WO2021190847A1 - DREIPLATTENDRUCKGUSSWERKZEUG MIT EINEM ANGUSSSYSTEM UND VERBESSERTER ANGUSSABTRENNUNG SOWIE VERFAHREN ZUM DRUCKGIEßEN - Google Patents

DREIPLATTENDRUCKGUSSWERKZEUG MIT EINEM ANGUSSSYSTEM UND VERBESSERTER ANGUSSABTRENNUNG SOWIE VERFAHREN ZUM DRUCKGIEßEN Download PDF

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WO2021190847A1
WO2021190847A1 PCT/EP2021/054309 EP2021054309W WO2021190847A1 WO 2021190847 A1 WO2021190847 A1 WO 2021190847A1 EP 2021054309 W EP2021054309 W EP 2021054309W WO 2021190847 A1 WO2021190847 A1 WO 2021190847A1
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WO
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die
tool
casting
sprue
mold cavity
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PCT/EP2021/054309
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French (fr)
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Andre Schaefer
Jean-Marc Segaud
Klaus-Peter TUCAN
Fritz HIRNING
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2076—Cutting-off equipment for sprues or ingates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D17/20—Accessories: Details
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    • B22D17/2272—Sprue channels

Definitions

  • the invention relates to a so-called three-plate die-casting tool for producing at least one metallic die-cast part.
  • the invention also relates to a method for producing at least one metallic die-cast part with a three-plate die-cast tool.
  • liquid molten metal is pressed under high pressure into the mold cavity (cavity) of a die casting tool (casting mold), where it then solidifies.
  • the die-casting tool is opened to demold the die-cast part (possibly also several die-cast parts).
  • the die-casting tool has at least two tool parts (tool halves), at least one of these tool parts being movable relative to the other tool part. The opening and closing is done using a die-casting machine in which the die-casting tool is installed.
  • a die-casting tool usually also has a sprue system formed by feed channels, distribution points and the like, via which the liquid metal melt enters the mold cavity or is fed to the mold cavity.
  • the molten metal solidified in the sprue system is referred to as the sprue, which is separated from the actual die-cast part (molded part) during or after demolding and disposed of as waste or also recycled.
  • Such a three-plate die-casting tool has a third tool part designed as an intermediate plate, so to speak, which is arranged movably between a first, typically stationary tool part and a second, moveable tool part.
  • a third tool part designed as an intermediate plate, so to speak, which is arranged movably between a first, typically stationary tool part and a second, moveable tool part.
  • the die-cast part When the three-plate die-cast tool is opened, the die-cast part is pulled away from the sprue by the opening movement of the third tool part (intermediate plate), the die-cast part and the sprue being forcibly separated or the die-cast part being separated from the sprue.
  • the object of the present invention is to provide a three-platen die casting tool with improved sprue separation.
  • the object is achieved by the three-plate die-casting tool according to the invention with the features of claim 1.
  • the invention also extends to a method for producing at least one metallic die-cast part with a three-plate die-casting tool according to the invention or using a three-plate die-casting tool according to the invention. Further developments, refinements and additional features of the invention result analogously for both subjects of the invention from the dependent patent claims, the following description of the invention and the figures.
  • the three-plate die-casting tool according to the invention for producing at least one metallic die-cast part by die-casting a molten metal comprises a first, a second and a third tool part, the third tool part (intermediate plate) being arranged between the first and the second tool part.
  • the three-platen die-casting tool according to the invention further comprises at least one mold cavity (in which the die-cast part to be produced is created) and a sprue system through which the molten metal is fed or can be fed to the mold cavity, the sprue system having several, but at least one, arranged in the third tool part or in the third tool part has formed feed channels opening into or opening into the mold cavity (which can also be referred to as gates or inlets or inlet channels).
  • Tool parts each have a tool parting plane in order to be able to open and close the die-casting tool for the purpose of demolding the die-cast part created in the mold cavity and the sprue created in the sprue system, as is known from the prior art.
  • the feed channels (of the sprue system) in the third tool part opening into the mold cavity in particular all of these feed channels, but at least one of these feed channels, at their ends on the mold cavity, i.e. in the area of the confluence into the mold cavity, each with one of the (respective ) Channel cross-section locally reducing or locally narrowing tapering are formed.
  • predetermined breaking points in particular ring groove-like or ring notch-like predetermined breaking points, can be created or shaped during die casting, which enable a defined separation of the die-cast part created in the mold cavity from the sprue created in the sprue system or from the sprue webs created in the feed channels when the die-casting tool is opened.
  • the tapering during die casting creates predetermined breaking points, in particular ring groove-like or ring notch-like predetermined breaking points, at the transitions between the die-cast part and the sprue, at which the die-cast part, without a slide gate or the like, is defined by the sprue or, respectively, when the die-casting tool is opened is separated from the sprue bars, in particular torn off.
  • the die-casting tool according to the invention enables the die-cast part to be severed in a controlled manner from the sprue at previously defined locations. Both the die-cast part and the separated sprue thus always have the same geometric structure, which simplifies ejection and / or demolding. Furthermore, the post-casting work on the die-cast part is reduced. In addition, the mechanical load on the die-casting tool is reduced, thereby reducing tool wear.
  • the feed channels opening into the mold cavity in the third tool part are preferably conical, preferably conical, in particular with a In the direction of the mold cavity, cross-sections that become smaller, and in addition to this conical configuration, are each formed at their ends on the mold cavity side with a taper that locally reduces or locally constricts the channel cross-section.
  • the tapers at the ends of the feed channels opening into the mold cavity in the third tool part are preferably formed by a circumferential, preferably completely circumferential, in particular collar-like shaped bead or ring bead or the like, which are arranged in particular in the opening cross-sections and the respective feed channel in the opening cross-section narrow locally.
  • a circumferential, preferably completely circumferential, in particular collar-like shaped bead or ring bead or the like which are arranged in particular in the opening cross-sections and the respective feed channel in the opening cross-section narrow locally.
  • the first tool part is preferably designed with pins, in particular with conical or at least semi-conical pins, which protrude into the supply channels formed in the third tool part and opening into the mold cavity when the die-casting tool is closed (on the back or on the sprue system side).
  • These pins are each formed with an undercut contour or with at least one flint cut, which holds or retains the sprue created in the sprue system or the sprue web created in the respective feed channel when the die-casting tool is opened, thereby facilitating the separation of the die-cast part from the sprue.
  • These pins can also be referred to as retention pins.
  • the pins on the first tool part are preferably designed not only as retaining pins, but also as ejectors or ejectors for the sprue and are for this purpose coupled in particular to an ejector mechanism or the like.
  • the feed channels opening into the mold cavity in the third tool part are preferably oriented perpendicular or at least substantially perpendicular to the mold cavity, that is, the feed channels open perpendicularly or at least substantially perpendicularly into the mold cavity.
  • This relates in particular to a mold cavity for the production of a thin-walled and flat die-cast part, the feed channels being aligned perpendicular to the flat extension of the die-cast part to be produced.
  • the method according to the invention for producing at least one metallic die-cast part comprises at least the following steps, in this order:
  • the die-casting tool When opening, the die-casting tool is preferably first opened in the (second) tool parting plane between the third tool part (intermediate plate) and the first, in particular stationary, tool part (nozzle plate), in which the sprue is also removed from the mold.
  • the die-cast part can already be separated from the sprue at the beginning of the opening process, that is to say at the beginning of the opening movement of the third tool part, which takes place in particular together with the second tool part.
  • the die-cast part to be produced is preferably a vehicle component, in particular a thin-walled light metal body component, such as a side member element.
  • Fig. 1 shows schematically a three-platen die casting tool according to
  • FIGS. 2 to 4 schematically illustrate the mode of operation of the three-plate die-casting tool according to the invention using a tool section selected by way of example in accordance with area A identified in FIG. 1.
  • the three-plate die-casting tool 100 shown in FIG. 1 is installed in a die-casting machine, not shown, and comprises a first, in particular stationary, tool part 110 (first tool plate), a second movable tool part 120 (second tool plate) and a third tool part 130 (third tool plate), which is arranged between the first tool part 110 and the second tool part 120 and is also movable.
  • the die-casting tool 100 furthermore comprises a mold cavity 140, for example for positioning a thin-walled light metal body component, and a sprue system 150 through which liquid metal melt passes into the mold cavity 140.
  • the sprue system 150 can, for example, be designed in a manner similar to that described in DE 102012 107363 A1.
  • the three-platen die-casting tool 100 advantageously enables a lateral and with respect to a flat extension of the die-cast part to be produced a substantially perpendicular supply of the molten metal to the mold cavity 140.
  • the sprue system 150 has several conical and therefore nozzle-shaped supply channels arranged in the third tool part 130 or formed in the third tool part 130 151 (also referred to as gates), which open into the mold cavity 140, in particular essentially perpendicularly.
  • a first tool separation point or tool separation plane T1 is located between the second tool part 120 and the third tool part 130 and a second tool separation point or tool separation plane T2 is located between the third tool part 130 and the first tool part 110.
  • the die-casting tool 100 can be opened at the tool parting planes T1, T2.
  • the die-cast part created in the mold cavity 140 by the solidified metal melt can then be demolded via the first tool parting plane T1 and the sprue produced in the sprue system 150 by the solidified metal melt can be demolded via the second tool parting plane T2.
  • the die-cast part is necessarily separated from the sprue, as explained in more detail below.
  • FIG. 2 shows the situation after the cavity 140 has been filled with liquid metal melt via the sprue system 150 with the die-casting tool 100 closed.
  • the metal melt solidifies in the mold cavity 140 to form a die-cast part 200 and in the sprue system 150 to form a so-called sprue 300.
  • a mandrel-like pin 160 retaining pin
  • the first tool part 110 is retracted, which is formed with an undercut contour 165 and is preferably also conical or at least semi-conical in shape at its front end. (The same applies in particular to the other feed channels or gates in the third tool part 130 opening into the mold cavity 140.)
  • the die-casting tool 100 is opened in the second tool parting plane T2, as illustrated in FIG. 3.
  • the die-cast part 200 located in the mold cavity 140 is separated from the sprue 300 or from the sprue web 310 by being torn off.
  • the feed channel 151 of the sprue system 150 formed in the third tool part 130 is formed at its end on the mold cavity side with a taper 153 that locally reduces the channel cross section.
  • the taper 153 is designed in the mouth cross-section 152 to the mold cavity 140 as a circumferential, in particular collar-like, bead or the like, as can be seen in particular in FIG. 4.
  • an annular groove-like, in particular, an annular groove-like shape is created between the die-cast part 200 and the sprue 300 during die-casting ring notch-like, predetermined breaking point is generated at which a defined separation or tearing of the die-cast part 200 from the sprue 300 takes place at the beginning of the opening movement B2 of the third tool part 130 (directly on the die-cast part 200), the sprue 300 or the sprue web 310 by positive engagement with the undercut contour or with the undercut 165 is held on the pin 160, which favors the separation or tearing off. Only a small slug-free tear-off point 210 remains on the die-cast part 200.
  • the die-casting part 200 and the sprue 300 can be removed from the mold.
  • the sprue 300 is demolded with the aid of at least one ejector 170 in the first tool part 110 and also with the aid of the casting piston 400 belonging to the die-casting machine, as illustrated by the arrows in FIG. 4.
  • the pin or retaining pin 160 can also function as an ejector, as indicated by dashed lines, in order to support the demolding.
  • the pin 160 can also be designed as an ejector or ejector. Ejectors (not shown) can also be provided for demolding the die-cast part 200.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dreiplattendruckgusswerkzeug (100) zur Herstellung wenigstens eines metallischen Druckgussteils (200) durch Druckgießen einer Metallschmelze, mit einem ersten, zweiten und dritten Werkzeugteil (110, 120, 130), wobei das dritte Werkzeugteil (130) zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil (110, 120) angeordnet ist, und mit wenigstens einem Formhohlraum (140) sowie einem Angusssystem (150), durch das die Metallschmelze dem Formhohlraum (140) zuführbar ist, wobei das Angusssystem (150) mehrere im dritten Werkzeugteil (130) angeordnete und in den Formhohlraum (140) einmündende Zuführkanäle (151) aufweist. Die in den Formhohlraum (140) einmündenden Zuführkanäle (151) sind an ihren formhohlraumseitigen Enden jeweils mit einer den Kanalquerschnitt lokal verkleinernden Verjüngung (153) ausgebildet, durch welche Sollbruchstellen erzeugbar sind, die dann beim Öffnen des Druckgusswerkzeugs (100) ein definiertes Abtrennen des Druckgussteils (200) vom Anguss (300, 310) ermöglichen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Druckgießen unter Verwendung dieses Dreiplattendruckgusswerkzeugs (100).

Description

Beschreibung
Dreiplattendruckqusswerkzeuq mit einem Angusssystem und verbesserter Angussabtrennung sowie Verfahren zum Druckgießen
Die Erfindung betrifft gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ein sogenanntes Dreiplattendruckgusswerkzeug zur Herstellung wenigstens eines metallischen Druckgussteils. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung wenigstens eines metallischen Druckgussteils mit einem Dreiplattendruckgusswerkzeug.
Bekanntermaßen wird beim Druckgießen flüssige Metallschmelze unter hohem Druck in den Formhohlraum (Kavität) eines Druckgusswerkzeugs (Gießform) gedrückt, wo sie dann erstarrt. Nach dem Erstarren der Metallschmelze wird das Druckgusswerkzeug zum Entformen des Druckgussteils (gegebenenfalls auch mehrerer Druckgussteile) geöffnet. Um das Druckgusswerkzeug Öffnen und Schließen zu können, weist dieses wenigstens zwei Werkzeugteile (Werkzeughälften) auf, wobei wenigstens eines dieser Werkzeugteile relativ zum anderen Werkzeugteil verfahrbar ist. Das Öffnen und Schließen wird mithilfe einer Druckgießmaschine bewerkstelligt, in die das Druckgusswerkzeug eingebaut ist.
Ein Druckgusswerkzeug weist für gewöhnlich auch ein durch Zuführkanäle, Verteilstellen und dergleichen gebildetes Angusssystem auf, über das die flüssige Metallschmelze in den Formhohlraum gelangt beziehungsweise dem Formhohlraum zugeführt wird. Die im Angusssystem erstarrte Metallschmelze wird als Anguss bezeichnet, der beim Entformen oder nach dem Entformen vom eigentlichen Druckgussteil (Formteil) abgetrennt und als Abfall entsorgt oder auch recycelt wird.
Aus dem Stand der Technik sind ferner sogenannte Dreiplattendruckgusswerkzeuge bekannt, wozu stellvertretend auf die Patentschrift DE 102012 107363 A1 hingewiesen wird. Ein solches Dreiplattendruckgusswerkzeug weist ein drittes, quasi als Zwischenplatte ausgebildetes Werkzeugteil auf, welches verfahrbar zwischen einem ersten, typischerweise ortsfesten Werkzeugteil und einem zweiten, verfahrbaren Werkzeugteil angeordnet ist. Somit sind zwei Werkzeugtrennebenen vorhanden, wobei über die erste Werkzeugtrennebene das Druckgussteil und über die zweite Werkzeugtrennebene der Anguss entformt werden können. Beim Öffnen des Dreiplattendruckgusswerkzeugs wird das Druckgussteil durch die Öffnungsbewegung des dritten Werkzeugteils (Zwischenplatte) vom Anguss weggezogen, wobei das Druckgussteil und der Anguss zwangsweise getrennt werden beziehungsweise das Druckgussteil vom Anguss abgetrennt wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dreiplattendruckgusswerkzeug mit verbesserter Angussabtrennung bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Dreiplattendruckguss werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung wenigstens eines metallischen Druckgussteils mit einem erfindungsgemäßen Dreiplattendruckgusswerkzeug beziehungsweise unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Dreiplattendruckgusswerkzeugs. Weiterbildungen, Ausgestaltungen und zusätzliche Merkmale der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und den Figuren.
Das erfindungsgemäße Dreiplattendruckgusswerkzeug (im Folgenden auch nur als Druckgusswerkzeug bezeichnet) zur Herstellung wenigstens eines metallischen Druckgussteils durch Druckgießen einer Metallschmelze umfasst ein erstes, ein zweites und ein drittes Werkzeugteil, wobei das dritte Werkzeugteil (Zwischenplatte) zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Dreiplattendruckgusswerkzeug umfasst ferner wenigstens einen Formhohlraum (in dem das herzustellende Druckgussteil entsteht) sowie ein Angusssystem, durch das die Metallschmelze dem Form hohlraum zugeführt wird beziehungsweise zuführbar ist, wobei das Angusssystem mehrere, wenigstens jedoch einen, im dritten Werkzeugteil angeordnete beziehungsweise im dritten Werkzeugteil ausgebildete und in den Formhohlraum mündenden beziehungsweise einmündende Zuführkanäle (die auch als Anschnitte oder Zuläufe beziehungsweise Zulaufkanäle bezeichnet werden können) aufweist. Selbsterklärend und daher an dieser Stelle nur der Vollständigkeit halber erwähnt, befindet sich zwischen den Werkzeugteilen jeweils eine Werkzeugtrennebene, um das Druckgusswerkzeug zwecks Entformung des im Formhohlraum entstandenen Druckgussteils und des im Angusssystem entstandenen Angusses öffnen und schließen zu können, wie aus dem Stand der Technik bekannt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die in den Formhohlraum einmündenden Zuführkanäle (des Angusssystems) im dritten Werkzeugteil, insbesondere alle diese Zuführkanäle, wenigstens jedoch einer dieser Zuführkanäle, an ihren formhohlraumseitigen Enden, also im Bereich der Einmündung in den Formhohlraum, jeweils mit einer den (jeweiligen) Kanalquerschnitt lokal verkleinernden beziehungsweise lokal verengenden Verjüngung ausgebildet sind. Mittels dieser Verjüngungen beziehungsweise Verengungen sind beim Druckgießen Sollbruchstellen, insbesondere ringnutartige oder ringkerbenartige Sollbruchstellen, erzeugbar beziehungsweise ausformbar, welche beim Öffnen des Druckgusswerkzeugs ein definiertes Abtrennen des im Formhohlraum entstandenen Druckgussteils von dem im Angusssystem entstandenen Anguss beziehungsweise von den in den Zuführkanälen entstandenen Angussstegen ermöglichen. Das heißt mit anderen Worten, dass durch die Verjüngungen beim Druckgießen Sollbruchstellen, insbesondere ringnutartige oder ringkerbenartige Sollbruchstellen, an den Übergängen zwischen dem Druckgussteil und dem Anguss entstehen, an denen dann beim Öffnen des Druckgusswerkzeugs das Druckgussteil, ohne Trennschieber oder dergleichen, definiert vom Anguss beziehungsweise von den Angussstegen abgetrennt, insbesondere abgerissen, wird.
Das erfindungsgemäße Druckgusswerkzeug ermöglicht ein kontrolliertes Abtrennen des Druckgussteils vom Anguss an vorab definierten Stellen. Sowohl das Druckgussteil als auch der abgetrennte Anguss haben somit eine stets gleiche geometrische Beschaffenheit, was das Ausstößen und/oder Entformen vereinfacht. Ferner wird der Gussnachbearbeitungsaufwand am Druckgussteil verringert. Zudem wird die mechanische Belastung des Druckgusswerkzeugs vermindert und dadurch der Werkzeugverschleiß reduziert.
Bevorzugt sind die in den Formhohlraum einmündenden Zuführkanäle im dritten Werkzeugteil konisch, vorzugsweise kegelförmig, ausgebildet, insbesondere mit in Richtung des Formhohlraums kleiner werdenden Querschnitten, und sind zusätzlich zu dieser konischen Ausbildung an ihren formhohlraumseitigen Enden jeweils mit einer den Kanalquerschnitt lokal verkleinernden beziehungsweise lokal verengenden Verjüngung ausgebildet.
Bevorzugt sind die Verjüngungen an den formhohlraumseitigen Enden der in den Formhohlraum einmündenden Zuführkanäle im dritten Werkzeugteil durch jeweils eine umlaufende, bevorzugt vollständig umlaufende, insbesondere kragenartig geformte, Wulst beziehungsweise Ringwulst oder dergleichen gebildet, welche insbesondere in den Mündungsquerschnitten angeordnet sind und den jeweiligen Zuführkanal im Mündungsquerschnitt lokal verengen. Dadurch ist am jeweiligen Übergang zwischen dem Druckgussteil und dem Anguss beziehungsweise dem Angusssteg eine ringnutartige, insbesondere ringkerbenartige, Sollbruchstelle erzeugbar beziehungsweise ausformbar.
Bevorzugt ist das erste Werkzeugteil mit Stiften, insbesondere mit konischen oder zumindest halbkonischen Stiften, ausgebildet, die bei geschlossenem Druckgusswerkzeug (rückseitig beziehungsweise angusssystemseitig) in die im dritten Werkzeugteil ausgebildeten und in den Formhohlraum einmündenden Zuführkanäle hineinragen. Diese Stifte sind jeweils mit einer hinterschnittigen Kontur beziehungsweise mit jeweils wenigstens einer Flinterschneidung ausgebildet, welche beim Öffnen des Druckgusswerkzeugs den im Angusssystem entstandenen Anguss beziehungsweise den im jeweiligen Zuführkanal entstandenen Angusssteg festhält beziehungsweise zurückhält und dadurch das Abtrennen des Druckgussteils vom Anguss begünstigt. Diese Stifte können auch als Rückhaltestifte bezeichnet werden.
Bevorzugt sind die Stifte am ersten Werkzeugteil nicht nur als Rückhaltstifte, sondern auch als Ausstoßer beziehungsweise Auswerfer für den Anguss ausgebildet und sind hierzu insbesondere mit einem Ausstoßmechanismus oder dergleichen gekoppelt.
Bevorzugt sind die in den Formhohlraum einmündenden Zuführkanäle im dritten Werkzeugteil senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zum Formhohlraum ausgerichtet, das heißt, die Zuführkanäle münden senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht in den Formhohlraum ein. Dies bezieht sich insbesondere auf einen Formhohlraum zur Herstellung eines dünnwandigen und flächigen Druckgussteils, wobei die Zuführkanäle senkrecht zur flächigen Erstreckung des herzustellenden Druckgussteils ausgerichtet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung wenigstens eines metallischen Druckgussteils umfasst zumindest die folgenden Schritte, in dieser Reihenfolge:
- Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Dreiplattendruckgusswerkzeugs, welches insbesondere in einer Druckgießmaschine eingebaut ist;
- Schließen des Druckgusswerkzeugs und Ausführen eines Druckgussvorgangs, wobei durch das Angusssystem flüssige Metallschmelze in den Formhohlraum gedrückt wird;
- Öffnen des Druckgusswerkzeugs nachdem die Metallschmelze erstarrt ist, wobei das im Formhohlraum entstandene Druckgussteil an den durch die Verjüngungen erzeugten beziehungsweise entstandenen Sollbruchstellen definiert von dem im Angusssystem entstandenen Anguss abgetrennt, insbesondere abgerissen, wird;
- gegebenenfalls Entformen des Druckgussteils und des Angusses.
Bevorzugt wird das Druckgusswerkzeug beim Öffnen zuerst in der (zweiten) Werkzeugtrennebene zwischen dem dritten Werkzeugteil (Zwischenplatte) und dem ersten, insbesondere ortsfesten, Werkzeugteil (Düsenplatte) geöffnet, in der auch die Entformung des Angusses erfolgt. Dabei kann das Druckgussteil bereits beim Beginn des Öffnungsvorgangs, das heißt zu Beginn der Öffnungsbewegung des dritten Werkzeugteils, welche insbesondere zusammen mit dem zweiten Werkzeugteil erfolgt, vom Anguss abgetrennt werden.
Bei dem herzustellenden Druckgussteil handelt es sich bevorzugt um ein Fahrzeugbauteil, insbesondere um ein dünnwandiges Leichtmetall-Karosseriebauteil, wie beispielsweise ein Längsträgerelement.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren anhand einer besonders bevorzugten Ausführungsmöglichkeit (best mode) näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch losgelöst von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden. Fig. 1 zeigt schematisch ein Dreiplattendruckgusswerkzeug gemäß
Erfindung.
Fig. 2 bis 4 veranschaulichen schematisch anhand eines beispielhaft ausgewählten Werkzeugausschnitts gemäß dem in Fig. 1 gekennzeichneten Bereich A die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Dreiplattendruckgusswerkzeugs.
Das in Fig. 1 gezeigte Dreiplattendruckgusswerkzeug 100 ist in einer nicht gezeigten Druckgießmaschine eingebaut und umfasst ein erstes, insbesondere ortsfestes, Werkzeugteil 110 (erste Werkzeugplatte), ein zweites verfahrbares Werkzeugteil 120 (zweite Werkzeugplatte) und ein drittes Werkzeugteil 130 (dritte Werkzeugplatte), das zwischen dem ersten Werkzeugteil 110 und dem zweiten Werkzeugteil 120 angeordnet und ebenfalls verfahrbar ist. Das Druckgusswerkzeug 100 umfasst ferner einen Formhohlraum 140, beispielsweise zur Fierstellung eines dünnwandigen Leichtmetall-Karosseriebauteils, und ein Angusssystem 150, durch das flüssige Metallschmelze in den Formhohlraum 140 gelangt. Das Angusssystem 150 kann beispielsweise ähnlich gestaltet sein, wie in der DE 102012 107363 A1 beschrieben.
Das Dreiplattendruckgusswerkzeug 100 ermöglicht in vorteilhafter weise eine seitliche und bezüglich einer flächigen Erstreckung des herzustellenden Druckgussteils eine im Wesentlichen senkrechte Zuführung der Metallschmelze zum Formhohlraum 140. Hierzu weist das Angusssystem 150 mehrere im dritten Werkzeugteil 130 angeordnete beziehungsweise im dritten Werkzeugteil 130 ausgebildete konische und dadurch düsenförmige Zuführkanäle 151 auf (auch als Anschnitte bezeichnet), die, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, in den Formhohlraum 140 einmünden.
Zwischen dem zweiten Werkzeugteil 120 und dem dritten Werkzeugteil 130 befindet sich eine erste Werkzeugtrennstelle beziehungsweise Werkzeugtrennebene T1 und zwischen dem dritten Werkzeugteil 130 und dem ersten Werkzeugteil 110 befindet sich eine zweite Werkzeugtrennstelle beziehungsweise Werkzeugtrennebene T2. Durch Verfahren beziehungsweise Verschieben des zweiten Werkzeugteils 120 und des dritten Werkzeugteils 130, wie durch die Pfeile B1, B2 veranschaulicht, kann das Druckgusswerkzeug 100 an den Werkzeugtrennebenen T1, T2 geöffnet werden.
Über die erste Werkzeugtrennebene T1 kann dann das im Formhohlraum 140 durch die erstarrte Metallschmelze entstandene Druckgussteil entformt werden und über die zweite Werkzeugtrennebene T2 kann der im Angusssystem 150 durch die erstarrte Metallschmelze entstandene Anguss entformt werden. Beim Öffnen des Dreiplattendruckgusswerkzeugs 100 wird das Druckgussteil zwingend vom Anguss abgetrennt, wie nachfolgend näher erläutert.
Fig. 2 zeigt bei geschlossenem Druckgusswerkzeug 100 die Situation nach dem Füllen der Kavität 140 mit flüssiger Metallschmelze über das Angusssystem 150. Die Metallschmelze erstarrt im Formhohlraum 140 zu einem Druckgussteil 200 und im Angusssystem 150 zu einem sogenannten Anguss 300. In den konischen Zuführkanal 151, der in den Formhohlraum 140 einmündet, ist ein am ersten Werkzeugteil 110 angeordneter dornartiger Stift 160 (Rückhaltestift) eingefahren, der mit einer hinterschnittigen Kontur 165 ausgebildet und an seinem vorderen Ende bevorzugt ebenfalls konisch oder zumindest halbkonisch geformt ist. (Selbiges gilt insbesondere auch für die anderen in den Formhohlraum 140 einmündenden Zuführkanäle beziehungsweise Anschnitte im dritten Werkzeugteil 130.)
Nach dem Erstarren der Metallschmelze wird das Druckgusswerkzeug 100 in der zweiten Werkzeugtrennebene T2 geöffnet, wie in Fig. 3 veranschaulicht. Dabei wird das im Formhohlraum 140 befindliche Druckgussteil 200 vom Anguss 300 beziehungsweise vom Angusssteg 310 durch Abreißen getrennt. Erfindungsgemäß ist der im dritten Werkzeugteil 130 ausgebildete Zuführkanal 151 des Angusssystems 150 an seinem formhohlraumseitigen Ende mit einer den Kanalquerschnitt lokal verkleinernden Verjüngung 153 ausgebildet. (Selbiges gilt insbesondere auch für die anderen in den Formhohlraum 140 einmündenden Zuführkanäle im dritten Werkzeugteil 130.) Die Verjüngung 153 ist im Mündungsquerschnitt 152 zum Formhohlraum 140 als umlaufende, insbesondere kragenartig geformte, Wulst oder dergleichen ausgebildet, wie insbesondere in Fig. 4 erkennbar.
Durch die lokale Verjüngung 153 wird beim Druckgießen zwischen dem Druckgussteil 200 und dem Anguss 300 eine ringnutartige, insbesondere ringkerbenartige, Sollbruchstelle erzeugt, an der bereits beim Beginn der Öffnungsbewegung B2 des dritten Werkzeugteils 130 ein definiertes Abtrennen beziehungsweise Abreißen des Druckgussteils 200 vom Anguss 300 erfolgt (und zwar direkt am Druckgussteil 200), wobei der Anguss 300 beziehungsweise der Angusssteg 310 durch Formschluss mit der hinterschnittigen Kontur beziehungsweise mit der Hinterschneidung 165 am Stift 160 festgehalten wird, was das Abtrennen beziehungsweise Abreißen begünstigt. Am Druckgussteil 200 verbleibt nur eine kleine butzenfreie Abrissstelle 210.
Nachdem das Druckgusswerkzeug 100 vollständig geöffnet ist, wie in Fig. 4 gezeigt, können das Druckgussteil 200 und der Anguss 300 entformt werden. Das Entformen des Angusses 300 erfolgt mithilfe wenigstens eines Auswerfers 170 im ersten Werkzeugteil 110 sowie auch mithilfe des zur Druckgießmaschine gehörenden Gießkolbens 400, wie in Fig. 4 durch die Pfeile veranschaulicht. Optional kann auch der Stift beziehungsweise Rückhaltestift 160 als Ausstoßer fungieren, wie strichliniert angedeutet, um das Entformen zu unterstützen. Dementsprechend kann der Stift 160 also auch als Ausstoßer beziehungsweise Auswerfer ausgebildet sein. Zur Entformung des Druckgussteils 200 können ebenso nicht gezeigte Auswerfer vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste
Dreiplattendruckgusswerkzeug mit einem Angusssystem und verbesserter
Angussabtrennung sowie Verfahren zum Druckgießen
100 Dreiplattendruckgusswerkzeug
110 erstes Werkzeugteil (Düsenplatte)
120 zweites Werkzeugteil (Schließplatte)
130 drittes Werkzeugteil (Zwischenplatte)
140 Formhohlraum (Kavität)
150 Angusssystem
151 Zuführkanal
152 Mündungsquerschnitt
153 lokale Verjüngung
160 Stift (Dorn)
165 hinterschnittige Kontur (Hinterschneidung)
170 Auswerfer
200 Druckgussteil
210 Abrissstelle
300 Anguss
310 Angusssteg
400 Gießkolben
A Bereich
B1 Öffnungsbewegung
B2 Öffnungsbewegung
T1 erste Werkzeugtrennebene
T2 zweite Werkzeugtrennebene

Claims

Patentansprüche Dreiplattendruckqusswerkzeuq mit einem Angusssystem und verbesserter Angussabtrennung sowie Verfahren zum Druckgießen
1. Dreiplattendruckgusswerkzeug (100) zur Herstellung wenigstens eines metallischen Druckgussteils (200) durch Druckgießen einer Metallschmelze, mit einem ersten, zweiten und dritten Werkzeugteil (110, 120, 130), wobei das dritte Werkzeugteil (130) zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil (110, 120) angeordnet ist, und mit wenigstens einem Formhohlraum (140) sowie einem Angusssystem (150), durch das die Metallschmelze dem Formhohlraum (140) zuführbar ist, wobei das Angusssystem (150) mehrere im dritten Werkzeugteil (130) angeordnete und in den Formhohlraum (140) einmündende Zuführkanäle (151) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Formhohlraum (140) einmündenden Zuführkanäle (151) im dritten Werkzeugteil (130) an ihren formhohlraumseitigen Enden jeweils mit einer den Kanalquerschnitt lokal verkleinernden Verjüngung (153) ausgebildet sind, durch welche beim Druckgießen Sollbruchstellen erzeugbar sind, welche beim Öffnen des Druckgusswerkzeugs (100) ein definiertes Abtrennen des Druckgussteils (200) von einem Anguss (300) ermöglichen.
2. Dreiplattendruckgusswerkzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführkanäle (151) konisch ausgebildet sind und an ihren formhohlraumseitigen Enden jeweils mit einer zusätzlich den Kanalquerschnitt lokal verkleinernden Verjüngung (153) ausgebildet sind.
3. Dreiplattendruckgusswerkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngungen (152) an den formhohlraumseitigen Enden der Zuführkanäle (151) durch jeweils eine im Mündungsquerschnitt (152) angeordnete umlaufende Wulst gebildet sind.
4. Dreiplattendruckgusswerkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeugteil (110) mit Stiften (160) ausgebildet ist, die bei geschlossenem Druckgusswerkzeug (100) in die Zuführkanäle (151) hineinragen, wobei diese Stifte (160) jeweils mit einer hinterschnittigen Kontur (165) ausgebildet sind, welche beim Öffnen des Druckgusswerkzeugs (100) den Anguss (300) festhält.
5. Dreiplattendruckgusswerkzeug (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (160) auch als Ausstoßer für den Anguss (300) ausgebildet sind.
6. Dreiplattendruckgusswerkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführkanäle (151) senkrecht in den Formhohlraum (140) einmünden.
7. Verfahren zur Herstellung wenigstens eines metallischen Druckgussteils (200) mit einem Dreiplattendruckgusswerkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten:
- Bereitstellen des Druckgusswerkzeugs (100);
- Schließen des Druckgusswerkzeugs (100) und Ausführen eines Druckgussvorgangs, wobei durch das Angusssystem (150) Metallschmelze in den Formhohlraum (140) gedrückt wird;
- Öffnen des Druckgusswerkzeugs (100) nachdem die Metallschmelze erstarrt ist, wobei das im Formhohlraum (140) entstandene Druckgussteil (200) an den durch die Verjüngungen (153) erzeugten Sollbruchstellen definiert von dem im Angusssystem (150) entstandenen Anguss (300) abgetrennt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgusswerkzeug (100) beim Öffnen zuerst in der Werkzeugtrennebene (T2) zwischen dem dritten Werkzeugteil (130) und dem ersten Werkzeugteil (110) geöffnet wird, wobei das Druckgussteil (200) bereits zu Beginn des Öffnungsvorgangs vom Anguss (300) abgetrennt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das herzustellende Druckgussteil (200) ein Fahrzeugbauteil, insbesondere ein dünnwandiges Leichtmetall-Karosseriebauteil, ist.
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