Die Erfindung betrifft ein Gießwerkzeug zur Herstellung von aus Leichtmetalllegierungen gegossenen Werkstücken, insbesondere für die Kraftfahrzeug-Industrie, wobei zumindest ein Posi¬ tionierelement zum Fixieren zumindest eines vorgeformten im ge¬ gossenen Werkstück verbleibenden Kernteils in einer vorbestimmten Position im Gießwerkzeug vorgesehen ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung von aus Leichtmetalllegierungen ge¬ gossenen Werkstücken, insbesondere für die Kraftfahrzeug-Indus¬ trie, wobei zumindest ein vorgeformter im gegossenen Werkstück verbleibender Kernteil in einer vorbestimmten Position in einem Gießwerkzeug gehalten wird.

Bei der Herstellung von Werkstücken aus Leichtmetallle¬ gierungen ist es bereits bekannt, vorgeformte Kernteile mittels Positionierelementen im Gießwerkzeug zu halten, so dass die Kernteile von der Leichtmetalllegierungs-Schmelze umgössen werden können.

Aus der EP 0 922 591 A ist beispielsweise eine Felge aus einer Leichtmetalllegierung bekannt, bei welcher ein Kernteil fest angeordnete Positionierelemente aufweist, um in der Kokille positioniert zu werden. Derartige im Kernteil angeordnete Posi¬ tionierelemente weisen jedoch einen relativ großen Umfang auf und bilden Materialschwachstellen, so dass in diesen Bereichen bei Belastung der Felge sehr hohe Spannungsspitzen, insbesondere bei dynamischen Biege- und Torsionsbeanspruchungen, auftreten.

Ein ähnliches Gießverfahren ist auch bereits aus der WO1/66283 Al bzw. der AT 409 728 B bekannt, bei welchem eben¬ falls im Kernteil fest angeordnete Positionierelemente vorgese¬ hen sind. Diese Positionierelemente weisen zudem einen Luftabfuhrkanal zum Entweichen expandierender Luft auf. Dieses Verfahren weist jedoch fertigungstechnisch einen sehr hohen Auf¬ wand auf, und es treten ebenso hohe Spannungsspitzen aufgrund der im Kernteil fest angeordneten Positionierelemente auf.

Aus der US 2004/0099398 Al ein Positionierelement für einen Sandkern bekannt, wobei das Positionierelement bei der Herstel¬ lung des Sandkerns in diesem befestigt wird, und über welches eine Verbindung mit dem Gießwerkzeug hergestellt werden kann.

In der DE 42 01 278 Al sind Stützen bzw. Positionierelemente

zur Stabilisierung von Gießkernen bei der Herstellung von Form¬ körpern beschrieben. Hierbei weisen die stiftförmigen Posi- tionierelemente, die in der Art eines Nagels in dem Gießwerkzeug befestigt werden ein quer zur Längsrichtung des Schafts des Po¬ sitionierelements erstreckendes Eingießelement auf, welches zur festen Verbindung des Positionierelements in dem zu gießenden Formkörper fest in dem Formkörper eingeschmolzen wird.

Weiters ist es auch bekannt bei der Herstellung von Guss¬ werkstücken Hohlräume mittels Kernteilen auszubilden, die aus dem Gusswerkstück wieder entfernt werden, wie beispielsweise Sandkerne. Zum Entfernen sind jedoch vergleichweise große Öff¬ nungen erforderlich, wodurch wiederum hohe Spannungspitzen im Bereich dieser Öffnungen auftreten.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gießwerk¬ zeug sowie ein Verfahren zur Herstellung von aus Leichtmetallle¬ gierungen gegossenen Werkstücken zu schaffen, bei welchen hohe Spannungsspitzen aufgrund der Positionierelemente vermieden werden. Zudem soll auch eine exakte Positionierung der Kernteile gewährleistet sein und eine vergleichsweise hohe Konstruktions¬ freiheit bei der Herstellung der Werkstücke ermöglicht werden.

Dies wird bei dem Gießwerkzeug der eingangs angeführten Art dadurch erzielt, dass zumindest ein sich zu seinem freien Ende verjüngendes stiftförmiges Positionierelement am Gießwerkzeug befestigt ist, so dass der Kernteil während des Gießens in einer vorbestimmten Position gehalten wird und nach Fertigstellung des Werkstücks das Positionierelement aus diesem entfernt wird. Mit Hilfe von am Gießwerkzeug befestigten frei auskragenden stift¬ förmigen Positionierelementen können der bzw. die Kernteil (e) des herzustellenden Leichtmetallwerkstücks zuverlässig in einer vorbestimmten Position im Gießwerkzeug gehalten werden, wobei jedoch nach Entfernen der Positionierelemente nur vergleichs¬ weise kleine Öffnungen bzw. Eindrücke im Kernteil bzw. in dem dem Kernteil umgebenden Leichtmetall an jener Stelle verbleiben, an welcher ein Positionierelement in den Kernteil während des Gussverfahrens eingedrungen ist, so dass das fertiggestellte Leichtmetallwerkstück nur vergleichsweise geringere Spannungs¬ spitzen im Bereich der Positionierelemente aufweist. Prinzipiell können mit dem Gießwerkzeug beliebige Werkstücke aus Leichtme¬ talllegierungen, insbesondere aus Aluminium-hältigen Leichtme¬ talllegierungen, hergestellt werden, wobei insbesondere auf dem

Gebiet der Kraftfahrzeug-Industrie ein großer Bedarf an Leicht¬ metallwerkstücken gegeben ist, so dass mit dem Gießwerkzeug ins¬ besondere Leichtmetallräder bzw. -feigen sowie Längs- und Querlenker, Fahrschemelteile, verschiedene Arten von Streben so¬ wie Bauteile für Radaufhängungen und dergleichen hergestellt werden können. Aufgrund der geringen Spannungsspitzen, welche mit Hilfe der stiftförmigen am Gießwerkzeug befestigten Posi¬ tionierelemente erzielt werden können, sind die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Gießwerkzeugs hergestellten Werkstücke beson¬ ders gut dazu geeignet, dynamischen Biege- und Torsionskräften ausgesetzt zu werden.

Um das Eindringen des Positionierelements in den Kernteil zu erleichtern, ist es günstig, wenn das stiftförmige Positionier¬ element zumindest teilweise konisch ausgebildet ist.

Insbesondere ist es günstig, wenn das stiftförmige Posi¬ tionierelement einen kegelförmigen Spitzen-Abschnitt aufweist, da somit der Kernteil auf einfache Weise „aufgespießt" werden kann und zugleich ein möglichst kleiner Eindruck im Kernteil nach Entnahme des Positionierelements verbleibt, wodurch wieder¬ um die Spannungsspitzen beim fertiggestellten Leichtmetallwerk¬ stück niedrig gehalten werden können.

Tests haben gezeigt, dass das Positionierelement auf einfa¬ che Weise in den Kernteil eindringt und zugleich ein zu¬ verlässiger Reibschluss zwischen dem stiftförmigen Positionierelement und dem Kernteil erzielt wird, wenn der kegelförmige Spitzen-Abschnitt einen Öffnungswinkel zwischen 10° und 30°, insbesondere von im Wesentlichen 20° aufweist.

Um die Kernteile zuverlässig mittels einer reibschlüssigen Verbindung an den Positionierelementen zu halten, ist es günstig wenn an den kegelförmigen Endabschnitt ein zylindrischer Teilab¬ schnitt anschließt.

Tests haben weiters gezeigt, dass der Kernteil zuverlässig in seiner vorbestimmten Position im Gießwerkzeug gehalten wird und zugleich ein relativ kleiner Eindruck in dem Kernteil bzw. der den Kernteil umschließenden Leichtmetalllegierung nach der Entnahme des Positionierelements verbleibt, wenn der zy¬ lindrische Teilabschnitt einen Durchmesser kleiner 3 mm, vorzugsweise kleiner 2 mm, insbesondere von im Wesentlichen 1,6 mm, aufweist.

Um stiftförmige Positionierelemente auf einfache Weise aus

- A - dem fertiggestellten Leichtmetallwerkstück zu entfernen, ist es von Vorteil, wenn an den zylindrischen Teilabschnitt ein konischer Teilabschnitt anschließt.

Tests haben gezeigt, dass es in diesem Zusammenhang ins¬ besondere günstig ist, wenn der konische Teilabschnitt einen Öffnungswinkel zwischen 5° und 15°, insbesondere von im Wesent¬ lichen 10°, aufweist.

Um das stiftförmige Positionierelement auf einfache Weise an dem Gießwerkzeug zu befestigen, ist es vorteilhaft, wenn das stiftförmige Positionierelement einen gegenüber dem zy¬ lindrischen bzw, konischen Teilabschnitt umfangsgrößeren Befes¬ tigungsabschnitt aufweist.

Wenn der Befestigungsabschnitt im befestigten Zustand des Positionierelements in einer Ausnehmung im Gießwerkzeug aufge¬ nommen ist, ragen lediglich die einen vergleichsweise geringen Umfang aufweisenden Abschnitte des Positionierelements in den Kernteil bzw. in die den Kernteil umgebende Leichtmetallle¬ gierung hinein.

Um den Befestigungsabschnitt auf einfache Weise in die Aus¬ nehmung des Gießwerkzeugs einsetzen zu können bzw. eine reib¬ schlüssige Befestigung des Befestigungsabschnittes in der Ausnehmung des Gießwerkzeugs zu erzielen, ist es günstig, wenn sich der Befestigungsabschnitt zu dem dem vorderen Spitzen-Ab¬ schnitt gegenüberliegenden Ende des stiftförmigen Positionier¬ elements geringfügig konisch verjüngt.

Um das stiftförmige Positionierelement zuverlässig im Gie߬ werkzeug zu befestigen, ist es von Vorteil, wenn das Posi¬ tionierelement reibschlüssig bzw. über eine Klebeverbindung in einer Ausnehmung des Gießwerkzeugs befestigt ist. Anstelle der reibschlüssigen bzw. Klebe-Verbindung können selbstverständlich auch eine Schraub-, Löt- oder Schweißverbindung bzw. eine förm- schlüssige Verbindung zur Befestigung des Positionierelements im Gießwerkzeug vorgesehen sein.

Um das Gießwerkzeug auf einfache Weise schließen zu können sowie den Kernteil mit Hilfe des stiftförmigen Positionier¬ elements in einer vorbestimmten Position in dem Gießwerkzeug zu fixieren, ist es günstig, wenn das Gießwerkzeug zumindest zwei relativ zueinander bewegliche Formteile auweist, wobei das stiftförmige Positionierelement in einem beweglich gelagerten Formteil, vorzugsweise dem oberen Formteil, befestigt ist.

Um ein Eindringen der Positionierelemente in den Kernteil über eine vorbestiirante Eindringtiefe hinaus zu verhindern, ist es von Vorteil, wenn eine bewegliche Kernteil-Unterlage mit zu¬ mindest einem den Abwärtshub des beweglichen Formteils begren¬ zenden Anschlag vorgesehen ist.

Wenn die Kernteil-Unterlage in dem fest angeordneten unteren Formteil versenkbar angeordnet ist, kann nach der Befestigung des Kernteils an dem Positionierelement die Kernteilunterlage auf einfache Weise aus dem Gießwerkzeug entfernt werden.

Wenn die Kernteil-Unterlage auf einem Träger federnd ge¬ lagert ist, können vorteilhafterweise etwaige Ungleichheiten beim Niederfahren des oberen Formteils ausgeglichen werden.

Um eine Selbstzentrierung der Kernteil-Unterlage zu erzielen und somit eine exakte Positionierung des Kernteils im Gießwerk¬ zeug zu gewährleisten, so dass die Positionierelemente zu¬ verlässig an der gewünschten Stelle in den Kernteil eindringen, ist es günstig, wenn der Träger der Kernteil-Unterlage mittels Zentrierbolzen in Führungen eines Formteils verschieblich ge¬ lagert ist.

Das Verfahren der eingangs angeführten Art ist dadurch ge¬ kennzeichnet, dass ein am Gießwerkzeug befestigtes Positionier¬ element in den Kernteil eingeführt wird und der Kernteil von dem Positionierelement während des Gießens reibschlüssig gehalten wird und nach Fertigstellung des Werkstücks das Positionier¬ element aus diesem entfernt wird. Zwecks Vermeidung von Wieder¬ holungen wird hinsichtlich der hierdurch erlangten vorteilhaften Effekte auf vorstehende Ausführungen im Zusammenhang mit dem er¬ findungsgemäßen Gießwerkzeug verwiesen.

Hinsichtlich einer verfahrenstechnisch einfachen Fixierung des Kernteils in einer vorbestimmten Position im Gießwerkzeug ist es günstig, wenn ein beweglicher, das Positionierelement tragender Formteil des Gießwerkzeugs auf den auf einer Kernteil- Unterlage aufliegenden Kernteil zur reibschlüssigen Verbindung zwischen dem Kernteil und dem Positionierelement bis zu einem Anschlag auf den Kernteil zubewegt wird, bevor die Kernteil-Un¬ terlage aus dem Gießwerkzeug entfernt wird.

Wenn der Kernteil eine geringere Dichte als die Leichtme¬ talllegierung aufweist, kann eine gegenüber einem aus der Leichtmetalllegierung einstückig gegossenen Werkstück ver¬ gleichsweise leichtes Guss-Werkstück auf einfache Weise herge-

stellt werden. Der Kernteil kann hierbei insbesondere aus Me¬ tallschaum, z.B. aus Aluminiumschaum, oder auch aus einem Press¬ körper aus porösem Silikatmaterial, z.B. Vermiculit, oder dergleichen bestehen.

Um die Festigkeit des aus der Leichmetalllegierung ge¬ gossenen Werkstücks zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn der Kernteil eine höhere Dichte als die Leichtmetalllegierung auf¬ weist. Der Kernteil kann hierbei insbesondere aus Stahl oder dergleichen bestehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von einem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel, auf das sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch näher erläutert.

Im Einzelnen zeigen in der Zeichnung:

Fig. 1 einen Querschnitt eines Teils eines Gießwerkzeuges mit einem darin eingebrachten Kernteil;

Fig. 2 eine Detailansicht eines stiftförmigen Positionier¬ elements;

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Gießwerkzeugs für die Herstellung eines Leichtmetallwerkstücks unter Einlegen eines Kernteils, der auf einer Kernteilunterlage aufliegt.

In Fig. 1 ist teilweise ein Gießwerkzeug 1 zur Herstellung einer Leichtmetallfelge 2 ersichtlich, in dem ein Kernteil 3 vorgesehen ist, der eine geringere Dichte als die Leichtmetall¬ legierung aufweist, der von der Leichtmetalllegierung umgössen wird. Beispielsweise könnte der Kernteil 3 hierbei aus Metall¬ schaum, insbesondere aus Aluminiumschaum, oder auch aus einem Presskörper aus porösem Silikatmaterial, z.B. Vermiculit, oder jedoch auch aus einem Stahlring oder dergleichen bestehen.

Das Gießwerkzeug 1 setzt sich im Wesentlichen aus einem be¬ weglichen Kokillenoberteil 4 und einem fest angeordneten Ko¬ killenunterteil 5 sowie seitlichen Kernschiebern 6 zusammen. Als Kernschieber 6 können beispielsweise vier viertelkreisförmige Einzelteile vorliegen, welche beim Schließen des Gießwerkzeugs 1 von außen radial nach innen zur Anlage an den Kokillenunterteil 5 verschoben werden.

Der Kokillenoberteil 4 weist eine Ausnehmung 4 ' auf, in wel¬ cher ein stiftförmiges Positionierelement 7, das vorzugsweise aus Stahl besteht, mittels einer Klebeverbindung befestigt ist. Mit Hilfe des stiftförmigen Positionierelements 7 wird der Kern¬ teil 3 in einer vorbestimmten Position im Gießwerkzeug 1 gehal-

ten, so dass beim Eindringen der flüssigen Leichtmetalllegierung in das Gießwerkzeug der Kernteil 3 von der Leichtmetalllegierung umgössen werden kann. Nach dem Fertigstellen des Gießvorgangs wird der beweglich gelagerte Kokillenoberteil 4 wieder nach oben verschoben und das stiftförmige Positionierelement 7 somit aus dem Kernteil 3 bzw. der den Kernteil umgebenden Leichtmetallle¬ gierung herausgezogen. Aufgrund des relativ geringen Durch¬ messers des stiftförmigen Positionierelements 7 verbleibt somit nur eine vergleichsweise kleine Öffnung in der Leichtmetallle¬ gierung 2 bzw. dem Kernteil 3, so dass gegenüber bekannten im Kernteil 3 fest positionierten Positionierelementen wesentlich geringere Spannungsspitzen im fertiggestellten Werkstück bei Be¬ anspruchungen auftreten.

In Fig. 2 ist das stiftförmige Positionierelement 7 im De¬ tail gezeigt. Hierbei ist insbesondere ersichtlich, dass ein kegelförmiger Spitzenabschnitt 8 zum einfachen Eindringen in den Kernteil 3 vorgesehen ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Öffnungswinkel α von ca. 20° vorgesehen.

An den Spitzenabschnitt 8 schließt sodann ein zylindrischer Abschnitt 9 an, der wie in Fig. 1 ersichtlich, in der in den Kernteil 3 eingedrungenen Stellung ebenfalls im Inneren des Kernteils 3 aufgenommen ist. Um die Spannungsspitzen bei dem Leichtmetallwerkstück nach Entfernen des Positionierelements möglichst gering zu halten, weist der zylindrische Abschnitt 9 einen möglichst geringen Durchmesser auf, wobei bei dem gezeig¬ ten Ausführungsbeispiel ein Durchmesser von ca. 1,6 mm vorgese¬ hen ist.

An den zylindrischen Teilabschnitt 9 schließt ein konischer Teilabschnitt 10 mit einem Öffnungswinkel ß von ca. 10° an. Dieser konische Teilabschnitt 10 wird während des Gießens des Leichtmetallwerkstücks, wie in Fig. 1 ersichtlich, von der Leichtmetalllegierung umgeben und nach Fertigstellung des Werk¬ stücks aus dieser entfernt.

An den konischen Teilabschnitt 10 schließt über eine stufen¬ förmige Durchmessererweiterung ein Befestigungsabschnitt 11 an, der zur Aufnahme in einer Ausnehmung 6 des Gießwerkzeugs 1 vorgesehen ist. Um eine einfache Einführung in die Ausnehmung 6 sowie einen gewissen Reibschluss zwischen dem Befestigungsab¬ schnitt 11 und der Ausnehmung 6 zu erzielen, ist der Befesti¬ gungsabschnitt 11 geringfügig konisch ausgebildet. An den

Befestigungsabschnitt 11 schließt sodann ein Endabschnitt 12 an, der gegenüber dem Befestigungsabschnitt 11 einen geringeren Durchmesser aufweist, so dass zuverlässig ein Klebemittel zwi¬ schen dem Endabschnitt 12 und der Ausnehmung 6 des Gießwerkzeugs 1 eindringen kann.

In Fig. 3 ist eine schematische Ansicht des Gießwerkzeugs 1 gezeigt, wobei insbesondere ein in Pfeilrichtung 13 vertikal verschieblicher Träger 14 ersichtlich ist, der in dem Kokillen¬ unterteil 5 versenkbar gelagert ist. Auf dem Träger 14 ist eine tellerförmige Kernteilunterlage 15 federnd gelagert, um etwaige Ungleichheiten beim Niederfahren des Kokillenoberteils 4 auszu¬ gleichen. An der Kernteilunterlage 15 sind säulenförmige An¬ schläge 16 vorgesehen, welche dazu dienen beim Aufnehmen des Kernteils 3 den erwünschten Abstand zum Kokillenoberteil 4, der mittels einer Trägerplatte 17 nach unten geschoben wird, einzu¬ stellen. Bei der Auslegung der Höhe der Anschläge 16 wird ein Maß eingestellt, so dass die stiftförmigen Positionierelemente 7 (wie in Fig. 1 gezeigt) zuverlässig in den Kernteil 3 eindringen, d.h. den Kernteil 3 „aufspießen ^' ", um den Kernteil 3 in einer vorbestimmten Position im geschlossenen Gießwerkzeug 1 nach Absenken des Trägers 4 bzw. der Kernteilunterlage 15 zu halten.

In einem an den Kokillenoberteil 4 angeflanschten Endbereich 18 sind in herkömmlicher Weise Auswurfstifte 19 vorgesehen, wel¬ che zum Trennen des Leichtmetallwerkstücks vom Kokillenoberteil 4 vorgesehen sind.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde somit auf die Herstellung einer Leichtmetallfelge Bezug genommen. Selbstver¬ ständlich kann das erfindungsgemäße Gießwerkzeug jedoch auch zur Herstellung von beliebig anderen Leichtmetallwerkstücken mit im Gusswerkstück verbleibenden Kernteilen, beispielsweise zur Her¬ stellung von Radaufhängungen, Längs- und Querlenkern, Fahr¬ schemelteilen, verschiedenen Arten von Streben und dergleichen verwendet werden.