DE102018105570B3

DE102018105570B3 - Ventilation device for venting a casting mold

Info

Publication number: DE102018105570B3
Application number: DE102018105570.6A
Authority: DE
Inventors: Bernd J. Horstkamp
Original assignee: InterGuss Gießereiprodukte GmbH; Mfsa Modell und Formenbau Sachsen Anhalt GmbH; Mfsa Modell- und Formenbau Sachsen-Anhalt GmbH
Current assignee: Interguss Giessereiprodukte GmbH; Mfsa Modell und Formenbau Sachsen Anhalt GmbH; Mfsa Modell- und Formenbau Sachsen-Anhalt GmbH
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2038-03-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung (04) zum Entlüften einer Gießform (01) in Form eines Chill-Ventils mit zwei einander gegenüberliegenden und zueinander form- und funktionskomplementären Formhälften (02, 03), wobei die Formhälften (02, 03) in ihren zueinander weisenden Flächen jeweils eine Mehrzahl von Erhebungen (11) und Vertiefungen (12) aufweisen, und wobei die Erhebungen (11) einer Formhälfte (02) in die Vertiefungen (12) der zweiten Formhälfte (03) eingreifen können, und wobei zwischen den beiden Formhälften (02, 03) bei aufeinander gesetzten Formhälften (02, 03) ein waschbrett- oder mäanderförmiger Spalt (05) gebildet wird, durch den beim Füllen der Gießform (01) Luft und überschüssiges schmelzflüssiges Material (08) ausströmen kann, wobei die Erhebungen (11) und die Vertiefungen (12) in Richtung ihrer Längsachse einen wellenförmigen oder zickzackförmigen Verlauf aufweisen.The invention relates to a venting device (04) for venting a casting mold (01) in the form of a chill valve with two mold halves (02, 03) opposite one another and complementary to one another, the mold halves (02, 03) facing one another Surfaces each having a plurality of elevations (11) and recesses (12), and wherein the elevations (11) of a mold half (02) in the recesses (12) of the second mold half (03) can engage, and wherein between the two mold halves ( 02, 03) with successive mold halves (02, 03) a washboard or meander-shaped gap (05) is formed, through which during filling of the mold (01) air and excess molten material (08) can flow out, wherein the elevations (11 ) and the depressions (12) have a wave-shaped or zigzag-shaped course in the direction of their longitudinal axis.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung zum Entlüften einer Gießform nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a ventilation device for venting a casting mold according to the preamble of claim 1.

Beim Befüllen einer Gießform, sei dies nun im Hochdruck- oder Niederdruckguss, beim Kokillenguss oder einem sonstigen Gussverfahren, muss die in der Form füllige Luft aus der Form entfernt werden, um ein sauberes Gussergebnis ohne Lunker und Porosität zu erzielen. Dies kann entweder aktiv durch Evakuieren der Form vor dem eigentlichen Füllvorgang oder passiv durch Verdrängen der Luft beim Einbringen des Gussmaterials oder durch eine Kombination beider Verfahren erfolgen.When filling a casting mold, be it in high-pressure or low-pressure casting, chill casting or another casting process, the air in the mold must be removed from the mold in order to achieve a clean casting result without voids and porosity. This can be done either actively by evacuating the mold before the actual filling process or passively by displacing the air during the introduction of the casting material or by a combination of both methods.

Üblicherweise weist die Gießform dazu eine Ventileinrichtung auf, die nach dem vollständigen Entlüften der Form geschlossen werden kann. Um eine dauerhafte Funktion derartiger Ventileinrichtungen zu gewährleisten, muss sichergestellt werden, dass kein Gussmaterial aus der Form in den Bereich der Ventileinrichtung gelangt, da dies in der Regel zur Zerstörung der Ventileinrichtung führt, so dass diese anschließend ausgetauscht werden muss. Dies ist mit hohem personellen Aufwand und entsprechenden Kosten verbunden.Usually, the mold has to a valve device, which can be closed after the complete venting of the mold. In order to ensure a permanent function of such valve devices, it must be ensured that no casting material from the mold passes into the region of the valve device, since this usually leads to the destruction of the valve device, so that it subsequently has to be replaced. This is associated with high staff costs and corresponding costs.

Aus der Druckschrift DE 20 208 464 U1 ist eine Ventileinrichtung in Form eines sogenannten Chill-Ventils bekannt. Bei dieser Ventileinrichtung erfolgt die Entlüftung der Form durch einen labyrinth- oder waschbrettartigen Spalt in einem blockartigen Ventilkörper aus einem hochleitfähigen Material, wobei nach dem Entfernen der Luft aus der Gießform Gussmaterial in den Spalt im Ventilkörper eintritt und dort einfriert. Damit ist sichergestellt, dass sämtliche Luft aus der Form entfernt wird und ein zufriedenstellendes Gussergebnis erreichbar ist.From the publication DE 20 208 464 U1 a valve device in the form of a so-called chill valve is known. In this valve device, the venting of the mold is carried out by a labyrinth or washboard-like gap in a block-like valve body made of a highly conductive material, wherein after removing the air from the mold casting material enters the gap in the valve body and freezes there. This ensures that all air is removed from the mold and a satisfactory casting result can be achieved.

Da aufgrund des hohen Drucks bei der Formfüllung Luft und Gussmaterial mit hoher Geschwindigkeit aus der Form austreten, muss der Ventilkörper mit der Spalteinrichtung vergleichsweise lang gebaut werden, damit das Gussmaterial im Ventilkörper einfriert. Zudem tritt aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Gussmaterials in dem Ventilkörper im Einströmbereich ein erhöhter Verschleiß des Ventilkörpers auf.Since, due to the high pressure in the mold filling air and casting material emerge from the mold at a high speed, the valve body must be built with the splitter comparatively long, so that the casting material in the valve body freezes. In addition, increased wear of the valve body occurs due to the high flow velocity of the casting material in the valve body in the inflow region.

Aus der DE 10 2010 020 402 A1 ist eine Vorrichtung zum Entlüften einer Gießform bekannt, bei der im Spalt zwischen den beiden Formhälften eine kanalartige Kavität vorhanden ist. Diese Art der Entlüftung weist viele Vorteile auf, ist aber im Hinblick auf die Herstellung der Formhälften aufwendig. Für die Funktion der Entlüftungsvorrichtungen der gattungsgemäßen Art ist es von großer Bedeutung, dass das schmelzflüssige Material beim Eintritt in den Einströmbereich der Entlüftungsvorrichtung möglichst schnell einfriert, um eine möglichst exakte Formfüllung bei geringer Gradbildung zu erreichen. Zugleich ist es wünschenswert, dass der Strömungswiderstand, der dem Ausströmen der Luft bei der Befüllung der Gießform entgegenwirkt, möglichst gering ist. Die bekannten Entlüftungsvorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass sie einen relativ hohen Strömungswiderstand aufweisen, um durch diesen Strömungswiderstand ein schnelles Einfrieren des schmelzflüssigen Materials zu ermöglichen.From the DE 10 2010 020 402 A1 a device for venting a mold is known, in which a channel-like cavity is present in the gap between the two mold halves. This type of venting has many advantages, but is complicated in terms of the production of the mold halves. For the function of the venting devices of the generic type, it is of great importance that the molten material freezes as quickly as possible when entering the inflow region of the venting device, in order to achieve the most accurate mold filling with a low degree of formation. At the same time it is desirable that the flow resistance, which counteracts the outflow of air during the filling of the mold, is minimized. The known venting devices have the disadvantage that they have a relatively high flow resistance, to allow this flow resistance rapid freezing of the molten material.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Entlüftungsvorrichtung vorzuschlagen, die ein sehr schnelles Einfrieren des schmelzflüssigen Materials beim Eintreten in den Einströmbereich der Entlüftungsvorrichtung ermöglicht und zugleich einen geringen Strömungswiderstand aufweist, der dem Ausströmen der Luft beim Befüllen der Gießform entgegensteht.Based on this prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a ventilation device which allows a very rapid freezing of the molten material entering the inflow of the venting device and at the same time has a low flow resistance, the outflow of air during filling of the mold opposes.

Diese Aufgabe wird durch eine Entlüftungsvorrichtung nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a ventilation device according to the teaching of claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Entlüftungsvorrichtung beruht auf dem Grundgedanken, dass die Erhebungen und die Vertiefungen der Entlüftungsvorrichtung, die beim Zusammenlegen der beiden Formhälften den Spalt zum Austritt der Luft bzw. des schmelzflüssigen Materials bilden, einen wellenförmigen oder zickzackförmigen Verlauf aufweisen. Durch diesen nicht mehr gradlinigen, sondern wellenförmigen bzw. zickzackförmigen Verlauf wird erreicht, dass die Kontaktoberfläche der Formhälften im Spalt vergrößert wird, so dass durch diese größere Kontaktfläche, an der das schmelzflüssige Material durch den Kontakt mit den Formhälften gekühlt wird, schneller erstarrt. Mit anderen Worten bedeutet die wellenförmige bzw. zickzackförmige Gestalt der Erhebungen bzw. Vertiefungen, dass sich die Länge des Spalts quer zur Strömungsrichtung vergrößert, wohingegen die Länge des Spalts in Strömungsrichtung im Wesentlichen konstant bleibt. Durch die konstante Länge des Spalts in Strömungsrichtung wird erreicht, dass der Strömungswiderstand sich im Wesentlichen nicht erhöht.The venting device according to the invention is based on the basic idea that the elevations and the depressions of the venting device, which form the gap for the outlet of the air or of the molten material when the two mold halves are folded together, have a wave-shaped or zigzag-shaped course. By this no longer straight, but wavy or zigzag course is achieved that the contact surface of the mold halves is increased in the gap, so that solidifies faster by this larger contact surface at which the molten material is cooled by the contact with the mold halves. In other words, the wavy or zigzag shape of the protrusions means that the length of the gap increases transversely to the flow direction, whereas the length of the gap in the flow direction remains substantially constant. Due to the constant length of the gap in the flow direction is achieved that the flow resistance does not increase substantially.

Welche konkrete Form der wellenförmige bzw. zickzackförmige Verlauf der Erhebungen bzw. Vertiefungen aufweist, ist grundsätzlich beliebig. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Erhebungen und Vertiefungen in Richtung ihrer Längsachse einen sinuswellenförmigen Verlauf aufweisen. Ein derartiger sinuswellenförmiger Verlauf kann aufgrund der gleichmäßigen Wiederholung einer einzelnen Sinuswelle relativ preisgünstig produziert werden.Which concrete shape has the wave-shaped or zigzag course of the elevations or depressions is fundamentally arbitrary. According to a preferred embodiment, it is provided that the elevations and depressions have a sinusoidal waveform in the direction of their longitudinal axis. Such a sinusoidal waveform can be produced relatively inexpensively due to the uniform repetition of a single sine wave.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass der sinuswellenförmige Verlauf der Erhebungen bzw. Vertiefungen eine konstante maximale Amplitude aufweist.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the sinusoidal waveform of the elevations or depressions has a constant maximum amplitude.

Im Hinblick auf eine kostengünstige Fertigung der Entlüftungsvorrichtung ist es vorteilhaft, wenn zwischen zwei benachbarten Erhebungen jeweils eine formkomplementär ausgebildete Vertiefung vorgesehen ist.With regard to a cost-effective production of the ventilation device, it is advantageous if between two adjacent elevations each have a complementary shape formed recess is provided.

Im Hinblick auf eine kostengünstige Fertigung der Entlüftungsvorrichtung sollten die Erhebungen eine zur gegenüberliegenden Formhälfte weisende ebene Deckfläche aufweisen.With regard to a cost-effective production of the venting device, the elevations should have a flat top surface facing the opposite half of the mold.

Gleichzeitig ist es besonders vorteilhaft, wenn auch die Vertiefungen eine zur gegenüberliegenden Formhälfte weisende ebene Grundfläche aufweisen.At the same time, it is particularly advantageous if the depressions also have a flat base surface facing the opposite half of the mold.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawings and is explained below by way of example.

Es zeigen:

1 eine Entlüftungsvorrichtung zum Entlüften einer Gießform beim Ausströmen von Luft beim Füllen der Gießform im Querschnitt;
2 die Entlüftungsvorrichtung gemäß 1 beim Austreten von schmelzflüssigem Material im Querschnitt;
3 die erste Formhälfte zur Bildung der Entlüftungsvorrichtung gemäß 1 in perspektivischer Ansicht von oben;
4 die zweite Formhälfte zur Bildung der Entlüftungsvorrichtung gemäß 1 in perspektivischer Ansicht von oben.

Show it:

1 a venting device for venting a casting mold during the outflow of air during filling of the casting mold in cross section;
2 the ventilation device according to 1 on the escape of molten material in cross section;
3 the first mold half to form the ventilation device according to 1 in a perspective view from above;
4 the second mold half for forming the venting device according to 1 in a perspective view from above.

1 zeigt eine Gießform 01 mit einer aus zwei Formhälften 02 und 03 gebildeten Entlüftungsvorrichtung 04 im schematisierten Teilschnitt. Beim Schließen der Gießform wird zwischen den beiden Formhälften 02 und 03 der Entlüftungsvorrichtung 04 ein Spalt 05 gebildet. Wird während der Nutzung der Gießform 01 das Formnest 06 mit schmelzflüssigem Material befüllt, so wird, wie in 1 dargestellt, zunächst die im Formnest 06 befindliche Luft verdrängt und strömt durch den Spalt 05, wie mit den Strömungspfeilen 07 angedeutet, nach außen. 1 shows a mold 01 with one of two mold halves 02 and 03 formed venting device 04 in schematic partial section. When closing the mold is between the two mold halves 02 and 03 the venting device 04 A gap 05 educated. Will while using the mold 01 the mold nest 06 filled with molten material, it will, as in 1 shown, first in the mold nest 06 air displaces and flows through the gap 05 as with the flow arrows 07 indicated, to the outside.

2 zeigt die Gießform 01 nach vollständiger Befüllung des Formnests 06 mit dem zunächst schmelzflüssigen Material 08, beispielsweise einer Metalllegierung. Wie mit den Strömungspfeilen 09 angedeutet, strömt das schmelzflüssige Material 08 ausgehend von dem Einströmbereich 10 aus dem Formnest 06 in den Spalt 05 ein. Durch die relativ große Kontaktoberfläche des zunächst noch schmelzflüssigen Materials 08 mit den Wandungen der Formhälften 02 und 03 im Spalt 05 erstarrt das Material 08 sehr schnell und dichtet damit die Gießform 01 ab, so dass ein Austreten des Materials 08 aus der Gießform 01 ausgeschlossen ist. 2 shows the mold 01 after complete filling of the mold cavity 06 with the initially molten material 08 , For example, a metal alloy. As with the flow arrows 09 indicated, the molten material flows 08 starting from the inflow area 10 from the mold nest 06 in the gap 05 one. Due to the relatively large contact surface of the initially molten material 08 with the walls of the mold halves 02 and 03 in the gap 05 solidifies the material 08 very fast and thus seals the mold 01 off, allowing leakage of the material 08 from the mold 01 is excluded.

3 zeigt die Formhälfte 02 mit sechs Vorsprüngen 11 in perspektivischer Ansicht von oben. Die Vorsprünge 11 greifen beim Zusammenlegen der Formhälfte 02 und 03 in Vertiefungen 12 an der Formhälfte 03 (siehe 4) ein. Durch die Vorsprünge 11 und die Vertiefungen 12 wird der Spalt 05 zwischen den beiden Formhälften 02 und 03 gebildet, wobei sich die Vorsprünge 11 und die Vertiefungen 12 mit ihrer Längsachse quer zu der Strömungsrichtung der Strömungspfeile 07 und 09 erstrecken. Zur Vergrößerung der Kontaktfläche im Spalt 05 weisen die Erhebungen 11 und die Vertiefungen 12 jeweils einen sinuswellenförmigen Verlauf mit konstanter maximaler Amplitude auf. Außerdem sind die Erhebungen 11 und die Vertiefungen 12 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Erhebungen 11 jeweils eine formkomplementär ausgebildete Vertiefung 12 vorgesehen ist. 3 shows the mold half 02 with six protrusions 11 in a perspective view from above. The projections 11 grab when folding the mold half 02 and 03 in depressions 12 on the mold half 03 (please refer 4 ) one. Through the projections 11 and the depressions 12 will the gap 05 between the two mold halves 02 and 03 formed, with the projections 11 and the depressions 12 with its longitudinal axis transverse to the flow direction of the flow arrows 07 and 09 extend. To increase the contact area in the gap 05 show the surveys 11 and the depressions 12 each having a sinusoidal waveform with constant maximum amplitude. In addition, the surveys 11 and the depressions 12 characterized in that between two adjacent elevations 11 in each case a complementary shape formed depression 12 is provided.

Die Erhebungen 11 weisen eine zur gegenüberliegenden Formhälfte 03 weisende ebene Deckfläche 13 auf. Die Vertiefungen 12 weisen jeweils eine zur gegenüberliegenden Formhälfte 02 weisende ebene Grundfläche 14 auf. Beim Zusammenlegen der beiden Formhälften 02 und 03 liegen die ebenen Deckflächen 13 den ebenen Grundflächen 14 form- und funktionskomplementär gegenüber.The surveys 11 have one to the opposite half of the mold 03 facing flat top surface 13 on. The wells 12 each have one to the opposite half of the mold 02 pointing flat surface 14 on. When folding the two mold halves 02 and 03 lie the flat top surfaces 13 the flat bases 14 in terms of form and function.

Claims

Ventilation device (04) for venting a mold (01) in the form of a chill valve with two mutually opposite and mutually form and function complementary mold halves (02, 03), wherein the mold halves (02, 03) in their mutually facing surfaces in each case a plurality elevations (11) and depressions (12), and wherein the elevations (11) of a mold half (02) can engage in the depressions (12) of the second mold half (03), and wherein between the two mold halves (02, 03) when successive mold halves (02, 03) a washboard or meandering gap (05) is formed, through which during filling of the mold (01) air and excess molten material (08) can flow, characterized in that the elevations (11) and the depressions (12) have a wave-shaped or zigzag-shaped course in the direction of their longitudinal axis.

Ventilation device according to Claim 1 , characterized in that the elevations (11) and the depressions (12) have a sinusoidal waveform in the direction of their longitudinal axis.

Ventilation device according to Claim 2 , characterized in that the sinusoidal waveform of the elevations (11) and depressions (12) has a constant maximum amplitude.

Ventilation device according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that between two adjacent elevations (11) each have a complementary shape formed recess (12) is provided.

Ventilation device according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the elevations (11) to a opposite half of the mold (03) facing flat top surface (13).

Ventilation device according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the recesses (12) have a plane to the opposite half (02) facing flat base surface (14).