DE102006001716A1

DE102006001716A1 - Producing temperature control channels in a tool comprises casting and heat-treating a base frame, fixing a tube structure to the base frame, and filling the remaining spaces by casting with another material

Info

Publication number: DE102006001716A1
Application number: DE200610001716
Authority: DE
Inventors: Detlef Prof. Dr.-Ing. Kochan
Original assignee: SFM GmbH
Current assignee: SFM GmbH
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2007-07-19

Abstract

Producing contour-related temperature control channels in a tool comprises casting the functional region of the tool as a base frame, heat-treating the base frame, fixing a tube structure to the base frame, and filling the remaining spaces by casting with another material. An independent claim is also included for an arrangement for producing contour-related temperature control channels in a tool as above, where the tube structure comprises solid coupling and/or angle elements connected together by metal tube segments and/or croning sand elements.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von konturbezogenen Temperierkanälen in Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen, Kernen und Schiebern mit im Inneren angeordneten Temperierkanälen zur Temperierung vor allem der aktiven Werkzeugoberflächen.The The invention relates to a method and an assembly for the production of contour-based tempering channels in tools or tool inserts, Cores and sliders with arranged inside tempering channels for Temperature control, especially of the active tool surfaces.

Zur Herstellung von Formteilen in großen Stückzahlen werden heute wiederverwendbare Formen eingesetzt. Solcherart Werkzeuge sind vor allem aus der Kunststoffverarbeitung, beispielsweise aus dem Spritzgießen oder auch dem Druckgießen bekannt. Dabei sind die Werkzeuge aus mehreren Werkzeugeinzelteilen zusammengesetzt oder sind mit Werkzeugeinsätzen versehen.to Manufacture of molded parts in large quantities are today reusable Molds used. Such tools are mainly from plastics processing, for example, from the injection molding or die casting known. The tools are composed of several tool parts or are with tool inserts Mistake.

Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze für abformende Fertigungsverfahren der Kunststoffverarbeitung und Gießereitechnik werden vorwiegend aus Vollmaterial (Halbzeug z. B. runder oder rechteckiger Form) hergestellt, wobei dabei die spätere Kontur der Werkzeugteile nur in den Außenabmessungen berücksichtigt wird. Bevorzugte Werkstoffe sind Stahl und Aluminium. Für geometrisch komplizierte Objekte, insbesondere solche mit Freiformflächen, ist ein hoher Bearbeitungsaufwand in der Regel mit spanabhebender bzw. senkerodierender Bearbeitung erforderlich. Zudem sind die Genauigkeitsanforderungen an die Werkzeugeinzelteile z. B. bei Spritzgusswerkzeugen extrem hoch. Sie erfordern oftmals eine Maßgenauigkeit von 0,01 mm. Diese Werkzeuge weisen Kühlkanäle auf um eine schnelle und gleichmäßige Abkühlung der mit dem Werkzeug hergestellten Kunststoffteile zu erreichen. Kühlkanäle, die durch nachträgliches Bohren eingebracht werden, sind so nah wie möglich an der Werkzeuginnenkontur (Gravur, Kavität) anzuordnen, um dort einen maximalen Kühleffekt zu erzielen. Diese Bohrungen werden heute abtragend hergestellt. Sind sie durch Bohren hergestellt verlaufen sie nur geradlinig. Damit kann bei nicht ebenen Kunststoffteilen der optimale Abstand zu den Bohrungen zur Formoberfläche nicht erreicht werden. Die Folgen sind längere Fertigungszeiten für die Kunststoffteile und durch die ungleichmäßige Abkühlung Abweichungen des gefertigten Kunststoffteiles von der gewünschten Form (thermischer Verzug des Kunststoffteiles).Tools or tool inserts for molding Manufacturing process of plastics processing and foundry technology are mainly made of solid material (semifinished product eg round or rectangular shape) produced, whereby thereby the later Contour of the tool parts only considered in the outer dimensions becomes. Preferred materials are steel and aluminum. For geometric complicated objects, especially those with free-form surfaces, is a high processing costs usually with cutting or lowering eroding machining required. In addition, the accuracy requirements to the tool items z. B. extremely in injection molding tools high. They often require a dimensional accuracy of 0.01 mm. These Tools have cooling channels on a quick and even cooling of the To achieve with the tool manufactured plastic parts. Cooling channels through subsequent Drilling are as close as possible to the tool inner contour (engraving, Cavity) to arrange there to achieve maximum cooling effect. These Drilling is now produced by erosion. Are they made by drilling they are just straight. This can with non-planar plastic parts the optimal distance to the holes to the mold surface not be achieved. The consequences are longer production times for the plastic parts and by the uneven cooling deviations the finished plastic part of the desired shape (thermal distortion the plastic part).

Um die Bohrungen zu einem Temperiersystem verbinden zu können, müssen häufig ein Teil der Bohrungen mit speziellen Stopfen später wieder verschlossen werden. Liegen diese Verschlüsse in der formgebenden Oberfläche des Werkzeuges, ergeben sich dadurch später an diesen Stellen auf dem Kunststoffteil qualitätsmindernde Oberflächenmarkierungen. Neben dieser Minderung der Oberflächenqualität verursacht dieses Verschließen einen weiteren nicht unerheblichen Zeit- und Kostenaufwand. Diese Nachteile der Temperierung mit Bohrungen sind bei Werkzeugeinzelteilen für Spritzgusswerkzeuge bekannt. Es werden daher bei solcherart Werkzeugen für nicht ebenflächige Kunststoffteile oft zusätzliche spezielle Temperierelemente wie z. B. Spiralkühlfinger, die jedoch die Werkzeugkosten nochmals erhöhen, eingesetzt. Eine optimale Temperierung kann dadurch jedoch ebenfalls nicht erreicht werden.Around to connect the holes to a tempering system, often have a Part of the holes with special plugs to be closed again later. Lying these closures in the shaping surface of the tool, thereby resulting later at these locations on the plastic part quality-reducing Surface markings. In addition to this reduction in surface quality, this closure causes another not inconsiderable time and expense. These disadvantages of Tempering with holes are tool parts for injection molding tools known. It is therefore not in such tools for planar Plastic parts often additional special tempering such. B. spiral cooling fingers, but the tool costs again increase, used. Optimum temperature control can, however, also can not be reached.

Die Fertigungskosten für die Herstellung dieser Werkzeuge sind entsprechend den Genauigkeitsanforderungen der damit hergestellte Spritzgussteile oder Druckgussteile auf Grund der hohen Drücke während des Abformens von ca. 100 Tonnen und mehr und den Anforderungen an eine hohe Dichtigkeit des Werkzeuges sehr hoch.The Production costs for the manufacture of these tools are according to the accuracy requirements the injection-molded parts or die-cast parts produced therewith due to the high pressures while the molding of about 100 tons and more and the requirements to a high density of the tool very high.

In erster Linie sind diese Anforderungen nur mit Werkzeugen aus Stahl erfüllbar. Probleme treten insbesondere bei der spanabhebenden Bearbeitung der Halbzeuge aus denen die Werkzeuge hergestellt werden, auf. Dabei werden Spannungen aus dem Werkzeug frei, die zur Verformung des Werkzeugteiles oder Werkzeuges führen. Die Folge davon ist eine langwierige zeitaufwendige abgestufte Bearbeitung mittels abtragender Herstellungsverfahren in Verbindung mit langwierigen thermischen Behandlungen um die Spannungen im Werkzeug zu vermindern.In First and foremost, these requirements apply only to tools made of steel fulfilled. Problems occur in particular in the machining of the Semi-finished products from which the tools are made, on. there Tensions are released from the tool, which leads to the deformation of the Tool part or tool lead. The consequence of this is a tedious time-consuming graduated processing by means of erosive manufacturing process in conjunction with protracted thermal treatments to reduce the stresses in the tool.

Es gibt verschiedene Erfindungen mit dem Ziel, die Kühlung darüber hinaus zu verbessern. Derartige Patente gehen nach wie vor, von Kühlkanälen – wenn auch verbesserten – aus und betreffen immer nur ein spezielles Verfahren (z. B. Spritzguss). Solche Lösungen sind aus den Schriften DE 42 34 961 , DE 44 44 796 und DE 195 21 733 bekannt. Zur Herstellung von Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen aus Blockmaterial ist ein hoher Bearbeitungsaufwand (Zeit und Kosten) für das Schruppen, Schlichten, eventuell notwendiges Senkerodieren und das Einbringen von Kühlkanälen kennzeichnend.There are several inventions with the aim to improve the cooling beyond. Such patents are still based on cooling ducts - albeit improved - and always relate only to a specific process (eg injection molding). Such solutions are from the scriptures DE 42 34 961 . DE 44 44 796 and DE 195 21 733 known. For the production of tools or tool inserts made of block material is a high processing costs (time and costs) for roughing, finishing, possibly necessary Senkerodieren and the introduction of cooling channels characteristic.

Des weiteren ist keine optimale, gleichmäßige Kühlung der Werkzeuggravuren möglich, da ja die Kühlkanäle, die aufgrund ihrer Herstellung durch Bohren grundsätzlich linear verlaufen, sich der Gravur nur sehr grub und ungleichmäßig annähern. Insbesondere für geometrisch komplizierte Objekte mit Freiformflächen kann durch die unvollständige Annäherung an die Kavitäten keine gleichmäßige Kühlung erreicht werden. Je nach der Materialdicke zwischen Gravur und Kühlkanal unterscheiden sich die Werkzeugtemperaturen im Gravurbereich; es bilden sich thermische Zentren (Bereiche mit besonders hoher Temperatur).Of Another is no optimal, uniform cooling of the tool engraving possible, since the cooling channels, the due to their production by drilling basically linear, themselves the engraving only very grub and uneven approach. Especially for geometric complicated objects with free-form surfaces may be due to the incomplete approach to the cavities no uniform cooling achieved become. Depending on the material thickness between engraving and cooling channel the tool temperatures differ in the engraving area; it form thermal centers (areas with particularly high temperature).

Daraus resultieren:

– lange Zykluszeiten,
– geringe Werkzeugstandzeit,
– Verzug des Werkzeugs bzw. Werkzeugeinsatzes,
– Spannungen und Verzug im Werkstück (Guss- bzw. Kunststoffteil)
– Einfallstellen und Porositäten.
– Qualitätsmängel

This results in:

- long cycle times,
- low tool life,
- delay of the tool or tool insert,
- Tensions and distortion in the workpiece (cast or plastic part)
- sink marks and porosities.
- quality defects

Für größere Werkzeuge oder Werkzeugeinsätze wird das Problem der punktgenauen Kühlung noch problematischer. Zudem können durch den Verzug des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes bei der Herstellung Dichtigkeitsprobleme im späteren Dauerbetrieb auftreten, da in der Regel auch größere Drücke eingesetzt werden. Leckverluste an Kühlflüssigkeit können Störungen im direkten Fertigungsprozess (Spritzgießen bzw. Druckgießen) verursachen.For larger tools or tool inserts the problem of pinpoint cooling becomes even more problematic. In addition, you can by the delay of the tool or tool insert during manufacture Leakage problems in later continuous operation occur, since usually larger pressures are used. leakage on cooling liquid can disorders in the direct manufacturing process (injection molding or die casting) cause.

Bekannt sind auch Werkzeuge bzw. Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen, mit denen nicht ebene Kunststoffteile hergestellt werden sollen, die aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sind. Dabei sind in einzelne Werkzeugteile mäanderförmige Kühlkanäle eingebracht. Diese Einzelteile des Werkzeuges werden dann so dichtend miteinander verbunden, dass keine Kühlmittel austreten können. Solcherart Werkzeuge sind bedingt durch ihre aufwendige Herstellung noch teuerer.Known are also tools or processes for the production of tools, with which non-planar plastic parts are to be produced, which are composed of several individual parts. Here are in individual tool parts meandered cooling channels introduced. These individual parts of the tool are then connected so tightly together, that no coolant can escape. of such Tools are due to their elaborate production even more expensive.

Bei der Herstellung von Gießharzformen, d. h. bei Gießprozessen mit niedriger Temperatur, ist es bekannt Einzelteile, wie z. B. Rohre in der Gießharzform so anzuordnen, dass sie im Gießprozess mit eingegossen werden. Diese Giesharze besitzen jedoch nur geringe thermische und mechanische Eigenschaften, so dass sie nur zur Herstellung von Prototypen eingesetzt werden können.at the production of cast resin molds, d. H. in casting processes with low temperature, it is known items, such as. B. Pipes in the cast resin mold to arrange them in the casting process be poured with. However, these casting resins have only low thermal and mechanical properties, so they only for manufacturing of prototypes can be used.

Aus dem „Dubbel" Taschenbuch für den Maschinenbau, 19. Auflage Springer Verlag, Berlin, Heidelberg New York 1997 ist es bekannt, Rohre mittels Gießen für den Bereich des Graugusses im Werkstück einzugießen.Out the "Dubbel" paperback for mechanical engineering, 19th edition Springer Verlag, Berlin, Heidelberg New York 1997 is it is known to pour pipes by means of for the Area of gray cast iron in the workpiece pour.

Weiterhin ist es aus der DE 101 59 456 A1 bekannt Temperierkanäle in Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen in einer neuen Qualität anzuordnen. Dabei ist die innere Wand des Werkzeuges bzw. des Werkzeugeinsatzes analog der Kontur der Gravur/Kavität ausgeformt. Das bedeutet, dass die innere Wand ein Konturnegativ des herzustellenden Erzeugnisses darstellt und in konturparallelem Abstand mit definierter Wandstärke ganz oder teilweise hinterformt ausgebildet ist. Bei nur teilweiser Hinterformung folgen die Kühlkanäle ebenfalls in konturparallelem Abstand der Kontur der inneren Wand des Werkzeuges bzw. des Werkzeugeinsatzes. Das Werkzeug bzw. der Werkzeugeinsatz ist vollständig geschlossen. Es besteht aus einem Stahlgussteil in dessen Inneren mindestens ein Rohr mit mindestens einer Temperiermitteleintrittsöffnung und mindestens einer Temperiermittelaustrittsöffnung angeordnet ist. Das oder die eingegossenen Rohre sollen sich während des Gießens stoffschlüssig mit dem Gussmaterial verbinden, so dass ein sehr guter Wärmeübergang zwischen Werkzeug, bzw. Werkzeugeinsatz und Temperiermedium gewährleistet werden kann. Bei diesem Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen für abformende Fertigungsverfahren der Kunststoffverarbeitung und Gießereitechnik werden Rohre im Inneren des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes so eingegossen, dass sie in ihrem Verlauf der Kavität des Werkzeuges angepasst sind, wobei die Rohre mittels Gießen von Stahl nach dem Vollformguss eingegossen werden sollen. Die Ur-, Fertigungs- und Kernmodelle der Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze sind dabei mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens oder mittels Hochgeschwindigkeitsfräsen HSC gefertigt.Furthermore, it is from the DE 101 59 456 A1 to arrange known tempering channels in tools or tool inserts in a new quality. In this case, the inner wall of the tool or the tool insert is formed analogously to the contour of the engraving / cavity. This means that the inner wall is a contour negative of the product to be produced and formed in contour-parallel distance with a defined wall thickness completely or partially formed behind. With only partial shaping behind the cooling channels also follow in contour-parallel distance of the contour of the inner wall of the tool or the tool insert. The tool or the tool insert is completely closed. It consists of a steel casting in the interior of which at least one tube with at least one tempering medium inlet opening and at least one tempering medium outlet opening is arranged. The cast-in pipe (s) should bond cohesively to the casting material during casting so that a very good heat transfer between the tool or tool insert and the tempering medium can be ensured. In this process for the production of tools or mold inserts for molding manufacturing processes of plastics processing and foundry technology pipes are poured inside the tool or tool insert so that they are adapted in their course of the cavity of the tool, the pipes by casting steel after the Full casting should be poured. The original, production and core models of the tools or tool inserts are manufactured by means of a rapid prototyping method or HSC using high-speed milling.

In einem Beispiel wird beschrieben, wie ein oder mehrere Kühlkanäle in konturparallelem Abstand analog der Kontur der Gravur/Kavität mäanderförmig im Werkzeug bzw. Werkzeugeinsatz angeordnet werden sollen. Allerdings ist diese Lösung nur für Rohre mit relativ großen Wandstärken geeignet, da bei geringen Wandstärken das Rohrmaterial in einzelnen Bereichen der Form so weit aufschmilzt, dass sich die geforderte Lage der Rohre verändert, oder die Rohre ganz wegschmelzen. Bei Rohren mit großen Wandstärken besteht des weiteren das Problem, dass die relativ großen Krümmungsradien der Rohre den oftmals kleineren Krümmungsradien des Oberflächenverlaufs der Funktionsfläche, die ja optimal gekühlt werden soll, nicht folgen können. Diese Lösung ist deshalb nur für einfache wenig gekrümmte Oberflächen geeignet. Komplizierte Rohrkonstruktionen, vor allem in mehreren Raumachsen lassen sich nur mit erheblichen technologischen Aufwand herstellen.In An example is described as one or more cooling channels in contour-parallel Distance analogous to the contour of the engraving / cavity meandering in the tool or tool insert should be arranged. However, this solution is only suitable for pipes with relatively large wall thicknesses, because of low wall thicknesses the tube material in certain areas of the mold melts so far, that the required position of the tubes changes, or the tubes completely melt away. For pipes with large wall thicknesses further exists Problem that the relatively large radii of curvature the tubes often smaller radii of curvature of the surface profile the functional area, which cooled optimally should not be able to follow. This solution is therefore only for simple little curved surfaces suitable. Complicated pipe constructions, especially in several spatial axes can only be produced with considerable technological effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von konturbezogenen Temperierkanälen in Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen, Kernen und Schiebern zu schaffen, bei dem relativ kleine Temperierkanäle in die Nähe der aktiven Oberflächen im Inneren der Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze, Kerne und Schieber angeordnet werden können, die auch kleine Biegeradien und damit eine bessere Parallelität der Temperierkanäle zu dem Oberflächenverlauf ermöglichen.Of the Invention is based on the object, a process for the preparation of contour-based tempering channels in tools or tool inserts, Cores and sliders to create, with the relatively small tempering in the Near the active surfaces arranged inside the tools or tool inserts, cores and slides can be the small bending radii and thus a better parallelism of the tempering to the surface profile enable.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des 1 oder 2 Patentanspruches in Verbindung mit den Merkmalen des 4. Patentanspruches gelöst. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von konturbezogenen Temperierkanälen in Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen, Kernen und Schiebern wird in einem ersten Gießverfahren zunächst der Funktionsbereich des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes, Kernes oder Schiebers als Grundrahmen mit einer relativ geringen Wandstärke gegossen. Anschließend erfolgt eine Wärmebehandlung um die gussbedingten Materialspannungen aus dem Gussteil zu entfernen. Nun werden möglichst parallel zur Funktionsoberfläche, d. h. jeweils den Krümmungsradien folgend im Rückenbereich des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes, Kernes bzw. Schiebers konturbezogen die Temperierkanäle als Rohrgebilde oder Rohrkonstruktionen angeordnet und räumlich genau fixiert. Dann wird in einem weiteren Gießverfahren der noch hohle Raum des gesamten Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes, Kernes oder Schiebers mit einem anderen Werkstoff ausgegossen.The object is achieved by the features of 1 or 2 claim in conjunction with the features of the fourth claim. In the method according to the invention for the production of contour-related tempering channels in tools or tool inserts, cores and slides, the functional area of the tool or tool insert, core or slide is first used in a first casting method Base frame cast with a relatively small wall thickness. This is followed by a heat treatment to remove the casting-related material stresses from the casting. Now, as far as possible parallel to the functional surface, ie in each case following the radii of curvature in the back region of the tool or tool insert, core or slide contour-related arranged the Temperierkanäle as pipe structure or pipe constructions and spatially fixed exactly. Then, in a further casting process, the still hollow space of the entire tool or tool insert, core or slide is filled with another material.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von konturbezogenen Temperierkanälen in Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen, Kernen und Schiebern kann auch in ersten Gießverfahren der Reaktionsbereich des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes, Kernes oder Schiebers einschließlich der Rohrgebilde oder Rohrkonstruktion mit einer Ummantelung als Panzerungsschicht in Vollformgussverfahren gegossen werden. Anschließend erfolgt ein Umgießen des Reaktionsbereiches mit gleichzeitiger Herstellung des Funktionsbereiches mit einem hochwertigen Werkzeugstahl und die Wärmebehandlung erfolgt zum Schluss des Herstellungsverfahrens.At the inventive method for the production of contour-related tempering channels in tools or tool inserts, cores and Sliders can also be used in first casting the reaction area the tool or tool insert, core or slide including the Pipe structure or pipe construction with a sheath as armor layer be poured in full casting. Subsequently, a recast the reaction area with simultaneous production of the functional area with a high-quality tool steel and the heat treatment takes place at the end of the manufacturing process.

Bei beiden Verfahrensvarianten bestehen die konturbezogenen Temperierkanäle aus einer Anordnung von untereinander verbundenen Rohrgebilden oder Rohrkonstruktionen, die mit massiven Kopplungselementen und/oder Winkelelementen und rohrsegmentartigen Verbindungselementen aus metallischen Rohren und/oder aus Croning-Sandelementen gekoppelt sind. Die Kopplungselemente und/oder Winkelelemente können entweder mit den metallischen Rohren oder Croning-Sandelementen untereinander fest oder lösbar verbunden sein. Das gesamte Rohrgebilde oder die komplette Rohrkonstruktion der konturbezogenen Temperierkanäle sind in einem Grundrahmen und/oder einer Giesform in ihrer räumlichen Lage genau fixiert, so dass beim Giesprozess zur Herstellung des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes, Kernes und Schiebers keinerlei Lageveränderung mehr erfolgen kann.at Both variants of the method, the contour-based tempering consist of a Arrangement of interconnected pipe formations or pipe constructions, with solid coupling elements and / or angle elements and tubular segment-like connecting elements made of metallic tubes and / or are coupled from croning sand elements. The coupling elements and / or Angular elements can either with the metallic tubes or croning sand elements with each other fixed or detachable be connected. The entire pipe structure or the complete pipe construction the contour-related tempering channels are in a basic frame and / or a casting mold in their spatial Location exactly fixed, so that during the casting process for the production of the Tool or tool insert, Kernes and slide no change in position more can be done.

In einer anderen Ausbildung kann das Verfahren zur Herstellung von konturbezogenen Temperierkanälen so ausgebildet sein, dass der Funktionsbereich des Werkzeuges aus mehreren gegossenen Einzelteilen besteht, die für sich einzeln oder in einer gemeinsamen Form durch Zwischenwände getrennt gegossen werden, dann Rohrgebilde oder Rohrkonstruktionen angeordnet und räumlich genau fixiert werden, die gegossenen Einzelteile mittels Elektronenstrahlschweißen verschweißt werden, anschließend eine Wärmebehandlung erfolgt und in einem weiteren Gießverfahren der noch hohle Raum des gesamten Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes mit einem anderen Werkstoff ausgegossen wird. Dies ist vor allem bei relativ großen Werkzeugen oder Werkzeugeinsätzen von Vorteil, da sich die Herstellungskosten dabei erheblich verringern lassen. Es ist zwar nach dem Schweißen eine Bearbeitung des Funktionsbereiches mittels geeigneter spanabhebender Verfahren und eventuell eine Nachbearbeitung zur Verbesserung der Oberflächengüte erforderlich, aber insgesamt bleiben die Herstellungskosten dabei immer noch niedriger, als wenn der gesamte Funktionsbereich für ein großes Werkzeug in einem einzigen Gießverfahren hergestellt werden muss, was vor allem beim Ausgießen mit einem anderen geeigneten Werkstoff hinsichtlich der Positionierung der Rohrgebilde oder Rohrkonstruktionen problematisch sein kann.In another training may be the method of making contour-based tempering channels be designed so that the functional area of the tool consists of several cast items that can be used individually or in a common Shape through partitions be poured separately, then pipe structures or pipe constructions arranged and spatially be exactly fixed, the cast items are welded by electron beam welding, subsequently a heat treatment takes place and in a further casting the still hollow space of the entire tool or tool insert with another Material is poured out. This is especially true for relatively large tools or tool inserts advantageous because the production costs are reduced considerably to let. Although it is after welding a processing of the functional area by means of suitable machining methods and possibly a post-processing required to improve surface finish, but overall the manufacturing costs are still lower, as if the entire functional area for a large tool in a single casting process must be made, especially when pouring with another suitable material in terms of positioning the pipe structure or pipe constructions may be problematic.

Bei einem anderen erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von konturbezogenen Temperierkanälen in Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen, Kernen und Schiebern wird zunächst in einem ersten Gießverfahren der Funktionsbereich 28 des Werkzeuges 21 bzw. Werkzeugeinsatzes, Kernes oder Schiebers als eine Art Grundrahmen 22 in einem Vollformgussverfahren aus niedriglegierten Stahl oder Grauguß oder Sphäroguß gegossen. Dabei werden bereits Vertiefungen im Innenbereich, d. h. auf der Rückseite des Funktionsbereiches 28 des Werkzeuges 21 mit gegossen in die anschließend Rohrgebilde oder Rohrkonstruktionen 23 und/oder fortlaufend verbunden anders geformte Temperierkörper 24 mit Anschlüssen 25 nach außen angeordnet und räumlich genau fixiert werden. Danach wird in einem weiteren Gießverfahren der noch hohle Raum des gesamten Werkzeuges 21 bzw. Werkzeugeinsatzes mit einem anderen Werkstoff 26, wie insbesondere Werkstoffe wie sie für Mineralgußverfahren üblich und bekannt sind, ausgegossen. Auf der Rückseite des Grundrahmens wird anschließend eine durchgehende Schließplatte 27 oder anstelle der Schließplatte ein oder mehrere Schließleisten angeordnet. Damit werden die einzelnen Seiten des Grundrahmens 22 untereinander verbunden, wodurch sich die Stabilität des gesamten Werkzeuges 21 bzw. Werkzeugeinsatzes, Kernes und Schiebers erheblich verbessert. Die Schließplatte 27 oder ein oder mehrere Schließleisten können je nach Bedarf verschweißt, verschraubt oder verklebt angeordnet werden. Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren werden die Eigenschwingungen des Werkzeuges bzw. der Werkzeugeinsätze, Kerne und Schieber während ihres Einsatzes zur Herstellung von Teilen oder Fertigprodukten bedeutend verringert. So kann z. B. bei einem Spritzgießwerkzeug, das nach diesem vorliegenden Verfahren hergestellt worden ist, die aufgewandte Prozessenergie reduziert werden, da weniger Wärme unkontrolliert abfließen kann, d. h. die Wärme wird praktisch im Werkzeug gekapselt. Der Temperierungsprozeß wird zudem auf den Bereich in dem sich die Funktionsflächen befinden beschränkt. Die Temperierung kann dadurch besser gesteuert werden bzw. in geringeren Zeiträumen erfolgen, da weniger Wärme aus dem passiven Material, abgeführt werden muss. Ein zusätzlicher Vorteil besteht in der Gewichtsreduzierung für solcherart Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze, Kerne und Schieber. Gleichzeitig verbessert sich die Beständigkeit im Rückenbereich gegenüber Öl- oder anderen chemischern Substanzen.In another method according to the invention for the production of contour-related tempering channels in tools or tool inserts, cores and slides, the functional area is initially produced in a first casting process 28 of the tool 21 or tool insert, Kernes or slider as a kind of base frame 22 Cast in a low-pressure cast or low-alloyed steel or cast iron or nodular cast iron. There are already recesses in the interior, ie on the back of the functional area 28 of the tool 21 with cast in the subsequent pipe structures or pipe constructions 23 and / or continuously connected differently shaped tempering 24 with connections 25 be arranged outside and spatially fixed exactly. Thereafter, in a further casting process, the still hollow space of the entire tool 21 or tool insert with another material 26 , in particular materials such as are customary and known for mineral casting, poured out. On the back of the base frame is then a continuous closing plate 27 or arranged one or more closing strips instead of the closing plate. This will be the individual pages of the basic frame 22 interconnected, which increases the stability of the entire tool 21 or tool insert, Kernes and slider significantly improved. The closing plate 27 or one or more closing strips can be welded, bolted or glued as needed. By this method according to the invention, the natural oscillations of the tool or the tool inserts, cores and slides during their use for the production of parts or finished products are significantly reduced. So z. As in an injection molding tool, which has been produced by this present method, the process energy expended are reduced, since less heat can flow out uncontrollably, ie the heat is practically encapsulated in the tool. The Temperierungsprozeß is also limited to the area in which the functional surfaces are. As a result, the temperature control can be better controlled or carried out in shorter periods of time since less heat has to be removed from the passive material. An additional advantage is the weight reduction for such tools or tools, cores and slides. At the same time, the resistance in the back area to oil or other chemical substances improves.

Vorteilhaft ist es dabei auch, wenn die Rohrgebilde oder die Rohrkonstruktion aus nur teilweise gebogenen Rohrgebilden bestehen deren Dimensionierung und Lage mittels 3D-CAD-Daten optimiert und vorgegeben werden, wobei diese mittels den standardisierten vorgefertigten Kopplungselementen und/oder Winkelelementen und/oder Rohrsegmenten untereinander verbunden werden.Advantageous It is also there when the pipe structure or the pipe construction from only partially bent pipe formations consist of their dimensions and location using 3D CAD data be optimized and specified, whereby these by means of the standardized prefabricated coupling elements and / or angle elements and / or Pipe segments are interconnected.

Bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem der vorgefertigte Grundrahmen 22 mit einem Werkstoff 26 wie Mineralguss ausgegossen wird, ist es vorteilhaft, wenn an oder in den konturbezogenen Temperierkanälen, die durch Rohrgebilde oder Rohrkonstruktionen 23 und/oder fortlaufend verbundene anders geformte Temperierkörper 24 mit Anschlüssen 5 nach außen gebildet werden, Temperaturfühler einschließlich deren Anschlüsse mit angeordnet und mit eingegossen werden. Dadurch lässt sich der Temperierprozess besser überwachen und zudem auch steuern, indem in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen das eingesetzte Temperiermedium z. B. in seiner Durchflussgeschwindigkeit geregelt wird. Der besondere Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass hier z. B. beim Abkühlen einer Kunststoffschmelze erstmals die Kennlinie der Abkühlung eine definierte vorgegebene Zeitdauer und nach einem optimierten Temperaturverlauf eingestellt und gesteuert werden kann.In carrying out the method according to the invention, in which the prefabricated base frame 22 with a material 26 As mineral casting is poured out, it is advantageous if on or in the contour-related tempering, through pipe structures or pipe structures 23 and / or continuously connected differently shaped tempering 24 with connections 5 are formed to the outside, temperature sensors including their connections are arranged with and poured. As a result, the temperature control process can be better monitored and also controlled by the temperature control medium used as a function of the measured temperatures z. B. is regulated in its flow rate. The particular advantage of this design is that here z. B. when cooling a plastic melt for the first time the characteristic of the cooling a defined predetermined period of time and can be adjusted and controlled according to an optimized temperature profile.

Weiterhin ist es in einem besonders ausgebildeten Verfahren zur Herstellung von konturbezogenen Temperierkanälen gemäß Anspruch 2 günstig, wenn während der Einbringens der Schmelze mit speziellen Formsanden eine Art Kühlung des Reaktionsbereiches des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes, Kernes und Schiebers über die eingegossenen Rohrgebilde oder Rohrkonstruktionen erfolgt. Gleichzeitig wird durch diese speziellen Formsande zusätzlich eine Stabilisierung des Rohrgebildes oder der Rohrkonstruktion gewährleistet.Farther It is in a specially trained method of manufacture of contour-based tempering channels according to claim 2 cheap, though while the introduction of the melt with special mold sands a kind cooling the reaction area of the tool or tool insert, Kernes and slide over the cast pipe structures or pipe constructions takes place. simultaneously is additionally stabilized by this special molding sand ensured the pipe structure or the pipe construction.

In einer speziellen Anordnung der konturbezogenen Temperierkanäle gemäß Anspruch 9 können einzelne Teile, Teilbereiche oder die Gesamtanordnung der Rohrgebilde oder Rohrkonstruktion vor dem Gießprozess in einem Grundrahmen und/oder einer Gießform in einer räumlichen Lage durch rohrartige Stützen aus metallischen Rohren und/oder aus Croning-Sandelementen abgestützt werden.In a special arrangement of the contour-based tempering channels according to claim 9 can individual parts, sections or the overall arrangement of the pipe structures or pipe construction before the casting process in a base frame and / or a mold in a spatial Location through tubular supports be supported from metallic tubes and / or from croning sand elements.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn einzelne Teile, Teilbereiche oder die Gesamtanordnung der Rohrgebilde oder Rohrkonstruktion und/oder Stützen vor dem Gießprozess mit vergasenden Schaumstoffen umhüllt werden. Beim Gießprozess vergasen die Schaumstoffe und die gegebenenfalls notwendigen Klebeverbindungen und es erfolgt eine genaue Positionierung der Rohrgebilde oder Rohrkonstruktionen und oder Stützen vor allem während des kritischen Gießens. Zudem wirken die Schaumstoffe auch in der Art und Weise, dass ein Auf- oder Anschmelzen der Rohrgebilde oder Rohrkonstruktion und/oder Stützen zuverlässig vermieden wird, so dass auch die Gefahr der Querschnittsveränderung in gebogenen Bereichen der Rohrgebilde oder Rohrkonstruktion und/oder Stützen, wie es bei schmelzweichen Abschnitten leicht passieren kann nicht erfolgt.Advantageous It continues, if individual parts, subregions or the overall arrangement the pipe structure or pipe construction and / or supports before the casting process be enveloped with gasifying foams. During the casting process gas the foams and any necessary adhesive bonds and there is a precise positioning of the pipe structures or pipe constructions and or supports especially during critical casting. In addition, the foams also act in the way that one Thinning or melting of the pipe structure or pipe construction and / or supports reliably avoided so that also the risk of cross-sectional change in bent areas of the pipe structure or pipe construction and / or Support, as it can not easily happen with melted sections he follows.

Bevorzugt bestehen die massiven Kopplungselemente und/oder Winkelelemente aus mehreren Einzelteilen. Das hat den Vorteil, dass mit einer definierten Zahl von standardisierten Einzelteilen in der Art eines Baukastens verschiedenste Krümmungsradien und Winkellagen der Rohrgebilde oder Rohrkonstruktionen schnell und einfach hergestellt werden können.Prefers exist the massive coupling elements and / or angle elements from several parts. This has the advantage that with a defined Number of standardized items in the manner of a kit various radii of curvature and angular positions of the pipe structures or pipe constructions quickly and can be easily made.

Eine weitere Qualifizierung kann erfolgen, wenn diese Einzelteile der massiven Kopplungselemente und/oder Winkelelemente aus mehreren gegeneinander verdrehbaren und/oder zusammensteckbaren Einzelteilen bestehen. Dies beschleunigt das Verfahren wesentlich.A further qualification can be done if these items of the solid coupling elements and / or angle elements of several mutually rotatable and / or zusammensteckbaren items consist. This significantly speeds up the process.

Eine höhere Genauigkeit wird erreicht indem die massiven Kopplungselemente und/oder Winkelelemente innen so abgesetzt sind, dass der Innendurchmesser der Kopplungselemente und/oder Winkelelemente mit dem Innendurchmesser der Rohrgebilde oder Rohrkonstruktionen übereinstimmt. Durch genaue Abmessungen der Längen der metallischen Rohre und/oder Croning-Sandelemente und unter Verwendung der definierten standardisierten Einzelteile wird es erstmals möglich, das gesamte Rohrgebilde oder die Rohrkonstruktion auf einfache Weise ineinander zu stecken und trotzdem eine optimale Parallelität der Temperierkanäle zur zu kühlenden Oberfläche zu erreichen.A higher Accuracy is achieved by the massive coupling elements and / or Angled elements are offset inside so that the inner diameter the coupling elements and / or angle elements with the inner diameter the pipe structure or pipe structures matches. By exact Dimensions of the lengths of metallic tubes and / or croning sand elements and using The defined standardized individual parts make it possible for the first time entire pipe structure or the pipe construction in a simple way into each other to stick and still an optimal parallelism of Temperierkanäle to to reach the cooling surface.

Für bestimmte Gießmaterialen ist es vorteilhaft, wenn die Innenflächen oder einzelne Teile der Innenflächen des zuerst gegossenen Gießkörpers mit einem Übergangsmaterial (z. B. Hartlot) beschichtet werden, damit beim nachfolgenden zweiten Gießverfahren ein Materialverbund entsteht.For certain Gießmaterialen It is advantageous if the inner surfaces or individual parts of the inner surfaces of the first poured casting with a transitional material (eg brazing filler metal), so that in the subsequent second casting process a composite of materials is created.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der Temperierkanäle in Verbindung mit dem zweistufigen Verfahren ist es möglich die Kühlung der Funktionsfläche genauestens auf das Herstellungsverfahren des zu fertigenden Produktes abzustimmen. Durch das erfindungsgemäße Werkzeug bzw. den erfindungsgemäßen Werkzeugeinsatz, Kern und Schieber lassen sich sowohl die Fertigungszeiten des damit hergestellten Produktes verkürzen als auch die Qualität des Produktes verbessern. Durch die Erfindung können wesentliche Fertigungszeiten beim Einsatz von formgebenden Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen, Kernen und Schiebern bei der Herstellung entsprechender Produkte eingespart werden, da sich die Zykluszeiten für den Fertigungsprozess insbesondere den Abkühlungsprozess wesentlich verkürzen lassen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die erhebliche Einsparungsmöglichkeit von hochwertigem Werkzeugstahl, da neben dem teuren Werkzeugstahl für die Funktionsfläche der andere Raum mit einem anderen wesentlich billigeren Gusswerkstoff ausgegossen werden kann, wobei die Festigkeit des gesamten Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes, Kernes und Schiebers nicht leidet. Zudem ist beim Einsatz von leichten Gusswerkstoffen wie z. B. Aluminium als zweiter Gusswerkstoff eine bessere Handhabbarkeit durch das geringere Gewicht erreichbar.By the arrangement according to the invention and design of the tempering channels in conjunction with the two-stage process, it is possible to match the cooling of the functional surface exactly on the manufacturing process of the product to be manufactured. By the tool according to the invention or the tool insert according to the invention, core and slide both the production times of the product thus produced can be shortened and improve the quality of the product. Significant manufacturing times can be saved in the use of shaping tools or tool inserts, cores and slides in the manufacture of corresponding products, since the cycle times for the manufacturing process, in particular the cooling process, can be substantially shortened. Another significant advantage is the considerable savings of high-quality tool steel, because in addition to the expensive tool steel for the functional area of the other room can be poured with another much cheaper casting material, the strength of the entire tool or tool insert, core and slide does not suffer. In addition, when using lightweight cast materials such. B. aluminum as a second casting material better handling by the lower weight achievable.

Für bestimmte Einsatzfälle ist es von Vorteil, wenn auf dem beim erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Funktionsbereich des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes in Richtung des Arbeitsbereiches des Werkzeuges mittels Laserauftragsschweißen eine zusätzliche Funktionsschicht aufgeschweißt wird. Anschließend an das Aufschweißen erfolgt eine mechanische oder elektroerosive Oberflächenbearbeitung und/oder Oberflächenvergütung. Der Vorteil ist hierbei, dass die aktive qualitativ hochwertige und härtere Funktionsschicht nur relativ dünn aufgetragen ist und damit eine erhebliche Kostenreduzierung erfolgen kann, gegenüber den Ausführungen, wo der gesamte Funktionsbereich aus z. B. aus einem hochvergüteten Qualitätsstahl (und damit teueren Material) ausgeführt ist.For certain applications it is advantageous if, on the produced in the process according to the invention Functional area of the tool or tool insert in direction the working area of the tool by means of laser deposition welding a additional Functional layer welded becomes. Subsequently takes place at the welding a mechanical or electroerosive surface treatment and / or surface treatment. Of the The advantage here is that the active high quality and tougher Function layer applied only relatively thin and thus a significant cost reduction can be made, compared to the designs, where the entire functional area of z. B. from a high quality grade steel (and thus expensive material) is executed.

In einer anderen Ausführung wird auf den Funktionsbereich des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes in Richtung des Arbeitsbereiches des Werkzeuges eine Funktionsschicht mittels Flammspritzen von Metall aufgetragen. Danach erfolgt ebenfalls eine mechanische oder elektroerosive Oberflächenbearbeitung und/oder Oberflächenvergütung um eine entsprechend glatte und vergütete Oberfläche zu erzeugen.In another version becomes the functional area of the tool or tool insert in the direction of the working area of the tool, a functional layer applied by flame spraying of metal. Then there is also a mechanical or electroerosive surface treatment and / or surface treatment to produce a correspondingly smooth and tempered surface.

Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der 1 und 2 näher erläutert werden.The invention will be described below in an embodiment with reference to the 1 and 2 be explained in more detail.

1 zeigt eine Anordnung erfindungsgemäßer massiver Kopplungselemente und/oder Winkelelemente 6 in einem Werkzeug 1 shows an arrangement according to the invention solid coupling elements and / or angle elements 6 in a tool

2 zeigt einen erfindungsgemäßen Werkzeugeinsatz 1 2 shows a tool insert according to the invention 1

3 zeigt einen erfindungsgemäßen Werkzeugeinsatz 21 in einer Ausführung, die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 4 hergestellt worden ist 3 shows a tool insert according to the invention 21 in an embodiment which has been produced according to the method according to the invention according to claim 4

Die Temperierrohre 8 werden mittels massiver Kopplungselemente und einem Winkelelement 6 im vorliegenden Fall untereinander durch Zusammenstecken auf einfache Art und Weise verbunden. Die bei anderen Verfahren problematischen Bereiche in den Biegeradien liegen hier nicht vor. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der massiven Kopplungselemente, hier von mehreren rechtwinkligen Kopplungselementen 11, eines geschrägten Kopplungselementes 12 und des verdrehbaren Winkelelementes 9 und eines normalen geraden Kopplungselementes 10 ist es möglich, erstmals relativ kurze und vor allem biegetechnologisch einfach handzuhabende Rohrsegmente zu einem komplexen Rohrgebilde oder einer räumlich verteilten Rohrkonstruktion 5 zusammenzubauen.The tempering tubes 8th be by means of solid coupling elements and an angle element 6 connected in the present case by mating together in a simple manner. The problematic in other methods areas in the bending radii are not available here. The inventive arrangement of the massive coupling elements, here of several rectangular coupling elements 11 , a beveled coupling element 12 and the rotatable angle element 9 and a normal straight coupling element 10 It is possible, for the first time relatively short and above all bending technologically easy to handle pipe segments to a complex pipe structure or a spatially distributed pipe construction 5 assemble.

Die Anordnung und Lage der Temperierkanäle kann auf Grund der vielfältigen noch denkbaren Ausbildungsmöglichkeiten der massiven Kopplungselemente und/oder Winkelelemente 6 jeder Kontur des entsprechenden Funktionsbereiches folgen, So ist es möglich statt auf Gehrung hergestellte rechtwinklige Kopplungselemente auch Kopplungselemente einzusetzen, deren Durchgang genau den Krümmungsradius besitzt, der dem Krümmungsradius der Oberfläche des Funktionsbereiches folgt. Dadurch können die Temperierkanäle weitestgehend genau parallel zur aktiven Oberfläche des Funktionsbereiches angeordnet werden. Dies kann auch dann erfolgen, wenn die Oberfläche stark strukturiert, gekrümmt oder mit Absätzen versehen ist. Sind mehrere Kopplungselemente und/oder Winkelelemente unmittelbar aufeinanderfolgend angeordnet, können diese untereinander mittels spezieller Klammern oder z. B. durch Hartlot- oder Schweißpunkte miteinander verbunden sein. Es ist auch denkbar, dass die erfindungsgemäßen Kopplungselemente und/oder Winkelelemente 6 längs geteilt (z. B. aus zwei Hälften) ausgeführt sind, wodurch sich unterschiedlichste Winkel, nicht gleichmäßig verlaufende Krümmungen und spitz aufeinander zulaufende Elemente herstellen lassen.The arrangement and position of the tempering channels can due to the variety of conceivable training possibilities of the solid coupling elements and / or angle elements 6 Each contour of the corresponding functional area follow, So it is possible to use instead of mitred right-angle coupling elements and coupling elements whose passage has exactly the radius of curvature that follows the radius of curvature of the surface of the functional area. As a result, the temperature control channels can be arranged as far as possible exactly parallel to the active surface of the functional area. This can also be done if the surface is highly structured, curved or provided with heels. If a plurality of coupling elements and / or angle elements arranged directly following each other, these can be interconnected by means of special brackets or z. B. be joined together by brazing or welding points. It is also conceivable that the coupling elements and / or angle elements according to the invention 6 are longitudinally divided (eg., From two halves) are executed, which can be used to produce a wide variety of angles, non-uniform curvatures and tapered elements.

In 1 ist an Hand der Symmetrielinie 15 des Temperierkanals gezeigt, wie der Oberflächenverlauf der Funktionsfläche des Funktionsbereiches verläuft. In diesem Fall verläuft die Symmetrielinie 15 genau parallel, wodurch eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung auf der Funktionsoberfläche eingestellt werden kann.In 1 is on the line of symmetry 15 the temperature control channel shown how the surface profile of the functional surface of the functional area extends. In this case, the symmetry line runs 15 exactly parallel, resulting in a very uniform Temperature distribution can be set on the functional surface.

In 2 wird am Beispiel eines Werkzeugeinsatzes 1 schematisch gezeigt, wie ein Temperierkanal 2 dem Verlauf der Oberfläche des Funktionsbereiches 3 parallel folgt. Unmittelbar hinter dem Funktionsbereich 3 (dicker schwarzer Bereich) ist der Reaktionsbereich 4 angeordnet, in dessen Inneren das Rohrgebilde 5, bestehend aus einzelnen geraden Temperierrohren 8 und einem teilweise gebogenen Rohrsegment 7, die wiederum untereinander vor dem Eingießen mittels massiven Kopplungselementen und/oder Winkelelementen durch Zusammenstecken verbunden sind. Zur Rückseite des Werkzeugeinsatzes 1 sind jeweils ein Temperiermittelzulauf 13 und ein Temperiermittelablauf 14 angeordnet.In 2 becomes the example of a tool insert 1 shown schematically as a tempering 2 the course of the surface of the functional area 3 follows in parallel. Immediately behind the functional area 3 (thick black area) is the reaction area 4 arranged in the interior of which the pipe structure 5 , consisting of individual straight tempering tubes 8th and a partially bent pipe segment 7 which are in turn connected to one another prior to pouring by means of solid coupling elements and / or angle elements by plugging together. To the back of the tool insert 1 are each a Temperiermittelzulauf 13 and a Temperiermittelablauf 14 arranged.

Der erfindungsgemäße Werkzeugeinsatz 1 wird gemäß Verfahren entsprechend Anspruch 2 wie folgt hergestellt. Zunächst wird an Hand vorher genau ermittelter 3D-CAD-Daten das optimierte Rohrgebilde 5 aus den entsprechend dimensionierten und abgelängten Temperierrohren 8 und dem teilweise gebogenen Rohrsegment 7 mittels standardisierter massiver Kopplungselementen und Winkelelementen 6 zusammen montiert. Dieses Rohrgebilde 5 wird in einer Gießform mittels geeignet angeordneter Kernstützen oder wahlweise mit einer Ummantelung aus einer Panzerungsschicht fixiert und mit einem Metall mit einem annähernd analogen Schmelzpunkt des jeweiligen eingesetzten hochwertigen Werkzeugstahls in der Form nach dem Vollformgussverfahren ausgegossen. Nach entsprechendem Abkühlen des Reaktionsbereiches erfolgt in einem zweiten Schritt die Herstellung des Funktionsbereiches in einer entsprechend dimensionierten Form mit einem hochwertigen Werkzeugstahl in der erforderlichen Qualität. Nach Erkalten des gesamten Werkzeugeinsatzes 1 erfolgt nochmals eine Wärmebehandlung um die vorhandenen Spannungen im Werkzeugeinsatz 1 zu entfernen.The tool insert according to the invention 1 is prepared according to method according to claim 2 as follows. First of all, the optimized pipe structure is determined based on previously determined 3D CAD data 5 from the appropriately dimensioned and cut to length tempering tubes 8th and the partially bent pipe segment 7 using standardized solid coupling elements and angle elements 6 assembled together. This pipe structure 5 is fixed in a mold by means of suitably arranged core supports or optionally with a sheath of an armor layer and poured with a metal having an approximately analogous melting point of the respective high-quality tool steel used in the mold after the Vollformgussverfahren. After appropriate cooling of the reaction region, the production of the functional area in a correspondingly dimensioned shape with a high-quality tool steel in the required quality is carried out in a second step. After cooling down the entire tool insert 1 another heat treatment is carried out around the existing stresses in the tool insert 1 to remove.

In der Regel wird anschließend die Funktionsfläche des Werkzeugeinsatzes 1 noch entsprechend der benötigten Bearbeitungszugaben geringfügig nachbearbeitet und es kann, falls erwünscht, weiterhin eine Oberflächenvergütung erfolgen.As a rule, the functional surface of the tool insert subsequently becomes 1 still slightly reworked according to the required machining allowances and it can, if desired, continue a surface finish.

Trotz der geringen Wandstärke der Temperierrohre von kleiner, gleich 2 mm und bei einem Rohrdurchmesser von ca. 10 mm schmelzen die Temperierrohre 8 beim Umgießen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von konturbezogenen Temperierkanälen für Werkzeugeinsätze nicht weg. Dadurch kann eine optimale Temperatursteuerung des Werkzeugeinsatzes erfolgen, was zu erheblichen Einsparungen an Zykluszeit beim Einsatz der erfindungsgemäßen Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze, Kerne und Schiebern führt.Despite the small wall thickness of the tempering tubes of less than 2 mm and with a tube diameter of approx. 10 mm, the tempering tubes melt 8th during encapsulation by means of the method according to the invention for the production of contour-related tempering channels for tool inserts not away. As a result, optimum temperature control of the tool insert can take place, which leads to considerable savings in cycle time when using the tools or tool inserts, cores and slides according to the invention.

In 3 ist eine Ausführung eines Werkzeuges 21 bzw. Werkzeugeinsatzes, Kernes und Schiebers gezeigt, die nach dem Verfahren zur Herstellung von konturbezogenen Temperierkanälen gemäß Anspruch 4 hergestellt worden ist. Als erstes ist mit dem erfindungsgemäßen Gießverfahren gemäß Anspruch 4 der Funktionsbereich 28 des Werkzeuges 21 bzw. Werkzeugeinsatzes, Kernes oder Schiebers als ein Grundrahmen 22 in einem Vollformgussverfahren aus niedriglegiertem Stahl wie z. B. Grauguß oder Sphäroguß hergestellt. Es entsteht im Ergebnis eine Art Schalenkonstruktion. Auf die Oberfläche des Funktionsbereiches wird die eigentliche wirksame Funktionschicht 29 des Werkzeuges 21 bzw. Werkzeugeinsatzes in Richtung des Arbeitsbereiches des Werkzeuges mittels Laserauftragsschweißen aufgetragen. Anschließend erfolgt eine mechanische Oberflächenbearbeitung mittel eines geeigneten Schleifverfahrens. Für bestimmte Einsatzfälle kann die Oberfläche zusätzlich poliert oder mit einer geeigneten Deckschicht vergütet werden. In diesen Grundrahmen 22 sind im Rückenbereich innen gegenüber der Funktionsfläche 28 Vertiefungen, d. h. auf der Rückseite des Funktionsbereiches 28 des Werkzeuges 21 mit gegossen. Die Form und die Abmessungen der Vertiefungen korreliert mit der Form und den Abmessungen der anschließend eingelegten Rohrgebilde oder Rohrkonstruktionen 23 und/oder fortlaufend verbunden eventuell anders geformten Temperierkörper 24. Diese Temperierkörper (hier Rohrgebilde 23 bzw. Temperierrohre 24 mit elliptischem Querschnitt) sind mit mindestens zwei Anschlüssen 25 nach außen geführt. Über diese Anschlüsse 25 wird das Temperiermittel zu- und abgeführt. Es können auch mehrere Zu- und Abflüsse angeordnet werden.In 3 is an execution of a tool 21 or tool insert, core and slide shown, which has been prepared by the method for producing contour-related tempering channels according to claim 4. First, with the casting method according to the invention according to claim 4, the functional area 28 of the tool 21 or tool insert, Kernes or slider as a base frame 22 in a low-alloyed high-pressure casting process such as. B. gray cast iron or ductile iron produced. The result is a kind of shell construction. On the surface of the functional area is the actual effective functional layer 29 of the tool 21 or tool insert applied in the direction of the working area of the tool by means of laser deposition welding. Subsequently, a mechanical surface treatment by means of a suitable grinding process. For certain applications, the surface can be additionally polished or coated with a suitable topcoat. In this basic frame 22 are in the back area inside opposite the functional area 28 Recesses, ie on the back of the functional area 28 of the tool 21 with poured. The shape and the dimensions of the recesses correlate with the shape and dimensions of the subsequently inserted pipe structures or pipe constructions 23 and / or continuously connected possibly differently shaped tempering 24 , These tempering bodies (here tube structure 23 or tempering tubes 24 with elliptical cross-section) have at least two terminals 25 led to the outside. About these connections 25 the temperature control is added and removed. It can also be arranged several inflows and outflows.

Anschließend wird in einem weiteren Gießverfahren der noch hohle Raum (Innenraum des Grundrahmens 22) des gesamten Werkzeuges 21 bzw. Werkzeugeinsatzes mit einem anderen Werkstoff 26 ausgegossen. Hierbei handelt es sich um Werkstoffe wie sie für Mineralgußverfahren üblich und bekannt sind. Als ein beispielhafter Werkstoff ist ein dreikomponentiger Mineralgusswerkstoff auf Epoxidharzbasis mit speziellen, bevorzug natürlichen Füllstoffen wie Quarz geeignet. Der Verlauf der Rohrgebilde und Rohrkonstruktionen 23 und der Temperierkörper 24 kann entsprechend den kritischen Bereichen (Temperaturnestern) im Werkzeug 21 bzw. Werkzeugeinsatz optimal folgen. Von weiterem Vorteil ist bei dieser Ausführung, dass auf Grund des Ausgießens mit Mineralgusswerkstoffen die Rohrgebilde oder Rohrkonstruktionen 23 und/oder Temperierkörper 24 aus Kupfer ausgeführt werden können. Dadurch ist eine bessere thermische Anbindung an den Funktionsbereich gewährleistet.Subsequently, in a further casting process, the still hollow space (interior of the base frame 22 ) of the entire tool 21 or tool insert with another material 26 poured out. These are materials that are common and known for mineral casting. As an exemplary material, a three-component epoxy-based mineral casting material with specific, preferably natural fillers such as quartz is suitable. The course of the pipe structures and pipe constructions 23 and the tempering 24 can according to the critical areas (temperature nests) in the tool 21 or implement use optimally follow. Another advantage of this design is that due to the pouring with mineral cast materials the pipe structures or pipe structures 23 and / or tempering 24 can be made of copper. This ensures a better thermal connection to the functional area.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass durch die optimale Verteilung der Rohrgebilde und Rohrkonstruktionen 23 und der Temperierkörper 24 das erfindungsgemäße Mineralgußverfahren auch bei Werkzeugen 21 bzw. Werkzeugeinsätzen, Kernen oder Schiebern eingesetzt werden kann, bei denen die Grenztemperaturen von ca. 250 Grad Celsius thermischer Belastung für Mineralgußwerkstoffe im Funktionsbereich 28 während des Arbeitstaktes relativ weit und lange überschritten werden kann. Dabei ist es z. B. möglich das Temperaturgefälle von der heißen äußeren Funktionsfläche des Funktionsbereiches 28 bis zur inneren Rückseitenfläche des Funktionsbereiches so zu gestalten, dass an der Grenzfläche zwischen Funktionsbereich 28 und dem Bereich der mit Mineralgusswerkstoff ausgefüllt ist, nur eine Temperatur sich einstellen kann, die zu keinerlei Schädigungen des Mineralgusswerkstoffes und damit des gesamten Werkzeuges 21 bzw. Werkzeugeinsatzes führen kann.Another significant advantage is that the optimal distribution of the pipe structures and pipe structures 23 and the Temperierkör by 24 the mineral casting according to the invention also in tools 21 or tool inserts, cores or sliders can be used, in which the limit temperatures of about 250 degrees Celsius thermal load for mineral cast materials in the functional area 28 can be exceeded relatively far and long during the working cycle. It is z. B. possible the temperature gradient of the hot outer functional surface of the functional area 28 up to the inner back surface of the functional area so that at the interface between functional area 28 and the area is filled with mineral casting material, only a temperature can be adjusted, which does not damage the mineral casting material and thus the entire tool 21 or use of tools can lead.

Auf der Rückseite des Grundrahmens 22 wird anschließend eine durchgehende Schließplatte 27 oder anstelle der Schließplatte ein oder mehrere Schließleisten angeordnet. Damit werden die einzelnen Seiten des Grundrahmens 22 untereinander verbunden, bzw. der ausgegossene Innenraum wird verschlossen. Dadurch verbessert sich die Stabilität des gesamten Werkzeuges 21 bzw. Werkzeugeinsatzes, Kernes und Schiebers erheblich. Die Schließplatte 27 oder die eine oder mehrere Schließleisten können je nach Bedarf verschweißt, verschraubt oder verklebt angeordnet werden. Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren werden die Eigenschwingungen des Werkzeuges 21 besonders bedingt durch das Dämpfungsverhalten des Mineralgußes reduziert. Da Mineralgußwerkstoffe eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen, kann weniger Prozesswärme aus dem Funktionsbereich 28 nach außen gelangen. Ein zusätzlicher Vorteil besteht in der Gewichtsreduzierung für solcherart Werkzeuge 21 bzw. Werkzeugeinsätze, Kerne und Schieber. Gleichzeitig verbessert sich die Beständigkeit im Rückenbereich gegenüber Öl oder anderen chemischen Substanzen.On the back of the base frame 22 then becomes a continuous closing plate 27 or arranged one or more closing strips instead of the closing plate. This will be the individual pages of the basic frame 22 connected to each other, or the poured interior is closed. This improves the stability of the entire tool 21 or tool insert, Kernes and slide considerably. The closing plate 27 or the one or more closing strips can be welded, bolted or glued as needed. By this method according to the invention, the natural vibrations of the tool 21 especially reduced by the damping behavior of the mineral casting. Since mineral cast materials have a low thermal conductivity, less process heat can be removed from the functional area 28 get outside. An additional advantage is the weight reduction for such tools 21 or tool inserts, cores and slides. At the same time, the resistance in the back area to oil or other chemical substances improves.

Einer der wesentlichsten Vorteile ist die erhebliche Qualitätssteigerung für Fertigerzeugnisse, die mit den erfindungsgemäß hergestellten Werkzeugen 21, bzw. Werkzeugeinsätzen, Kernen und Schiebern hergestellt worden sind. Vor allem im Bereich des Spritzgießens werden Einfallstellen am Fertigerzeugnis vermieden, ein geringerer Verzug des erkalteten Erzeugnisses (meist bedingt durch ungleichmäßiges Erkalten, dass zu Spannungen innerhalb des Werkstückes führt und dieses Verformen kann) erreicht und es treten geringere oder keinerlei Schlierenbildung auf der Oberfläche mehr auf. Je größer die Werkstücke werden, um so vorteilhafter sind diese mit den erfindungsgemäßen Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen, Kernen oder Schiebern herstellbar.One of the most significant advantages is the significant increase in quality for finished products, with the tools according to the invention 21 , or tool inserts, cores and sliders have been made. Especially in the field of injection molding sink marks are avoided on the finished product, a lower distortion of the cooled product (usually due to uneven cooling, which leads to tensions within the workpiece and this deformation can) reaches and there is less or no streaking on the surface more , The larger the workpieces, the more advantageous they can be produced with the tools or tool inserts, cores or slides according to the invention.

Mit solcherart gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkzeugen 21 bzw. Werkzeugeinsätzen, Kernen und Schiebern ist es möglich gegenüber den bisher üblichen und bekannten technischen Lösungen auch erhebliche Kostenreduzierungen insbesondere durch das wesentliche Verkürzen der Zykluszeiten zu erreichen.With tools thus produced according to the method of the invention 21 or tool inserts, cores and sliders it is possible compared to the usual and known technical solutions to achieve significant cost reductions in particular by significantly shortening the cycle times.

11: Werkzeugeinsatztool insert
22: Temperierkanäletempering
33: Funktionsbereichfunctional area
44: Reaktionsbereichreaction region
55: Rohrgebildepipe structure
66: massive Kopplungselemente und/oder Winkelelementemassive Coupling elements and / or angle elements
77: teilweise gebogenes Rohrsegmentpartially bent pipe segment
88th: TemperierrohrTemperierrohr
99: verdrehbares Winkelelementrotatable angle element
1010: Kopplungselementcoupling element
1111: rechtwinkliges Koppelelementrectangular coupling element
1212: geschrägtes Koppelelementbeveled coupling element
1313: TemperiermittelzulaufTemperiermittelzulauf
1414: TemperiermittelablaufTemperiermittelablauf
1515: Symmetrielinie des Temperierkanals, die parallel zur Oberfläche des Funktionsbereiches verläuftline of symmetry of the tempering channel, which runs parallel to the surface of the functional area
2121: Werkzeug bzw. Werkzeugeinsatz, Kern oder SchieberTool or tool insert, core or slider
2222: Grundrahmenbase frame
2323: eingelegte Rohrgebilde oder Rohrpickled Pipe structure or pipe
2424: Temperierkörpertemperature conditioning
2525: Anschluss an Temperierkörperconnection at tempering
2626: Werkstoff auf mineralischer Grundlagematerial on a mineral basis
2727: Schließplatte oder Schließleistenclosing plate or closing strips
2828: Funktionsbereichfunctional area
2929: Funktionsschichtfunctional layer

Claims

Process for the production of contour-related tempering channels in tools or tool inserts, cores and slides, characterized in that in a first casting process, the functional area of the tool or tool insert is cast as a base frame, then a heat treatment, then pipe structures or pipe structures arranged and spatially fixed exactly be poured and in another casting the still hollow space of the entire tool or tool insert with another material.

A process for the production of contour-related temperature control channels in tools or tool inserts, cores and slides, characterized in that in a first casting process, the reaction region of the tool or tool insert, core or slide including the pipe structure or pipe construction is cast with a sheathing as armor layer in Vollformgussverfahren and then encapsulation of the reaction area with simultaneous production of the functional area is done with a high-quality tool steel and then carried out a heat treatment.

Process for the production of contour-based tempering channels according to Claim 1, characterized in that the functional area of Tool consists of several cast items, which individually or poured separately in a common mold through partitions, then pipe structures or pipe structures arranged and spatially accurate be fixed, the cast items are welded by electron beam welding, subsequently a heat treatment takes place and in a further casting the still hollow space the entire tool or tool insert with another material is poured out.

Method for producing contour-related tempering channels in tools or tool inserts, cores and slides according to claim 1, characterized in that in a first casting method the functional area ( 28 ) of the tool ( 21 ) or tool insert, Kernes or slider as a base frame ( 22 ) is cast in a low-alloyed or cast or nodular cast iron, then pipe structures or pipe constructions ( 23 ) and / or differently shaped tempering bodies ( 24 ) with connections ( 25 ) are arranged to the outside and spatially exactly fixed and in a further casting the still hollow space of the entire tool ( 21 ) or tool insert with another material ( 26 ), how mineral casting is poured out and on the back a closing plate ( 27 ) or one or more closing strips are connected.

Process for the production of contour-based tempering channels according to Claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that by means of 3D-CAD data specified optimized pipe structures or the pipe construction only partially curved pipe structures consisting of standardized prefabricated coupling elements and / or angle elements and / or Pipe segments are interconnected.

Method for producing contour-related tempering channels according to claim 4, characterized in that in or on the pipe structure or pipe constructions ( 23 ) and / or in or on the differently shaped tempering body ( 24 ) with connections ( 25 ) are arranged to the outside temperature sensor.

Process for the production of contour-based tempering channels according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that during the heat treatment a cooling of the reaction area over the cast pipe structures or pipe constructions takes place.

Arrangement for the production of contour-related tempering channels in tools or tool inserts, Cores and sliders, characterized in that the pipe formations or pipe constructions of solid coupling elements and / or Angular elements and tubular segment-like connecting elements metallic tubes and / or croning sand elements, the one another fixed or detachable are connected and in a base frame and / or a mold in a spatial Location are fixed.

Arrangement for the production of contour-based tempering channels according to Claim 8, characterized in that individual parts, subregions or the overall arrangement of the pipe structure or pipe construction the casting process in a base frame and / or a casting mold in a spatial position through tubular supports are supported by metallic tubes and / or from croning sand elements.

Arrangement for the production of contour-based tempering channels according to Claim 8, characterized in that individual parts, subregions or the overall arrangement of the pipe structure or pipe construction and / or Support before the casting process are enveloped with gasifying foams.

Arrangement for the production of contour-based tempering channels according to Claim 8, characterized in that the massive coupling elements and / or angle elements consist of several individual parts.

Arrangement for the production of contour-based tempering channels according to Claim 8, characterized in that the massive coupling elements and / or angle elements of a plurality of mutually rotatable and / or assembled items.

Arrangement for the production of contour-based tempering channels according to Claim 8, characterized in that the massive coupling elements and / or angle elements are offset inside so that the the inner diameter the coupling elements and / or angle elements with the inner diameter the pipe structure or pipe structures matches.

Process for the production of contour-related tempering channels according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the inner surfaces or individual parts of the inner surfaces of the first cast casting are coated with a transition material, so that in the subsequent second casting process, a composite material is formed.

Process for the production of contour-based tempering channels according to Claims 1 to 4, characterized in that the functional area of the tool or tool insert in the direction of the work area of the tool generates a functional layer by means of laser deposition welding and then a mechanical or electroerosive surface treatment and / or surface treatment of Functional layer takes place.

Process for the production of contour-based tempering channels according to Claims 1 to 4, characterized in that the functional area of the tool or tool insert in the direction of the work area of the tool generates a functional layer by means of flame spraying of metal and then a mechanical or electroerosive surface treatment and / or surface treatment takes place.