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Title:
METHOD FOR PRODUCING DIE-CAST PARTS AND A CASTING MOLD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/007119
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing die-cast parts, particularly from aluminum materials, which are pressed into the mold when in a semisolid state. The aluminum material is pressed inside the casting mold by a sieve (10). The sieve (10) is placed inside the casting mold in the form of an insert.

Inventors:
BOLOGNA ROBERTO (CH)
NIEDERMANN BENNO (CH)
FUCHS MARC (CH)
Application Number:
PCT/CH2003/000464
Publication Date:
January 22, 2004
Filing Date:
July 11, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BUEHLER DRUCKGUSS AG (CH)
BOLOGNA ROBERTO (CH)
NIEDERMANN BENNO (CH)
FUCHS MARC (CH)
International Classes:
B22D15/00; B22D17/00; (IPC1-7): B22D17/00; B22C9/08; B22D15/00
Domestic Patent References:
WO1999041054A11999-08-19
Foreign References:
US6283195B12001-09-04
US4112997A1978-09-12
GB1512551A1978-06-01
EP0760267A11997-03-05
US5730201A1998-03-24
EP0940206A11999-09-08
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 069 (M - 0932) 8 February 1990 (1990-02-08)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 294 (M - 1140) 25 July 1991 (1991-07-25)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Druckgiessteilen aus Aluminiumwerkstoffen, wobei der Aluminiumwerkstoff (schmeizflüssig oder) halbfest in eine Giessform einge presst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidhaut des Aluminiumwerkstof fes beim Einpressen in die Formkavität aufgerissen wird und fein verteilt im Druckgiessteil vorliegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumwerk stoff durch ein Sieb in die Formkavität gepresst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Alumini umwerkstoff nahezu vollständig in die Formkavität gepresst wird und ein Pressrest Teil des Druckgiessteiles wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass der Aluminiumwerkstoff trocken und ohne Trennmittel (in die Giesskam mer) eingefüllt wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, dass der Aluminiumwerkstoff sauerstoffarm aufgeheizt und der Giesskammer zugeführt wird.
6. Giessform zur Herstellung von Druckgiessteilen, dadurch gekennzeichnet, dass an der Einfüllstelle des zu vergiessenden Werkstoffes ein Sieb (10) eingelegt ist.
7. Giessform nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (10) aus dem zu vergiessenden Werkstoff oder Stahl besteht.
8. Giessform nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Auswerferele mente vorgesehen sind, die zugleich Funktionselemente beim Giessvorgang sind.
9. Giessform nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, umfassend einen festen und beweglichen Formrahmen (1,4) und darin in Führungen angeordneten Form teilen bzw. Schiebern (3), die modular aufgebaut sind.
10. Giessform nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile bzw. Schieber (3) für bestimmte Teilegrössen in den Formrahmen (1,4) platzierbar sind.
11. Giessform nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (10) auf den Auswerferelementen und der Nabe (8) des Rades (6) abgestützt ist.
Description:
Verfahren zur Herstellútg von Druckgiessteilen und Giessform Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Druckgiessteilen, insbesondere von Teilen aus Afuminiumwerkstoffen, wie z. B. Aluminiumräder für Kraftfahrzeuge (Wheel Rim) sowie eine Giessform zum Vergiessen derartiger Werkstoffe.

Beim Giessen metallischer Gussteile üben Temperatur und Druck einen Einfluss auf die Lage der Formhälften zueinander und eventueller Einlegeteile oder Konturteile in der Formkavität aus. Diese Einflüsse können umso grösser sein, je komplizierter die Form- geometrie ist und insbesondere auch bei der Verwendung von variablen Schiebern, wie sie z. B. in der WO-A-99/41054 beschrieben sind. Hierbei ist am Innenformteil wenigs- tens ein aus-und einziehbares Formteil (Schieber) als zusätzliches Innenformteil vor- gesehen. Innen-und Aussenformteil sind dabei so anzuordnen, dass zwischen diesen und zusammen mit dem aus-und einziehbaren Formteil ein Formhohlraum gebildet wird. Zudem soll das aus-und einziehbare Formteil beim Füllen des Formhohlraumes mit einem Gusswerkstoff gekühlt werden und/oder das Aussenformteil beheizt werden.

Aluminiumräder für Kraftfahrzeuge werden heute nach dem Niederdruckgiessverfahren hergestellt, wobei meist einfach gesteuerte Giessmaschinen mit hohem manuellen Ar- beitsanteil zum Einsatz gelangen. Viele Handoperationen beeinflussen Qualität und Zykluszeit (ca. 7 bis 12 Minuten) zum Abguss eines Rades. Ein solches Verfahren ist in der DE-C-3619525 offenbart. Vor jedem Abguss muss ein Massel entsprechend des Gussgewichtes in den Gasraum über dem Badspiegel der Giessmaschine eingebracht und vor oder nach dem Ziehen bzw. Auswerfen des Gussstückes in das Bad der Giessmaschine eingebracht werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Druckgiessteilen zu entwickeln, das es ermöglicht, qualitativ hochwertige Teile aus Aluminiumwerkstoffen wirtschaftlich mittels SSM herzustellen. Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäss wird dabei die Giessrichtung so gewählt, dass nur ein minimaler Pressrest anfällt, der zudem teilweise Teil des Druck- giessteiles ist. Dadurch können Rücklaufkosten drastisch gesenkt und die spanende Nachbearbeitung reduziert werden. Weitere Kostensenkungen werden durch die Redu- zierung der Zykluszeit erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen offenbart.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Giessform mit Formzentrie- rung und Schieberverriegelung zu schaffen, die es gestattet, Druckgiessteile mit gerin- gem Pressrest herzustellen. Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Anspruchs 6.

Weiterhin soll erreicht werden, Lage-bzw. Positionsänderungen der Formhälften zuein- ander und von Schiebern im Formhohlraum aufgrund von Druck. und Temperaturein- flüssen zu minimieren, insbesondere sollen Formeinsätze leicht austauschbar sein und Formsätze für Grössengruppen von Gussteilen, wie z. B. Fahrzeugräder ermöglichen.

Durch die modular aufgebaute 2-Platten Giessform sind Kosten und Zykluszeiten deut- lich reduzierbar.

Der Aufbau der Giessform geht von dem Grundgedanken aus, Formzentrierung und Schieberverriegelung zu kombinieren, um eine linienförmige Krafteinleitung und Kraft- weiterleitung und damit ein geringeres Zurückweichen der Schieber und ein geringeres Verschieben der beiden Formhälften zueinander unter dem Giessdruck zu erreichen.

Dadurch verbessert sich die Masshaltigkeit der Gussteile, und das Einspritzen von flüs- sigem Metall zwischen den Abdeckflächen wird minimiert.

Die Formrahmen sind so aufgebaut, dass Formeinsätze verschiedener Teilegrössen im selben Formrahmen platziert werden können, wobei Austauschelemente nach ver- schiedenen Einsatzarten gruppierbar sind.

Die Flächen zur Formzentrierung und Gegenverriegelung des mindestens einen Schie- bers befinden sich in beiden Formhälften, die Flächen zur Verriegelung des mindestens einen Schiebers befinden sich bevorzugt in der festen Formhälfte (fester Formrahmen).

Sämtliche Flächen befinden sich möglichst auf einer Linie je Seite. Die Flächen zur Zentrierung der Form sind unabhängig von der Anzahl der Schieber umlaufend.

Von Vorteil ist die Vermeidung temperaturbedingter Versetzungen, wie diese beim Stand der Technik auftreten, durch die Gegenverriegelung von Konturteilen bzw. Schie- bern.

Der Kraftfluss aufgrund des Giessdrucks auf den Schieber wird dabei nicht mehr von der Seite des festen Formrahmens die die Kraft aufnimmt auf die gegenüber liegende Seite übertragen, sondern die Kraft wird im festen Formrahmen auf die kombinierten Formzentrier-und Gegenverriegelungsflächen rechts und links des Schiebers verteilt.

Die Kraftaufnahme und Kraftweiterleitung im festen Formrahmen befinden sich somit etwa auf einer Linie.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 : einen festen Formrahmen in perspektivischer Darstellung Fig. 2 : einen Formrahmen nach Fig. 1 im Teilschnitt.

Eine Giessform für das Herstellen eines Fahrzeugrades aus z. B. Aluminiumwerkstoffen weist einen festen Formrahmen 1 mit einer Formzentrierung 2 sowie Formteile bzw.

Schieber 3 und Kühlspiralen 7 auf. Der feste Formrahmen 1 ist in üblicher Weise mit der Giesskammer 5 verbunden. Er weist zudem teilespezifische Kernelemente für Bohrun- gen in der Nabe 8 des Rades 6 auf, zugleich als Auswerferelemente des Rades 6 die- nen. Es werden somit keine zusätzlichen Auswerfer benötigt, sondern es kommen Funktionsteile zur Anwendung, die bereits für andere Aufgaben benötigt werden (hier als Kernelement). Das Füllen der Giessform erfolgt von der Nabe 8 des Rades 6 aus und zwischen der Nabenfläche und der Einfüllöffnung 11 der Giesskammer 5 ist als Ein- legeteil ein Filter bzw. Sieb 10 auf der Nabe 8 abgestützt angeordnet, welches vorran- gig dazu dient, Oxidhäute des einzupressenden SSM-Bolzens aufzureissen und zu zer- kleinern bzw. grössere Oxidteile wenigstens teilweise zurück zu halten. Das Sieb 10 ist ein Stanzteil aus Aluminium oder Stahl und beliebig entsprechend der Nabenfläche ge- locht. Die nicht dargestellten Bolzen werden 02-arm aufgeheizt und zugeführt. Die Ein- füllung in die Formkavität erfolgt trocken, d. h. ohne Trennmittel. Aufgrund des Siebes 10 kann auf ein Abschermesser für die Oxidhaut des Bolzens verzichtet werden.

Gegenüber der bisherigen Giessrichtung von der Sichtfläche des Rades 6 her ergeben sich wesentlich geringere Materialrückläufe und die Nabe selbst wird zum Pressrest.

Die Überreste des Siebes 10 werden dabei mit der spanenden Bearbeitung der Naben- fläche entfernt (besteht das Sieb 10 aus Stahl, so können die Aluminium-Stahl-Späne z. B. bei der Stahlherstellung verwendet werden). Die Sichtfläche des Rades 6 wird be- reits endkonturgenau gegossen.

Die Formteile bzw. Schieber 3 sind mit, nicht dargestellten, Antrieben und Führungen versehen, um ein Ein-und Ausfahren der Formteile bzw. Schieber 3 zu gewährleisten.

Nahezu senkrecht zur Auflageebene des festen Formrahmens 1 sind Flächen zur Ver- riegelung des Schiebers 3 vorgesehen. Weiterhin sind Flächen zur Verriegelung des Schiebers 3 vorgesehen, die parallel zur genannten Auflageebene auf dem Schieber 3 bzw. den Formteilen angeordnet sind. Ebenfalls nahezu senkrecht zur genannten Auf- lageebene sind weitere Flächen zur kombinierten Gegenverriegelung und Formzentrie- rung vorgesehen.

Entsprechende Gegenkonturen sind im festen Formrahmen 4 ausgebildet.

Die Flächen zur Verriegelung des Schiebers 3 befinden sich bevorzugt auf dem bzw. im festen Formrahmen 1 und besonders bevorzugt in einer Linie. Die Flächen zur Form- zentrierung sind unabhängig von der Anzahl der Formteile bzw. Schieber 3 formumiau- fend.

Die beim Giessen einwirkenden Kräfte werden somit im festen Formrahmen 1 auf die Flächen zur kombinierten Formzentrierung und Gegenverriegelung rechts und links vom Schieber 3 verteilt-Krafteinleitung und Kraftweiterleitung befinden sich somit etwa auf einer Linie und sind einfacher beherrschbar.

Die Formteile bzw. Schieber 3 sind für den gängigen Bereich von Radgrössen (z. B. von 13"bis 22") vorhanden und können in nur einem Satz Formrahmen 1,4 angeordnet werden.

Die erfindungsgemässe Giessform und das Verfahren sind zur Anwendung bei den be- kannten Giessverfahren geeignet und nicht auf diese Ausführungsform begrenzt.

Bezugszeichen 1 fester Formrahmen 2 Führung 3 Schieber 4 beweglicher Formrahmen 5 Giesskammer 6 Rad 7 Kühlspirale 8 Nabe 10 Sieb 11 Einfüllöffnung