CN108200764A - 用于制造用于金属铸造的模具材料模具的方法和设备 - Google Patents

Abstract

要制造用于金属铸造的改善的模具且不增加制造的复杂性。“改善”要如此解释：即使在模具材料的质量、即多个特性中的至少一个变化或改变的情况下，由该模具材料创建的模具也长期在表面具有相同硬度。为此，提出制造用于铸造的模具材料模具，该模具材料模具具有用于金属铸造的最小强度。将颗粒状模具物料作为模具材料(41)填充到型箱(40)中。将模具物料(41)模制系统中的型箱(40)中、在模型(44)上方挤压，模型存在于模型板(46)上。在第一步骤中，型箱(40)被压制设备(1)向在冲头(10)的范围(13)上的止挡部移动经过第一行程路段。在第二步骤中，模型板(46)被压制设备(1)移动经过第二行程路段(s₁、s₂)到终止位置，用于硬化或挤压(制造)模具材料模具。由于未挤压的模具材料(41)的至少一个特性的改变，根据模具材料优选自动地改变第二行程路段(s₁、s₂)的长度，或根据之前模具的模具材料的之前硬化或挤压结束时求取的力来改变(100、102；102′)第二行程路段(s₁、s₂)。提出的模制机器以挤压的模具中的模具材料(41)的硬度调节(强度调节)的方式工作。

Description

用于制造用于金属铸造的模具材料模具的方法和设备

技术领域

本公开内容(和权利要求)涉及用于制造模具材料模具(Formstoffform)的方法，所述模具材料模具具有用于金属铸造的预给定的或能够预给定的最小强度。在此，将模具物料(Formmaterial)送入到型箱中，并且将模具物料在型箱中挤压。根据本发明，以两个步骤进行挤压：在第一步骤中，将型箱向具有冲头的止挡部移动经过第一行程路段；在第二步骤中，将模具物料经过第二行程路段移动到终止位置中，并且在此进一步挤压。第二行程路段的长度取决于模具物料的性质。

背景技术

用于制造用于金属铸造的模具材料模具的模具材料或模具物料在挤压之后在引入力的一侧上具有与背离力引入的侧相比更高的形状稳定性(Formfestigkeit)。在此，形状稳定性的差异与作用在相应区域上的力成比例。这种效应由此引起：所述力从力引入侧以要挤压的模具材料的堆积角(Schüttwinkel)来传递。也就是说，所述力由于摩擦按份额地支撑在侧面边界上、例如型箱壁上或者直立或站立的模型轮廓上。

力的这种不均匀作用导致模具材料在型箱中的不同地挤压。这又导致模具材料不一致的强度。为了减小或平衡模具材料挤压的这种差异，从60年代起就已经开发出各种各样的预挤压方法。由此，减小了引入力的模具材料成型侧(Formstoff-Formseite)与相对置的侧之间的挤压差异。结果是，改善了模具材料的平均形状稳定性。

然而，通过补偿挤压(Nachverdichtung)实现的模具材料模具的质量改善、即由此在远离引入力的区域中实现的改善地挤压材料，不会引起模具材料模具的恒定的形状稳定性和质量，所述恒定的形状稳定性和质量对于长期具有低废品率的高质量产品是期望的。

DE 44 25 334 C2(DIS，Dansk工业集团)，第一栏，第38至45行，旨在将模具的表面构型得足够硬。在那里没有提及力，而是提及压力，所述压力在相同面积的情况下还是表示力。然而在现有技术中的这种建议不适用于型箱以及布置在型箱中的模型板(模型存在于该模型板上并且该模型板相对于型箱移动)，而适用于倒入到型腔中的砂的挤压(第二栏，第29至39行)。那里的每个压板3、8都在其彼此横向移动的表面上具有模型4、5，使得将注入的型砂在型室中挤压并形成希望的模制件(铸模件)。

DE 602 17 205 T2(新东工业株式会社)具有类似的任务，研究型砂的特性并且认识到，不同的型砂具有不同的特性，并且因此需要平衡调节，以便在最佳的挤压条件下实现在第[06]段中所阐述的型砂的均匀的高度。在第[042]至[045]段中找到尽可能好的阐述。然而，压力传感器仅在第[69]段中被提及并且其具有以下任务：区分挤压的第一阶段(第[042]段中所提及的初挤压)与挤压的第二阶段(第[043]段中所提及的次挤压)，这又在权利要求5中找到。压力传感器促使从初挤压切换到次挤压。

发明内容

需要用于制造用于金属铸造的模具材料模具的方法，所述模具材料模具更均匀地挤压，由此，应改善模具材料模具的形状稳定性。这(比目前更有效地)实现金属铸造产品一致的高质量，并且降低受损的模具材料模具(和铸件)的数量。此外，需要用于制造模具材料模具的系统，所述模具材料模具具有(长期来看)一致的模具质量。

本发明的任务在于，制造用于金属铸造的更好的模具，并且不增加制造的复杂性。“更好”能够如此解释：即使在模具材料的质量、多个特性中的至少一个变化或改变的情况下，由所述模具材料创建的模具也长期在表面处具有相同硬度。

该任务通过所述方法(权利要求1或20)来解决，然而也借助所述设备(权利要求15)来解决。在此，这些被全面涵盖。

也要求保护的两阶段的方法(权利要求26)具有第一步骤和第二步骤，并且针对第二步骤存在根据第三特征调节或是改变的第二行程路段。如果砂的特性改变，则需要进行改变。如果砂不发生改变，则也不设置调节干预。这是在此给出的调节路段(Regelstrecke)的所谓的“稳态振动状态”。之前的挤压过程的测量对接下来的挤压过程(或后续挤压过程中的一个)有调节上的影响。

所要求保护的发明(权利要求1、20、26)作为分别与现有技术完全不同的工作方法起作用。设置有另一指令变量尤其是力，求取所述指令变量用于之前制模的模具的质量和硬度，并且补偿调节用于接下来制模的行程，所述行程在提升模型板之前作为第二行程路段给出。

当型箱上方邻接在冲头时，则调节第二间距或者本领域技术人员要说“被调节的”(根据权利要求15)。然后，对于从下面工作的压制设备来说，实际上没有进一步的向上移动。然后，进行以下移动(权利要求1中的第二步骤)：(仅仅)模型板被按压设备进一步向上移动，型箱自身不能进一步移动，然而模型板移动第二行程路段，以便达到尤其型箱的下边缘的目标。

根据力来调节所述第二行程路段(权利要求1，最后一个特征)。所述力代表模具在表面处的硬度并且被本发明作为指令变量使用，由该指令变量得出第二制模中所必需的行程。通过预给定模型冲程进行的砂表面的强度调节或硬度调节本身作为上级调节。根据本发明，这不在同一过程中实现，而是在前面的制模结束之后在时间上错位地实现。DE 60217 205T2示出一种箱体，该箱体要求位置调节。DE 44 25 334C2未公开箱体，即在此不存在相对于箱体的要达到的位置标准。

在实施例中，这是非常直观的——在实施例中，S2约为5mm的两个相同的行程在两个不同的挤压曲线(两个不同砂的力-行程特性)的情况下，提供非常不同的力。因此，它们也提供非常不同的强度，例如图8a的右图。在此，对本发明进行补偿调节，并且在实施例中这种差调节示出在图8的右图中。如此补偿调节所述行程：使得在行程终点处尽可能地达到所述力。

因此，目标导向具有以下两个方面：必须达到所述力，并且必须在模型板达到型箱的下边缘的时间点达到所述力。此外，这必须准确地重复地实施。

如果本领域技术人员以不同的方式理解问题，并且其从具有不同行程-力特性的不同的砂出发，则得出本发明改变行程的必要性，从而使力(硬度或强度)在挤压结束时是适当的。如果本领域技术人员以不同的方式工作，并且仅对一个力进行调节，如果其从改变挤压不足的模具材料(型砂)的特性出发，则行程会不确定。根据本发明，实现两个目标，并且本发明使用对力的之前多个测量或之前多个测量中的一个测量作为基础，所述力是所属挤压结束时的力。

以结果为导向地会是这样：当达到型箱的下边缘时，力可能过高。那么该力是无用的，根据DE 602 17 205 T2，通过计时器更长地施加这种力也不会改善。然而，如果因为砂太容易被挤压而该力过小，则砂表面的可能强度在(假设调节为固定的)冲程结束时还没有达到最大(ausreizen)。

能够从多个方向考虑本发明，并且在此从现有技术不容易想到：现有技术作为其工艺的结束也将模型板取向到一致于型箱的底侧的下边缘。对于制造合理的或能够使用的模具，这是迫切需要的，然而如何达到这种必要性则根据本发明是不同的，也就是说，基本上与DE 602 17 205 T2所提出的行程不同。

所要求保护的基础发明的构型包括在从属权利要求中。所述构型能够以技术上有意义的方式彼此结合。附加地，说明书尤其结合附图表征并且阐述本发明。

颗粒状、可流动的模具材料(也称为型砂、模具物料、随后简化称为“模具材料”)通常涉及结合皂土(Betonit)的模具材料、也简称为“砂”，由所述模具材料制造用于金属铸造的模具材料模具。在循环中总是重复使用模具物料，其中，初始物料会随时间例如借助芯砂或湿型砂(新型砂)和精细材料部分(例如磨碎的砂颗粒)以非限定的方式进行混合，由所述芯砂或湿型砂能够构成用于要创建的铸件的填衬芯(Einlagenkern)。这种纯模具物料、湿型砂或用过的芯砂和精细材料的混合改变模具材料的特性。

模具材料也会具有不同的粒度分布，所述粒度分布对于必须施加多少力以便将模具物料挤压到目标值有直接影响。实际上，借助标准测试来求取一个物料批次的模具物料特性。在该测试时，以物料填充标准容器，并且借助冲模(Stempel)以预给定的力进行挤压。当达到预给定的力时，测量冲模到标准容器中的进入深度。

测量的值、即冲模进入到标准容器中的行程路段下述值：所述值在现有技术的系统中为了补偿挤压模具材料模具而调节为恒定值，所述模具材料模具由一个物料批次的物料创建。

在此不考虑：关于行程的力曲线不是常量，而是根据每个单独模具材料模具的模具物料的特定特性改变。图1示出一个物料批次的模具物料的多个测量的结果。容易看出，在冲模以预给定的3000N的力压入标准容器中的情况下，冲模到标准容器中的进入深度在约12mm与超过50mm之间变化。

本发明涉及制造用于金属铸造的模具材料模具的方法，所述模具材料模具具有能够预给定的模具最小强度。

在所述方法中，将模具材料(颗粒状模具物料)填充到型箱中，并且将物料在模制系统中的型箱中挤压。所述挤压以两个步骤进行。

在第一步骤中，填充有模具材料的型箱被压制设备向冲头上的止挡部移动经过第一行程路段。通常情况下，所述冲头布置在型箱的上方，使得型箱从下面压向冲头。

冲头能够具有冲模或多冲模，所述冲模或多冲模从冲头向型箱的方向突出。在第一步骤期间，冲模或多冲模保持在预给定的位置中，并且在第一步骤期间在该位置中进入到之前填充到型箱中的模具物料中。次优选地，冲模或多冲模在第一步骤期间主动向型箱的方向挤压。

在第二步骤中，模型板随着模型(在型箱静止的情况下)通过压制设备移动经过第二行程路段到终止位置，用于硬化或挤压(创建)模具材料模具。在此，根据模具物料的特性改变所述第二行程路段，尤其对于各个型箱优选地根据模具物料的组成自动地调节第二行程路段。优选地，由测量之前挤压过程的力产生当前挤压过程的新调节。

也就是说，针对每个(接下来的)模具材料模具求取个性化的、取决于模具物料的组成的第二行程路段，并且针对每个接下来的模具材料模具个性化地调节在模制系统上的第二行程路段。也包括以下情况：不必在两个或多个模具材料模具之间调节所述第二行程路段，因为对于两个或多个彼此跟随的模具来说，模具物料具有相同的或至少基本上相同的组成。然而，如果在模具材料的至少一个特性中产生偏差，则所述方法在此也具有发起调节(冲模要移动的冲程的)行程的能力。调节的意义在于，仅当需要补偿调节时、即已经测量到调节差(Regeldifferenz)时，进行干预。

因此，该调节既实现调节挤压结束时的力，该力确定模具的质量(其表面处的硬度)。也至少基本上以最大为型箱高度的±5％的公差(作为尽可能的标准量具)实现用于达到型箱的下边缘所需要的冲程。

在硬化或挤压结束之后不必阐释时间点。能够延续以下时间上的范围：从达到型箱的下边缘时挤压结束的时间点起，最多延伸到模制周期的持续时间或调节的采样周期(T)的持续时间(权利要求12)。在该区域中，不产生或者产生不能够察觉模具硬度的改变；如果(在挤压结束后)还施加有力或稍后还施加有力，则能够直接进行挤压的力的测量，借助在表面处求取模具硬度的另一测量设备来求取，然而，这在下一个压制(挤压)之前使用。如果给调节提供更多时间、即接受更多制模的型箱处于模具硬度的测量与间距s的补偿调节之间，则调节还始终是能够起作用的，而仅仅具有内部添加的运行时间(调节意义上的死区时间)。在实施例中，测量第一个挤压的模具上的强度，然而，对于第四个要挤压的模具才将其用作调节量。在此，两个制模的型箱处于为将来的挤压而测量和改变行程路段之间(箱4被测量，箱3与2处于中间，箱1正在被挤压并且为此使用箱4的测量以及其模具材料模具)。然后箱3被测量并且影响箱0，等等。

在这种调节的ESB中，这种死区时间在首次尝试(in erster 中如PT1环节那样起作用，即如不允许如此直接被调节的延迟：例如直接在制模之后使用的、测量值(箱1对箱0)和调节误差对跟随所述测量的挤压过程的作用，然而，这种类型的调节还总是起作用的。

在第二步骤期间，冲头的冲模或多冲模能够像第一步骤说明的那样保持或移动。在第二步骤结束之后、即在压制设备的压制冲程结束之后，冲模或多冲模能够以提高的压力压到模具物料中。

在此就第一行程路段以及第二行程路段而言，意味着首先使型箱移动经过第一行程路段，停在第一行程路段的终点，并且接下来使模型板移动第二行程路段。

优选地，型箱能够以连续的移动经过第一行程路段和第二行程路段。在此，在模型板的移动或是压制设备的第二移动开始前和/或在型箱沿第一行程路段移动期间，能够调节第二行程路段。

尤其能够借助至少一个传感器或是压力传感器求取或测量通过压制设备和/或冲头进行的模具材料的挤压。该传感器能够布置在模具材料模具关于形状稳定性关键的区域中或附近。该传感器例如能够是型箱的一部分、尤其集成到型箱的内壁中，使得该传感器直接地检测在该位置处或该区域中的传递到模具物料上的压力。在更大的铸件中或具有更复杂的几何结构的铸件中，在相应的关键位置上能够存在多个传感器。

替代地，传感器能够是光学传感器，该光学传感器在模具物料内部的区域中测量模具物料的挤压；例如是激光传感器，该激光传感器到物料中的进入深度是能够调节的。

最后，传感器能够是声脉冲传感器、例如声纳，该声脉冲传感器借助声波检测模具材料模制件中或模具材料模制件的区域中的物料挤压度。

将由压力传感器测量的、引入到模具材料模制件中的力转换为通过线缆或无线缆地传递到控制装置的信号。该控制装置能够是模制系统的中央控制装置、优选地是本地控制装置，与一些已经30年的旧的模制系统的标准控制装置相比，借助该本地控制装置能够更快速地处理接收的信号。

控制装置能够具有存储介质，在该存储介质中存储有测量的引入的力的额定值或额定区域的边界值。存储在控制装置中、例如计算机中的程序能够具有以下算法：借助该算法能够将由传感器接收的值与存储介质中的额定值或边界值进行比较，并且能够确定测量的实际值与预给定的额定值或额定区域的可能的偏差。

前面的段落中的实施方案(已做必要修正)也适用于以下情况：传感器是光学传感器或声脉冲传感器。即使在这种情况下，也能够在控制装置或是存储介质中存储额定值或者具有明确限定的边界值的额定值区域，作为当前实际测量值的比较值。

如果确定当前测量的实际值与存储的额定值或边界值之间的偏差，则能够通过算法由该偏差计算出修正值。然后能够将该修正值转换为信号并且能够将该信号发送到模制系统的调节机构上，该调节机构改变第二行程路段的长度，即延长或缩短第二行程路段。

在此，能够与所述偏差的大小无关地以预先给定的行程路段长度、例如0.5mm、1mm、1.5mm或任意其他行程路段长度来调节所述对第二行程路段。也就是说，调节信号仅预先给定调节机构的调节移动的方向并且可能预先给定一个数量的必要行程路段长度变化步骤，然而，不预先给定行程路段长度变化的绝对值。

替代地，控制装置能够根据计算出的修正值确定行程路段长度变化，也就是说，在这种情况下，调节信号预先给定调节机构的调节移动的方向和调节机构的调节移动的程度。

预给定的额定值或预给定的额定值区域能够是由操作者输入到控制装置中的值，或者是已经由控制装置在模具材料模具的创建或生产情况下求取的修正值，所述模具材料模具是在当前测量之前刚刚制造出的。

后者意味着，在开始制造模具材料模具时、即在开始对生产的第一个模具材料模具进行挤压之前，将额定值输入到控制装置中。然后在控制装置中将额定值与第一个模具材料模具的实际测量值比较并且可能修正所述额定值。将测量的实际值或由控制装置计算出的修正值作为预给定的额定值用于同一生产的第二个模具材料模具的实际值，等等。在目前生产的第n个模具材料模具的情况下，将第n-1个模具材料模具测量的实际值或由控制装置计算出的修正值用作与第n个模具材料模具的实际值测量进行比较的额定值。

最后，也能够从关于模具物料的信息中求取修正值，所述模具物料用于正好要创建的模具材料模具。为了获得所述信息，例如能够在填充到型箱时扫描模具物料，使得能够求取模具物料的最小的、平均的和最大的粒度以及它们在模具物料中的体积份额。然后，从经由其他信息(例如模具物料的温度、湿度等)补充的这些信息能够计算出下述力：需要所述力以便制造具有预给定的强度的模具材料模具。

如果像上面所说明的那样，借助传感器求取引入的力，则也能够将诸如温度和湿度的值包含到计算中。

另一发明涉及用于能够由颗粒状模具物料(模具材料)创建的可浇铸的模具的模制系统，用于金属铸造，所述颗粒状模具物料例如是结合皂土的型砂。

该模制系统包括能够线性移动的压制设备，用于将压力施加到产生的模具材料模具或铸模上，该压制设备具有用于接收模具的型箱以及用于接收用于模具的模具材料的上部份额的填充框(Füllrahmen)。此外，该模制系统包括具有至少一个模具冲模的冲头，该模具冲模能够包括与压制设备的驱动器脱耦的驱动器。冲头在压制设备的闭合方向上布置在型箱前面(通常下面)，并且不被压制设备移动。也就是说，压制设备在闭合时(在挤压开始时)使(填充的)型箱、填充框、模型板载体与放置的模型一起移动到冲头上。如果填充框达到冲头的范围，则型箱保持静止。然后使模型板随着模型相对于型箱移动，直到它们达到所述型箱的下边缘。这是基本上至少必须满足的必需条件。应在下面借助型箱的下边缘封闭模具材料模具。

冲头包括至少一个、优选多个分布在型箱内面上的模具冲模，其中，在相对于型箱的位置中确定至少一个模具冲模，或在使型箱相对于冲头移动期间和/或在型箱与冲头止挡之后，由驱动器将模具冲模主动地压到用于要挤压的模具的模具材料中。优选地，冲头包括多于一个的模具冲模，其中，多个模具冲模能够构成一个多冲模。

此外，模制系统包括与压制设备或型箱耦合的调节机构，该调节机构具有与压制设备的驱动器脱耦的线性驱动器。调节机构的线性驱动器的可能作用方向以及按压设备的驱动器的可能作用方向能够被整合(gleichrichten)。调节机构的线性驱动器与压制设备的驱动器脱耦，尤其意味着，调节机构能够相对于压制设备线性地在压制设备的可能移动方向上移动或与压制设备的可能移动方向反向移动。

当型箱贴靠在冲头上或冲头的范围时，则控制装置通过调节机构对压制设备(2)与型箱之间的间距(s₁)进行调节。所述“当”在要求保护的模制系统中不在时间分配意义上进行解读(权利要求15)。如果接下来进行挤压，则这表示应该存在这种调节的可能性。也能够由在冲头上或冲头的范围的贴靠实现改变，也能够在第一冲程中就已经对所述改变进行调节，因此，所述改变具有整个时间上的区域，也仅具有结构上的终点，到该终点应该尽可能晚地调节所述改变，以便还有效果。

调节机构的调节行程能够处于20mm与100mm之间，调节行程优选地处于30mm与90mm之间、尤其优选地处于40mm与80mm之间。根据型箱的高度或是填料模具的尺寸或借助所述模具要产生的铸件的尺寸校准调节行程。调节行程也能够大于或小于优选的调节行程。

通过调节机构的调节改变总行程路段，压制设备在制造铸模时从起始位置到终止位置经过所述总行程路段，在所述起始位置中，型箱未与冲头贴靠，在所述终止位置中，用于制造铸模的压制过程结束。通过调节机构能够延长或缩短压制设备的总行程路段或压制设备的压力缸的总冲程。

此外，所述系统还包括至少一个力传感器，该力传感器测量由压制设备和/或冲头引入到模具材料中或施加到模具材料上的力。替代于力传感器或者除了力传感器之外，也能够使用光学传感器或声脉冲传感器，以便测量表面以下区域中的模具物料的挤压。为此，参见所述方法的实施方式。

最后，所述系统包括控制装置，其中，该控制装置在信号技术上至少与传感器和调节机构连接。基于传感器的信号，控制装置自动地调节在压制设备与型箱或是型箱的底侧之间的间距。能够在压制设备开始移动之前开始所述调节，并且必须最迟在型箱即将与冲头止挡之前完成。

控制装置能够是模制系统的中央控制装置，然而，优选地是具有极短的控制时间的分立的控制装置。

模制系统能够具有另外的特征，所述另外的特征(已做必要修正)能够从所述方法的说明中得出。原则上适用：方法的所有特征也能够在系统方面进行解读，反之，系统的所有特征也能够在方法方面进行解读。

附图说明

借助实施例示出本发明的实施方式，并且不将附图中的限制转用或解读到权利要求中。附图中相同的附图标记指出类似的元素。

图1以图表化示图示出一个物料批次的多个样品的结果，所述结果已经借助预给定的力挤压。

图2以图表化示图示出根据调节成固定的冲程实现的挤压。

图3以图表化示图示出形状稳定性与施加的压力之间的关系。

图4以放大图示出形状稳定性的目标区域的图表化示图的局部。

图5示出具有力传感器30、30′的模制系统1的局部。

图6示出另一模制系统1′的局部，其中，以不同的方式对之前进行的(例如上一个进行的)挤压过程结束时的力进行测量。

图7示出具有采样周期T的调节器102或102′。在之前的挤压过程结束时求取(挤压的)力。对于接下来的挤压过程，调节器102将行程路段s₀改变为s₁(或由s₁变为s₂)，所述行程路段是直到模型板46达到型箱40的下边缘的行程路段。因此，也(间接地)改变压制过程的第二区段的冲程。这是基于额定值与实际值之间的(求取的、即测量的或由例如压力的其他值计算出的)强度差，该强度差被馈送到调节器102或102′。这是减法器99的调节差。

图8示出一种调节过程，其中，控制装置100中的调节器102将用于下一个制模的行程s减小，在这种情况下，这是因为之前制模结束时的(由作为压力机的往复移动缸施加的)力F过高。

图8a示出在力F_s0的情况下经过行程s的制模的结束。左侧示出初始位置，右侧示出在达到型箱40的下边缘40a情况下的终止位置。在相同行程s的情况下，改变的模具材料的(改变的)力-行程特性产生另一个力F。

图8b示出在不施加力的情况下尚未经过行程s的制模的开始。左侧示出初始位置，右侧示出(放大的)相同的位置。要挤压的模具材料41的(准确的)力-行程特性还是未知的。

图9示出两个模具材料A和B的或者模具材料41的独立的力-行程特性，所述模具材料41在使用过程中在其固有特性方面发生改变。除了挤压性之外，精细材料份额和粒度分布对一个或两个要比较的模具材料的力-行程特性具有相当大的影响。示出的是对于两个砂A、B相同的行程s。然而，在纵坐标上得到的力(或强度)却可看出几乎2倍的差异——差异很显著。如果实现将砂B的行程增大，则能够由此得出同样大的模具硬度，正如已经对于砂A实现的那样。

具体实施方式

图1示出已经提及的标准容器，该标准容器能够以模具物料的样品填充。模具物料设置在模制系统中挤压成用于金属铸造的模具材料模具。在填充到标准容器中之后，能够借助冲模挤压模具物料。该冲模与例如液压缸连接，该液压缸以能够调节的力将冲模压到标准容器中。如果以预给定的力最大程度地将冲模压到标准容器中，则能够测量冲模到标准容器中的进入深度。

这种能够测量的值代表在标准容器中的物料的挤压特性，在现有技术中，视为代表整个批次的挤压特性。将测量的值如下使用：在用于制造模具材料模具的压制设备上调节用于补偿挤压的行程路段或者是冲程。借助补偿挤压的这种调节，然后在现有技术中在模制系统中处理整个批次的模具物料。

标准容器旁边的图表化示图示例性地示出以相同的力对相应的模具物料的唯一批次的多个材料样本的压制过程的结果。在表中，作用在冲模上的力是冲模到标准容器中的进入深度的函数。

测量结果显示，一个批次的模具物料不是近似均匀的，而是在以相同的力对样品进行挤压的情况下，冲模S到标准容器B中的进入深度处于约12mm与约50mm之间。

图2同样示出图表化示图，如已经借助图1介绍的那样。通过箭头形象地示出，在调节成固定的冲程(行程路段)的情况下，根据模具物料的组成或特性，以最小约为1700N并且最大约为2400N的力对颗粒状模具物料进行挤压。也就是说，在相同压力下借助所述材料制造的模具材料模具具有非常不同的强度，这对于顺利的生产是不利的，例如会导致提高的废品率。

图3以另一图表化示图示出，在模具材料模具中，模具能够实现的强度直接(基本上线性地)与挤压过程结束时引入到模具材料模具中的力相关、或是与在挤压过程结束时对模具物料进行挤压的力相关。

为了阐明在图形中示出的形状稳定性与冲程或行程路段结束时引入到模具物料中的力之间的关系，已经分别以三个不同的结束力(Endkraft)对模具物料的多个样品进行挤压。由此能够证明，能够通过线性函数以足够的精确性给出形状稳定性与引入到模具物料中的力之间的关系。

图4示出图表化示图的放大的局部，该局部具有用于模具材料模具所追求的形状稳定性的目标范围。该目标范围由下边界值F_min以及上边界值F_max限界。也就是说，冲程结束的力必须这样实现：使得图表中的曲线在冲程结束时处于目标范围中，所述图表示出关于行程路段的强度(从图2)。该范围能够是迟滞，或仅具有一个应该达到或至少应该稍微超过的作为“切换值”的值。

在图4的图表局部中可见曲线I，该曲线升高到最大值I_max，接下来又下降。在预给定的力输入的情况下，在点I_max处达到最大强度。最大值I_max显然不在目标范围中。为了对相同的材料按照力达到目标范围的程度来挤压，只能改变调节量“力”。

这要求必须提高力输入。力提高的结果是曲线II，其最大值II_max现在处于目标范围中。

附加地，能够从图4中得出，通过改变冲程或行程路段能够实现力的提高或力输入的提高，所述冲程或行程路段的改变由模制系统的未示出的调节机构预给定。与之前调节的冲程相比，(经过所述冲程的)行程路段已经降低。

冲模(压制装置)经过不同的行程，但这种改变的行程的末端还始终是型箱的下边缘。然而，在改变的行程末端处的力是另外的力，即如此：所述力相应于下述目标值，该目标值代表表面上的(通常模型的表面上的)模具硬度。

图5示例性地示出模制系统的压制设备1的结构，其中，能够将模具物料41挤压成模具材料模具。

以垂直纵截面示出的是用于制造用于金属铸造的模具材料模具或铸模的模制系统的压制设备1。压制设备包括往复移动缸2，该往复移动缸借助能够调节的压力在箭头方向上移动。为了使往复移动缸2下降，该往复移动缸能够简单地以无力的方式切换，由此，该往复移动缸优选仅仅由于其自重而回到起始位置。往复移动缸2能够涉及以油或空气加载的缸。替代往复移动缸2，也能够使用线性驱动器，例如能够被齿轮驱动器线性移动的齿条。

往复移动缸2通过连接装置3与型箱40的下侧连接。型箱40包括填充框42。以下将型箱40和填充框42归入术语“提高的型箱”40下。型箱40填充有模具物料41。具有多冲模11的冲头10布置在型箱上方。止挡部13由冲头10向型箱40的方向突出，该止挡部限界型箱40在箭头方向上的移动。

连接装置3包括带有驱动器21和支持缸22的调节机构20，当往复移动缸2移动到其终止位置中时，调节机构20至少能够部分地进入到所述支持缸中。驱动器21与往复移动缸2的驱动器脱耦。借助调节机构20能够增大或减小往复移动缸2的上侧(或模型载体46)与型箱40(具有存在于其上的用于预给定模具材料模具的空腔的模型板)的下侧或下边缘40a之间的间距。

在实施例中，调节的间距是s₁。该间距最小可以是零。通过调节机构20的结构上的实施方式确定最大值。

在该实施例中，在型箱40中布置有两个传感器30，所述两个传感器测量由往复移动缸2和/或冲头10作用到模具物料41上的力。将由传感器30测量的力引导到控制装置100。控制装置100包括存储介质101，其中，存储有用于要制造的模具材料模具的预给定的强度值，或者是存储有边界值，期望的强度值(调节量或目标量)位于所述边界值内。

作为控制装置的微处理器102(也称为调节器102)作为“控制装置或调节装置”(功能上匹配的技术程序或作为调节器的多个这种模块)起作用，借助该微处理器，能够将由传感器30测量的强度值与保存在存储器101中的或单独预给定的强度值进行比较。

在此，如果确定偏差(作为调节差)，则能够计算出修正值，将该修正值作为信号输出到调节机构20上。该信号引起驱动器21的激活，该驱动器能够使调节机构20从其位置移动到另一位置。在调节技术上看，将位置s₁改变为第二位置(或第二间距)s₂。

模制系统的压制设备1的工作循环能够例如按如下方式运行：

●将填充有模具物料41的型箱40送入到压制设备1中。

●将调节机构20的支持缸22移动到计算出的调节位置中并且将其锁定在移动到的位置中。

●往复移动缸2与型箱40一起朝冲头10的方向移动，直到型箱40贴靠在止挡部13上。在此，将多冲模11压到模具物料41中。

●往复移动缸2进一步向上移动并且越过由调节机构20调节的间距s₁；

●在此，进一步将多冲模11压到模具物料41中；

●多冲模11以限定的压力补偿挤压；

●往复移动缸2和多冲模11回到其相应的初始位置；

●将型箱40取下。

图6示例性地示出类似的模制系统的压制设备1′的结构，其中，将模具物料41挤压成模具材料模具，然而，控制装置以及其测量值以不同的方式工作。

在此，不在模型上测量力，而是通过下部的压冲模的压强P由该压冲模的控制装置90计算出(求取出)。所述求取通过比例因子(单位面积上的力是压强)实现。在测量力F₂(在之前进行的挤压过程时)之后进行改变的间距s₂的调节，作为模型板到型箱40的下边缘40a的间距。可以相对于之前的调节有Δs。即s₂＝s₁+Δs，其中Δs也可以是负的。

即使在这个过程的挤压结束时，模型板也处于型箱的下边缘的高度上。然而，由于将间距补充调节到s₂，其中，冲模经过改变的冲程，因此该时刻的力具有其他的值。

将求取的力F₂引导到控制装置100′。该控制装置100′包括存储器101′，其中保存有用于要制造的模具材料模具的预给定的强度值，或者是存储有边界值，期望的强度值(调节量或目标量)处于所述边界值内。微处理器或ASIC 102′作为控制装置(也称为调节器102′)作为“控制装置或调节装置”(在此也作为功能上匹配的技术程序或作为调节器的多个这种模块)起作用，能够将借助该控制装置求取的强度值与保存在存储器101′中的或独立预给定的强度值进行比较，由此得出调节差。由此，调节器计算出调节值变化量Δs。

因为力已经是过大的，则在这种情况下调节器将下一个制模的行程减小Δs。在另一种情况下，如果求取的力过小(并且因此预期的强度也过小)，则将行程增大Δs。

在前面的或者在前面之前的挤压过程结束时，求取在冲程s_i结束时将模型压到型砂中的力。挤压的周期是T。对于每个T，存在(作为挤压过程的)制模过程结束时的(测量的或求取的)力的形式的强度值。该强度值被额定值w减去，由此在减法器99处得出调节差，参见图7。借助该调节差Δw，通过能够是比例调节器的调节器102或102′来调节新的s₂或(通用的)s_i(i＝1至n)。

调节器改变行程路段s₀、s₁、s₂，直到模型板46达到型箱40的下边缘40a。因此，也(间接地)改变双压挤压的第二区段的冲程。这是基于额定值与馈送到调节器102的实际值之间的强度差。

图8a和8b针对过程自身作出阐释。它们示出第二挤压的开始、即模型载体46接近到型箱40的下边缘，并且在图8a中的所述第二挤压的结束达到了下边缘，并且从曲线图中可见得出的力在F_s0。在此，另一模具材料只能达到处于下面的曲线示出所达到的力(和强度)。

图9示出两个“砂”(模具材料)的力-行程特性。具有不同力-行程特性的两个曲线示出在相同行程路段s的情况下获得的非常不同的力(形状稳定性)。相同的行程通过相同长度的箭头标出，它们明显得出不同的力(在纵坐标的左侧示出)，约1.5kN以及约2.8kN(砂A)。

如果即使力-行程特性缓慢地变化，在相应的挤压过程结束时的力也要保持相同，则能够适配该行程。在第二挤压过程(第二冲程)中借助力调节和行程变化的解决方案正好走过这个行程，并且因为第二冲程的结束是强制性预给定的(尤其指型箱40的下边缘40a)，所以必须以之前说明的Δs改变经过的冲程。

因此，能够科学地解释结果，以调节的方式改变的行程路段的中间连接既实现相同的力(意味着形状稳定性相同)，也实现向上移动的下述目标点，在工艺技术上确定该目标点用于进一步使用模具半体41(随后进行挤压)。

附图标记(附录)

1 压制设备

2 往复移动缸

3 连接设备

10 冲头

11 多冲模

13 止挡部

20 调节机构

21 驱动器

22 支持缸

30 传感器

40 型箱

41 模具物料

42 填充框

44 模型

46 模型板或模型载体

100 控制装置

101 存储介质

102 编程为调节器的计算机

s₁ 间距(行程或距离)

s₂ 间距(行程或距离)

s₃ 间距(行程或距离)

I 测量曲线

I_max 曲线最大值

II 测量曲线

II_max 曲线最大值

Claims (31)

1.用于制造铸造用的模具材料模具的方法，所述模具材料模具具有用于金属铸造最小强度，其中，

-将颗粒状模具物料作为模具材料(41)填充到型箱(40)中，

-将所述模具材料(41)模制系统中的所述型箱(40)中、在模型(44)上方挤压，所述模型处于模型板(46)上，其中，

-在第一步骤中，所述型箱(40)被压制设备(1)向在冲头(10)的范围(13)处的止挡部移动经过第一行程路段，

-在第二步骤中，所述模型板(46)被所述压制设备(1)移动经过第二行程路段(s₁、s₂)到终止位置，用于硬化或挤压(创建)所述模具材料模具，

并且在此，由于未挤压的模具材料(41)的至少一个特性的改变，根据在之前的模具的模具材料的之前的硬化或挤压结束时求取的力来改变所述第二行程路段(s₁、s₂)(100，102；102′)，

或者

根据所述模具材料(41)优选自动地改变所述第二行程路段(s₁，s₂)的长度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在挤压所述模具材料(41)时，尤其在所述挤压过程结束时，由传感器(30)求取或测量通过所述压制设备(1)和/或所述冲头(10)引入到所述模具材料(41)中的力。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，求取或由所述传感器(30)测量所引入的力，并且引导到控制装置(100)上，其中，在所述控制装置(100)的存储器(101)中预给定所引入的力的额定值或额定区域的边界值，并且将所测量的值与额定值或边界值进行比较。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，由设置在所述控制装置(100)中的比较器检测偏差，并且因此改变(Δs)所述第二行程路段(s1，s2)。

5.根据上述权利要求3或4所述的方法，其中，程序从所确定的偏差计算出修正值，由所述控制装置(100)将所述修正值转换为信号，并且将所述信号输出到调节机构(20)，所述调节机构改变所述第二行程路段的长度。

6.根据上述两项权利要求中任一项所述的方法，其中，所存储的值涉及预给定的或者能够预给定的值。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在挤压一之前的模具材料模具时已经由所述传感器(30)检测所求取的力值，尤其是挤压下述模具材料模具时：所述模具材料模具直接在当前的挤压之前随着紧接着的测量已经被创建。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在制造所述之前的模具材料模具时、尤其直接在当前的挤压之前已经求取到比较值(90)。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据计算出的修正值确定所述行程路段的长度的变化，尤其当所检测的力过大时，将行程减小。

10.根据上述权利要求3或4所述的方法，其中，由所检测的偏差求取修正值，所述修正值尤其与偏差成比例，并且由所述控制装置(100)将所述修正值转换成输出到调节机构(20)的信号，所述调节机构改变所述第二行程路段的长度；

其中，所述偏差

-未达到额定区域、即处于额定区域之外；

-低于作为额定值的力的目标值；

-超过作为额定值的力的目标值。

11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，将当前挤压过程结束时测量(30)的或求取的力相对于希望的力而检测的偏差作为强度的代表引起如下的调节意义：

-如果所测量的力过大，则将所述第二行程路段(s₁、s₂)减小；或者

-如果所测量的力过小，则将所述第二行程路段(s₁、s₂)增大；

尤其分别与之前所检测的偏差成比例地进行。

12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述硬化或挤压结束时延续以下时间上的范围：从达到所述型箱(40)的下边缘(40a)的挤压结束的时间点起，最多延伸到模制周期的持续时间或调节的采样周期(T)的持续时间，因为在所述范围中模具硬度不产生或产生不能够察觉的变化。

13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助所述模型板(46)与所述型箱(40)的下边缘的间距的改变，对当前挤压的模具材料(41)的改变的力-行程特性进行补偿或平衡，这是与先前挤压的模具材料(41)的多于一个的挤压过程的力-行程特性相比，尽管应是相同的模具材料。

14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助所述模型板(46)与所述型箱(40)的下边缘的间距的改变，将之前的、即上一个挤压过程的力-行程特性用于当前挤压的模具材料(41)的力-行程特性。

15.用于铸模的模制系统，所述铸模用于金属铸造，所述系统包括：

用于将压力施加到产生的模具上的能够线性移动的压制设备(2)，所述压制设备具有模型(44)以及承载所述模型的模型板(46)、用于所述铸模的型箱(40)和用于接收用于模具的模具材料(41)的上部份额的填充框(42)；

具有至少一个模具冲模(11)的冲头(10)；

与所述压制设备(2)或所述型箱(40)耦合的调节机构(20)，所述调节机构具有与所述压制设备(2)的驱动器脱耦的线性驱动器；

力传感器(30、90)，所述力传感器用于测量由所述压制设备(2)或所述冲头(10)引入到所述模具材料(41)中或施加到所述模具材料上的力；

控制装置(100、102)，其中，当所述型箱(40)贴靠在所述冲头(10)上或所述冲头的范围(3)上时，借助所述控制装置(100)通过调节机构(20)能够调节所述压制设备(2)与所述型箱(40)之间的间距(s₁)。

16.根据上一个权利要求所述的模制系统，在不引用权利要求1的情况下，所述模制系统具有权利要求2至14的元素中的一个。

17.根据上述权利要求15所述的模制系统，其中，所述冲头(10)具有多个平行延伸的模具冲模(11)。

18.根据权利要求15所述的模制系统，其中，在所述模型板(46)能够被所述压制设备(2)向上移动之前，进行所述间距(s₁)的调节。

19.根据上述权利要求15至18中任一项所述的设备，其中，力传感器(30)如此构造，使得在挤压之前的模具材料模具时所述力传感器检测力值，所述之前的模具材料模具尤其是直接在当前的挤压之前已经被创建的模具材料模具。

20.用于制造力控制的模具材料模具的方法，适用于金属铸造，所述模具材料模具至少在该模具材料模具的进行所述金属铸造的表面上具有预给定的或者能够预给定的最小强度，其中，

-将能够挤压的模具材料(41)填充到具有型箱(40)的箱堆中；

-将所述模具物料(41)在所述箱堆中、在模型(44)上方挤压，所述模型位于模型板(46)上，所述模型板最初具有与所述型箱(40)的下边缘的间距(s₁)，其中，

-所述箱堆随着所述模型板被压制设备(1)移动经过第一行程路段，用于所述模具材料(41)的最初挤压；

-根据之前进行的挤压过程中的一个挤压过程结束时检测的或求取的力(F₂)对改变的第二行程路段(s₂)进行调节，而不是调节所述第一行程路段；

-所述模型板(46)被所述压制设备(1)相对于所述型箱(40)移动经过所述改变的第二行程路段(s₂)到终止位置中，用于所述模具材料模具的第二挤压和创建。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述模具材料模具是模具半体。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，根据在时间上之前的挤压过程结束时检测的或求取的力(F₂)改变接下来的挤压过程的所述第二行程路段(s₂)。

23.根据权利要求20所述的方法，在不引用权利要求1的情况下，所述方法具有权利要求2至14的元素中的一个。

24.根据权利要求20所述的方法，其中，所述冲头(10)具有多个模具冲模(11)。

25.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述模型板(46)能够被所述压制设备(2)向上移动之前，进行所述间距(s₁)的初始调节。

26.用于制造铸造用的模具材料模具的方法，所述模具材料模具具有用于金属铸造的最小强度，其中，

-将颗粒状模具物料作为模具材料(41)填充到型箱(40)中，

-将所述模具物料(41)模制系统中的所述型箱(40)中、在模型(44)上方挤压，所述模型处于模型板(46)上，其中，

-在第一步骤中，所述型箱(40)被压制设备(1)向在冲头(10)的范围(13)上的止挡部移动经过第一行程路段，

-在第二步骤中，所述模型板(46)相对于所述型箱(40)被所述压制设备(1)移动经过第二行程路段(s₁、s₂)到终止位置中，用于硬化或挤压(创建)所述模具材料模具；并且在此

由于未挤压的模具材料(41)的至少一个特性的改变，根据之前模具的模具材料的之前的硬化或挤压结束时所求取的力来改变所述第二行程路段(s₁、s₂)(100、102；102′)。

27.根据权利要求1所述的方法，其中，在挤压所述模具物料(41)时，尤其在所述挤压过程结束时由传感器(30)求取通过所述压制设备(1)和/或所述冲头(10)引入到所述模具物料(41)中的力，尤其测量所述力。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，求取或由所述传感器(30)测量所引入的力，并且引导到控制装置(100)上，其中，在所述控制装置(100)的存储器(101)中预给定所引入的力的额定值或额定区域的边界值，并且将所测量的值与额定值或边界值进行比较。

29.根据权利要求26所述的方法，其中，从所确定的偏差计算出修正值，由所述控制装置(100)将所述修正值转换为信号，并且将所述信号输出到调节机构(20)，所述调节机构改变所述第二行程路段(s₂)的长度。

30.根据权利要求26至29中任一项所述的方法，其中，将当前挤压过程结束时测量(30)的或求取的力相对于希望的力而检测的偏差作为强度的代表引起如下的调节意义：

-如果所测量的力过大，则将所述第二行程路段(s₁、s₂)减小；

-如果所测量的力过小，则将所述第二行程路段(s₁、s₂)增大。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，分别与之前检测的偏差成比例地改变所述第二行程路段。