DE102017103506A1

DE102017103506A1 - Gießkammer einer Kaltkammer-Druckgießmaschine mit einer Kühlvorrichtung sowie Kühlvorrichtung

Info

Publication number: DE102017103506A1
Application number: DE102017103506.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Werner
Original assignee: KSM Castings Group GmbH
Current assignee: KSM Castings Group GmbH
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2017-09-07
Also published as: WO2017152904A3; CN109689248A; WO2017152904A2; DE112017001174A5

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gießkammer einer Kaltkammer-Druckgießmaschine mit Kühlvorrichtung sowie auf eine Kühlvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießkammer einer Kaltkammer-Druckgießmaschine mit einer Kühlvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Kühlvorrichtung.
Beim insbesondere für Legierungen auf Aluminiumbasis geeigneten Kaltkammerverfahren mittels Kaltkammer-Druckgießmaschine wird eine vorgegebene Menge an Metallschmelze für einen Gießzyklus in eine Gießkammer eingefüllt und über einen beweglichen Gießkolben mit hoher Geschwindigkeit in eine an der Gießkammer vorgesehene Gießform befördert. Das flüssige Metall erstarrt unter hohem Druck. Damit ist die Fertigung des Gussteils abgeschlossen.
Die Gießform wird durch Auseinanderfahren der Gießformhälften geöffnet, wodurch der sogenannte Schuss, welcher das Gussteil, Überläufe, den Anguss und den Pressrest umfasst, von außerhalb zugänglich wird. Durch die Schwindung des Gusswerkstoffs schrumpft das Gussteil bei der Erstarrung und der Abkühlung auf das Werkzeug auf und muss durch eine Einrichtung aus dem Werkzeug ausgestoßen werden. Nach dem Ausstoßen oder währenddessen wird das Gussteil manuell oder von einem Manipulator einer Entnahmeeinrichtung, in der Regel am Pressrest, gegriffen, entnommen und für den nachfolgenden Prozessschritt bereitgestellt. Der Pressrest ist die in der Gießkammer der Kaltkammer-Druckgießmaschine erstarrte überschüssige Legierung.
Zum schnelleren Abkühlen des Pressrestes ist üblicherweise eine Kühlung vorgesehen, so dass sich der komplette Schuss mit dem Pressrest, der auch Presskuchen oder Angusstablette genannt wird, entnehmen lässt. Der Formbereich ist der Bereich der Gießkammer, im dem der Pressrest enthalten ist.
Es ist bekannt, im Formbereich der Gießkammer, also in dem Bereich, in dem der Pressrest enthalten ist, eine Kühlung in Form eines so genannten die Gießkammer umlaufenden Kühlrings vorzusehen. Ein solcher besteht aus einem inneren und äußeren Ring, welche miteinander verschweißt oder aufgeschrumpft werden.
Es hat sich gezeigt, dass bekannte Kühlvorrichtungen für diesen Bereich Nachteile aufweisen. Insbesondere Undichtigkeiten durch Risse in den Schweißnähten sind hier zu nennen. Darüber hinaus sind bekannte Kühlvorrichtungen auch häufig ineffizient ausgeführt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gießkammer einer Kaltkammer-Druckgießmaschine mit einer Kühlvorrichtung und eine Kühlvorrichtung, insbesondere für den Bereich der Gießkammer, der nach dem Gießen den Pressrest enthält, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einer Gießkammer einer Kaltkammer-Druckgießmaschine mit einer Kühlvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 sowie mit einer Kühlvorrichtung für eine Gießkammer einer Kaltkammer-Druckgießmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können sich aus den jeweiligen Unteransprüchen ergeben.
Die erfindungsgemäße Gießkammer einer Kaltkammer-Druckgießmaschine mit einer Kühlvorrichtung, die im Bereich des nach dem Gießen den Pressrest enthaltenen Teils der Gießkammer angeordnet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Kühlvorrichtung ein von einem Kühlmedium durchströmbares Kühlrohr umfasst, das im genannten Bereich der Gießkammer zumindest teilweise vergossen ist.
Durch das Vergießen wird das Kühlrohr mit der Gießkammer so innig verbunden, dass ein barrierefreier Wärmefluss vom Pressrest, über die Gießkammerwandung, über das zu vergossene Material, über die Kühlrohrwandung bis in das Kühlmedium gewährleistet wird. Dadurch wird eine effiziente Kühlung des Pressrestes erreicht.
Für eine optimierte Kühlung des Pressrestes kann es vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr die vorzugsweise zylinderförmige Gießkammer im genannten Bereich umläuft.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr zum bzw. vor dem Vergießen auf der Außenseite der Gießkammer im genannten Bereich angeordnet ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr zum bzw. vor dem Vergießen in einer die Gießkammer im genannten Bereich umlaufenden Aussparung angeordnet ist. Die Aussparung kann auch als Nut bezeichnet werden. Die Aussparung ist vorzugsweise so tief ausgebildet, dass sich das darin angeordnete Kühlrohr vollständig eingießen lässt. Die Seitenwände der Aussparung können dabei die seitliche Begrenzung für das zum Vergießen eingesetzte Material bilden und geben vorzugsweise auch die auszufüllende Höhe vor. Durch die Aussparung wird erreicht, dass das Kühlrohr möglichst naheliegend zum zu kühlenden Pressrest anordbar ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das zum Vergießen eingesetzte Material ein Metall, vorzugsweise ein Leichtmetall, besonders bevorzugt Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr vollständig eingegossen ist. Die dadurch sichergestellte innige Verbindung von Kühlrohr und Gießkammer gewährleistet einen barrierefreien Wärmefluss vom Pressrest bis in das Kühlmedium.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr teilweise eingegossen ist, zumindest derart, dass ein möglicher Spalt zwischen Kühlrohr und der Wandung der Gießkammer, auf welcher das Kühlrohr aufliegt, durch Vergießen ausgefüllt ist. Auch durch diese Ausführung wird bereits eine effizientere Kühlung erreicht.
Es kann vorteilhaft sein, wenn nur ein Kühlrohr im genannten Bereich vorgesehen ist. Auf eine kompliziert Verteilung des Kühlmedium auf mehrere Kühlrohre kann so vorteilhaft verzichtet werden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr im genannten Bereich wendelförmig oder vorzugsweise mäanderfömig verläuft. Auf diese Weise kann mit nur einem Kühlrohr ein größerer Bereich der Gießkammer gekühlt werden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das mäanderfömig die Gießkammer umlaufende Kühlrohr wenigstens eine, vorzugsweise drei Schlingen aufweist. Die Schlingen können vorteilhaft als U-förmige Bögen ausgebildet sein.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr einen Einlass und einen Auslass für das Kühlmedium aufweist, die vorzugsweise im genannten Bereich der Gießkammer angeordnet und derart zugänglich sowie vorzugsweise mit einem oder je einem Anschlussmittel versehen sind, dass an diese eine Zu- und eine Ableitung für das Kühlmedium anschließbar sind. Zugänglich bedeutet, dass Einlass und Auslass bzw. das oder da jeweilige Anschlussmittel zumindest nicht vollständig eingegossen sind.
Es kann vorteilhaft sein, wenn Einlass und Auslass in je einem oder vorzugsweise in einem gemeinsamen das Anschlussmittel bildenden Verteilblock münden. Vorzugsweise sind Einlass und Auslass hierzu mit entsprechenden im Verteilblock eingebrachten Bohrungen verbunden, insbesondere verlötet. Der Verteilblock ist im genannten Bereich nicht vergossen oder nur angegossen.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr ausgehend vom Einlass den Umfang der Gießkammer größtenteils, vorzugsweise zu mehr als 7/8, umläuft, dann in einen U-förmigem Bogen die Richtung umkehrt und anschließend über den Umfang der Gießkammer bis in den in axialer Richtung vom Einlass beabstandeten Auslass zurückläuft.
Es kann vorteilhaft sein, wenn an dem Verteilblock eine Zu- und eine Ableitung anschließbar sind, die mit dem im Verteilblock mündenden Einlass und dem Auslass verbindbar sind. Vorzugsweise weist der Verteilblock jeweils eine mit Innengewinde versehene Bohrung zum Einschrauben der Zu- und eine Ableitung auf. Die nicht mit dem Innengewinde versehene Seite der jeweiligen Bohrung ist dann mit dem Einlass bzw. Auslass des Kühlrohrs verbunden, vorzugsweise verlötet.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer, besteht. Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr durch Warmumformen, insbesondere durch Strangpressen, einstückig hergestellt ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr vor dem Vergießen mit Schlichte beschichtet ist. Dadurch wird verhindert, dass das vorzugsweise aus Kupfer bestehende Kühlrohr sich beim Ver- bzw. Eingießen nicht im zum Ver- bzw. Eingießen eingesetzten geschmolzenen Material, vorzugsweise in der Aluminiumlegierung, löst und dadurch zerstört wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Kühlvorrichtung für eine Gießkammer einer Kaltkammer-Druckgießmaschine umfassend ein von einem Kühlmedium durchströmbares Kühlrohr, das derart gebogen ist, dass es im Bereich des nach dem Gießen den Pressrest enthaltenen Teils der Gießkammer anordbar ist, und dass derart ausgebildet ist, dass es nach Anordnen in dem genannten Bereich vergießbar ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn das Kühlrohr derart gebogen ist, dass es die Gießkammer im genannten Bereich umläuft.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Kühlvorrichtung nur ein Kühlrohr aufweist.
Es kann von Vorteil sein, wenn das Kühlrohr derart gebogen ist, dass es die Gießkammer wendelförmig oder vorzugsweise mäanderfömig umläuft, wobei das Kühlrohr im zuletzt genannten Fall wenigstens eine, vorzugsweise drei Schlingen aufweist.
Es kann von Vorteil sein, wenn das Kühlrohr einen Einlass und einen Auslass für das Kühlmedium aufweist, die derart zugänglich und mit je einem oder vorzugsweise mit einem gemeinsamen Anschlussmittel versehen sind, dass an diese eine Zu- und eine Ableitung für das Kühlmedium anschließbar sind.
Es kann von Vorteil sein, wenn Einlass und Auslass in je einem oder vorzugsweise in einem gemeinsamen das Anschlussmittel bildenden Verteilblock münden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer, besteht. Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr durch Warmumformen, insbesondere durch Strangpressen, einstückig hergestellt ist. Es kann vorteilhaft sein, wenn das Kühlrohr vor dem Vergießen mit Schlichte beschichtet ist
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen
1 schematisch eine Draufsicht auf einen Bereich der Gießkammer mit erfindungsgemäßer Kühlvorrichtung,
2 schematisch eine perspektivische Ansicht auf einen Bereich der Gießkammer mit erfindungsgemäßer Kühlvorrichtung,
3 schematisch eine perspektivische vergrößerte Ansicht auf einen Bereich der Gießkammer mit erfindungsgemäßer Kühlvorrichtung und
4 schematisch eine Ansicht auf die Stirnseite eines Bereichs der Gießkammer mit erfindungsgemäßer Kühlvorrichtung.
Um Wiederholungen zu vermeiden, werden in den Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet, sofern diese gleiche Bauteile bezeichnen.
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung 10 für die Gießkammer 12 einer Kaltkammer-Druckgießmaschine ist vorliegend im Bereich 14 des nach dem Gießen den Pressrest enthaltenen Teils der Gießkammer 12 angeordnet, wobei die Kühlvorrichtung 10 ein von Kühlmedium, beispielsweise von Wasser, durchströmbares Kühlrohr 16 umfasst, das im vorgenannten Bereich 14 in einer die Gießkammer 12 umlaufenden Aussparung 18 vollständig eingegossen ist. Selbst ein möglicherweise vorhandener Spalt 26 zwischen Kühlrohr 16 und der Gießkammerwandung, auf der das Kühlrohr 16 aufliegt, wird vorzugsweise ausgefüllt.
Bei dem zum Eingießen des Kühlrohrs 16 eingesetzten Material handelt sich um eine Aluminiumlegierung.
Das Kühlrohr 16 umläuft die Gießkammer 12 im genannten Bereich 14 mäanderfömig, wobei das Kühlrohr 16 drei Schlingen 16a, 16b, 16c aufweist. Die Schlingen können hier auch als U-förmige Bögen beschrieben werden. So lässt sich ein vorgegebener Bereich optimal kühlen.
Für die Durchleitung eines Kühlmediums weist das Kühlrohr 12 einen Einlass 20 und einen Auslass 22 auf, die im genannten Bereich 14 der Gießkammer 12 angeordnet sind und in einem gemeinsamen Verteilblock 24 münden. Hierzu weist der Verteilblock zwei Bohrungen auf. Auf der einen Seite sind die Enden der Bohrungen mit dem Einlass bzw. dem Auslass verbunden, insbesondere verlötet. Auf der anderen Seite sind die Enden der Bohrungen mit jeweils einem Innengewinde versehen, an das eine hier nicht dargestellte Zu- bzw. eine hier nicht dargestellte Ableitung anschließbar, insbesondere einschraubbar sind, um diese mit dem im Verteilblock 24 mündenden Einlass 20 und dem Auslass 22 zu verbinden.
Bezugszeichenliste

10: Kühlvorrichtung
12: Gießkammer
14: Bereich
16: Kühlrohr
18: Aussparung
20: Einlass
22: Auslass
24: Verteilblock
26: vergossener Spalt

Claims

Gießkammer (12) einer Kaltkammer-Druckgießmaschine mit einer Kühlvorrichtung (10), die (10) im Bereich (14) des nach dem Gießen den Pressrest enthaltenen Teils der Gießkammer (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (10) ein von einem Kühlmedium durchströmbares Kühlrohr (16) umfasst, das im genannten Bereich (14) der Gießkammer (12) zumindest teilweise vergossen ist.
Gießkammer (12), insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (16) die Gießkammer (12) im genannten Bereich (14) umläuft.
Gießkammer (12), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (16) zum Vergießen auf der Außenseite der Gießkammer (12) im genannten Bereich (14) angeordnet ist.
Gießkammer (12), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (16) zum Vergießen in einer die Gießkammer (12) im genannten Bereich (14) umlaufenden Aussparung (18) angeordnet ist.
Gießkammer (12), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Vergießen eingesetzte Material ein Metall, vorzugsweise ein Leichtmetall, besonders bevorzugt Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, ist.
Gießkammer (12), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr vollständig eingegossen ist.
Gießkammer (12), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr teilweise eingegossen ist, zumindest derart, dass ein möglicher Spalt (26) zwischen Kühlrohr (16) und der Wandung der Gießkammer (12), auf welcher das Kühlrohr aufliegt, durch Vergießen ausgefüllt ist.
Gießkammer (12), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Kühlrohr (16) im genannten Bereich vorgesehen ist.
Gießkammer (12), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (16) im genannten Bereich (14) wendelförmig oder vorzugsweise mäanderfömig verläuft.
Gießkammer (12), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mäanderfömig die Gießkammer (12) umlaufende Kühlrohr (16) wenigstens eine, vorzugsweise drei Schlingen (16a, 16b, 16c) aufweist.
Gießkammer (12), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (12) einen Einlass (20) und einen Auslass (22) für das Kühlmedium aufweist, die vorzugsweise im genannten Bereich (14) der Gießkammer (12) angeordnet und derart zugänglich sowie vorzugsweise mit einem oder je einem Anschlussmittel versehen sind, dass an diese eine Zu- und eine Ableitung für das Kühlmedium anschließbar sind.
Gießkammer (12), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Einlass (20) und Auslass (22) in je einem oder vorzugsweise in einem gemeinsamen das Anschlussmittel bildenden Verteilblock (24) münden.
Gießkammer (12), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Verteilblock (24) eine Zu- und eine Ableitung anschließbar sind, die mit dem im Verteilblock (24) mündenden Einlass (20) und dem Auslass (22) verbindbar sind.
Gießkammer (12), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer, besteht.
Gießkammer (12), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr vor dem Vergießen mit Schlichte beschichtet ist.
Kühlvorrichtung (10) für eine Gießkammer (12) einer Kaltkammer-Druckgießmaschine umfassend ein von einem Kühlmedium durchströmbares Kühlrohr (16), das derart gebogen ist, dass es im Bereich (14) des nach dem Gießen den Pressrest enthaltenen Teils der Gießkammer (12) anordbar ist, und dass derart ausgebildet ist, dass es nach Anordnen in dem genannten Bereich vergießbar ist.
Kühlvorrichtung (10), insbesondere nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (16) derart gebogen ist, dass es die Gießkammer (12) im genannten Bereich (14) umläuft.
Kühlvorrichtung (10), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe (10) nur ein Kühlrohr (16) aufweist.
Kühlvorrichtung (10), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (16) derart gebogen ist, dass es die Gießkammer (12) wendelförmig oder vorzugsweise mäanderfömig umläuft, wobei das Kühlrohr (16) im zuletzt genannten Fall wenigstens eine, vorzugsweise drei Schlingen (16a, 16b, 16c) aufweist.
Kühlvorrichtung (10), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (16) einen Einlass (20) und einen Auslass (22) für das Kühlmedium aufweist, die derart zugänglich und mit je einem oder vorzugsweise mit einem gemeinsamen Anschlussmittel versehen sind, dass an diese eine Zu- und eine Ableitung für das Kühlmedium anschließbar sind.
Kühlvorrichtung (10), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Einlass (20) und Auslass (22) in je einem oder vorzugsweise in einem gemeinsamen das Anschlussmittel bildenden Verteilblock (24) münden.
Kühlvorrichtung (10), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (16) aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer, besteht.
Kühlvorrichtung (10), insbesondere nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (16) mit Schlichte beschichtet ist.