VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER RAD-GUSSFELGE UND GIESSWERKZEUG HIERFÜR

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Rad-Gussfelge aus Leichtmetall durch Gießen in einem Gießwerkzeug, wobei zumindest ein vorgeformter Metallschaum-Kernteil in das Gießwerkzeug eingelegt, darin mit Hilfe von Positionierelementen, z.B. Stiften, in der Position fixiert und schließlich mit dem Leichtmetall umgossen wird.

[0002] Weiters betrifft die Erfindung ein Gießwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit relativ zueinander beweglichen Formteilen, wobei zumindest in einem oberen, beweglichen Formteil des Gießwerkzeugs eine Entlüftungsöffnung vorgesehen ist, sowie einen Metallschaum-Kernteil für das erfindungsgemäße Verfahren.

[0003] Aus der WO 99/39923 ist eine Leichtmetall-Gussfelge bekannt, in der zur Reduzierung des Felgengewichts ein Metallschaum-Kernteil vorgesehen ist. Bei der Herstellung solcher Leichmetallfelgen mit Metallschaum-Kernteil hat sich jedoch gezeigt, dass es zu einer Lunkerbildung im Leichtmetall kommt, die die erzeugten Leichtmetallfelgen unbrauchbar macht. Untersuchungen haben hier schließlich ergeben, dass die Ursache dieser Lunkerbildung im Austritt von Gas aus dem Metallschaum-Kernteil bei dessen Erwärmung beim Umgießen mit dem Leichtmetall - z.B. Aluminium - lag.

[0004] Aus der DE 297 23 749 U1 ist ein Hohlspeichenrad bekannt, bei dem als eingegossene Kerne schalenartige Hohlelemente oder Kernelemente aus Metallschaum mit einer geschlossenen Außenhaut vorgesehen sind. Auch hier kann jedoch aus dem Kern bei dessen Erwärmung Gas austreten, so dass eine Lunkerbildung im Leichtmetall auftritt.

[0005] In der DE 195 01 508 C1 ist ein Achsschenkel eines Fahrwerkes gezeigt, der aus Aluminiumdruckguss besteht und ein Hohlraumprofil aufweist, in dessen Hohlraum sich ein Kern aus Aluminiumschaum befindet. Auch hierbei kommt es aufgrund von expandierenden Gasen bei Erwärmung des Kerns zu einer Lunkerbildung im Aluminiumkörper.

[0006] Andererseits sind in der EP 356 736 A2 ein Verfahren und ein Gießwerkzeug zur Herstellung einer Rad-Gussfelge gezeigt, bei dem eine Entlüftungsbohrung vorgesehen ist, an welcher Einrichtungen zum Luftauslass bzw. zur Luftzufuhr angeschlossen sind. Die Entlüftungsbohrung bzw. die daran angeschlossenen Einrichtungen zur Luftentnahme bzw. Luftzufuhr sind vorgesehen, um bei herkömmlichen Niederdruckgießverfahren die Probleme zu überwinden, die im unteren Bereich der Gießform auftreten, in dem die Schmelze über ein Wehr zugeführt wird. Insbesondere werden auch durch eine Kühlvorrichtung im unteren Teil der Gießform unterschiedliche Temperaturen der heißen Schmelze verursacht, wodurch Defekte im Gusskörper entstehen können. Um derartige Defekte, d.h. Lufteinschlüsse, zu verhindern und eine hohe Festigkeit der Rad-Gussfelge insbesondere im Bereich des Schmelzezuflusses im unteren Bereich des Hauptkörpers zu erzielen, wird über die Entlüftungsbohrung, nachdem die Schmelze in diesem Bereich eingelangt ist und bis dahin Luft entweichen konnte, Druckluft eingebracht und somit die Festigkeit des Gusskörpers erhöht. Dabei ist jedoch eine herkömmliche Rad-Gussfelge betroffen, d.h. ohne verlorenen Kern, wobei das Problem der expandierenden Luft im vorgeformten Metallschaum-Kernteil beim Umgießen nicht auftritt.

[0007] Auch aus der US 4 760 874 A und JP 61-219458 A sind lediglich Vorrichtungen zur Herstellung von herkömmlichen Radgussfelgen mit Gasabzugskanälen bekannt, jedoch sind diese Vorrichtungen nicht für Leichtmetallfelgen mit eingelegten, vorgeformten Metallschaum-Kernteilen vorgesehen. Das Problem von Lufteinschlüssen aufgrund von aus dem vorgeformten Metallschaum-Kernteil austretenden Gasen während des Gießvorgangs kann sich hierbei erst gar nicht ergeben.

[0008] Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein Gießwerkzeug zur Herstellung von Leichtmetallfelgen mit einem Metallschaum-Kernteil vorzusehen, wobei die Fertigung von Leichtmetall-Gussfelgen ohne Gaseinschlüsse ermöglicht und eine homogene Struktur des den Metallschaum-Kernteil umgebenden Leichtmetalls erreicht wird.

[0009] Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass während des Umgießens des Kernteils mit dem Leichtmetall Gas, das aus dem Kernteil bei dessen Erwärmung zu Folge der damit einhergehenden Expansion austritt, über zumindest ein im Gießwerkzeug eingesetztes Entlüftungselement und durch wenigstens eine Entlüftungsöffnung im Gießwerkzeug nach außen abgeleitet wird.

[0010] Da sich das im Metallschaum-Kernteil eingeschlossene Gas aufgrund der Temperaturerhöhung während des Gießens, welches bei einer Temperatur von ca. 700°C durchgeführt wird, erwärmt und expandiert, wird das expandierende, aus dem Kernteil austretende Gas aus dem Gießwerkzeug abgeleitet, d.h. "entlüftet"; dadurch wird der Eintritt von Gas in die Leichtmetallschmelze vermieden, so dass es in der Folge auch zu keinen Lunkern im gegossenen Leichtmetall kommt. Tests haben dabei ergeben, dass eine bloße Vorwärmung des Kernteils vor dem Gießvorgang um eine Gasexpansion beim Gießen zu vermeiden, nicht in ausreichendem Maße möglich ist, da der Metallschaum-Kernteil bereits unter seinem Schmelzpunkt ziemlich weich wird und somit Formstabilität verliert, so dass er nicht mehr handhabbar ist. Somit ist eine Vorwärmung nur beschränkt möglich und eine weitere Erwärmung beim Gießen, mit der damit verbundenen Expansion der im Metallschaum-Kernteil eingeschlossenen Gase, praktisch unabdingbar. Nichtsdestoweniger schafft die Erfindung auf sehr einfache und effiziente Weise eine Lösung, um das Ausströmen des expandierenden Gases in das den Metallschaum-Kernteil umgebenden Leichtmetall zu vermeiden, indem das Gas über eine oder bevorzugt mehrere Entlüftungsöffnungen im Gießwerkzeug abgeleitet wird, d.h. das Gas kann über diese Entlüftungsöffnungen zur Umgebung strömen.

[0011] Wenn das Gas durch eine in zumindest einem eingesetzten Kernteil-Positionierelement, insbesondere in einem Stift, vorgesehene Entlüftungsöffnung abgeleitet wird, kann vorteilhafterweise die Anbringung von zusätzlichen Entlüftungselementen entfallen, da die Positionierelemente selbst zusätzlich zur Gas-Ableitung herangezogen werden.

[0012] Um ein Eindringen von Leichtmetall in den Kernteil im Bereich der Positionierelemente zu vermeiden, wodurch das Leichtmetall möglicherweise die Entlüftungsöffnungen verstopfen würde, ist es vorteilhaft, wenn das Positionierelement am Kernteil dicht befestigt wird.

[0013] Wenn das Positionierelement beim Schäumen des Kernteils teilweise miteingeschäumt wird, wird vorteilhafterweise eine sehr dichte Verbindung zwischen dem Kernteil und dem Positionierelement erreicht. Außerdem kann hierdurch ein zusätzlicher Arbeitsschritt zur Verbindung des Positionierelements mit dem Kernteil entfallen.

[0014] Da es beim Einschäumen der Positionierelemente in den Kernteil manchmal zu Schwierigkeiten bei der Herstellung des Kernteils kommen kann, da der Kernteil großen Wärmedehnungen während der Herstellung unterliegt und die daran angebrachten Positionierelemente nach Abkühlen des Metallschaum-Kernteils schwer aus der Gießform zu entfernen sind, ist es andererseits vorteilhaft, wenn das Positionierelement in den vorgefertigten Kernteil mit Hilfe eines Gewindeabschnitts eingeschraubt wird.

[0015] Um das Leichtmetall besonders sicher am Eindringen in den Metallschaum-Kernteil zu hindern, ist es vorteilhaft, wenn zur dichten Anbringung des Positionierelements am Kernteil ein gesondertes Dichtmittel, wie z.B. ein Feuerfestkitt, an der Positionierelement-Befestigungsstelle angebracht wird.

[0016] Vorzugsweise wird der Kernteil vor dem Umgießen mit dem Leichtmetall zur Vermeidung von Infiltration von Leichtmetall beim Umgießen mit einem Dichtmittel, z.B. Graphit, beschichtet. Durch diese Beschichtung wird die äußere Porosität des Metallschaum-Kernteils verringert. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das unerwünschte Eindringen des den Kernteil umgebenden flüssigen Leichtmetalls in den Metallschaum-Kernteil vermieden wird.

[0017] Um die Expansion des Metallschaum-Kernteils und des in ihm eingeschlossenen Gases möglichst gering zu halten, ist es von Vorteil, wenn der Kernteil vor dem Umgießen mit dem Leichtmetall erwärmt wird. Bei einer schnellen Erwärmung des Kernteils von Raumtemperatur auf ca. 700°C, welche beim Gießen auftritt, würde es zu einer sehr starken, schnellen Ausdehnung des Kernteils kommen, wodurch eine Leichtmetallfelge minderer Qualität entstehen würde. Wenn dabei der Kernteil auf eine Temperatur zwischen 350° und 450° erwärmt wird, ist er noch ausreichend formstabil, so dass er auch maschinell erfasst und in die Gießform eingelegt werden kann.

[0018] Wenn nach dem Umgießen mit dem Leichtmetall und dessen Erstarrung die Entlüftungsöffnung im mit eingegossenen Entlüftungselement verschlossen wird, beispielsweise mit Kunstharz oder durch dichtes Einsetzen eines Stiftes, kann das Eindringen von Flüssigkeit, z.B. von Spritzwasser, bei Gebrauch der Leichtmetall-Gussfelge unterbunden werden.

[0019] Wenn während des Umgießens des Kernteils mit dem Leichtmetall zumindest anfänglich die Ableitung des Gases durch Anlegen eines Unterdrucks an die Entlüftungsöffnung unterstützt wird, kann das expandierende Gas besonders verlässlich aus dem Inneren des Gießwerkzeugs abgeleitet werden.

[0020] Nachdem das im Metallschaum-Kernteil eingeschlossene Gas über die Entlüftungsöffnungen ausgetreten ist, kann es von Vorteil sein, wenn gegen Ende des Gießens wieder ein Druck - z.B. Umgebungsdruck - im Kernteil über die Entlüftungsöffnung aufgebaut wird, um einer Infiltration des Leichtmetalls in den Kernteil entgegenzuwirken.

[0021] Damit der Metallschaum-Kernteil auf einfache Weise genau zwischen den übereinander angeordneten Formteilen des Gießwerkzeugs positioniert wird, ist es von Vorteil, wenn das Positionierelement, insbesondere der Stift, zur klemmenden Fixierung des Kernteils an einem Formteil des Gießwerkzeugs herangezogen wird, wobei das Positionierelement in der Entlüftungsöffnung im Gießwerkzeug befestigt wird. Somit wird der Kernteil über die Fixierung der Positionierelemente im Bereich der Entlüftungsöffnungen in Position gebracht und gehalten. Für diese Fixierung weist das Positionierelement vorzugsweise eine konische Mantelfläche auf, durch welche ein Selbstklemmungseffekt in der Entlüftungsöffnung erreicht werden kann.

[0022] Für eine genaue Abstandseinstellung zwischen dem oberen und dem unteren Formteil des Gießwerkzeugs und im Speziellen für eine genaue Verbindung zwischen den Entlüftungsöffnungen und den Positionierelementen ist es von Vorteil, wenn der Kernteil mit Hilfe mehrerer Positionierelemente am oberen, beweglichen Formteil des Gießwerkzeugs bei dessen Niederfahren auf den auf einer zeitweiligen Unterlage liegenden Kernteil bis zum Erreichen von den Abwärtshub des Gießwerkzeug-Formteils begrenzenden Anschlägen fixiert wird. Die Hub-begrenzenden Anschläge für den oberen Formteil sollten hierbei in ihrer Höhe eher in Richtung eines leichten Eindrückens der Positionierelemente in den Metallschaum-Kernteil ausgelegt sein, da dies keine Nachteile mit sich bringt und andererseits eine zuverlässige Verbindung zwischen den Positionierelementen und den Entlüftungsöffnungen bewirkt. Tests haben dabei ergeben, dass bei üblichen Fertigungstoleranzen für die Positionierelemente und Entlüftungsöffnungen ein Eindrücken der Positionierelemente in den Kernteil von höchstens 0,5-1 mm zu gewärtigen ist.

[0023] Damit bei der fertigen Gussfelge optisch kein nachteiliger Eindruck aufgrund von sichtbaren Entlüftungsöffnungen entsteht, ist es günstig, wenn die Ableitung des Gases durch eine Anzahl von Entlüftungsöffnungen im Bereich der Rückseite der Gussfelge durchgeführt wird.

[0024] Das erfindungsgemäße Gießwerkzeug der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnung einen inneren Absatz zur Anlage eines eine Entlüftungsöffnung aufweisenden Kernteil-Positionierelements aufweist. Diese Entlüftungsöffnung ermöglicht es vorteilhafterweise den im Metallschaum-Kernteil eingeschlossenen Gasen bei Erwärmung des Kernteils während des Gießens aus der Gießform zu entweichen und somit den Einschluss dieser Gase in der zu fertigenden Rad-Gussfelge zu vermeiden; überdies kann die Entlüftungsöffnung vorteilhafterweise beim Herunterfahren des oberen Formteils des Gießwerkzeugs mit dem im Metallschaumkern vorgesehenen Positionierelement automatisch in Verbindung gebracht werden. Mit Hilfe des inneren Absatzes der Entlüftungsöffnung wird eine selbstklemmende Verbindung zwischen dem Positionierelement und der Entlüftungsöffnung erlangt, wodurch der Metallschaum-Kernteil automatisch präzise in der einzugießenden Lage gehalten wird.

[0025] Wenn zumindest ein den Abwärtshub des beweglichen Gießwerkzeug-Teils begrenzender Anschlag vorgesehen ist, erfolgt eine zuverlässige Fügung zwischen dem Positionierelement und der Entlüftungsöffnung in der gewünschten exakten Position.

[0026] Erfindungsgemäß wird auch ein Metallschaum-Kernteil vorgesehen, der gekennzeichnet ist durch zumindest ein zur Gas-Ableitung vorgesehenes Positionierelement mit einer Entlüftungsöffnung.

[0027] Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen in der Zeichnung:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgebrochenen Leichtmetall-Gussfelge mit einem Metallschaum-Kernteil;

Fig. 2 einen Schnitt durch diese Leichtmetall-Gussfelge gemäß der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt der Leichtmetall-Gussfelge gemäß der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht auf die Rückseite eines Metallschaum-Kernteils samt Positionierelementen in Form von Stiften;

Fig. 5 einen Querschnitt eines Teils eines Gießwerkzeugs mit einem darin eingebrachten Metallschaum-Kernteil samt eingeschäumten Positionierelement vor dem Gießen;

Fig. 6 in einem entsprechenden Querschnitt einen in das Gießwerkzeug eingebrachten Metallschaum-Kernteil mit einem eingeschraubten Positionierelement vor dem Gießen;

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Gießwerkzeugs für die Herstellung einer Leichmetallfelge unter Einlegen eines Metallschaum-Kernteils, der auf einer vorübergehend eingeschwenkten Unterlage liegt; und

Fig. 8 eine Draufsicht auf den unteren Teil der vorübergehend in das Gießwerkzeug eingeschwenkten Unterlage ohne Kernteil.

[0028] In Fig. 1 ist eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht einer Leichtmetall-Gussfelge 1 in einer Verbundstruktur mit einem Metallschaum-Kernteil 2 gezeigt, der in ein Leichtmetall, z.B. Aluminium, eingegossen ist. Der Metallschaum-Kernteil 2 weist im gezeigten Beispiel von einem kreisringförmigen Felgenhorn-Außenteil 3 radial nach innen stehende Speichen bzw. Rippen 4 auf.

[0029] In Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Speiche bzw. Rippe 6 der Leichtmetall-Gussfelge 1 gezeigt. Hingegen ist in Fig. 3 ein Schnitt an einer Stelle der Leichtmetall-Gussfelge 1 zwischen benachbarten Speichen bzw. Rippen 6 gezeigt. Somit ist in diesem Bereich nur der kreisringförmige Außenteil 3 des Metallschaum-Kernteils 2 ersichtlich.

[0030] In Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht auf die Rückseite des Metallschaum-Kernteils 2 gezeigt. Hierbei sind an der Rückseite der Rippe 4 Positionierelemente 7 ersichtlich, welche eine konische Mantelfläche aufweisen. Die Positionierelemente 7 dienen zur genauen Ausrichtung des Kernteils 2 im Gießwerkzeug 8 (s. Fig. 5 und 6).

[0031] Mit Hilfe des sehr leichten Metallschaum-Kernteils 2 kann das Gesamtgewicht der Gussfelge 1 wesentlich verringert werden. Jedoch würden bei der Herstellung derartiger Leichtmetallfelgen mit Metallschaum-Kernteilen 2 Probleme hinsichtlich einer homogenen Struktur der den Kernteil 2 umhüllenden Leichtmetallschale 5 auftreten: Da die im Metallschaum-Kernteil 2 eingeschlossenen Gase beim Erhitzen des Kernteils 2 expandieren, entweichen diese Gase zumindest teilweise aus dem Kernteil 2, und sie würden ohne weitere Maßnahmen eine starke Lunkerbildung in der Leichtmetallschale 5 verursachen, wodurch eine ausreichende Festigkeit der Leichtmetallfelge 1 nicht mehr gegeben ist.

[0032] Da die Positionierelemente 7 ohnedies mit dem oberen beweglichen Formteil 9 des Gießwerkzeugs 8 (nachstehend Kokillenoberteil 9 genannt) zur Zentrierung des Kernteils 2 in der Kokille 8 in Verbindung treten, können sie mit Vorteil zugleich zum Ableiten der aus dem Kernteil 2 bei dessen Erwärmung beim Umgießen austretenden Gase eingesetzt werden. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist hierfür im Inneren des Positionierelements 7 eine Entlüftungsbohrung 10 vorgesehen, über welche die aus dem Kernteil 2 austretenden Gase in eine dazu fluchtende Entlüftungsöffnung 11 im Kokillenoberteil 9 eintreten und somit in die Atmosphäre abgeleitet werden können. Um eine einfache, selbstklemmende Verbindung zwischen dem Kokillenoberteil 9 und dem Metallschaum-Kernteil 2 zu erreichen, um den Kernteil 2 in seiner zum Eingießen gewünschten Position zu halten, weist das Positionierelement 7 eine konische Mantelfläche 12 auf, welche durch Anlage an einem eine Querschnittsverengung bildenden Absatz 13 in der Entlüftungsöffnung 11 eine selbstklemmende Wirkung hervorruft.

[0033] Das Positionierelement 7 ist bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform im Kernteil 2 mit Hilfe eines Abschlussflansches 14 teilweise eingeschäumt und muss daher nicht nachträglich mit dem Kernteil 2 in Verbindung gebracht werden.

[0034] Zur Formgebung der Leichtmetallfelge 1 setzt sich das Gießwerkzeug aus dem Kokillenoberteil 9, einem Kokillenunterteil 15 und seitlichen Kernschiebern 16 (nur einer ist in Fig. 5 gezeigt) zusammen; beispielsweise können als Kernschieber 16 vier viertelkreisförmige Einzelteile vorliegen, welche beim Schließen der Kokille 8 von außen radial nach innen zur Anlage an dem Kokillenunterteil 15 verschoben werden.

[0035] Da sich zu Beginn des Eingießens des flüssigen Leichtmetalls, beispielsweise einer Aluminium-Silizium-Legierung, der Metallschaum-Kernteil 2 sehr stark erwärmt (wobei dieser bis auf ca. 350 bis 450°C vorgewärmt wird, um eine gewisse Formstabilität zu erhalten, welche zum Einlegen des Kernteils 2 in die Kokillenform 8 notwendig ist), da das flüssige Leichtmetall eine Temperatur von ca. 700°C aufweist, erfolgt eine starke Expansion der im Kernteil 2 eingeschlossenen Gase. Diese Gase werden durch die Entlüftungsöffnungen 11 und die Positionierelemente bzw. Zentrierstifte 7 abgeleitet. An die Entlüftungsöffnungen 11 kann dabei ein Rohr- bzw. Schlauchsystem angeschlossen sein, um das Ableiten der Gase mit Hilfe einer Pumpe (nicht gezeigt) zu unterstützen: Um auch ein anfängliches Eindringen dieser Gase in der Leichtmetallschale 5 (s. Fig. 2) sicher zu unterbinden, kann an der Entlüftungsöffnung 11 ein Unterdruck angelegt werden, um das Austreten des expandierenden Gases aus dem Kernteil 2 über die Entlüftungsöffnung 11 zu erleichtern.

[0036] Gegen Ende des Gießvorgangs, wenn sich die Temperaturen des Metallschaum-Kernteils 2 und des flüssigen Leichtmetalls angepasst haben, ist die Gefahr, dass Gase aus dem Kernteil 2 in das Leichtmetall 5 austreten und Lunker verursachen, nicht mehr so groß, jedoch besteht die Gefahr, dass aufgrund der porösen Struktur des Kernteils 2 Leichtmetall 5 in den Kernteil 2 eintritt. Um dem entgegenzuwirken, kann über die Entlüftungsöffnungen 11 ein Gegendruck (zumindest wie der Umgebungsdruck) angelegt werden und somit das Infiltrieren von Leichtmetall in den Kernteil 2 erschwert werden.

[0037] Weiters ist es möglich, auf dem Kernteil 2 eine DichtungsBeschichtung vorzusehen, beispielsweise aus Graphit, Al₂O₃ oder Wasserglas, um die Porosität der Außenfläche des Kernteils 2 zu verringern und auch einer Infiltration von Leichtmetall in den Kernteil 2 entgegenzuwirken.

[0038] Bei der Herstellung von Kernteilen 2 mit eingeschäumten Positionierelementen 7, wie in Fig. 5 gezeigt, können Probleme hinsichtlich der großen Wärmedehnungen des Kernteils 2 bei dessen Fertigung auftreten, die Positionierelemente 7 können nach Abkühlen nur schwer aus der Gießform zu lösen sein. Insofern kann eine gesonderte, nachträgliche Anbringung der Positionierelemente 7 nach dem Schäumen des Kernteils 2 doch vorteilhaft sein.

[0039] In Fig. 6 ist nun eine Ausführungsform gezeigt, in der das Positionierelement 7 mittels eines Gewindeabschnitts 17 in den ansonsten fertigen Kernteil 2 eingeschraubt wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Fertigung des Metallschaum-Kernteils 2 für sich einfacher wird, jedoch muss der Kernteil 2 zum Anbringen der Positionierelemente 7 "nachbehandelt" werden.

[0040] Um eine gute Dichtfläche zwischen den Positionierelementen 7 und dem Kernteil 2 zu erreichen, weist dieser an jeder Positionierelement-Stelle ein Plateau 18 auf, welches nach dem Gießen des Kernteils 2 nachbehandelt wird, um eine plane Oberfläche im Bereich des Plateaus 18 zu erhalten.

[0041] Um zu verhindern, dass expandierendes Gas im Bereich des Gewindeabschnitts 17 in das Leichtmetall 5 austritt bzw. dass Leichtmetall 5 im Bereich des Gewindes 17 in den Metallschaum-Kernteil 2 eintritt, ist ein Dichtmittel 19 zwischen dem Plateau 18 des Kernteils 2 und dem Positionierelement 7 vorgesehen. Dieses - an sich bekannte - Dichtmittel 19 beruht auf einer keramischen Basis und hat feuerfeste Eigenschaften, wobei wesentlich ist, dass es beim Aushärten nicht ausgast, da hierdurch wiederum Lunker im Leichtmetall 5 entstehen würden.

[0042] In Fig. 7 ist eine schematische Ansicht des Gießwerkzeugs 20 gezeigt. Oberhalb des Kokillenunterteils 15 ist auf einer verschwenkbaren unteren Platte 21 der Vorrichtung 20 eine tellerförmige Kernteil-Unterlage 22 federnd gelagert, um etwaige Ungleichheiten beim Niederfahren des Kokillenoberteils 9 auf diese Unterlage 22 zu, um den darauf liegenden Kernteil 2 (in Fig. 7 nicht gezeigt) aufzunehmen, auszugleichen. An der Tellerunterlage 22 sind säulenförmige Anschläge 22' vorgesehen, welche dazu dienen, beim Aufnehmen des Kernteils den erwünschten Abstand zum Kokillenoberteil 9, der mittels einer Trägerplatte 23 nach unten geschoben wird, einzustellen. Bei der Auslegung der Höhe der Anschläge 22' wird ein Maß eingestellt bei dem eher ein Eindrücken bzw. leichtes Nachgeben der Positionierelemente bzw. Stifte 7 in Richtung des Kernteils 2 erreicht wird, um eine zuverlässige Fixierung der Positionierelemente 7 in den Entlüftungsöffnungen 11 des Kokillenoberteils 9 zu erreichen (vgl. Fig. 5 und 6).

[0043] In einem am Kokillenoberteil 9 angeflanschten Endbereich 24 sind in herkömmlicher Weise Auswurfstifte 25 vorgesehen, welche zum Trennen der Leichtmetall-Gussfelge vom Kokillenoberteil 9 dienen.

[0044] In Fig. 8 ist eine Draufsicht auf die Teller-Unterlage 22 mit den Anschlägen 22' gezeigt. Hierbei ist ersichtlich, dass der Teller 22 Vertiefungen 26 aufweist, welche zur Positionierung der Rippen 4 des Metallschaum-Kernteils 2 (vgl. Fig. 1) dienen.

[0045] Die Verwendung von Entlüftungselementen - die vorzugsweise direkt durch die Positionierelemente 7 realisiert sind - kann dann unterbleiben, wenn der Metallschaum-Kernteil 2 zumindest teilweise direkt an das Gießwerkzeug 8 grenzt, d.h. bei der fertigen Felge 1 außen zugänglich ist; es genügt dann die Entlüftungsöffnung 11 im Gießwerkzeug 8 an dieser Stelle, so dass das expandierende Gas aus dem Kernteil 2 direkt entweichen kann.

[0046] Weiters ist es selbstverständlich denkbar, dass abhängig von der Form der Felge 1 anstatt eines einstückigen Metallschaum-Kernteils 2 auch mehrere gesonderte Metall schaum-Kernteile verwendet werden, die mit jeweils zumindest einer Entlüftungsöffnung in Verbindung stehen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen einer Rad-Gussfelge (1) aus Leichtmetall durch Gießen in einem Gießwerkzeug (8), wobei zumindest ein vorgeformter Metallschaum-Kernteil (2) in das Gießwerkzeug (8) eingelegt, darin mit Hilfe von Positionierelementen (7), in der Position fixiert und schließlich mit dem Leichtmetall (5) umgossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Umgießens des Kernteils (2) mit dem Leichtmetall (5) Gas, das aus dem Kernteil (2) bei dessen Erwärmung zu Folge der damit einhergehenden Expansion austritt, über zumindest ein im Gießwerkzeug (8) eingesetztes Entlüftungselement (7) und durch wenigstens eine Entlüftungsöffnung (11) im Gießwerkzeug (8) nach außen abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Positionierelemente (7) Stifte vorgesehen sind.

3. Verfahren nach einem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas durch eine in zumindest einem eingesetzten Kernteil-Positionierelement (7) vorgesehene Entlüftungsöffnung (10) abgeleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (7) am Kernteil (2) dicht befestigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (7) beim Schäumen des Kernteils (2) teilweise miteingeschäumt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (7) in den vorgefertigten Kernteil (2) mit Hilfe eines Gewindeabschnitts (17) eingeschraubt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur dichten Anbringung des Positionierelements (7) am Kernteil (2) ein gesondertes Dichtmittel (19) an der Positionierelement-Befestigungsstelle (18) angebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtmittel (19) ein Feuerfestkitt verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil (2) vor dem Umgießen mit dem Leichtmetall (5) zur Vermeidung von Infiltration von Leichtmetall (5) beim Umgießen mit einem Dichtmittel beschichtet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil (2) vor dem Umgießen mit Graphit beschichtet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil (2) vor dem Umgießen mit dem Leichtmetall (5) erwärmt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil (2) auf eine Temperatur zwischen 350° und 450° erwärmt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Umgießen mit dem Leichtmetall (5) und dessen Erstarrung die Entlüftungsöffnung (10) im mit eingegossenen Entlüftungselement (7) verschlossen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnung (10) im mit eingegossenen Entlüftungselement (7) mit Kunstharz oder durch dichtes Einsetzen eines Stiftes verschlossen wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass während des. Umgießens des Kernteils (2) mit dem Leichtmetall (5) zumindest anfänglich die Ableitung des Gases durch Anlegen eines Unterdrucks an die Entlüftungsöffnung (11) unterstützt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass gegen Ende des Gießens wieder ein Druck im Kernteil (2) über die Entlüftungsöffnung (11) aufgebaut wird, um einer Infiltration des Leichtmetalls (5) in den Kernteil (2) entgegenzuwirken.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (7) zur klemmenden Fixierung des Kernteils (2) an einem Formteil (9) des Gießwerkzeugs (8) herangezogen wird, wobei das Positionierelement (7) in der Entlüftungsöffnung (11) im Gießwerkzeug (8) befestigt wird.

18. verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil (2) mit Hilfe mehrerer Positionierelemente (7) am oberen, beweglichen Formteil (9) des Gießwerkzeugs (8) bei dessen Niederfahren auf den auf einer zeitweiligen Unterlage (15, 21) liegenden Kernteil (2) bis zum Erreichen von den Abwärtshub des Gießwerkzeug-Formteils (9) begrenzenden Anschlägen (22) fixiert wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung des Gases durch eine Anzahl von Entlüftungsöffnungen (11) im Bereich der Rückseite der Gussfelge (1) durchgeführt wird.

20. Gießwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 3 bis 19, mit relativ zueinander beweglichen Formteilen, wobei zumindest in einem oberen, beweglichen Formteil (9) des Gießwerkzeugs (8) eine Entlüftungsöffnung (11) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnung (11) einen inneren Absatz (13)zur Anlage eines eine Entlüftungsöffnung (10) aufweisenden Kernteil-Positionierelements (7) aufweist.

21. Gießwerkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine bewegliche Kernteil-Unterlage (15, 21) mit zumindest einem den Abwärtshub des beweglichen Gießwerkzeug-Formteils (9) begrenzenden Anschlag (22) vorgesehen ist.

22. Metallschaum-Kernteil (2) für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 19, gekennzeichnet durch zumindest ein zur Gas-Ableitung vorgesehenes Positionierelement (7) mit einer Entlüftungsöffnung (10).

Claims

1. A method for producing a cast wheel rim (1) of light metal by casting in a casting tool (8), wherein at least one preformed metal-foam core part (2) is inserted into the casting tool (8), fixed therein in its position by the aid of positioning elements (7) and finally cast round with said light metal (5), characterized in that, during the casting round of the core part (2) with the light metal (5), gas emerging from the core part (2) during heating of the same due to the accompanying expansion is drained outwards via at least one vent element (7) inserted in the casting tool (8) and through at least one vent (11) provided in the casting tool (8).

2. A method according to claim 1, characterized in that pins are provided as said positioning elements (7).

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the gas is drained through a vent (10) provided in at least one inserted core-part positioning element (7).

4. A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the positioning element (7) is tightly fastened to the core part (2).

5. A method according to claim 4, characterized in that the positioning element (7) is partially foamed in concurrently with the foaming of the core part (2).

6. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the positioning element (7) is screwed into the prefabricated core part (2) by the aid of a threaded section (17).

7. A method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that a separate sealing means (19) is attached to the positioning-element fastening site (18) to sealingly attach the positioning element (7) to the core part (2).

8. A method according to claim 7, characterized in that a refractory cement is used as said sealing means (19).

9. A method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the core part (2), prior to being cast round with said light metal (5), is coated with a sealing means to avoid the infiltration of light metal (5) during casting round.

10. A method according to claim 9, characterized in that the core part (2) is coated with graphite prior to being cast round.

11. A method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the core part (2) is heated prior to being cast round with said light metal (5).

12. A method according to claim 11, characterized in that the core part (2) is heated to a temperature of between 350° and 450°.

13. A method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the vent (10) provided in the concurrently cast-in vent element (7) is closed after casting round of said light metal (5) and its solidification.

14. A method according to claims 13, characterized in that the concurrently cast-in vent (10) provided in the vent element (7) is closed by synthetic resin or by tightly inserting a pin.

15. A method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that, during the casting of light metal (5) round the core part (2), gas drainage is at least initially assisted by applying an underpressure to the vent (11).

16. A method according to claims 10, characterized in that a pressure is again built up within the core part (2) via the vent (11) towards the end of casting in order to counteract any infiltration of light metal (5) into the core part (2).

17. A method according to any one of claims 3 to 16, characterized in that the positioning element (7) is used to clampingly fix the core part (2) to a mold part (9) of the casting tool (8), whereby the positioning element (7) is fixed in the vent (11) within the casting tool (8).

18. A method according to claims 17, characterized in that the core part (2) is fixed by the aid of several positioning elements (7) to the upper, movable mold part (9) of the casting tool (8) during lowering of the same onto the core part (2) resting on a temporary support (15, 21) until stops (22) delimiting the downward stroke of the casting-tool mold part (9) is reached.

19. A method according to any one of claims 1 to 18, characterized in that gas drainage is effected through a number of vents (11) provided in the region of the rear side of the cast wheel rim (1).

20. A casting tool for carrying out the method according to any one of claims 3 to 19, including relatively movable mold parts and at least one vent (11) provided in an upper, movable mold part (9) of the casting tool (8), characterized in that the vent (11) comprises an internal step (13) for abutment of a core-part positioning element (7) including a vent (10).

21. A casting tool according to claim 20, characterized in that a movable core-part support (15, 21) comprising at least one stop (22) delimiting the downward stroke of the movable casting-tool mold part (9) is provided.

22. A metal-foam core part (2) for use in a method according to any one of claims 3 to 19, characterized by at least one positioning element (7) including a vent (10) and provided for gas drainage.

Revendications

1. Procédé destiné à la fabrication d'une jante coulée de roue (1) en métal léger par coulée dans un outil de coulée (8), au moins un élément de noyau préformé (2) en mousse métallique étant inséré dans l'outil de coulée (8), fixé en position dans ce dernier à l'aide d'éléments de positionnement (7) et, enfin, étant enrobé par coulée par le métal léger (5), caractérisé en ce que, pendant que l'élément de noyau (2) est enrobé par coulée par le métal léger (5), du gaz sortant de l'élément de noyau (2) en raison de l'expansion inhérente au chauffage de ce dernier, est évacué vers l'extérieur par l'intermédiaire d'au moins un élément d'évent (7) inséré dans l'outil de coulée (8), et par au moins un évent (11) de l'outil de coulée (8).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des chevilles sont utilisées en tant qu'éléments de positionnement (7).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz est évacué par un évent (10) prévu dans au moins un élément de positionnement (7) inséré dans l'élément de noyau.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de positionnement (7) est fixé de façon étanche sur l'élément de noyau (2).

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, lors du moussage de l'élément de noyau (2), l'élément de positionnement (7) est partiellement noyé dans la mousse.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de positionnement (7) est vissé dans l'élément de noyau (2) préfabriqué à l'aide d'un tronçon fileté (17).

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que, pour la fixation étanche de l'élément de positionnement (7) sur l'élément de noyau (2), un moyen d'étanchéité (19) séparé est prévu au niveau de l'emplacement de fixation (18) de l'élément de positionnement.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un mastic réfractaire est utilisé en tant que moyen d'étanchéité (19).

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, avant d'être enrobé par coulée par le métal léger (5), l'élément de noyau (2) est revêtu d'un moyen d'étanchéité afin d'éviter une infiltration de métal léger (5) lors de l'enrobage par coulée.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément de noyau (2) est revêtu de graphite avant l'enrobage par coulée.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'élément de noyau (2) est chauffé avant d'être enrobé par coulée par le métal léger (5).

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'élément de noyau (2) est porté à une température comprise entre 350° et 450°.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que, après l'enrobage par coulée par le métal léger (5) et sa solidification, l'évent (10) pratiqué dans l'élément d'évent (7) coulé dedans est obturé.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'évent (10) pratiqué dans l'élément d'évent (7) coulé dedans est obturé avec de la résine synthétique ou par la mise en place étanche d'une goupille.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que, pendant que l'élément de noyau (2) est enrobé par coulée par le métal léger (5), l'évacuation du gaz est favorisée, au moins au début, par l'application d'une dépression au niveau de l'évent (11).

16. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que, vers la fin de la coulée, une pression est à nouveau établie dans l'élément de noyau (2) par l'intermédiaire de l'évent (11) dans le but de s'opposer à une infiltration du métal léger (5) dans l'élément de noyau (2).

17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 16, caractérisé en ce que l'élément de positionnement (7) sert à la fixation par serrage de l'élément de noyau (2) sur une partie (9) du moule de l'outil de coulée (8), l'élément de positionnement (7) étant fixé dans l'évent (11) de l'outil de coulée (8).

18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'élément de noyau (2) est fixé à l'aide de plusieurs éléments de positionnement (7) sur la partie supérieure mobile (9) du moule de l'outil de coulée (8), lors de la descente de celui-ci sur l'élément de noyau (2) positionné sur un support en deux parties (15, 21), jusqu'à ce qu'il atteigne des butées (22) limitant la course de descente de la partie (9) du moule de l'outil de coulée.

19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que l'évacuation du gaz est effectuée par un nombre d'évents (11) prévus dans la zone de la face arrière de la jante coulée (1).

20. Outil de coulée destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 19, comportant des parties de moule qui sont mobiles les unes par rapport aux autres, un évent (11) étant prévu, au moins dans une partie supérieure mobile (9) du moule de l'outil de coulée (8), caractérisé en ce que l'évent (11) comporte un gradin intérieur (13) pour la mise en appui d'un élément de positionnement (7) muni d'un évent (10) de l'élément de noyau.

21. Outil de coulée selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il est prévu un support mobile (15, 21) d'élément de noyau, comportant au moins une butée (22) limitant la course de descente de la partie mobile (9) du moule de l'outil de coulée.

22. Elément de noyau (2) en mousse métallique destiné à un procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 19, caractérisé par au moins un élément de positionnement (7) comportant un évent (10) prévu pour l'évacuation de gaz.

Zeichnung