DE102019133354B3

DE102019133354B3 - Entlüftungsvorrichtung zum Entlüften einer Gießform mit sägezahnförmigem Spalt

Info

Publication number: DE102019133354B3
Application number: DE102019133354.7A
Authority: DE
Inventors: Carolin Schwarz
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: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2020-11-19
Anticipated expiration: 2039-12-07
Also published as: US20210170477A1; US11484939B2; KR20210072686A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung (01) zum Entlüften einer Gießform 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 und Vertiefungen aufweisen, und wobei die Erhebungen einer Formhälfte (03) in die Vertiefungen der zweiten Formhälfte (02) eingreifen können, und wobei zwischen den beiden Formhälften (02, 03) bei aufeinander gesetzten Formhälften (02, 03) ein Spalt (05) gebildet wird, durch den beim Füllen der Gießform Luft und überschüssiges schmelzflüssiges Material (14) ausströmen kann, wobei der Spalt (05) in Fließrichtung des schmelzflüssigen Materials (14) einen sägezahnförmigen Verlauf mit mehreren in Fließrichtung hintereinander angeordneten Sägezahnabschnitten (10) aufweist, wobei die Sägezahnabschnitte (10) jeweils eine in Fließrichtung geneigte Vorderflanken (11) und eine gegen die Fließrichtung geneigte Rückflanke (12) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung zum Entlüften einer Gießform nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beim Befüllen einer Gießform, sei dies nun im Hochdruck- oder Niederdruckguss, beim Kokillenguss oder einem sonstigen Gussverfahren, muss die in der Form vorhandene 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 der beiden Verfahren erfolgen.
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 personalen Aufwand und entsprechenden Kosten verbunden.
Aus der Druckschrift DE 202 08 464 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 hochwärmeleitfähigen Material, wobei nach dem Entfernen der Luft aus der Gießform Gussmaterial in den Spalt im Ventilkörper eintritt und dort einfriert. Damit ist sichergestellt, dass ein Großteil der Luft aus der Form entfernt wird und ein zufriedenstellendes Ergebnis erreichbar ist.
Wegen des labyrinth- oder waschbrettartigen Spalts ist die Entformung der bekannten Chill-Ventile bisher nur orthogonal zur Teilung der Entlüftungsvorrichtung möglich. Um das erstarrte Gussmaterial aus dem geöffneten Chill-Ventil entfernen zu können, muss eine der beiden Formhälften des Chill-Ventils, insbesondere wenn diese von einem Schieber überdeckt wird, einen Auswerfer aufweisen, der das erstarrte Gussmaterial orthogonal aus der einen Formhälfte herausdrückt. Dieses Auswerfen des erstarrten Gussmaterials aus der einen Hälfte des Chill-Ventils ist insbesondere dann notwendig, wenn das Chill-Ventil in einen Schieber der Gießform eingebaut ist. Denn beim Entformen des Gusskörpers aus der Gießform muss der Schieber linear aus der Gießform herausgefahren werden, was aufgrund des labyrinth- oder waschbrettartigen Spalts in den bekannten Chill-Ventilen bisher nicht möglich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine neue Entlüftungsvorrichtung in Form eines Chill-Ventils vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Nachteile vermeidet. Insbesondere soll der Einbau von Auswerfern in das Chill-Ventil vermieden und der Einbau des Chill-Ventils mit einer Formhälfte in Schieber von Gießformen ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Entlüftungsvorrichtung nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Entlüftungsvorrichtung wird durch den zwischen den beiden Formhälften des Chill-Ventils gebildeten Spalt charakterisiert. Dieser Spalt ist erfindungsgemäß sägezahnförmig aufgebaut und weist mehrere in Fließrichtung hintereinander angeordnete Sägezahnabschnitte auf. Die Sägezahnabschnitte ihrerseits weisen jeweils eine in Fließrichtung geneigte Vorderflanke und eine gegen die Fließrichtung geneigte Rückflanke auf. Durch die Gestaltung der Sägezahnabschnitte mit Vorderflanke und Rückflanke kann das erstarrte Gießmaterial nach der Formfüllung ohne Nutzung weiterer Hilfsmittel aus dem geöffneten Chill-Ventil entformt werden. Insbesondere erleichtert der sägezahnförmige Verlauf des Spalts ein Öffnen der Form mit gleichzeitigem Herausfahren eines Schiebers, wobei zumindest eine Formhälfte des Chill-Ventils in den Schieber eingebaut ist. Denn durch die Vorderflanken und Rückflanken des sägezahnförmigen Verlaufs, wird es ermöglicht, dass durch das Verfahren des Schiebers das erstarrte Gießmaterial quer zur Teilungsebene der beiden Formhälften herausgedrückt wird, ohne dass dazu ein Auswerfer in das Chill-Ventil eingebaut werden muss.
Um das Herausdrücken des erstarrten Gießmaterials aus dem geöffneten Chill-Ventil nicht durch Selbsthemmung zu behindern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Vorderflanken des Sägezahnabschnitts gegenüber der Teilungsebene der beiden Formhälften mit einem Neigungswinkel geneigt sind, der kleiner als der Selbsthemmungswinkel der Materialpaarung aus dem erstarrten Material im Spalt mit dem Material der Formhälften ist. Dadurch wird es ermöglicht, dass beim Verfahren des Schiebers entlang der Teilungsebene die daraus resultierende Relativbewegung zwischen dem erstarrten Material im Spalt und dem Material der Formhälften nicht durch die Haftreibung behindert beziehungsweise ausgeschlossen wird.
Für übliche Materialpaarungen aus erstarrtem Material im Spalt und dem Material der Formhälften ist ein Neigungswinkel der Vorderflanken geeignet, der kleiner oder gleich 45 Grad ist.
Besonders vorteilhaft ist ein Neigungswinkel der Vorderflanken der Sägezahnabschnitte, der kleiner oder gleich 35 Grad ist.
Um eine, wenn auch nur lokale Behinderung der Stellbewegung eines Schiebers durch übermäßige Reibung auszuschließen, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Neigungswinkel der Vorderflanken aller Sägezahnabschnitte gleich groß gewählt wird.
Im Hinblick auf das leichte Entformen des erstarrten Materials aus dem geöffneten Chill-Ventil ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn die Rückflanken der Sägezahnabschnitte gegenüber der Teilungsebene der beiden Formhälften mit einem Neigungswinkel geneigt sind, der größer als 70 Grad ist. Insbesondere sollte der Neigungswinkel der Rückflanken zwischen 80 Grad und 90 Grad gewählt werden. Entsprechend den Vorderflanken ist es auch im Hinblick auf die Rückflanken vorteilhaft, wenn der Neigungswinkel der Rückflanken aller Sägezahnabschnitte gleich groß ist.
Im Hinblick auf die Verlängerung des Spalts in der Entlüftungsvorrichtung und zusätzlich zur Erreichung einer leichteren Entformung des erstarrten Gießmaterials, ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Sägezahnabschnitte entlang eines Bogens, der sich quer zur Fließrichtung durch die Entlüftungsvorrichtung erstreckt, hintereinander angeordnet sind. Besonders große Bedeutung hat die erfindungsgemäße Entlüftungsvorrichtung, wenn eine Formhälfte der Entlüftungsvorrichtung in einen Schieber der Gießform eingebaut wird und damit parallel zur Teilungsebene der beiden Formhälften antreibbar ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.
Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Entlüftungsvorrichtung in perspektivischer seitlicher Ansicht;
2 die Entlüftungsvorrichtung gemäß 1 vor der Befüllung mit schmelzflüssigem Material im Längsschnitt;
3 die Entlüftungsvorrichtung gemäß 1 nach Befüllung mit schmelzflüssigem Material;
4 die Entlüftungsvorrichtung gemäß 3 nach Öffnen der beiden Formhälften;
5 die obere Formhälfte der Entlüftungsvorrichtung gemäß 4 nach Öffnen der Entlüftungsvorrichtung;
6 die obere Formhälfte der Entlüftungsvorrichtung gemäß 5 nach Beginn des Herausfahrens eines Schiebers;
7 die obere Formhälfte der Entlüftungsvorrichtung gemäß 6 zum Ende des Herausfahrens des Schiebers;
8 ein Gussteil mit zwei Angüssen, die jeweils mit einer Entlüftungsvorrichtung gemäß 1 hergestellt wurden.

1 zeigt eine Entlüftungsvorrichtung 01 mit einer oberen Formhälfte 02 und einer unteren Formhälfte 03. Die beiden Formhälften 02 und 03 können in einer Teilungsebene 04 zusammengelegt werden, wobei dabei Erhebungen und Vertiefungen in den beiden Formhälften 02 und 03 einen Spalt 05 bilden. Wird die Entlüftungsvorrichtung 01 durch einen Kanal 06 mit schmelzflüssigem Material gefüllt, so kann die im Spalt 05 vorhandene Luft durch einen Kanal 07 aus der Entlüftungsvorrichtung 01 entweichen. Der Spalt 05 füllt sich danach mit dem schmelzflüssigen Material, das dort erstarrt und auf diese Weise die Entlüftungsvorrichtung 01 verschließt.
2 zeigt die Entlüftungsvorrichtung 01 mit den beiden Formhälften 02 und 03 nach Einbau in die lediglich teilweise dargestellten Formhälften 08 und 09 einer Gießform. Man erkennt, dass der Spalt 05 einen sägezahnförmigen Verlauf hat, der aus mehreren in Fließrichtung hintereinander angeordneten Sägezahnabschnitten 10 gebildet ist. Jeder Sägezahnabschnitt 10 weist dabei eine Vorderflanke 11 und eine Rückflanke 12 auf. Die Vorderflanken 11 sind dabei mit einem Neigungswinkel (α) in Fließrichtung geneigt. Die Rückflanken 12 sind mit einem Neigungswinkel (β) gegen die Fließrichtung geneigt.
Bei der Entlüftungsvorrichtung 01 beträgt der Neigungswinkel (α) 34 Grad. Dieser Neigungswinkel von 34 Grad ist damit kleiner als der Selbsthemmungswinkel der Materialpaarung aus dem der Entlüftungsvorrichtung 01 zu verarbeiteten Material und dem Material, das zur Herstellung der beiden Formhälften 02 beziehungsweise 03 verwendet wird. Weiter aus 2 ersichtlich, sind die Neigungswinkel (α) und (β) an allen Sägezahnabschnitten 10 gleich groß, dass heißt alle Sägezahnabschnitte 10 weisen einen Neigungswinkel (α) von 30 Grad und einen Neigungswinkel (β) von 80 Grad auf. Um möglichst viele Sägezahnabschnitte 10 entlang des Spalts 05 innerhalb der Entlüftungsvorrichtung 01 anordnen zu können, sind die Sägezahnabschnitte 10 entlang eines Bogens 13 angeordnet, der in 2 strichliniert angedeutet ist. Durch die bogenförmige Anordnung der Sägezahnabschnitte 10 wird außerdem eine leichtere Entformung erreicht, da sich nur im ersten Moment der Entformung Druck auf allen Flanken befindet. Bereits nach kurzem Verfahren des Schiebers beginnt sich die erstarrte Schmelze so aus der Form zu drehen/aufzubiegen, dass sich immer weniger Sägezahnabschnitte 10 im Eingriff befinden. Die Hauptlast trägt der vorderste große Sägezahnabschnitt 10. Dadurch reduziert sich die Reibung und somit der Widerstand, der dem Entformen entgegenwirkt.
3 zeigt die Entlüftungsvorrichtung 01 nach Befüllen der aus den Formhälften 08 und 09 gebildeten Gießform mit einem schmelzflüssigen Material 14. Innerhalb der Entlüftungsvorrichtung 01 wird durch Erstarren des schmelzflüssigen Materials 14 ein Anguss 15 erzeugt. Der Anguss 15 erhält durch die Formgebung des Spalts 05 einen sägezahnförmigen Verlauf mit mehreren Sägezahnabschnitten 10.
4 zeigt die Entlüftungsvorrichtung 01 nach Öffnen der aus den beiden Formhälften 08 und 09 gebildeten Gießform. Der Anguss 15 verbleibt in der oberen Formhälfte 02 sobald die untere Formhälfte 03 zusammen mit der Formhälfte 09 der Gießform geöffnet wird.
5 zeigt den Anguss 15 nach Entfernen der unteren Formhälfte 02. Bei der in 1 bis 7 dargestellten Ausführungsform, ist es vorgesehen, dass die obere Hälfte 02 der Entlüftungsvorrichtung 01 parallel zur Teilungsebene 04 der beiden Formhälften 02 und 03 verfahren werden kann und somit einen Schieber in aus den Formhälften 08 und 09 gebildeten Gießform bildet.
6 zeigt die obere Formhälfte 02 nach dem sie in Richtung des Richtungspfeiles 16 parallel zur Teilungsebene 04 ein stückweit aus der Formhälfte 08 herausgefahren wurde. Durch den sägezahnförmigen Verlauf des Angusses 15 wird gewährleistet, dass der Anguss 15 beim Verfahren der oberen Formhälfte 02 relativ zur Formhälfte 08 quer zum Spalt 05 aus der Formhälfte 02 herausgedrückt wird. Ein zusätzlicher Auswerfer ist dafür nicht erforderlich. Vielmehr wird die Auswerfbewegung durch die Geometrie des Spaltes 05 und die daraus erzeugte Geometrie des Angusses 15 realisiert.
7 zeigt den Anguss 15, nach dem dieser im Wesentlichen vollständig aus der oberen Formhälfte 02 entformt ist. Anschließend kann dann das Werkstück zusammen mit dem Anguss 15 entformt und weiter verarbeitet werden.
8 zeigt beispielhaft ein Werkstück 17, das in einer Gießform mit zwei Entlüftungsvorrichtungen 01 hergestellt wurde. Nach dem Entformen des Werkstücks 17 haben sich am Ende der Gusskanäle zwei Angüsse 15 mit gebogenem sägezahnförmigen Verlauf gebildet, die vor der Weiterverarbeitung des Werkstücks 17 abgetrennt werden müssen.

Claims

Entlüftungsvorrichtung (01) zum Entlüften einer Gießform 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 und Vertiefungen aufweisen, und wobei die Erhebungen einer Formhälfte (03) in die Vertiefungen der zweiten Formhälfte (02) eingreifen können, und wobei zwischen den beiden Formhälften (02, 03) bei aufeinander gesetzten Formhälften (02, 03) ein Spalt (05) gebildet wird, durch den beim Füllen der Gießform Luft und überschüssiges schmelzflüssiges Material (14) ausströmen kann, wobei der Spalt (05) in Fließrichtung des schmelzflüssigen Materials (14) einen sägezahnförmigen Verlauf mit mehreren in Fließrichtung hintereinander angeordneten Sägezahnabschnitten (10) aufweist, wobei die Sägezahnabschnitte (10) jeweils eine in Fließrichtung geneigte Vorderflanken (11) und eine gegen die Fließrichtung geneigte Rückflanke (12) aufweisen dadurch gekennzeichnet dass die Vorderflanken (11) der Sägezahnabschnitte (10) gegenüber der Teilungsebene (04) der beiden Formhälften (02, 03) mit einem Neigungswinkel (α) geneigt sind, der kleiner als der Selbsthemmungswinkel der Materialpaarung aus dem erstarrten Material im Spalt (05) und dem Material der Formhälften (02, 03) ist.
Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) der Vorderflanken (11) der Sägezahnabschnitte (10) kleiner oder gleich als 45 Grad ist.
Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) der Vorderflanken (11) der Sägezahnabschnitte (10) kleiner oder gleich 35 Grad ist.
Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) der Vorderflanken (11) aller Sägezahnabschnitte gleich groß ist.
Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückflanken (12) der Sägezahnabschnitte (10) gegenüber der Teilungsebene (04) der beiden Formhälften (02, 03) mit einem Neigungswinkel (β) geneigt sind, der größer 70 Grad ist.
Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (β) der Rückflanken (12) der Sägezahnabschnitte (10) zwischen 80 und 90 Grad beträgt.
Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (β) der Rückflanken (12) aller Sägezahnabschnitte (10) gleich groß ist.
Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sägezahnabschnitte (10) entlang eines Bogens (13) hintereinander angeordnet sind.
Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Formhälfte (02, 03) der Entlüftungsvorrichtung (01) parallel zur Teilungsebene der beiden Formhälften (02, 03) linear antreibbar ist.