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Die
Erfindung betrifft ein temperierbares Werkzeug aus einem gegossenen
metallischen Werkstoff zur Formgebung von Werkstücken, insbesondere Spritzguss-,
Druckguss-, Laminier- oder Umformwerkzeug, das Werkzeughälften, Werkzeugeinsätze oder
andere Werkzeugkomponenten enthält
und mindestens einen Formhohlraum aufweist, der durch eine Formschale
konturennah von einem Kühlraum
getrennt angeordnet ist, wobei das in dem Formhohlraum zu formende
Werkstück
mit Hilfe eines auf die Formschale einwirkenden Kühlmittels oder
Heizmittels temperiert wird.
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Ein
Werkzeug mit einer Wärmeaustauschkammer
ist in der
DE 35 02
895 C2 beschrieben. Eine metallische Druckguss-Formhälfte besitzt
zwischen der Druckgusszone und der Wärmeaustauschkammer zur besseren
Kühlung
eine sehr dünne
Wand, die sich im Wesentlichen über
den gesamten Oberflächenbereich
zwischen der Druckgusszone und der Kammer erstreckt. Die Druckgussformhälfte weist eine
Stirnwand, Seitenwände
und ein am Boden der Seitenwände
durch Bolzen befestigtes Abschlußteil auf. Zwischen dem Boden
der Seitenwände
und dem Abschlußteil
ist eine Hochdruckdichtung eingebracht, die hohe Temperaturen und
hohe Dampfdrücke
aushält.
Die Stirnwand, die Seitenwände
und das Abschlußteil
bilden miteinander eine Hochdruck-Wärmeaustauschkammer. In der
Seitenwand ist ein Einlaßventil
vorgesehen, um in die Wärmeaustauschkammer
Kühlwasser
unter hohem Druck einzuführen.
Ebenfalls ist in der Seitenwand ein Auslaßventil vorgesehen, um den
Dampf aus der Wärmeaustauschkammer
zu entfernen. In der Formhälfte
ist zudem eine die Wärmeaustauschkammer
durchsetzende Säule
für die
Abstützung
der Stirnwand vorgesehen. Durch die Säule verläuft ein Auswerferstift.
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Das
Einsatzgebiet der Druckgussform betrifft vergleichsweise kleine
oder schmale und leichte Druckgussteile aus Zink. Das in der
DE 35 02 895 C2 beschriebene
Dampf-Kühlsystem
ist jedoch in der Hauptsache nur für den Einsatz von Wasser als
Kühlmittel
geeignet. Bei einem Dampf-Kühlsystem
ist eine dünnwandige
Formschale mit einer einzigen Kühlkammer
erforderlich. Der Einsatz einer Ölkühlung oder
eines beliebigen Temperiermittels ist nicht möglich. Außerdem ist die Druckgussform
nicht für große und schwere
Druckgussteile geeignet. Druckgussformen für Druckgießmaschinen, die mit hohen Schließdrücken arbeiten und
einen häufigen
Temperaturwechsel aufweisen, werden außerordentlich stark beansprucht
und aus diesem Grund aus einem massiven Grundkörper hergestellt. Um eine konturennahe
Kühlung
oder Heizung der Druckgussform zu ermöglichen, sind aus dem Stand
der Technik verschiedene Möglichkeiten
bekannt.
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In
der
DE 24 11 673 A1 wird
die Druckgussform zur Verbesserung der Kühlung mit rechteckigen Kühlkanälen versehen.
Die Kühlkanäle werden
in die Rückseite
der Druckgussform möglichst
konturennah eingefräst
und nachfolgend verschlossen. Aus diesem Grund muss jede Gießformhälfte zweiteilig
ausgeführt
werden. Die spanende Bearbeitung zur Herstellung der Kühlkanäle ist aufwändig.
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In
der
DE 102004027109
A1 und der
DE 10159456
A1 wird ein temperierbares Werkzeug im Wege des Gießens hergestellt,
wonach ein oder mehrere Rohrleitungen zum Heizen oder Kühlen in eine
Gießform
eingelegt und im Zuge des Gießens mit
dem Gusswerkstoff zumindest bereichsweise umgossen werden. Dabei
ist es vorteilhaft, wenn der Gusswerkstoff einen niedrigeren Schmelzpunkt
aufweist als der Werkstoff der Rohrleitungen. Der Abstand von der
Oberfläche
zum tiefsten Punkt des Kühlkanals
sollte 20 mm betragen, um einen Durchbruch bei der Umformung zu
verhindern. Darüber
hinaus sind turbulente Strömungen
in den Kanälen zum
optimalen Abtransport der Wärme
und eine konturnahe und bauteilnahe Gestaltung der Kühlkanäle vorteilhaft.
Durch das Eingießen
der Rohre soll das Bohren der Kühlkanäle und eine
Segmentierung des Werkzeugs vermieden werden. Um unterschiedliche Kühlzonen
zu ermöglichen
und um optimierte Kühlkreisläufe oder
Heizkreisläufe
zu schaffen, ist das Eingießen
von mehreren Rohren in einem Rohrleitungsbündel erforderlich. Ein Kühlkanalsystem
besteht folglich aus einer Vielzahl von geraden Rohrsegmenten und
gebogenen Rohrsegmenten, T-Stücken,
Krümmern
etc.
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Nachteilig
ist, dass die exakte konturbezogene Lage der Temperierrohre beim
Gießen,
insbesondere bei größeren oder
komplizierten Werkzeugen, nicht gewährleistet ist. Ferner ist bei
der
DE 10159456 A1 das
Temperierrohr nur mit einer Temperiermitteleintrittsöffnung und
einer Temperiermittelaustrittsöffnung
versehen. Auf diese Weise ist die Ausbildung unterschiedlicher Temperierzonen
und das zonale Heizen und Kühlen
nicht möglich.
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Für die Herstellung
eines gegossenen Werkzeugs mit konturennahen Kühlkanälen gemäß
DE 19707906 C2 werden die
Kühlkanäle durch
lasergesinterte Gießkerne
konturennah ausgebildet.
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In
der
DE 197 40 502
A1 wird ein Verfahren angegeben, das die Herstellung oberflächennaher Durchfluss-
und Verteilungssysteme in mechanisch und thermisch hochbelastbaren
Bauteilen bei einteiligem Aufbau der Bauteile erlaubt. Es wird vorgeschlagen,
dass der Grundkörper
des Bauteils an seiner Oberfläche
mit einer Kanalstruktur versehen wird, auf die mit einem generativen
oder einem urformenden Fertigungsverfahren eine dichte, poröse oder
strukturiert dicht-poröse,
die Kanäle
des Grundkörpers überbrückende
Deckschicht aufgebracht wird.
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Weitere
Verfahren zur Herstellung konturennaher Kanalstrukturen werden in
der
DE 197 40 502 A1 und
in der
DE 19834238
A1 beschrieben. Vorgeschlagen werden Werkstücke oder
eine Dauergießform
für Kunststoff,
Metall- und Glasguss, wobei auf der Innenkontur offene Kanäle angeordnet
sind, die durch ein schalenförmiges
oder blechartiges Trägerelement
abgedeckt sind. Zur Fertigstellung der Gießform werden im Fall der
DE 19834238 A1 nachfolgend
Auflageschichten aufgebracht. Die Aufbringung derartiger metallischer
Auflageschichten kann beispielsweise mittels Schweißverfahren
erfolgen. Benannt ist das Auftragen von Material nach dem so genannten
CMB-Verfahren (Controlled Metal Build). Bei einem derartigen CMB-Verfahren
wird mit einem Laser Stahldraht auf der Oberfläche des Werkstückes in
einem sehr kleinen Schmelzbad aufgeschmolzen und damit aufgetragen.
Dieses Verfahren ist äußerst umständlich und
erfordert zahlreiche Arbeitsschritte.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem temperierbaren Werkzeug
in einem einzigen Arbeitsschritt auf dem Wege des Gießens konturennahe
Kühlkanäle auszubilden.
Die konturennahen Kühlkanäle sollen
ferner die Ausbildung unterschiedlicher Temperierzonen und das zonale
Heizen und Kühlen
ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass das temperierbare Werkzeug einen Formhohlraum aufweist, der
durch eine Formschale konturennah von einem Kühlraum getrennt ist, wobei die
Formschale zur Verstärkung
rückseitig
Versteifungsrippen aufweist, die einstückig mit der Formschale gegossen
und derart geometrisch angeordnet sind, dass der Kühlraum in
kleinere Kühlstellen
unterteilt ist, wobei die Kühlstellen
mittels Durchbrüchen
in den Versteifungsrippen für
das Durchleiten eines Kühlmittels
oder Heizmittels untereinander verbunden und auf der Rückseite
des Werkzeug an ihrer offenen Seite mit einem Verschlussdeckel verschlossen
sind.
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Die
Vorteile eines temperierbaren Werkzeugs mit einer Formschale mit
rückseitig
angeordneten Versteifungsrippen sind vielfältig in fertigungstechnischer
und kühltechnischer
Hinsicht. Die Werkzeuge können
in einem Arbeitsgang durch das Gießen kostengünstiger hergestellt werden.
Mit den Versteifungsrippen sind die Werkzeuge aufgrund des geringeren
Materialeinsatzes wesentlich leichter als massive Werkzeuge mit
gebohrten Kühlkanälen. Diese
zusätzlichen
Zerspanungsarbeiten können
entfallen. Für
die Herstellung des Werkzeugs als Gussteil können Sandgussverfahren oder
andere bekannte Gießverfahren
eingesetzt werden. Die gegossenen Versteifungsrippen können nach
einer Weiterbildung der Erfindung beliebig rechteckig, trapezförmig, bogenförmig oder
parabelförmig
ausgebildet werden. Auf diese Weise kann durch die geometrische
Ausbildung des Querschnitts der Versteifungsrippen jedem Belastungsfall
entsprochen werden.
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Der
Hauptvorteil der Erfindung liegt jedoch darin begründet, dass
der Kühlraum
durch die der Verstärkung
die Formschale dienenden Versteifungsrippen in eine Vielzahl von
Kühlstellen
unterteilt ist. Die Kühlstellen
können
wahlweise mit einer beliebigen Anordnung von Durchbrüchen sowie
mit Anschlüssen
für das
Zuleiten oder Ableiten eines Kühlmittels
oder Heizmittels versehen werden. Durch das wahlweise Anordnen von
Durchbrüchen
und Anschlüssen
können
einzelne oder mehrere Kühlkanäle, Kühlstrecken
oder unterschiedliche Kühlzonen gebildet
werden, die mit unterschiedlich temperierten Kühlmitteln oder Heizmedien beaufschlagt
werden. Auf die Weise können
durch den Einsatz der vorgeschlagenen Werkzeuge auf eine besonders
einfache Weise qualitativ hochwertige Werkstücke mit einem optimal ausgebildeten
Gefüge
hergestellt werden, was mit herkömmlichen
Gießverfahren
nicht oder nur mit erheblich höheren
Aufwendungen möglich
ist. Beispielsweise kann beim Gießen durch eine zonale Kühlung eine
gerichtete Erstarrung mit unterschiedlichen Erstarrungsgeschwindigkeiten
erzielt werden. Das führt
zu spezifischen Eigenschaften an unterschiedlichen Stellen des Werkstücks, beispielsweise in
Hinsicht auf die Härte,
die Festigkeit, die Dehnbarkeit und die Bearbeitbarkeit des Werkstoffs.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
erläutert
werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
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Im
Einzelnen zeigt:
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1 die
Rückseite
einer Gießformhälfte eines
Werkzeugs mit Versteifungsrippen,
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2 die
Vorderseite des Werkzeugs mit dem Formhohlraum für das Werkstück,
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3 das
Werkzeug nach 1 und 2 im Querschnitt,
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4 das
Werkzeug von der Unterseite mit der Verschlussplatte,
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5 ein
Werkzeug mit einem mäanderförmigen Verlauf
eines Kühlkanals,
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6 ein
Werkzeug mit nebeneinander getrennt angeordneten Kühlkanälen,
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7 ein
Werkzeug mit Kühlzonen,
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8 ein
Werkzeug mit kühlrohrähnlichen Kühlkanälen und
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9 ein
Werkzeug mit unregelmäßig angeordneten
Versteifungsrippen in schematischer Darstellung.
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Das
stark schematisch dargestellte Werkzeug 1 wird in der 1 von
der Unterseite 2 und in 2 von der
Oberseite 3 gezeigt. Das Werkzeug 1 ist Teil eines
in der Regel aus zwei Werkzeughälften bestehenden
temperierbaren Formgebungswerkzeugs zur Formgebung von Werkstücken. Das
Formgebungswerkzeug ist insbesondere ein Spritzguss-, Druckguss-,
Laminier- oder Umformwerkzeug. Eingeschlossen sind Pressenwerkzeuge,
Schmiedewerkzeuge oder Gesenke, sowie Formen für die Herstellung von Glas.
Temperierbares Formgebungswerkzeug bedeutet, dass das Werkzeug 1 im
Rahmen seiner Verwendung geheizt oder gekühlt werden kann. Die Bezeichnung
Werkzeug 1 umfasst eine Werkzeughälfte, Werkzeugeinsätze oder
andere Werkzeugkomponenten, die mindestens einen Formhohlraum 4 enthalten.
Insofern bezieht sich die Bezeichnung Werkzeug 1 auch auf
mehrteilige Formgebungswerkzeuge, die aus verschiedenen Komponenten
zusammengesetzt sind.
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Zum
Heizen oder Kühlen
können
Flüssigkeiten,
Gase oder Dämpfe
zum Temperieren eingesetzt werden, die nachfolgend als Kühlmittel
bezeichnet werden. In 2 ist der herausgearbeitete
Formhohlraum 4 des Werkzeugs 1 für ein Werkstück verdeutlicht,
das im Ausführungsbeispiel
eine zylinderförmige
Formgebung aufweist. Das Werkzeug 1 besteht aus einem an
die geometrischen Abmessungen des Werkstücks angepassten rahmenförmigen Grundkörper mit
einer seitlichen linken Seitenwand 5 und einer rechten
Seitenwand 6, die durch eine Rückwand 7 und eine
Vorderwand 8 miteinander verbunden sind. Der rahmenförmige Grundkörper ist durch
die Oberseite 3 verschlossen. In die Oberseite 3 ist
die Formschale 9 eingefügt.
An der Unterseite 2 ist das Werkzeug 1 offen.
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Das
Werkzeug 1 besteht aus einem gegossenen metallischen Werkstoff,
beispielsweise aus Stahlguss, Gusseisen oder einem Aluminiumwerkstoff
Die Herstellung des Werkzeugs 1 kann mit einem gießereitechnischen
Verfahren beispielsweise mit Hilfe einer Sandgussform erfolgen.
Beim Gießen mit
einer Sandgussform wird ein einteiliger Rohling mit einem Aufmaß für die Endbearbeitung
des Formhohlraums 4 hergestellt, der anschließend mit
einem abtragenden Verfahren, beispielsweise durch Hochgeschwindigkeitsfräsen und
Polieren endfertig bearbeitet wird. Die Herstellung des Werkzeugs 1 kann desgleichen
mit einem bekannten Feingießverfahren erfolgen,
wobei der Aufwand zur Endfertigung des Formhohlraums 4 gesenkt
werden kann. Die Herstellung der Gießform für das Werkzeug 1 kann
mit einem Modell, beispielsweise einem Schaumstoffmodell oder mit
einem direkten modelllosen Verfahren erfolgen, beispielsweise durch
Formstofffräsen
oder mit einem generativen Verfahren. Zweckmäßig ist es, wenn der Formhohlraum 4 fertig
gegossen oder für die
Endbearbeitung mit einem äquidistanten
Aufmass für
ein abtragendes Verfahren versehen wird. Die Oberseite 3 des
Werkzeugs 1 kann gleichfalls massiv gegossen und der Formhohlraum 4 ausschließlich mit
einem abtragenden Verfahren hergestellt werden.
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Beim
Gießen
des Werkzeugs 1 mit dem Formhohlraum 4 in einer
Sandgießform
wird eine nicht weiter dargestellte Gießform eingesetzt, bei der die
eine Gießformhälfte die
Kontur des Werkstücks aufweist.
Die zweite Gießformhälfte weist
naturgemäß die adäquate herausgearbeitete
Kontur des Formhohlraums 4 auf, die beim Zusammenbau der Gießform von
der Kontur des Werkstücks
derart beanstandet ist, dass in dem Werkzeug 1 eine vergleichsweise
dünnwandige
und konturennahe Formschale 9 entsteht. Die in 3 verdeutlichte
Formschale 9 wird von der Werkzeugrückseite beaufschlagt durch
ein Kühlmittel
oder Heizmittel, wobei das in dem Formhohlraum 4 zu formende
Werkstück temperiert
wird. Die beim Einsatz des Werkzeugs 1 auf die Formschale 9 einwirkende
Belastung wird durch Versteifungsrippen 11 abgestützt.
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In 3 sind
die Versteifungsrippen 11 zum Abstützen der Formschale 9 verdeutlicht.
Die Versteifungsrippen 11 im Ausführungsbeispiel sind im Querschnitt
rechteckig. Aus Gründen
der Festigkeit oder der erforderlichen Temperierwirkung können die
Versteifungsrippen 11 desgleichen beliebig im Querschnitt
trapezförmig,
bogenförmig
oder parabelförmig in
einer anderen zweckentsprechenden Querschnittsform ausgebildet werden.
Die Bogenform der Versteifungsrippen 11 ist in 8 angedeutet.
Die Versteifungsrippen 11 sind einstückig mit der Formschale 9,
den Seitenwänden 5, 6 und
der Rückwand 7 sowie
der Vorderwand 8 des Werkzeugs 1 gegossen, was
aus 1 ersichtlich ist. Die Abmessungen der Versteifungsrippen 11 können dadurch
so gewählt
werden, dass die Festigkeit der Formschale 9 in jedem Einsatzfall
gewährleistet
ist. Im Fall einer geringeren Belastung der Formschale 9 können auf diese
Weise Formwerkzeuge in Leichtbauweise realisiert werden. Zwischen
den Wandteilen und den Versteifungsrippen 11 werden auf
diese Weise gleichzeitig einzelne Kühlstellen 12 gebildet,
die mit einem Durchbruch 13 miteinander verbunden sind. Mit
den Durchbrüchen 13 in
den Versteifungsrippen 11 kann eine Kühlkanalanordnung mit Kühlkanälen geschaffen
werden, die in der Hauptsache im Querschnitt rechteckig sind. Kühlkanäle mit einem
rechteckigen Querschnitt haben eine wesentlich größere Fläche als
Kühlbohrungen.
Es wird somit eine bessere Wärmeabfuhr
ermöglicht.
Die zur Vereinfachung der Beschreibung gewählte Bezeichnung Kühlstelle 12 besagt
desgleichen, dass diese zum Heizen oder Kühlen beziehungsweise zum Temperieren
gebraucht wird.
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Die
in 1 in einer Reihe hintereinander liegenden Kühlstellen 12 zwischen
der Vorderwand 8 und der Rückwand 7 sind mit
einem Durchbruch 13 untereinander verbunden, wobei die
erste Kühlstelle 121 einer
Reihe mit einem Eingang 14 für das Zuleiten eines Kühlmittels
oder Heizmittels versehen ist und die jeweils letzte Kühlstelle 122 einer
Reihe mit einem Ausgang 15 in der Rückwand 7 versehen
ist. Das Kühlsystem
kann jedoch auch derart ausgebildet werden, dass die jeweils letzte
Kühlstelle 122 mit
einem seitlichen Durchbruch 13 mit einer benachbarten Kühlstelle
der parallel angeordneten Reihe von Kühlstellen 12 verbunden
ist. Die letzte Kühlstelle 122 der
letzten parallelen Reihe ist dann mit einem Ausgang 15 für das Ableiten
eines Kühlmittels
oder Heizmittels versehen. Der Durchfluss des Kühlmittels durch die Kühlstellen 12 erfolgt
damit mäanderförmig.
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Nach 4 wird
die Unterseite 2 des Werkzeugs 1 mit einer flachen
Verschlussplatte 16 verschlossen, wonach die einzelnen
Kühlstellen 12 nach Außen hin
abgedichtet sind. Ebenso kann die Abdichtung direkt auf einem Maschinengestell
erfolgen, wenn beispielsweise die Verwendung von Kühlluft zweckmäßig ist.
Das Einleiten des Kühlmittels
beziehungsweise Temperiermittels erfolgt in 1 über jeweils
einen Eingang 14 in der Vorderwand 8 und einen
Ausgang 15 in der Rückwand 7.
Die Durchbrüche
in 1 sind bei nebeneinander liegenden Kühlstellen 12 an
den gegenüberliegenden
Ecken angeordnet. Dadurch ergibt sich ein labyrinthartiger Durchfluss
des Kühlmittels.
Durch die Verwirbelung und die turbulente Strömung des Kühlmittels ist der Wärmeaustausch
optimal.
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Nach 5 ergibt
sich ein temperierbares Werkzeug 1 mit einem ebenfalls
mäanderförmigen Durchfluss
des Kühlmittels.
Wenn die Versteifungsrippen 11 parallel zu der Vorderwand 8 angeordnet sind,
befinden sich die Durchbrüche 13 abwechselnd nahe
der linken und der rechten Seitenwand 5, 6. Wenn
die erste Kühlstelle 121 an
der Vorderwand 8 mit einem Eingang 14 für das Kühlmittel
und die letzte hintere Kühlstelle 122 an
der Rückwand 7 mit
einem Ausgang 15 für
das Kühlmittel
versehen ist, wird das Kühlmittel mäanderförmig durch
das Werkzeug 1 geleitet. Auf diese Weise wird die Formschale 9 gleichmäßig temperiert.
Das Ausführungsbeispiel
ist wegen der besseren Anschauung auf ein geometrisch einfaches
Werkstück
beschränkt.
Die verdeutlichten Versteifungsrippen 11 sind in 5 parallel liegend
und in 1 einem rechten Winkel zueinander angeordnet.
Dies schließt
nicht aus, dass die Versteifungsrippen 11 in einem beliebigen
Winkel zueinander angeordnet sind. Bei großen Werkstücken mit einer komplizierten
Struktur können
Versteifungsrippen 11 mit Rücksicht auf eine zweckmäßige Kühlung oder
optimale Versteifung der Formschale 9 beliebig kreuz und
quer angeordnet werden, was in 9 angedeutet
ist. Die Kühlstellen 12 können wahlweise mit
einer beliebigen Anordnung von Durchbrüchen 13 sowie mit
Anschlüssen
für das
Zuleiten oder Ableiten eines Kühlmittels
oder Heizmittels versehen werden.
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Nach 1 sind
die Versteifungsrippen 11 zwischen der Vorderwand 8 und
der Rückwand 7 nicht
mit einem Durchbruch 13 versehen. Es ergibt sich eine Reihe
hintereinander liegender Kühlstellen 12,
die mit einem Durchbruch 13 miteinander verbunden sind,
wobei jeweils die erste Kühlstelle 121 an der
Vorderwand 8 mit einem Eingang 14 für das Zuleiten
eines Kühlmittels
oder Heizmittels versehen ist. Die jeweils letzte Kühlstelle 122 der
Rückwand 7 ist mit
einem Ausgang 15 für
das Ableiten des Kühlmittels
oder Heizmittels versehen. Die in Reihe nebeneinander liegenden
Kühlstellen 12 können damit
unterschiedlich temperiert werden. Nach 6 ergibt
sich eine weitere Möglichkeit
der separaten Temperierung der Kühlstellen 12,
die in diesem Ausführungsbeispiel über die
gesamte Breite des Werkzeugs 1 verlaufen. Jede Kühlstelle 12 bildet
eine Kühlzone 17.
In dem Werkzeug 1 nach 6 kann damit
auf eine besonders einfache Weise eine fortlaufende Kühlfront erzeugt
werden. Damit kann beispielsweise die Erstarrungsgeschwindigkeit
einer Schmelze längs
einer Erstarrungsfläche
während
des Gießens
gesteuert werden. Das Werkzeug 1 nach 6 eignet
sich besonders zum gerichteten Erstarren einer gegossenen Metallschmelze
in dem Formhohlraum 4.
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Nach 7 ergibt
sich ein zonal temperierbares Werkzeug 1, bei dem benachbarte
Kühlstellen 12 mit
einem Durchbruch 13 in der Art einer Kühlzone 17 miteinander
verbunden sind. Bei dem Werkzeug 1 nach 7 werden
beispielsweise die Innen liegenden Kühlstellen 123 mit
Durchbrüchen 13 untereinander
zu einer inneren Kühlzone 171 verbunden.
Der Eingang 14 und der Ausgang 15 für das Kühlmittel befinden
sich in der nicht weiter dargestellten Verschlussplatte 16.
Die außen
liegenden Kühlstellen 124 bilden
eine äußere Kühlzone 172,
die unterschiedlich temperierbar sind. Der Eingang 14 und
der Ausgang 15 für
das Kühlmittel
befinden sich an der Vorderwand 8 und an der Rückwand 7.
Die Erfindung soll jedoch nicht auf die im Ausführungsbeispiel beschriebenen
Kühlzone 17 beschränkt werden.
Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung bei großen und komplizierten Teilen
mehrere und unterschiedlich strukturierte Kühlzonen 17 darstellbar.
Es können
auf diese Weise temperierte Werkzeuge zur Verfügung gestellt werden, mit denen
eine differenzierte und spezielle Wärmebehandlung von Werkstücken während der
Formgebung möglich
ist.
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Bei
den in 1 bis 7 dargestellten Werkzeugen werden
die durch die Versteifungsrippen 11 gebildeten Kühlstellen 12 mit
einer flachen Verschlussplatte 16 abgeschlossen. Die Höhe der Versteifungsrippen 11 endet
auf der Höhe
der Vorderwand 8 und der Rückwand 7 in einer
Ebene. Dadurch weisen die Versteifungsrippen 11 eine unterschiedliche
Rippenhöhe
auf. Das Abdichten der Kühlstellen 12 kann
mit einer einfachen flachen Verschlussplatte 16 vorgenommen
werden. Es werden im Wesentlichen rechteckige Kühlkanäle mit vergleichsweise großen Abmessungen
gebildet. Das Abdichten der Kühlstellen
kann durch eine Teilabdichtung auf dem Rohgusskörper der Versteifungsrippen 11 erfolgen. Wenn
die Abdichtung gegen einen Überdruck
des Temperiermittels erforderlich ist, können die Versteifungsrippen 11 mit
einem abtragenden Verfahren bearbeitet und zusätzlich mit einem druckdichten
Dichtelement versehen werden.
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Bei
dem in 8 im Querschnitt dargestellten Werkzeug 1 weisen
die an der Formschale 9 angegossenen Versteifungsrippen 11 eine
konstante Rippenhöhe
auf. Dadurch bilden die Enden die Versteifungsrippen 11 eine
gedachte Kontur, die mit der Kontur der Formschale 9 kongruent
ist. Die Verschlussplatte 16 ist mit einer der Kontur der
Formschale 9 adäquaten
Profilplatte 18 versehen, mit der die Kühlstellen 12 verschlossen
sind. Auf diese Weise können
Werkzeuge mit Kühlkanälen mit
einem kleineren Kühlkanalquerschnitt
hergestellt werden. Es können
somit auf dem Wege des Gießens
beliebig kleine und große
Kühlkanalquerschnitte
hergestellt werden, die mit herkömmlich
gebohrten Kühlbohrungen
oder eingegossenen Kühlrohren
vergleichbar sind. Mit Rücksicht
auf die Temperierwirkung bei der Formgebung eines Werkstücks sowie die
Festigkeit und Steifigkeit kann die geometrische Gestaltung und
Anordnung der Versteifungsrippen 11 auch variabel und dementsprechend
von der Kontur der Formschale abweichend ausgeführt werden. Dadurch gestattet
die Erfindung eine vielförmige
Gestaltung der Kühlstellen 12.