Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Druck¬ gußteilen aus einer Leichtmetallegierung. Druckgießverfahren zur Herstellung von Leichtmetallteilen für alle Arten der industriellen Weiterverwendung, zum Beispiel im Automobilbau oder in der Geräteherstellung sind in den letzten Jahren ins¬ besondere deshalb weiterentwickelt worden, um hohe Stückzahlen kostengünstig herstellen zu können. Hierzu gehören das soge¬ nannte "Sgueezecasting", bei dem eine Nachverdichtung in der Form erfolgt, oder das von der Anmelderin entwickelte soge¬ nannte "MFT"-Verfahren gemäß DE-OS 23 23 426 und DE-PS 30 02 886, welches das schnelle Evakuieren des Formhohlkörpers er¬ heblich verbessert hat. Dadurch wurde eine schnellere Schu߬ folge und ein großer Durchsatz möglich.

Daneben wurde der Produktionsprozeß hinsichtlich Trenn- und Schmiermittel für die Forminnenseiten und auch für den Pre߬ kolben verbessert, was ebenfalls zur Erhöhung der Produktivität führte.

So beschreibt die US-PS 5 076 344 ein Verfahren, in dem eine Standardaluminiumlegierung in geschmolzenem Zustand über ein Steigrohr in eine Gießkammer eingefüllt wird. Von dort wird die geschmolzene Aluminiumlegierung mit Hilfe eines Preßkolbens in einen evakuierten Formhohlraum und in die Gießkammer einge¬ bracht. Im Formhohlraum beträgt die Konzentration des Trenn¬ mittels, ein Alkalihalogenid, 0,5 bis 3 Gew.-%, während in der

Gießkammer das Trennmittel, das hier gleichzeitig als Schmier¬ mittel verwendet wird, in einer Konzentration von 2 bis 7 Gew.- % vorliegt. Bei diesem Verfahren wird als Trennmittel vorzugs¬ weise eine wäßrige Kaliumjodidlösung verwendet. Das Trenn¬ mittel, das auf die Form bzw. auf den Preßkolben aufgebracht wird, verhindert, daß die Aluminiumlegierung an den Wänden des Formhohlraums bzw. des Preßkolbens und der Gießkammer haften bleibt. Das Trennmittel bewirkt somit einen kontinuierlichen und störungsfreien Verfahrensablauf.

Der Nachteil an der Verwendung von Alkalihalogeniden, ins¬ besondere Kaliumjodid, besteht darin, daß dieses Salz die stahlhaltigen Vorrichtungsteile, in denen das Verfahren durch¬ geführt wird, korrodiert. Auch das Einfüllverfahren, das über ein Steigrohr erfolgt, ist umständlich. Ein weiteres Problem dieses aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens ist, daß die Qualität des Druckgusses durch Gaseinschlüsse sowie andere Verunreinigungen vermindert wird. Die Korrosion des Stahls kann zu Verunreinigungen in der Metallegierung führen, da sich korrodierte Teilchen und Partikel von der Stahloberfläche ab¬ lösen können.

Zudem sind die bekannten Verfahren oftmals kompliziert aufge¬ baut und erfordern einen hohen konstruktiven Aufwand, welcher wiederum einen hohen Wartungsaufwand nach sich zieht. Dadurch werden diese Verfahren unwirtschaftlich.

Inzwischen erwarten die Weiterverarbeiter dieser Leichtmetall- teile zusätzlich verbesserte Materialeigenschaften, wie höhere Festigkeit, geringere Gewichte, Dünnwandigkeit, komplizierte Geometrie, Weiterverarbeitbarkeit, wie Schweißbarkeit, Wärme- behandelbarkeit, oder die Möglichkeit zum Einsatz moderner Verbindungstechnologien beim Ein- und Ausbau dieser Teile.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren verfügbar zu ma¬ chen, welches den oben genannten Anforderungen genügt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kombination der fol¬ genden Merkmale gelöst:

Es werden Primärlegierungen eingesetzt . Diese haben eine konstante Zusammensetzung, wobei die Anteile der Elemente Kupfer, Eisen und Zinn begrenzt werden. Ausgangsmateria¬ lien für diese Primärlegierungen sind beispielsweise AlSi7Mg0,3 mit einem Eutektikumanteil von ca. 35% mit hoher Duktilität und hoher Dauerfestigkeit sowie eutek- tische oder naheutektische AI-Si-Legierungen, verschiedene Al-Mg-Legierungen und hochreine Mg-Legierungen.

Diese Legierungen werden vor dem Einbringen einer Schmelz- behandlung, wie Entgasung und/oder Filtration unterworfen.

Das im Formhohlraum zum Zeitpunkt der Einbringung der ge¬ schmolzenen Legierung erzeugte Vakuum liegt unter 50 mbar.

Das vor dem Einbringen der Schmelze auf die Formflächen aufgebrachten Trennmittel umfaßt Alkalihalogenide und Additive zur Korrosionshemmung.

Mit dieser Kombination lassen sich die Anforderungen erfüllen, wobei fast alle herkömmlichen Druckgießmaschinen an den neuen Verfahrensablauf leicht angepaßt werden können. Bevorzugt wer¬ den Maschinen, deren Gießkammer unter Ausnutzung der Schwer¬ kraft gefüllt wird.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß die nachteilige Wirkung der Alkalihalogenide auf die stahlhaltigen Teile der Verfah¬ rensvorrichtung reduziert bzw. vermieden werden kann, wenn die Trennmittel durch Zusatz von korrosionshemmenden Additiven auf

einen pH-Wert von mindestens 8 gebracht werden. Dies hat zur Folge, daß das Verfahren über eine längere Zeit kontinuierlich und effektiver durchgeführt werden kann. Bei den zugesetzten Additiven handelt es sich zum Beispiel um Hexamethylentetramin, um Dicyclohexylaminnitrit oder Kaliumhydroxid. Hexamethylente¬ tramin und Dicyclohexylaminnitrit werden den Trennmitteln, wie oben angegeben, in einer Konzentration von ca. 0,02 bis 0,5 Vol.-% zugesetzt, bevorzugt in einer Konzentration von 0,05 Vol.-% bis 0,25 Vol .% .

Um eine Fällung oder ein Ausflocken des Trennmittels, insbeson¬ dere bei Verwendung von Kaliumjodid, zu verhindern, werden dem Trennmittel in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung Additive zur Stabilisierung zugegeben. Als Stabili¬ sator wird bevorzugterweise Natriumthiosul at in einer Konzen¬ tration von 0,01 bis 0,5 Vol .% zugegeben. Damit wird eine deut¬ liche Qualitätsminderung des Trennmittels verhindert, was sich wiederum auf die Qualität der Druckgußteile auswirkt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden dem Trennmittel Additive zur Konservierung bzw. Haltbar¬ machung beigegeben. Bevorzugterweise werden dem Trennmittel Natriumthiosulfat, welches einer Zersetzung des Trennmittels durch UV-Strahlung entgegenwirkt und/oder organische Zuschlag¬ stoffe, wie z.B. Fungizide oder Bakterizide, die der Bildung von Pilzen oder ähnlichem entgegenwirken, beigegeben. Damit ist eine Langzeithaltbarkeit des erfindungsgemäßen Trennmittels ge¬ währleistet .

Alternativ können Trennmittel Anwendung finden, die anstelle von Alkalihalogeniden Graphitstaub enthalten. Trennmittel auf Graphitbasis wurden bereits vor 20 - 30 Jahren verwendet. Ihr Einsatz wurde aber unter der Vorgabe einer erhöhten Produktivi¬ tät, aufgrund der starken Verschmutzung der Gießvorrichtung und

der damit verbundenen zeitintensiven Reinigungs- und Wartungs¬ arbeiten mehr und mehr reduziert. Aufgabe des vorliegenden er¬ findungsgemäßen Verfahrens ist jedoch, wie bereits erwähnt, nicht eine erhöhte Produktivität, sondern eine erhöhte Qualität des Druckgusses. Unter diesem Aspekt finden gegenüber der Ver¬ gangenheit verbesserte Graphitzusätze Anwendung. Die Verbesse¬ rung resultiert in einer geringeren Korngröße von 1 - 1,5 μm, sowie die Verwendung von Graphitzusätzen in höheren Verdünnun¬ gen.

Unter dem Gesichtspunkt erhöhter Qualität kann, wiederum al¬ ternativ, anstatt der oben erwähnten Alkalihalogenide ein von der amerikanischen Firma Acheson unter der Marke AQUADAG ver¬ triebenes Mittel in wässriger Verdünnung von 1:70 bis 1:200 Anwendung finden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Qualität des Druckgusses durch Vermeidung bzw. Reduzierung der Einschlüsse, die beispielsweise durch Abspaltprodukte aus Trenn- und Schmiermitteln entstehen, verbessert wird. Dadurch wird auch die Duktilität des Produkts erheblich verbessert. Diese erhebliche Verbesserung der Druckgußqualität ist darauf zurückzuführen, daß das im erfindungsgemäßen Verfahren verwen¬ dete Vakuum wesentlich höher ist als das Vakuum, das in den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren verwendet wird. Das erfindungsgemäße Vakuum betrifft einen Bereich unter 50mbar. Dieses verbesserte Vakuum des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erreicht, indem der Preßkolben eine Verlängerung in Richtung der Kolbenbewegungsachse aufweist. Diese Verlängerung bewirkt beim Austritt des Kolbens auf der Seite des Formhohlraums eine Abdichtung der Gießkammer. Dadurch wird ein Eintritt von Trenn¬ mittel, von Luft, und von anderen gasförmigen Abspaltprodukten über die Einfüllöffnung der Gießkammer verhindert. Eine weitere Verbesserung des Vakuums erfolgt dadurch, daß die Gießkammer-

Öffnung eine zur Kolbenbewegung radial beweglich angeordnete Verschließvorrichtung aufweist. Die Verschließvorrichtung hat die Wirkung, daß ebenfalls ein Ansaugen von Luft verhindert wird und gleichzeitig die zur Evakuierung des Formhohlraums zur Verfügung stehende Zeit verlängert wird.

Ein weiteres Problem, das aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt ist, besteht darin, daß die geschmolzene Metallegierung beim Einfüllen in die Gießkammer auf eine kühlere Umgebung trifft und somit ein Teil der geschmolzenen Metallegierung in der Vorrichtung erstarrt. Diese Vorerstarrungen können sich nicht nur nachteilig auf den kontinuierlichen Verlauf des Ver¬ fahrens auswirken, sondern auch zu einer Qualitätsverminderung des Druckgußmaterials führen.

Um infolgedessen derartige Vorerstarrungen zu vermeiden, wird nach einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahren die Gießkammer vor dem Einfüllen der geschmolzenen Metallegierung beheizt, so daß eine Vorerstarrung gar nicht erst möglich wird. Eine weitere Alternative besteht darin, daß die Gießkammer aus einem Material besteht, das einen geringen Wärmeleitungskoeffi¬ zienten aufweist. Hier bietet sich insbesondere die Verwendung von keramischen Materialien an.

Um darüber hinaus weitere Lufteinschlüsse in der geschmolzenen Metallegierung zu reduzieren, wird der Querschnitt der Gie߬ kammer bananenförmig ausgebildet . Diese Ausgestaltung hat zur Folge, daß der geschmolzene Legierungsstrom, der sich wellen¬ förmig durch die Gießkammer bewegt, nicht am Ende in die Gie߬ kammer zurückläuft und infolge der dadurch entstehenden Turbu¬ lenzen und Vermischungen weitere Luft- bzw. Gaseinschlüsse zur Folge hat .

Auch die Metallzufuhr des erfindungsgemäßen Verfahrens ist

gegenüber der Zufuhr, die aus dem Stand der Technik bekannt ist, vorteilhaft. Während im Stand der Technik häufig die Vacuralansaugtechnik verwendet wird d.h. die Metallzufuhr über ein Steigrohr erfolgt, wird im erfindungsgemäßen Verfahren das Metall mittels eines gewöhnlichen Schöpflöffels oder eines Do¬ sierofens in die Gießkammer eingebracht. Die Verwendung eines Schöpflöffels oder eines Dosierofens ist gegenüber der Verwen¬ dung eines Steigrohrs technisch einfacher handhabbar.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Teile er¬ reichen nicht nur eine höhere Festigkeit, ein besseres Korro¬ sionsverhalten, sondern sind auch besser weiterverarbeitbar, wie die folgende Tabelle zeigt.

Standard- MFT (DE-PS gemäß vorl .

Druckguß 3002886) Erfindung

Schweißbark. nein nur mittels ja Elektronenstrahl

Wärmebehan- max 400°C 480 - 500°C 530°C delbarkeit

Bruchdehnung ≥ 3% ≥ 6% ≥ 15%

(bei Rp 0,2 =

140MPa)

Streckgrenze ≥ 160 MPa ≥ 160 MPa ≥ 200 MPa

(bei A5= 1%) (bei A5= 3%) (bei A5= 6%)

Biegewechsel- 80 - 100 MPa > 100 MPa > 120 MPa festigkeit

(10 ⁷ Zyklen)

Korrosions¬ bedingt bedingt gut beständigkeit gegen Salzw.

Die nach dem neuen Verfahren hergestellten Teile können sehr dünnwandig und großflächig ausgelegt werden. Die guten Form¬ gebungseigenschaften lassen dem Konstrukteur einen großen Ge¬ staltungsspielraum. Durch geeignete Formung von Versteifungen lassen sich beispielsweise Karosserieknoten oder -aufhängeteile für den Automobilbau herstellen. Hierbei kommen die Vorteile des leichten Werkstoffes durch Gewichtseinsparung zugute. Den¬ noch sind die übrigen Anforderungen, wie gleichbleibende Quali¬ tät einer Serienfertigung, hohe Duktilitat, Schweißbarkeit und damit auch die Reparaturfähigkeit gewährleistet. Es werden auch die Bedingungen der Crashsicherheit erfüllt. Vielerlei Arten

von Verbindungstechniken ermöglichen die Kombination mit Ble¬ chen oder Strangpreßprofilen.

Bei den in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Schmiermitteln handelt es um sich aus dem Stand der Technik bekannte. Bevorzugt werden jedoch Hexamethylentetramin und Dicyclohexylaminnitrit jeweils in einer Konzentration von 0,02 bis 0,5 Vol.% verwendet.