Anwendungstechnische Eigenschaften des Formsprühens in Abhängigkeit der Applikationstechnik für das Druckgießen

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Jasmin Hofmann
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1 Anwendungstechnische Eigenschaften des Formsprühens in Abhängigkeit der Applikationstechnik für das Druckgießen 15. Internationaler Deutscher Druckgusstag Dr. Jens Röse; Dr. Andreas Gebauer-Teichmann

2 Agenda 1 VOLKSWAGEN am Standort Kassel 2 Warum Formsprühen??? 3 Charakterisierung der Applikationstechnik 4 Anwendungstechnische Eigenschaften 5 Serie - Implementierung Mikrosprühen 6 Simulation 7 Zusammenfassung/ Fazit Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 2

Eigenschaften 5 Serie - Implementierung Mikrosprühen 6 Simulation 7

3 Geschäftsbereiche am Standort Kassel Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 3

Warmumformung Aggregateaufbereitung Abgasanlage Dr.

4 Geschäftsbereiche am Standort Kassel Getriebe Gießerei Vertrieb Original Teile und Service Warmumformung Aggregateaufbereitung Abgasanlage Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 4

5 Geschäftsbereiche am Standort Kassel Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 5

Leichtmetallgießerei Kassel Leitung: Gerd Hahn Gegründet: 1961 Beschäftigte: 1.

Strukturteile Gesamt Produktionsvolumen/ Jahr* 2,25 Mio. 2,93 Mio. 0,80 Mio. 0,67 Mio.

6 Leichtmetallgießerei Kassel Leitung: Gerd Hahn Gegründet: 1961 Beschäftigte: Produkte Schaltgetriebegehäuse Automatikgetriebegehäuse Zylinderkurbelgehäuse Strukturteile Gesamt Produktionsvolumen/ Jahr* 2,25 Mio. 2,93 Mio. 0,80 Mio. 0,67 Mio. 6,65 Mio. *Summe 2012 Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 6

7 Warum Formsprühen??? Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 7

8 Warum Formsprühen??? Gussteilentformung Schmierung Prozessstabilität Formkühlung Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 8

9 Nachteile des Formsprühens Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 9

10 Charakterisierung der Applikationstechnik Konventionelles Formsprühen - Massenstrom: 13,07 g/s - Sprühwinkel: 20,7 u. 35,9 Mikrosprühen Düsendurchmesser Ø 0,80mm: - Massenstrom: 4,43 g/s Düsendurchmesser Ø 0,45mm: - Massenstrom: 1,45 g/s Sprühwinkel: 30,2 u. 37,4 Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 10

35,9 Mikrosprühen Düsendurchmesser Ø 0,80mm: - Massenstrom: 4,43 g/s Düsendurchmesser

11 Charakterisierung der Applikationstechnik Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 11

12 Anwendungstechnische Eigenschaften Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 12

13 Anwendungstechnische Eigenschaften t S = 0,769s Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 13

14 Anwendungstechnische Eigenschaften t S = 0,769s t S = 0,779s t S = 0,789s Δt = 0,000s t S = 0,791s Δt = 0,002s t S = 0,793s Δt = 0,004s t S = 0,795s Δt = 0,006s t S = 0,807s Δt = 0,026s t S = 0,889s Δt = 0,100s Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 14

= 0,795s Δt = 0,006s t S = 0,807s Δt = 0,026s t S = 0,889s Δt = 0,100s

15 Anwendungstechnische Eigenschaften Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 15

16 Anwendungstechnische Eigenschaften Sprüheffizienz = abgeführte Wärme erforderliche Energie zur Verdampfung des Trägermediums Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 16

17 Anwendungstechnische Eigenschaften Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 17

18 Serie - Implementierung Mikrosprühen - Düsenanzahl so gering wie möglich halten (Reduzierung der Düsen von 28 auf 10) - Abstand von ca. 0,4 m zwischen Düse und Formoberfläche wählen - Stationäres Sprühen (Haltepunkte) während Programmablauf möglichst vermeiden - Sprührobotergeschwindigkeit möglichst hoch wählen Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 18

0,4 m zwischen Düse und Formoberfläche wählen - Stationäres Sprühen (Haltepunkte) während

19 Serie - Implementierung Mikrosprühen Mikrosprühen Erhöhung der Formtemperatur um ca. 40 C Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 19

20 Simulation Die Life Simulation Wärmeübergangskoeffizient Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 20

Simulation Die Life Simulation 5.432 59.365 Gießzyklen Empty 100.000 68.

066 730 500 11-fache Erhöhung der Schusszahl bis zur ersten

21 Simulation Die Life Simulation Gießzyklen Empty fache Erhöhung der Schusszahl bis zur ersten Formschädigung Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 21

22 Zusammenfassung Prozess-/ Qualitätseinfluss konv. Formsprühen Mikrosprühen Wärmeabführung ++ - Sprüheffizienz - ++ Trennschichtbildung + ++ Konstante Auswerferkräfte + + Taktzeitreduzierung - ++ Werkzeugstandzeit -- + Oberflächenverfärbungen + - Porosität + + Mechanische Eigenschaften + + Gussteilverzug sehr schlecht - ungenügend + befriedigend ++ gut Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 22

23 Fazit/ Ausblick Die Trennstoffapplikation erfordert eine Kompromissbereitschaft zwischen der Kühlwirkung und der Trennschichtbildung. Randbedingungen wie der Abstand zwischen Sprühdüse und Form sowie die Ausgangstemperatur beeinflussen maßgeblich das Interaktionsverhalten zwischen dem applizierten Trennstoff und der Formoberfläche. Die Implementierung des Sprühprozesses in die Simulation ermöglicht eine bessere Vorhersage des Wärmehaushaltes der Druckgussform wodurch sich die Qualität der Bauteile sowie die Formlebensdauer nachhaltig verbessern lässt. Dr. Jens Röse - Gießerei-Entwicklung - Tel.: März 2015 Seite 23

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

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