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Die
Erfindung betrifft ein Gießwerkzeug, insbesondere Kokille,
umfassend einen Formenhohlraum sowie zumindest eine Öffnung
mit zumindest einer Zuführung zum Befüllen des
Formenhohlraums mit flüssigem Metall.
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Aus
der
DE 26 46 060 C3 ist
ein Verfahren zur Steuerung des Wärmehaushalts eines Gießwerkzeugs
bekannt geworden. Dabei werden nach dem Einfüllen von flüssigem
Metall in den Formenhohlraum durch eine Öffnung in Abhängigkeit
von der Gestalt des Gießwerkzeugs Heiz-/Kühlelemente
von den Endzonen des Gießwerkzeugs in Richtung der Öffnung
des Formenhohlraums in zeitlicher Abfolge von Heiz- auf Kühlfunktion
umgeschaltet, so dass im Laufe der Zeit die Erstarrung des Metalls
in den den Heiz-/Kühlelementen jeweils zugeordneten Gießwerkzeugbereichen
eintritt.
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Nachteilig
dabei ist allerdings, dass eine erhebliche Zeit benötigt
wird, bis das gesamte flüssige Metall im Gießwerkzeug
erstarrt ist und das Gießwerkzeug aus seiner Gießposition
verfahren werden kann: Vor dem Befüllen eines weiteren
Gießwerkzeugs muss zunächst abgewartet werden,
bis das Gießwerkzeug von den Endzonen in Richtung der Öffnung
des Formenhohlraums vollständig abgekühlt ist,
um eine vollständige Erstarrung des flüssigen
Metalls im Gießwerkzeug zu erreichen. Weiterhin ist eine
derartige Anordnung von Heiz- und Kühlelementen kompliziert
und teuer auf Grund der Vielzahl unterschiedlich dimensionierter
und positionierter Hei-/Kühlelemente. Schließlich
ist eine derartige Steuerung auch fehleranfällig und damit
wartungsintensiv.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Gießwerkzeug
und ein Gießverfahren zur Verfügung zu stellen,
welches einfacher und kostengünsti ger ist und es gleichzeitig
auch ermöglicht, dass ein nächstes Gießwerkzeug
schneller befüllt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Gießwerkzeug, insbesondere einer
Kokille, umfassend einen Formenhohlraum sowie zumindest eine Öffnung
mit zumindest einer Zuführung zum Befüllen des
Formenhohlraums mit flüssigem Metall dadurch gelöst, dass
Mittel zum Beaufschlagen des flüssigen Metalls mit einem
Kühlmedium im Bereich der Öffnung und/oder der
Zuführung angeordnet sind.
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Weiterhin
wird diese Aufgabe bei einem Gießverfahren, insbesondere
Kokillengießverfahren, umfassend die Schritte Befüllen
des Formenhohlraums eines Gießwerkzeugs insbesondere gemäß zumindest
einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem flüssigen
Metall durch eine Öffnung und/oder eine Zuführung,
Erstarren des flüssigen Metalls zu einem Gegenstand, und
Entformen des Gegenstandes dadurch gelöst, dass nach dem
Einfüllen des flüssigen Metalls in den Formenhohlraum
der Bereich der Öffnung des Formenhohlraums und/oder der
Zuführung mit einem Kühlmedium beaufschlagt wird.
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Durch
die Anordnung von Mitteln zum Beaufschlagen des flüssigen
Metalls mit einem Kühlmedium im Bereich der Öffnung
und/oder Zuführung kann das flüssige Metall in
dem genannten Bereich selektiv, schnell und zuverlässig
abgekühlt werden. Das zunächst flüssige
Metall wird durch das Kühlmedium in kürzester
Zeit im Bereich der Öffnung und/oder der Zuführung
zur zumindest teilweisen Erstarrung gebracht. Dieses erstarrte Metall
verschließt dann zuverlässig die Öffnung
und/oder die Zuführung des Gießwerkzeugs; das
Gießwerkzeug kann anschließend sofort von einem
Speiser, der das flüssige Metall für das Gießwerkzeug über
die Öffnung und/oder die Zuführung zur Verfügung
stellt, abgekoppelt werden. Das Gießwerkzeug kann dann
ohne weiteres bewegt werden und beispielsweise zur vollständigen Erstarrung
des noch flüssigen Metalls in dem Formenhohlraum in eine
Abkühlzone, etc. bewegt werden oder auch, um Raum für
eine Befüllung eines weiteren Gießwerkzeugs durch
den genannten Speiser zu ermöglichen.
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Ist
das Kühlmedium beispielsweise eine Flüssigkeit
wird das Kühlmedium direkt an das flüssige Metall
durch die Mittel zum Beaufschlagen geleitet und bewirkt unmittelbar
eine teilweise Erstarrung des flüssigen Metalls. Ist das
Kühlmedium gasförmig, kann dies auch über
eine Oberfläche des Metalls strömen und so eine
Abkühlung und weiter eine teilweise Erstarrung des flüssigen
Metalls bewirken.
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Vorteilhafterweise
umfassen die Mittel zum Beaufschlagen im Bereich der Öffnung
und/oder der Zuführung zumindest einen Kanal zum Einleiten
von Kühlmedium in die Öffnung und/oder die Zuführung. Der
zumindest eine Kanal ermöglicht ein schnelles und gerichtetes
Zuführen von Kühlmedium in den Bereich der Öffnung
und/oder der Zuführung. Sind mehrere Kanäle angeordnet,
kann das Kühlmedium noch schneller und gleichmäßiger
in den genannten Bereich einströmen; die Zeit bis das flüssige
Metall zumindest teilweise erstarrt ist, ist dabei noch geringer.
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Zweckmäßigerweise
ist der Kanal mittels eines Verschlusselementes verschließbar.
Durch das Verschlusselement ist so auf einfache Weise die Beaufschlagung
mit Kühlmedium im Bereich der Öffnung und/oder
Zuführung steuerbar.
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Besonders
vorteilhaft ist es dabei, wenn das Verschlusselement einen Schieber
umfasst. Der Schieber ist einfach und kostengünstig in
der Herstellung und ermöglicht einen zuverlässigen
Verschluß des Kanals.
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Um
ein Eindringen oder Einfließen von flüssigem Metall
in den Kanal zu verhindern, ist es zweckmäßig,
dass das Verschlußelement den Kanal formschlüssig
gegenüber der Öffnung und/oder der Zuführung
abdichtet. Auf diese Weise wird die Funktion des Kanals nicht durch
einfließendes oder eindringendes flüssiges Metall
behindert, gleichzeitig wird durch den Formschluß gegenüber
der Öffnung und/oder Zuführung verhindert, dass
sich in Randbereichen des Kanals im Bereich der Öffnung
und/oder der Zuführung Metall absetzt bzw. anlagert. Dies
würde die Funktion des Kanals behindern und der Kanal müsste
dann ggf. aufwendig gesäubert werden.
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Vorteilhafterweise
ist in den Kanal über eine Bohrung Kühlmedium
einleitbar. Über die Bohrung kann in den Kanal einfach
und zuverlässig Kühlmedium ein geleitet werden,
das wiederum über den Kanal das flüssige Metall
im Bereich der Öffnung und/oder der Zuführung
kühlt. Ebenso ermöglicht das Einleiten von Kühlmedium über
die Bohrung eine platzsparende und optimierte Anordnung des Kanals
im Gießwerkzeug: In den Kanal kann dann auch beispielsweise
seitlich Kühlmedium eingeleitet werden.
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Besonders
zweckmäßig ist es dabei, wenn der Kanal und die
Bohrung insbesondere gleichzeitig mittels des Verschlusselementes
verschließbar sind. Dies ermöglicht die Verwendung
lediglich eines Verschlusselementes; ein weiteres und damit zusätzliche
Kosten und Wartungs- bzw. Reinigungsaufwand verursachendes Verschlusselement
entfällt.
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Um
das Kühlmedium schnell und vollständig einzuleiten,
ist es vorteilhaft, wenn das Kühlmedium mit Druck beaufschlagt
ist. Dies ermöglicht nicht nur eine Flüssigkeit
als Kühlmedium, sondern auch ein Gas. Gleichzeitig ist
es neben der direkten Beaufschlagung des flüssigen Metalls
im Bereich der Öffnung und/oder Zuführung beispielsweise
auch möglich, dass eine Oberfläche des flüssigen
Metalls durch das Gas überströmt und damit gekühlt
wird.
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Bei
einem Gießverfahren, insbesondere Kokillengießverfahren,
umfassend die Schritte Befüllen des Formenhohlraums eines
Gießwerkzeugs insbesondere gemäß zumindest
einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem flüssigen
Metall durch eine Öffnung und/oder eine Zuführung,
Erstarren des flüssigen Metalls zu einem Gegenstand, und
Entformen des Gegenstandes wird erfindungsgemäß nach
dem Einfüllen des flüssigen Metalls in den Formenhohlraum der
Bereich der Öffnung des Formenhohlraums und/oder der Zuführung
mit einem Kühlmedium beaufschlagt. Damit erstarrt in kürzester
Zeit das flüssige Metall im Bereich der Öffnung
und/oder der Zuführung und verschließt die Öffnung
und/oder Zuführung des Gießwerkzeugs bzw. Formenhohlraums
zuverlässig. Das Gießwerkzeug kann dann innerhalb
kürzester Zeit von einer Speiserzuführung für
das Gießwerkzeug genommen werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es dabei, wenn die Beaufschlagung mit Kühlmedium
zumindest solange erfolgt, bis das flüssige Metall in dem
Bereich der Öffnung und/oder der Zuführung zumindest
teilweise erstarrt ist. Damit wird eine zuver lässige zumindest
teilweise Erstarrung des flüssigen Metalls im Bereich der Öffnung
und/oder der Zuführung erreicht. Gleichzeitig wird auch
nur soviel Kühlmittel zur Beaufschlagung verwendet, wie
das flüssige Metall zur teilweisen Erstarrung benötigt.
Dies reduziert nicht nur die Zeit bis zur teilweisen Erstarrung
sondern spart auch Kühlmedium und damit Kosten ein.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen; Dabei zeigt
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1 eine
schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung im Bereich einer Öffnung mit einer Zuführung
und mit einem Schieber in einer geschlossenen Position;
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2 eine
Vorrichtung gemäß 1 mit dem
Schieber in geöffneter Position
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3 eine
Vorrichtung gemäß 1 in einer Draufsicht.
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1 zeigt
eine schematische Ansicht eines Gießwerkzeugs 1 im
Bereich einer Öffnung 3 mit einer Zuführung 2 für
einen Formenhohlraum (nicht gezeigt) des Gießwerkzeugs 1.
Die Zuführung 2 für die Öffnung 3 ist
dabei im Wesentlichen Y-förmig mit zwei Bohrungen 2a, 2b ausgestaltet,
die im Bereich der Öffnung 3 zusammengeführt
werden. Stromaufwärts der Öffnung 3 im
Bereich der Zusammenführung Z der beiden Bohrungen 2a, 2b ist
auf der rechten Seite (die Orientierungen beziehen sich auf die 1)
ein Kanal 5 angeordnet, dessen Durchmesser sich in Richtung
auf die Öffnung 3 bzw. Zuführung 2 teilweise
verjüngt. Der Kanal 5 weist eine Öffnung 6 für
den strömungstechnischen Übergang von einem Kühlmedium
aus dem Kanal 5 in den Bereich der Zusammenführung
Z auf. Im Kanal 5 ist weiter ein Schieber 4 angeordnet,
der in Richtung R, also in 1 in waagrechter
Richtung, verschieblich angeordnet ist. Ist der Schieber 4 vollständig
in den Kanal 5 eingeschoben wie in 1, so ist
das am weitesten in den Kanal 5 eingeschobene Ende 4a des
Schiebers 4 derart ausgebildet, dass dieses zum einen die Öffnung 6 vollständig
verschließt und zum anderen, dass das Ende 4a einen
Formschluss mit einer seitlichen Wandung 2b' der Zusammenführung
Z bzw. Bohrung 2b bildet. An einem aus dem Kanal 5 herausragenden
Ende 4b des Schiebers 4 ist ein Betätigungsgriff
H angeordnet.
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Um
nun den Bereich der Öffnung 3 und der Zuführung 2 zu
kühlen, wird nun der Schieber 4 teilweise aus
dem Kanal 5 herausgezogen gemäß 2.
Der Schieber 4 gibt damit nicht nur die Öffnung 6 des
Kanals 5 in die Zusammenführung Z bzw. Öffnung 3 und/oder
Zuführung 2 des Gießwerkzeugs frei, sondern
gleichzeitig auch eine Öffnung 8a einer Bohrung 8.
Die Bohrung 8 ist dabei strömungstechnisch mit
dem Kanal 5 verbunden und mittels des Schiebers 4 verschließbar. Über
die Bohrung 8 kann nun Kühlmedium in den Kanal 5 bei
herausgezogenem Schieber 4 gemäß 2 und
weiter über den durch den Schieber 4 geöffneten
Kanal 5 und die Öffnung 6 in den Bereich
der Öffnung 3 bzw. Zuführung 2 und
der Zusammenführung Z strömen. Der Bereich der Öffnung 3 und
der Zuführung 2 des Gießwerkzeugs 1 wird
damit gekühlt. Ist das flüssige Metall in diesem
Bereich zumindest teilweise erstarrt, wird der Schieber 4 in
den Kanal 5 wieder vollständig eingeschoben und
verschließt damit sowohl die Öffnung 8a der
Bohrung 8 als auch die Öffnung 6 des
Kanals 5.
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In 3 ist
eine Draufsicht gemäß 1 gezeigt
mit geschlossenem Schieber 4. Die Achse der Bohrung 8 ist
dabei rechtwinklig zur Achse des Schiebers 4 angeordnet.
Der Schieber 4 dichtet dabei sowohl die Öffnung 8a der
Bohrung 8 gegenüber dem Kanal 5 ab als
auch die Öffnung 6 zwischen Öffnung 3 und
Zuführung 2 des Gießwerkzeugs 1 gegenüber
dem Kanal 5, so dass weder flüssiges Metall in
den Kanal 5 noch Kühlmedium über die
Bohrung 8 in den Kanal 5 gelangen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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