DE102017123470A1

DE102017123470A1 - Apparatus for producing castings of metal

Info

Publication number: DE102017123470A1
Application number: DE102017123470.5A
Authority: DE
Inventors: Achim Tenbusch; Kai-Uwe Ekrutt
Original assignee: Raskopf Sauerlaender Werkzeugfabrik GmbH; Raskopf Sauerlander Werkzeugfabrik GmbH
Current assignee: Raskopf Sauerlaender Werkzeugfabrik GmbH; Raskopf Sauerlander Werkzeugfabrik GmbH
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2019-04-11
Also published as: DK3470148T3; PL3470148T3; EP3470148B1; EP3470148A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Gussteilen aus Metall mit mehreren Formsegmenten (1,2), die Kokillenschalen bilden und in einer Gießposition eine Gießkavität (3) abgedichtet umgeben, wobei die Kokillenschale, die lokal hoch oberhalb der Gießkavität (3) gelegene Bereiche aufweist, die Luftsammelbereiche bilden, mindestens in einem der hoch gelegenen Bereiche (4) Entlüftungsmittel aufweist, wobei das Entlüftungsmittel aus einem in den Luftsammelbereich (4) mündenden die Wandung der Kokillenschale durchsetzenden Kanal (6) besteht, in den ein Entlüftungseinsatz (7) aus gut wärmeleitendem Werkstoff mit einer den Entlüftungseinsatz (7) umgebenden Hülse (8) aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff eingesetzt und fixiert ist, wobei der Entlüftungseinsatz (7) einen zur Gießkavität (3) geschlossenen Kühlmittelkanal (9) aufweist, der an seinen außenseitig der Kokillenschale ausmündenden Enden (10, 11) an eine Kühlmitteltransportvorrichtung angeschlossen ist, und einen durchgehenden Entlüftungskanal (12), der die Gießkavität (3) mit der Umgebungsatmosphäre verbindet.

The invention relates to a device for producing cast parts made of metal with a plurality of mold segments (1,2), which form mold shells and sealed in a casting position a Gießkavität (3), wherein the mold shell, the locally high above the casting cavity (3) located areas comprising at least one of the high-lying areas (4) comprises venting means, wherein the venting means of a in the air collecting area (4) emptying the wall of the mold shell passing through channel (6), in which a vent insert (7) good heat-conducting material with a vent insert (7) surrounding sleeve (8) made of poor thermal conductivity material is used and fixed, wherein the vent insert (7) to a casting cavity (3) closed coolant channel (9), which opens out at its outside of the mold shell Ends (10, 11) connected to a coolant transport device n, and a continuous vent passage (12) connecting the pouring cavity (3) to the ambient atmosphere.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Gussteilen aus Metall, insbesondere Leichtmetalllegierungen, durch Schwerkraft-, Kipp- oder Niederdruckguss mit mehreren Formsegmenten, die Kokillenschalen bilden und in einer Gießposition eine Gießkavität abgedichtet umgeben, wobei die Kokillenschale, die lokal hoch oberhalb der Gießkavität gelegene Bereiche aufweist, die Luftsammelbereiche bilden, mindestens in einem der hoch gelegenen Bereiche Entlüftungsmittel aufweist.The invention relates to a device for producing castings from metal, in particular light metal alloys, by gravity, tilt or low pressure casting with a plurality of mold segments, which form mold shells and sealed in a casting position a casting cavity, wherein the mold shell, which is located locally high above the casting cavity Having areas that form air collection areas, at least in one of the high areas has venting means.

Derartige Vorrichtungen sind im Stand der Technik vielfach bekannt. Es wird hierzu beispielsweise auf die DE 10 2010 007 812 A1 hingewiesen.Such devices are widely known in the art. It is for this purpose, for example, on the DE 10 2010 007 812 A1 pointed.

Bei üblichen Vorrichtungen dieser Art tritt beim Gießen entsprechender Formteile mit solchen Kokillenwerkzeugen das Problem auf, dass sich Luftansammlungen in hochgelegenen Bereichen der Kokillenform bilden, die dazu führen, dass die Gießprodukte mit Luftrückständen behaftet sind und somit störende Kammern oder Blasen auf der Gussoberfläche entstehen. Diesem Effekt wird zwar entgegengewirkt, indem in den hochgelegenen Bereichen übliche Entlüftungselemente vorgesehen werden, nämlich Entlüftungsrillen, Entlüftungsbohnen, Kerbstifte und dergleichen. Bei der Anordnung und Ausbildung solcher Entlüftungselemente entsteht aber das zusätzliche Problem, dass diese Entlüftungselemente sich mit Gussmaterial zusetzen und somit nicht mehr funktionstüchtig sind oder zumindest teilweise zusetzen, sodass eine längere Zeit zur Entlüftung benötigt wird und/oder eine zeitaufwändige Reinigung erforderlich wird.In conventional devices of this type, the casting of corresponding moldings with such mold tools has the problem that air accumulations form in high areas of the mold mold, which lead to the cast products being afflicted with air residues and thus causing disturbing chambers or bubbles on the casting surface. Although this effect is counteracted by conventional venting elements are provided in the high areas, namely vent grooves, vent beans, grooved pins and the like. In the arrangement and design of such ventilation elements, however, there is the additional problem that these ventilation elements become clogged with casting material and thus are no longer functional or at least partially enforced, so that a longer time is required for venting and / or a time-consuming cleaning is required.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gattungsgemäßer Art zu schaffen, bei der störende Luftansammlungen in der Gusskaverne vermieden werden, wobei zudem eine Verstopfung von Entlüftungselementen weitestgehend ausgeschlossen werden kann.Based on this prior art, the present invention seeks to provide a device of the generic type, are avoided in the disturbing accumulation of air in the casting cavern, with moreover, a blockage of ventilation elements can be largely excluded.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass das oder jedes Entlüftungsmittel aus einem in den Luftsammelbereich mündenden die Wandung der Kokillenschale durchsetzenden Kanal besteht, in den ein Entlüftungseinsatz aus gut wärmeleitendem Werkstoff mit einer den Entlüftungseinsatz umgebenden Hülse aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff eingesetzt und fixiert ist, wobei der Entlüftungseinsatz vorzugsweise mindestens einen zur Gießkavität geschlossenen Kühlmittelkanal aufweist, der an seinen außenseitig der Kokillenschale ausmündenden Enden an eine Kühlmitteltransportvorrichtung anschließbar oder angeschlossen ist, und einen durchgehenden Entlüftungskanal, der die Gießkavität mit der Umgebungsatmosphäre verbindet.To achieve this object, the invention proposes that the or each venting means consists of an opening into the air collection area the wall of the mold shell passing through channel, in which a vent insert made of good heat conducting material is used and fixed with a surrounding the venting sleeve of poor thermal conductivity material wherein the vent insert preferably has at least one coolant channel closed to the casting cavity, which is connectable or connected at its outside of the mold shell ends to a coolant transport device, and a continuous vent channel which connects the casting cavity with the ambient atmosphere.

Durch eine solche Ausgestaltung wird die eingangs gestellte Aufgabe gelöst. Gemäß der Erfindung wird in dem Bereich, in dem sich Luftansammlungen bilden können, also in einem lokal hoch oberhalb der Gießkavität gelegenen Bereich, ein Durchgangskanal erzeugt, beispielsweise mittels Einsatz eines Bohrers. Dieser Kanal dient dann zur Aufnahme des Entlüftungseinsatzes samt diesem umgebender Hülse. Beim Gießvorgang kann die in dem kritischen Bereich befindliche Luftmasse durch den Entlüftungskanal des Entlüftungseinsatzes abströmen. Wenn nämlich die Formhälften der Kokille geschlossen sind und beim Gießvorgang die Kavität mit Gussmaterial gefüllt wird, steigt das Gussmaterial in der Kavität nach oben und verdrängt dabei die im Inneren befindliche Luft durch den Entlüftungskanal nach außen. Sobald die Luft vollständig abgeführt ist, drängt Gussmaterial in den Entlüftungskanal, wobei dieses Material durch die umgebende Hülse aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff gegenüber der Kokillenschale abgeschirmt ist, sodass eine Wärmeleitung von der Kokillenschale auf den Entlüftungseinsatz vermieden wird. Zudem wird durch den vorzugsweise vorgesehenen Kühlmittelkanal eine Kühlung des Entlüftungseinsatzes bewirkt, sodass das in den Entlüftungskanal abströmende Gussmaterial erstarrt. Es entsteht somit eine Guss-Finne aus erstarrtem Material. Beim Entformen des Gussteils, also beim Öffnen der Formsegmente verbleibt an dem Gussteil die über die Kontur hinausragende Guss-Finne, die in einfacher Weise durch Nacharbeit entfernt und egalisiert werden kann. Eine Verstopfung des Entlüftungskanals wird hierduch vermieden, weil beim Entformen die Guss-Finne, die ja noch einstückig mit dem Gießkörper ausgebildet ist, aus dem Entlüftungskanal entfernt wird. Nach dem Entformen des Gussteiles steht die Gießform sofort wieder für einen neuen Gussvorgang zur Verfügung, in dem die Formsegmente wieder geschlossen werden und in der Gießposition wiederum flüssiges Material in die Gießkavität eingefüllt wird.By such an embodiment, the object initially set is achieved. According to the invention, in the region in which air accumulations can form, that is to say in a region located locally above the casting cavity, a through-channel is produced, for example by means of a drill. This channel then serves to hold the vent insert including this surrounding sleeve. During the casting process, the air mass located in the critical area can flow out through the venting channel of the venting insert. Namely, when the mold halves of the mold are closed and the cavity is filled with casting material during the casting process, the casting material rises in the cavity upwards and displaces the air inside through the vent channel to the outside. Once the air is completely dissipated, casting material urges into the vent channel, this material is shielded by the surrounding sleeve of poor thermal conductivity material against the mold shell, so that heat conduction from the mold shell is avoided on the vent insert. In addition, cooling of the venting insert is effected by the preferably provided coolant channel, so that the casting material flowing out into the venting channel solidifies. It thus creates a cast fin made of solidified material. When demolding the casting, so when you open the mold segments remains on the casting over the contour protruding casting fin, which can be easily removed by rework and leveled. Clogging of the vent passage is hereduch avoided because during demolding the cast fin, which is still formed in one piece with the casting, is removed from the vent passage. After demolding of the casting, the mold is immediately available again for a new casting process, in which the mold segments are closed again and in the casting position again liquid material is poured into the casting cavity.

Damit durch die Kühlung der im Entlüftungskanal des Entlüftungseinsatzes befindlichen Masse dem Gusskörper nicht in diesem Bereich der Gussoberfläche Wärme entzogen wird, ist die Hülse aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, dass im Wesentlichen nur noch stirnseitig am Entlüftungseinsatz der vom Gussmaterial ausgehende Wärmetransport erfolgen kann. Diese Wärme wird über das Kühlmittel abgeführt, sodass die entsprechende Guss-Finne erzeugt wird, ohne dass die Oberfläche des zu erzeugenden Gusskörpers wesentlich thermisch beeinträchtigt wird.In order that heat is not removed from the cast body in this area of the cast surface by the cooling of the mass located in the venting channel of the venting insert, the sleeve is made of poorly heat-conducting material. This ensures that substantially only the front side on the vent insert of the casting material outgoing heat transfer can take place. This heat is dissipated via the coolant, so that the corresponding casting fin is produced without the surface of the cast body to be produced being significantly thermally impaired.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Entlüftungseinsatz aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, besteht. It is preferably provided that the vent insert made of metal, preferably made of steel.

Auch ist bevorzugt vorgesehen, dass die Hülse aus keramischem Material besteht.It is also preferably provided that the sleeve consists of ceramic material.

Um eine thermische Abschirmung des Entlüftungseinsatzes gegenüber dem umgebenden Material der Kokillenschale zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Hülse sich über die gesamte Länge des Kanals erstreckt und vorzugsweise bündig mit dem Kanal an dem zur Gießkavität hin mündenden Ende abschließt.In order to achieve a thermal shielding of the venting insert relative to the surrounding material of the mold shell, it is provided that the sleeve extends over the entire length of the channel and terminates preferably flush with the channel at the end which opens towards the casting cavity.

Um eine einfache Montage und eine lagesichere Anordnung zu erreichen ist vorgesehen, dass die Hülse an ihrem der Gießkavität abgewandten Ende einen Kragen aufweist, der an der Wandung der Kokillenschale neben dem Kanal anliegt.In order to achieve a simple assembly and a position-secure arrangement, it is provided that the sleeve has, at its end remote from the casting cavity, a collar which bears against the wall of the mold shell next to the channel.

Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass der Entlüftungseinsatz mit seinem der Gießkavität zugewandten Endbereich bündig mit der Hülse und bündig mit dem Kanal abschließt.In addition, it is preferably provided that the venting insert with its end facing the pouring cavity is flush with the sleeve and flush with the channel.

Bevorzugt ist zudem vorgesehen, dass der Kühlmittelkanal den Entlüftungskanal über dessen gesamte Länge umgebend ausgeführt ist.Preferably, it is also provided that the coolant channel is designed surrounding the vent channel over its entire length.

Beispielsweise kann der Kühlmittelkanal nach Art einer Wendel ausgeführt sein, sodass er über seine Länge gewendelt den Entlüftungskanal über dessen gesamte Länge umgibt und somit in entsprechendem Maße Wärme abgeführt werden kann.For example, the coolant channel can be designed in the manner of a helix, so that it coiled over its length surrounds the ventilation channel over its entire length and thus heat can be dissipated to a corresponding extent.

Um die Bildung der Erstarrungszone im Entlüftungskanal des Entlüftungseinsatzes zu fördern und auf eine möglichst kleine Zone zu reduzieren, ist zudem vorgesehen, dass der Entlüftungseinsatz in seinem von der Hülse umgebenen Bereich einen erheblich kleineren Querschnitt aufweist als in einem über die Hülse in Richtung von der Wandung der Kokillenschale weg gerichtet vorragenden Endbereich.In order to promote the formation of the solidification zone in the venting channel of the venting insert and to reduce it to as small a zone as possible, it is provided that the venting insert has a considerably smaller cross-section in its area surrounded by the sleeve than in a direction beyond the sleeve in the direction of the wall the mold shell directed away protruding end portion.

Zudem ist hierbei vorgesehen, dass der Bereich mit kleinerem Querschnitt im Durchmesser etwa halb so groß wie der Bereich mit größerem Querschnitt ist.In addition, it is provided here that the area with a smaller cross-section in diameter is about half as large as the area with a larger cross-section.

Auch ist hierzu vorgesehen, dass der Entlüftungskanal in einem ersten Bereich, der von dem zur Gießkavität mündenden Ende bis gering über das Ende der Hülse reicht, einen Durchmesser von 2 mm ± 0,5 mm aufweist und in dem weiteren Bereich bis zum der Gießkavität abgewandten Ende einen größeren Durchmesser von bis 4 mm aufweist.It is also provided for this purpose that the venting channel has a diameter of 2 mm ± 0.5 mm in a first region, which extends from the end leading to the casting cavity to slightly above the end of the sleeve, and faces away from the casting cavity in the further region End has a larger diameter of up to 4 mm.

Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Entlüftungskanal an seinem zur Gießkavität mündenden Endbereich konisch aufgeweitet verläuft, vorzugsweise von einer ovalen Mündung oder schlitzförmigen Mündung in den kreisförmigen Querschnitt übergehend, wobei der konische Endbereich über etwa ein Drittel bis über die Hälfte der Länge eines ersten Bereichs, der von seinem zur Gießkavität mündenden Ende bis über das Ende der Hülse reicht, verläuft.Particularly preferably it is provided that the venting channel extends conically widened at its end opening to the pouring cavity, preferably from an oval mouth or slot-shaped mouth in the circular cross section, wherein the conical end region over about one-third to over half the length of a first region , which extends from its opening to the casting cavity end over the end of the sleeve, runs.

Dadurch, dass der Entlüftungskanal von einer ovalen, elliptischen oder schlitzförmigen Mündungskontur in den kleineren Bohrungsdurchmesser des Entlüftungskanals übergeht, wird der Erstarrungsvorgang in Richtung der kleineren Halbachse des Schlitzes, der ovalen Ausgestaltung der Bohrung oder der elliptischen Ausbildung der Bohrung begünstigt, sodass im Inneren des Kanales die Schmelze abgeschnürt wird und ein Weiterfließen der Schmelze unterbunden ist.Characterized in that the vent passage of an oval, elliptical or slit-shaped muzzle contour passes into the smaller bore diameter of the vent channel, the solidification process is favored in the direction of the smaller half-axis of the slot, the oval configuration of the bore or the elliptical formation of the bore, so that in the interior of the channel the melt is pinched off and further flow of the melt is prevented.

Zur Vereinfachung der Montage und Anordnung der entsprechenden Teile ist vorgesehen, dass der Entlüftungseinsatz einen Montagekragen aufweist, der in Montagesolllage an einem Kragen der Hülse anliegt und diesen übergreift, wobei der Montagekragen mit Befestigungsmitteln an der Kokillenschale befestigt ist.To simplify the installation and arrangement of the corresponding parts is provided that the vent insert has a mounting collar which rests in assembly target position on a collar of the sleeve and this overlaps, wherein the mounting collar is fastened with fastening means on the mold shell.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and described in more detail below.

Es zeigt:

1 die Draufsicht auf eine Kokillenschale mit Entlüftungsmittel;
2 desgleichen im Schnitt II-II der 1 gesehen;
3 eine Einzelheit in Draufsicht analog 1 gesehen;
4 die Einzelheit von unten gesehen;
5 die Einzelheit im Schnitt V-V der 3 gesehen;
6 die Einzelheit im Schnitt VI-VI der 3 gesehen;
7 eine symbolhafte Darstellung einer Einzelheit in Ansicht;
8 die Einzelheit in Schrägansicht;
9 + 10 die Einzelheit im Schnitt gesehen in Schrägansicht;
11 eine weitere Einzelheit in Schrägansicht.

It shows:

1 the top view of a mold shell with venting means;
2 likewise in section II - II of the 1 seen;
3 a detail in plan view analog 1 seen;
4 the detail seen from below;
5 the detail on average V - V of the 3 seen;
6 the detail on average VI - VI of the 3 seen;
7 a symbolic representation of a detail in view;
8th the detail in an oblique view;
9 + 10 the detail in section seen in oblique view;
11 another detail in an oblique view.

In 1 und 2 ist schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von Gussteilen aus Metall, insbesondere Leichtmetalllegierungen gezeigt, die zwei Formsegmente 1, 2 aufweist, die Kokillenschalen bilden. In einer Gießposition, die in 2 verdeutlicht ist, umgeben diese Formsegmente 1,2 eine Gießkavität 3, die einen lokal hoch oberhalb der Gießkavität 3 gelegenen Bereich 4 aufweist, die einen Luftsammelbereich bildet. In diesem Luftsammelbereich ist ein allgemein mit 5 bezeichnetes Entlüftungsmittel vorgesehen. Zur Anordnung des Entlüftungsmittels 5 ist ein das Formsegment 2 durchsetzender Kanal 6 ausgebildet, der die Kokillenschale 2 durchsetzt und in den Sammelbereich 4 mündet. In diesem Kanal ist ein Entlüftungseinsatz 7 dicht eingesetzt, der den entsprechenden Kanal 6 mit einem Teilbereich durchgreift und stirnseitig bis an den Sammelbereich 4 reicht, wobei das andere Ende außen über das Formsegment 2 erheblich vorragt. Im Bereich des Kanales 6 ist der Entlüftungseinsatz 7 dicht von einer Hülse 8 aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff umgeben, die auch dicht in den Kanal 6 eingesetzt ist. Zudem weist der Entlüftungseinsatz 7 mindestens einen zur Gießkavität 3 hin geschlossenen Kühlmittelkanal 9 auf, der an seinen außenseitig der Kokillenschale ausmündenden Enden 10, 11 an eine Kühlmitteltransportvorrichtung anschließbar oder angeschlossen ist. Beispielsweise kann das Kühlmittel bei 10 in den Kühlmittelkanal eingespeist werden, wobei das Kühlmittel dann nach Durchlauf des Kühlmittelkanales bei 11 wieder abgezogen werden kann. Zudem weist der Entlüftungseinsatz 7 einen durchgehenden Entlüftungskanal 12 auf, der die Gießkavität 3 mit der Umgebungsatmosphäre verbindet. Vorzugweise besteht der Entlüftungseinsatz 7 aus Stahl, während die Hülse 8 aus keramischem Material mit schlechter Wärmeleitfähigkeit besteht. Die Hülse 8 weist eine solche Länge auf, dass sie sich in der Montagesollage über die gesamte Länge des Kanals 6 erstreckt und bündig mit dem Kanal 6 an dem zur Gießkavität 3 hin mündenden Ende abschließt. An ihrem der Gießkavität 3 abgewandten Ende weist die Hülse 8 einen Kragen 13 auf, der in der Solllage an der Wandung des Formsegmentes 2 neben dem Kanal 6 anliegt.In 1 and 2 schematically shows an apparatus for producing castings made of metal, in particular light metal alloys shown, the two mold segments 1 . 2 that has Forming mold shells. In a casting position, the in 2 is clarified, surrounded these mold segments 1.2 a casting cavity 3 which is a local high above the casting cavity 3 located area 4 having an air collecting area. In this air collection area is a generally with 5 designated venting provided. For the arrangement of the deaerator 5 is a the shape segment 2 passing channel 6 formed, which the Kokillenschale 2 interspersed and in the collection area 4 empties. In this channel is a vent insert 7 tightly inserted, the corresponding channel 6 with a partial area passes through and frontally to the collection area 4 ranges, with the other end outside over the mold segment 2 significantly protrudes. In the area of the canal 6 is the venting insert 7 close to a sleeve 8th surrounded by poorly heat-conductive material, which also tight in the channel 6 is used. In addition, the venting insert 7 at least one to the casting cavity 3 closed coolant channel 9 on, at its outside of the Kokillenschale opening ends 10 . 11 can be connected or connected to a coolant transport device. For example, the coolant at 10 are fed into the coolant channel, wherein the coolant then after passage of the coolant channel at 11 can be deducted again. In addition, the venting insert 7 a continuous venting channel 12 on top of the casting cavity 3 connects to the ambient atmosphere. Preferably, there is the venting insert 7 made of steel, while the sleeve 8th made of ceramic material with poor thermal conductivity. The sleeve 8th has such a length that it is in the mounting collage over the entire length of the channel 6 extends and flush with the channel 6 at the to the casting cavity 3 ends at the end. At her the casting-cavity 3 opposite end, the sleeve 8th a collar 13 on, in the desired position on the wall of the mold segment 2 next to the canal 6 is applied.

Der Entlüftungseinsatz 7 schließt mit seinem der Gießkavität 3 zugewandten Endbereich bündig mit der Hülse 8 und bündig mit dem Kanal 6 ab, wie in 2 verdeutlicht ist.The venting insert 7 closes with his pouring cavity 3 facing end portion flush with the sleeve 8th and flush with the canal 6 off, as in 2 is clarified.

Der Kühlmittelkanal 9 ist, wie in den 5, 6, 9, 10 verdeutlicht, so ausgebildet, dass er den Entlüftungskanal 12 über dessen gesamte Länge umgibt, vorzugsweise nach Art einer Wendel.The coolant channel 9 is like in the 5 . 6 . 9 . 10 clarified, designed so that he the venting channel 12 surrounds over the entire length, preferably in the manner of a helix.

Die Wendelform ist in 7 nur beispielhaft dargestellt. Sie soll die Form und den Verlauf des Kühlmittelkanals 9 verdeutlichen. Das Kühlmittel kann beispielsweise bei 10 zugeführt und bei 11 wieder abgezogen werden.The helical shape is in 7 shown only as an example. It should be the shape and the course of the coolant channel 9 clarify. The coolant may for example be supplied at 10 and at 11 be deducted again.

Wie beispielsweise aus den Zeichnungsfigur 5,6,9, 10 ersichtlich, weist der Entlüftungseinsatz 7 in seinem von der Hülse 8 umgebenen Bereich einen erheblich kleineren Querschnitt (Durchmesser) auf, als in einem über die Hülse 8 in Richtung von der Wandung des Formsegmentes 2 weggerichtet vorragenden Endbereich. Dabei ist der Bereich mit kleinerem Querschnitt im Durchmesser etwa halb so groß wie der Bereich mit größerem Querschnitt.For example, from the drawing figure 5 . 6 . 9 . 10 can be seen, the vent insert 7 in his from the sleeve 8th Surrounded area a significantly smaller cross-section (diameter), as in one over the sleeve 8th towards the wall of the mold segment 2 straightened projecting end region. The area with a smaller cross-section in diameter is about half as large as the area with a larger cross-section.

Der Entlüftungskanal 12 weist in einem ersten Bereich, der von dem zur Gießkavität 3 mündenden Ende bis gering über das Ende der Hülse 8 reicht, einen Durchmesser von ca. 2 mm ± 0,5 mm auf, um eine ausreichende Luftabführung zu bewirken, sowie in dem weiteren Bereich bis zum der Gießkavität 3 abgewandten Ende einen größeren Durchmesser von beispielsweise bis 4 mm.The ventilation duct 12 points in a first area, that of the casting cavity 3 opening end to slightly above the end of the sleeve 8th is sufficient, a diameter of about 2 mm ± 0.5 mm, in order to effect a sufficient air discharge, and in the wider area to the casting cavity 3 facing away from a larger diameter, for example, to 4 mm.

An seinem zur Gießkavität 3 hin mündenden Endbereich ist der Entlüftungskanal 12 konisch aufgeweitet. Die konische Aufweitung ist mit 14 bezeichnet. Insbesondere in der Stirnansicht gemäß 4 ist ersichtlich, dass die Mündung 15 dieses Bereiches etwa oval ausgebildet ist oder auch schlitzförmig oder elliptisch ausgebildet sein kann. Der konische Bereich 14 reicht etwa über ein Drittel bis die Hälfte der Länge des ersten Bereiches des Entlüftungskanales 12, der von seinem zur Gießkavität 3 mündenden Ende bis über das Ende der Hülse 8 reicht.At his to the pouring cavity 3 towards the end of the opening area is the venting channel 12 conically widened. The conical expansion is with 14 designated. In particular, in the front view according to 4 it is evident that the mouth 15 this area is approximately oval or may be slit-shaped or elliptical. The conical area 14 ranges from about one third to half the length of the first area of the ventilation channel 12 , from his to the casting cavity 3 opening end over the end of the sleeve 8th enough.

Zusätzlich weist der Entlüftungseinsatz 7 einen Montagekragen 16 mit Montagelochungen 17 auf. Dieser liegt in Montagesolllage an einem Kragen 13 der Hülse 8 an und übergreift diesen, wie insbesondere in 2 ersichtlich ist, wobei dieser Montagekragen 16 mit Befestigungsmitteln an der Kokillenschale 2 befestigt wird, die durch die Befestigungslochungen 17 greifen, beispielsweise Schrauben.In addition, the venting insert 7 a mounting collar 16 with mounting holes 17 on. This is in assembly order on a collar 13 the sleeve 8th and overlaps this, in particular in 2 it can be seen, with this mounting collar 16 with fasteners on the mold shell 2 is fastened by the mounting holes 17 grab, for example screws.

Der Entlüftungseinsatz 7 weist im Prinzip mehrere Zonen auf, wobei der Bereich A die Erstarrungszone als Grenzbereich zur Gusskontur (Kavität 3) bildet. Der Bereich B mit dem eng gewendeltem Kühlkanal dient zur direkten Wärmeabfuhr aus der Zone A. Der etwas größer gewendelte Bereich C des Kühlkanales dient zur Wärmeabfuhr im Restbereich des Entlüftungseinsatzes 7.The venting insert 7 has in principle several zones, wherein the area A, the solidification zone as a boundary region to the casting contour (cavity 3 ). The area B with the narrow coiled cooling channel is used for direct heat removal from the zone A , The slightly larger coiled area C the cooling channel is used for heat dissipation in the remaining area of the venting insert 7 ,

Die Montage der gesamten Einheit erfolgt mit folgenden Schritten.The entire unit is assembled using the following steps.

An der luftkritischen Stelle im Werkzeug wird eine Bohrung gesetzt (Kanal 6), in welche die Hülse 8 aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff, insbesondere Keramik dicht eingesteckt wird, die zur Kontur der Kavität 3 hin bündig abschließt. In die Hülse 8 wird der Entlüftungseinsatz 7 mit seinem im Durchmesser kleiner ausgebildeten Ende dicht eingeschoben, bis der Entlüftungseinsatz mit seinem Kragen 16 am Kragen 13 der Hülse 8 anliegt. Über die Befestigungsmittellochungen 17 im Kragen 16 wird die gesamte Einheit an dem entsprechenden Formteil 2 geklemmt und befestigt.At the air-critical point in the tool a hole is set (channel 6 ), in which the sleeve 8th made of poor thermal conductivity material, in particular ceramic is tightly inserted, the contour of the cavity 3 closes flush. In the sleeve 8th becomes the venting insert 7 with its smaller diameter formed in the end tightly inserted until the vent insert with his collar 16 on the collar 13 the sleeve 8th is applied. About the fastener holes 17 in the collar 16 the entire unit is attached to the corresponding molding 2 clamped and fastened.

Die Funktion des Entlüftungseinsatzes 7 beim Gießprozess lässt sich in folgender Weise beschreiben. Wenn die Formhälften der Kokille geschlossen sind (1,2) wird die Gießkavität mit flüssigem Gussmaterial, beispielsweise einer Aluminiumlegierung gefüllt. Dabei steigt das Gussmaterial in der Gießkavität 3 nach oben und verdrängt dabei die im Inneren befindliche Luft, insbesondere durch den Entlüftungseinsatz 7. Da der Entlüftungseinsatz 7 einen ausreichend großen Luftkanal 12 von mindestens 2 mm Durchmesser hat, kann dort die Luft sehr gut entweichen. Dabei passiert die Luft zuerst die Erstarrungszone A und dann den weiteren Bereich des Entlüftungskanals 12. Sobald die Luft über den Entlüftungskanal 12 entwichen ist, steigt das Gussmaterial unten (bei 14) in den Bereich der Erstarrungszone A hoch. Geometrisch gebildet wird die Erstarrungszone A als Übergangsbereich, der von einer elliptischen Kontur 15 in den kleineren Bohrungsdurchmesser des Entlüftungskanals 12 übergeht. Die düsenförmige Erstarrungszone am Ende besitzt ein strömungsgerechten Eintrittsradius und notwenige Entformungsschrägen (vorzugsweise zwischen 5° und 10°). Die elliptische Form begünstigt hierbei den Erstarrungsvorgang in Richtung der kleineren Halbachse, sodass im Inneren der Bildung eines Isolationskanals entgegengewirkt wird und die Schmelze abgeschnürt wird. Der wendelartig ausgeführte Kühlkanal 9 besitzt eine Eintrittsöffnung 10 und eine Austrittsöffnung 11 für ein Kühlmedium, zum Beispiel Wasser oder Luft. Der Kühlkanal 9 ist durchgehend als durchgängige Wendel ausgebildet und verläuft im Bereich B und Bereich C.The function of the venting insert 7 The casting process can be described in the following way. When the mold halves of the mold are closed ( 1 . 2 ), the casting cavity is filled with liquid casting material, for example an aluminum alloy. The casting material rises in the casting cavity 3 upward and displaces the air inside, in particular by the venting insert 7 , As the venting insert 7 a sufficiently large air duct 12 of at least 2 mm in diameter, the air can escape there very well. The air passes first the solidification zone A and then the wider area of the ventilation channel 12 , Once the air through the vent channel 12 escaped, the cast material goes down (at 14 ) in the area of the solidification zone A high. The solidification zone A is formed geometrically as a transitional area, that of an elliptical contour 15 in the smaller bore diameter of the venting channel 12 passes. The nozzle-shaped solidification zone at the end has a flow-correct inlet radius and necessary Entungsungsschrägen (preferably between 5 ° and 10 °). The elliptical shape in this case favors the solidification process in the direction of the smaller half-axis, so that the formation of an insulation channel is counteracted in the interior and the melt is pinched off. The helical cooling channel 9 has an inlet opening 10 and an exit opening 11 for a cooling medium, for example water or air. The cooling channel 9 is continuously formed as a continuous helix and runs in the area B and area C ,

Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein zweigängiges Wendelsystem. Die absteigende Wendel führt das Kühlmedium zu. Die aufsteigende Wendel führt das Kühlmedium samt aufgenommener Wärme wieder nach außen ab. Am tiefsten Punkt der unteren Kühlwendel trifft sich der aufsteigende mit dem absteigenden Ast der Wendel. In der Phase, in welche das Gussmaterial in die Erstarrungszone A hochsteigt, soll funktionell sichergestellt werden, dass die abgeführte Wärme durch die Kühlwendel ausreichend groß ist, um die dortige Schmelze innerhalb in der Erstarrungszone A zum Erstarren zu bringen. Damit nur selektiv eine Zone an der Gussoberfläche des Gussteiles thermisch beeinträchtigt wird, kommt als Isolationselement die Hülse 8 zum Tragen. Hierdurch kann im Wesentlichen nur noch stirnseitig am Entlüftungseinsatz 7 der vom Gussmaterial ausgehende Wärmetransport erfolgen. Die Kühlwendel entzieht im unteren Bereich B dem in der Erstarrungszone A befindlichen Gussmaterial die Wärme und lässt dort eine Guss-Finne erstarren. Wird das Gussteil nun entformt, verbleibt diese Guss-Finne als über die Gusskontur hinausragendes Element, welches durch einfache Nacharbeit entfernt und egalisiert werden kann.The exemplary embodiment is a double-threaded helical system. The descending helix feeds the cooling medium. The ascending helix carries the cooling medium together with absorbed heat back to the outside. At the lowest point of the lower cooling coil meets the ascending with the descending branch of the helix. In the phase in which the casting material rises in the solidification zone A, it should be functionally ensured that the dissipated heat through the cooling coil is sufficiently large to the local melt within the solidification zone A to freeze. So that only a selective zone on the casting surface of the casting is thermally affected, comes as an insulating element, the sleeve 8th to carry. As a result, essentially only the front side of the venting insert 7 the heat transport emanating from the casting material take place. The cooling coil withdraws in the lower area B in the solidification zone A Casting material located the heat and there solidifies a cast fin. If the casting is now removed from the mold, this casting fin remains as an element projecting beyond the casting contour, which can be removed and leveled by simple reworking.

Zur aktiven Kühlung erfolgt eine Steuerung der Wärmeabfuhr, zum Beispiel mit Wasser. Die Wärmeabfuhr im Entlüftungseinsatz 7 erfolgt zum einen durch die Wärmeleitung der Materialwandung aus gut wärmeleitendem Material, insbesondere Stahl hin zum durchgehenden Kühlkanal 9 und zum anderen an der Grenzschicht der Kühlkanäle 9 infolge eines konvektiven Übergangs. Die Wärmeübergangszahl α ist dabei eine Funktion von mehreren Kennzahlen, wie Nußelt-, Prandtl- und Reynolds-Zahl. Da das Kühlmedium in der Regel fest steht, zum Beispiel Wasser, und die Kanalquerschnitte des Kühlkanals 9 geometrisch vorgegeben sind, erfolgt die Einflussnahme der Wärmeabfuhr im Wesentlichen nur über die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums und dessen Anfangstemperatur. Vorteilhafterweise wird die Temperatur des Kühlmediums der Umgebungstemperatur überlassen, sodass im entscheidenden Maße die Strömungsgeschwindigkeit beziehungsweise die Durchflussmenge pro Zeit zur Steuerung der Kühlung herangezogen wird.For active cooling, a control of the heat dissipation takes place, for example with water. The heat dissipation in the venting insert 7 takes place on the one hand by the heat conduction of the material wall of good heat-conducting material, in particular steel towards the continuous cooling channel 9 and on the other hand at the boundary layer of the cooling channels 9 as a result of a convective transition. The heat transfer coefficient α is a function of several key figures, such as Nusselt, Prandtl and Reynolds number. Since the cooling medium is usually fixed, for example, water, and the channel cross-sections of the cooling channel 9 are given geometrically, the influence of the heat dissipation takes place essentially only on the flow velocity of the cooling medium and its initial temperature. Advantageously, the temperature of the cooling medium is left to the ambient temperature, so that the flow rate or the flow rate per unit time is used to control the cooling to a decisive extent.

Im Ergebnis wird hiermit ein fehlerfreies Gussstück erzeugt, wobei auch eine Verstopfung des Entlüftungseinsatzes vermieden wird, die zu aufwendigen Reinigungsarbeiten des Entlüftungskanales führen würden. Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.As a result, a faultless casting is hereby produced, whereby a blockage of the venting insert is avoided, which would lead to complex cleaning work of the venting channel. The invention is not limited to the embodiment, but in the context of the disclosure often variable.

Alle in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.All disclosed in the description and / or drawing single and combination features are considered essential to the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010007812 A1 [0002]

Claims

Apparatus for producing cast parts from metal, in particular light metal alloys, by gravity, tilting or low pressure casting with a plurality of mold segments (1, 2) forming mold shells and sealingly enclosed in a casting position a casting cavity (3), the mold shell being locally high Having areas located above the pouring cavity (3), which form air collecting areas, has venting means at least in one of the elevated areas (4), characterized in that the or each venting means consists of a channel opening into the air collecting area (4) passing through the wall of the mold pan (6), in which a vent insert (7) made of good heat conducting material with a vent insert (7) surrounding sleeve (8) made of poorly heat-conductive material is used and fixed, wherein the vent insert (7) preferably at least one to Gießkavität (3 ) closed coolant channel (9), which was on NEN outside the mold shell opening ends (10, 11) connected to a coolant transport device or connected, and a continuous venting channel (12) which connects the casting cavity (3) with the ambient atmosphere.

Device after Claim 1 , characterized in that the venting insert (7) made of metal, preferably made of steel.

Device after Claim 1 , characterized in that the sleeve (8) consists of ceramic material.

Device according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the sleeve (8) extends over the entire length of the channel (6) and preferably flush with the channel (6) terminates at the end to the casting cavity (3) towards the end.

Device according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the sleeve (8) facing away from the casting cavity (3) end a collar (13) which rests against the wall of the mold shell adjacent to the channel (6).

Device according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the venting insert (7) with its the casting cavity (3) facing the end region flush with the sleeve (8) and flush with the channel (6).

Device according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the coolant channel (9) is designed surrounding the venting channel (12) over its entire length.

Device according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the venting insert (7) in its area surrounded by the sleeve (8) has a considerably smaller cross-section than in an over the sleeve (8) in the direction of the wall of the mold shell directed away protruding end portion.

Device after Claim 8 , characterized in that the area of smaller cross-section in diameter is about half as large as the area of larger cross-section.

Device according to one of Claims 1 to 9 characterized in that the vent channel (12) has a diameter of 2 mm ± 0.5 mm in a first region extending from the end towards the casting cavity (3) to slightly beyond the end of the sleeve (8), and in the further region has a larger diameter of up to 4 mm up to the end facing away from the casting cavity (3).

Device according to one of Claims 1 to 10 , characterized in that the venting channel (12) extends conically widened at its end region (14) which opens to the casting cavity (3), preferably merges from an oval mouth (15) or slot-shaped orifice into the circular cross section, wherein the conical end region (14) over about one-third to over half the length of a first region extending from its end towards the pouring cavity (3) to beyond the end of the sleeve (8).

Device according to one of Claims 1 to 11 , characterized in that the venting insert (7) has a mounting collar (16) which rests in assembly target position on a collar (13) of the sleeve (8) and engages over this, wherein the mounting collar (16) is fastened with fastening means on the mold shell.