Zukünftige Entwicklungen in der Leichtbautechnik hängen insbesondere von den Werkstoffeigenschaften der eingesetz- ten Bauteile ab. In Konkurrenz zu hochwertigen Schmiedetei- len bedingt die Forderung nach immer besseren Eigenschaften gegossener Werkstoffe die Entwicklung technologisch an- spruchsvoller Gie verfahren. Ein relativ neues Sondergie - verfahren aus der Klasse des "Semi-Solid-Metalforming" stellt das Thixogie en dar. Dieses mit dem Druckgie en ver- wandte Verfahren zeichnet sich durch die Besonderheit der Verarbeitung des Metalls im teilflüssigen Zustand aus. Auf- grund der für einen Urformproze völlig untypischen "Gie temperatur" innerhalb des Erstarrungsintervalls bietet das Thixogie en ein Verfahrenspotential, das zwischen dem Urformen von Gie verfahren und dem Umformen durch Schmiede- prozesse eingeordnet werden kann.

Das Thixogie en erfüllt die Anforderungen, die an eine wirtschaftliche und innovative Fertigungstechnologie ge- stellt werden. Dazu zählen eine hohe Produktivität wie beim Druckgie en bei gleichzeitig sehr guten Bauteileigenschaf- ten. Die nach diesem Sondergie verfahren hergestellten Gu - teile in "near-net-shape"-Qualität sind schwei bar, druck- dicht und wärmebehandelbar. Ein typisches Anwendungsgebiet

liegt in der Substitution hochwertiger Bauteile, die auf- grund hoher Anforderungen an die Werkstoffeigenschaften nicht druckgegossen werden können, sondern kostenintensiv geschmiedet oder kokillengegossen werden müssen. Zu den ty- pischen Bauteilen zählen z.B. Bremszylinder, Teile der Kfz- Einspritzanlage oder Kfz-Fahrwerksteile.

Der Verfahrensablauf des Thixogie ens lä t sich dabei in drei Proze schritte unterteilen. Hierzu zählen die Herstel- lung eines speziellen Vormaterials, dessen Wiedererwärmung in den teilflüssigen Zustand und die unmittelbar ange- schlossene Formgebung durch einen modifizierten Druckgie - proze . Jeder einzelne Proze schritt beinhaltet eine Viel- zahl an Parametern, deren genaue Kontrolle und Steuerung für den Erfolg des Verfahrens von entscheidender Bedeutung sind.

Insbesondere ist der erste Verfahrensschritt, d.h. die Her- stellung des Vormaterials, beim herkömmlichen Verfahrensab- lauf äu erst aufwendig. Zur Herstellung jeweils einzelner Bolzen des Vormaterials ergaben sich kostenintensive Ar- beitsschritte, wie Stranggie en des Materials und an- schlie endes Ablängen und Abdrehen der Bolzen auf das geforderte Bolzenma . Diese Arbeitsvorgänge werden bei Um- gebungstemperatur durchgeführt, so da für die Wiedererwär- mung des Bolzens eine erhöhte Wärmezufuhr erforderlich ist, was sich in weiteren Kosten niederschlägt.

Angesichts dieser Problematik liegt der Erfindung die Auf- gabe zugrunde, ein Thixoformingverfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit wesent- lich verbesserter Wirtschaftlichkeit bei entsprechend ver- einfachtem Verfahrensablauf zur Verfügung zu stellen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemä der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches bzw. des unabhängigen Vor- richtungsanspruches angegebenen Merkmale. Hinsichtlich be-

vorzugter Ausgestaltungen wird auf die Merkmale der Un- teransprüche verwiesen.

Gemä der Erfindung stellt man einzelne Bolzen aus dem Vor- material her, wobei man die Erstarrung des Materials unter erhöhtem Druck und Anlegen eines äu eren Magnetfeldes aus- führt. Durch diese Single-Slug-Production (SSP) entfallen die zeit- und kostenaufwendigen Arbeitsschritte wie das Ab- längen und Abdrehen der Bolzen. Darüber hinaus wird die Wirtschaftlichkeit verbessert, indem der Bolzen mit erhöh- ter Anfangstemperatur direkt der Wiedererwärmungsanlage zu- geführt werden kann. Weiterhin weist dieses Verfahren eine gro e Flexibilität bei einem Legierungswechsel auf und er- möglicht insbesondere eine problemlose Verarbeitung schwer zu vergie ender Legierungen, wie z.B. hochfester Al-Basis- Knetwerkstoffe.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemä en Ver- fahrens zeichnet sich durch einen beheizbaren Schmelzcon- tainer aus, dessen Schmelz-Charge mittels einer Vorspann- vorrichtung unter Druck setzbar ist und an welchem über eine den Container umgebende Erregerwicklung ein Magnetfeld anlegbar ist. Innerhalb des Schmelzcontainers lä t sich der Bolzen in 11near-net-shape"-Qualität herstellen, d.h. der Bolzen kann ohne weiteren Bearbeitungsaufwand dem Wiedererwärmungsproze zugeführt werden.

Eine wirtschaftliche Fertigung, besonders im Hinblick auf eine industrielle Serienproduktion der Pre bolzen, kann durch den Einsatz mehrerer parallel geschalteter SSP-Rührer und einer maximalen Energieausnutzung durch möglichst schnelle Beschickung der Wiedererwärmungsanlage erreicht werden.

Gemä einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsge- mä en Vorrichtung ist die zylindrische Containerwandung be- heizt. Des weiteren ist vorteilhaft der Container mit einem

Kühlfu versehen, bei welchem es sich nach einer Ausgestal- tung der Erfindung um einen wassergekühlten Kupferfu han- delt.

Die Druckvorrichtung umfa t eine auf dem Schmelzbad auf- liegende Dichtungsplatte, die vorteilhaft als Graphit- scheibe ausgebildet ist. Graphitwerkstoffe eignen sich auf- grund der Resistenz gegenüber Aluminiumschmelzen und einer guten Temperaturwechselbeständigkeit besonders gut für die- sen Proze . Durch eine vorzugsweise zyklische Druckbeauf- schlagung der Stempelvorrichtung lä t sich ein kontinuier- licher Kontakt zwischen Graphitscheibe und Schmelze errei- chen.

Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Container doppelwandig ausgebildet.

Dabei bestehen die Wandungen aus zwei konzentrischen zylin- drischen Edelstahlrohren. Das innere Edelstahlrohr besitzt zur Vorwärmung der Kokillenwand auf der Au enseite Wickel- heizer, die jeweils getrennt regelbar sind. Das äu ere Edelstahlrohr dient einerseits zur Isolierung, damit ein nicht zu gro er Heizverlust durch die Wickelheizer ein- tritt, und andererseits zur Befestigung des Kupferfu es.

Das Kühlmedium verläuft durchflu kontrolliert innerhalb ei- nes im Kühlfu vorhandenen mäanderförmigen Kühlkanals.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich- nungen. Dabei zeigen im einzelnen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausfüh- rungsform der erfindungsgemä en Vorrichtung in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausfüh- rungsform des erfindungsgemä en Schmelzcontai-

ners in perspektivischer Sicht und Fig. 3 eine Ansicht des Kühlfu es ebenfalls perspekti- visch dargestellt.

Der grundsätzliche Aufbau soll zunächst anhand der schema- tischen Darstellung gemä Fig. 1 näher erläutert werden.

Der mit der Bezugsziffer 10 identifizierte Schmelzcontainer enthält das Schmelzbad 11, wobei im unteren Bereich des Schmelzcontainers 10 das Rheogefüge 12 dargestellt ist. In die Wandung des Schmelzcontainers 10 ist ein Heizelement 13 eingebettet.

Eine Vorspannvorrichtung 14 vermag eine Kraft in Richtung des Pfeiles 15 auszuüben, wobei der Druck auf eine auf der Schmelze 11 aufliegende Graphitscheibe 16 übertragen wird.

Der Umfang der Graphitscheibe 16 ist dem Innenquerschnitt des Schmelzcontainers 10 angepa t und dichtet diesen ab, so da damit die Schmelze 11 unter Druck setzbar ist, wodurch sich Makrolunker im Kopfbereich der Billets, die durch die Erstarrungsschwindung des Metalls entstehen, vermeiden las- sen. Durch eine zyklische Druckbeaufschlagung der Stempel- vorrichtung lä t sich ein kontinuierlicher Kontakt zwischen der Graphitscheibe und der Schmelze erreichen.

Unterhalb des Schmelzcontainers 10 befindet sich ein was- sergekühlter Kupferfu 17. Die Temperatur des Kühlfu es 17 lä t sich durch die Strömungssteuerung des Kühlmittels ein- stellen.

Der Schmelzcontainer 10 ist von einer Erregerwicklung 18 umgeben. Zum Betreiben der Erregerwicklung ist ein in der zeichnerischen Darstellung nicht wiedergegebener stufenlos regelbarer Transformator mit entsprechenden Anzeigegeräten vorgesehen, mit dem die elektrische Feldstärke und somit die Scherkraft eingestellt werden kann. Durch die Wirkung

des elektromagnetischen Rührers wird das dendritische Ge- füge, welches für den Thixogie proze aufgrund der schlech- ten Flie fähigkeit im teilflüssigen Zustand ungeeignet ist, zerstört und ein globulistisches Gefüge aufgebaut, welches zu einer guten Flie fähigkeit der metallischen Suspension führt.

In Fig. 2 ist ein Schmelzcontainer 10 wiedergegeben, wie er gemä einer bevorzugten Ausführungsform zum Einsatz kommt.

Der Schmelzcontainer 10 besteht aus zwei konzentrischen Edelstahlrohren 19 und 20. Das innere VA-Rohr 19 besitzt zur Vorwärmung der Kokillenwand auf der Au enseite vier in der Zeichnung nicht wiedergegebene Wickelheizer, die je- weils getrennt regelbar sind. Diese können derart einge- stellt werden, da ein Temperaturgradient vorliegt, der zur gelenkten Erstarrung des Bolzens führt. Auf der Innenseite des inneren Rohres 19 ist eine Graphitkokille mit einer Spielpassung eingesetzt und am unteren Ende der Kokille ein Boden in Form einer Graphitscheibe eingefügt. Graphitwerk- stoffe eignen sich aufgrund der Resistenz gegenüber Alumi- niumschmelzen und einer guten Temperaturwechselbeständig- keit besonders gut für dieses Verfahren.

Das äu ere VA-Rohr 20 dient einerseits zur Isolierung, da- mit ein nicht zu gro er Heizverlust durch die Wickelheizer eintritt, und andererseits zur Befestigung des in Fig. 3 dargestellten Kuperfu es 17.

Der Kupferfu gemä Fig. 3 ist mit einem mäanderförmigen Kühlkanal 21 versehen, durch welchen das Kühlmittel durch- flu kontrolliert hindurchströmt.

Der Kühlfu 17 ist am äu eren Rohr 20 montiert. Es entsteht somit eine komplette montierte Einheit aus einer beheizba- ren Graphitkokille und einem wassergekühlten Kupferfu .

Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich zum Aus- druck gebracht werden, da es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche beispielhaften Cha- rakters handelt und da verschiedene Abänderungen und Modi- fikationen möglich sind, ohne dabei den Rahmen der Erfin- dung zu verlassen.