grundstellung in den mindestens einen Gießtümpel (6a, 6b) eingefüllt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verfahren gleichzeitig mit mindestens zwei Gießformen (3a, 3b) und mindestens zwei Gießtümpeln (6a, 6b) durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gießtümpel (6a, 6b) jeweils mittels eines diesem zugeordneten Gießbehälters (5a, 5b) mit flüssiger Metallschmelze gefüllt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Gießtümpel (6a, 6b) mittels einer einzelnen Doppelgießkelle gleichzeitig mit flüssiger Metallschmelze gefüllt werden.
11. Kippgießvorrichtung (1) zum Gießen von Bauteilen, umfassend
- mindestens eine Gießform (3a, 3b), die einen Formhohlraum zur Aufnahme einer Metallschmelze definiert und mindestens einen Gießtümpel (6a, 6b) aufweist, der zumindest teilweise mit einer flüssigen Metallschmelze für das Gießen eines Bauteils gefüllt werden kann,
- einen Schwenkrahmen (2), an- dem die mindestens eine Gießform (3a, 3b)
angebracht ist und der um eine Schwenkachse (7) schwenkbar ist,
- eine Antriebsvorrichtung (4), mittels derer die Schwenkbewegung des
Schwenkrahmens (2) angetrieben werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkrahmen (2) und die Antriebsvorrichtung (4) derart ausgebildet sind, dass der Schwenkrahmen (2) aus einer Grundstellung zumindest in einer Schwenkrichtung in eine erste Schwenkstellung und in eine zweite Schwenkstellung verschwenkt werden kann.
12. Kippgießvorrichtung (1) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Schwenkrahmen (2) und die Antriebsvorrichtung (4) derart ausgebildet sind, dass der Schwenkrahmen (2) aus einer Grundstellung in einer Schwenkrichtung um 90°±20° verschwenkt werden kann und aus der Grundstellung in der anderen Schwenkrichtung um 25° bis 35° verschwenkt werden kann.
13. Kippgießvorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkrahmen in wenigstens einer der Schwenkstellungen arretierbar ist.
14. Kippgießvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (4) einen Elektromotor (40) mit einem Getriebemittel, das mit einem Antriebsritzel gekoppelt ist, und mindestens ein
Zahnsegment (41), das mit dem Antriebsritzel in Wirkverbindung steht, aufweist.
15. Kippgießvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass an einer der beiden Stirnseiten oder an jeder der beiden
Stirnseiten der Kippgießvorrichtung (1) ein Lagermittel (42) angeordnet ist.
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