Verfahren zur Ausbildung von Hohlräumen in Bauteilen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung von Hohlräumen in, insbesondere durch Gießen, herzustellenden Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei der, insbesondere gießtechnischen Herstellung beliebig geformter Bauteile, die überwiegend aus Metall-Legierungen gebildet werden, müssen verschiedene Forderungen erfüllt werden, die von unterschiedlicher Natur sind und daher bisher nicht alle gleichzeitig zur Zufriedenheit eingehalten werden können. Im einzelnen handelt es sich darum,

• eine wesentliche Verbesserung der Eigenschaften und/oder Funktionen des herzustellenden Bauteils, beispielsweise von Fahrwerksteilen aus dem Automobilbau, zu erreichen, so daß beispielsweise ein Doppel-T-Profil durch ein Rohr ersetzt und damit die Festigkeit des betreffenden Bauteils beträchtlich gesteigert werden kann,
• eine Gewichtsreduzierung zu erzielen, was eines der wichtigsten Ziele insbesondere der Hersteller von Kraftfahrzeugen darstellt,
• bei der Fertigung von Bauteilen die sog. "Near-net-shape"-Technologie einsetzen zu können, wobei beispielsweise der Ersatz der üblicherweise zur Ausbildung von Hohlräumen verwendeten Sandkerne dringend wünschenswert wäre, die stets kostenintensiv entfernt werden müssen, und
• die im Gußteil beim Erstarrungsprozeß aufgrund der verwendeten, konventionell eingesetzten Sandkerne auftretenden Spannungen zu reduzieren.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur Beseitigung der geschilderten Nachteile ein Verfahren zur Ausbildung von Hohlräumen in Bauteilen zu schaffen, mit dem die oben skizzierten Forderungen insgesamt erfüllt werden.

[0004] Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

[0005] Dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ausbildung von Hohlräumen in, insbesondere durch Gießen, herzustellenden Bauteilen, die vorzugsweise aus Metall-Legierungen geformt werden, liegt der wesentliche Gedanke zugrunde, daß der im herzustellenden Bauteil jeweils vorzusehende Hohlraum als Hohlkörper in Form eines hohlen Einlagekörpers ausgebildet wird, der seinerseits durch eine Schmelze gegossen bzw. durch Schmieden geformt wird.

[0006] Vorteilhafterweise wird der herzustellende Einlagekörper mit einer Schmelze aus metallischem Werkstoff bzw. aus einer metallischen Legierung gegossen.

[0007] Hierbei ist es selbstverständlich erfindungsgemäß auch möglich, den Einlagekörper mit einer Schmelze aus einer teilflüssigen Legierung zu gießen.

[0008] Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es ebenfalls möglich, den Einlagekörper durch eine keramische Schmelze zu gießen.

[0009] Der auszubildende Einlagekörper kann erfindungsgemäß derart hergestellt werden, daß ein entsprechend gegossener Gitterstrukturschaum verwendet wird.

[0010] Hierbei kann der Schaum entweder mit geschlossenen Poren oder mit an seiner Außenfläche offenen Poren ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall ist es wünschenswert, den offenporigen Schaum an seiner Außenfläche zu verschließen, um zu gewährleisten, daß der durch den Innenraum des Schaums gebildete Hohlraum beim Herstellen des eigentlichen Bauteils aufrechterhalten wird.

[0011] Dieses Verschließen des offenporigen Gitterstrukturschaums kann erfindungsgemäß derart erfolgen, daß der Schaum an seiner Außenfläche mit einem folienartigen, insbesondere metallischen Material umwickelt wird.

[0012] Stattdessen ist es auch möglich, den offenporigen Schaum mit unterschiedlicher Porosität herzustellen, und zwar derart, daß seine Porosität von außen nach innen zunimmt. Hierdurch soll insbesondere erreicht werden, daß dasjenige Material, das beim Gießen des eigentlichen Bauteils in den Innenraum des offenporigen Schaums einzudringen versucht, bereits an der Außenfläche des Schaums zum Stocken gebracht wird. Hierdurch ergibt sich außerdem der entscheidende Vorteil, daß eine enge Verbindung zwischen dem Material des Gitterstrukturschaums und dem Metall, aus welchem das Bauteil gegossen wird, erreicht wird.

[0013] Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Einlagekörper als geschlossener Hohlkörper mit auf das herzustellende Bauteil abgestimmten, geometrisch frei wählbaren Abmessungen ausgebildet bzw. gegossen wird.

[0014] Hierbei ist es erfindungsgemäß möglich, das diesen Einlagekörper aufweisende Bauteil durch eines der Verfahren aus der Gruppe Sandgießen, Schwerkraftgießen, Thixogießen bzw. Thixoschmieden, Druckgießen, Niederdruckgießen, Gegendruckgießen, Vakuumgießen herzustellen.

[0015] Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich zahlreiche Anwendungsgebiete, da die unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Bauteile unterschiedliche Vorteile erbringen, die es ermöglichen, diese Bauteile auf sehr unterschiedlichen Gebieten einzusetzen. Lediglich des Beispiels halber sei hier erwähnt, daß die betreffenden Bauteile auf dem Gebiet der Herstellung von Kraftfahrzeugen (Pleuelstangen, Schwenklager usw.) sowie als sonstige Fahrwerksteife zum Einsatz kommen können.

[0016] Die hohlen Einlagekörper, die den im herzustellenden Bauteil vorzusehenden Hohlraum ausbilden sollen, können, wie schon erwähnt, entweder aus metallischen Legierungen (Eisenlegierungen oder Nichteisenlegierungen) oder aus keramischen Werkstoffen hergestellt werden.

[0017] Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich der besondere Vorteil, daß die Form des geschlossenen Hohlkörpers bzw. Einlagekörpers geometrisch frei wählbar ist, wobei außerdem auch Gitterstrukturschäume, entweder aus metallischen oder keramischen Werkstoffen, zum Einsatz gelangen können, die geschlossenporig oder offenporig ausgebildet sind. Im letztgenannten Fall ist dann der offenporige Gitterstrukturschaum entweder an seiner Außenfläche durch Umwickeln verschlossen oder in seiner Porosität derart ausgebildet, daß diese von außen nach innen zunimmt, d.h. also beim Gießen des eigentlichen Bautells ein Eindringen des Bauteilmaterials in den Innenraum des Gitterstrukturschaums verhindert.

[0018] Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche verwiesen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Ausbildung von Hohlräumen in, insbesondere durch Gießen, herzustellenden Bauteilen, die vorzugsweise aus Metall-Legierungen geformt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß der im herzustellenden Bauteil jeweils vorzusehende Hohlraum als Hohlkörper in Form eines hohlen Einlagekörpers ausgebildet wird, der seinerseits durch eine Schmelze gegossen bzw. durch Schmieden geformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlagekörper mit einer Schmelze aus metallischem Werkstoff bzw. aus einer metallischen Legierung gegossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlagekörper mit einer Schmelze aus einer teilflüssigen Legierung gegossen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlagekörper durch eine keramische Schmelze gegossen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Einlagekörper ein entsprechend gegossener Gitterstrukturschaum verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum mit geschlossenen Poren ausgebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum mit an seiner Außenfläche offenen Poren ausgebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der offenporige Schaum an seiner Außenfläche verschlossen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der offenporige Schaum durch Umwickeln seiner Außenfläche mit einem folienartigen, insbesondere metallischen Material verschlossen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der offenporige Schaum mit unterschiedlicher Porosität hergestellt wird, derart, daß seine Porosität von außen nach innen zunimmt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlagekörper als geschlossener Hohlkörper mit auf das herzustellende Bauteil abgestimmten, geometrisch frei wählbaren Abmessungen ausgebildet bzw. gegossen wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das diesen Einlagekörper aufweisende Bauteil durch eines der Verfahren aus der Gruppe Sandgießen, Schwerkraftgießen, Thixogießen bzw. Thixoschmieden, Druckgießen, Niederdruckgießen, Gegendruckgießen, Vakuumgießen hergestellt wird.