EP0928653A1 - Method for producing a gradient component in semi-liquid state - Google Patents
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- EP0928653A1 EP0928653A1 EP99100206A EP99100206A EP0928653A1 EP 0928653 A1 EP0928653 A1 EP 0928653A1 EP 99100206 A EP99100206 A EP 99100206A EP 99100206 A EP99100206 A EP 99100206A EP 0928653 A1 EP0928653 A1 EP 0928653A1
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- B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
- B22D17/007—Semi-solid pressure die casting
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- B22D19/16—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making compound objects cast of two or more different metals, e.g. for making rolls for rolling mills
Definitions
- the invention relates to a method for producing a gradient component in the partially liquid state, in particular by means of a thixo casting or thixo forging process, with a casting material, which is initially manufactured as a primary material and in the subsequent casting process or forging process up to one partially liquid state is heated again, according to the preamble of the claim 1.
- a thixo casting process is known from DE 196 05 839 A1, which meets the requirements of an economical and innovative manufacturing technology be fulfilled. This includes high productivity as in die casting, with very good component properties.
- the Castings produced using this special casting process in "near-net-shape" quality are weldable, pressure-tight and heat-treatable.
- a typical area of application lies in the substitution of high quality components due to high Requirements for the material properties cannot be die-cast, but have to be costly forged or chilled.
- Typical components include e.g. Brake cylinders, parts of the vehicle injection system, Automotive chassis parts, brake discs, gears and / or pistons for the engine sector.
- the thixo casting process can be divided into three process steps. This includes the production of a special primary material, the Reheating in the partially fluid state and the immediately connected Shaping through a modified die casting process. Every single one Step includes a variety of parameters, their precise control and Controls are critical to the success of the process.
- the invention has for its object to provide an improved method of the above.
- the primary material consists of at least two different materials is produced, which in the primary material separately be separated from each other by at least one boundary line.
- the material to be manufactured Component is at least one of the materials an alloy.
- the method according to the invention is a bolt from one Material produced and then the multiple bolts to run of the thixo casting process lined up. This is a so-called SSP procedure applied as known from the above DE 196 05 839.2.
- a bolt of the primary material is used first Made from a first material and then for completion of the bolt as a preliminary material, at least a second material around it Bolts around and this integrally formed in a predetermined area.
- a primary material for example in the form of a gradient bolt, is obtained in particularly advantageous in that powder metallurgical master alloys used to manufacture the primary material or a single slug production Method (SSP) according to DE 196 05 839 is used.
- SSP single slug production Method
- the materials present separately from each other are reheated of the primary material together or separately and the materials are then placed together in a casting chamber and pressed together or also inserted in at least two separate casting chambers and simultaneously or pressed in with a time delay.
- the above task in a process of the above Sort the primary material separately manufactured at least two different materials, each separately in partially liquid state in separate casting chambers of a mold placed and pressed into the mold at the same time.
- Fig. 1 shows a first preferred embodiment of a manufactured according to the invention
- Material 100 made of a first alloy 10 and a second alloy 12.
- the two alloys 10 and 12 are separated from one another by a boundary line 14 Cut.
- the primary material 100 can be made of the two alloys 10 and 12 be made in one piece or the respective raw material bolts 10 and 12 are manufactured separately and simply meet at the boundary line 14.
- the reheating for the thixo casting process takes place for the two raw material bolts 10 and 12 together or separately.
- Fig. 2 shows a second preferred embodiment of a prepared according to the invention Primary material 200.
- the first alloy 10 is formed such to enclose the second alloy 12 in a predetermined range.
- there is a cross-sectionally U-shaped boundary line 14 between the first Alloy 10 and the second alloy 12 are formed.
- the making of a such bolts from two different alloys can be different Way.
- the cross section is first U-shaped bolts made with the first alloy 10.
- a second Step becomes the recess enclosed by the bolt of the first alloy 10 filled with the second alloy 12.
- a primary material 100 or 200 is therefore provided, which at least two different materials, for example in the form of the first and second alloy 10 and 12.
- the particular advantage is that now by processing this "hybrid" material in a single process step in thixo casting or thixo forging at least two different ones Materials 10, 12 are processed.
- the arrangement of the primary material 100 takes place in such a way that that when the primary material 100 is pressed into a mold interior by means of the piston 20 18 first the first alloy 10 occurs and only then the second alloy enters the mold interior 18.
- the first alloy 10 is, for example a material with high wear resistance
- the second alloy 12 For example, a material with ductile properties for formation is a carrier body of the component to be manufactured.
- the first material here for example the first alloy 10, enriches or stores on outer areas of the mold interior 18, i.e. so on outside areas of the component to be manufactured, so that the first material 10 with its wear-resistant property forms an outer interface of the component.
- the second material 12 then fills the mold interior 18, so that the second material 12 with its ductile property is a carrier body of the component to be manufactured.
- a component that is locally different is produced in a single work step Has properties, namely a wear-resistant outer surface and a ductile support body.
- the particular advantage is economy the gradient process, since conventionally several work steps for component creation are necessary. Furthermore, you can achieve with, for example only wear-resistant material, no ductility, which is often required is.
- This "Einsdtt” technology according to the invention for the thixo casting process in which processed at least two different materials in a single step can be supported in an advantageous manner that for the 18 corresponding cuts and shapes are selected, so that predetermined flow processes of the partially liquid material during the Thixog machineclar ensure that, for example, the first material 10 with its wear-resistant property at predetermined locations in the mold interior 18 is enriched. Furthermore, this can be done by appropriate heating technology are supported during the thixo casting process, as is usually the case the two different materials 10 and 12 are not necessarily the need exactly the same processing temperature during the thixo casting process. For example, the first material 10 and the second material 12 can be chosen such that the first material 10 has a lower processing temperature has as the second material 12.
- the lower processing temperature is then selected approached the first alloy 10, so that this optimally on the edge areas of the interior 18 distributed.
- the second, higher processing temperature of the second alloy 12 driven so that only after an optimal and predetermined distribution of the first Alloy 10 a corresponding distribution of the second alloy 12 in Mold interior 18 takes place.
- the second alloy 12 essentially fills an inner mold space with the formation of a carrier body for the to be manufactured Component.
- the method is not based on the use of two different ones Materials 10 and 12 limited. Rather, three, four or more materials.
- the primary material does not have a finite number of different materials 10, 12, but is designed as a gradient bolt. This can be used in all known manufacturing technologies be used for processing partially liquid materials.
- a gradient component is a filling in the form from two sides or on two casting chambers arranged one above the other or next to one another.
- the bolts will be at the same time from one heating station into the right and left casting chamber or upper and lower chamber inserted and then both casting pistons of the Die casting machine for mold filling moves and the material is conveyed into the mold.
- Alloys 10 and 12 in arranged in different chambers. Alternatively, there are three or more Chambers provided for the different alloys. These chambers are arranged side by side or one above the other according to FIG. Alternatively, as shown in Fig. 4, two or more casting chambers arranged opposite one another. The shaping by pressing out of the respective chambers takes place at the same time or with a time delay. The arrangement is selected, for example depending on the construction of the component.
- the materials 10, 12 are preferred in separate heating systems from different Materials placed in the respective casting chambers. Here, for example conventional master alloys are used. The peculiarity lies here especially in the arrangement of the casting chambers and the separate heating of materials.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gradientenbauteils im teilflüssigen Zustand, insbesondere mittels eines Thixogieß- oder Thixoschmiedeverfahrens, mit einem Gießwerkstoff, welcher zunächst als Vormaterial hergestellt und beim anschließenden Gießverfahren oder Schmiedeverfahren bis zu einem teilflüssigen Zustand wieder erwärmt wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing a gradient component in the partially liquid state, in particular by means of a thixo casting or thixo forging process, with a casting material, which is initially manufactured as a primary material and in the subsequent casting process or forging process up to one partially liquid state is heated again, according to the preamble of the claim 1.
Zukünftige Entwicklungen in der Leichtbautechnik hängen insbesondere von den Werkstoffeigenschaften der eingesetzten Bauteile ab. Die Forderung nach immer besseren Eigenschaften dieser Bauteile aus gegossenen Werkstoffen bedingen die Entwicklung von technologisch immer anspruchsvolleren Gießverfahren. Hierbei werden beispielsweise Bauteile mit lokal unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften angestrebt. Beispielsweise soll der Bauteilkörper selbst aus einem duktilen Trägerwerkstoff bestehen, während Randbereiche des Bauteils aus einem besonders verschleißfesten Werkstoff hergestellt sein sollen. Ein Sondergießverfahren aus der Klasse des "Semi-Solid-Metalforming" stellt das Thixogießen dar. Dieses mit dem Druckgießen verwandte Verfahren zeichnet sich durch die Besonderheit der Verarbeitung des Metalls im teilflüssigen Zustand aus. Aufgrund der für einen Umformprozeß völlig untypischen "Gießtemperatur" innerhalb des Erstarrungsintervalls bietet das Thixogießen ein Verfahrenspotential, das zwischen dem Umformen von Gießverfahren und dem Umformen durch Schmiedeprozesse eingeordnet werden kann. Aus der DE 196 05 839 A1 ist ein Thixogießverfahren bekannt, welches die Anforderungen, die an eine wirtschaftliche und innovative Fertigungstechnologie gestellt werden, erfüllt. Dazu zählen eine hohe Produktivität wie beim Druckgießen, bei gleichzeitig sehr guten Bauteileeigenschaften. Die nach diesem Sondergießverfahren hergestellten Gußteile in "Near-Net-Shape"-Qualität sind schweißbar, druckdicht und wärmebehandelbar. Ein typisches Anwendungsgebiet liegt in der Substitution hochwertiger Bauteile, die aufgrund hoher Anforderungen an die Werkstoffeigenschaften nicht druckgegossen werden können, sondern kostenintensiv geschmiedet oder kokillengegossen werden müssen. Zu den typischen Bauteilen zählen z.B. Bremszylinder, Teile der Kfz-Einspritzanlage, Kfz-Fahrwerksteile, Bremsscheiben, Zahnräder und/oder Kolben für den Motorenbereich.Future developments in lightweight construction technology depend in particular on the Material properties of the components used. The call for always better properties of these components made of cast materials the development of technologically increasingly sophisticated casting processes. Here components with locally different material properties sought. For example, the component body itself should be made from a ductile Carrier material consist of a special, while edge areas of the component wear-resistant material should be made. A special casting process from the class of "semi-solid metalforming" is thixo casting Processes related to die casting are special processing of the metal in the partially liquid state. Because of for a forming process completely atypical "casting temperature" within the solidification interval Thixo casting offers a process potential that lies between the Reshaping casting processes and reshaping by forging processes can be. A thixo casting process is known from DE 196 05 839 A1, which meets the requirements of an economical and innovative manufacturing technology be fulfilled. This includes high productivity as in die casting, with very good component properties. The Castings produced using this special casting process in "near-net-shape" quality are weldable, pressure-tight and heat-treatable. A typical area of application lies in the substitution of high quality components due to high Requirements for the material properties cannot be die-cast, but have to be costly forged or chilled. Typical components include e.g. Brake cylinders, parts of the vehicle injection system, Automotive chassis parts, brake discs, gears and / or pistons for the engine sector.
Der Verfahrensablauf des Thixogießens läßt sich dabei in drei Prozeßschritte unterteilen. Hierzu zählen die Herstellung eines speziellen Vormaterials, dessen Wiedererwärmung in den teilflüssigen Zustand und die unmittelbar angeschlossene Formgebung durch einen modifizierten Druckgießprozeß. Jeder einzelne Schritt beinhaltet eine Vielzahl von Parametem, deren genaue Kontrolle und Steuerung für den Erfolg des Verfahrens von entscheidender Bedeutung sind.The thixo casting process can be divided into three process steps. This includes the production of a special primary material, the Reheating in the partially fluid state and the immediately connected Shaping through a modified die casting process. Every single one Step includes a variety of parameters, their precise control and Controls are critical to the success of the process.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren der o.g. Art zur Verfügung zu stellen, wobei auf einfache und gut kontrollierbare bzw. wiederholbare Weise lokal vorbestimmte Werkstoffeigenschaften eines herzustellenden Bauteils erzielbar sind.The invention has for its object to provide an improved method of the above. Art to provide, being simple and easily controllable or repeatable Way locally predetermined material properties of a to be manufactured Component can be achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a method of the above. Kind of with the in Characteristics characterized claim 1 solved. Advantageous configurations the invention are described in the further claims.
Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Vormaterial aus wenigstens zwei verschiedenen Werkstoffen hergestellt wird, welche im Vormaterial separat durch wenigstens eine Grenzlinie voneinander getrennt angeordnet werden. Dies hat den Vorteil, daß in einem einzigen Gießverfahren wenigstens zwei unterschiedliche Legierungen verarbeitet werden und somit in einem einzigen Gießvorgang funktionsbezogene Eigenschaftsverbesserungen der Bauteile erzielbar sind. Ferner werden Grenzflächenspannungen der unterschiedlichen Werkstoffe durch die gemeinsame Verarbeitung im teilflüssigen Zustand reduziert. Ferner wird durch die Verarbeitung im teilflüssigen Zustand eine Ausgangsstruktur während des Formgebungsprozesses beibehalten. Im Gegensatz zum Druckguß sind die erfindungsgemäß hergestellten Bauteile druckdicht, wärmebehandelbar und schweißbar.For this purpose, it is provided according to the invention that the primary material consists of at least two different materials is produced, which in the primary material separately be separated from each other by at least one boundary line. This has the advantage that in a single casting process at least two different ones Alloys are processed and thus in a single casting process functional improvements in the properties of the components can be achieved. In addition, interfacial tensions of the different materials are the joint processing in the partially liquid state is reduced. Furthermore, by processing in the partially liquid state during an initial structure of the shaping process. In contrast to die casting, they are Components produced according to the invention are pressure-tight, heat-treatable and weldable.
Zum Erzielen unterschiedlichster Werkstoffeigenschaften des herzustellenden Bauteils ist wenigstens einer der Werkstoffe eine Legierung.To achieve the most varied material properties of the material to be manufactured Component is at least one of the materials an alloy.
Für eine einfache Ausführung des Thixogießverfahrens wird in vorteilhafter Weise das Vormaterial als einzelner Bolzen vorgefertigt. In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird je ein Bolzen aus jeweils einem Werkstoff hergestellt und anschließend die mehreren Bolzen zum Ausführen des Thixogießverfahrens aneinander gereiht. Hierbei wird ein sog. SSP Verfahren angewendet, wie aus der obengenannten DE 196 05 839.2 bekannt.For a simple execution of the thixo casting process is advantageous prefabricated as a single bolt. In an advantageous embodiment the method according to the invention is a bolt from one Material produced and then the multiple bolts to run of the thixo casting process lined up. This is a so-called SSP procedure applied as known from the above DE 196 05 839.2.
Zweckmäßigerweise wird zuerst ein Bolzen des Vormaterials aus einem ersten Werkstoff mit einer Ausnehmung hergestellt und anschließend zur Vervollständigung des Bolzens als Vormaterial wenigstens ein zweiter Werkstoff diese Ausnehmung füllend eingeformt.Appropriately, first a bolt of the primary material from a first Material made with a recess and then for completion of the bolt as the primary material, at least one second material has this recess molded in.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird zuerst ein Bolzen des Vormaterials aus einem ersten Werkstoff hergestellt und anschließend zur Vervollständigung des Bolzens als Vormaterial wenigstens ein zweiter Werkstoff um diesen Bolzen herum und diesen in einem vorbestimmten Bereich umschließend angeformt.In another advantageous embodiment, a bolt of the primary material is used first Made from a first material and then for completion of the bolt as a preliminary material, at least a second material around it Bolts around and this integrally formed in a predetermined area.
Ein Vormaterial beispielsweise in Form eines Gradientenbolzens erzielt man in besonders vorteilhafter Weise dadurch, daß pulvermetallurgische Vorlegierungen zum Herstellen des Vormaterials verwendet werden oder ein Single-Slug-Production Verfahren (SSP) gemäß der DE 196 05 839 angewendet wird.A primary material, for example in the form of a gradient bolt, is obtained in particularly advantageous in that powder metallurgical master alloys used to manufacture the primary material or a single slug production Method (SSP) according to DE 196 05 839 is used.
Zweckmäßigerweise werden als Vormaterial Eisen, eine NE-Legierung und/oder pulvermetallurgisch hergestellte Verbunde verwendet.Iron, a non-ferrous alloy and / or are expediently used as the starting material Composites produced by powder metallurgy are used.
In einer besonders bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Wiedererwärmung der separiert voneinander vorliegenden Werkstoffe des Vormaterials gemeinsam oder getrennt und die Werkstoffe werden anschließend zusammen in eine Gießkammer eingelegt und gemeinsam verpreßt oder auch in wenigstens zwei getrennte Gießkammern eingelegt und gleichzeitig oder zeitverzögert verpreßt.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention the materials present separately from each other are reheated of the primary material together or separately and the materials are then placed together in a casting chamber and pressed together or also inserted in at least two separate casting chambers and simultaneously or pressed in with a time delay.
Dadurch, daß man einzelne Bolzen aus dem Vormaterial herstellt, wobei man die Erstarrung des Materials unter erhöhtem Druck und Anlegen eines äußeren Magnetfelds ausführt, entfallen zeit- und kostenaufwendige Arbeitsschritte, wie beispielsweise das Ablengen und/oder Abdrehen der Bolzen. Dieses Verfahren wird auch als Single-Slug-Production (SSP) bezeichnet.By making individual bolts from the raw material, the Solidification of the material under increased pressure and application of an external magnetic field time and costly work steps, such as deflecting and / or turning off the bolts. This procedure will also known as single slug production (SSP).
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Lösung der obigen Aufgabe bei einem Verfahren der o.g. Art das Vormaterial getrennt aus wenigstens zwei verschiedenen Werkstoffen hergestellt, welche jeweils getrennt in teilflüssigem Zustand jeweils in voneinander getrennten Gießkammem einer Form gelegt und gleichzeitig in die Form gepreßt werden.In another preferred embodiment of the invention, the above task in a process of the above Sort the primary material separately manufactured at least two different materials, each separately in partially liquid state in separate casting chambers of a mold placed and pressed into the mold at the same time.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
- Fig. 1
- eine Schnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Vormaterials für ein erfindungsgemäßes Verfahren,
- Fig. 2
- in Schnittansicht eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Vormaterials für ein erfindungsgemäßes Verfahren und
- Fig. 3
- eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausführen eines Thixogieß- oder Thixoschmiedeverfahrens mit einem erfindungsgemäß vorbereiteten Vormaterial,
- Fig. 4.
- eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausführen eines Thixogieß- oder Thixoschmiedeverfahrens und
- Fig. 5
- eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausführen eines Thixogieß- oder Thixoschmiedeverfahrens
- Fig. 1
- 2 shows a sectional view of a first preferred embodiment of a starting material for a method according to the invention,
- Fig. 2
- a sectional view of a second preferred embodiment of a starting material for a method and
- Fig. 3
- a first preferred embodiment of a device for carrying out a thixo casting or thixo forging process with a preliminary material prepared according to the invention,
- Fig. 4.
- a second preferred embodiment of an apparatus for carrying out a thixo casting or thixo forging process and
- Fig. 5
- a third preferred embodiment of an apparatus for performing a thixo casting or thixo forging process
Fig. 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäß hergestellten
Vormaterials 100 aus einer ersten Legierung 10 und einer zweiten Legierung
12. Die beiden Legierungen 10 und 12 sind durch eine Grenzlinie 14 voneinander
getrennt. Hierbei kann das Vormaterial 100 aus den beiden Legierungen
10 und 12 einstückig hergestellt sein oder die jeweiligen Vormaterialbolzen 10 und
12 sind separat hergestellt und stoßen an der Grenzlinie 14 einfach aneinander.Fig. 1 shows a first preferred embodiment of a manufactured according to the
Dementsprechend erfolgt die Wiedererwärmung für das Thixogießverfahren für die
beiden Vormaterialbolzen 10 und 12 gemeinsam oder getrennt voneinander.Accordingly, the reheating for the thixo casting process takes place for the
two
Fig. 2 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäß hergerichteten
Vormaterials 200. Hierbei ist die erste Legierung 10 derart ausgebildet,
daß sie die zweite Legierung 12 in einem vorbestimmten Bereich umschließt. In
diesem Falle ist eine im Querschnitt U-förmige Grenzlinie 14 zwischen der ersten
Legierung 10 und der zweiten Legierung 12 ausgebildet. Die Herstellung eines
derartigen Bolzens aus zwei verschiedenen Legierungen kann auf unterschiedliche
Weise erfolgen. In einer ersten Ausführungsform wird zunächst der im Querschnitt
U-förmige Bolzen mit der ersten Legierung 10 hergestellt. In einem zweiten
Schritt wird die von dem Bolzen der ersten Legierung 10 umschlossene Ausnehmung
mit der zweiten Legierung 12 aufgefüllt. Es ist jedoch auch in umgekehrter
Weise möglich, zuerst den Bolzen mit der zweiten Legierung 12 herzustellen und
die erste Legierung 10 um die zweite Legierung 12 herum anzuformen. Fig. 2 shows a second preferred embodiment of a prepared according to the invention
Erfindungsgemäß ist also ein Vormaterial 100 oder 200 vorgesehen, welches wenigstens
zwei verschiedene Werkstoffe, beispielsweise in Form von erster und
zweiter Legierung 10 und 12, umfaßt. Der besondere Vorteil liegt darin, daß nunmehr
durch die Verarbeitung dieses "Hybrid"-Vormaterials in einem einzigen Verfahrensschritt
beim Thixogießen oder Thixoschmieden wenigstens zwei verschiedene
Materialien 10, 12 verarbeitet werden. Hierbei wird beispielsweise ein Vormaterial
100 in eine Gießkammer 16 einer Thixogießvorrichtung, wie in Fig. 3 dargestellt,
eingesetzt. Hierbei erfolgt die Anordnung des Vormaterials 100 derart,
daß beim Einpressen des Vormaterials 100 mittels des Kolben 20 in einen Forminnenraum
18 zuerst die erste Legierung 10 eintritt und erst anschließend die
zweite Legierung in den Forminnenraum 18 eintritt. Die erste Legierung 10 ist beispielsweise
ein Werkstoff mit hoher Verschließfestigkeit, wogegen die zweite Legierung
12 beispielsweise ein Werkstoff mit duktilen Eigenschaften zum Ausbilden
eines Trägerkörpers des herzustellenden Bauteils ist.According to the invention, a
Durch die entsprechende Anordnung der ersten und zweiten Legierung 10 und 12,
daß sie in einem einzigen Thixogießverfahren nacheinander in den Formeninnenraum
18 eindringen, wird folgendes erzielt:Due to the corresponding arrangement of the first and
Der erste Werkstoff, hier beispielsweise die erste Legierung 10, reichert bzw. lagert
sich an äußeren Bereichen des Formeninnenraums 18, d.h. also an Außenbereichen
des herzustellenden Bauteils, an, so daß der erste Werkstoff 10 mit seiner
verschleißfesten Eigenschaft eine äußere Grenzfläche des Bauteils bildet. Dagegen
füllt im Anschluß der zweite Werkstoff 12 den Formeninnenraum 18 aus, so
daß der zweite Werkstoff 12 mit seiner duktilen Eigenschaft einen Trägerkörper
des herzustellenden Bauteils bildet.The first material, here for example the
Somit ist in einem einzigen Arbeitsschritt ein Bauteil hergestellt, welches lokal unterschiedliche Eigenschaften aufweist, nämlich eine verschleißfeste Außenfläche und einen duktilen Trägerkörper. Der besondere Vorteil liegt in der Wirtschaftlichkeit des Gradientenverfahrens, da konventionell mehrere Arbeitsschritte zur Bauteilerstellung notwendig sind. Des weiteren erzielt man beispielsweise mit einem ausschließlich verschleißfesten Material keine Duktilität, welche aber oftmals gefordert ist. Thus, a component that is locally different is produced in a single work step Has properties, namely a wear-resistant outer surface and a ductile support body. The particular advantage is economy the gradient process, since conventionally several work steps for component creation are necessary. Furthermore, you can achieve with, for example only wear-resistant material, no ductility, which is often required is.
Diese erfindungsgemäße "Einschdtt"-Technik für das Thixogießverfahren, bei der
in einem einzigen Schritt wenigstens zwei unterschiedliche Werkstoffe verarbeitet
werden, kann in vorteilhafter Weise noch dadurch unterstützt werden, daß für den
Forminnenraum 18 entsprechende Schnitte und Ausformungen gewählt werden,
so daß vorbestimmte Strömungsprozesse des teilflüssigen Materials während des
Thixogießverfahrens dafür sorgen, daß beispielsweise der erste Werkstoff 10 mit
seiner verschleißfesten Eigenschaft an vorbestimmten Stellen des Formeninnenraums
18 angereichert wird. Weiterhin kann dies durch eine entsprechende Erwärmungstechnik
während des Thixogießverfahrens unterstützt werden, da üblicherweise
die beiden verschiedenen Werkstoffe 10 und 12 nicht unbedingt die
exakt gleiche Verarbeitungstemperatur während des Thixogießverfahrens benötigen.
So können beispielsweise der erste Werkstoff 10 und der zweite Werkstoff 12
derart gewählt werden, daß der erste Werkstoff 10 eine niedrigere Verarbeitungstemperatur
hat als der zweite Werkstoff 12. Während des Thixogießverfahrens
wird dann in einem ersten Schritt zunächst die niedrigere Verarbeitungstemperatur
der ersten Legierung 10 angefahren, so daß diese sich optimal auf den Randbereichen
des Innenraums 18 verteilt. Erst im Verlaufe des Thixogießverfahrens wird
dann auf die zweite, höhere Verarbeitungstemperatur der zweiten Legierung 12
gefahren, so daß erst nach einer optimalen und vorbestimmten Verteilung der ersten
Legierung 10 eine entsprechende Verteilung der zweiten Legierung 12 im
Formeninnenraum 18 erfolgt. Hierbei füllt die zweite Legierung 12 im wesentlichen
einen inneren Formenraum unter Ausbildung eines Trägerkörpers für das herzustellende
Bauteil aus.This "Einsdtt" technology according to the invention for the thixo casting process in which
processed at least two different materials in a single step
can be supported in an advantageous manner that for the
18 corresponding cuts and shapes are selected,
so that predetermined flow processes of the partially liquid material during the
Thixogießverfahren ensure that, for example, the
Falls die verschiedenen Vormaterialien, die in einem Bolzen zusammengefügt werden, ein ähnliches Erwärmungsverhalten aufweisen, können diese gemeinsam in einer Erwärmungsanlage in den teilflüssigen Zustand erwärmt werden. Sind die Materialien im Erwärmungsverhalten stark unterschiedlich, sind bevorzugt zwei Aufheizstationen erforderlich. Beide Aufheizstationen haben die gleiche Taktzeit und die Bolzensegmente werden zur gleichen Zeit oder mit geringer Verzögerung in die Gießkammer befördert und dann gemeinsam verarbeitet bzw. verpreßt. In the case of the different materials that are assembled in one bolt have a similar heating behavior, these can be common be heated to the partially liquid state in a heating system. Are the Materials in the heating behavior differ greatly, are preferably two Heating stations required. Both heating stations have the same cycle time and the bolt segments are at the same time or with little delay transported into the casting chamber and then processed or pressed together.
Erfindungsgemäß ist das Verfahren nicht auf die Verwendung von zwei unterschiedlichen
Werkstoffen 10 und 12 beschränkt. Vielmehr können dies auch drei,
vier oder mehr Werkstoffe sein. In einem Extremfall weist das Vormaterial nicht
mehr eine endliche Anzahl von verschiedenen Werkstoffen 10, 12 auf, sondern ist
als Gradientenbolzen ausgeführt. Dieser kann in allen bekannten Fertigungstechnologien
für das Verarbeiten von teilflüssigen Werkstoffen eingesetzt werden.According to the invention, the method is not based on the use of two
Eine weitere Möglichkeit der Verarbeitung teilflüssiger Werkstoffe mit dem Ziel eines Gradientenbauteils ist eine Befüllung der Form von zwei Seiten oder an zwei übereinander bzw. nebeneinander angeordneten Gießkammern. Die Bolzen werden zeitgleich von jeweils einer Aufheizstation in die rechte und linke Gießkammer bzw. obere und untere Kammer eingelegt und dann werden beide Gießkolben der Druckgießmaschine zum Formfüllen bewegt und das Material in die Form befördert. Durch die Einstellung der Prozeßparameter an der Formgebungsseite erfolgt eine genaue Einstellung des Gradientengefüges.Another way of processing partially liquid materials with the aim A gradient component is a filling in the form from two sides or on two casting chambers arranged one above the other or next to one another. The bolts will be at the same time from one heating station into the right and left casting chamber or upper and lower chamber inserted and then both casting pistons of the Die casting machine for mold filling moves and the material is conveyed into the mold. By setting the process parameters on the molding side an exact setting of the gradient structure.
Die Fig. 4 und 5 zeigen weitere Varianten einer Vorrichtung zum Ausführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei werden die Legierungen 10 und 12 in
unterschiedlichen Kammern angeordnet. Alternativ sind auch drei oder mehr
Kammern für die unterschiedlichen Legierungen vorgesehen. Diese Kammern
sind gemäß Fig. 5 nebeneinander bzw. übereinander angeordnet. Alternativ sind,
wie in Fig. 4 dargestellt, zwei oder mehr Gießkammern gegenüberliegend angeordnet.
Die Formgebung durch Verpressen aus den jeweiligen Kammern heraus
erfolgt zeitgleich oder zeitlich verzögert. Die Auswahl der Anordnung erfolgt beispielsweise
in Abhängigkeit von der Konstruktion des Bauteiles. Die Werkstoffe
10, 12 werden bevorzugt in getrennten Erwärmungsanlagen aus unterschiedlichen
Vormaterialien in die jeweiligen Gießkammern eingelegt. Hierbei werden beispielsweise
konventionelle Vorlegierungen eingesetzt. Die Besonderheit liegt hierbei
insbesondere in der Anordnung der Gießkammern und der getrennten Aufheizung
der Materialien.4 and 5 show further variants of a device for performing the
inventive method.
Claims (11)
dadurch gekennzeichnet, daß
das Vormaterial aus wenigstens zwei verschiedenen Werkstoffen hergestellt wird, welche im Vormaterial separat durch wenigstens eine Grenzlinie voneinander getrennt angeordnet werden.Process for producing a gradient component in the partially liquid state, in particular by means of a thixo casting process or thixo forging process, with a casting material which is initially produced as a starting material and is reheated to a partially liquid state in the subsequent casting process or forging process,
characterized in that
the primary material is produced from at least two different materials, which are arranged separately from one another in the primary material by at least one boundary line.
dadurch gekennzeichnet, daß
das Vormaterial getrennt aus wenigstens zwei verschiedenen Werkstoffen hergestellt wird, welche jeweils getrennt in teilflüssigem Zustand jeweils in voneinander getrennten Gießkammern einer Form gelegt und gleichzeitig oder zeitlich verzögert in die Form gepreßt werden.Process for producing a gradient component in the partially liquid state, in particular by means of a thixo casting process or thixo forging process, with a casting material which is initially produced as a starting material and is reheated to a partially liquid state in the subsequent casting process, in particular according to one of the preceding claims,
characterized in that
the primary material is produced separately from at least two different materials, each of which is placed separately in a partially liquid state in separate casting chambers of a mold and is pressed into the mold simultaneously or with a time delay.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE1998100593 DE19800593A1 (en) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | Method for producing a gradient component in the partially liquid state |
| DE19800593 | 1998-01-09 |
Publications (1)
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|---|---|
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19800593A1 (en) | 1999-07-15 |
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