DE102017007085A1

DE102017007085A1 - Verfahren zur Kühlung eines Gussteils

Info

Publication number: DE102017007085A1
Application number: DE102017007085.7A
Authority: DE
Inventors: Robert Behr; Michael Hirz; Gerold Lehmler; Marko Poßberg
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Behr Robert Dr De; Lehmler Gerold De; Possberg Marko De
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2018-10-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines Gussteils, bei dem das Gussteil mit einer Greiferanordnung aus dem Druckgusswerkzeug entnommen wird und bei dem wenigstens ein Bereich des Gussteils gekühlt wird, indem mit einer an der Greiferanordnung angeordneten Sprüheinrichtung Kühlmittel auf den wenigstens einen Bereich gesprüht wird, während die Greiferanordnung das Gussteil hält. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Kühlung des wenigstens einen Bereichs des Gussteils mittels der an der Greiferanordnung angeordneten Sprüheinrichtung fortgeführt wird, während das Gussteil wenigstens teilweise in ein Tauchbecken eingetaucht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines Gussteils, bei dem das Gussteil mit einer Greiferanordnung aus dem Druckgusswerkzeug entnommen wird und bei dem wenigstens ein Bereich des Gussteils gekühlt wird, indem mit einer an der Greiferanordnung angeordneten Sprüheinrichtung Kühlmittel auf den wenigstens einen Bereich gesprüht wird, während die Greiferanordnung das Gussteil hält.
Zum Vergüten bzw. Aushärten von Aluminium-Gusslegierungen sind verschiedene Verfahren bekannt, welche je nach gewünschter Härte, Zugfestigkeit und Dehnung angewendet werden. Bei der Herstellung von Zylinderkurbelgehäusen im Druckgussverfahren für die Automobilindustrie wird bevorzugt eine T5-Wärmebehandlung angewendet, bei der das Gussteil aus der Gießhitze kontrolliert abgekühlt und anschließend warm ausgelagert wird. Um auch in dickwandigen Bauteilbereichen, wie beispielsweise im Lagerstuhl, die geforderten Werte zu erreichen, ist es aus DE 10 2011 052 514 A1 bekannt, nach dem Öffnen der Gießform eine Sprüheinrichtung zwischen die Formhälften einzufahren, mit welchem ein Kühlmittel zum Abschrecken auf das Druckgussteil aufgebracht wird. Die eingesetzte Sprüheinrichtung ist im Übrigen zum Formkühlen bzw. zum Trennmittelauftrag auf die Form vorgesehen.
In DE 10 2013 221 357 A1 ist ein Verfahren und ein System offenbart, bei dem eine Vielzahl von Sprühdüsen an einer Greiferanordnung angeordnet ist. Das Gussteil wird nach dem Öffnen des Druckgusswerkzeugs ergriffen und besprüht, während sich das Gussteil noch in einem Werkzeugteil befindet. Das Abschrecken des Gussteils mittels der an der Greiferanordnung angeordneten Sprühdüsen kann nach der Entnahme des Gussteils fortgesetzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass im Wege eines Druckgussverfahrens hergestellte Gussteile mit möglichst hohen RP0,2-Dehngrenzwerten erhalten werden.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass Gussteile mit möglichst hohen RP0,2-Dehngrenzwerten erhalten werden, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kühlung des wenigstens eines Bereichs des Gussteils mittels der an der Greiferanordnung angeordneten Sprüheinrichtung fortgeführt wird, während das Gussteil wenigstens teilweise in ein Tauchbecken eingetaucht wird. Die Sprüheinrichtung ist dabei bevorzugt nicht zur Formkühlung und/oder zum Trennmittelauftrag auf die Form vorgesehen.
Bevorzugt wird der wenigstens eine Bereich von einem Zeitpunkt der Entnahme aus dem Druckgusswerkzeug bis zum Beginn einer Gussteilkontrolle und nach Ende der Gussteilkontrolle bis zum Erreichen einer vorgegebenen Temperatur jeweils fortwährend gekühlt wird. Durch die fortwährende Kühlung kann die Prozesszeit für die Herstellung des Gussteils verkürzt werden. Vorzugsweise wird gekühlt, bis die Temperatur des Gussteils wenigstens in dem mittels der Sprüheinrichtung gekühlten Bereich 150°C erreicht bzw. unterschreitet. Die Gusskontrolle kann auch in wenigstens zwei zeitlich voneinander beabstandeten Gusskontrollabschnitten erfolgen. In diesem Fall wird die Kühlung mittels der an der Greiferanordnung angeordneten Sprüheinrichtung zwischen den Gusskontrollabschnittten fortgesetzt. Die Gusskontrolle ist eine Vollständigkeitskontrolle aller zum Gusstück gehörenden Geometrien (Anguss, Vakuumkanäle und Überläufe). Da die Gusskontrolle optisch vorgenommen wird, wird zum Zeitpunkt der Gusskontrolle die Sprüheinrichtung ausgeschalten und nach erfolgter Vollständigkeitskontrolle wieder eingeschalten oder optional erst im Wasserbecken bei der Kühlung der anderen Bereiche durch Tauchen dazugeschalten.
Besonders bevorzugt wird der wenigstens eine Bereich des Gussteils intensiver gekühlt als an den wenigstens einen Bereich angrenzende Bereiche des Gussteils. Durch die intensivere Kühlung lokaler Bereiche des Gussteils kann die Verzugsgefahr des Gussteils reduziert werden. Die intensivere Kühlung des wenigstens einen Bereiches kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass nur der wenigstens eine Bereich gekühlt wird. Bei Einsatz einer Sprüheinrichtung mit mehreren Sprühdüsen kann wenigstens eine der Sprühdüsen zu dem wenigstens einen Bereich einen geringeren Abstand aufweisen als andere Sprühdüsen zu anderen Bereichen des Gussteils. Alternativ oder in Kombination kann durch die Sprühdüse bzw. die Sprühdüsen, die auf den wenigstens einen Bereich gerichtet sind, mehr Kühlmittel pro Zeiteinheit ausgetragen werden.
Bevorzugt wird das Kühlmittel, beispielsweise Wasser, mit einer Hochdruckpumpe, vorzugsweise auf 12 bar verdichtet und bei Austritt aus wenigstens einer nach dem Außenmischprinzip arbeitenden Sprühdüse der Sprüheinrichtung mit Druckluft (Luftdruck von 12 bar) verdüst.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Kühlung des Gussteils in dem wenigstens einen Bereich, wie beispielsweise des Lagerstuhls eines Kurbelgehäuses, bis zu sehr niedrigen Temperaturen aufrechterhalten werden kann. Dieser Umstand ist für die Mischkristallanreicherung im Gefüge und für die nachfolgende Warmauslagerung zur Erzielung besonders hoher RP0,2-Dehngrenzwerte von besonderem Vorteil.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens

In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens 100 in einem Ablaufdiagramm dargestellt. Zunächst wird das Gussteil durch Einbringen einer flüssigen Metallschmelze in eine Druckgussform gegossen (110). Nach Erstarren des Gussteils wird die Form geöffnet (120). Der Entnahmegreifer greift das Gussteil in der Form (130) und die Sprüheinrichtung wird eingeschaltet (140). Die Sprüheinrichtung kann alternativ auch vor oder während des Greifens eingeschaltet werden. Die in die Greiferanordnung integrierte Sprüheinrichtung ermöglicht die gezielte bzw. intensivere Abkühlung bestimmter Bereiche des Gussteils, wie beispielsweise des Lagerstuhls eines Kurbelgehäuses, während der Greifer das Gussteil hält. Durch die lokale intensivere Kühlung bestimmter Bereiche, wie beispielsweise des oben genannten Lagerstuhls, kann die Gefügebildung auch in kritischen Bereichen, insbesondere zur Erzielung hoher RP0,2-Dehngrenzwerte, optimiert werden. Durch die Integration der Sprüheinrichtung in die Greiferanordnung, die vorzugsweise als Endeffektor an einem Roboter ausgebildet ist, kann auch während der Roboterbewegung kontinuierlich gesprüht bzw. gekühlt werden, sodass für das Kühlen des Gussteils bzw. des wenigstens einen Bereichs des Gussteils keine zusätzliche Prozesszeit gebraucht wird. Die Greiferanordnung wird mit dem Gussteil - das Gussteil in wenigstens einem Bereich besprühend - zur Gussteilkontrolle (150) verfahren. Während der Gussteilkontrolle (160) wird die Kühlung kurz unterbrochen. Danach wird die Greiferanordnung mit dem Gussteil zu einem Tauchbecken, beispielsweise einem Wasserbecken, verfahren (170), wobei bevorzugt das Gussteil während der Fahrt in dem wenigstens einen Bereich besprüht wird. Optional kann das Sprühen aber auch erst dann eingeschalten werden, wenn sich das Gussteil über dem Wasserbecken befindet. Während das Gussteil partiell in das Tauchbecken eingetaucht wird, wird der wenigstens eine Bereich des Gussteils weiter besprüht. So kann beispielsweise ein Kurbelgehäuse im Tauchbecken an einer Deckfläche gekühlt werden, während weiterhin am Lagerstuhl gesprüht wird (180). Im Anschluss an die Kühlung im Tauchbecken wird das Gussteil von der robotergeführten Greiferanordnung abgelegt (190). Die Kühlung erfolgt so lange, bis vorzugsweise eine Temperatur von 150 °C unterschritten wird bzw. erreicht wird. Anschließend wird das Gussteil abgelegt. Die Verfahrenschritte (140, 150, 170, 180), in denen bevorzugt die Sprüheinrichtung zur Kühlung des wenigstens einen Bereiches des Gussteils (z.B. des Lagerstuhls) aktiviert ist, sind in 1 grau hinterlegt dargestellt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011052514 A1 [0002]
DE 102013221357 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Kühlung eines Gussteils, bei dem das Gussteil mit einer Greiferanordnung aus dem Druckgusswerkzeug entnommen wird, bei dem wenigstens ein Bereich des Gussteils gekühlt wird, indem mit einer an der Greiferanordnung angeordneten Sprüheinrichtung Kühlmittel auf den wenigstens einen Bereich gesprüht wird, während die Greiferanordnung das Gussteil hält, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung des wenigstens einen Bereichs des Gussteils mittels der an der Greiferanordnung angeordneten Sprüheinrichtung fortgeführt wird, während das Gussteil wenigstens teilweise in ein Tauchbecken eingetaucht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Bereich von einem Zeitpunkt der Entnahme aus dem Druckgusswerkzeug bis zum Beginn einer Gussteilkontrolle und nach Ende der Gussteilkontrolle bis zum Erreichen einer vorgegebenen Temperatur jeweils fortwährend gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Temperatur 150°C oder weniger beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Bereich des Gussteils intensiver gekühlt wird als an den wenigstens einen Bereich angrenzende Bereiche des Gussteils.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel mit einer Hochdruckpumpe verdichtet und bei Austritt aus wenigstens einer nach dem Außenmischprinzip arbeitenden Sprühdüse der Sprüheinrichtung mit Druckluft verdüst wird.