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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 zur Verfügung zu
stellen, welches einfacher und kostengünstiger 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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Der
Formenhohlraum eines solchen Gießwerkzeugs wird also mit einem
flüssigen
Metall durch eine Öffnung
und/oder eine Zuführung
befüllt,
wonach das flüssige
Metall zu einem Gegenstand erstarrt. Erfindungsgemäß wird nach
dem Einfüllen
des flüssigen
Metalls in den Formenhohlraum der Bereich der Öffnung des Formenhohlraums
und/oder der Zuführung
mit einem Kühlmedium
beaufschlagt.
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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 einer 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.
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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
unter Verwendung des erfindungsgemäßen Gießwerkzeugs, umfassend die Schritte
Befüllen
des Formenhohlraums des Gießwerkzeugs
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 denn 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.