DE102013009055B4 - Tool and process for the production of salt cores for the die casting of metals - Google Patents
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Abstract
Werkzeug (100) zur Herstellung von druckgussgeeigneten Salzkernen (200) durch kaltes Nasspressen eines Salz-Flüssigkeit-Gemischs,
- mit einem Gesenk (110) und einem hierzu relativ beweglichen Pressstempel (120), die zwischen sich eine formgebende Kavität (K) begrenzen, wobei die Kavität (K) mit wenigstens einem Entlüftungsspalt (140, 150) ausgebildet ist, worüber während des Pressvorgangs ein beabsichtigtes Entweichen der Flüssigkeit aus dem Salz-Flüssigkeit-Gemisch ermöglicht wird, und
- mit einem das Gesenk (110) umgebenden und hierzu relativbeweglichen Matrizenring (130), der die Kavität (K) in seitlicher Richtung begrenzt, wobei der Matrizenring (130) während des Pressvorgangs zusammen mit dem Pressstempel (120) in Pressrichtung (F) bewegbar ist,
wobei
zwischen dem Gesenk (110) und dem Matrizenring (130) und/oder zwischen dem Pressstempel (120) und dem Matrizenring (130) wenigstens ein kanalartig ausgebildeter Entlüftungsspalt (140, 150) vorhanden ist, worüber während des Pressvorgangs ein beabsichtigtes Entweichen der Flüssigkeit aus dem Salz-Flüssigkeit-Gemisch ermöglicht wird, wobei der Entlüftungsspalt (140, 150) mit einer Spaltbreite (b) zwischen 0,01 mm und 1,00 mm und einer Spalthöhe (h) zwischen 1,00 mm und 10,00 mm ausgebildet ist.
Tool (100) for producing die cast suitable salt cores (200) by cold wet pressing a salt-liquid mixture,
- With a die (110) and a relatively movable ram (120) defining therebetween a shaping cavity (K), wherein the cavity (K) with at least one venting gap (140, 150) is formed, what about during the pressing process an intended escape of the liquid from the salt-liquid mixture is made possible, and
- With a die (110) surrounding and this relatively movable die ring (130) which limits the cavity (K) in the lateral direction, wherein the die ring (130) during the pressing operation together with the press ram (120) in the pressing direction (F) movable is
in which
between the die (110) and the die ring (130) and / or between the ram (120) and the die ring (130) at least one channel-like vent gap (140, 150) is present, over which an intentional escape of the liquid during the pressing process the venting gap (140, 150) is formed with a gap width (b) between 0.01 mm and 1.00 mm and a gap height (h) between 1.00 mm and 10.00 mm is.
Description
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung von Salzkernen für die Ausbildung von Hohlräumen beim Druckgießen von Metallen.The invention relates to a tool for the production of salt cores for the formation of cavities in die casting of metals.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von Salzkernen für die Ausbildung von Hohlräumen beim Druckgießen.The invention further relates to a process for the production of salt cores for the formation of cavities during die casting.
Salzkerne für die Ausbildung von Hohlräumen beim Druckgießen von Metallen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Salzkerne dienen dazu, die in einem Gussteil vorgesehenen Hohlräume beim Füllen der Gießform mit Metallschmelze freizuhalten. Hierzu müssen die Salzkerne eine ausreichende mechanische und thermische Stabilität aufweisen. Die Salzkerne werden später rückstandsfrei aus dem Gussteil ausgelöst, bspw. durch Auswaschen.Salt cores for the formation of cavities in the die casting of metals are known from the prior art. These salt cores serve to keep the cavities provided in a casting free when filling the casting mold with molten metal. For this, the salt cores must have sufficient mechanical and thermal stability. The salt cores are later released residue-free from the casting, eg. By washing.
Zur Herstellung solcher Salzkerne sind verschiedene Möglichkeiten bzw. Vorgehensweisen bekannt, wozu stellvertretend auf die Patentschriften
Den nächstliegenden Stand der Technik bildet die in der Patentschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Salzkernen anzugeben, die wenigstens einen mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteil nicht oder zumindest nur in einem verminderten Umfang aufweist.The invention has for its object to provide a further possibility for the production of salt cores, which does not have at least one associated with the prior art disadvantage or at least only to a reduced extent.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 6. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände sowohl aus den jeweils abhängigen Ansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.This object is achieved by an inventive tool with the features of claim 1 and by an inventive method with the features of the independent claim 6. Preferred developments and refinements are analogous to both subject invention both from the respective dependent claims and from the following explanations.
Das erfindungsgemäße Werkzeug dient der Herstellung von druckgussgeeigneten Salzkernen durch kaltes Nasspressen eines Salz-Flüssigkeit-Gemischs. Das Werkzeug weist ein Gesenk und einen hierzu relativ beweglichen Pressstempel auf, die zwischen sich eine formgebende Kavität begrenzen, wobei die Kavität mit wenigstens einem Entlüftungsspalt ausgebildet ist, durch den hindurch während des Pressvorgangs, d. h. beim Verdichten des in der Kavität befindlichen Salz-Flüssigkeit-Gemischs, ein beabsichtigtes Entweichen der Flüssigkeit aus dem Salz-Flüssigkeit-Gemisch ermöglicht wird.The tool according to the invention is used for the production of die cast suitable salt cores by cold wet pressing a salt-liquid mixture. The tool has a die and a relatively movable ram, which delimit between them a shaping cavity, wherein the cavity is formed with at least one breather gap, through which during the pressing operation, d. H. when compressing the salt-liquid mixture in the cavity, an intended escape of the liquid from the salt-liquid mixture is made possible.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, einen Salzkern durch Verdichten eines aufbereiteten Salz-Flüssigkeit-Gemischs herzustellen, was als Nasspressen bezeichnet werden kann.According to the invention, it is provided to produce a salt core by compacting a treated salt-liquid mixture, which may be referred to as wet pressing.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass das Verdichten des zuvor in die Kavität eingebrachten Salz-Flüssigkeit-Gemischs bei Raumtemperatur erfolgt, was als kaltes Pressen bzw. Verdichten bezeichnet werden kann. Bei diesem Pressen bzw. Verdichten erfolgt die Formgebung des Salzkerns, wobei gleichzeitig ein Großteil der im Salz-Flüssigkeit-Gemisch enthaltenen Flüssigkeit ausgepresst wird.According to the invention, it is further provided that the compression of the previously introduced into the cavity salt-liquid mixture is carried out at room temperature, which can be referred to as cold pressing or compaction. In this pressing or compacting the shaping of the salt core takes place, at the same time a large part of the liquid contained in the salt-liquid mixture is pressed out.
Bei dem Salz-Flüssigkeit-Gemisch handelt es sich insbesondere um eine breiige oder pastöse Mischung aus einem Salzwerkstoff (oder einem Salzgemisch) und einer Flüssigkeit (oder einem Flüssigkeitsgemisch). Der Flüssigkeitsanteil des Salz-Flüssigkeit-Gemischs liegt zwischen 5 Gew.-%. und 40 Gew.-%. Das Verdichten des Salz-Flüssigkeit-Gemischs erfolgt in einer formgebenden Kavität des erfindungsgemäßen Werkzeugs (Formhohlraum) durch Betätigen des Pressstempels (und/oder gegebenenfalls auch des Gesenks). Zur Betätigung des Pressstempels ist das erfindungsgemäße Werkzeug in einer Presse oder einer Schließvorrichtung (oder dergleichen) eingebaut. Durch entsprechende Ausgestaltung der Kavität können mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug auch mehrere Salzkerne gleichzeitig hergestellt werden.In particular, the salt-liquid mixture is a pasty or pasty mixture of a salt material (or a salt mixture) and a liquid (or a liquid mixture). The liquid content of the salt-liquid mixture is between 5 wt .-%. and 40% by weight. The compaction of the salt-liquid mixture takes place in a shaping cavity of the tool according to the invention (mold cavity) by actuating the press ram (and / or optionally also the die). For actuating the press ram, the tool according to the invention is installed in a press or a closing device (or the like). By appropriate design of the cavity, a plurality of salt cores can be produced simultaneously with a tool according to the invention.
Um ein problemloses Entweichen der Flüssigkeit beim Nasspressen bzw. Verdichten des in der Kavität befindlichen Salz-Flüssigkeit-Gemischs gezielt zu ermöglichen ist die Kavität des erfindungsgemäßen Werkzeugs mit wenigstens einem Entlüftungsspalt ausgebildet. Ein Spalt erstreckt sich zwischen wenigstens zwei die Kavität bildende Werkzeugkomponenten (s. u.). Durch die gegebene Entlüftungsmöglichkeit wird ferner der beim Verdichten in der Kavität wirkende Innendruck reduziert. Ein Entlüftungsspalt dient somit auch als Entlastungsspalt.In order to enable trouble-free escape of the liquid during wet pressing or compacting of the salt-liquid mixture in the cavity, the cavity of the tool according to the invention is formed with at least one venting gap. A gap extends between at least two cavity forming tool components (see below). The given venting possibility further reduces the internal pressure acting on the cavity during compression. A venting gap thus also serves as a relief gap.
Die Erfindung ermöglicht einen kalten Herstellungsprozess für druckgussgeeignete Salzkerne zur Ausbildung von Hohlräumen beim Druckgießen von Metallen und insbesondere beim Leichtmetalldruckgießen. Die kalte Herstellung ist unter anderem hinsichtlich der erforderlichen Gerätschaft und der aufgewendeten Energie gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen vorteilig. Die erfindungsgemäß hergestellten Salzkerne weisen sowohl eine gute Maßhaltigkeit als auch eine hohe mechanische und thermische Stabilität auf. Die Erfindung ist ferner für die Serienfertigung geeignet, da die Salzkerne in gleichbleibender Qualität (insbesondere hinsichtlich Maßhaltigkeit und Stabilität) in kurzer Zeit hergestellt werden können.The invention enables a cold manufacturing process for die cast suitable salt cores for the formation of cavities in die casting of metals and in particular in light metal die casting. The cold production is advantageous, among other things, with regard to the equipment required and the energy used, in comparison with the methods known from the prior art. The salt cores produced according to the invention have both good dimensional stability and high mechanical and thermal stability. The The invention is also suitable for mass production because the salt cores can be produced in a constant quality (in particular with regard to dimensional stability and stability) in a short time.
Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Werkzeugs sieht vor, dass das Gesenk von einer relativbeweglichen und ringartig ausgebildeten Matrize (nachfolgend als Matrizenring bezeichnet) umgeben ist, welche die Kavität in seitlicher Richtung (d. h. quer zur Bewegungsrichtung bzw. Bewegungsachse des Pressstempels) begrenzt, wobei dieser Matrizenring während des Pressvorgangs zusammen mit dem Pressstempel in Pressrichtung bewegbar ist. Ferner ist vorgesehen, dass zwischen dem Gesenk und dem Matrizenring und/oder zwischen dem Pressstempel und dem Matrizenring wenigstens ein kanalartiger Entlüftungsspalt ausgebildet ist. Hierbei können über den Umfang verteilt mehrere kanalartig ausgebildete Entlüftungsspalte vorgesehen sein, die bevorzugt in relevanten und/oder kritischen Bereichen angeordnet sind.The embodiment of the tool according to the invention provides that the die is surrounded by a relatively movable and ring-shaped die (hereinafter referred to as die ring), which limits the cavity in the lateral direction (ie transversely to the direction of movement or movement axis of the press ram), said die ring during the pressing operation is movable together with the press ram in the pressing direction. It is further provided that at least one channel-like venting gap is formed between the die and the die ring and / or between the press die and the die ring. In this case, distributed over the circumference can be provided a plurality of channel-like ventilation gaps, which are preferably arranged in relevant and / or critical areas.
Es ist vorgesehen, dass der kanalartige Entlüftungsspalt eine Spaltbreite (quer zur Bewegungsrichtung bzw. -achse des Pressstempels) zwischen 0,01 mm und 1,00 mm und bevorzugt zwischen 0,03 mm und 0,12 mm aufweist. Ferner ist vorgesehen, dass der kanalartige Entlüftungsspalt über eine Spalthöhe (in Bewegungsrichtung des Pressstempels) zwischen 1,00 mm und 10,00 mm und bevorzugt zwischen 2,50 mm und 5,00 mm mit einer konstanten Spaltbreite, insbesondere gemäß den zuvor genannten Größenangaben, ausgebildet ist (bezogen auf die Endstellung des Pressstempels).It is envisaged that the channel-like vent gap has a gap width (transverse to the direction of movement or axis of the punch) between 0.01 mm and 1.00 mm and preferably between 0.03 mm and 0.12 mm. It is further provided that the channel-like venting gap over a gap height (in the direction of movement of the ram) between 1.00 mm and 10.00 mm, and preferably between 2.50 mm and 5.00 mm with a constant gap width, in particular according to the aforementioned sizes , is formed (based on the end position of the press ram).
Das erfindungsgemäße Werkzeug kann mit wenigstens einer Entformungsschräge ausgebildet sein, wie nachfolgend noch näher erläutert.The tool according to the invention may be formed with at least one Entformungsschräge, as explained in more detail below.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von druckgussgeeigneten Salzkernen umfasst zumindest folgende Verfahrensschritte, wobei weitere nicht näher erläuterte Schritte und/oder Teilschritte vorgesehen sein können:
- - Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Werkzeugs;
- - Einbringen bzw. Ablegen eines Salz-Flüssigkeit-Gemischs in die Kavität dieses Werkzeugs mit einem Flüssigkeitsanteil zwischen 5 Gew.-% und 40 Gew.-%, wobei das Einbringen insbesondere mit einer exakten Dosierung erfolgt; und
- - Verdichten des Salz-Flüssigkeit-Gemischs durch Betätigen (d. h. kraftbeaufschlagtes Bewegen) des Pressstempels bei Raumtemperatur, wobei die im Salz-Flüssigkeit-Gemisch enthaltene Flüssigkeit durch den oder die kanalartigen Entlüftungsspalte zwischen dem Gesenk und dem Matrizenring und/oder zwischen dem Pressstempel und dem Matrizenring entweichen kann.
- - Providing a tool according to the invention;
- - Introducing or depositing a salt-liquid mixture in the cavity of this tool with a liquid content of between 5 wt .-% and 40 wt .-%, wherein the introduction takes place in particular with a precise dosage; and
- - Compressing the salt-liquid mixture by pressing (ie force-moving) of the press ram at room temperature, wherein the liquid contained in the salt-liquid mixture through the channel or the deaerating gaps between the die and the die ring and / or between the ram and the Can escape template ring.
Dabei ist vorgesehen, dass das Werkzeug einen die Kavität seitlich begrenzenden Matrizenring aufweist (wie obenstehend erläutert), der zusammen (d. h. gleichzeitig und mit gleicher Bewegungsrichtung) mit dem Pressstempel in Pressrichtung bewegt wird, wodurch es an der Innenwandung des Matrizenrings zu einer Gleitbewegung gegenüber dem sich verdichtenden Salz-Flüssigkeit-Gemisch kommt. Diese Gleitbewegung begünstigt die Verdichtung des Salz-Flüssigkeit-Gemischs (anderenfalls wären zusätzlich die wirksamen Reibkräfte zu überwinden).In this case, it is provided that the tool has a die ring which laterally delimits the cavity (as explained above) which is moved together (ie simultaneously and with the same direction of movement) with the pressing punch in the pressing direction, whereby a sliding movement takes place against the inner wall of the die ring Compressive salt-liquid mixture comes. This sliding movement favors the compression of the salt-liquid mixture (otherwise, the effective frictional forces would be overcome in addition).
Bei dem Salz-Flüssigkeit-Gemisch handelt es sich insbesondere um eine breiige oder pastöse Natriumchlorid-Wasser-Mischung. Die mittlere Korngröße der Natriumchlorid-Körner kann bei normalverteilt angenommener Korngrößenverteilung im Bereich von kleiner/gleich 2 µm bis größer/gleich 5 mm liegen. Wahlweise kann es sich um eine bimodale oder multimodale Mischung handeln, deren Größenverhältnis von 1 : 2 bis 1 : 30 (feines Pulver: grobes Pulver) und deren Mischungsverhältnis von 10: 1 bis 1: 200 (feines Pulver: grobes Pulver) betragen kann. Der Wasseranteil liegt zwischen 5 Gew.-% und 40 Gew.-%. Ein derartiges breiiges oder pastöses Salz-Flüssigkeit-Gemisch kann auch als nasse Salzpulvermischung bezeichnet werden. In bevorzugter und vorteilhafter Weise kommt das pastöse Salz-Flüssigkeit-Gemisch bzw. die Natriumchlorid-Wasser-Mischung ohne Zusatzstoffe bzw. Additive (wie bspw. Sinterhilfsmittel, Bindemittel, Füllstoffe, Katalysatoren oder dergleichen) aus. Gleichwohl können jedoch auch solche Zusatzstoffe vorgesehen sein, wie bspw. in der
Beim Entnehmen aus dem Werkzeug weist der fertig gepresste Salzkern typischerweise Endkontur auf. Der Salzkern kann nach dem Entnehmen aus dem Werkzeug an Luft, d. h. bei Raumtemperatur, oder in einer Ofeneinrichtung, bspw. bei ca. 100° C oder oberhalb 100 °C, getrocknet werden, um eine eventuell enthaltene Restfeuchte zu beseitigen und durch vollständige Austrocknung optimale Eigenschaften für das Druckgießen zu erhalten. Das Trocknen in einer Ofeneinrichtung oder dergleichen ist aufgrund des zu erzielenden Effekts und der Prozessparameter (wie Temperatur, Druck und Zeit) nicht vergleichbar mit einer Wärmebehandlung zum Aktivieren eines Bindemittels oder zum Sintern. Das Trocknen kann direkt nach der Entnahme aus dem Werkzeug erfolgen. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass das Trocknen kurz vor und insbesondere direkt vor dem Druckgießen erfolgt.When removed from the mold, the finished pressed salt core typically has a final contour. The salt core, after removal from the tool in air, d. H. At room temperature, or in a furnace device, for example. At about 100 ° C or above 100 ° C, dried to eliminate any residual moisture contained and to obtain optimal properties for die casting by complete drying. Drying in a furnace or the like is not comparable to a heat treatment for activating a binder or for sintering because of the effect to be achieved and the process parameters (such as temperature, pressure and time). Drying can be done immediately after removal from the tool. Preferably, however, it is provided that the drying takes place shortly before and in particular directly before die casting.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise anhand der Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.
-
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Werkzeug in einer schematischen Schnittdarstellung. -
2 zeigt in einer Detaildarstellung den oberen Entlüftungsspalt am Werkzeug der1 .
-
1 shows a tool according to the invention in a schematic sectional view. -
2 shows in a detailed view of the upper venting gap on the tool1 ,
Das Werkzeug
Das Werkzeug
Das Werkzeug
Zur Herstellung eines Salzkerns
Die hierbei über den Pressstempel
Beim Verdichten bzw. Verpressen des Salz-Flüssigkeit-Gemischs wird der Matrizenring
Nach dem Verdichten bzw. Verpressen des in der Kavität K befindlichen Salz-Flüssigkeit-Gemischs kann das Werkzeug
Nach Entnehmen des Endkontur aufweisenden Salzkerns
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |