DE102020005897A1

DE102020005897A1 - In einer Giesskammer innenliegender Temperatureinsatz

Info

Publication number: DE102020005897A1
Application number: DE102020005897.3A
Authority: DE
Inventors: Veli Özmen; Marco Salb; Rene Schünemann; Ivica Vidakovic
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2021-01-14
Also published as: DE102020004330A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine in einer Gießkammer innenliegender Temperatureinsatz, welcher eine hohe Wärmeabfuhreigenschaft zur Wärmeabfuhr im Bereich eines Pressrestes (13) des Metallgussteiles (11) aufweist. Bei einer Gießkammer, welche während des gesamten Gießvorganges auch bei sich ändernder Temperaturverteilung eine dauerhafte Fixierung zwischen Teileinsatz und Gießkammer garantiert, verläuft zur Wärmeabfuhr ein einstückiger ringförmiger Temperiereinsatz (19) innenliegend in der Gießkammer (3) als Temperaturkanal mit konstanten und/oder thermisch geometrisch optimierten konturnahen Abständen zu dem Pressrest (13).

Description

Die Erfindung betrifft einen in einer Giesskammer innenliegender Temperatureinsatz, welcher hohe Wärmeabfuhreigenschaft zur Wärmeabfuhr im Bereich eines Pressrestes eines Metallgussteiles aufweist.
Aus der DE 10 2005 024 768 A1 ist eine Druckgussform mit Konturteil zum Gießen von Metallgussteilen bekannt, wobei das Konturteil auf einer feststehenden oder bewegbaren Formenhälfte gehalten ist. Das Konturteil weist einen auswechselbaren Teileinsatz auf, der mit dem Konturteil über eine Schraubverbindung lösbar verbunden ist, wobei zwischen Teileinsatz und Konturteil auf der dem Gussstück zugewandten Seite eine formschlüssige Hintergriffsverbindung ausgebildet ist. Auf Grund von Temperaturschwankungen kann es während des Gießvorganges zu Pressrest-Platzern kommen, was die Verbindung von Teileinsatz und Konturteil negativ beeinflusst.
Die DE 10 2006 001 716 A1 offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von konturbezogenen Temperierkanälen in Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen, Kernen und Schiebern, bei welchen Temperierkanäle als Rohrgebilde ausgebildet sind, die mittels massiver Kopplungselemente und Winkelelemente miteinander zu komplexen Rohrkonstruktionen verbunden werden. Solche Rohrkonstruktionen benötigen zusätzliche Abdichtelemente.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Druckgussform zum Gießen von Metallgussteilen anzugeben, welche während des gesamten Gießvorganges auch bei sich ändernder Temperaturverteilung eine dauerhafte Fixierung zwischen Teileinsatz und Gießkammer garantiert.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe ist mit einer Gießkammer dadurch gelöst, dass zur Wärmeabfuhr ein einstückiger ringförmiger Temperiereinsatz innenliegend in der Gießkammer als Temperaturkanal mit konstanten und/oder thermisch geometrisch optimierten konturnahen Abständen zu dem Pressrest verläuft. Das hat den Vorteil, dass der ringförmige Temperiereinsatz einen durchgehenden Temperierkanal ohne Umlenkungen bildet, welcher eine bestmögliche Annäherung zum Pressrest ermöglicht. Somit wird unter Verzicht auf punktuelle Annäherungen zwischen Temperiereinsatz und Pressrest eine homogene Kühlwirkung gewährleistet, ohne das zusätzliche Abdichtelemente notwendig sind. Für den Prozess negative Turbulenzen im Strömungskanal werden vermieden. Dadurch wird die Gefahr von Pressrest-Platzern an einem zugießenden Metallgussteil reduziert. Dies hat zur Folge, dass keine Beschädigungen an der Druckgussform auftreten, weshalb auf Reparaturen verzichtet werden kann. In einer Serienproduktion führt die verbesserte Kühlwirkung zu einer Taktzeitreduzierung, wodurch die Produktivität der Herstellung von Metallgussteilen erhöht wird.
Vorteilhafterweise besteht der Temperiereinsatz aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Durch einen solchen Temperiereinsatz kann eine Temperatur im Bereich des Pressrestes noch schneller und gezielter abgeführt werden, wodurch die Gefahr von Platzern weiter reduziert wird.
In einer Ausgestaltung weist der Teileinsatz eine Mantelkontur auf. Dies erlaubt eine konturnahe Temperierung des Teileeinsatzes durch das Temperierelement.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Teileinsatz in seinem Innendurchmesser um ein Delta der beiden Wärmeausdehnungskoeffizienten der Gießkammer und des Teileinsatzes größer dimensioniert. Dies verhindert die Ausbildung eines hinterschnittigen Absatzes zwischen Gießkammer und Teileinsatz infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungseigenschaften.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gießkammer in einem perspektivischen Schnitt,
2 das Ausführungsbeispiel gemäß 1 in einer Teilvergrößerung,
3 das Ausführungsbeispiel gemäß 1 in einer perspektivischen Gesamtdarstellung,
4 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels der Gesamtdarstellung gemäß 1,
5 eine Draufsicht auf einen Temperiereinsatz.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gießkammer in einem perspektivischen Schnitt dargestellt. Eine aus Metall bestehende Druckgussform 1 besteht aus der erfindungsgemäßen zylinderförmigen Gießkammer 3 aus Stahl, an deren Stirnseite 5 ein ringförmiger Teileinsatz 7 aufgesetzt ist, welcher auch aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit bestehen kann. Der Teileinsatz 7 ist dabei über einen axialen Absatz formschlüssig an die Stirnseite 5 der Gießkammer 3 angepasst. Ein Eingießeinsatz 9 umfasst radial den Teileinsatz 7 vollständig und die Gießkammer 3 partiell. Mit Hilfe des Eingießeinsatzes 9 wird ein Gussteil 11 aus Metall, beispielsweise Aluminium oder Magnesium geformt, da der Eingießeinsatz 9 als Gießform ausgebildet ist. Da das Metall flüssig in den Eingießeinsatz 9 eingebracht wird, bildet sich im Bereich des Teileinsatzes 7 ein Pressrest 13 des auskühlenden Metalls aus, was auf Grund von nicht ausreichender Erstarrung an dem Pressrest 13 zu unerwünschten Platzern führen kann.
De mantelförmige Teileinsatz 7 ist in seinem Innendurchmesser 15 um ein Delta Δ der beiden Wärmeausdehnungskoeffizienten der Gießkammer 3 und des Teileinsatzes 7 größer dimensioniert.
3 und 4 zeigen eine perspektivische bzw. eine Seitenansicht der geschlossenen Druckgussform 1, bei welcher die Stirnseite 17 des Teileinsatzes 7 von dem Pressrest 13 abgedeckt ist. Nahe des Pressrestes 13 ist auf der axialen Außenseite des Eingießeinsatzes 9 eine ringförmige Kühlmittelleitung positioniert, mit welcher das Gussteil 11 nahe des Pressrestes 13 temperiert wird. Wie in 5 gezeigt, ist die Kühlmittelleitung als Temperiereinsatz 19 innenliegend in der Gießkammer 3 positioniert. Mit homogenen konturnahen Abständen 25 zum Gussteil 11 weist der Temperiereinsatz 19 einen einstückigen, kontinuierlich ausgeführten Kanalverlauf auf, welcher auch durch Materialien einer höheren Wärmeleitfähigkeit gebildet werden kann. Der Kanalverlauf des Temperiereinsatzes 19 kommt ohne Abdichtungselemente nach dem Herstellungsverfahren aus und endet in einem Kühlmittelzufluss 21 und einem Kühlmittelabfluss 23.
Die beschriebene Lösung kann mit den verschiedensten Verfahren, wie beispielsweise Sintern, Printen oder miteinander z.B. thermisch zu verbindenden Halbschalen hergestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005024768 A1 [0002]
DE 102006001716 A1 [0003]

Claims

In einer Gießkammer innenliegender Temperatureinsatz, welcher eine hohe Wärmeabfuhreigenschaft zur Wärmeabfuhr im Bereich eines Pressrestes (13) eines Metallgussteiles (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wärmeabfuhr ein einstückiger ringförmiger Temperiereinsatz (19) innenliegend in der Gießkammer (3) als Temperaturkanal mit konstanten und/oder thermisch geometrisch optimierten konturnahen Abständen zu dem Pressrest (13) verläuft.
Druckgussform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperiereinsatz (19) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht.
Druckgussform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperiereinsatz (19) einen Teileinsatz (7) von außen umgibt.
Druckgussform nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teileinsatz (7) eine Mantelkontur aufweist.
Druckgussform nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teileinsatz (7) in seinem Innendurchmesser (15) um ein Delta (Δ) der beiden Wärmeausdehnungskoeffizienten der Gießkammer (3) und des Teileinsatzes (7) größer dimensioniert ist.