WO2019086084A1 - GIEßVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER LEICHTMETALLFELGE SOWIE LEICHTMETALLFELGE - Google Patents

GIEßVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER LEICHTMETALLFELGE SOWIE LEICHTMETALLFELGE Download PDF

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WO2019086084A1
WO2019086084A1 PCT/DE2018/200097 DE2018200097W WO2019086084A1 WO 2019086084 A1 WO2019086084 A1 WO 2019086084A1 DE 2018200097 W DE2018200097 W DE 2018200097W WO 2019086084 A1 WO2019086084 A1 WO 2019086084A1
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light metal
tool
punch
metal melt
rim
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Tobias Schwarz
Stephan Arnold
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Schuler Pressen Gmbh
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/22Moulds for peculiarly-shaped castings
    • B22C9/28Moulds for peculiarly-shaped castings for wheels, rolls, or rollers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/108Installation of cores
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/02Pressure casting making use of mechanical pressure devices, e.g. cast-forging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/08Controlling, supervising, e.g. for safety reasons

Definitions

  • the invention relates to a casting apparatus for producing a light metal rim with rim spokes, wherein between two rim spokes a spoke space is arranged and the casting a tool with a part shape and a recess for creating the spoke space, a stamp with a
  • Recess increase counterpart and a metering device, and a method for producing the light metal rim and a light metal rim.
  • Aluminum alloy rims (called aluminum rims or aluminum rims for short) are generally manufactured in low-pressure chill casting. Due to the central sprue, the melt of the mold closed there must always be distributed over the spokes of Vierden, so that they can not be made slender enough.
  • the filling speeds are very high due to the small diameter at the gate, so that many aluminum alloys are not usable.
  • aluminum alloy figs by low pressure die casting may not have higher strength aluminum alloys.
  • EP 3 330 020 A1 discloses a device for chill casting of a light metal wheel having a rim, wherein the melt passes through an opening in the lower mold part in the cavity.
  • JP 2012-96 247 A discloses a low-pressure casting apparatus for a vehicle wheel in which the melt is forced into the cavity by pressurizing the melt in the melting furnace. A similar shape structure and the same type of melt supply, the JP 2012-245 561 A on.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • the object is achieved by a casting apparatus for producing a light metal rim with rim spokes, wherein between two rim spokes a spoke space is arranged, and the casting a tool with a part mold and a Aussparerhöhung to create the Speichen free space, a stamp with a
  • Aussparerhöhungungshafenform and a Dosiereinri rect wherein the punch is retractable into the tool, and the tool and the punch in a closed position form a cavity and are configured such that when a merging of the punch with the tool a previously by the Dos iere infeed e brought inchtmet.al lschmel ze the cavity fills, wherein a height of Aussparerhöhung and an amount of light metal melt, which is introduced by means of the metering device in the tool, are set such that an upper part of the Aussparerhöhung in the closed position free of the
  • a device can be provided, are made with the aluminum alloy rims, the machining ratio is significantly lower.
  • the cast skin can remain essentially untreated, so that a higher stability and / or strength is given.
  • the feeding of the light metal melt can be done differently and thus at lower speeds in the mold. Consequently, for the first time, higher-strength alloys which were not capable of being pressure-cast according to the prior art can be used.
  • the punch in the event that the punch is connected to a press ram of a press, can be done with the vorl lying device a die-casting process with which, for example, higher-strength aluminum alloys for the light metal rims can be produced.
  • the spokes can be made slimmer, which on the one hand a material saving and on the other hand larger design releases,
  • a “casting device” is in particular a device in which or by means of which a melt is brought into a desired shape.
  • the "alloy wheel” is in particular an automobile, which in particular designates the wheel of an automobile without a car tire.
  • ⁇ br/> ⁇ br/> In the present case not only the rim in the narrower sense (outer ring) but also the wheel rim and / or the wheel flange is included
  • the alloy wheel comprises both spokes and a hub, the hub is usually pushed onto a shaft, an axle or a pin and in the present case forms in particular the center of the alloy rim
  • the hub rotates in the mounted case around the axle, which connects it to a bearing.
  • the light metal spoke connects in particular the hub with the rim (in the narrower sense)
  • spoke space In contrast to the rim spoke, the spoke clearance has no material. Thus, for example, if it is configured large enough, be penetrated by this.
  • a "tool” is in particular a molding tool with which, in general, primary molding and forming can be realized.
  • the present tool has a "part shape” which is essential for the shaping of the light metal rim.
  • a cavity is formed in a closed position, which completely forms the shape of the light metal rim with material. in particular the mold to be filled with melt in the closed position of the tool. from the stamp.
  • the cavity does not comprise a gap between the contiguous moldings of the punch and the tool.
  • a shaping component of the stamp is the "Aussparerhöhungungs anywayform.” This Aussparerhöhungshafen- form encloses in a combination of stamp and Tool the outer spar elevation. Thus Aussparerhöhung and Aussparerhöhungshafenfonn are complementary to each other.
  • the amount of light metal melt can be determined, for example, by weighing or, based on the given at certain temperatures viscosity and thus forming flow rate on the feeding, a best, iitunten boundary surface best enormous ,
  • the "light metal melt” is in particular a liquid molten metal, which has as its main component a light metal, such as magnesium and / or aluminum.
  • Alloy rim after production of the alloy rim no solid, such as solidified light metal melt, which means
  • the tool further Aussparerhöhungen with a Höne of the respective Aussparerhöhung and the stamp further (corresponding) Aussparerhöhungsussiformen on, wherein in each case an upper part of the respective Aussparerhöhungen in the closed position is free of the light metal melt.
  • a light metal rim can be manufactured which has a plurality of rim spokes and between these rim spokes a plurality of spoke clearances.
  • lent individual cut-outs could have different heights, it is essential that the height is sufficiently dimensioned, so that in the closed position, the respective upper part of the respective Aussparerhöhung is free of the molten metal.
  • a gap may be formed, wherein a gap and / or properties of the light metal melt are adjusted so that the gap is free of the light metal melt.
  • the "gap” is in particular a free space that forms between the recess and the corresponding Aussparerhöhungungsussiform.This gap may change when retracting the punch in the tool, for example, when the recess increase and / or the
  • Recess increase counterform conical. is or are. It is essential that when the light metal melt is contacted by the punch, the light metal melt is prevented from rising into the gap.
  • the "gap" determines a value-wise indication of the gap, for example in millimeters.
  • the gap can be fixed by structural measures.
  • the temperature of the light metal melt can be particularly influenced on the viscosity of the molten metal, so on the temperature and Thus, the viscosity of the light metal melt and the size of the gap, the rise of the light metal melt can be prevented within the gap.
  • the material of Aussparerhöhung or the material of the
  • a nitrogen-based coating may be provided which is applied by physical vapor deposition (PVD).
  • PVD physical vapor deposition
  • TiN titanium nitride
  • TiCN titanium carboni tride
  • TiAlN titanium aluminum nitride
  • CrN chromium nitride
  • CrVN chromium vanadium nitride
  • CrAlN chromium aluminum nitride
  • Aussparerhöhungungsform so far spatially arranged around the gap, is that just for a given gap size and given viscosity through the material no rise of the light metal melt takes place and without this material would occur an upgrade of the light metal melt.
  • the tool has a base plate and a first slider and a second slide so that the lightweight metal rim can be removed after cooling the light metal melt.
  • the base plate may have the Aussparerhöhung and / or the Aussparerhöhungen.
  • the base plate and / or the punch has or
  • these through-hole bolts are designed in such a way that, in turn, the light metal melt rises to a maximum extent such that an upper part of the through-hole bolts are not wetted in the closed position.
  • the stamp can be arranged on a plunger of a press.
  • the casting apparatus can be used for carrying out compression molding processes for light metal alloys.
  • the object is achieved by a method for producing a light metal rim, in particular an aluminum alloy rim, by means of a casting device described above, wherein in an open position of punch and tool a defined amount of light metal melt is introduced into the tool by means of the metering device , a level of the molten metal in the tool is set lower than the height of the Aussparerhöhung or AusSparerhöhungen and the punch is inserted into the tool, so that the light metal melt by displacing the cavity fills, so that the light metal rim is formed in the cavity.
  • Alloy rim are produced, which has significantly slimmer rim spokes,
  • a "voids” or “shrinkage cavities” refers to a cavity formed during the solidification of cast parts.
  • Understood light metal melt which essentially does not change their shape without external force.
  • the "shaping" takes place in particular in the closed position and includes the process by the form (here, for example, the alloy rim) by cooling and solidifying the light metal melt is formed.
  • the fitting bore can be produced both by drilling and by heifers or by other machining operations.
  • the object is achieved by a light metal rim, which was produced according to one of the previous method steps.
  • FIG. 1 shows a highly schematic SD
  • Figure 2 is a highly schematic three-dimensional
  • a casting apparatus has a tool III and an associated punch 121.
  • the tool III comprises a base plate 113, on which cleats 117 are arranged centrally.
  • On the base plate 113 are guided a first slider 115 and a second slider 116.
  • the base plate 113 together with the lug 117 and the first slider 115 and second slider 116 form in a closed! Part of the shape of the aluminum alloy rim 101.
  • a punch 121 is provided, which is arranged on a press ram (not shown) of a press.
  • the punch 121 recesses 127, which correspond to the lugs 117.
  • the recesses 127 are slightly larger than the lugs 117, so that in the case that the stamp touches the base plate 113, formed between the side walls of the lugs 117 and the side walls of the recesses 127, a gap.
  • the shape of the punch 121 is designed such that in cooperation with the. Tool 111 in a closed position of punch 121 and tool III, the complete shape of the aluminum alloy rim 101 is formed.
  • the tool III including its slide 115, 116 is closed.
  • a metering device
  • the press ram shifts the punch 121 vertically downward, so that a bottom of the punch acts on the light metal melt.
  • the recesses 127 surround the lugs 117.
  • the forming gap of the forming gap between the side surfaces, the lug 117 and the side surfaces, the recess 127 is 50um.
  • Aluminum alloy melt does not shrink shrinkage holes.
  • the first slider 115 is opened to the right and the second slider 116 to the left side and the punch 121 moved vertically upwards in an open position. Subsequently, the aluminum alloy rim 101 is pulled off by a vertical upward pulling.
  • the aluminum alloy rim 101 is stamped with a central fitting bore by drilling.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung zum Herstellen einer Leichtmetallfelge (101) mit Felgenspeichen (103), wobei zwischen zwei Felgenspeichen ein Speichenfreiraum (102) angeordnet ist, wobei die Gießvorrichtung ein Werkzeug mit einer Teilform und einer Aussparerhöhung (117) zum Erstellen des Speichenfreiraums, einen Stempel (121) mit einer Aussparerhöhungsgegenform und eine Dosiereinrichtung aufweist und das Werkzeug und der Stempel in einer Geschlossenstellung eine Kavität ausbilden und derart ausgestaltet sind, dass bei einem Zusammenführen des Stempels mit dem Werkzeug eine zuvor mittels der Dosiereinrichtung eingebrachte Leichtmetallschmelze die Kavität ausfüllt, wobei eine Höhe der Aussparerhöhung und eine Menge der Leichtmetallschmelze, welche mittels der Dosiereinrichtung in das Werkzeug eingebracht wird, derart eingestellt sind, dass ein oberer Teil der Aussparerhöhung in der Geschlossenstellung frei von der Leichtmetallschmelze ist.

Description

Gießvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Leichtmetallfelge sowie Leichtmetallfelge
[01] Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung zum Herstellen einer Leichtmetallfelge mit Felgenspeichen, wobei zwischen zwei Felgenspeichen ein Speichenfreiraum angeordnet ist und die Gießvorrichtung ein Werkzeug mit einer Teilform und einer Aussparung zum Erstellen des Speichenfreiraums, einen Stempel mit einer
Aussparungserhöhungsgegenforrn und eine Dosiereinrichtung aufweist, und ein Verfahren zum Herstellen der Leichtmetallfelge sowie eine Leichtmetallfelge.
[02] Aluminiumlegierungsfelgen (kurz Aluminiumfelgen oder Alu-Felgen genannt) werden im Allgemeinen in Niederdruck- Kokillenguss gefertigt. Durch den zentralen Anguss muss die Schmelze der dort geschlossenen Form immer über die Speichen verteilt Vierden, sodass diese nicht beliebig schlank ausgestaltet werden können.
[03] Zudem sind die Einfüllgeschwindigkeiten durch den geringen Durchmesser am Anguss sehr hoch, sodass viele Aluminiumlegierungen nicht verwendbar sind. Somit können Aluminiumlegierungsfeigen mittels Niederdruck-Kokillenguss nicht höherfeste Aluminiumlegierungen aufweisen.
[04] Weiterhin ist bei Aluminiumlegierungsfelgen, welche im Niederdruck-Kokiellenguss hergestel lt wurden, ein aufwändiges Zerspanen notwendig. Das bedeutet, dass der Zerspanungsanteil beispielsweise durch das notwendige Angusssystem sehr hoch ist. Zudem wird durch das Zerspanen die Gußhaut beeinträchtigt. Dies hat wiederum als Folge eine geringere Festigkeit .
[Ob] Die EP 3 330 020 AI offenbart eine Vorrichtung zum Kokillenguss eines Leichtmetallrades aufweisend eine Felge, wobei die Schmelze über eine Öffnung im unteren Kokillenteil in die Kavität gelangt.
[06] In der JP 2012-96 247 A ist eine Niederdruck- Gießapparatur für ein Fahrzeugrad offenbart, bei der durch Druckbeaufschlagung der Schmelze im Schmelzeofen die Schmelze in die Kavität gedrückt wird. Einen ähnlichen Formaufbau und dieselbe Art der Schmelzezuführung weist die JP 2012-245 561 A auf.
[ 07 ] Weitere konventionelle Druckgussverfahren, Niederdruck-Gießverfahren und/oder entsprechende
Vorrichtungen sind aus DE 10 2016 106 256 B3, DE 10 2006 036 369 B4, EP 3 162 460 AI, WO 2004/ 007 119 AI, US 6 443 217 Bl, DE 696 09 910 T2 und DE 10 2005 002 400 AI bekannt.
[08] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
[09] Gelöst wird die Aufgabe durch eine Gießvorrichtung zum Herstellen einer Leichtmetallfelge mit Felgenspeichen, wobei zwischen zwei Felgenspeichen ein Speichenfreiraum angeordnet ist, und die Gießvorrichtung ein Werkzeug mit einer Teilform und einer Aussparerhöhung zum Erstellen des Speichenfreiraums , einen Stempel mit einer
Aussparerhöhungsgegenform und eine Dosiereinri chtung aufweist, wobei der Stempel in das Werkzeug einfahrbar ist, und das Werkzeug und der Stempel in einer Geschlossenstellung eine Kavität ausbilden und derart ausgestaltet sind, dass bei einem Zusammenführen des Stempels mit dem Werkzeug eine zuvor mittels der Dos iere inrichtung e ingebrachte Leichtmet.al lschmel ze die Kavität ausfüllt, wobei eine Höhe der Aussparerhöhung und eine Menge der Leichtmetallschmelze, welche mittels der Dosiereinrichtung in das Werkzeug eingebracht wird, derart eingestellt sind, dass ein oberer Teil der Aussparerhöhung in der Geschlossenstellung frei von der
Leichtmetal l schmel ze ist.
[10] Somit kann eine Vorrichtung bereitgestellt werden, mit der Aluminiumlegierungsfelgen hergestellt werden, deren Zerspanungsanteil deutlich geringer ist. Zudem kann die Gußhaut im Wesentlichen unbehandelt bleiben, sodass eine höhere Stabilität und/oder Festigkeit gegeben ist.
[11] Weiterhin kann das Zuführen der Leichtmetallschmelze anders und somit mit geringeren Geschwindigkeiten in die Form erfolgen. Konsequenter Weise können somit erstmalig höherfeste Legierungen, welche nach dem Stand der Technik nicht druckgussfähig waren, eingesetzt werden.
[12] Insbesondere für den Fall, dass der Stempel mit einem Pressenstößel einer Presse verbunden ist, kann mit der vorl iegenden Vorrichtung ein Pressgussverfahren erfolgen, mit dem beispielsweise höherfeste Aluminiumlegierungen für die Leichtmetallfelgen hergestellt werden können. Zudem können die Speichen schlanker ausgestaltet werden, wodurch sich zum einen eine Materialeinsparung und zum anderen größere Gestaltungsfreigaben ergeben ,
[13] Folgendes Begriffliche sei erläutert:
[14] Eine „Gießvorrichtung" ist insbesondere eine Vorrichtung, in der oder mittels der eine Schmelze in eine gewünschte Form, gebracht, wird. Vorliegende Gießvorrichtung wird insbesondere zum Herstellen einer Leichtmetallfelge eingesetzt .
[15] Bei der „Leichtmetallfelge" handelt es sich insbesondere um eine Autofeige, welche insbesondere das Rad eines Automobils ohne Autoreifen bezeichnet. Vorliegend ist nicht nur die Felge im engeren Sinne (äußerer Ring) , sondern auch der Radkranz und/oder der Radflansch mit umfasst. Leichtmetallfelgen werden meist aus Aluminium- und gelegentlich aus Magnesiumlegierungen im Gussverfahren hergestellt. Die Leichtmetallfelge umfasst sowohl Speichen als auch eine Nabe. Die Nabe wird meist auf eine Welle, eine Achse oder einen Zapfen geschoben und bildet vorliegend insbesondere das Zentrum der Leichtmetallfelge. Die Nabe dreht sich im montierten Fall um die Achse, über die sie mit einem Lager verbunden ist. Die Leichtmetallspeiche verbindet insbesondere die Nabe mit der Felge (im engeren Sinne) . Das Verwenden von
(Felgen) Speichen bietet erhebliche Vorteile, insbesondere in Bezug auf Gewicht der Leichtmetallfelge. Somit korrespondieren die Felgenspeichen mit dem
„Speichenfreiraum" . [16] Im Gegensatz zur Felgenspeiche weist der Speichenfreiräum kein Material auf. So kann beispielsweise, sofern dieser groß genug ausgestaltet ist, durch diesen hindurchgegriffen werden .
[17] Ein „Werkzeug" ist vorliegend insbesondere ein Formwerkzeug,, mit welchem im Allgemeinen ein Urformen und Umformen realisierbar ist. Vorliegendes Werkzeug weist eine „Teilform" auf, welche wesentlich für die Formgebung der Leichtmetallfelge ist. Im Zusammenwirken mit dem „Stempel" bildet sich in einer Geschlossenstellung eine Kavität aus, welche vollständig mit Material ausgefüllt die Form der Leichtmetallfelge bildet. Somit bildet die Teilform im Zusammenwirken mit einer Form des Stempels die Form der Leichtmetallfelge aus. Somit stellt die „Kavität" insbesondere die mit Schmelze auszufüllende Hohlform in der Geschlossenstellung des Werkzeuges mit. dem Stempel aus. Die Kavität umfasst insbesondere nicht einen Spalt zwischen den aneinander liegenden Formteilen des Stempels und des Werkzeuges .
[18] Formbildend ist vorliegend auch die „Aussparerhöhung". Diese Aussparerhöhung realisiert beim Ausformen der Leichtmetallfelge den Speichenfreiraum. Dies wird insbesondere dadurch realisiert, dass eine
Leicht,metal l schme lze die Aussparerhöhung ledigl ich umfI ießt und nicht vollständig bedeckt.
[19] Ein formgebender Bestandteil des Stempels ist die „Aussparerhöhungsgegenform" . Diese Aussparerhöhungsgegen- form umschließt bei einem Zusammenführen von Stempel und Werkzeug die Äussparerhöhung . Somit sind Aussparerhöhung und Aussparerhöhungsgegenfonn komplementär zueinander .
[20] Die „Dosiereinrichtung" appliziert eine definierte Menge an Leichtmetallschmelze der Kavität . Die Menge der Leichtmetallschmelze kann beispielsweise mittels Wiegen ermittelt werden oder anhand der bei bestimmten Temperaturen gegebenen Viskosität und sich somit ausbildenden Fließgeschwindigkeit über das Zuführen, einer best,iitunten Begrenzungsfläche best immen .
[21] Aufgrund dessen, dass der Stempel in das Werkzeug eingefahren Vierden kann, gibt es grundsätzlich drei Bezugszustände , Zum einen eine Offenstellung, in der beispielsweise ein Entnehmen der Leichtmetallfelge nach einem Herstellungsprozess erfolgt, ein Einfahrzustand, bei dem der Stempel in das Werkzeug eingeführt wird, und eine Geschlossenstellung, in der der Stempel im Bezug zum Werkzeug eine feste Endposition ausbildet. Da vorliegend insbesondere ein Nachverdichten erfolgen kann, können auch weitere Geschlossenstellungen vorliegen .
[22] Beim Zusammenführen des Stempels mit dem Werkzeug wird insbesondere der Stempel von. der Offenstellung in die Geschlossenstel lung überführt .
[23] Die „Leichtmetallschmelze" ist insbesondere eine flüssige Metallschmelze, welche als Hauptbestandteil ein Leichtmetall, wie Magnesium und/oder Aluminium, aufweist.
[24] Der „obere Teil" der Aussparerhöhung ist insbesondere der Bereich der Aussparerhöhung, welcher sowohl beim Einbringen und somit dem Applizieren der
Leichtmetallschmelze in das Werkzeug- und/oder während des Einfahrens des Stempels in das Werkzeug nicht durch die Leichtmetallschmelze benetzt wird. Somit wird sichergestellt, dass der Speichenfreiraum der
Leichtmetallfelge nach der Fertigung der Leichtmetallfelge keinen Feststoff, wie beispielsweise verfestigte Leichtmetallschmelze, aufweist, welcher mittels
Zerspanungsverfahren zu entfernen ist.
[25] In einer weiteren Ausgestaltung weist das Werkzeug weitere Aussparerhöhungen mit einer Höne der jeweiligen Aussparerhöhung und der Stempel weitere (korrespondierende) Aussparerhöhungsgegenformen auf, wobei jeweils ein oberer Teil der jeweiligen Aussparerhöhungen in der Geschlossenstellung frei von der Leichtmetallschmelze ist.
[26] Somit kann eine Leichtmetallfelge gefertigt werden, welche mehrere Felgenspeichen und zwischen diesen Felgenspeichen mehrere Speichenfreiräume aufweist . Grundsätz lieh könnten einzelne Aussparerhöhungen unterschiedliche Höhen aufweisen, wobei wesentlich ist, dass die Höhe ausreichend bemessen ist, sodass in der Geschlossenstellung der jeweils obere Teil der jeweiligen Aussparerhöhung frei von der Leichtmetallschmelze ist.
[27] Um ein Aufsteigen der Leichtmetallsehmelze zwischen den komplementären Aussparerhöhungen und
Aussparerhöhungsgegenformen zu verhindern , kann wenigstens teilweise beim Zusammenführen des Stempels mit dem Werkzeug und/oder in der Geschlossenstellung zwischen der Aussparerhöhung oder den Aussparerhöhungen und der Aussparerhöhungsgegenform oder den
Aussparerhöhungsgegenformen ein Spalt ausgebildet sein, wobei ein Spaltmaß und/oder Eigenschaften der Leichtmetallschmelze derart eingestellt sind, dass der Spalt frei von der Leichtmetallschmelze ist.
[28] Der „Spalt" ist insbesondere ein Freiraum, welcher sich zwischen der Aussparerhöhung und der korrespondierenden Aussparerhöhungsgegenform ausbildet . Dieser Spalt kann sich beim Einfahren des Stempels in das Werkzeug beispielsweise dann ändern, wenn die Aussparungserhöhung und/oder die
Aussparungserhöhungsgegenform konisch ausgebildet. ist oder sind. Wesentlich ist, dass beim Kontaktieren der Leichtmetallschmelze durch den Stempel ein Aufsteigen der Leichtmetallschmelze in den Spalt verhindert wird.
[29] Das „Spaltmaß" bestimmt eine wertemäßige Angabe des Spaltes, beispielsweise in Millimeter. Das Spaltmaß kann durch bauliche Maßnahmen fest eingestellt werden. Durch die Temperatur der Leichtmetallschmelze kann insbesondere ein Einfluss auf die Viskosität der Leichtmetallschmelze genommen werden, sodass über die Temperatur und somit die Viskosität der Leichtmetallschmelze und der Größe des Spaltmaßes das Aufsteigen der Leichtmetallschmelze innerhalb des Spaltes verhindert werden kann.
[30] Um einen weiteren Parameter zur Verfügung zu stellen, welcher das Aufsteigen der Leichtmetallschmelze innerhalb des Spaltes verhindert, kann die Aussparerhöhung oder können die Aussparerhöhungen. und/oder die
Aussparerhöhungsgegenform und/oder die
Aussparerhöhungsgegenformen spaltnah eine Oberfläche aufweisen, welche leichtmetallschmelzenabweisend sind.
[31] Dabei kann beispielsweise das Material der Aussparerhöhung oder das Material der
Aussparerhöhungsgegenforrn bereits vollständig durch dieses Material gefertigt sein. Auch können Beschichtungen erfolgen, welche das Benetzen der Leichtmetall schmelze an der Oberfläche vermindern.
[32] Beispie lswe ise kann e ine Beschichtung auf Stickstoffbasis vorgesehen sein, welche mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (physical vapour deposition, kurz PVD) aufgebracht wird. Beispielsweise können Titannitrid (TiN) , Titancarboni trid (TiCN) oder Titanaluminiumnitrid (TiAlN) oder auch Chromnitrid (CrN) , Chromvanadiumnitrid (CrVN) und Chromaluminiumnitrid (CrAlN) zum Einsatz kommen.
[33] „Spaltnah" ist insbesondere dann gegeben, wenn das Material der Aussparerhöhung und/oder der
Aussparerhöhungsgegenform so weit räumlich um den Spalt herum angeordnet, ist, dass gerade bei gegebenem Spaltmaß und gegebener Viskosität durch das Material kein Aufsteigen der Leichtmetallschmelze erfolgt und ohne dieses Material ein Aufsteigen der Leichtmetallschmelze erfolgen würde.
[34] In einer weiteren Ausführungsform weist das Werkzeug eine Grundplatte und einen ersten Schieber und einen zweiten Schieber aui, sodass nach einem Abkühlen der Leicht,metal l schmelze die Leichtmetal lfelge entnehrabar ist..
[35] So kann beispielsweise durch ein Auseinanderschieben der Schieber entlang der Grundplatte zu deren Seiten in einer Offenstellung die sich ausgebildete Leichtmetallfelge vertikal nach oben von der Grundplatte abgezogen werden. Anschließend können, die Schieber wieder zusammengeschoben werden, sodass die Schieber und die Grundplatte das eigentliche Werkzeug für die Herstellung der nächsten Leichtmetallfelge bilden. Um eine einfache Realisierung der Aussparungerhöhung oder der AusSparerhöhungen bereitzustellen, kann die Grundplatte die Aussparerhöhung und/oder die Aussparerhöhungen aufweisen.
[36] In einer weiteren Ausführungsform weist oder weisen die Grundplatte und/oder der Stempel einen
Durchgangslöcherbolzen oder mehrere Durchgangslöcherbolzen auf .
[37] Dabei sind diese Durchgangslöcherbolzen in ihrer Höhe derart ausgestaltet, dass wiederum ein Aufsteigen der Leichtmetallschmelze maximal soweit erfolgt, dass ein oberer Teil der Durchgangslöcherbolzen in der Geschlossenstellung nicht benetzt sind.
[38] Dadurch können, wiederum spanende Schritte vermieden werden .
[39] Um insbesondere ein Nachverdichten der
Leichtmetall-feige zu realisieren, kann der Stempel an einem Stößel einer Presse angeordnet sein. [40] Somit kann die Gießvorrichtung zum Durchführen von Pressgussverfahren für Leichtmetal l felgen eingesetzt Vierden ,
[41] In einem, weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Leichtmetallfelge, insbesondere einer Aluminiumlegierungsfelge, mittels einer zuvor beschriebenen GießVorrichtung, wobei in einer Offenstellung von Stempel und Werkzeug eine definierte Menge Leichtmetallschmelze in das Werkzeug mittels der Dosiereinrichtung eingefüllt wird, ein Füllstand der Leichtmetallschmelze im Werkzeug niedriger als die Höhe der Aussparerhöhung oder der AusSparerhöhungen eingestellt ist und der Stempel in das Werkzeug eingeführt, wird, sodass die Leichtmetallschmelze durch ein Verdrängen die Kavität ausfüllt, sodass die Leichtmetallfelge in der Kavität ausgebildet wird.
[42] Somit kann ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem eine Leichtmetall feige hergestellt wird, welche wesentlich geringeren Zerspanungsaufwand be im
Nachbearbeiten erfordert .
[43] Zudem kann mit dem Gießverfahren eine
Leichtmetallfelge hergestellt werden, welche deutlich schlankere Felgenspeichen aufweist,
[44] Um Schrumpfungslunker auszuschließen, kann während einer Formgebung der Leichtmetallschmelze zu einem Festkörper ein Nachverdichten mittels des Stempels erfolgen , [45] Ein „Lunker" oder auch „Schrumpfungslunker" bezeichnet einen bei der Erstarrung gegossener Teile entstandenen Hohlraum.
[46] Unter einem. „Festkörper" wird eine
Leichtmetallschmelze verstanden, welche ohne externe Kraft im Wesentlichen ihre Form nicht mehr ändert.
[47] Beim „Nachverdichten" wird insbesondere der sich ausbildenden Form weiterhin eine Kraft aufgeprägt. Dabei kann die Kraft auch erhöht werden.
[48] Die „Formgebung" erfolgt insbesondere in der Geschlossenstellung und umfasst den Prozess, indem sich die Form (hier beispielsweise die Leichtmetallfelge) durch Auskühlen und Verfestigen der Leichtmetallschmelze ausbildet .
[49] In einer Ausführungsform wird nach einem. Verfestigen, der Leichtmetallschmelze zur Leichtmetallfelge in einer Entnahmestellung von Stempel und Werkzeug die Leichtrnetal l feige entnommen .
[50] Um die entstandenen Leichtmetallfelge auf die Achse eines Fahrzeuges anzupassen, kann eine mechanische Nachbearbeitung, insbesondere eine mechanische
Nachbearbeitung- einer Passbohrung, erfolgen. Dabei kann die Passbohrung sowohl durch Bohrung als auch durch Färsen oder durch sonstige spanende Arbeitsschritte hergestellt werden. [51] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Leichtmetallfelge, welche nach einem der vorherigen Verfahrensschritte hergestellt wurde.
[52] Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine stark schematische SD-
Explosionsdarstellung eines Werkzeugs, eines Stempels und einer hergestellten Aluminiumlegierungsfelge und
Figur 2 eine stark schematische dreidimensionale
Darstellung des Stempels aus Figur 1.
[53] Eine Gießvorrichtung weist ein Werkzeug III und einen zugeordneten Stempel 121 auf. Das Werkzeug III umfasst eine Grundplatte 113, an welcher mittig Stollen 117 angeordnet sind. Auf der Grundplatte 113 geführt sind ein erster Schieber 115 und ein zweiter Schieber 116. Die Grundplatte 113 zusammen mit dem Stollen 117 sowie dem ersten Schieber 115 und zweiten Schieber 116 bilden in einer Geschlossenste! lung einen Teil der Form der Aluminiumlegierungsfelge 101 aus.
[54] Oberhalb des Werkzeuges 111 ist ein Stempel 121 vorgesehen, welcher an einem Pressenstößel (nicht dargestellt) einer Presse angeordnet ist. An seiner Unterseite weist der Stempel 121 Aussparungen 127 auf, welche mit den Stollen 117 korrespondieren. [55] Die Aussparungen 127 sind etwas größer als die Stollen 117, sodass im Falle, dass der Stempel auf der Grundplatte 113 aufsetzt, sich zwischen den Seitenwänden der Stollen 117 und der Seitenwände der Aussparungen 127 ein Spalt ausbildet. Zudem ist die Form des Stempels 121 derart ausgestaltet, dass im Zusammenwirken mit dem. Werkzeug- 111 in einer Geschlossenstellung von Stempel 121 und Werkzeug III sich die komplette Form der Aluminiumlegierungsfelge 101 ausbildet.
[56] Vorliegend sei das Werkzeug III inklusive seiner Schieber 115, 116 geschlossen. Eine Dosiereinrichtung
{nicht dargestellt) führt eine definierte Menge Aluminiumlegierungsschmelze mit einer Temperatur von 700 °C durch Gießen von oben ein. Dadurch verteilt sich innerhalb des Werkzeugs III die Aluminiumlegierung, wobei ein Oberflächenspiegel der Aluminiumlegierung unterhalb der vertikalen Höhe der Stollen liegt.
[57] Der Pressenstößel verschiebt den Stempel 121 vertikal nach unten, sodass eine Unterseite des Stempels die Leichtmetallschmelze beaufschlagt. Zudem umschließen die Aussparungen 127 die Stollen 117. Das sich ausbildende Spaltmaß des sich ausbildenden Spaltes zwischen den Seitenflächen, des Stollens 117 und den Seitenflächen, der Aussparung 127 beträgt 50um.
[58] Aufgrund dieses Spa.llma.ßes dringt beim weiteren vertikalen Verschieben des Stempels keine
Aluminiumlegierungsschmelze in den Spalt, sondern die Aluminiumlegierungsschmelze wird in der sich ausbildenden Kavität durch Verdrängen verteilt, sodass die Kavität vol l st,ändig durch die Aluminiumlegierungsschmel ze ausgefüllt ist. Anschließend erfolgt ein Abkühlen der Aluminiumschmelze. Dabei erfolgt durch die Presse ein Nachverdichten mittels des an dem Pressenstößel angeordneten Stempels 121, sodass die
Aluminiumlegierungsschmelze keine Schrumpfungslunker ausbildet .
[59] Anschließend wird der erste Schieber 115 nach rechts und der zweite Schieber 116 nach links seitlich geöffnet und der Stempel 121 vertikal nach oben in eine Offenstellung verfahren. Anschließend wird durch ein vertikales Abziehen nach oben die Aluminiumlegierungsfelge 101 abgezogen.
[60] Nach einem vollständigen Auskühlen wird der Aluminiumlegierungsfelge 101 mittels Bohren eine zentrale Passbohrung aufgeprägt .
Bezugs zeichenliste
101 Aluminiumfelge
102 Speichen!: reiraum
103 Speiche
III Werkzeug
113 Grundplatte
115 erster Schieber
116 zweiter Schieber
117 Stollen
121 Stempel
127 Aussparung

Claims

Patentansprüche :
1. Gießvorrichtung zum Herstellen einer Leichtmetall feige (101) mit FeIgenSpeichen (103), wobei zwischen zwei Felgenspeichen ein Speichenfreiraum (102) angeordnet ist, wobei die Gießvorrichtung ein Werkzeug (III) mit einer Teilform und einer Aussparerhöhung (117) zum Erstel len des Speichenfreirauitis, einen Stempel ( 121) mit einer Aussparerhöhungsgegenform (127) und eine Dosiereinrichtung aufweist, wobei der Stempel in das Werkzeug einfahrbar ist, und das Werkzeug und der Stempel in einer Geschlossenstellung eine Kavität ausbilden und derart ausgestaltet sind, dass bei einem Zusammenführen des Stempels mit dem Werkzeug eine zuvor mittels der Dosiereinrichtung eingebrachte Leichtmetallschmelze die Kavität ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe der Aussparerhöhung und eine Menge der Leichtmetallscnmelze, welche mittels der Dosiereinrichtung in das Werkzeug eingebracht wird, derart eingestellt sind, dass ein oberer Teil der Aussparerhöhung in der Geschlossenstellung frei von der Leichtmetallschmelze ist.
2. Gießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug weitere Aussparerhöhungen mit einer Höhe der jeweiligen Aussparerhöhung und der Stempel weitere Aussparerhöhungsgegenformen aufweisen, wobei jeweils ein oberer Teil der jeweiligen Aussparerhöhungen in der Geschlossenstellung frei von der
Leichtmetal l schmel ze sind.
3. Gießvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens teilweise beim Zusammenführen des Stempel mit dem Werkzeug und/oder in der Geschlossenstellung zwischen der Aussparerhöhung oder den Aussparerhöhungen und der Aussparerhöhungsgegenform oder den Aussparerhöhungsgegenformen ein Spalt ausgebildet ist, wobei ein Spaltmaß und/oder Eigenschaften der Leichtmetallschmelze derart eingestellt sind, dass der Spalt frei von der Leichtmetallschmelze ist.
4. Gießvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparerhöhung oder die Aussparerhöhungen und/oder die Aussparerhöhungsgegenform oder die Aussparerhöhungsgegenformen spallnah eine Oberfläche aufweisen, welche leichtmetallschmelzenabweisend ist.
5. Gießvorrichtung nach e inem der vorherigen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug eine Grundplatte (113) und einen ersten Schieber (115) und einen zweiten Schieber (116) aufweist, sodass nach einem Abkühlen der Leichtmetallschmelze die Leichtmetall feige ent.nehmbar i st .
6. Gießvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte die Aussparerhöhung oder die Aussparerhöhungen aufweist .
7. Gießvorrichtung nach e inem der vorherigen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte und/oder der Stempel einen Durchgangslöcherbolzen oder mehrere Durchgangslöcherbolzen aufweist oder aufweisen.
8. Gießvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel an einem Stößel einer Presse angeordnet ist.
9. Verfahren zum Herstellen einer Leichtmetallfelge (101), insbesondere einer Aluminiumlegierungsfelge, mittels einer GießVorrichtung nach einem. der vorherigen Ansprüche, wobei in einer Offenstellung von Stempel und Werkzeug eine definierte Menge Leichtmetallschmelze in das Werkzeug mittels der Dosiereinrichtung eingefüllt wird, ein Füllstand der Leichtmetallschmelze im Werkzeug niedriger als die Höhe der Aussparerhöhung oder der Aussparerhöhungen eingestellt ist und der Stempel in das Werkzeug eingeführt wird, sodass die Leichtmetallschmelze durch ein. Verdrängen die Kavität ausfüllt, sodass die Leichtmetall feige in der Kavität ausgebildet wird,
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei während einer Formgebung der Leichtmetallschmelze zu einem. Festkörper ein Nachverdichten mittels des Stempels erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Verfestigen der Leichtmetallschmelze in einer Entnahmestellung von Stempel und Werkzeug die Leichtmetallfelge entnommen wird .
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Nachbearbeitung, insbesondere eine mechanische Nachbearbeitung einer Passbohrung, erfolgt.
13. Leichtmetallfelge, welche nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12 gefertigt ist.
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