Verfahren zum Druckgiessen von gegliederten Metallgussstücken

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Druckgießen von gegliederten Metallgussstücken, insbesondere von Aluminium bzw. Aluminiumgussstücken in einer Druckgussform unter Verwendung von Schiebern, Gravurelementen und Einlegeteilen, die vor dem Gießen positioniert und fixiert werden.

[0002] Druckgießformen mit einem Einlegeteil, im Folgenden auch Druckrohr genannt, werden für die Herstellung von Leichtmetalldruckgussteilen in unterschiedlichsten Formen eingesetzt. Druckrohre können beispielsweise im Bereich von Lagern, die die Ölversorgung bei Motoren- und Getriebegehäuse sicherstellen, eingesetzt werden.

[0003] Für die Herstellung solcher Druckgusserzeugnisse müssen die Einlegeteile hochgenau im Werkzeug bzw. in der Formhälfte positioniert werden und während des Druckgussprozesses mit Hilfe von Positionierelementen stabil in dieser Lage gehalten werden. Nach Entnahme des Druckgusswerkstücks aus der Gießform ist das Einlegeteil außer an den Angriffsstellen der Positionierelemente vollständig mit Gusswerkstoff umhüllt.

[0004] Um ein Eindringen von Gusswerkstoff in das Innere von Druckrohren zu verhindern, kann dieses durch Verstemmen oder durch Verschlussstopfen verschlossen werden. Nach dem Gießen wird zum Öffnen des Druckrohrs eine mechanische Bearbeitung durchgeführt.

[0005] Aus der DE 10153721 (Daimler Chrysler AG) ist ein Verfahren zum Druckgießen von gegliederten Metallgussstücken bekannt, bei dem ein Abstandshalter für das Gießwerkzeug verwendet wird. Allerdings besitzen die Formhälften keine Schieber und der Abstandshalter wird beim Schließen der Druckgussform nicht punktförmig fixiert.

[0006] Aus WO2004/025106A1 ist eine Zylinderlaufbuchse für ein Zylinderkurbelgehäuse bekannt, die an der Stirnseite eine Konturierung zur Abstützung gegen eine Pinole in einem Druckgusswerkzeug aufweist. Die Konturierung besteht aus Vertiefungen, die beim Umgießen mit Metall des Zylinderkurbelgehäuses ausgefüllt werden und somit einen Teil der Zylinderlauffläche bilden. Für die Positionierung eines Kernteils in einem Gießwerkzeug ist es aus WO2006/042350 bekannt, stiftförmige Positionierelemente in Bohrungen oder Vertiefungen des Gießwerkzeugs zu befestigen. Die Positionierelemente sollen ins Kernteil eindringen, wobei die Eindringtiefe durch eine bewegliche Kernteilunterlage begrenzt wird.

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Druckgießen zu entwickeln, mit dem die Positionierung der Druckrohre insbesondere bei der Verwendung von Schiebern, beweglichen Gravurelementen und Einlegeteilen relativ einfach und trotzdem hochgenau durchgeführt werden kann. Ferner sollen das Verfahren und die Vorrichtung das möglichst vollständige Umgießen der Einlegeteile bzw. der Druckrohre ermöglichen und dadurch die Dichtheit insbesondere im Motorenund Getriebebau verbessern.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

[0009] Im Wesentlichen besteht die Erfindung darin, dass die Einlegeteile als Hohlprofilteile mit Ausbuchtungen oder Verdickungen in ihrer Wandung vorzugsweise aus einem mit dem Material des Gussstücks artgleichen Werkstoff bestehen und dass die Einlegetelle an ihren Ausbuchtungen oder Verdickungen punktförmig in der Druckgussform positioniert und beim Schließen der Druckgussform zwischen den Formhälften, bzw. zwischen Schiebern oder Schiebern und Formhälften fixiert werden.

[0010] Mit der Ausbildung von Ausbuchtungen oder Verdickungen an einem als Hohlprofilteil ausgeformten Einlegeteil ist es möglich, dieses in der Druckgießform ohne besondere Hilfsmittel zu positionieren. Ferner ist eine einfache Fixierung der Einlegeteile bzw. Druckrohre vorgesehen, um beispielsweise die Position zur Lager- und Anschlussstelle festzulegen. Dabei müssen die auf dem Einlegeteil bzw. Druckrohr ausgeformten Ausbuchtungen oder Verdickungen als Abstützelemente so angeordnet sein, dass sie die Lage zur Werkstückoberfläche und die Lage in der Gravur genau definiert.

[0011] Wird nun der Druckgusswerkstoff in die Druckgussform eingepresst, so umgießt er das gesamte Einlegeteil mit Ausnahme der Punktauflage der Abstützelemente an der Formwand. Da die punktförmige Auflage praktisch keine Schwächung im Gefüge des Gussteils hervorruft, sind die Werte für Dichtheit und Beanspruchbarkeit wesentlich verbessert.

[0012] Beim Herstellen von komplizierten Strukturen bietet das erfindungsgemäße Verfahren besondere Vorteile, da die Einlegeteile - gegebenenfalls mehrteilig - vorgeformt bzw, ausgeformt werden können und positionsgenau über die als Abstützelemente ausgebildeten Ausformungen bzw. Verdickungen in der Form angeordnet werden können. Anhand von Versuchen hat sich immer wieder gezeigt, dass die Bearbeitung der Einlegeteile mit sehr hoher Genauigkeit in einfacher Weise durchgeführt werden kann, sodass bei entsprechend komplizierten Strukturen im Vergleich zu einer herkömmlichen Bearbeitung an einem fertigen Druckgussteil erhebliche Einsparungen erzielt werden können.

[0013] Durch das vollständige Umgießen des Einlegeteils werden Spiegelgrate, die beim Abstützen eines Einlegeteils in herkömmlicher Weise an Druckgussformelementen entstehen, vermieden. Damit das Einspritzen des Druckgusswerkstoffes während des Gießvorgangs verhindert wird, werden die Enden des Druckrohrs erfindungsgemäß verschlossen. Die verschlossenen und eingegossenen Druckrohrenden können nach dem Druckgießvorgang durch eine mechanische Bearbeitung leicht geöffnet werden.

[0014] Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: Einlegeteil in Form eines Druckrohres mit Ausbuchtungen/Verdickungen als Abstützelemente

Figur 2a: Teilquerschnitt durch die bewegliche Formhälfte eines Druckgusswerkzeuges

Figur 2b: Vergrößerter Teilquerschnitt nach Figur 2a im Bereich des Auswerfers

Figur 3: Prinzipbild zur Fixierung eines Druckrohres zwischen zwei beweglichen Formelementen

Figur 4: Querschnitt nach Figur 3 in einer zur Bildebene senkrechten Querschnittsfläche

[0015] In Figur 1 ist das Druckrohr 1 mit Ausformungen 2,3 als Beispiel für einen Öl- oder Wasserkanal in einem Motor- oder Getriebeteil dargestellt. Wie eingangs erwähnt, kann das Druckrohr 1 an seinen Enden 4, 5 vorteilhafterweise verschlossen werden, damit ein Einspritzen des Druckgusswerkstoffes während des Gießvorganges verhindert wird.

[0016] Figur 2a und b zeigt als Teilquerschnitt die bewegliche Formhälfte eines Druckgusswerkzeuges in einer Druckgießmaschine. Das Einlegerohr 1 ist nach dem Gießen Bestandteil eines Rohteiles 6. Das Einlegerohr 1 wurde vor dem Druckgießen in einem Sackloch 7 einer Formhälfte fixiert. Die bewegliche Formhälfte 8 wird nach dem Abguss aufgefahren, sodass das Rohteil 6 mit dem eingegossenen Rohr 1 entnommen werden kann.
Figur 2b verdeutlicht die Fixierung des Druckrohres 1 im Bereich eines Auswerfers 11.

[0017] Die Fixierung des Druckrohres 1 wird noch einmal anhand der Figuren 3 und 4 näher erläutert. In Figur 3 ist das Druckrohr 1 als Einlegeteil zwischen einem rechten und einem linken Schieber 9,10 fixiert. Figur 4 verdeutlicht dies in Form einer Schnittzeichnung. Das Fixieren kann auch durch Einstecken bzw. Klemmen zwischen festen und beweglichen Gravurelementen erfolgen.

[0018] Der äußere Umfang der im Druckrohr 1 vorhandenen Verdickung 2 dient als Punktauflage zwischen festen und beweglichen Gravurelementen und ermöglicht eine hohe Dichtheit des Gussteils sowie eine exakte Positionierung in der Wandung des Gussteils. Mindestens zwei punktförmige Auflagen sind erforderlich, damit das Druckrohr 1 stabil positioniert ist.

[0019] Die Größe und Lage der als Abstandshalter fungierenden Ausbuchtungen bzw. Verdickungen 2 werden durch die geometrische Gestalt des Gussteils im Bereich des Eingussteils bestimmt. Hierbei ist es insbesondere von Bedeutung, dass die Lage des Druckrohres 1 während des Einschießens des Metalls unter hohem Druck nicht verändert wird. Der Abstand der Abstandshalter bzw. Verdickungen 2, 3 sollte eine stabile Positionierung auf während des Druckgießens ermöglichen.

[0020] Vornehmlich werden korrosionsbeständige und fettfreie Materialien für das als Einlegeteil verwendete Druckrohr 1 eingesetzt. Die Korrosionsbeständigkeit ist dabei für die Vermeidung der Kontaktkorrosion bei längerer Lagerung des Druckrohres von Bedeutung. Die Fettfreiheit ist entscheidend für die Gussqualität.

[0021] Konstruktiv muss das Druckrohr so gestaltet bzw. dimensioniert sein, dass ein Zusammenpressen des Druckrohres während des Druckgießens verhindert wird. Hier kann auch die Materialauswahl vorteilhaft genutzt werden, wobei zu berücksichtigen ist, dass im Bereich der Ausbuchtungen und Verdickungen eine gute Umformbarkeit des Druckrohrmaterials gegeben sein muss. Spezielle hochfeste Legierungen eignen sich hier besonders für Hochdruckverfahren oder im Einsatzbereich nahe der Einspritzöffnung.

[0022] Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise nicht nur die Genauigkeit bei komplizierten Strukturen, insbesondere von Motoren und Getrieben mit Öl- oder Druckleitungen verbessert wird, sondern dass infolge der vereinfachten Konstruktion ein automatisierter Fertigungsablauf unter Verwendung von Robotern und Hantierungsautomaten erleichtert wird. Dies ermöglicht wiederum eine Steigerung der Produktivität und Senkung der Herstellungskosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Fertigungsgenauigkeit.

[0023] Die Ausführungsbeispiele zeigen Druckgussteile mit Kanälen, wie z.B. Öl- oder Wasserkanälen. Dabei wurden Druckrohre als Einlegeteile verwendet und fest im Gefüge des Druckgussteils verankert. Selbstverständlich lassen sich in ähnlicher Weise auch gegliederte Druckgussteile, wie z.B. verschiedene Hohlkammerformen mit offenen Verrippungen bzw. Versteifungen an Druckgussteilen darstellen. Wichtig ist, dass die verwendeten Hohlprofile als Einlegeteile in punktförmigem Kontakt mit der Formwand stehen und von der Druckgusslegierung eingeschlossen werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Druckgießen von gegliederten Metallgussstücken aus Aluminium bzw. Aluminiumgussstücken mit Kanälen, Druckrohren oder gegliederten Wandabschnitten in einer Druckgussform unter Verwendung von Schiebern, Gravurelementen und Einlegeteilen, wobei die Einlegeteile als offene oder geschlossene Hohlprofilteile mit Ausbuchtungen oder Verdickungen in ihrer Wandung versehen sind und wobei die Einlegeteile vor dem Gießen positioniert und fixiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeteile an ihren Ausbuchtungen oder Verdickungen an punktförmigen Kontaktstellen in der Druckgussform positioniert und beim Schließen der Druckgussform zwischen den Formhälften, Schiebern oder Schiebern und Formhälften fixiert werden,
dass die Druckrohre vor dem Gießen verschlossen und dann mit Ausnahme der Punktauflage vom Druckgusswerkstoff umgossen werden und anschließend die Druckrohrenden mechanisch bearbeitet und dabei offen gelegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeteile als Druckrohre ausgebildet sind, wobei die Ausbuchtungen oder Verdickungen als umlaufende Distanzringe auf der Außenseite der Druckrohre angeordnet sind, die an den punktförmigen Kontaktstellen zwischen der festen und beweglichen Formhälfte, Schiebern oder Schiebern und Formhäiften der Druckgussform positioniert werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckrohr für die Ausbildung eines gegliederten Wandabschnittes im Gussstück über umlaufende Distanzringe in der Formhälfte positioniert wird und in einem Sackloch, das in der beweglichen Formhälfte der Druckgussform angeordnet ist, fixiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckrohr zwischen festen und beweglichen Gravurelementen, die in den Formhälften eingearbeitet sind, eingesteckt, geklemmt und/oder fixiert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Druckrohres und der Druck während des Gießens so aufeinander abgestimmt werden, dass die Form und Fixierung des Druckrohres in der Druckgussform während des Gießvorganges unverändert stabil bleibt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von Hohlkammer-Druckgussteilen insbesondere mit Öl- oder Wasserkanälen die Druckrohre als konturbildende Einlegeteile für die Kanäle verwendet werden, wobei die Ausbuchtungen, Verdickungen oder Distanzringe als Abstandshalter zur Positionierung der Druckrohre auf ihrer Oberfläche so verteilt sind, dass sie das tnnere der Formhälften an mindestens zwei Stellen punktförmig berühren.

Claims

1. Method of pressure diecasting structured metal diecastings of aluminium or aluminium diecastings comprising channels, pressure pipes or structured wall sections, in a diecasting die, employing slides, cavity elements and inserts, wherein the inserts, as open or closed hollow profile parts, are provided with projections or thickenings in their wall, and wherein the inserts are positioned and fixed prior to casting, characterised in that the inserts are positioned in the diecasting die at their projections or thickenings at point-shaped contact points, and, on closing the diecasting die, are fixed between the die halves, slides, or slides and die halves, that the pressure pipes are closed prior to casting and are then cast in by the diecasting material with the exception of the point bearing, and that, subsequently, the ends of the pressure pipes are mechanically worked and thereby exposed.

2. Method according to claim 1, characterised in that the inserts are formed as pressure pipes, with the projections or thickenings being arranged on the outside of the pressure pipes as circumferential spacer rings that are positioned at the point-shaped contact points between the stationary and the movable die halves, slides, or slides and die halves of the diecasting die.

3. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that to form a structured wall section in the casting, the pressure pipe is positioned in the die half by means of circumferential spacer rings and is fixed in a blind hole which is located in the movable die half of the diecasting die.

4. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the pressure pipe is inserted, clamped and/or fixed between stationary and movable cavity elements that are incorporated in the die halves.

5. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the material of the pressure pipe and the pressure are matched during casting such that the shape of the pressure pipe and its immobilisation within the diecasting die remain unchanged and stable during the casting process.

6. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that to produce hollow chamber diecastings, particularly diecastings having oil or water channels, the pressure pipes are employed as contour-forming inserts for the channels, with the projections, thickenings or spacer rings, which serve as spacers for positioning the pressure pipes, being distributed on the surface of the pressure pipes such that they contact the inside of the die halves on at least two point-shaped locations.

Revendications

1. Procédé de coulée sous pression de pièces de fonderie métalliques articulées en aluminium resp. pièces de fonderie en aluminium avec canaux, tubes de pression ou tronçons de paroi articulés dans un moule de coulée sous pression en utilisant des coulisseaux, éléments de gravure et pièces d'insertion, les pièces d'insertion, réalisées sous forme de pièces de profilé creux ouvertes ou fermées, étant pourvues de protubérances ou d'épaississements dans leur paroi, et les pièces d'insertion étant positionnées et fixées avant la coulée, caractérisé en ce que l'on positionne les pièces d'insertion au niveau de leurs protubérances ou épaississements à des endroits de contact ponctuels dans le moule de coulée sous pression et on les fixe entre les demi-moules, des coulisseaux ou des coulisseaux et les demi-moules lorsqu'on ferme le moule de coulée sous pression,
en ce que l'on obture les tubes de pression avant la coulée puis on les entoure du matériau de coulée sous pression à l'exception du point d'appui, les extrémités des tubes de pression étant ensuite usinées mécaniquement et mises à découvert.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces d'insertion sont réalisées sous forme de tubes de pression, les protubérances ou épaississements servant de bagues d'espacement périphériques étant disposés sur la face externe des tubes de pression que l'on positionne aux endroits de contact ponctuels entre les demi-moules fixe et mobile, des coulisseaux ou des coulisseaux et les demi-moules du moule de coulée sous pression.

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour réaliser un tronçon de paroi articulé dans la pièce de fonderie, on positionne le tube de pression par l'intermédiaire de bagues d'espacement périphériques dans le demi-moule et on le fixe dans un trou borgne, disposé dans le demi-moule mobile du moule de coulée sous pression.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on insère, coince et/ou fixe le tube de pression entre des éléments de gravure fixes et mobiles, incorporés dans les demi-moules.

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on fait cadrer la matière du tube de pression avec la pression pendant la coulée de façon à ce que la forme et la fixation du tube de pression dans le moule de coulée sous pression restent invariablement stables.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour fabriquer des pièces coulées sous pression à chambre creuse notamment pourvues de canaux d'huile ou d'eau, on utilise les tubes de pression comme pièces d'insertion formant le contour des canaux, les protubérances, épaississements ou bagues d'espacement servant d'entretoises pour le positionnement des tubes de pression étant répartis sur leur surface de façon à ce qu'ils touchent ponctuellement l'intérieur des demi-moules à au moins deux endroits.

Zeichnung