DE19606806C2

DE19606806C2 - Device for thixoforming

Info

Publication number: DE19606806C2
Application number: DE1996106806
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Detering; Joerg Dr Ing Detering
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2016-02-24
Also published as: DE19606806A1; JP2000504632A; WO1997030806A1; EP0912276A1

Description

Zum Herstellen von Formteilen können neben Schmiede- und anderen Umformtechniken auch Gießtechniken verwendet werden. Letztere kommen dann in Frage, wenn sehr kompli zierte, gegebenenfalls abschnittsweise dünnwandige Teile produziert werden müssen, die durch Schmieden nicht her stellbar sind. Beim Schmieden verhält sich das Material zähflüssig, weshalb im Hinblick auf vernünftige Drücke gewisse Mindestquerschnitte nicht unterschritten werden dürfen.In addition to forging and other forming techniques also used casting techniques will. The latter come into question if very complicated graced, if necessary sections thin-walled parts must be produced that are not produced by forging are adjustable. The material behaves during forging viscous, which is why in terms of reasonable pressures certain minimum cross-sections are not undershot allowed to.

Beim Gießen dagegen ist das Material vergleichsweise sehr dünnflüssig. Das dünnflüssige Material kann durch enge Spalten in der Gravur der Gießform hindurchfließen und komplizierte Räume ohne weiteres ausfüllen.In contrast, when casting, the material is comparative very thin. The thin material can pass through flow through narrow gaps in the engraving of the casting mold and fill up complicated rooms without any problems.

Beim sogenannten "Sand- oder Kokillenguß" fließt das flüssige Material aufgrund der Schwerkraft aus einem Eingußtrichter in die Form ein. Eine Erstarrung darf erst einsetzen, wenn die Form vollständig gefüllt ist. Entspre chend groß sind die Taktzeiten und es können nur solche Formen hergestellt werden, die nicht die Gefahr einer vorzeitigen abschnittsweise Abkühlung in sich bergen. Die erkalteten Stellen hätten Gußfehler zur Folge.With the so-called "sand or chill casting" that flows liquid material due to gravity from one Pouring funnel into the mold. A solidification is allowed insert when the mold is completely filled. Correspond The cycle times are sufficiently long and only such can Molds are made that are not at risk early cooling in sections. The cold spots would result in casting errors.

Die Taktzeiten lassen sich erhöhen, wenn wie beim Druckguß diese Randbedingungen nicht eingehalten werden müssen.The cycle times can be increased if, as with Die casting these boundary conditions are not met have to.

Die Anordnung zum Druckgießen besteht aus einer teilbaren Gießform, deren Formhälften die Formgravuren enthalten. An der Gießform ist eine Gießgarnitur ange schlossen, zu der ein fächerförmiger Gießlauf gehört, der sich in Richtung auf die Formgravur verbreitert und seinen kleinsten Querschnitt bei der Gießkammer hat, die das flüssige Metall aufnimmt. Beim Gießvorgang wird das in der Gießkammer enthaltene flüssige Metall mit Hilfe eines darin beweglichen Kolbens durch den Gießlauf hindurch in die Formgravur eingeschossen. Die Fließgeschwindigkeiten beim Druckgruß liegen bei 40 m/sec und können bis zu 60 m/sec erreichen. Diese hohen Fließgeschwindigkeiten führen zu einer turbulenten Strömung im Strahl und zum Aufreißen des Metallstrahls im Gießlauf und der Gravur. Hierdurch wird, wie bei einem Luftsprudlern an einem Wasserhahn, die in der Gießform und dem Gießlauf enthaltene Luft in das dünnflüssige Metall eingemischt. Nach dem Erkalten bilden die Lufteinschlüsse im fertigen Gußteil winzige Hohlräume, die die Festigkeit nachteilig beeinflussen.The arrangement for die casting consists of a divisible casting mold, the mold halves of the mold engravings contain. A casting set is attached to the casting mold closed, which includes a fan-shaped pouring run, the widened towards the shape engraving and his has the smallest cross-section in the casting chamber, which absorbs liquid metal. During the casting process, this is done in the Liquid metal contained with the help of a casting chamber therein movable piston through the casting barrel in the shape engraving shot. The flow rates the pressure greeting is 40 m / sec and can be up to 60 reach m / sec. These high flow rates result to a turbulent flow in the jet and tearing open of the metal jet in the pouring barrel and the engraving. Hereby will, like an aerator on a tap, the air contained in the mold and the barrel into the mixed thin metal. Form after cooling the air pockets in the finished casting, tiny voids, that adversely affect strength.

Damit das flüssige Metall aus der Preßkammer nicht unkontrolliert ausfließen kann, muß die Gießkammer unter der Druckgießform angeordnet sein. Die Gravur füllt sich auf Grund der Anordnung und der hohen Fließgeschwindigkeit von dem Ende der Gravur her, das von dem Gießlauf bzw. der Gießkammer am weitesten entfernt liegt; die Gravur füllt sich sozusagen entgegen der Einflußrichtung des Materials.So that the liquid metal from the press chamber is not can flow out in an uncontrolled manner, the casting chamber must be arranged in the die. The engraving fills up due to the arrangement and the high flow rate from the end of the engraving, that of the casting run or the Furthest away; the engraving fills so to speak, contrary to the direction of influence of the material.

Obwohl sich vom Prinzip her mit der Druckgießtechnik sehr dünnwandige Teile erzeugen lassen, genügen jedoch die so hergestellten Teile keineswegs den Anforderungen, wie sie beispielsweise an Karosserieteile von Kraftfahrzeugen gestellt werden. Das Druckgußbauteil ereicht nicht aus reichend sicher die notwendigen Dehnungs- und Festigkeits werte, was zum einen auf das zu verwendende Material und zum anderen auf die bei der Druckgießtechnik unvermeidli chen Lufteinschlüsse zurückzuführen ist.Although in principle with die casting technology can produce very thin-walled parts, but that is enough parts manufactured in this way by no means meet the requirements, such as for example on the body parts of motor vehicles be put. The die-cast component is not sufficient the necessary stretch and strength are sufficient value what, on the one hand, on the material to be used and on the other hand to the inevitable in die casting technology trapped air.

Es wurde deswegen bereits auch versucht, die Druck gießform vor dem Einspritzen des Metalls zu evakukieren, um die Blasen im Werkstück zu vermeiden. Der apparative Aufwand hierfür ist enorm hoch.Therefore, the pressure has already been tried to evacuate the mold before injecting the metal, to avoid the bubbles in the workpiece. The apparative The effort for this is extremely high.

Ein weiterer Nachteil, der der Druckgießtechnik an haftet, ist der Umstand, daß das Metall in vollständig flüssiger Form gehandhabt werden muß. Dies setzt voraus, entweder am Ort der Verwendung das feste Material voll ständig aufzuschmelzen oder es in Form einer flüssigen Schmelze vom Produktionsort, beispielsweise dem Alumini umwerk, zu der Gießerei zu schaffen.Another disadvantage of die casting technology adheres is the fact that the metal is in complete must be handled in liquid form. This requires, either at the place of use the solid material is full constantly melting or taking it in the form of a liquid Melt from the production site, for example the aluminum umwerk to create the foundry.

Zum Druckgießen von verhältnismäßig großen flächigen Teilen, insbesondere auf Magnesiumbasis, ist es aus der DE 39 31 194 bekannt, eine Warmkammerdruckgießmaschine zu verwenden. Hierbei hat die Gießkammer mehrere Eingüsse, an die Gießeinheiten anschließbar sind. Die Art der Material führung innerhalb der Gießkammer ist in der Druckschrift nicht weiter beschrieben. Im übrigen ergibt sich bei dieser Maschine dieselbe Problematik wie sie oben bereits erläutert wurde.For die casting of relatively large flat surfaces Parts, especially based on magnesium, it is from DE 39 31 194 known to a hot chamber die casting machine use. The casting chamber has several inlets the casting units can be connected. The type of material guidance within the casting chamber is in the publication not described further. Otherwise results in this machine the same problem as the one above was explained.

Wesentlich günstiger insofern ist das sogenannte "Thixoforming", wie es z. B. aus der DE 195 18 127 bekannt ist. Zwar hat die dazu verwendete Gießmaschine eine gewis se Ähnlichkeit mit einer Druckgußmaschine, aber die Fließ eigenschaften des thixotropen Materials unterscheiden sich grundsätzlich von den Fließeigenschaften flüssigen Materi als, weshalb Druckgußmaschinen nicht ohne Veränderungen zum Thixoforming verwendet werden können. Welche speziel len Änderungen notwendig sind, um eine fehlerfreie Füllung der Gravur zu erreichen, sind der Druckschrift nicht zu entnehmen. Die Druckschrift beschränkt sich auf eine schematische Darstellung der Gießmaschine.In this respect, the so-called is much cheaper "Thixoforming" as it is e.g. B. from DE 195 18 127 known is. The casting machine used for this has a certainty Similarity to a die casting machine, but the flow properties of the thixotropic material differ basically from the flow properties of liquid matter than why die casting machines are not without changes can be used for thixoforming. Which special len changes are necessary to ensure an error-free filling to reach the engraving, the publication is not to remove. The publication is limited to one schematic representation of the casting machine.

Beim Thixoforming wird eine Legierung verwendet, die bei einem vom verwendeten Material abhängigen Temperatur bereich eine Zwischenstellung zwischen fest und flüssig einnimmt. Es wird in der Fachwelt angenommen, daß das Material bei dieser Temperatur ein noch festes, jedoch verformbares Gefüge mit darin eingebetteten flüssigen Anteilen aufweist. Etwa 50% bis 60% des Materials sind beim Thixoforming flüssig, während der Rest 20% noch im festen Aggregatszustand ist.An alloy is used in thixoforming at a temperature depending on the material used area an intermediate position between solid and liquid occupies. It is believed in the professional world that the Material at this temperature is still solid, however deformable structure with liquid embedded therein Shares. About 50% to 60% of the material is liquid in thixoforming, while the rest is still 20% in is solid state.

Beim Thixoforming wird ein auf die Thixoforming- Temperatur erwärmter Bolzen, dessen Volumen dem fertigen Werkstück plus Überlauf entspricht, in eine Preßkammer eingelegt. Das thixotrope Material wird mit Hilfe eines Gießkolbens in die Form eingepreßt. Da das Thixoforming material von sich aus nicht fließfähig ist, spielt die Lage der Gießkammer keine Rolle. Das Material kann von allein nicht aus der Gießkammer auslaufen.With thixoforming, a thixoforming Temperature heated bolt, the volume of which is finished Workpiece plus overflow corresponds to a press chamber inserted. The thixotropic material is made using a Pouring piston pressed into the mold. Because thixoforming material is not flowable by itself, it plays Location of the casting chamber does not matter. The material can be from do not leak out of the casting chamber alone.

Zur Herstellung von länglichen, angenähert stangen förmigen Teilen, hat sich Thixoforming bereits recht gut bewährt. Die beim Druckgießen auftretenden Lufteinschlüsse werden vollständig vermieden, denn der Materialfluß ist so zähflüssig, daß die Luft, die sich in der Form befindet, von dem Material verdrängt wird, ohne in das Material eindringen zu können. Die Temperaturen beim Thixoforming sind vergleichsweise niedriger, was eine Energieverminde rung bedeutet und außerdem werden die Gießkammern mit quasi festen Bolzen gefüllt, die gefahrlos handhabbar sind. Thixoforming erfordert keinen gefahrvollen Transport heißer Schmelze per LKW über die Straße zum Verwendungs ort. For the production of elongated, approximate rods shaped parts, thixoforming has already been pretty good proven. The air pockets that occur during die casting are completely avoided because the material flow is like this viscous that the air that is in the mold is displaced from the material without entering the material to be able to penetrate. The temperatures during thixoforming are comparatively lower, which is an energy waste tion means and also the casting chambers with quasi solid bolts filled, which can be handled safely. Thixoforming does not require dangerous transportation hot melt by truck across the street for use place.

Es wurde deswegen versucht, das Thixoforming auch auf flächige dünnwandige Teile zu übertragen, indem dazu die aus der Druckgießtechnik üblichen Gießgarnituren verwendet werden. Der gewünschte Erfolg hat sich jedoch nicht einge stellt.It was therefore tried to thixoform on to transfer flat thin-walled parts by doing this from the die casting technology usual casting sets used will. However, the desired success has not materialized poses.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Thixoforming zu schaffen, mit der es mög lich ist, auch flächige Teile herzustellen.Proceeding from this, it is an object of the invention to To create device for thixoforming with which it is possible is also to produce flat parts.

Es wurde durch den Erfinder erkannt, daß zum Thixofo rming geeignetes Material beim seinem Fließen durch den Gießlauf einer Druckgießform anscheinend spontan und zufällig partiell zum Stocken gerät. Das nachschiebende Material vermag einen solchen zum Stocken geratenen Ab schnitt nicht wieder zu verflüssigen und ist gezwungen, um diese Stelle herumzufließen, wobei im Schatten dieser steckengebliebenen Materialbereiche Hohlräume oder un vorhergesehene Fließrichtungen des Materials auftreten. Beides hat einen nachteiligen Einfluß auf das Füllen der Gravur. Das partielle Erstarren des Materialflusses wird durch die fächerförmige Gestalt des Gießlaufs beim Druck gießen begünstigt. Der Gießlauf beim Druckgießen erweitert sich ausgehend von der Gießkammer zum Anschnitt hin und dementsprechend vermindert sich die Fließgeschwindigkeit. Eine zu niedrige Fließgeschwindigkeit kann zu einer spon tanen Erstarrung führen.It was recognized by the inventor that the thixofo suitable material as it flows through the Casting run of a die appears to be spontaneous and accidentally partially stalls. The follow-up Material is capable of such a stall cut did not liquefy again and is forced to to flow around this spot, being in the shadow of this stuck material areas cavities or un predicted flow directions of the material occur. Both have an adverse influence on the filling of the Engraving. The partial freezing of the material flow becomes due to the fan-shaped shape of the casting run during printing pour favored. The casting run in die casting expanded starting from the casting chamber towards the gate and accordingly the flow rate decreases. A flow rate that is too low can lead to a spon lead to solidification.

Die Verwendung von wenigstens zwei Gießläufen ge stattet es, bei flächigen Teilen solch eine spontane Erstarrung zu vermeiden. Dabei sind die Gießläufe in ihrer Gestalt so gewählt, daß jedes einen Materialstrom erzeugt, dessen Materialstromfront für sich oder zusammen mit einem anderen Materialstrom den Querschnitt der Formgravur am jeweiligen Ort der Materialstromfront im wesentlichen vollständig ausfüllt.The use of at least two casting runs it allows, for flat parts such a spontaneous To avoid solidification. The casting runs are in theirs Shape chosen so that each creates a flow of material, whose material flow front alone or together with one other material flow the cross section of the shape engraving on respective location of the material flow front essentially completely filled out.

Diese Ströme können entweder aufeinander zu fließen, wobei an der Stoßstelle ein Verschweißen auftritt oder sie können im Gleichlauf durch die Form hindurchfließen, wenn eine entsprechend große Breite zu überdecken ist. Schließ lich ist es denkbar, beide Füllverfahren gleichzeitig einzusetzen, immer in dem Bestreben, Materialströme zu erreichen, die zwangsläufig von der Wand der Gravur oder dem Gießlauf geführt werden, damit sich keine Stellen ergeben, an denen die Fließgeschwindigkeit möglicherweise so gering ist, daß es zu einer spontanen Erstarrung kommen kann.These currents can either flow towards each other, where welding occurs at the joint or they can flow in sync through the shape if a correspondingly large width is to be covered. Close Lich, it is conceivable to use both filling processes simultaneously always endeavor to close material flows reach that inevitably from the wall of the engraving or the pouring run so that there are no places where the flow rate may be is so small that there is spontaneous solidification can.

Im übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegen stand von Unteransprüchen.For the rest, further developments of the invention are against stood by subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of the Subject of the invention shown. Show it:

Fig. 1 eine stark schematisierte Druckgießmaschine nach dem Stand der Technik, bei geöffneter Gießform, Fig. 1 is a highly schematic die casting machine according to the prior art, with an open mold,

Fig. 2 die Gießmaschine nach Fig. 1 in einem Längs schnitt, Fig. 2 cut the molding machine of Fig. 1 in a longitudinal,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungs gemäßen Vorrichtung zum Thixoforming, in einer Draufsicht bei geöffneter Gravur, und Fig. 3 is a schematic representation of the inventive device for thixoforming, in a plan view with the engraving open, and

Fig. 4 die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 3in einem längsschnittrechtwinkelig zu dem Gravurspalt. Fig. 4 shows the device according to the invention according to Fig. 3 in a longitudinal section at right angles to the engraving gap.

Zwecks besserem Verständnis der Erfindung sei zu nächst anhand der Fig. 1 und 2 der durch die Druckgieß technik gegebene Stand der Technik erläutert.For a better understanding of the invention, the prior art given by the die casting technology will first be explained with reference to FIGS. 1 and 2.

Zum Druckgießen wird eine Druckgußform 1 verwendet, die aus einer unteren und einer oberen Formhälfte 2, 3 besteht, die an einem planen Gravurspalt 4 aneinander stoßen. An den beiden aneinander anliegenden Seiten der beiden Formhälften 2, 3 ist eine Formgravur 5, 6 ausgebil det, die das Negativ zu einem zu erstellenden Werkstück darstellt. Im vorliegenden Falle sei angenommen, das fertige Werkstück sei eine rechteckige Platte, die von vier zueinander parallelen Schmalseiten 7, 8, 9, 11 der Formgravur 5, 6 sowie zwei Flachseiten begrenzt ist.For die casting, a die 1 is used, which consists of a lower and an upper mold half 2 , 3 , which abut each other at a flat engraving gap 4 . On the two abutting sides of the two mold halves 2 , 3 , a mold engraving 5 , 6 is ausgebil det, which represents the negative to a workpiece to be created. In the present case, it is assumed that the finished workpiece is a rectangular plate which is delimited by four mutually parallel narrow sides 7 , 8 , 9 , 11 of the shape engraving 5 , 6 and two flat sides.

Am unteren Ende der Druckgußform 1 schließt sich stark schematisiert dargestellt eine einzige Gießgarnitur 12 an, die sich aus einer Gießkammer 13 mit darin beweg lich geführtem Gießkolben 15 sowie einem fächerförmig sich erweiternden Gießlauf 16 zusammensetzt. Der Gießan trieb zum Bewegen des Gießkolbens 15 über seine Gießkol benstange 17 ist der Einfachheit halber nicht weiter dargestellt.At the lower end of the die 1 is shown in a highly schematic manner, a single casting set 12 , which is composed of a casting chamber 13 with a movably guided casting piston 15 and a fan-shaped widening casting barrel 16 . The Gießan drove to move the plunger 15 over his Gießkol benstange 17 is not shown for the sake of simplicity.

Im Inneren des Gießlaufs 16 ist, wie bei Druckgieß maschinen üblich, ein spaltförmiger Kanal 18 enthalten, der sich fächerförmig von einem Auslaß 19 der Gießkammer 13 bis hin zu der breiten Schmalseite 7 des Werkstücks hin erweitert. In der dazu senkrechten Richtung verjüngt sich der Kanal 18, ausgehend von dem Auslaß 19, in Richtung auf die Gravuren 5, 6. Der Kanal 18 mündet an einem sogenann ten Anschnitt 21 in den von den beiden Gravuren 5, 6 definierten Hohlraum.Inside the casting barrel 16 , as is usual in die casting machines, contains a slot-shaped channel 18 which widens in a fan shape from an outlet 19 of the casting chamber 13 to the wide narrow side 7 of the workpiece. In the direction perpendicular thereto, the channel 18 tapers, starting from the outlet 19 , in the direction of the engravings 5 , 6 . The channel 18 opens at a so-called gate 21 in the cavity defined by the two engravings 5 , 6 .

Ersichtlicherweise geht der in dem Gießlauf 16 ent haltene Kanal 18 über eine Drosselstelle in den Hohlraum der Druckgußform 1 über. Evidently, the channel 18 held in the casting run 16 passes via a throttle point into the cavity of the die 1 .

Zum Druckgießen wird die Gießkammer 13 mit dem ge schmolzenen Metall gefüllt. Das Metall wird nach dem Einfüllen in die Gießkammer 13 mit Hilfe des Gießkolbens 15 unter hohem Druck in die Gießform 1 eingeschossen. Dabei schießt das geschmolzene Material, ähnlich einem Springbrunnen, von unten her in einem mehr oder weniger kompakten Strahl 22 aus flüssigem Metall durch den Kanal 18 nach oben in den Hohlraum der Gießform 1 ein, bis es an der gegenüberliegenden Kante 9 auftrifft. Das nachfolgend eingeschossene flüssige Metall hält aufgrund der innewoh nenden kinetischen Energie das bereits vorher eingeschos sene Material gegen die Wand 9 angepreßt.For die casting, the casting chamber 13 is filled with the molten metal. After being poured into the casting chamber 13, the metal is injected into the casting mold 1 under high pressure using the casting piston 15 . The molten material, like a fountain, shoots from below in a more or less compact jet 22 of liquid metal through the channel 18 upwards into the cavity of the casting mold 1 until it hits the opposite edge 9 . The subsequently injected liquid metal holds the previously injected material pressed against the wall 9 due to the inherent kinetic energy.

Beim Druckgießen füllt sich der Formhohlraum all mählich von oben nach unten, also entgegen der Fließrich tung des eingeschossenen Metalls, wie dies durch Material fronten 23a, 23b und 23c schematisch angedeutet ist. Die Materialfront 23a bildet sich aus, bevor die Materialfront 23b entsteht.During die casting, the mold cavity fills gradually from top to bottom, i.e. against the direction of flow of the injected metal, as is schematically indicated by material fronts 23 a, 23 b and 23 c. The material front 23 a forms before the material front 23 b is formed.

Das Einschießen des Metalls setzt sich solange fort, bis auch der Kanal 18 in dem Gießlauf 16 gefüllt ist.The shooting in of the metal continues until the channel 18 in the casting run 16 is filled.

Die Einschußgeschwindigkeit für das Metall liegt zwischen 40 und 60 m/s. Bei dieser hohen Geschwindigkeit treten in dem Metallstrahl Turbulenzen auf, insbesondere auch hervorgerufen durch die Verjüngung an dem Anschnitt 21, wodurch sich der Metallstrahl mit in der Gießform 1 enthaltener Luft mischt, die im erstarrten Metall fein verteilte Hohlräume bildet.The bullet speed for the metal is between 40 and 60 m / s. At this high speed, turbulence occurs in the metal jet, in particular also caused by the taper at the gate 21 , as a result of which the metal jet mixes with air contained in the casting mold 1 , which forms finely distributed cavities in the solidified metal.

Die Fig. 3 und 4 zeigen stark schematisiert eine Vorrichtung 31, die zum Thixo-Forming vorgesehen ist, um auf diese Weise verhältnismäßig großflächige Teile durch Urformen herzustellen. Dazu wird eine thixotrope Metalle gierung verwendet, die oberhalb einer vom Material ab hängigen Temperatur thixotrope Eigenschaften hat, inso fern, als ein Teil des Metalls, ca. 40%-50%, im flüs sigen Aggregatzustand vorliegt, während der Rest sich noch im festen Aggregatszustand befindet. Eine derartige thi xotrope Legierung zeigt ein Viskositätsverhalten, bei dem die Viskosität mit steigender Schubbeanspruchung abnimmt. FIGS. 3 and 4 show in a highly schematic a device 31 which is provided for Thixo-forming to produce in this manner a relatively large part by molding. For this purpose, a thixotropic metal alloy is used which has thixotropic properties above a temperature dependent on the material, insofar as part of the metal, approx. 40% -50%, is in the liquid state, while the rest is still solid Physical state is. Such a thiotropic alloy exhibits a viscosity behavior in which the viscosity decreases with increasing shear stress.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Gießform 32, an die mehrere Gießgarnituren 33a, 33b, 33c angeschlossen sind.The device according to the invention consists of a casting mold 32 , to which a plurality of casting sets 33 a, 33 b, 33 c are connected.

Die Gießform selbst besteht aus einer unteren Form hälfte 34 sowie einer oberen Formhälfte 35, die zwischen sich eine Gravur 36, bestehend aus einer Formgravur 37 in der oberen Formhälfte 35 und einer Formgravur 38 in der unteren Formhälfte 34, zusammensetzt. Die notwendige Formschließeinheit ist nicht dargestellt, weil sie für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist.The casting mold itself consists of a lower mold half 34 and an upper mold half 35 , which between them is an engraving 36 , consisting of a mold engraving 37 in the upper mold half 35 and a mold engraving 38 in the lower mold half 34 . The necessary mold clamping unit is not shown because it is not necessary for an understanding of the invention.

Zur Erläuterung der Erfindung sei angenommen, daß das herzustellende Werkstück wie die Draufsicht in Fig. 3 zeigt, etwa eine trapezförmige Gestalt haben soll, und seitlich durch Ränder 39, 41, 42 und 43 der Gravur 36 sowie durch gedachte gestrichelte Linien 44, 45 und 46 begrenzt ist, die gleichzeitig die Lage der Anschnitte symbolisieren sollen.To explain the invention it is assumed that the workpiece to be produced, as the plan view in FIG. 3 shows, should have a trapezoidal shape, and laterally by edges 39 , 41 , 42 and 43 of the engraving 36 and by imaginary broken lines 44 , 45 and 46 is limited, which should also symbolize the location of the gates.

Die Gießgarnituren 33a, . . ., 33c sind untereinander gleich, weshalb dieselben Bezugszeichen für die einzelnen Bauteile verwendet werden, ergänzt jeweils durch einen entsprechenden Buchstaben.The casting sets 33 a,. . ., 33 c are identical to one another, which is why the same reference numerals are used for the individual components, each supplemented by a corresponding letter.

Zu der Gießgarnitur 33a gehört ein Gießlauf 47a, dessen Kanal 48a eine Gießkammer 49a mit der Gravur 36 verbindet. Der Gießlauf 48a endet gedanklich bei der gestrichelten Linie 44, d. h. die gestrichelte Linie 44 entspricht dem, was bei der Druckgießtechnik als Anschnitt bezeichnet ist.To the casting set 33 a includes a casting barrel 47 a, the channel 48 a connects a casting chamber 49 a with the engraving 36 . The casting run 48 a ends mentally at the dashed line 44 , ie the dashed line 44 corresponds to what is referred to in the die casting technique as a gate.

In der Gießkammer 49a ist ein Gießkolben 51a ver schieblich geführt, der über eine Gießkolbenstange 52a angetrieben ist. Der Gießkolbenantrieb ist nicht weiter dargestellt, da er ebenfalls für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist.In the casting chamber 49 a, a plunger 51 a is slidably guided ver, which is driven by a plunger rod 52 a. The casting piston drive is not shown further, since it is also not necessary for an understanding of the invention.

Wie die Schnittdarstellung aus Fig. 4 erkennen läßt, geht der Kanal 48a ohne nennenswerte Restriktion in die Gravur 36 über. Außerdem ist der Kanal 48a mit im wesent lichen zueinander parallelen Seitenflanken 53 und 54 ver sehen, wobei seine Breite im vorliegenden Falle der Länge des Anschnitts 44 entspricht.As can be seen from the sectional illustration in FIG. 4, the channel 48 a merges into the engraving 36 without any appreciable restriction. In addition, the channel 48 a is seen with wesent union parallel side flanks 53 and 54 , its width in the present case corresponds to the length of the gate 44 .

Bei den beiden Gießgarnituren 33b und 33c ist die Querschnittsabmessung des zugehörigen Kanals 48b bzw. 48c in Längsrichtung des Anschnitts gesehen kleiner als die Länge der betreffenden Kante des zu erzeugenden Werk stücks. Zwischen den beiden Kanälen 48b und 48c erhebt sich die Wand 41, die Bestandteil der beiden Gravurhälften 37 und 38 ist. Jedoch sind auch bei diesen Gießgarnituren 33b und 33c die Kanäle 48b und 48c in den Gießläufen 47b und 47c in Richtung auf die Formgravur 36 praktisch nicht divergent ausgebildet.In the two casting sets 33 b and 33 c, the cross-sectional dimension of the associated channel 48 b and 48 c in the longitudinal direction of the gate is smaller than the length of the relevant edge of the workpiece to be produced. Between the two channels 48 b and 48 c rises the wall 41 , which is part of the two engraving halves 37 and 38 . However, even with these casting sets 33 b and 33 c, the channels 48 b and 48 c in the casting runs 47 b and 47 c are practically non-divergent in the direction of the shape engraving 36 .

Innerhalb der Gießform 32 bilden die beiden Gravuren 37 und 38 einen Überlauf 56, dessen Lage sich aus der nachfolgenden Funktionsbeschreibung ergibt:
Zum Gießen werden die Gießkammern 49a, . . ., 49c geöffnet und sie werden mit einem im Volumen entsprechend bemesse nen heißen Bolzen aus einer thixotropen Legierung be schickt. Sodann werden die Gießkammern 49a, . . ., 49c geschlos sen.Within the casting mold 32 , the two engravings 37 and 38 form an overflow 56 , the position of which results from the following functional description:
For casting, the casting chambers 49 a,. . ., 49 c open and they are sent with a hot bolt made of a thixotropic alloy. Then the casting chambers 49 a,. . ., 49 c closed sen.

Gleichzeitig oder vor dem Einfüllen der Bolzen in die Gießkammern 49a, . . ., 49c wird durch die nicht veranschaulich te Formschließeinheit die bewegliche Formhälfte, also entweder die Formhälfte 34 oder die Formhälfte 35 auf die feststehende Formhälfte 34, 35 aufgepreßt. Simultaneously or before filling the bolts into the casting chambers 49 a,. . ., 49 c, the movable mold half, ie either the mold half 34 or the mold half 35 , is pressed onto the fixed mold half 34 , 35 by the mold closing unit (not illustrated).

Anschließend werden die ebenfalls nicht dargestellten Gießantriebe für die Gießkolben 51a, . . ., 51c im wesentlichen gleichzeitig in Gang gesetzt, um aus den Gießkammern 49a, . . ., 49c das Material mit einer Fließgeschwindigkeit zwischen 4 m/sec und 15 m/sec auszupressen. Das aus der Gießkammer 49a austretende Material bildet einen Material strom, dessen vorderste Front 57 den gesamten Querschnitt des Kanals 48a füllt und sich von der Gießkammer 49a in Richtung auf die Gravur 36 bewegt. Die Gestalt des Kanals 48a und die Lage des Anschnitts 44 sind so gewählt, daß die Materialstromfront 57 an keiner Stelle den Kontakt mit der Begrenzungswand weder des Kanals 48a noch der Gravur 36 verliert und daß an allen Stellen der Materialstrom front das Material im Fließen bleibt.Then the casting drives, also not shown, for the casting pistons 51 a. . ., 51 c started essentially simultaneously to get out of the casting chambers 49 a,. . ., 49 c to squeeze out the material at a flow rate between 4 m / sec and 15 m / sec. Selected from the casting chamber 49 a stream exiting material forms a material whose forefront 57 the entire cross section of the channel 48 a filled and moved from the casting chamber 49 a in the direction of the engraving 36th The shape of the channel 48 a and the position of the gate 44 are selected so that the material flow front 57 at no point loses contact with the boundary wall of neither the channel 48 a nor the engraving 36 and that at all points the material flow front the material in flow remains.

Der aus der Gießkammer 49 kommende Materialstrom bewegt sich in Richtung eines Pfeiles 58 in Richtung auf die Mitte der Gravur 36. Durch Linien 57a, . . ., 57c sollen verschiedene vorübergehend auftretende Positionen der Materialstromfront angedeutet sein.The material flow coming from the casting chamber 49 moves in the direction of an arrow 58 in the direction of the center of the engraving 36 . Through lines 57 a,. . ., 57 c, various temporarily occurring positions of the material flow front are indicated.

Da gleichzeitig auch die Gießantriebe für die beiden Gießgarnituren 33c und 33b in Gang gesetzt wurden, tritt aus deren Gießlauf 47b und 47c ebenfalls ein Materialstrom aus, dessen Materialstromfronten 51 bzw. 61 auch praktisch an jeder Stelle den Querschnitt des betreffenden Kanals 53b bzw. 53c ausfüllen.Since the casting drives for the two casting sets 33 c and 33 b were also started at the same time, a material flow emerges from their casting run 47 b and 47 c, the material flow fronts 51 and 61 of which at practically every point also have the cross section of the channel 53 in question Complete b or 53 c.

Sobald die Materialstromfronten 59 und 61 den An schnitt 45 bzw. 46 überschritten haben, laufen die Materi alstromfronten 59, 61 längs der Wand 41 aufeinander zu, bis sie sich berühren, wodurch die beiden Materialströme, die aus den Kanälen 48b und 48c kommen, miteinander ver schweißen. Sie bilden sodann eine gemeinsame Material stromfront 62, die sich auf die Materialstromfront 57 zu bewegt. Die Strömungsrichtungen der Materialströme aus den Kanälen 48b und 43c seien durch Pfeile 63 und 64 versinn bildlicht. Once the material flow fronts 59 and 61 cut the to 45 and 46 have passed the Materi run alstromfronten 59, 61 along the wall 41 towards each other until they touch each other, whereby the two material streams from the channels 48 b and 48 c join , weld together. They then form a common material flow front 62 which moves towards the material flow front 57 . The flow directions of the material flows from the channels 48 b and 43 c are illustrated by arrows 63 and 64 .

Unterhalb des Überlaufes 56 treffen die Material stromfronten 57 und 62 aufeinander und verschweißen auch dort. Da der einzige noch freie nicht ausgefüllte Raum der Überlauf 56 ist, werden die nun vereinigten Materialströme in den T-förmigen Überlauf 56 einströmen, womit die Gravur 36 vollständig und lückenlos gefüllt ist.The material flow fronts 57 and 62 meet below the overflow 56 and also weld there. Since the only free space that is not yet filled is the overflow 56 , the now combined material flows will flow into the T-shaped overflow 56 , with which the engraving 36 is completely and completely filled.

Die Lage der Anschnitte 44, 45 und 46 sowie die Geometrie der Kanäle 48a, . . ., 48c in Verbindung mit der Gestalt der Formgravur 36 sind so gewählt, daß an allen Stellen der Materialstromfronten 57, 59, 61, 62 eine zwangsläufige Fließbewegung ohne die Gefahr des Stockens aufrecht erhalten bleibt. Eine derartige Bedingung wird vorzugsweise erfüllt, wenn die Materialstromfronten 57, 59, 61, 62 nicht in eine Lage geraten, in der sich Pilz köpfe ausbilden und die Materialstromfront an irgendeiner Stelle der Wand oder innerhalb der Formgravur 36 zum Stillstand kommt.The location of the gates 44 , 45 and 46 and the geometry of the channels 48 a,. . ., 48 c in connection with the shape of the shape engraving 36 are chosen so that an inevitable flow movement is maintained at all points of the material flow fronts 57 , 59 , 61 , 62 without the risk of stalling. Such a condition is preferably met if the material flow fronts 57 , 59 , 61 , 62 do not come into a position in which mushroom heads form and the material flow front comes to a standstill at any point on the wall or within the shape engraving 36 .

Der Vergleich des Gießens unter Verwendung des Thixo- Formings und der neuen Vorrichtung mit dem Druckgießen zeigt, daß beim Druckgießen die Füllung der Gravur ent gegen der Einströmrichtung des geschmolzenen Metalls erfolgt, während beim Thixo-Forming die Füllung der Gravur in Richtung des Materialstroms geschieht. Somit liegt beim Druckgießen das zuerst eingeschossene Material am Rand der Gravur, während beim Thixo-Forming das zuerst eingepreßte Material mehr zu der Mitte der Formgravur zu liegen kommt, je nachdem, wo bei entgegengesetztem Strom die Material ströme aufeinandertreffen.The comparison of casting using the thixo Formings and the new device with die casting shows that during die casting the filling of the engraving ent against the inflow direction of the molten metal takes place, while with thixo-forming the filling of the engraving happens in the direction of the material flow. Thus lies with Die casting the first shot material on the edge of the Engraving, while in Thixo-Forming that was pressed in first Material comes more to the center of the engraving, depending on where the material is at opposite current currents meet.

Es ist verständlich, daß die Fig. 3 und 4 lediglich die Grundprinzipien darstellen und daß auf diese Weise beliebige komplizierte flächenförmige gebildet, wie bei spielsweise der Querträger (Armaturenbrettträger) eines PKW′s oder auch die B-Säule hergestellt werden können, indem eine entsprechend große Anzahl von Gießgarnituren 33 verwendet wird, um die oben genannten Eigenschaften zu erfüllen. Dabei ist es gleichgültig, ob die Materialströme im Gleichlauf die Gravur 36 vollständig ausfüllen, wie dies exemplarisch für die Materialströme aus den Gießgar nituren 33b und 33c gezeigt ist, oder ob die Material ströme im Gegenlauf aufeinander zu streben oder ob, wie dargestellt, eine Kombination aus allen möglichen Fließ richtungen verwendet wird. Auch müssen die Kanäle 48 keineswegs strikt konstanten Querschnitt aufweisen, son dern gönnen sich auch geringfügig erweitern, solange die oben genannten Fließbedingungen eingehalten werden.It is understandable that Figs. 3 and 4 represent only the basic principles and that in this way any complicated sheet-like formed, such as in the cross member (dashboard support) of a car or the B-pillar can be made by one accordingly large number of casting sets 33 is used to meet the above properties. It is immaterial whether the material flows in synchronism completely fill the engraving 36 as nituren exemplary of the material flows from the Gießgar 33 b, and c is 33, or whether the material flows in the opposite direction to aim successively or whether, as shown, a combination of all possible flow directions is used. Also, the channels 48 do not have to have a strictly constant cross-section, but may also expand slightly as long as the above-mentioned flow conditions are met.

Wichtig ist ferner, zu beachten, daß die Kanäle 48 möglichst ohne Restriktion in die Formgravur einmünden, d. h. im Bereich der Anschnitte 44, 45, 46 dürfen keine unnötigen künstlichen Querschnittsveränderungen auftreten. Das hat zwar zur Folge, daß im Bereich des Anschnitts das fertige Werkstück nahezu dieselbe Stärke hat wie der an dieser Stelle vorhandene Angußrest, so daß in aller Regel durch spangebende Verfahren der Anguß abgetrennt werden muß. Der Vorteil ist allerdings darin zu sehen, daß unnö tige Hinterschneidungen vermieden werden, die schwer von der thixotropen Masse zu füllen sind.It is also important to note that the channels 48 open into the shape engraving as freely as possible, ie no unnecessary artificial cross-sectional changes may occur in the area of the gates 44 , 45 , 46 . The result of this is that the finished workpiece in the area of the gate has almost the same thickness as the sprue residue present at this point, so that the sprue must generally be separated off by cutting processes. The advantage is, however, that unnecessary undercuts that are difficult to fill with the thixotropic mass are avoided.

Abweichend von dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Material auch senkrecht zu der Gravurteilung in die Formgravur einströmen, wenn die Gießgarnitur entsprechend angeordnet ist. Dabei fließt das Metall nach dem Anschnitt in Abhängigkeit von dessen Lage in einer oder in entgegen gesetzten Richtungen in die Gravur, d. h. nach dem An schnitt teilt sich der Materialstrom in zwei Material ströme auf.Deviating from the embodiment shown the material also perpendicular to the engraving division in the The mold engraving will flow in if the casting set is suitable is arranged. The metal flows after the gate depending on its location in or against set directions in the engraving, d. H. after arrival the material flow is divided into two materials flow up.

Bei einer Vorrichtung zum Thixo-Forming sind wenig stens zwei Gießgarnituren vorgesehen, um sicherzustellen, daß beim Füllen der Formgravur keine Bereiche auftreten, in denen spontan der Materialstrom ins Stocken gerät und anschließend einen willkürlichen Verlauf nimmt, der mögli cherweise zu einem unvollständigen Füllen der Formgravur führt.With a device for thixo-forming, there is little at least two pouring sets are provided to ensure that no areas appear when the mold engraving is filled, in which the material flow spontaneously stalls and then takes an arbitrary course, which is possible to incomplete filling of the shape engraving leads.

Claims

1. device ( 31 ) for thixoforming,
with two mold halves ( 34 , 35 ) which limit a shape engraving ( 36 ) corresponding to a workpiece to be produced,
with at least two pouring barrels ( 47 ), each of which is designed in such a way that it generates at least one material flow of flowable material which forms a material flow front ( 57 , 59 , 61 , 62 ) at its head, each material flow front ( 57 , 59 , 61 , 62 ) fills essentially the entire cross section of the shape engraving ( 36 ) at the respective location of their condition, the material flows essentially move towards one another and each material flow fills its part of the shape engraving ( 36 ) in the state of forward flow, until the material flows meet
with at least one overflow ( 56 ), which is located at the point where the at least two material flows meet, and
with at least one filling chamber ( 49 ) which feeds at least one of the casting runs ( 47 ).

2. device ( 31 ) for thixoforming,
with two mold halves ( 34 , 35 ) which limit a shape engraving ( 36 ) corresponding to a workpiece to be produced,
with at least two casting runs ( 47 ), each of which is designed in such a way that a material flow is produced from flowable material which forms a material flow front ( 57 , 59 , 61 , 62 ) at its head, the at least two material flow fronts ( 57 , 59 , 61 , 62 ) jointly fill in substantially the entire cross section of the shape engraving ( 36 ) at their respective location, the material flows move in synchronism and each material flow fills its part of the shape engraving ( 36 ) in the state of the forward flow, and
with at least one filling chamber ( 49 ) which feeds at least one of the casting runs ( 47 ).

3. Device according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that at least three casting runs ( 47 ) are provided such that they produce at least two material flows flowing in synchronism and at least one flow of the material running in opposite directions flowing.

4. The device according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that each casting run ( 47 ) is assigned its own casting chamber ( 49 ).

5. The device according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that a plurality of casting runs ( 47 ) is assigned a common casting chamber ( 49 ).

6. The device according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that the casting run ( 47 ) is arranged such that the material flow flows parallel to the engraving division in the mold engraving ( 36 ).

7. The device according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that the casting run ( 47 ) is arranged such that the material flow flows into the mold engraving ( 36 ) perpendicular to the engraving division.

8. The device according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that the material flow is a forms laminar flow.

9. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the casting run ( 47 ) opens without restriction in the shape engraving ( 36 ).