AT517384A1 - Verfahren zur Herstellung eines gegossenen Werkstückes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gegossenen Werkstückes (1), wobei nach einem Einbringen einer Metallschmelze (2) in eine Form (3) und einem Erstarren des Werkstückes (1) das Werkstück (1) in einem Schritt i) auf eine Temperatur zwischen 150° und 300°C abgekühlt wird, und in einem Schritt ii) bei einer Temperatur zwischen 150° und 300°C ein Entkernen des Werkstückes (1) und ein Zertrümmern zumindest eines in einem Hohlraum des Werkstücks (1) befindlichen Formkerns (7) durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gegossenen Werkstii-ckes.

Bei der Herstellung von Werkstücken durch Gießverfahren wird üblicherweise eine Metallschmelze, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, in Formen eingebracht. Unter dem Begriff Metallschmelze werden in diesem Dokument nicht nur flüssige sondern auch thixotrope Metallschmelzen verstanden. Nach einem Erstarren und Abkühlen der Metallschmelze wird das Werkstück entformt und ein in dem Werk-stück befindlicher Formkern zertrümmert. Bei den herkömmlichen Verfahren ist es üblich, die Werkstücke auf eine Temperatur von ca. 80° C abzukühlen, bevor die-se entkernt werden. Das Entkernen erfolgt bei einer relativ niedrigen Temperatur, da zu diesem Zeitpunkt die Gefügestruktur des Werkstiickes im Wesentlichen kei-nen Änderungen mehr unterliegt.

Nachteilig an den bekannten Verfahren ist es jedoch, dass diese aufgrund der Ab-kühlung auf die geringe Entkerntemperatur sehr zeit- und Energieaufwendig sind.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung von gegossenen Werkstücken zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungs-gemäß dadurch gelöst, dass nach einem Einbringen einer Metallschmelze in eine Form und einem Erstarren des Werkstiickes das Werkstück in einem Schritt i) auf eine Temperatur zwischen 150° und 300°C abgekühlt wird, und in einem Schritt ii) bei einer Temperatur zwischen 150° und 300°C ein Entkernen des Werkstiickes und ein Zertrümmern zumindest eines in einem Hohlraum des Werkstücks befind-lichen Formkerns durchgeführt wird.

Es hat sich herausgestellt, dass sich durch das erfindungsgemäße Entkernen bei einer Temperatur zwischen 150 und 300° C keine Nachteile hinsichtlich der Mate-rialeigenschaften des Werkstückes ergeben. Durch das erfindungsgemäße Ver-fahren lässt sich die Produktionszeit wesentlich verkürzen, da die Abkühlphase stark verringert ist. Auch lässt sich der für eine Abkühlung des Werkstückes erfor-derliche Energieaufwand wesentlich reduzieren.

Gemäß einer vorteilhaften Variante, welche sich besonders gut für ein Aluminium-gussverfahren eignet, kann in Schritt ii) ein Entkernen des Werkstückes zwischen 150° und 200°C durchgeführt werden.

Die Anzahl an Formen sowie auch der Platzbedarf lassen sich dadurch wesentlich reduzieren, dass das Werkstück vor Schritt ii) aus der Form entnommen wird.

Ein sehr rasches und energieeffizientes Abkühlen des aus der Form entnomme-nen Werkstücks lässt sich dadurch erreichen, vor Schritt ii) mittels eines Nebels aus Wassertropfen abgekühlt wird.

Ein Zusammenbacken des Formkerns, der zumeist aus Sand als Hauptbestandteil hergestellt ist, lässt sich dadurch verhindern, dass die Wassertropfen verdunsten bevor sie den Formkern des Werkstückes erreichen. Aufgrund der hohen Werk-stücktemperatur kommt es bei einem Besprühen des Werkstückes mit einem Ne-bel aus Wassertropfen zu einem Verdampfen der Wassertropfen, bevor diese den Formkern erreichen. Dies ist deshalb von Bedeutung, da sich der in dem Werk-stück befindliche Formkern durch den Einfluss von Wasser soweit verfestigen könnte, dass er nicht mehr aus dem Werkstück entfernt werden könnte.

Eine sehr hohe Güte der Materialeigenschaften des Werkstückes bei gleichzeitiger Optimierung der Prozessdauer sowie der erforderlichen Energie lässt sich dadurch erreichen, dass in Schritt ii) das Entkernen bei einer Temperatur erfolgt, die mit einer Abweichung von +/- 30% einer Temperatur entspricht, bei welcher eine Aus-scheidungshärtung eines Materials des Werkstückes beginnt.

Die Abkühlzeit des Werkstückes und somit die Zeitspanne bis zum Beginn weite-rer Bearbeitungsschritte, wie beispielsweise Entgraten, lässt sich dadurch wesent-lich minimieren, dass das Werkstück nach Schritt ii) durch Tauchen in eine Kühl-flüssigkeit deren Temperatur unter einer Temperatur des Werkstückes liegt, weiter abgekühlt wird. Da der Formkern zu diesem Zeitpunkt schon entfernt ist, kann das Werkstück sehr rasch mittels eines Eintauchens in eine Kühlflüssigkeit auf eine fiir nachfolgende Bearbeitungsschritte erforderliche Temperatur abgekühlt werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigt in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausfiih-rungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbe-zeichnungen versehen werden, wobei die in dergesamten Beschreibung enthal-tenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu iibertragen. Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtli-che Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 Oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 Oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, Oder 3,2 bis 8,1, Oder 5,5 bis 10.

Gemäß Fig. 1 wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Flerstellung eines gegossenen Werkstückes 1 eine Metallschmelze 2 in eine Form 3, beispielsweise eine Kokille, eingebracht. Die Form 3 ist in dem dargestellten Ausfiihrungsbeispiel als zweiteilige Form 3 mit einem Unterteil 4 und einem Oberteil 5 ausgebildet, die lösbar miteinander verbunden sind. Natürlich kann die Form 3 auch mehr als zweit Teile aufweisen. In die Form 3 ist ein Formkern 7 eingelegt, der gemeinsam mit den Innenwandungen des Unterteils 4 und des Oberteils 5 einen Formhohlraum 6 begrenzt, in welchen die Metallschmelze 2, bei welcher es sich besonders bevor-zugt urn eine Aluminiumschmelze handelt, eingebracht wird. Als Verfahren zum Einbringen der Metallschmelze können grundsätzlich alle bekannten Gießverfah-ren zum Einsatz kommen.

Nach einem Erstarren des Werkstückes 1 kann diese aus der Form 3 entnommen werden. Hierzu können der Unterteil 4 und der Oberteil 5 auseinander gefahren werden und hierauf das heiße Werkstück 1 aus der Form 3 entfernt werden. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Formkern 7 noch in einem Hohlraum des Werkstückes 1. Das heiße Werkstück 1 wird bei einer Temperatur aus der Form entnommen, die über 150° C beträgt. Insbesondere kann eine Entnahme Temperatur des Werkstückes 1 bei über 300° C liegen.

Das heiße, aus der Form 1 entnommene Werkstiick 1 wird in einem weiteren Schritt auf eine Temperatur abgekühlt, die abhängig von der Entnahmetemperatur zwischen 150 und 300° C liegt. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die in diesem Dokument angegebenen Temperaturen sich auf Oberflächentemperatu-ren des Werkstückes 1 beziehen. Eine Ermittlung der Temperatur des Werkstü-ckes 1 in der Form kann beispielsweise mittels in Oder an der Form 3 angebrach-ter Temperaturfühler und außerhalb der Form 1 auch berührungslos mittels Infra-rotsensoren erfolgen. Darüber hinaus können natürlich auch andere dem Fach-mann bekannte Sensoren und Verfahren zur Ermittlung der Temperatur zum Einsatz kommen.

Zum Abkühlen des Werkstückes 1 kann ein Nebel 8 aus Wassertropfen verwendet werden. Die Wassertropfen verdampfen hierbei, sobald sie auf eine heiße Ober-fläche des Werkstückes 1 auftreffen. Da das Werkstück 1 in diesem Schritt auf eine Temperatur abgekühlt wird, die deutlich über der Verdampfungstemperatur von Wasser liegt, ist gewährleistet, dass keine Wassertropfen in den Formkern 7 eindringen können.

Das Abkühlen des Werkstückes 1 erfolgt nur so lange bis dieses die gewünschte Temperatur, die in einem Bereich zwischen 150 und 300°C, insbesondere zwi-schen 150° und 200° C, erreicht hat. Hierauf wird das Werkstück 1 mittels einer Rüttelvorrichtung 9 in an sich bekannter Weise in Schwingungen versetzt und der Formkern 7 zertmmmert und das Werkstück 1 entkernt. Als besonders vorteilhaft für die Temperatur, bei welcher ein Entkernen des Werkstückes 1 erfolgen kann, hat sich eine Temperatur bewährt, die mit einer Abweichung von +/- 30% einer Temperatur entspricht, bei welcher eine Ausscheidungshärtung eines Materials des Werkstückes 1 beginnt.

Nach dem Entkernen des Werkstückes 1 kann dieses zur weiteren Abkühlung in ein mit einer Kühlflüssigkeit 10 gefülltes Becken 11 getaucht werden.

Bezugszeichenliste 1 Werkstück 2 Metallschmelze 3 Form 4 Formhälfte 5 Formhälfte 6 Flohlraum 7 Form kern 8 Nebel 9 Rüttelvorrichtung 10 Kü h If I ü ss ig ke it 11 Becken

Claims (7)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Herstellung eines gegossenen Werkstückes (1), dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Einbringen einer Metallschmelze (2) in eine Form (3) und einem Erstarren des Werkstückes (1) das Werkstück (1) in einem Schritt i) auf eine Temperaturzwischen 150° und 300°C abgekühlt wird, und in einem Schritt ii) bei einer Temperatur zwischen 150° und 300°C ein Entkernen des Werkstückes (1) und ein Zertrümmern zumindest eines in einem Hohlraum des Werkstücks (1) befindlichen Formkerns (7) durchgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt ii) ein Entkernen des Werkstückes zwischen 150° und 200°C durchgefiihrt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 Oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstiick vor Schritt ii) aus der Form (3) entnommen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werk-stück vor Schritt ii) mittels eines Nebels (8) aus Wassertropfen abgekühlt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassertropfen verdunsten bevor sie den Formkern (7) des Werkstückes (1) erreichen.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstiick (1) in Schritt ii) das Entkernen bei einer Temperatur erfolgt, die mit einer Abweichung von +/- 30% einer Temperatur entspricht, bei welcher eine Ausscheidungshärtung eines Materials des Werkstückes (1) beginnt.
7. 7. Verfahren nach einem der Anspriiche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstiick (1) nach Schritt ii) durch Tauchen in eine Kiihlfliissigkeit (10) deren Temperatur unter einer Temperatur des Werkstiickes (1) liegt, weiter abge-kiihlt wird.