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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Gussteilen mit einer Gießvorrichtung, welche zumindest zwei relativ zueinander bewegliche Gießformen aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine solche Gießvorrichtung.
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Zum Herstellen von Gussteilen kommt üblicherweise eine Gießvorrichtung zum Einsatz, welche wenigstens zwei relativ zueinander bewegliche Gießformen aufweist. Die Gießformen begrenzen in einer Schließstellung mit ihrer jeweiligen Innenseite ein Volumen, in welches ein Gießmaterial zum Gießen und somit Herstellen des jeweiligen Gussteils eingebracht wird. Nach dem Gießvorgang werden die Gießformen voneinander wegbewegt und somit geöffnet, um das Gussteil aus der Gießvorrichtung zu entnehmen.
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Aus der
DE 10 2011 052 514 B4 sowie aus der
DE 10 2017 007 085 A1 ist es bekannt, dass Gussteil nach dem Öffnen der Gießformen zu besprühen und somit zu kühlen und abzuschrecken. In der
DE 10 2011 052 514 B4 erfolgt dies mittels einer Sprühvorrichtung, welche nach dem Öffnen der Gießformen zwischen diesen eingefahren wird. In der
DE 10 2017 007 085 A1 ist ebenfalls eine Sprühvorrichtung vorgesehen, welche eingeschaltet wird, nach dem ein Entnahmegreifer zum Entnehmen des Gussteils zwischen den Gießformen eingebracht ist.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für ein Verfahren zum Herstellen von Gussteilen sowie für eine Gießvorrichtung zum Herstellen von Gussteilen verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, welche sich durch eine verbesserte mechanische Stabilität der Gussteile bei zugleich einfacher Umsetzung und/oder erhöhten Taktzahlen auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, beim Herstellen von Gussteilen ein Kühlmittel zum Besprühen des Gussteils bereits beim Öffnen von zugehörigen Gießformen einzubringen und somit gegenüber dem Stand der Technik ein früheres Abkühlen und somit Abschrecken des Gussteils zu erreichen. Auf diese Weise werden insbesondere die Dehnungswerte des Gussteils erhöht und/oder Verzüge im Gussteil reduziert und folglich verbesserte mechanische Eigenschaften des Gussteils erreicht. Durch die frühere Abkühlung des Gussteils kann ferner die Verweildauer in der zugehörigen Gießvorrichtung reduziert und folglich die Taktzahl erhöht werden. Eine weitere Erhöhung der Taktzahl ergibt sich dadurch, dass es beim Besprühen auch zu einer Kühlung der Gießformen kommt, sodass diese früher für das Herstellen des nächsten Gussteils zur Verfügung stehen.
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Dem Erfindungsgedanken entsprechend wird beim Verfahren zum Herstellen von Gussteilen eine Gießvorrichtung bereitgestellt. Die Gießvorrichtung umfasst die Gießformen, welche relativ zueinander beweglich sind. Die jeweilige Gießform weist eine Innenseite auf, wobei die Innenseiten der Gießformen in einer Schließstellung ein Volumen begrenzen. In das Volumen wird zum Gießen und somit Herstellen der Gussteile ein Gießmaterial, beispielsweise ein Metall oder eine Metalllegierung, eingebracht, insbesondere gespritzt. Dabei weist die Gießvorrichtung in zumindest einer der Gießformen wenigstens einen Kühlkanal auf, welcher mit einem Kanalauslass an der Innenseite der zugehörigen Gießform mündet. Erfindungsgemäß wird nach dem Einbringen des Gießmaterials und beim Wegbewegen der Gießformen voneinander und somit Öffnen der Gießformen mittels zumindest einer der wenigstens einen Kühlkanal ein Kühlmittel über den Kanalauslass ausgesprüht, sobald der Kanalauslass beim Öffnen der Gießformen freiliegt.
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Zumindest einer der wenigstens einen Kühlkanal kann prinzipiell in das Volumen münden. Das heißt, dass der Kanalauslass in demjenigen Abschnitt der zugehörigen Innenseite angeordnet ist, mit welchem das Volumen begrenzt ist.
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Alternativ oder zusätzlich ist es vorstellbar, zumindest einen der wenigstens einen Kanalauslass zum Volumen und somit zu dem das Volume begrenzenden Abschnitt der Innenseite beanstandet anzuordnen.
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Bevorzugt verläuft zumindest einer der wenigstens einen Kühlkanal durch die zugehörige Gießform hindurch. Insbesondere erstreckt sich der Kühlkanal von einem Kanaleinlass zum Einlassen des Kühlmittels in den Kühlkanal bis zum Kanalauslass innerhalb der zugehörigen Gießform. Auf diese Weise erfolgt beim Durchströmen des Kühlkanals auch eine effektive Kühlung der zugehörigen Gießform. Zudem ist es auf diese Weise vereinfacht möglich, den Kanalauslass variabler anzuordnen, um beispielsweise bei zugleich effektivem Kühlen die Form des Gussteils nicht oder möglichst geringfügig zu beeinflussen.
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Prinzipiell kann in der jeweiligen Gießform zumindest ein zugehöriger Kühlkanal ausgebildet sein. Es ist also vorstellbar, dass die Gießvorrichtung zumindest zwei Kühlkanäle aufweist, mittels welchen Kühlmittel ausgesprüht wird. Alternativ oder zusätzlich ist es vorstellbar, für zumindest einen der wenigstens einen Kühlkanal zwei zueinander beanstandete Kanalauslässe vorzusehen. Somit erfolgt ein homogenes und großflächiges Besprühen, insbesondere des Gussteils, sodass ein schnelleres und verbessertes Kühlen und somit sowohl eine verbesserte mechanische Stabilität des Gussteils als auch eine erhöhte Taktzahlen erreicht sind.
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Der jeweilige zumindest eine Kühlkanal kann in einer beliebigen der Gießformen ausgebildet sein. Hierbei ist es möglich, dass eine der Gießformen in der Gießvorrichtung stationär und somit fixiert ist und die andere Gießform relativ zu der stationären Gießform bewegt wird, um die Gießformen in die Schließstellung zu verstellen und zu öffnen.
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Bevorzugt ist es, wenn zumindest einer der wenigstens einen Kühlkanal in der stationären Gießform vorgesehen ist. Dies vereinfacht insbesondere die Versorgung des Kühlkanals mit dem Kühlmittel.
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Zu denken ist an Varianten, bei denen zumindest einer der wenigstens einen Kühlkanal in einer als Schieberaufführung ausgebildeten Gießform vorgesehen ist.
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Bei dem Kühlmittel kann es sich prinzipiell um ein beliebiges Fluid handeln, welches zum Kühlen und Abschrecken des Gussteils zum Einsatz kommen kann. Insbesondere kann es sich bei dem Kühlmittel um Luft und/oder eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, und/oder ein Aerosol, wie beispielsweise Nebel, handeln.
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Zweckmäßig erfolgt das Öffnen der Gießformen, wenn das Gießmaterial im Volumen erstarrt und das Gussteil somit hergestellt ist. Dies führt dazu, dass das Kühlen und Abschrecken mittels des Kühlmittels am bereits erstarrten Gussteil erfolgen.
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Es versteht sich, dass neben dem Verfahren auch die Gießvorrichtung als solche zum Umfang dieser Erfindung gehört.
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Die Gießvorrichtung umfasst hierbei vorteilhaft eine Steuereinrichtung, welche die Gießvorrichtung entsprechend des Verfahrens betreibt.
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Vorstellbar ist es, die Gießvorrichtung mit einer Einrichtung zum relativen Bewegen der Gießformen zueinander zu versehen.
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Denkbar ist es, dass die Gießvorrichtung ein Versorgungssystem zum Versorgen des zumindest einen Kühlkanals mit Kühlmittel aufweist.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung können Gussteile beliebiger Art hergestellt werden. Insbesondere können mit dem Verfahren und mit der Gießvorrichtung Gussteile für Kraftfahrzeuge hergestellt werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
- 1 eine isometrische Ansicht auf eine Gießform einer Gießvorrichtung zum Herstellen von Gussteilen,
- 2 einen Schnitt durch die Gießform,
- 3 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen von Gussteilen.
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Eine Gießvorrichtung 1, wie sie beispielsweise in den 1 und 2 gezeigt ist, kommt zum Herstellen von nicht gezeigten Gussteilen gemäß eines Verfahrens, welches nachfolgend beispielhaft anhand des Flussdiagramms der 3 erläutert ist, zum Einsatz.
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Die Gießvorrichtung 1 weist zumindest zwei Gießformen 2 auf, von welchen in den 1 und 2 eine Gießform 2 sichtbar ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Gießvorrichtung 1 eine der gezeigten Gießform 2 gegenüberliegende weitere und nicht gezeigte Gießform 2 auf. Die Gießformen 2 sind relativ zueinander verstellbar, sodass sie in einer Schließstellung ein Volumen 3 begrenzen, welches in 1 angedeutet ist. Das Volumen 3 wird von einer Innenseite 4 der jeweiligen Gießform 2 begrenzt. Eine der Gießformen 2 kann als eine Schieberführung 13 der Gießvorrichtung 1 ausgebildet sein.
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Hierbei zeigt 1 eine isometrische Ansicht hin zur Innenseite 4 der Gießform 2. 2 zeigt einen Schnitt durch die Gießform 2.
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Wie den 1 und 2 entnommen werden kann, weist die Gießform 2 einen innerhalb der Gießform 2 ausgebildeten Kühlkanal 5 auf. Der Kühlkanal 5 wird über einen Kanaleinlass 6 mit einem nicht gezeigten Kühlmittel versorgt und weist einen Kanalauslass 7 zum Ausgeben des Kühlmittels auf, der an der Innenseite 4 mündet. Der Kanalauslass 7 ist bevorzugt derart ausgebildet, dass das Kühlmittel aus dem Kanalauslass 7 gesprüht wird.
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Wie insbesondere 2 entnommen werden kann, ist der Kühlkanal 5 im gezeigten Ausführungsbeispiel in der zugehörigen Gießform 2 zumindest teilweise durch eine Bohrung 8 eingebracht.
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Wie den 1 und 2 ferner entnommen werden kann, ist der Kühlkanal 5 durch die Ausbildung innerhalb der Gießform 2 in der Gießform 2 und somit in der Gießvorrichtung 1 dauerhaft und stationär ausgebildet.
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Zum Herstellen des jeweiligen Gussteils werden die Gießformen 2 geschlossen (nicht gezeigt und somit das Volumen 3 mit den Innenseiten 4 der Gießformen 2 begrenzt.
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Anschließend erfolgt das Einbringen eines Gießmaterials (nicht gezeigt), vorzugsweise durch einen Spritzvorgang, also durch Spritzguss. Bei dem Gießmaterial handelt es sich beispielsweise um ein Metall oder eine Metalllegierung. Ist das Gießmaterial erstarrt, liegt das Gussteil vor. Dieser Vorgang wird nachfolgend in 3 auch als Gießvorgang 9 bezeichnet.
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Entsprechend 3 werden die Gießformen 2 nach dem Gießvorgang 9 in einem Öffnungsvorgang 10 voneinander wegbewegt, um die Gießformen 9 zu öffnen und somit einen Zugang zum Gussteil zu ermöglichen. Dabei wird beim Öffnungsvorgang 10 das Sprühen des Kühlmittels aus dem Kanalauslass 7 begonnen, sobald der Kanalauslass 7 frei liegt. Das heißt, dass während des Öffnungsvorgangs 10 in einem Überprüfungsvorgang 11 geprüft wird, ob der Kanalauslass 7 bereits frei liegt. Ist dies der Fall, erfolgt in einem Sprühvorgang 12 das Aussprühen des Kühlmittels mittels des Kanalauslasses 7. Das Freiliegen des Kanalauslasses 7 liegt insbesondere bereits dann vor, wenn die Innenseiten 4 der Gießformen 2 beginnen, sich voneinander zu lösen. Der Überprüfungsvorgang 11 kann folglich daran geknüpft sein, dass ein solcher Beginn des Lösens vorliegt, sodass der Sprühvorgang 12 gestartet wird. Anschließend kann das Gussteil aus der Gießvorrichtung 1 entnommen werden.
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Somit erfolgt bereits während des Öffnens der Gießformen 2 ein Kühlen und somit Abschrecken des Gussteils. Dies führt zu einer verbesserten Dehnungsgrenze und einem reduzierten Verzug im Gussteil. Durch die früher einsetzende Kühlung des Gussteils ist es ferner möglich, dass Gussteil früher aus der Gießvorrichtung 1 zu entnehmen, sodass die Taktzahl erhöht ist. Zudem erfolgt mittels des Kühlkanals 5 ein früheres Kühlen der zugehörigen Gießform 2, sodass die Gießform 2 für den anschließenden Gießvorgang 9 früherer zu Verfügung steht. Auf diese Weise wird die Taktzahl weiter erhöht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011052514 B4 [0003]
- DE 102017007085 A1 [0003]
