DE102005023901A1 - Mold, for gravity and low pressure casting, has an opening to take an electrical heating cartridge to set the mold temperature before and/or during the pouring of hot metal - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Abgüssen mittels Schwerkraft- und/oder Niederdruckkokillenguss, sowie ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen mittels Schwerkraft- und/oder Niederdruckkokillenguss.The The invention relates to a device for producing casts by means of Gravity and / or Low pressure chill casting, and a method for producing Moldings by gravity and / or low pressure die casting.
Beim Kokillengussverfahren wird heißes, flüssiges Metall in eine Form, bzw. eine Kokille gegeben, welches anschließend abgekühlt wird und dabei in der Kokille zu einem Abguss erstarrt. Ein bekanntes Problem im Kokillenguss liegt in der schnellen Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr.At the Chill casting process becomes hot, liquid metal placed in a mold, or a mold, which is then cooled while solidifying in the mold to a casting. A well-known Problem in chill casting lies in the rapid heat supply and heat dissipation.
Beim Eingießen des flüssigen Metalls kann es passieren, dass auf Grund der hohen Temperaturunterschiede zwischen dem flüssigen Metall und der Kokille, Rissbildungen in der Kokille entstehen und die Kokille somit unbrauchbar wird. Um dies zu vermeiden wird die Kokille vor dem Befüllen mit Gussmaterial erwärmt, wobei eine möglichst homogene Temperaturverteilung in der gesamten Kokille erwünscht ist, da ansonsten Spannungen in der Kokille und im Abguss entstehen können.At the pour in of the liquid Metal it can happen that due to the high temperature differences between the liquid Metal and the mold, cracks are formed in the mold and the Mold is thus unusable. To avoid this, the mold is used before filling heated with casting material, with one possible homogeneous temperature distribution throughout the mold is desired, otherwise tensions in the mold and in the cast can occur.
Die zum Gießen nötige Temperatur der Gießform wird bei Kokillen durch eine Gasflamme und bei Druckgussformen durch Temperiergeräte erreicht. Gasflammen haben jedoch den Nachteil, dass sie sicherheitstechnisch bedenklich sind und bei schlechtem Wirkungsgrad hohe Kosten verursachen, da unter anderem die Brandschutzversicherungskosten sehr hoch liegen. Ferner erfolgt das Erwärmen der Kokille mittels Gasflamme manuell und erfordert ein Überwachen der Gasflamme während des Aufwärmens der Kokille. Da die Flamme einer Gasflamme thermodynamisch schwer zu erfassen ist und enorme Abstrahlungsverluste auftreten, ist eine genaue Temperaturfestlegung der Kokille mit einer Gasflamme äußerst schwierig.The for casting necessary Temperature of the mold is in molds by a gas flame and die casting Tempering reached. However, gas flames have the disadvantage that they safety are questionable and cause high costs with poor efficiency, because, among other things, the fire insurance costs are very high. Furthermore, the heating takes place the mold by means of gas flame manually and requires monitoring the gas flame during of warming up the mold. Because the flame of a gas flame thermodynamically heavy is to capture and enormous radiation losses occur is one Precise temperature setting of the mold with a gas flame extremely difficult.
Temperiergeräte besitzen den Nachteil, dass sie erst ein Medium, wie beispielsweise Wasser oder Öl aufheizen müssen, bevor dieses dann in die Form eingeleitet wird. Dies bedeutet einen erheblichen Zeit- und Kostenaufwand. Ferner sind Temperiergeräte hauptsächlich dafür gedacht, die Wärme, die durch die Schmelze in die Form eingebracht wird, aus der Form herauszubringen, also die Kokille zu kühlen.Have tempering the disadvantage that they are only a medium, such as water or oil need to heat up, before this is then introduced into the mold. This means one considerable time and expense. Furthermore, temperature control units are mainly intended the heat, which is introduced by the melt into the mold, from the mold bring out, so to cool the mold.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Abgüssen mit Schwerkraft- und Niederdruckkokillenguss bereitzustellen, welche die vorstehend genannten Nachteile vermeiden und ein schnelles, sicheres und preiswertes Erwärmen der Kokille ermöglichen.task The invention is an apparatus and a method for manufacturing of casts with Gravity and low pressure chill casting to provide which avoid the above-mentioned disadvantages and a fast, safe and inexpensive heating allow the mold.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bereits mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.These Task is already according to the invention with the characteristics of the independent claims solved.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.preferred embodiments and further developments of the invention are the respective dependent claims remove.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines Abgusses mittels Schwerkraft- und/oder Niederdruckkokillenguss sieht vor, dass eine Kokille zumindest eine Aussparung zur Aufnahme einer Heizpatrone oder eine Aussparung mit einer Heizpatrone aufweist.The inventive device for producing a casting by means of gravity and / or low pressure die casting provides that a mold at least one recess for receiving a heating cartridge or a recess having a heating cartridge.
Die zumindest eine Aussparung in der Kokille dient der Aufnahme einer Heizpatrone, mittels welcher die Kokille erwärmt werden kann. Eine derartige Vorrichtung ermöglicht, dass die Kokille sicherheitstechnisch unbedenklich und preiswert auf eine gießfähige Temperatur erwärmt werden kann, oder während des Gießvorganges auf einer definierten Temperatur gehalten werden kann.The At least one recess in the mold is used to hold a Heating cartridge, by means of which the mold can be heated. Such a device allows that the mold safe safety and inexpensive to a pourable temperature heated can be, or while the casting process can be kept at a defined temperature.
Es ist vorteilhaft, wenn zumindest eine Aussparung eine Passungsbohrung ist. Derartige Passungsbohrungen sind einfach zu realisieren und ermöglichen, die Heizpatrone formschlüssig mit der Kokille zu verbinden und somit einen guten Wärmeaustausch zwischen Kokille und Heizpatrone zu gewährleisten. Ferner wird eine zusätzliche Befestigungseinrichtung für die Heizpatrone überflüssig.It is advantageous if at least one recess a fit hole is. Such fit holes are easy to implement and enable, the heating cartridge form-fitting To connect with the mold and thus a good heat exchange between mold and heating cartridge to ensure. Furthermore, a additional Fastening device for the heating cartridge superfluous.
Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn die Aussparung an einer Außenseite der Kokille angeordnet ist. Dadurch kann die Heizpatrone einfach von außen in die Kokille eingebracht und wieder herausgenommen werden.It It has been shown that it is beneficial when the recess at an outside the mold is arranged. This makes the heating cartridge easy from the outside be introduced into the mold and taken out again.
Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Heizpatrone elektrisch betreibbar ist. Es wird damit auf eine sicherheitstechnisch unbedenkliche Art möglich, die Kokille zu erwärmen.A advantageous embodiment provides that the heating cartridge is electrically operable. It is thus on a safety level harmless kind possible, to heat the mold.
Ferner sieht die Erfindung in einer vorteilhaften Ausführungsform vor, dass die Heizpatrone über eine Zeitschaltuhr geregelt wird. Durch die Zeitschaltuhr wird ermöglicht, dass die Heizpatrone eingeschaltet und geregelt wird, ohne dass, wie beim Aufheizen durch eine Gasheizung, eine Person die Gasheizung mehrere Stunden vor Gießbeginn in die Kokille legen und die Flamme überwachen muss. Dies trägt unter anderem zu einer Kostenreduzierung bei.Further the invention provides in an advantageous embodiment that the heating element via a Timer is regulated. By the timer is enabled that the heating cartridge is switched on and regulated without, as when heating by a gas heating, a person the gas heating several hours before pouring put in the mold and monitor the flame. This is wearing other to a cost reduction.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Kokille einen Temperaturfühler auf. Mittels dieses Temperaturfühlers kann die Temperatur der Kokille erfasst werden. Es kann so die Temperatur der Kokille genau bestimmt werden, und ermittelt werden, ob die Kokille noch weiter erwärmt werden muss, um eine vorbestimmte Temperatur zu erreichen oder um auf einer definierten Temperatur gehalten zu werden.In an advantageous embodiment, the mold has a temperature sensor. By means of this temperature sensor, the temperature of the mold be recorded. Thus, the temperature of the mold can be accurately determined, and it can be determined whether the mold still needs to be further heated to reach a predetermined temperature or to be maintained at a defined temperature.
Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Heizpatrone mittels eines Regelgeräts, welches in die Elektrik der Gießmaschine integriert ist, verbunden ist, und über den Temperaturfühler ein Signal erhält, ob die Heizpatrone weiter eingeschaltet bleiben soll oder nicht.It It has been shown that it is beneficial if the heating cartridge by means of a control device, which in the electrics of the casting machine is integrated, connected, and via the temperature sensor on Receives signal, whether the heating cartridge should remain switched on or not.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, dass die Kokille nicht mehr zwingend oben offen bleiben muss, sondern auch oben zufährt, wodurch keine Kerngase mehr nach oben entweichen können. Dadurch wird unter anderem auch das Absaugen der Gase aus der Kokille erleichtert und die Wärme bleibt im oberen Bereich der Kokille länger erhalten. Der Gießvorgang wird derart beeinflusst, dass eine gezielte Erstarrung, nämlich von unten nach oben, erzielt werden kann.With the device according to the invention Is it possible, that the mold no longer necessarily has to remain open at the top, but also drives up, which no core gases can escape upwards. This will, among other things also facilitates the suction of the gases from the mold and the heat remains longer in the upper part of the mold receive. The casting process is influenced in such a way that a purposeful solidification, namely of bottom up, can be achieved.
Es ist durchaus denkbar, dass die beschriebene Vorrichtung mit Einrichtungen zur Kühlung der Kokille verbunden wird, wodurch die gezielte Erstarrung des Gussmaterials besser kontrolliert werden kann und schneller erfolgt.It is quite conceivable that the device described with facilities for cooling the mold is connected, whereby the targeted solidification of the Casting material and can be controlled faster.
Um ein optimales Gussergebnis zu erzielen, sollte die Anzahl und Größe der Aussparungen, und somit der Heizpatronen, an die jeweilige Größe der Kokille angepasst werden. Es wird so eine möglichst homogene Temperaturverteilung in der gesamten Kokille sichergestellt.Around to achieve an optimal casting result, the number and size of the recesses, and thus the heating cartridges, are adapted to the respective size of the mold. It will be as homogeneous as possible Temperature distribution throughout the mold ensured.
Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils mittels Kokillenguss bereit, wobei eine Kokille mit einem Gussmaterials befüllt wird, und vor und/oder während des Befüllens mit Gussmaterial mittels zumindest einer Heizpatrone erwärmt wird.The The invention further provides a method for producing a molded part by means of chill casting, wherein a mold is filled with a casting material, and before and / or during of filling with Casting material is heated by means of at least one heating cartridge.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, dass die Kokille vor dem Befüllen auf einfache und kostengünstige Weise erwärmt werden kann. Um ein optimales Gussergebnis zu erzielen, ist es dabei vorteilhaft, wenn die Kokille auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird.The inventive method allows that the mold before filling on simple and inexpensive Warmed way can be. In order to achieve an optimal casting result, it is there advantageous when the mold is heated to a predetermined temperature.
Das Erwärmen der Kokille dient dem Reduzieren von Spannungen in der Kokille, wenn das heiße Gussmaterial in die Kokille gegeben wird. Im Schwerkraft-Kokillenguss werden Temperaturen von über 350°C erreicht, im Gegensatz zum Druckgussverfahren, wo die Temperaturen in einem Bereich von 180°C bis 250°C angesiedelt sind.The Heat the mold is used to reduce stresses in the mold, if that's hot Casting material is placed in the mold. In gravity chill casting Temperatures of over Reaches 350 ° C, unlike the die casting process, where temperatures are in one Range of 180 ° C up to 250 ° C are settled.
Durch das erfindungsgemäße Erwärmen der Kokille mit zumindest einer Heizpatrone entfällt eine bisher mit einer externen, sicherheitstechnisch bedenklichen Gasheizung übliche Erwärmung. Die Kokille kann mittels eines Verfahrens mit zumindest einer Heizpatrone schnell, sicher und preiswert erwärmt werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Heizpatrone elektrisch betrieben wird.By the heating of the mold according to the invention with at least one heating cartridge, one with an external, safety-critical gas heating usual warming. The mold can by means of a process with at least one heating cartridge quickly, safely and heated inexpensively become. It is advantageous if the heating element electrically is operated.
Um eine hohe Qualität der Abgüsse erzielen zu können, ist es notwendig, das eine definierte Formtemperatur erreicht wird. Es hat sich hierbei als vorteilhaft herausgestellt, dass die Temperatur der Kokille mittels eines Temperaturfühlers gemessen wird.Around a high quality the casts to be able to achieve It is necessary that a defined mold temperature is reached. It has proved to be advantageous that the temperature the mold is measured by means of a temperature sensor.
Nach einem Soll/Ist-Wert-Vergleich der Temperatur der Kokille kann eine Regelung der Heizpatronen erfolgen. Hier ist es vorteilhaft, wenn die Heizpatrone an ein Temperaturregelgerät angeschlossen ist, welches in die Elektrik der Gießmaschine integriert ist und über den Temperaturfühler ein Signal erhält, ob die Heizpatrone weiter eingeschaltet bleiben soll oder nicht.To a target / actual value comparison of the temperature of the mold can be a Control of the heating cartridges done. Here it is advantageous if the heating cartridge is connected to a temperature control device, which into the electrics of the casting machine is integrated and over the temperature sensor receives a signal, whether the heating cartridge should remain switched on or not.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutet.The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment explained in more detail.
Zum Herstellen eines Abgusses wird eine Kokille, vorzugsweise aus Grauguss oder Warmarbeitsstählen, bereitgestellt. In die Kokille werden Sandkerne, eventuell mittels Kerneinlegemaschinen, eingebracht. Anschließend wird die Innenseite der Kokille mittels Schlichte beschichtet.To the Producing a casting is a mold, preferably of gray cast iron or hot working steels, provided. In the mold sand cores, possibly by means Core insertion machines, introduced. Subsequently, the inside of the mold coated by sizing.
Danach erfolgt eine Erwärmung der Kokille auf eine vorbestimmte Temperatur. Die Erwärmung erfolgt hier mittels elektrisch betriebenen Heizpatronen, die in spezielle Aussparungen eingebracht werden. Die Aussparungen sind Passungsbohrungen, die von der Außenseite der Kokille her angebracht sind. Die Heizpatronen werden in die Passungsbohrungen eingebracht und haben direkt Kontakt mit der Kokille, so dass eine optimale Wärmeabgabe der Heizwärme von der Heizpatrone an die Kokille erfolgt.After that there is a warming the mold to a predetermined temperature. The heating takes place here by means of electrically operated heating cartridges, which in special Recesses are introduced. The recesses are mating holes, the from the outside the mold are mounted ago. The heating cartridges are in the Fitungsbohrungen introduced and have direct contact with the mold, allowing optimal heat dissipation the heating heat from the heating cartridge to the mold.
Die Heizpatronen werden, um die Kokille aufzuwärmen, über eine Zeitschaltuhr eingeschaltet und betrieben.The Cartridge heaters are switched on to heat the mold, via a timer and operated.
Ein Regelkreis mit Temperaturfühlern in der Kokille misst die Temperatur im Inneren der Kokille und erfasst, ob die Kokille noch weiter beheizt werden muss oder ob keine weitere Abgabe von Wärme durch die Heizpatronen mehr erfolgen muss.One Control circuit with temperature sensors in the mold the temperature measures inside the mold and captures whether the mold still needs to be heated or no further Release of heat the heating cartridges must be done more.
Dabei wird die Heizpatrone mittels eines Regelgeräts, welches in die Elektrik der Gießmaschine integriert ist geregelt. Das Regelgerät empfängt Signale von dem Temperaturfühler und nach einem Soll/Ist-Wert-Vergleich der Temperatur der Kokille erfolgt eine Regelung der Heizpatronen. Hierbei entsendet der Temperaturfühler ein Signal, ob die Heizpatrone weiter eingeschaltet bleiben soll oder nicht. Hat die Kokille noch nicht die gewünschte Temperatur erreicht, wird die Kokille noch weiter mittels der Heizpatronen erwärmt. Die Kokille kann so auch, wenn gewünscht, auf einer definierten Temperatur während des Befüllens mit Gussmaterial gehalten werden.The heating cartridge is regulated by means of a control device, which is integrated into the electrical system of the casting machine. The controller receives signals from the temperature sensor and after a Target / actual value comparison of the temperature of the mold is a regulation of the heating cartridges. In this case, the temperature sensor sends a signal whether the heating cartridge should remain switched on or not. If the mold has not yet reached the desired temperature, the mold is heated even further by means of the heating cartridges. The mold can also be kept, if desired, at a defined temperature during filling with casting material.
Ein Erweiterung der Kokille ermöglicht, dass nach dem Befüllen der Kokille mit Gussmaterial die Kokille oben zu fährt, so dass keine Kerngase mehr nach oben entweichen können. Die Absaugung der Kerngase wird erleichtert und die Wärme bleibt im oberen der Kokille länger erhalten. Es findet eine gerichtete Erstarrung des Gussmaterials von unten nach oben statt. Soll die Kokille möglichst schnell wieder abgekühlt werden wird eine Kühlung verwendet, mit welcher die gerichtete Erstarrung des Gussmaterials beschleunigt wird.One Extension of the mold allows, that after filling the mold with casting material to top the mold, so that no core gases can escape upwards. The extraction of the core gases is relieved and the heat stays longer in the upper mold receive. There is a directional solidification of the casting material from the bottom up. Should the mold be cooled down again as quickly as possible will be a cooling used with which the directional solidification of the casting material is accelerated.
Nach dem Abkühlen wird dann der entstandene Abguss aus der Kokille entnommen.To cooling then the resulting cast is removed from the mold.
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