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Die Erfindung betrifft ein Gießwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Gießwerkzeuge kommen beispielsweise beim Druckgießen zur Anwendung, bei welchem eine auf die Gussstückgröße abgestimmte Metallmenge in ein öffen- und schließbares Druckgießwerkzeug einer Druckgießmaschine eingebracht wird. Die vom Druckgießwerkzeug ausgebildete Gießform mit Formhohlraum wird mit fließfähigem Gießwerkstoff, insbesondere mit Leichtmetall, gefüllt, und unter der Einwirkung eines hohen Druckes ausgeformt. Anschließend wird das gegossene Gussstück unter der Einwirkung dieses Druckes bis zur Handhabbarkeit des Gussstückes erstarren gelassen und nach dem Erstarren und Öffnen der Gießform aus dem beweglichen Werkzeugteil entnommen. Bekannte Druckgießmaschinen können wie eine Presse gebaut sein mit zwei gegenüberliegenden, horizontal liegenden Aufspannplatten, von denen die eine ortsfest und die andere hubbeweglich antreibbar ist. Die bewegliche Aufspannplatte ist üblicherweise mittels vier Führungssäulen parallel zur ortsfest gehaltenen Aufspannplatte geführt. Auf den einander zugekehrten Seiten der Aufspannplatten sind jeweils die Teile des Druckgießwerkzeuges aufgespannt, die entlang einer horizontalen Formteilungsebene geteilt sind.
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Gattungsgemäße Gießwerkzeuge kommen auch beim Kokillengießverfahren, insbesondere beim Gegendruck-Kokillengießverfahren oder beim Niederdruck-Kokillengießverfahren zur Anwendung.
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Eine Gegendruck-Kokillengießanlage, auch bekannt als CPC (Counter Pressure Casting)-Gießanlage, und eine Niederdruck-Kokillengießanlage umfassen eine untere hermetisch abdichtbare Kammer und eine obere, vorzugsweise hermetisch abdichtbaren Kammer, die durch eine Zwischenplatte bzw. Formaufspannplatte voneinander getrennt sind. Kommt es auf die hermetische Abdichtbarkeit der oberen Kammer nicht an, kann die Kammer quasi auch nur ein Gestell umfassen, wie es insbesondere bei einer Niederdruck-Kokillengießanlage der Fall sein kann. Die untere Kammer weist einen Ofen mit Schmelze auf oder wird durch diesen gebildet. In der oberen Kammer ist ein in etwa horizontal geteiltes Gießwerkzeug bzw. eine in etwa horizontal geteilte Gießform angeordnet, die aus einer unteren Werkzeughälfte, welche auf der Zwischenplatte bzw. der Formaufspannplatte angeordnet ist, und einer oberen Werkzeughälfte, welche unter einer oberen, vertikal bewegbaren Tragkonstruktion, vorzugsweise einer weiteren Platte, angeordnet ist, besteht. Die obere und/oder die untere Werkzeughälfte bzw. Gießformhälfte können aus einzelnen Formteilen gebildet sein.
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Beim Gießen unter Verwendung gattungsgemäßer Gießwerkzeuge entstehen durch die Erstarrung des Gießwerkstoffs Schrumpfkräfte, die es nötig machen, die Abzugsflächen des Gießwerkzeugs, unbedingt solcher von Kernen, mit Schrägen zu versehen, um das Gussstück einwandfrei aus dem Gießwerkzeug entnehmen zu können. Die Konizität der Kerne richtet sich nach der Gestalt des Gussstücks. Bekanntlich sind für Innenflächen solche Gussstücke, die durch einen festen Kern gebildet und mittels Auswerfer aus dem Gießwerkzeug gedrückt werden, größere Schrägen erforderlich, als bei einem beweglich im Gießwerkzeug angeordneten Kern, der nach der Erstarrung des Gussstücks zurückgezogen werden kann.
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Neben dieser konstruktiven Anpassung sind auch Trennmittel vorgesehen, die vor dem Gießen auf die Innenkontur des Gießwerkzeugs gesprüht werden. Ein solcher so genannter Schlichteüberzug kann einer Reihe von Gießvorgängen standhalten, bis er erneuert werden muss.
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Die bevorzugte Möglichkeit zur Gussstückentfernung besteht im beweglichen Werkzeugteil. Dort schrumpft das Gussstück in der Gießform auf, wobei üblicherweise Auswerferstifte das Gussstück aus dem Werkzeugteil drücken.
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In der Praxis hat sich jedoch insbesondere bei Gießwerkzeugen mit horizontaler Formteilung und vertikaler Entformungsrichtung gezeigt, dass die Gussstücke, insbesondere verursacht durch deren Eigengewicht, unkontrolliert aus dem beweglichen Werkzeugteil fallen können. Dabei werden die fallenden Gussstücke nicht nur selbst in Mitleidenschaft gezogen und für die weitere Verwendung unbrauchbar, sondern ruinieren bei ungünstigem Fallen auch die Innenkontur des feststehenden Werkzeugteils, welches dann zeitaufwendig repariert oder ausgetauscht werden muss.
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Um ein solches Herausfallen zu verhindern, sind in der beweglichen Formhälfte an vorgegebenen Stellen relativ kleine Hinterschnitte vorgesehen, welche das Gussstück nach dem Öffnen des Gießwerkzeugs im beweglichen Werkzeugteil halten, bis das Gussstück mittels Manipulator und ggf. unter Zuhilfenahme von Auswerferstiften aus dem beweglichen Werkzeugteil entnommen bzw. gedrückt wird.
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Nachteilig daran ist, dass die Hinterschnitte aufwendig in das Gießwerkzeug eingebracht werden müssen und beim Entformen des Gussstücks zu einem Verschleiß bzw. zu einer allmählichen Beschädigung des Werkzeugteils führen. Insbesondere kann es beim Entformen zu einer Beschädigung der aufgebrachten Schlichte kommen. Dadurch kann der Schlichteüberzug nicht – wie vorgesehen – einer Reihe von Gießvorgängen standhalten, sondern muss viel früher erneuert werden. Dies ist bekanntermaßen zeitaufwendig und reduziert die Standzeit. die Die Hinterschnitte können sich zudem nachteilig auf das zu gießende Gussstück auswirken, insbesondere in ästhetischer Hinsicht, wobei zeitaufwendige Nachbearbeitungen des Gussstücks zur Beseitigung dieser Nachteile nicht auszuschließen sind.
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Ausgehend von diesen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Gießwerkzeug alternativ so auszubilden, dass auf genannten Hinterschnitte zum Halten des Gussstücks verzichtet werden kann, um so das Gießwerkzeug dauerhafter auszubilden und insbesondere die Standzeiten des Gießwerkzeugs zu erhöhen.
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Bei einem Gießwerkzeug mit einem ortsfesten Werkzeugteil, das an einer ortsfesten Aufspannplatte einer Gießmaschine befestigbar ist, und mit einem beweglichen Werkzeugteil, das an einer gegenüberliegend zur ortsfesten Aufspannplatte angeordneten und vorzugsweise entlang von Führungssäulen parallel verfahrbaren, beweglichen Aufspannplatte der Gießmaschine befestigbar ist, wobei die Werkzeugteile im zusammengefahrenen Zustand einen Formhohlraum zum Gießen des Gussstücks ausbilden und das bewegliche Werkzeugteil einen beweglichen oder vorzugsweise feststehenden Kern zur Ausbildung einer einseitig oder durchgängig offenen Ausnehmung innerhalb des Gussstücks aufweist, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein Bereich des die einseitig oder durchgängig offene Ausnehmung des Gussstücks formenden Kerns keine Formschräge, bezogen auf die Entformungsrichtung, aufweist.
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Erfindungsgemäß wird dadurch erreicht, dass beim Entformen des Gussstücks weniger Verschleiß am Werkzeugteil entsteht. Insbesondere kommt es beim Entformen zu einer viel geringeren Beschädigung der aufgebrachten Schlichte, wodurch das Gießwerkzeug für mehr Gießvorgänge zur Verfügung steht, bevor die Schlichte zeitaufwendig erneuert werden muss. Die Standzeit des Gießwerkzeugs und mithin der Gießmaschine wird vorteilhaft erhöht.
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Vorgesehene Hinterschnitte, die ein Herausfallen des Gussstücks aus dem Gießwerkzeug verhindern sollen, können merklich reduziert werden oder aufgegeben werden.
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Dadurch, dass zumindest ein Bereich des die einseitig oder durchgängig offene Ausnehmung des Gussstücks formenden Kerns keine Formschräge, bezogen auf die Entformungsrichtung, aufweist, hat sich zudem als Vorteil herausgestellt, dass das aus dem Gießwerkzeug entnommene Gussstück zur weiteren Verwendung kippsicher auf einem so genannten Transporttray befördert werden kann. Dazu wird das Gussstück mit seiner Ausnehmung auf ein entsprechendes in die Ausnehmung eingreifendes Halteteil positioniert, wobei das Halteteil eine zur Innenkontur der Ausnehmung passende Außenkontur aufweist.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn es sich bei dem Kern um den Haupt- oder Mittelkern des beweglichen Werkzeugteils, bezogen auf das gegossene oder zu gießende Gussstück, handelt. Bei der Herstellung eines Radträgers, Achsschenkels oder Schwenklagers handelt es vorzugsweise um denjenigen Kern, der die Ausnehmung für die Aufnahme des Radlagers samt Achszapfen formt.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Gießwerkzeug eine Dauerform ist.
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Vorzugsweise kann das Werkzeugteil eine Gießformhälfte sein.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn Auswerferstifte vorgesehen sind, die durch das bewegliche Werkzeugteil bis zum zu gießenden bzw. gegossenen Gussstück hindurchragen und vorzugsweise an einer gesondert beweglichen und geführten Auswerferplatte der Gießmaschine verfahrbar angeordnet sind.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn die Entformungsrichtung des Gussstücks nicht im rechten Winkel zur Lotrichtung liegt.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die Entformungsrichtung des Gussstücks mit der Lotrichtung übereinstimmt.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn der keine Formschräge aufweisende Bereich des Kerns eine Außenkontur nach Art eines geraden Kreiszylinders oder eines geraden Prismas aufweist.
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Ein solche Kontur kann für einige Einsatzzwecke vorteilhaft sowohl für das Halten des Gussstücks im Gießwerkzeug als auch für eine gute Entformbarkeit sein.
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Zudem kann durch eine solche Kontur erreicht werden, dass das aus dem Gießwerkzeug entnommene Gussstück zur weiteren Verwendung nicht nur kippsicher, sondern zudem verdrehsicher auf einem so genannten Transporttray befördert werden kann. Dazu wird das Gussstück mit seiner Ausnehmung auf ein entsprechendes in die Ausnehmung eingreifendes Halteteil positioniert, wobei das Halteteil eine zur Innenkontur der Ausnehmung passende Außenkontur aufweist. Vorteilhaft kann anstelle eines Transporttrays auch eine Bearbeitungsstation des Gussstücks ein solches Halteteil aufweisen.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn die Mantelfläche des Prismas drei, vier, vorzugsweise sechs oder besonders bevorzugt acht Begrenzungsflächen aufweist.
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Ein solche Kontur kann für gewisse Einsatzzwecke vorteilhaft sowohl für das Halten des Gussstücks im Gießwerkzeug als auch für eine gute Entformbarkeit sein.
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Zudem kann durch eine solche Kontur erreicht werden, dass das aus dem Gießwerkzeug entnommene Gussstück zur weiteren Verwendung nicht nur kippsicher, sondern zudem verdrehsicher auf einem so genannten Transporttray befördert werden kann. Dazu wird das Gussstück mit seiner Ausnehmung auf ein entsprechendes in die Ausnehmung eingreifendes Halteteil positioniert, wobei das Halteteil eine zur Innenkontur der Ausnehmung passende Außenkontur aufweist. Vorteilhaft kann anstelle eines Transporttrays auch eine Bearbeitungsstation des Gussstücks ein solches Halteteil aufweisen.
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Es kann auch zweckmäßig sein, wenn der keine Formschräge aufweisende Bereich des Kerns eine Außenkontur aufweist, welche der Außenkontur einer Mehrkantmutter, insbesondere einer Vierkant-, vorzugsweise einer Sechskant- oder besonders bevorzugt einer Achtkantmutter, entspricht.
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Ein solche Kontur kann für bestimmte Einsatzzwecke vorteilhaft sowohl für das Halten des Gussstücks im Gießwerkzeug als auch für eine gute Entformbarkeit sein.
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Zudem kann durch die Kontur erreicht werden, dass das aus dem Gießwerkzeug entnommene Gussstück zur weiteren Verwendung nicht nur kippsicher, sondern zudem verdrehsicher auf einem so genannten Transporttray befördert werden kann. Dazu wird das Gussstück mit seiner Ausnehmung auf ein entsprechendes in die Ausnehmung eingreifendes Halteteil positioniert, wobei das Halteteil eine zur Innenkontur der Ausnehmung passende Außenkontur aufweist. Vorteilhaft kann anstelle eines Transporttrays auch eine Bearbeitungsstation des Gussstücks ein solches Halteteil aufweisen.
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Es kann auch zweckmäßig sein, wenn der keine Formschräge aufweisende Bereich des Kerns eine unregelmäßge Außenkontur aufweist.
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Eine solche Kontur kann für gewisse Anwendungen vorteilhaft sowohl für das Halten des Gussstücks im Gießwerkzeug als auch für eine gute Entformbarkeit sein.
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Zudem kann durch die Kontur erreicht werden, dass das aus dem Gießwerkzeug entnommene Gussstück zur weiteren Verwendung nicht nur kippsicher, sondern zudem verdrehsicher auf einem so genannten Transporttray befördert werden kann. Dazu wird das Gussstück mit seiner Ausnehmung auf ein entsprechendes in die Ausnehmung eingreifendes Halteteil positioniert, wobei das Halteteil eine zur Innenkontur der Ausnehmung passende Außenkontur aufweist. Vorteilhaft kann anstelle eines Transporttrays auch eine Bearbeitungsstation des Gussstücks ein solches Halteteil aufweisen.
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Schließlich kann durch die unregelmäßige Außenkontur erreicht werden, dass das Gussstück nur in einer definierten Lage auf dem Transporttray oder in der Bearbeitungsstation angeordnet werden kann. Dies kann vorteilhaft für die weitere, vorzugsweise automatisierte Handhabung der Gussstücke sein, insbesondere auch zur Vermeidung von Fehlern durch falsches Positionieren der Gussstücke nach dem Poka Yoke-Prinzip.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn das Gießwerkzeug Teil einer Gegendruck-Kokillengießanlage oder einer Niederdruck-Kokillengießanlage ist.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn das Gießwerkzeug Teil einer Unterdruckgießanlage, insbesondere einer Vakuumgießanlage, ist.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn das Gießwerkzeug Teil einer Kokillengießanlage, insbesondere einer Schwerkraft-Kokillengießanlage, insbesondere einer Kippgießanlage ist.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn das Gießwerkzeug Teil einer Druckgussanlage ist.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn der Anlage ein Manipulator zur Handhabung mindestens eines Gussstücks, insbesondere zur Entnahme des Gussstücks aus dem Gießwerkzeug, zugeordnet ist.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn das Gießwerkzeug aus Metall besteht.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn das Gussstück aus Leichtmetall bzw. einer Leichtmetalllegierung, besonders bevorzugt aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung herstellbar ist.
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Die Erfindung betrifft auch die bevorzugte Verwendung eines erfindungsgemäßen Gießwerkzeugs zur Herstellung von Bauteilen aus dem Anwendungsbereich Fahrwerksguss, insbesondere von radführenden Bauteilen, insbesondere Lenkern, Längslenkern, Querlenkern, Gussecken, Gussknoten und Rahmen, oder von radtragenden Bauteilen, insbesondere von Schwenklagern, Radträgern und Achsschenkeln oder dergleichen.
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Die Erfindung betrifft zudem auch die bevorzugte Verwendung eines erfindungsgemäßen Gießwerkzeugs zur Herstellung von hoch belasteten Sicherheitsbauteilen, vorzugsweise von Felgen, von Motorkomponenten, insbesondere von Motorblöcken, Saugkrümmern oder Kurbelgehäusen, von druckdichten Bauteilen, von Einspritzpumpengehäusen oder dergleichen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigt
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten feststehenden Kerns eines ausschnittsweise dargestellten beweglichen Gießwerkzeugteils,
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Das in 1 schematisch und ausschnittsweise dargestellte bewegliche Gießwerkzeugteil 10 ist Teil eines hier nicht weiter dargestellten Gießwerkzeugs, das auch ein ortsfestes Werkzeugteil aufweist, das an einer ortsfesten Aufspannplatte einer Gießmaschine befestigbar ist, wobei das bewegliche Werkzeugteil 10 an einer gegenüberliegend zur ortsfesten Aufspannplatte angeordneten und vorzugsweise entlang von Führungssäulen parallel verfahrbaren, beweglichen Aufspannplatte der Gießmaschine befestigbar ist. Die hier nicht vollständig dargestellten Werkzeugteile bilden im zusammengefahrenen Zustand einen Formhohlraum zum Gießen des Gussstücks aus, wobei das bewegliche Werkzeugteil 10 einen beweglichen oder – wie vorliegend – feststehenden Kern 12 zur Ausbildung einer einseitig oder durchgängig offenen Ausnehmung innerhalb des Gussstücks aufweist.
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Erfindungsgemäß weist zumindest ein Bereich 14 des die einseitig oder durchgängig offene Ausnehmung des Gussstücks formenden Kerns 12 keine Formschräge, bezogen auf die Entformungsrichtung 16 auf, wodurch ein unkontrolliertes Herausfallen des Gussstücks aus dem beweglichen Werkzeugteil 10 sicher vermieden kann und das Gussstück kotrolliert aus dem beweglichen Werkzeugteil entnehmbar ist.
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Vorzugsweise stimmt die Entformungsrichtung 16 des Gussstücks mit der Lotrichtung überein, wobei vorliegend der keine Formschräge aufweisende Bereich 14 des Kerns 12 eine Außenkontur aufweist, welche der Außenkontur einer Mehrkantmutter, insbesondere einer Sechskant- oder besonders bevorzugt einer Achtkantmutter, entspricht.
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Vorteilhaft ist das Gießwerkzeug Teil einer Gegendruck-Kokillengießanlage, die üblicherweise eine horizontale Gießwerkzeugteilung aufweist.
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Verwendung findet das erfindungsgemäße Gießwerkzeug insbesondere zur Herstellung von Bauteilen aus dem Anwendungsbereich Fahrwerksguss, insbesondere von radtragenden Bauteilen, wie Schwenklager, Radträger und Achsschenkeln, wobei der Kern die Ausnehmung für Aufnahme von Radlager und Radzapfen mit ausbildet.
