Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Gußstücks aus Leichtmetalllegierang in einem
druckgussbeaufschlagten Giessverfahren, wie z. B. ein
Druckguss- oder Mitteldruckgussverfahren oder ein Squeeze-
Casting-Verfahren, unter Einsatz eines oder mehrerer
reaktionsinfiltrierbarer Precursorkörper. In jedem Fall
handelt es sich um ein Giessverfahren, bei dem die Schmelze
während der Erstarrung unter einem Druck von mehr als 10 bar
steht.
The invention relates to a method for producing a
Light alloy alloy casting in one
die casting processes such as B. a
Die casting or medium pressure casting process or a squeeze
Casting process, using one or more
reaction-infiltrable precursor body. In any case
is a casting process in which the melt
during solidification under a pressure of more than 10 bar
stands.
Es ist bekannt, auf diese Weise Metallkeramik-
Verbundwerkstoffe herzustellen, bei denen eine
Leichtmetalllegierung, beispielsweise eine Aluminiumschmelze,
in einen porösen Precursorköper während des Giessvorgangs
hineingedrückt wird. Die Schmelze reagiert mit den Stoffen des
Precursorkörpers, bei denen es sich zumeist um Metalloxide
handelt. Die Metalloxide werden durch das Metall der Schmelze
reduziert. Es bildet sich beispielsweise Aluminiumoxid (Al2O3),
und das Metall bildet mit dem Leichtmetall der restlichen
infiltrierten Schmelze eine Legierung oder eine
intermetallische Phase, also beispielsweise ein Aluminid. Es
findet also eine chemische Reaktion zwischen den Bestandteilen
des porösen infiltrierbaren Precursorkörpers und der
Leichtmetallschmelze statt, und es wird auf diese Weise ein
metallkeramischer Verbundwerkstoff hergestellt.It is known in this way to produce metal-ceramic composites in which a light metal alloy, for example an aluminum melt, is pressed into a porous precursor body during the casting process. The melt reacts with the substances of the precursor body, which are mostly metal oxides. The metal oxides are reduced by the metal of the melt. For example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) forms, and the metal forms an alloy or an intermetallic phase, for example an aluminide, with the light metal of the remaining infiltrated melt. There is therefore a chemical reaction between the constituents of the porous infiltrable precursor body and the light metal melt, and a metal-ceramic composite material is produced in this way.
Für die vorstehend erwähnte chemische Reaktion wird eine
hinreichende Temperatur, und zwar über eine hinreichend lange
Zeit, benötigt. Die für druckbeaufschlagte Giessverfahren
verwendeten metallischen Dauergiessformen, z. B. aus Stahl oder
Kupfer, stellen im Hinblick auf die zur Reaktion des
infiltrierbaren Precursorkörpers benötigte Zeit eine
unerwünschte Wärmesenke dar. Insbesondere im Bereich
dünnwandiger Gußstücke und in Bereichen, wo der infiltrierbare
Precursor recht nahe an eine Giessformoberfläche angrenzt,
wird die Temperatur der Schmelze infolge des Wärmeabflusses zu
der Giessformoberfläche sehr rasch erniedrigt, so dass keine
hinreichende Zeit für die vollständige chemische Reaktion der
Precursorstoffe mit der Leichtmetallschmelze zur Verfügung
steht.For the chemical reaction mentioned above, a
sufficient temperature over a sufficiently long time
Time needed. The one for pressurized casting processes
used metallic permanent molds, e.g. B. made of steel or
Copper, make with regard to the reaction of the
infiltrable precursor body required a time
unwanted heat sink. Especially in the area
thin-walled castings and in areas where the infiltrable
Precursor very close to a mold surface,
the temperature of the melt increases due to the heat flow
the mold surface very quickly, so that none
sufficient time for the complete chemical reaction of the
Precursor substances with the light metal melt are available
stands.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, das Giessverfahren der eingangs genannten Art
dahingehend zu verbessern, dass eine im Hinblick auf die
Precursorreaktion zu rasche Abkühlung der Leichtmetallschmelze
nicht stattfindet, d. h. dass einer zu raschen Abkühlung
entgegengewirkt wird.Proceeding from this, the present invention has the object
based on the casting process of the type mentioned
to improve that in terms of
Precursor reaction to rapid cooling of the light metal melt
does not take place, d. H. that cooling off too quickly
is counteracted.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der genannten Art
erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass vor einem jeweiligen
Giessvorgang zwischen dem Precursorkörper und einer
Giessformoberfläche ein Wärmedämmmittel vorgesehen wird.This task is carried out in a method of the type mentioned
solved according to the invention in that in front of a respective
Casting process between the precursor body and one
A heat insulation is provided on the mold surface.
Das Wärmedämmmittel kann nach einer ersten Ausführungsform der
Erfindung in Form einer bereichsweisen Beschichtung der
Giessformoberfläche eingebracht werden. Die bereichsweise
Beschichtung muss solchenfalls eine gegenüber dem Material der
Giessform vorzugsweise sehr viel schlechtere
Wärmeleitfähigkeit aufweisen. In Frage kommen in vorteilhafter
Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens kunstharz- oder
wasserglasgebundene Sandmaterialien, wie sie beispielsweise
beim Einsatz von Sandkernen verwendet werden. Hierbei können
infiltrierbare Sandkernmaterialien oder nicht infiltrierbare,
druckgussfeste Sandkernmaterialien verwendet werden. Letztere
haben den Vorteil, dass sie durch Rütteln einfach entfernt
werden können.According to a first embodiment, the thermal insulation means
Invention in the form of a partial coating of the
Mold surface are introduced. The area by area
In such a case, the coating must be compared to the material of the
Casting mold preferably much worse
Have thermal conductivity. Eligible come into question
Further development of this inventive concept synthetic resin or
water glass-bonded sand materials, such as those
when using sand cores. Here you can
infiltrable sand core materials or non-infiltrable,
die-cast sand core materials are used. Latter
have the advantage that they are easily removed by shaking
can be.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das
Wärmedämmmittel von einem zusätzlichen Precursorkörper
gebildet werden, dessen exotherme Reduktionsreaktion bei
niedrigerer Temperatur exotherm abläuft, und wobei die dabei
entstehende in die Schmelze abgegebene Reaktionswärme den
Wärmeabfluss zu der Giessformoberfläche teilweise kompensiert.
Ein solcher zusätzlicher Precursorkörper könnte beispielsweise
von einem infiltrierbaren Quarz-Sandkern gebildet sein, der
partiell mit der Leichtmetallschmelze reagiert und dabei
zusätzliche Wärme erzeugt. Der hierbei entstehende
Verbundwerkstoff ist sehr hart und daher schwer zu entfernen.
Insofern würde sich eine nur oberflächliche Infiltration als
vorteilhaft erweisen, zumal solchenfalls der restliche nicht
infiltrierte Kernbereich die Wärmeableitung wirksamer
verzögern könnte.According to a further embodiment of the invention, the
Thermal insulation from an additional precursor body
are formed, its exothermic reduction reaction
lower temperature is exothermic, and the thereby
resulting heat of reaction released into the melt
Heat flow to the mold surface partially compensated.
Such an additional precursor body could, for example
be formed by an infiltrable quartz sand core, the
partially reacts with the light metal melt and thereby
generates additional heat. The resulting one
Composite material is very hard and therefore difficult to remove.
In this respect, only a superficial infiltration would turn out to be
prove to be advantageous, especially since the rest of the case does not
infiltrated core area more effective heat dissipation
could delay.
In vorteilhafter Weise umfasst der zusätzliche Precursorkörper
Metalloxide, wie Kupferoxid, Bleioxid oder Eisenoxid. Das sich
in diesem zusätzlichen Precursorbereich bildende Gefüge kann
(und sollte) niedriege Festigkeitseigenschaftne aufweisen.
Durch die bei Infiltration mit der Leichtmetallschmelze
entstehenden exothermen Reaktionen wird Wärme erzeugt, die der
Wärmeableitung des an kritischer Stelle zur Verstärkung
eingesetzten Precursorkörpers entgegenwirkt. Die exotherme
Reaktion kann durch zusätzliche andere sauerstoffspendende
Mittel (z. B. Nitrate) wie sie in der Sprengstoffindustrie
eingesetzt werden, unterstützt bzw. initiiert werden. Der
verstärkende Precursorkörper kann beispielsweise in Form eines
Verstärkungsteil im Bereich des Lagerstuhls für eine
Kurbelwelle oder dienen.The additional precursor body advantageously comprises
Metal oxides such as copper oxide, lead oxide or iron oxide. That I
structure forming in this additional precursor area
(and should) have low strength properties.
By infiltration with the light metal melt
The resulting exothermic reactions generate heat that the
Heat dissipation at the critical point for reinforcement
counteracts used precursor body. The exothermic
Reaction can be caused by additional other oxygen donations
Agents (e.g. nitrates) as used in the explosives industry
be used, supported or initiated. The
reinforcing precursor body can for example in the form of a
Reinforcement part in the area of the camp chair for one
Crankshaft or serve.
Wenn der zusätzliche Precursorkörper an der erforderlichen
Stelle des Gußstücks stört, wird vorgeschlagen, den
Precursorkörper so in oder an der Giessform anzuordnen, dass
er nachträglich vom Gußstück entfernt werden kann. Dies
bedeutet, dass er ausserhalb der Zielkontur des
herzustellenden Gußstücks, also quasi in die Wand der zu
diesem Zweck zurückzusetzenden Giessform, eingesetzt wird.If the additional precursor body at the required
Disruption of the casting is proposed
Arrange the precursor body in or on the casting mold so that
it can be subsequently removed from the casting. This
means that it is outside the target contour of the
to produce the casting, so to speak in the wall of the
mold to be reset for this purpose is used.
Um den Einlegevorgang der Eingussstücke in die Gießform vor
der Infiltration zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, den
eigentlichen verstärkenden Precursor und die wärmedämmende
Isolation oder den wärmeabgebenden Reaktionskörper vorher zu
verbinden, z. B. durch Kleben oder Verklammern. Eine
integrierte Herstellung von beiden Vorkörpern in einem
Arbeitsgang könnte unter Kostengesichtspunkten sinnvoll
erscheinen.The process of inserting the castings into the mold
To simplify infiltration, it is proposed that
actual reinforcing precursor and the heat insulating
Isolation or the heat emitting reaction body beforehand
connect, e.g. B. by gluing or clipping. A
integrated production of both preforms in one
Operation could make sense from a cost perspective
appear.