Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergütung eines Druckgussteils, bei dem zunächst das Druckgussteil in einer Gießform mit zumindest einer festen und einer beweglichen Form hälft e gegossen wird, daraufhin die der Gießform durch Ausfahren der beweglichen Formhälfte geöffnet wird, anschließend das Druckgussteil in der beweglichen Formhälfte abgeschreckt wird, im Folgenden das Druckgussteil aus der beweglichen Formhälfte ausgeworfen wird und abschließend das Druckgussteil warm- oder kaltausgelagert wird.

Zum Vergüten beziehungsweise Aushärten von Aluminium- Gusslegierungen sind verschiedene Verfahren bekannt, welche je nach gewünschter Härte, Zugfestigkeit und Dehnung angewendet werden. Bei der Herstellung von Zylinderkurbelgehäusen für die Automobilindustrie wurde in den letzten Jahren zur Vergütung der Aluminiumlegierungen bevorzugt eine T5-Wärmebehandlung angewendet. Bei diesem Verfahren wird das Gussteil aus der Gießhitze kontrolliert akgekühlt und anschließend warm ausgelagert. Bei diesem Verfahren werden jedoch häufig insbesondere im dickwandigen Lagerstuhlbereich nicht die geforderten Werte prozesssicher erreicht. Insbesondere entsteht durch die Zeitverzögerung zwischen dem Öffnen der Form und der Kühlung ein Temperaturverlust, der zur Ausscheidung von Gleichgewichtsphasen, also zur Reduzierung der Übersättigung des Aluminium-Mischkristalls führt, eine Verringerung des Festigkeitsniveaus des Gussteils. Alternativ ist es bekannt, eine Vergütung durch das T6-Verfahren herbeizuführen. Dabei wird vor dem Warmauslagern zunächst ein Lösungsglühprozess durchgeführt, und das Gussteil abgeschreckt. Diese Homogenisierungsglühung findet bei Temperaturen von etwa 450 bis 540°C statt, so dass ein hoher Energieaufwand erforderlich ist, um bessere Festigkeiten zu erreichen.

Daher wird in der DE 10 2007 041 445 AI ein Verfahren zur Kühlung von Gussteilen vorgeschlagen, bei dem nach der Erstarrung des Angusskanals und nach dem Erstarren des Gussteils die Form geringfügig geöffnet wird, wobei der Spalt kleiner ist als die Dicke des Gussteils und anschließend in den Spalt ein Kühlmittel eingedüst wird. Hierdurch sollen Zykluszeiten verbessert werden.

Nachteilig ist jedoch, dass das eingedüste Kühlmittel sich über die Fläche des Gussteils verteilen muss, so dass Temperaturgefälle über das Gussteil auftreten. Entsprechend entsteht eine besonders gute Kühlung im Randbereich des Spaltes, an der Eindüsposition. Des Weiteren kann eine schlechte Kühlwirkung durch den Leidenfrost ^' sehen Effekt entstehen. Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Vergütung eines Druckgussteils bereit zu stellen, mit welchem in gewünschten Bereichen eine Erhöhung der Härte, der Streckgrenze und der Zugfestigkeit der Legierung bei möglichst gleich bleibenden Dehnungswerten erreichbar ist, ohne den Energieverbrauch zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass unmittelbar nachdem oder während die Gießform geöffnet wird, Sprühwerkzeuge einer Sprühvorrichtung zwischen die Formhälften eingefahren werden, mit welchen ein Kühlmittel zum Abschrecken auf das Druckgussteil aufgebracht wird, kann eine dosierte Kühlung des Druckgussteils durchgeführt werden, welche sowohl bezüglich der Position als auch der eingebrachten Kühlmittelmengen optimiert werden kann. So können optimale Gefügequalitäten erreicht werden.

In einem bevorzugten Verfahren werden die Sprühwerkzeuge der Sprühvorrichtung auf dickwandige Bereiche des Druckgussteils ausgerichtet. Durch den Abschreckeffekt werden in den dickwandigen Bereichen Gefüge mit hohen Festigkeiten und guten Dehnungswerten erzielt, da die Übersättigung des Aluminiummischkristalls nicht abgebaut wird , und die gelösten Elemente noch für den Aushärtungsprozess zur Verfügung stehen .

In einer bevorzugten Ausführung beträgt der Sprühdruck mindestens 8 bar, vorzugsweise 25 bar. Bei diesen Sprühdrücken wird das Kühlmittel derart beschleunigt, dass der Leidenfrost ^' sehe Effekt auch bei noch heißen Druckgussteilen zuverlässig durchschlagen wird. Tritt das zerstäubte Kühlmittel durch die Düse aus und trifft mit einer entsprechend hohen Auftrittsgeschwindigkeit auf die noch heiße Wand des Gussteils, so entsteht zwar ein Dampfpolster durch die Verdampfung, jedoch ist dieses nicht in der Lage den weiteren Sprühstrahl gemäß des Leidenfrost ^' sehen Effektes von der Oberfläche fernzuhalten, da der Sprühstrahl aufgrund seiner hohen kinetischen Energie das Dampfpolster durchschlägt. Somit gelangt jedoch das Kühlmittel direkt auf die Oberfläche der Wand. Hieraus resultiert sowohl eine sehr gute Kühlwirkung, als auch eine optimale Benetzung der Formwand der Gussform mit dem Trennmittel. Die besonders kurze Abschreckzeit mit besonders hohem Temperaturgradienten zwischen Kühlmittel und Gussteil führt zu einem hohen Festigkeitspotential für nachfolgende Aushärtungsvorgänge. Zur Reduzierung der Taktzeiten kann gleichzeitig mit dem Besprühen des Druckgussteils in der beweglichen Formhälfte die feste Formhälfte besprüht werden, so dass diese in einem Verfahrensschritt mit gekühlt wird.

Vorzugsweise ist das Sprühmedium ein Kühlmittel- Luft- Gemisch, wobei das Verhältnis zwischen Luft und Kühlmittel geregelt wird. So kann eine optimale Zerstäubung erreicht werden, die den Kühleffekt verstärkt.

In einer weiterführenden Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vor dem Auswerfen des Druckgussteils die Sprühwerkzeuge der Sprühvorrichtung aus dem Zwischenraum zwischen den Formhälften ausgefahren und nach dem Auswerfen des Druckgussteils zur Kühlung der Gießform wieder eingefahren. Durch dieses erneute Besprühen der festen Formhälfte und dem erneuten Besprühen der beweglichen Formhälfte werden diese besonders schnell für den nächsten Zyklus zur Verfügung gestellt.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Sprühvorrichtung an einem Auswerferarm befestigt ist, so dass die Sprühvorrichtung erst beim Auswerfen aus dem Zwischenraum zwischen den Formhälften ausgefahren wird. So kann auf einen zusätzlichen Arm am Roboter verzichtet werden. Des Weiteren wird die Taktzeit verkürzt, da auf ein Ein- und Ausfahren verzichtet werden kann.

Ein besonders hohes Festigkeitsniveau lässt sich erreichen, wenn das Warmauslagern bei einer Temperatur von 140 - 250 °C durchgeführt wird, da übersättigt im Aluminiumkristall gelöste Gase, im Gegensatz zur T6 Wärmebehandlung, bei diesen Temperaturen nicht ausgeschieden werden, und somit keine Erhöhung des Porositätsgrades erfolgt. In einer bevorzugten Verwendung ist das Druckgussteil ein Zylinderkurbelgehäuse und die Sprühwerkzeuge werden auf den Lagerstuhlbereich ausgerichtet. So kann im hochbelasteten Lagerstuhlbereich eine hohe Festigkeit erzielt werden, ohne die Zylinderbereiche stark zu beeinflussen, und Spannungsniveau signifikant zu erhöhen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Vergütung eines Druckgussteils kann entsprechend ein Zylinderkurbelgehäuse hergestellt werden, welches in den unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche optimale Gefügeeigenschaften aufweist, ohne dass zusätzliche Kosten entstehen. Die spannungskritischen Zonen der Zylinderrohre und - buchsen sind durch die Formhälfte abgedeckt, so dass die Lagerstühle selektiv angesprüht werden ohne die Zylinderbereiche in höherem Maße zu beeinflussen, in denen eine höhere Härte häufig nicht gewünscht ist. Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft anhand der Figuren erklärt.

Figur 1 zeigt schematisch die geschlossene Gießform.

Figur 2 zeigt die Gießform nach dem Öffnen.

Figur 3 zeigt die Gießform nach dem Auswerfen des Druckgussteils.

In der Figur 1 ist eine Gießform 2 zur Durchführung eines Druckgussverfahrens dargestellt, welche eine feste Formhälfte 4 und eine bewegliche Form h äffte 6 aufweist. In der Figur ist im Bereich der Trennfläche zwischen fester und beweglicher Formhälfte 4, 6 eine Sprühvorrichtung 8 angeordnet, die wie die Gießform 2 mit einem Steuergerät 10 verbunden ist. Die Sprühvorrichtung 8 besteht üblicherweise zumindest aus einem Kühlmittelzulauf und einem Kühlmitteltank, wobei das Kühlmittel über eine frequenzgeregelte Flüssigkeitsdruckpumpe zu einem Sprühgerät 12 gefördert wird, wobei der Druck des Kühlmittels auf 25 bar erhöht wird. Das druckfest ausgeführte Sprühgerät 12 weist mehrere Sprühwerkzeuge 14 auf, von denen jeweils zumindest eine für das Besprühen der festen Formhälfte 4 und eine für das Besprühen der beweglichen Formhälfte 6 beziehungsweise eines in der beweglichen Formhälfte 6 angeordneten Druckgussteils 16 ausgerichtet sind. Die Bewegung des Sprühgerätes 12 und der Sprühwerkzeuge 14 kann dabei computergesteuert über das Steuergerät 10 erfolgen. Die Sprühwerkzeuge 14 weisen einen Druckluftanschluss und einen Anschluss für das Kühlmittel auf und sind ebenfalls auf die hohen Fluiddrücke ausgelegt. Im Sprühwerkzeug 14 werden die Druckluft und das Kühlmittel gemischt. Durch diese Mischung entsteht eine gleichmäßige Zerstäubung des Kühlmittels. Hierzu ist eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit der Druckluft in der Mischkammer des Sprühwerkzeugs 14 erforderlich, die durch eine entsprechend geregelte Luftpumpe 18 für die Druckluft sichergestellt wird.

Das Druckgussteil 16 ist in vorliegendem Ausführungsbeispiel ein Zylinderkurbelgehäuse mit einem Lagerstuhlbereich 20 und einem Zylinderbereich 22.

Nach dem Gießen des Druckgussteils 16 öffnet sich, wie in Figur 2 dargestellt ist, die Gießform 2 also die bewegliche Formhälfte 6 wird mit dem darin befindlichen Druckgussteil 16 von der feststehenden Formhälfte 4 wegbewegt, so dass ein Zwischenraum entsteht, in den etwa gleichzeitig mit dem Öffnen der Gießform 2 die Sprühwerkzeuge 14 des Sprühgerätes 12 eingefahren werden. Die Sprühwerkzeuge 14 besprühen im Folgenden an der einen Seite die feststehende Formhälfte 2, die somit gekühlt wird, an der entgegengesetzten Seite jedoch das Druckgussteil 16 und hier aufgrund seiner Lage in der Form vor allem den dickwandigen Bereich des Lagerstuhls 20, während die spannungskritischen Zonen der Zylinderrohre 22 beziehungsweise - buchsen durch die bewegliche Formhälfte 6 und die Pinolen abgedeckt bleiben. Entsprechend entsteht eine selektive Kühlung des Lagerstuhlbereichs, die dazu führt, dass ein Härteanstieg in diesem Bereich von etwa 17% nachweisbar ist, während die Härte im Abstand von ca. 30mm vom Zylinderdeck lediglich um etwa 3 bis 5% ansteigt und am Zylinderdeck gar nicht ansteigt. Gleichzeitig steigt die Zugfestigkeit um etwa 13% und die 0,2%-Dehngrenze um 23%.

Dies ist auf den Abschreckeffekt zurückzuführen, durch den die Ausscheidung von Gleichgewichtsphasen verhindert wird und ein hoher Übersättigungsgrad des Aluminiummischkristalls erhalten bleibt und somit ein hohes Festigkeitsniveau, vergleichbar mit einer Homogenisierungsbehandlung, erzielt werden kann . Dieser Effekt ist bei hohen Temperaturgradienten, also hohen Ausgangstemperaturen und niedrigen Kühlmitteltemperaturen am Druckgussteil besonders hoch, so dass die Öffnung der Gießform 2 möglichst unmittelbar nachdem das Druckgussteil 16 erstarrt ist, geöffnet wird und das Kühlmittel möglichst unmittelbar am Druckgussteil wirken sollte. Hierzu wird das Kühlmittel mit einem Druck von 25bar aufgebracht, wodurch auf der heißen Formwand zwar ein Dampfpolster durch die Verdampfung entsteht, jedoch ist dieses nicht in der Lage den weiteren Sprühstrahl gemäß des Leidenfrost ^' sehen Effektes von der Oberfläche fernzuhalten, da der Sprühstrahl aufgrund seiner hohen kinetischen Energie das Dampfpolster durchschlägt. Somit gelangt jedoch das Kühlmittel direkt auf die Oberfläche des Druckgussteils 16. Hierdurch wird ein Ausscheiden von Gleichgewichtsphasen vermieden.

Im Folgenden wird das Druckgussteil 16 ausgeworfen, nachdem die Sprühwerkzeuge 14 aus dem Zwischenraum zwischen den Formhälften ausgefahren wurden. Nach der Entnahme können die Sprühwerkzeuge zur weiteren Kühlung der festen Formhälfte 4 und der beweglichen Formhälfte 6 wieder eingefahren werden. Alternativ ist es möglich, die Sprühvorrichtung 8 direkt am Auswerferarm zu befestigen, so dass auf ein Ausfahren der Sprühvorrichtung 8 vor dem Auswerfen verzichtet werden kann.

Das Druckgussteil wird im Folgenden bei einer Temperatur von etwa 150°C warmausgelagert. Auf diese Weise lassen sich Zugfestigkeiten von 300MPa erreichen, ohne eine folgende Homogenisierungsglühung durchführen zu müssen. Im Aluminiumkristall gelöste Elemente

werden nicht ausgeschieden und stehen entsprechend beim Aushärtungsvorgang zur Verfügung.

Aus alledem folgt, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Zylinderkurbelgehäuse hergestellt werden können, die im hochbelasteten Lagerstuhlbereich ein deutlich erhöhtes Festigkeitsniveau aufweisen, ohne die Strukturen in den spannungskritischen Bereichen der Zylinderrohre zu ändern. Entsprechend können Kosten im Vergleich zur sonst notwendigen T6- Wärmebehandlung deutlich reduziert werden. Dabei werden bei hohen Temperaturgradienten zwischen Druckgussteil und Kühlmittel besonders gute Ergebnisse bezüglich des Gefüges erzielt.

Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich der Anmeldung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Insbesondere können sich die Druckgussformen und Sprühgeräte von den dargestellten unterscheiden. Auch lässt sich dieses Verfahre auf andere herzustellende Werkstücke als Zylinderkurbelgehäuse übertragen.