DE102022004291A1

DE102022004291A1 - Verfahren zur Herstellung eines Gusswerkzeugs mit einer komplexen Gusskontur und ein Druckgusswerkzeug

Info

Publication number: DE102022004291A1
Application number: DE102022004291.6A
Authority: DE
Inventors: Johannes Liebhäuser; Ivica Vidakovic
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-11-18
Filing date: 2022-11-18
Publication date: 2023-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gusswerkzeugs mit einer komplexen Gusskontur, wobei in das Gusswerkzeug (1) mindestens ein Temperierkanal (11) eingearbeitet wird. Bei einem Verfahren, bei welchem komplexe Gusskonturen bzw. Temperierkanäle mit geringem Aufwand gefertigt werden können, wird das Gusswerkzeug (1) aus mindestens zwei Komponenten (13, 15) zusammengesetzt, wobei in mindestens eine Komponente (13, 15) ein Temperierkanal (11) mechanisch eingearbeitet wird und anschließend die Komponenten (13, 15) in Überdeckung gebracht werden und zu dem Gusswerkzeug (1) oder einem Werkzeugeinsatz (5) des Gusswerkzeugs (1) verfügt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gusswerkzeugs mit einer komplexen Gusskontur, bei dem in das Gusswerkzeug mindestens ein Temperierkanal eingearbeitet wird sowie ein Druckgusswerkzeug.
Aus der DE 10 2018 113 057 A1 sind ein Werkzeug und ein Verfahren zum direkten Squeeze-Casting bekannt. Das Gießwerkzeug weist einen konturierten Innendurchgang für ein besseres Wärmemanagement auf. Der konturierte Innendurchgang wird durch das Direkt-Squeeze-Gießsystem in einem Verfahrensschritt erstellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer komplexen Gusskontur eines Gusswerkzeugs und ein Druckgusswerkzeug anzugeben, bei welchem komplexe Gusskonturen bzw. Temperierkanäle mit geringem Aufwand gefertigt werden können.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem eingangs erläuterten Verfahren zur Herstellung eines Gusswerkzeugs mit einer komplexen Gusskontur, wobei in das Gusswerkzeug mindestens ein Temperierkanal eingearbeitet wird, wird das Gusswerkzeug aus mindestens zwei Komponenten zusammengesetzt, wobei in mindestens eine Komponente ein Temperierkanal mechanisch eingearbeitet wird und anschließend die Komponenten in Überdeckung gebracht werden und zu dem Gusswerkzeug oder einem Werkzeugeinsatz des Gusswerkzeugs verfügt werden. Dadurch wird der fertigungsseitige Aufwand zur Herstellung des Gusswerkzeugs reduziert. Einzelne Werkstoffeinsätze können zur Herstellung anderer Gusswerkzeuge verwendet werden. Eine Neubeschaffung der Werkstoffeinsätze wird reduziert, was sich positiv auf die Umwelt- und Energiebilanz auswirkt.
Vorteilhafterweise erfolgt die Verfügung der verschiedenen Komponenten durch Vakuumlöten. Das Vakuumlöten ermöglicht eine hochfeste und dichte Verbindung der Komponenten zu dem Gusswerkzeug oder zu einem Werkzeugeinsatz eines Gusswerkzeugs, da der direkt dem fließfähigen Gussmaterial ausgesetzte Verbund an der Lötnaht eine Festigkeit von mindestens 90% des zu fügenden Grundwerkstoffs erreicht.
In einer Variante verläuft der Temperierkanal in der Komponente linear. Solche linear verlaufende Temperaturkanäle lassen sich in den einzelnen Komponenten herstellen. Trotzdem kann durch das Zusammensetzen und Verfügen der einzelnen Komponenten ein komplex geformtes Kühlsystem in dem Gusswerkzeug ausgebildet werden, wobei auf Querbohrungen und ein zusätzliches Abdichten solcher Querverbinden verzichtet werden kann.
In einer Ausgestaltung erfolgt die mechanische Einarbeitung des Temperierkanals in die jeweilige Komponente durch Bohren und/oder Fräsen. Die Fertigungsvorgänge werden somit auf unkomplizierte Verfahren beschränkt. Unwirtschaftliche Reparaturlösungen können entfallen.
In einer Ausführungsform werden nach dem Zusammenfügen der Komponenten zu dem Gusswerkzeug oder einem Werkzeugeinsatz des Gusswerkzeuges weitere Ausprägungen der Gusskontur eingearbeitet. Auf einen Zusammenbau von weiteren Einzelteilen der Gusskontur kann somit verzichtet werden, wodurch weitere Material- und Fertigungskosten eingespart werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Druckgusswerkzeug mit einer komplexen Gusskontur, umfassend mindestens einen Temperierkanal. Ein solches Druckgusswerkzeug, bei welchem komplexe Gusskonturen bzw. Temperierkanäle mit geringem Aufwand gefertigt werden können, besteht aus einem Werkzeugeinsatz aus mindestens zwei Komponenten, von welchem wenigstens eine Komponente einen sich linear erstreckenden Temperierkanal aufweist, wobei die mindestens zwei Komponenten im zusammengebauten Zustand miteinander über eine Vakuumlötverbindung verbunden sind.
Es ist von Vorteil, wenn die Temperierkanäle mehrerer Komponenten im zusammen gesetzten Zustand einen Kühlkreislauf bilden. Dieser Kühlkreislauf lässt sich somit einfach an die Erfordernisse des durch das Druckgusswerkzeug herzustellende Gussteils anpassen. Insbesondere können dickere Bereiche des Gussteils durch eine entsprechende Nähe eines Temperierkanals besser gekühlt werden.
In einer Ausgestaltung nehmen die zusammengeführten Temperierkanäle einen mäanderförmigen Verlauf ein. Auf ein Drucken solch komplexer Temperierkanäle kann somit verzichtet werden.
In einer Ausführungsform ist der die mindestens zwei Komponenten aufweisende Werkzeugeinsatz als Schieber ausgebildet, welcher zwischen zwei weiteren Werkzeugeinsätzen verschiebbar angeordnet ist. Somit lässt sich einfach ein Druckguss-Schieber zur Herstellung hochkomplexer Gussteile realisieren.
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. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckgusswerkzeugs,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Schieberaufbaus des Druckgusswerkzeuges gemäß 1,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schieberaufbaus des Druckgusswerkzeuges gemäß 1.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckgusswerkzeuges dargestellt. Das Druckgusswerkzeug 1 besteht aus drei getrennten Werkzeugeinsätzen 3, 5, 7, wobei der mittlere Werkzeugeinsatz 5 verschiebbar zu den beiden äußeren Werkzeugeinsätzen 3, 7 ausgeführt ist (1a) und auch als Schieber bezeichnet werden kann. An dem mittleren Werkzeugeinsatz 5 ist außen eine komplexe Gusskontur 9 zur Ausbildung eines Gussteils ausgebildet. Wie aus dem Schnitt in 1b hervorgeht, sind innen in dem mittleren Werkzeugeinsatz 5 im Bereich der komplexen Gusskontur 9 Temperierkanäle 11 ausgebildet.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Schieberaufbaus der Druckgusswerkzeuges 1 gemäß 1 gezeigt. 2a zeigt einen Querschnitt des mittleren Werkzeugeinsatzes 5, während 2b einen Schnitt A-A darstellt. Der als Schieber ausgebildete mittlere Werkzeugeinsatz 5 besteht aus zwei Komponenten 13, 15. In die erste Komponente 13 wird mittels Bohren oder Fräsen der waagerecht verlaufende Temperierkanal 11 ausgearbeitet, der in einem Vorsprung 17 der ersten Komponente 13 endet und Bestandteil eines Kühlkreislaufes 19 ist. Nach der Fertigstellung des Temperierkanals 11 wird der Vorsprung 17 in eine zu dem Vorsprung 17 formschlüssig ausgebildete Ausnehmung 21 der zweiten Komponente 15 eingeschoben. Im Bereich 23 der aneinander liegenden Flächen der ersten und der zweiten Komponente 13, 15 werden diese durch Vakuumlöten miteinander fest verbunden. Daraus entsteht der mittlere Werkzeugeinsatz 5.
Wie aus 3 hervorgeht, ist die Gusskontur 9 aus der Komponente 15 einteilig so ausgefräst, dass diese die Ausnehmung 21 umgibt. Durch die Ausdehnung des Temperierkanals 11 in den Vorsprung der ersten Komponente 13, wird die Gusskontur 9 während des Gießvorganges ausreichend gekühlt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018113057 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Gusswerkzeugs mit einer komplexen Gusskontur, wobei in das Gusswerkzeug (1) mindestens ein Temperierkanal (11) eingearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gusswerkzeug (1) aus mindestens zwei Komponenten (13, 15) zusammengesetzt wird, wobei in mindestens eine Komponente (13, 15) ein Temperierkanal (11) mechanisch eingearbeitet wird und anschließend die Komponenten (13, 15) in Überdeckung gebracht werden und zu dem Gusswerkzeug (1) oder einem Werkzeugeinsatz (5) des Gusswerkzeugs (1) verfügt werden
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfügung der Komponenten (13, 15) durch Vakuumlöten erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Einarbeitung des Temperierkanals (11) in die jeweilige Komponente (13) durch Bohren und/oder Fräsen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperierkanal (11) in der Komponente (13) linear verläuft.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zusammenfügen der Komponenten (13, 15) zu dem Gusswerkzeug (1) oder dem Werkzeugeinsatz (5) weitere Ausprägungen der Gusskontur (9) eingearbeitet werden.
Druckgusswerkzeug mit einer komplexen Gusskontur, umfassend mindestens einen Temperierkanal (11), dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeugeinsatz (5) aus mindestens zwei Komponenten (13, 15) besteht, von welchem wenigstens eine Komponente (13) einen sich linear erstreckenden Temperierkanal (11) aufweist, wobei die mindestens zwei Komponenten (13, 15) im zusammengebauten Zustand miteinander über eine Vakuumlötverbindung verbunden sind.
Druckgusswerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierkanäle (11) mehrerer Komponenten (13, 15) des Werkzeugeinsatzes (5) im verbundenen Zustand einen Kühlkreislauf (19) bilden.
Druckgusswerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengeführten Temperierkanäle (11) einen mäanderförmigen Verlauf einnehmen.
Druckgusswerkzeug nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der die mindestens zwei Komponenten (13, 15) aufweisende Werkzeugeinsatz (5) als Schieber ausgebildet ist, welcher zwischen zwei weiteren Werkzeugeinsätzen (3, 7) verschiebbar angeordnet ist.