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Die
Erfindung betrifft eine Niederdruckgießvorrichtung und
ein Verfahren zum Betrieb dieser, wobei die Niederdruckgießvorrichtung
zumindest eine Gießform umfasst, in die über einen
Gießlauf ein Gusswerkstoff mittels Gasüberdruck
einfüllbar ist.
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Aus
der
GM 90 15 025.2 ist
ein Verschlussstopfen für Schmelz- und Gießgefäße
bekannt. Der Verschlussstopfen umfasst einen Verschlusskörper und
eine daran befestigte Führungsstange, wobei der Verschlussstopfen
ein Raumgewicht aufweist, welches ihn auf der Schmelze schwimmen
lässt. Der Verschlussstopfen ist als Kugel ausgebildet
und die Führungsstange ist an den in die Schmelze eintauchenden
Bereich der Kugel angeschlossen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine gegenüber dem
Stand der Technik verbesserte Niederdruckgießvorrichtung
und ein Verfahren zu deren Betrieb anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der
Niederdruckgießvorrichtung durch die in Anspruch 1 und
hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 5 angegebenen
Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine
erfindungsgemäße Niederdruckgießvorrichtung,
umfasst zumindest eine Gießform, in die über einen
Gießlauf ein Gusswerkstoff mittels Gasüberdruck
einfüllbar ist. Erfindungsgemäß ist in
dem Gießlauf zumindest ein Abkühlmodul angeordnet, mittels
dem ein in dem Gießlauf strömender Gusswerkstoff
derart abkühlbar ist, dass dieser erstarrt und der Gießlauf
verschlossen ist und/oder dass in dem Gießlauf wenigstens
ein Rückschlagventil angeordnet ist, mittels dem der Gießlauf
bei Absenken eines Gasdruckes mechanisch verschließbar
ist.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Niederdruckgießvorrichtung
ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, einen
Druck nach erfolgter Gießformfüllung abzusenken,
ohne dass die Schmelze aus der Gießform austritt und in
den Gießlauf zurückfließt. Dadurch kann
eine Prozesszeit eines Gießvorganges in Gewinn bringender
Weise verkürzt und beispielsweise ein Stahlguss vergleichsweise
kostengünstig hergestellt werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 schematisch
in perspektivischer Ansicht eine erfindungsgemäße
Niederdruckgießvorrichtung mit einem an einem Gießlauf
angeordneten Abkühlmodul, und
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2 schematisch
in perspektivischer Ansicht eine erfindungsgemäße
Niederdruckgießvorrichtung mit einem in einem Gießlauf
angeordneten Rückschlagventil.
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Einander
entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Niederdruckgießvorrichtung 1 dargestellt.
Die Niederdruckgießvorrichtung 1 umfasst zumindest
eine Gießform 1.1, deren nicht näher
dargestellter Formhohlraum derart ausgebildet ist, dass dieser einer
Form eines herzustellenden Gussteiles entspricht. Weiterhin umfasst
die Niederdruckgießvorrichtung 1 in den vorliegenden
Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 zwei
Gießläufe 1.2 und beispielsweise einen
Schmelzofen 1.3.
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Insbesondere
ist unter Niederdruckgießen ein Verfahren zu verstehen,
bei dem ein Gusswerkstoff, beispielsweise Aluminium oder Stahl,
mittels eines Gießlaufes 1.2, auch Steigrohr genannt,
von unten her aus dem Schmelzofen 1.3 in den Formhohlraum
der Gießform 1.1 gedrückt wird. Dabei
kann es sich bei der Gießform 1.1 beispielsweise
um eine Kokille, eine Sandform oder eine Feingießform handeln.
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Eine
Aufwärtsbewegung des Gusswerkstoffes wird hierbei entgegen
der Schwerkraft vorzugsweise nach einem Gasdruckprinzip bewirkt.
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Es
ist vorgesehen, dass nach einem Gießvorgang, d. h. nach
einem Befüllen des Formhohlraumes der Gießform 1.1,
der Gießlauf 1.2 verschlossen wird, um ein Austreten
des Gusswerkstoffes aus der Gießform 1.1 zu verhindern.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 1 umfasst
die Niederdruckgießvorrichtung 1, wie oben beschrieben,
zwei Gießläufe 1.2, durch die der Gusswerkstoff
anhand eines Gasüberdruckes in die Gießform 1.1 gedrückt
wird. In etwa einer Hälfte einer Längsausdehnung
der Gießläufe 1.2 ist ein Querschnitt
des jeweiligen Gießlaufes 1.2 zumindest in einem
Abschnitt A vergrößert, wobei eine Dicke des Gießlaufes 1.2 bis
auf ein vorgebbares Maß reduziert sein kann. Vorzugsweise
ist an diesem Abschnitt A der Querschnittsvergrößerung
ein Abkühlmodul 2 angeordnet.
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Das
Abkühlmodul 2 ist hierzu derart an dem jeweiligen
Gießlauf 1.2 angeordnet, dass dieses formschlüssig
an dem Gießlauf 1.2 anliegt, insbesondere an diesem
stoff-, form- und/oder kraftschlüssig befestigt ist. Dabei
ist das Abkühlmodul 2 so an dem Gießlauf 1.2 befestigt,
dass dieser beispielsweise nicht vollständig von dem Abkühlmodul 2 umschlossen
ist. Z. B. ist ein Oberflächenabschnitt O des Gießlaufes 1.2 freiliegend.
Insbesondere richtet sich dabei eine Geometrie des Abkühlmediums 2 nach der
Geometrie des jeweiligen Gießlaufes 1.2.
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Das
Abkühlmodul 2 selbst ist z. B. aus einem Formsand,
einem Metall und/oder einer Keramik gebildet, wobei auch andere
Materialien zur Bildung geeignet sein können.
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Dabei
dient das Abkühlmodul 2 in besonders vorteilhafter
Weise dazu, den in dem Gießlauf 1.2, insbesondere
den durch den Abschnitt A der Querschnittsvergrößerung
strömenden Gusswerkstoff insbesondere nach dem Befüllen
des Formhohlraumes, also nach einer Beendigung des Gießvorganges,
abzukühlen. Hierzu wird eine Wärme des Gusswerkstoffes über
den vergrößerten Querschnitt des Gießlaufes 1.2 dem
Abkühlmodul 2 zugeführt und von diesem
nach außen abgeführt. Durch das Abkühlen
des Gusswerkstoffes erstarrt dieser, wodurch der entsprechende Gießlauf 1.2 verschlossen
wird und somit der Gusswerkstoff nicht aus der Gießform 1.1 zurück
in den Gießlauf 1.2 fließen kann.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Niederdruckgießvorrichtung 1 kann
an dem Abkühlmodul 2, beispielsweise an einer
Unterseite 2.1 des Abkühlmoduls 2, eine
Kühlvorrichtung, z. B. in Form eines Kühleisens
(nicht dargestellt) angeordnet sein, wodurch ein Wärmetransport
beschleunigt wird. Dabei entspricht in besonders vorteilhafter Weise
eine Fläche der Unterseite des Abkühlmoduls 2 einer
der Unterseite 2.1 zugewandten Kühlfläche
der Kühlvorrichtung.
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Auch
ist es möglich, innerhalb der Gießform 1.1,
insbesondere an einer Schnittstelle zwischen Gießform 1.1 und
Gießlauf 1.2 ein bzw. ein weiteres Abkühlmodul 2 beispielsweise
mit einer Kühlvorrichtung anzuordnen, welches besonders
bevorzugt je nach Bedarf ein- und ausschaltbar ist.
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Weiterhin
ist es möglich, die Kühlfläche des Abkühlmoduls 2,
die unmittelbar an dem Gießlauf 1.2 anliegt, d.
h. an diesem angeordnet ist, bogenförmig auszuführen,
wodurch eine Kühlung des Gusswerkstoffes strömungstechnisch
optimiert ist.
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2 zeigt
eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Niederdruckgießvorrichtung 1'.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist
zum Verschließen der Gießläufe 1.2,
die transparent dargestellt sind, in jedem dieser ein Rückschlagventil 3 in
Form einer Kugel 3.1 angeordnet. Dabei ist eine Geometrie
der Kugel 3.1 sowie eine Geometrie des Gießlaufes 1.2 besonders
vorteilhaft so gewählt, dass die Kugel 3.1 bei
in dem Gießlauf 1.2 herrschendem Gasüberdruck
den Gießlauf 1.2 in Strömungsrichtung
S der Gießform 1.1 nicht verschließt.
Beispielsweise ist hierzu ein nicht dargestelltes Absperrelement
vorgesehen, welches eine Strömung des Gusswerkstoffes in
Strömungsrichtung S nicht beeinträchtigt.
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Insbesondere
ist die Kugel 3.1 als Rückschlagventil 3 in
etwa einer Hälfte des Gießlaufes 1.2 zwischen
beispielsweise Schmelzofen 1.3 und Gießform 1.1 angeordnet.
Insbesondere weist der jeweilige Gießlauf 1.2 im
Bereich der Kugel 3.1 einen Raum R in Form einer Ausformung
auf, die sich zu jeder Seite, d. h. in Strömungsrichtung
S und entgegengesetzt, verjüngt. In diesem Raum R ist die
Kugel 3.1 als Rückschlagventil 3 angeordnet.
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Beispielsweise
ist die Kugel 3.1 aus Metall, Keramik und/oder einem anderen
geeigneten Material gebildet.
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Wird
der Gasdruck der Niederdruckgießvorrichtung 1' insbesondere
nach dem Befüllen des Formhohlraumes abgesenkt, wird die
Kugel 3.1 entgegen der Strömungsrichtung S des
Gusswerkstoffes innerhalb des Raumes R gegen eine Öffnung
V des Gießlaufes 1.2 gepresst, wobei zumindest
ein Bereich der Kugel 3.1 die Öffnung V und somit
den Gießlauf 1.2 verschließt und der
Gusswerkstoff nicht aus der Gießform 1.1 zurück
in den Gießlauf 1.2 fließen kann. Beispielsweise
verschließt die Kugel 3.1 die Öffnung
V des Gießlaufes 1.2 derart, dass in dem Raum
R, in dem Gießlauf 1.2 sowie in dem Formhohlraum
der Gießform 1.1 weiterhin ein Gasüberdruck
herrscht.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Niederdruckgießvorrichtung 1, 1' ist
es in besonders vorteilhafter Weise möglich, den Gasdruck
nach dem Befüllen der Gießform 1.1 abzusenken,
ohne dass der Gusswerkstoff aus der Gießform 1.1 fließt,
wodurch eine Prozesszeit eines Gießvorganges verkürzt
werden kann. D. h., dass die Gießform 1.1 von
der Niederdruckgießvorrichtung 1, 1' entfernt
werden kann, ohne dass der Gießwerkstoff aus der Gießform 1.1 heraus fließt.
Die Niederdruckgießvorrichtung 1, 1' mit
einer weiteren auf dieser angeordneten Gießform kann beispielsweise
umgehend zur Herstellung eines weiteren Gussteiles eingesetzt werden.
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Z.
B. kann ein Stahlguss mittels der erfindungsgemäßen
Niederdruckgießvorrichtung 1, 1' vergleichsweise
kostengünstig hergestellt werden.
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- 1,
1'
- Niederdruckgießvorrichtung
- 1.1
- Gießform
- 1.2
- Gießlauf
- 1.3
- Schmelzofen
- 2
- Abkühlmodul
- 3
- Rückschlagventil
- 3.1
- Kugel
- A
- Abschnitt
- O
- Oberflächenabschnitt
- R
- Raum
- S
- Strömungsrichtung
- V
- Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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