DD250875A1

DD250875A1 - MULTIPLE CONTINUOUS DIE CAST FOR MOLDING

Info

Publication number: DD250875A1
Application number: DD29223786A
Authority: DD
Inventors: Armin Issleib; Eberhard Ambos; Hans-Juergen Angrabeit
Original assignee: Univ Magdeburg Tech
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1986-07-07
Publication date: 1987-10-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mehrteilige Dauergiessform fuer Formguss, insbesondere fuer hohe Giesstemperaturen bei hohen Stueckzahlen. Sie besteht aus einem Kokillengrundkoerper, in dem leicht auswechselbare, die Kontur des Gussstueckes bildende Einsaetze angeordnet und fixiert sind. Ziel ist eine billig herstellbare Dauergiessform, die eine wirtschaftliche Fertigung ermoeglicht. Hierzu sollen die Einsaetze aus unlegiertem Werkstoff durch einfache Technologien herstellbar und eine wirkungsvolle Waermeableitung moeglich sein. Erfindungsgemaess bestehen die Einsaetze (4, 4) aus duennwandigen, schalenartigen Teilen aus einfach verarbeitbarem Werkstoff und stuetzen sich gegenueber dem Kokillengrundkoerper (1, 1) ueber stiftartige Abstandshalter (10), die in rasterfoermige Ausnehmungen des Kokillengrundkoerpers (1, 1) einsetzbar sind, ab. Der zwischen den Einsaetzen (4, 4) und dem Kokillengrundkoerper (1, 1) entstandene Hohlraum (5, 5) ist nach aussen abgedichtet und von einem Kuehlmittel durchstroemt. Fig. 1The invention relates to a multi-part permanent mold for molding, especially for high casting temperatures at high numbers. It consists of a Kokillengrundkoerper, in which easily interchangeable, the contour of the cast piece forming inserts are arranged and fixed. The aim is a cheap manufacturable continuous casting mold, which allows an economical production. For this purpose, the inserts of unalloyed material to be produced by simple technologies and an effective heat dissipation be possible. According to the invention, the inserts (4, 4) consist of thin-walled, shell-like parts of readily processable material and support the mold base body (1, 1) via pin-like spacers (10) which can be inserted into raster-shaped recesses of the mold base body (1, 1), from. The resulting between the inserts (4, 4) and the Kokillengrundkoerper (1, 1) cavity (5, 5) is sealed to the outside and durchroemt of a coolant. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine mehrteilige Dauergießform für Formguß, die insbesondere bei hohen Gießtemperaturen und hohen Stückzahlen eingesetzt wird.The invention relates to a multi-part permanent mold for molding, which is used in particular at high casting temperatures and high volumes.

Characteristic of the known technical solutions

Zur Gewährleistung einer hohen Genauigkeit bei der Herstellung von Formgußstücken aus Metallegierungen ist es in der Gießereitechnik bekannt, metallische Dauerformen, d. h. Kokillen, zu verwenden. Dabei tritt insbesondere bei Gußwerkstoffen mit hohen Gießtemperaturen, wie z. B. Stahlguß, eine hohe thermische Belastung der Kokillen auf, die zu einem schnellen thermischen Verschleiß der Kokillen führt. Dadurch bedingt ist die Zahl der herstellbaren Gußstücke pro Kokille gering und somit häufig keine wirtschaftliche Fertigung der Gußstücke möglich.To ensure a high accuracy in the production of castings of metal alloys, it is known in the foundry industry, metallic permanent molds, d. H. Molds to use. This occurs especially in cast materials with high casting temperatures, such. B. cast steel, a high thermal stress on the molds, which leads to rapid thermal wear of the molds. As a result, the number of manufacturable castings per mold is low and thus often no economic production of the castings possible.

Zur Erhöhung der Lebensdauer der Kokillen ist es bekannt, die Kokillen aus temperaturbeständigen, hoch legierten Werkstoffen, deren Legierungselemente, z. B. Cr, Ni, Mn, Cu, ein stabiles Gefüge bei hoher Wärmeleitfähigkeit gewährleisten, herzustellen. Bei diesen Werkstoffen handelt es sich um teure Speziellegierungen.To increase the life of the molds, it is known, the molds made of temperature-resistant, highly alloyed materials whose alloying elements, eg. B. Cr, Ni, Mn, Cu, ensure a stable structure with high thermal conductivity to produce. These materials are expensive Speziellegierungen.

Es ist auch bekannt, Kokillen zu kühlen, wobei die Kühlmedien den Kokillenkörper durchströmen. Nachteilig sind die verhältnismäßig hohen technischen Aufwendungen und die damit verbundenen hohen Kosten für die Herstellung der Kokillen, so daß auch mit diesen Kokillen eine wirtschaftliche Fertigung von Formgußstücken meist nicht möglich ist. Zur Senkung der Kosten der Kokillen hat man bereits einen wiederverwendbaren Kokillengrundkörper aus billigem Material verwendet, in den den Formhohlraum bildende auswechselbare massive Einsätze, sogenannte Inletts, aus einem hochlegierten Material mit höherer thermischer Verschleißfestigkeit eingesetzt werden (DE-OS 3041999). Nach Verschleiß der Formhohlraumkonturen werden lediglich die Inletts ausgewechselt, während der Kokillengrundkörper erhalten bleibt. Die Nachteile dieser Lösung bestehen vor allem in dem hohen Fertigungsaufwand der Inletts. Sie bestehen aus teueren, hochlegierten Werkstoffen und müssen, da sie massive Einsätze darstellen, spanend oder teilweise sogar durch elektroerosive Verfahren hergestellt werden. Ein weiterer Nachteil ist in dem schlechten Wärmeübergang zwischen Inlett und Kokillengrundkörper zu sehen. Die dadurch bedingte schlechte Wärmeableitung aus dem Formhohlraum hat eine hohe Wärmebelastung der Inletts und damit eine Verkürzung ihrer Lebensdauer zur Folge.It is also known to cool molds, wherein the cooling media flow through the mold body. A disadvantage are the relatively high technical costs and the associated high costs for the production of molds, so that even with these molds economical production of castings is usually not possible. To reduce the cost of molds has been used a reusable mold base body made of cheap material in the mold cavity forming replaceable massive inserts, so-called inlets, made of a high alloy material with higher thermal wear resistance (DE-OS 3041999). After wear of the mold cavity contours only the inlets are replaced, while the mold base body is maintained. The disadvantages of this solution are mainly in the high production cost of the inlets. They are made of expensive, high-alloyed materials and, as they are massive applications, must be made by machining or even by electrical discharge. Another disadvantage is seen in the poor heat transfer between Inlett and mold base body. The resulting poor heat dissipation from the mold cavity has a high heat load of the inlets and thus a shortening of their life.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine mehrteilige Dauergießform zu schaffen, die so billig herstellbar ist, daß trotz hohen thermischen Verschleißes der formhohlraumbildenden Konturen eine wirtschaftliche Fertigung von Formgußstücken aus Gußwerkstoffen mit hohen Schmelztemperaturen möglich ist.The aim of the invention is to provide a multi-part permanent mold, which is so cheap to produce, that despite high thermal wear of the mold cavity forming contours economic production of castings made of cast materials with high melting temperatures is possible.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten mehrteiligen Dauergießformen derart zu verändern, daß sie auf einfache Weise und aus unlegiertem Werkstoff herstellbar sind und eine günstige Wärmeableitung ermöglichen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die in den Kokillengrundkörper einsetzbaren, die Kontur des Gußstückes bildenden Einsätze aus dünnwandigen, schalenartigen Teilen aus einfach verarbeitbarem, beispielsweise unlegiertem Werkstoff bestehen. Diese dünnwandigen, schalenartigen Einsätze stützen sich gegenüber dem Kokillengrundkörper über stiftartige Abstandshalter ab. Zu diesem Zweck weist der Kokillengrundkörper ein Raster von Ausnehmungen auf, in die die Abstandshalter beliebig tief einsetzbar sind. Der zwischen den Einsatzen und dem Kokillengrundkörper entstandene Hohlraum ist nach außen abgedichtet und von einem Kühlmedium durchströmt. Die Justierung und Arretierung der Abstandshalter im Kokillengrundkörper ist auf verschiedene Weise verhältnismäßig einfach realisierbar. Zunächst ist es möglich, die Ausnehmungen als Gewindegrundbohrungen auszubilden, in die die Abstandshalter eingeschraubt werden. Das erfordert allerdings ein Anpassen der Länge der Abstandhalter an die Kontur der schalenartigen Einsätze. Besser ist es, die Ausnehmungen als Durchgangsbohrungen mit oder ohne Gewinde auszuführen und den erforderlichen Abstand zwischen Einsatz und Kokillengrundkörper durch entsprechend tiefes Hineinschrauben oder -stecken der Abstandshalter in den Kokillengrundkörper zu realisieren. Die Arretierung kann beispielsweise mit Hilfe von Kontermuttern erfolgen. In diesen Fällen sind die Durchgangsbohrungen abzudichten. Zur Vermeidung des thermischen Verzuges der Einsätze ist es vorteilhaft, die Abstandshalter mit den Einsätzen fest zu verbinden und die Lage der Einsätze gegenüber dem Kokillengrundkörper mittels Buchsen, durch die die Abstandshalter durchgeführt sind, zu sichern. In diesem Fall können die Einsätze zur Vermeidung einer Verwerfung nach innen auf einfache Weise mit dem Kokillengrundkörper fest verspannt werden.The invention has for its object to change the known multi-part permanent casting molds such that they can be produced in a simple manner and from unalloyed material and allow a favorable heat dissipation. According to the invention the object is achieved in that the insertable into the mold base body, the contour of the casting forming inserts made of thin-walled, shell-like parts made of easily processable, for example unalloyed material. These thin-walled, shell-like inserts are based on the mold base body via pin-like spacers. For this purpose, the mold basic body has a grid of recesses, in which the spacers can be used as deep as desired. The resulting between the inserts and the mold body cavity is sealed to the outside and flows through a cooling medium. The adjustment and locking of the spacers in the mold base body is relatively easy to implement in various ways. First, it is possible to form the recesses as threaded base holes into which the spacers are screwed. However, this requires adjusting the length of the spacers to the contour of the cup-like inserts. It is better to perform the recesses as through holes with or without thread and to realize the required distance between insert and mold basic body by correspondingly deep screwing in or -steck the spacer in the mold base body. The locking can be done for example by means of lock nuts. In these cases, the through holes should be sealed. To avoid the thermal distortion of the inserts, it is advantageous to firmly connect the spacers with the inserts and secure the position of the inserts relative to the mold base body by means of bushings through which the spacers are performed. In this case, the inserts can be firmly clamped to avoid a fault inward in a simple way with the mold base body.

Der Vorteil der Erfindung besteht in der verhältnismäßig einfachen Herstellung der Kontur des Formhohlraumes. Die die Kontur bildenden Einsätze werden aus unlegiertem Werkstoff hergestellt, wobei rationelle Verfahren wie Schalenpressen, Tiefziehen, Genaugießen, Explosionumformen und ähnliche Verfahren angewendet werden können. Der Verschleiß dieser Einsätze wird durch eine direkte, allseitige und intensive Kühlung so weit in Grenzen gehalten, daß trotz hoher Gießtemperaturen immer noch eine ausreichende Anzahl von Abgüssen erfolgen kann und somit eine wirtschaftliche Fertigung von Formgußstücken möglich ist. Diese intensive Kühlung wird durch ein unmittelbares Abführen der Wärme vom Entstehungsort in das abfließende Kühlmittel erreicht. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in der Variabilität der Form des Formhohlraumes durch die skelettartige Abstützung derformhohlraumbildenden Einsätze gegenüber dem Kokillengrundkörper. Durch die rasterartig angeordneten Ausnehmungen im Kokillengrundkörper ist der Ort der Abstützung der Einsätze beliebig wählbar und kann somit zur Vermeidung unzulässiger Verformungen der Einsätze durch thermischen Verzug den durch die Form der Einsätze diesbezüglich zwangsläufig vorgegebenen Erfordernissen angepaßt werden. Der Aufwand der Herstellung der Dauergießform verringert sich weiter, wenn das Baukastenprinzip angewendet wird.The advantage of the invention is the relatively simple production of the contour of the mold cavity. The contoured inserts are made of unalloyed material, and rational methods such as cup pressing, deep drawing, die casting, explosion forming and the like can be used. The wear of these inserts is so far limited by a direct, all-round and intensive cooling that despite high casting temperatures still a sufficient number of casts can be done and thus an economic production of castings is possible. This intensive cooling is achieved by an immediate removal of heat from the source in the effluent coolant. Another significant advantage of the invention is the variability of the shape of the mold cavity due to the skeletal support of mold cavity forming inserts relative to the mold base body. Due to the grid-like recesses arranged in the mold basic body, the location of the support of the inserts is arbitrary and thus can be adapted to avoid inadmissible deformation of the inserts due to thermal distortion by the form of the inserts in this respect necessarily predetermined requirements. The expense of producing the permanent mold further reduces when the modular principle is applied.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werdenThe invention will be explained in more detail below by way of example

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: In the accompanying drawings show:

Fig. 1: Einen Schnitt durch eine Kokille im geschlossenen, gießfertigen Zustand,1: A section through a mold in the closed, ready for casting state,

Fig.2: den Schnitt A-A in Fig. 1,2 shows the section A-A in Fig. 1,

Fig. 3: eine Vorderansicht des Kokillengrundkörpers aus der Perspektive B-B in Fig. 1,3 is a front view of the Kokillengrundkörpers from the perspective B-B in Fig. 1,

Fig.4: eine Teilansicht der Abstützung für den Kokilleneinsatz,4 shows a partial view of the support for the Kokilleneinsatz,

Fig. 5: ein zweites Ausführungsbeispiel für die Abstützung undFig. 5: a second embodiment of the support and

Fig. 6: ein drittes Ausführungsbeispiel für die AbstützungFig. 6: a third embodiment of the support

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht die mehrteilige Dauergießform in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem aus zwei Hälften zusammensetzbaren Kokillengrundkörper 1,1', an welchen mittels Schrauben 2 dünnwandige, den Formhohlraum 3 bildende Einsätze 4,4' auswechselbar befestigt sind.As can be seen from Fig. 1, the multi-part permanent mold consists in its basic structure of a composite of two halves mold base body 1,1 ', to which by means of screws 2 thin-walled, the mold cavity 3 forming inserts 4,4' are interchangeable attached.

Dabei wird eine Abdichtung des zwischen Kokillengrundkörper 1,1' und Einsatz 4,4' entstehenden Hohlraumes 5 bzw. 5' nach außen durch ein Dichtungsmaterial 6, welches in eine in den Kokillengrundkörper 1 bzw. 1' eingearbeitete umlaufende und in Fig. 3 gezeigte Nut 7 eingelegt wird, erreicht.In this case, a seal between the mold base body 1,1 'and insert 4,4' resulting cavity 5 or 5 'to the outside by a sealing material 6, which in a in the mold base body 1 and 1' incorporated circumferential and shown in Fig. 3 Groove 7 is inserted reached.

Zum Zweck der Kühlung der den Formhohlraum 3 bildenden Einsätze 4,4' wird ein geeignetes, in seiner Durchsatzmenge regulierbares, Kühlmedium über eine in den Kokillengrundkörper 1,1' eingearbeitete Eintrittsöffnung 8,8' in den Hohlraum 5,5' eingeleitet und über eine weitere in den Kokillengrundkörper 1,1' eingearbeitete Austrittsöffnung 9,9' abgeleitet.For the purpose of cooling the inserts 4, 4 'forming the mold cavity 3, a suitable cooling medium which can be regulated in its throughput quantity is introduced into the cavity 5, 5' via an inlet opening 8, 8 'incorporated into the mold base body 1, 1' and via a further in the mold base 1.1 'incorporated outlet opening 9,9' derived.

Die dünnwandigen Einsätze 4,4' werden durch Abstandshalter 10 in ihrer Lage zum Kokillengrundkörper 1,1' fixiert und gegen VerDiegen bzw. Ausbeulen abgestützt.The thin-walled inserts 4,4 'are fixed by spacers 10 in their position to the mold base body 1,1' and supported against VerDiegen or buckling.

Zu diesem Zweck ist, wie aus Fig.4 zu erkennen, im vorliegenden Beispiel in dem Kokillengrundkörper 1,1'ein System von Bohrungen 11 eingebracht, in welche die mit einem Gewinde versehenen Abstandshalter 10 eingeschraubt und mittels Muttern 12 gegen Verdrehung gesichert werden können. Durch das Bohrungssystem ist es möglich, den Kokillengrundkörper 1,1' universell für unterschiedlichste geometrische Formen des herzustellenden Gußstückes zu nutzen, indem durch Auswahl geeigneter Bohrungen 11 und Variierung der aus dem Kokillengrundkörper 1,1' herausragenden Länge der Abstandshalter 10 das Stützsystem jeder beliebigen Kontur der dünnwandigen Einsätze 4,4'angepaßt wird.For this purpose, as can be seen from Figure 4, in the present example in the mold base body 1,1'ein system of bores 11 is introduced into which the threaded spacer 10 can be screwed and secured by nuts 12 against rotation. Through the bore system, it is possible to use the basic mold body 1, 1 'universally for a wide variety of geometric shapes of the casting to be produced, by selecting suitable bores 11 and varying the length of the spacers 10 projecting from the mold base body 1' the support system of any desired contour the thin-walled inserts 4,4'angepaßt.

Weitere Ausführungsbeispiele zur Abstützung der Einsätze 4,4' zeigen Fig. 5 und Fig. 6. Hier sind die Bohrungen 11 als Durchgangsbohrungen ausgeführt, in welche mit den Kokilleneinsätzen 4,4' fest verbundene Gewindebolzen 13 derart eingeführt werden, daß sie von der Außenseite des Kokillengrundkörpers 1,1' mittels Muttern 14 verschraubt werden. Dabei wird der Hohlraum 5, 5'zwischen Kokillengrundkörper 1, Y und Kokilleneinsatz 4,4' durch Dichtungsscheiben 15 nach außen dicht abgeschlossen.Further embodiments for supporting the inserts 4,4 ', Fig. 5 and Fig. 6. Here, the holes 11 are designed as through holes, in which with the Kokilleneinsätzen 4,4' firmly connected threaded bolts 13 are inserted so that they from the outside of the mold base body 1,1 'are screwed by means of nuts 14. In this case, the cavity 5, 5 'between Kokillengrundkörper 1, Y and Kokilleneinsatz 4.4' sealed by sealing washers 15 to the outside.

In Fig. 6 wird eine zusätzliche Abstützung der Kokilleneinsätze 4,4'durch Buchsen 16, welche in ihrer Höhe der jeweiligen Kontur der Einsätze 4,4' angepaßt sind und auf die Gewindebolzen 13 aufgesteckt werden, erreicht.In Fig. 6, an additional support of Kokilleneinsätze 4,4'by bushes 16, which are adapted in height to the respective contour of the inserts 4,4 'and are plugged onto the threaded bolt 13 is reached.

Ein aus nichtmetallischer Formmasse, z. B. aus üblichem Kernformsand, gefertigter Einguß 17 ist in seiner Form so ausgeführt und ragt in die geschlossene Kokille derart hinein, daß er die Partien um die Eingußöffnung der Kokille verdeckt und so diese Bereiche gegen verspritzendes Gießmetall schützt. Es ist aber auch denkbar, einen aus zwei Hälften zusammengesetzten wiederverwendbaren Einguß 17 aus einem anderen Werkstoff, z. B. Metall, zu verwenden.A non-metallic molding material, for. B. made of ordinary core molding sand, manufactured sprue 17 is executed in its shape and protrudes into the closed mold in such a way that it covers the games around the sprue of the mold and thus protects these areas against splashing cast metal. But it is also conceivable, a composite of two halves reusable sprue 17 made of a different material, eg. As metal to use.

Claims

1. Multi-part permanent mold for molding, which is used in particular at high casting temperatures and high volumes and which consists of a simple in construction and flexible mold base body made of cheap material in which easily interchangeable, the contour of the casting forming inserts are arranged and fixed marked in that the inserts (4, 4 ') consist of thin-walled, shell-like parts of readily processable, for example unalloyed material, which are supported by pin-like spacers (10) against the mold base body (1, 1'), the mold base body (1, 1 ') for adjusting and receiving the spacers (10) has a grid of recesses, in which the spacers (10) are used as deep as desired, and that between inserts (4,4') and mold base (1,1 ') resulting Cavity (5,5 ') sealed to the outside and flows through a cooling medium.

2. Multi-part permanent mold according to claim 1, characterized in that the recesses are formed as threaded base bores.

3. Multi-part permanent mold according to claim 1, characterized in that the recesses are formed as through holes.

4. Multi-part permanent mold according to claim 1 and 3, characterized in that the spacers (10) with the inserts (4,4 ') fixedly connected and against the mold base body (1,1') by means of bushes (16) are supported.

5. Multi-part permanent mold according to claim 4, characterized in that the inserts (4,4 ') with the mold base body (1,1') are firmly clamped.