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Die Erfindung betrifft eine Druckgussform mit einem Formrahmen, mit mindestens zwei Formeinsätzen und mit mindestens einem Schieber, wobei der Formrahmen eine Rahmentasche zur Anordnung der Formeinsätze und des mindestens einen Schiebers aufweist, wobei die Formeinsätze eine Kavität mit einer dem Schieber zugeordneten Hinterschneidung begrenzen, wobei der Formrahmen auf gegenüberliegenden Seiten einer Trennebene angeordnete, erste und zweite Formrahmenhälften aufweist.
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Druckgussformen der vorstehend genannten Art werden in den verschiedensten Gebieten der Technik verwendet, insbesondere im Automobilbau.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auch für sehr große und komplexe Gussteile geeignete Druckgussform bereitzustellen, deren Herstellung, Betrieb und Instandsetzung möglichst wirtschaftlich ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zumindest eine der Formrahmenhälften durch mehrere miteinander formschlüssig verbundene Formrahmenteile gebildet ist, wobei eines der Formrahmenteile eine Verriegelungsfläche aufweist, die entlang einer Verriegelungsachse gesehen als Schieberverriegelung gegen eine von der Kavität aus gesehen nach außen gerichtete Verlagerung des Schiebers wirksam ist.
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Der mehrteilige Aufbau zumindest einer Formrahmenhälfte ermöglicht eine vereinfachte Herstellung des Formrahmens der Druckgussform unter Verwendung kleinerer Rohmaterial-Volumina. Für die Rohmaterialien können außerdem - im Vergleich zu der Herstellung einer Formrahmenhälfte aus „einem Stück“ - einfachere und besser verfügbare Stahlmaterialien verwendet werden. Auch die zumeist spanende Bearbeitung kleinerer Ausgangsvolumina ist einfacher und günstiger als die Herstellung einer sehr großen, einteiligen Formrahmenhälfte.
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Eines der Formrahmenteile weist eine Verriegelungsfläche auf, die als Schieberverriegelung wirksam ist. Auf diese Weise kann eine von der Kavität aus gesehen nach außen gerichtete Kraft des Schiebers in den Formrahmen selbst bzw. in eines der Formrahmenteile eingeleitet werden. Von demjenigen Formrahmenteil, das die Verriegelungsfläche aufweist, kann die von dem Schieber ausgeübte Kraft weitergeleitet werden, und zwar in mindestens ein weiteres Formrahmenteil hinein, das mit dem Formrahmenteil, das die Verriegelungsfläche aufweist, formschlüssig verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße Druckgussform eignet sich insbesondere auch für sogenannte „Megaformen“ oder „Gigaformen“, deren Formrahmen (im einander anliegenden Zustand der Formrahmenhälften) eine Länge, Breite und Höhe von jeweils über zwei Meter, insbesondere von jeweils über drei Meter, aufweisen.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die Formrahmenteile geschichtet sind, wobei eine erste Formrahmenschicht plattenförmig ist und einen zu der Trennebene beabstandeten Bodenabschnitt einer Begrenzung der Rahmentasche bereitstellt, und wobei eine zweite Formrahmenschicht ringförmig ist, wobei die Verriegelungsfläche an der zweiten Formrahmenschicht angeordnet ist. Dies ermöglicht die Herstellung schichtenförmiger Formrahmenteile unter Verwendung flacherer Ausgangsvolumina und mit kleineren Zerspanungsvolumina.
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Es ist bevorzugt, dass die erste Formrahmenschicht und/oder die zweite Formrahmenschicht einteilig ist. Es ist aber auch möglich, dass die erste Formrahmenschicht und/oder die zweite Formrahmenschicht aus mehreren blockförmigen Formrahmenteilen, welche ihrerseits miteinander formschlüssige verbunden sind, zusammengesetzt sind.
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Bevorzugt ist es ferner, wenn die Formrahmenteile in mindestens einem Kontaktbereich Abstützelemente aufweisen, welche in der zu der Verriegelungsachse paralleler Richtung miteinander formschlüssig zusammenwirken. Dies ermöglicht eine einfache und effiziente Überleitung von Kräften des Schiebers in die Verriegelungsfläche eines ersten Formrahmenteils und von dort aus in ein damit formschlüssig verbundenes weiteres Formrahmenteil hinein.
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Die genannten Abstützelemente weisen vorzugsweise ein erstes Paar von Abstützflächen auf, welcher einer Verlagerung eines Formrahmenteils bezogen auf die Kavität nach außen verhindern. Dies ermöglicht die Ableitung von nach außen gerichteten Schieberkräften in das Material der Formrahmenteile des Formrahmens hinein.
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Es ist ferner bevorzugt, wenn die Abstützelemente ein zweites Paar von Abstützflächen aufweisen, welche einer Verlagerung eines Formrahmenteils bezogen auf die Kavität nach innen verhindern. Dies bewirkt eine weitere Erhöhung der Stabilität des formschlüssigen Verbunds der Formrahmenteile.
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Es ist ferner bevorzugt, wenn die Formrahmenteile in einem zweiten Kontaktbereich zusätzliche Abstützelemente aufweisen, welche entlang einer zu der Trennebene parallelen und zu der Verriegelungsachse senkrechten Zusatzachse miteinander formschlüssig zusammenwirken. Dies ermöglicht die Aufnahme von quer zu der Verriegelungsachse auftretenden Kräften.
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Es ist ferner bevorzugt, wenn die Abstützelemente und/oder die zusätzlichen Abstützelemente auf voneinander abgewandten Seiten der Kavität angeordnet sind, sodass eine bezogen auf die Kavität symmetrische Ableitung von Kräften möglich ist, die während der Druckbeaufschlagung der Kavität entstehen.
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Es ist möglich, dass die Formrahmenteile oder zumindest eine Teilmenge der Formrahmenteile Blockformteile sind und in einem senkrecht zu der Trennebene verlaufenden Verbindungsbereich formschlüssig miteinander verbunden sind. Diese Blockformteile können sich über die gesamte Höhe einer Formrahmenhälfte erstrecken oder aber über die Höhe nur einer Formrahmenschicht oder über die Höhe mehrerer Formrahmenschichten. Solche Formrahmenschichten sind auch weiter oben genannt und beschrieben.
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Für die formschlüssige Verbindung der Blockformteile ist es bevorzugt, wenn der Verbindungsbereich ein Verzahnungsprofil mit Hinterschneidungen aufweist. Der auf diese Weise zwischen zwei benachbarten Formrahmenteilen hergestellte Formschluss ist vorzugsweise innerhalb einer Ebene wirksam, die parallel zu der Trennebene verläuft. Zueinander benachbarte Formrahmenteile der Formrahmenhälfte oder einer Schicht der Formrahmenhälfte können miteinander gefügt werden, indem benachbarte Formrahmenteile entlang einer Fügeachse miteinander gefügt werden, die senkrecht zu der Trennebene verläuft (nach Art der Montage eines zweiten Puzzlestücks, das von oben her mit einem in einer Montageebene angeordneten ersten Puzzlestück gefügt wird).
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Ein mehrschichtiger Aufbau ist auch für die zweite Formrahmenhälfte bevorzugt, wobei eine erste Formrahmenschicht plattenförmig ist und einen zu der Trennebene beabstandeten Bodenabschnitt einer Begrenzung der Rahmentasche bereitstellt, und wobei eine zweite Formrahmenschicht segmentförmig ist, insbesondere C-förmig. Vorzugweise bildet eine solche C-förmige zweite Formrahmenschicht gemeinsam mit dem Schieber einen umfangsseitig geschlossenen Begrenzungsabschnitt der Kavität.
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Auch die Formrahmenteile der zweiten Formrahmenhälfte oder zumindest eine Teilmenge der Formrahmenteile der zweiten Formrahmenhälfte können als Blockformteile ausgebildet sein und in einem senkrecht zu der Trennebene verlaufenden Verbindungsbereich miteinander formschlüssig verbunden sein, ebenfalls für den Fall, dass sich die blockförmigen Formrahmenteile („Blockformteile“) über die gesamte Höhe der zweiten Formrahmenhälfte erstrecken oder aber über eine oder mehrere Formrahmenschichten der zweiten Formrahmenhälfte.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Nutzung und Instandhaltung einer Druckgussform, insbesondere einer vorstehend beschriebenen Druckgussform, wobei Formeinsätze der Druckgussform nach einer ersten Nutzungsphase unter Beibehaltung eines Formrahmens gegen neue Formeinsätze ausgetauscht werden, wobei optional weitere Austausche nur der Formeinsätze erfolgen.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass - nach einer vorbestimmten Anzahl von Austauschen der Formeinsätze - eine erste Teilmenge von Formrahmenteilen mindestens einer Formrahmenhälfte beibehalten wird, und dass nur eine zweite Teilmenge von Formrahmenteilen der mindestens einen Formrahmenhälfte gegen neue Formrahmenteile ausgetauscht wird.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Formeinsätze während einer ersten Nutzungsphase bis zu einer Verschleißgrenze zu nutzen. Beispielsweise können erste Formeinsätze hunderttausendfach genutzt werden und dann unter Beibehaltung des Formrahmens gegen neue Formeinsätze ausgetauscht werden, welche wiederum beispielsweise einhunderttausendfach genutzt werden können. Nach einem einfachen oder zweifachen oder auch dreifachen Austausch der Formeinsätze wird nun nicht - wie im Stand der Technik üblich - der gesamte Formrahmen ausgetauscht. Vielmehr wird eine erste Teilmenge von Formrahmenteilen mindestens einer Formrahmenhälfte beibehalten, und es wird nur eine zweite Teilmenge von Formrahmenteilen der mindestens einen Formrahmenhälfte gegen neue Formrahmenteile ausgetauscht.
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Bei den auszutauschenden Formrahmenteilen handelt es sich vorzugsweise um jene Formrahmenteile, die einer höheren Belastung ausgesetzt sind. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein Formrahmenteil, das eine Verriegelungsfläche für einen Schieber der Druckgussform aufweist, der einer Hinterschneidung einer Kavität der Formrahmeneinsätze zugeordnet ist. Dies ermöglicht eine besonders wirtschaftliche Herstellung, Nutzung und Instandhaltung einer Druckgussform.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
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In der Zeichnung zeigt
- 1 eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer Druckgussform;
- 2 eine Schnittansicht der Druckgussform gemäß 1, längs einer in 1 mit II - II bezeichneten Schnittebene;
- 3 eine Schnittansicht der Druckgussform gemäß 1, längs einer in 1 mit III - III bezeichneten Schnittebene;
- 4 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Druckgussform; und
- 5 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Druckgussform.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform einer Druckgussform insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Diese weist einen Formrahmen 12 auf, der eine Rahmentasche 14 zur Anordnung von Formeinsätzen 18, 20, vergleiche auch 2 und 3, und eines Schiebers 22 aufweist.
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Die Formeinsätze 18, 20 begrenzen eine Kavität 24 mit einer Trennebene 26. Die Kavität 24 ist auch begrenzt durch einen Schieberkopf 28, der an einem Schieberkörper 30 des Schiebers 22 angeordnet ist.
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Der Schieber 22 ist einer Hinterschneidung 32 der Kavität 24 zugeordnet, welche eine einfache Entformung eines Druckgussteils aus der Kavität 24 nur durch Beabstandung der Formeinsätze 18 und 20 verhindert. Vielmehr setzt eine Entformung eines Druckgussformteils aus der Kavität 24 voraus, dass der Schieber 22, bezogen auf die Kavität 24, nach außen verlagert wird, um die Hinterschneidung 32 freizugeben.
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Während der Füllung und Druckbeaufschlagung der Kavität 24 mit Druckgussmaterial muss der Schieber 22 jedoch in seiner die Hinterschneidung 32 ausfüllenden Position verbleiben. Zu diesem Zweck weist der Schieber 22 eine der Kavität 24 abgewandte Andrückfläche 34 auf, die mit einer Verriegelungsfläche 36 des Formrahmens 12 zusammenwirkt.
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Der Formrahmen 12 weist zwei Formrahmenhälften 38 und 40 auf, die aufeinander gegenüberliegenden Seiten der Trennebene 26 angeordnet sind. Eine erste Formrahmenhälfte 38 dient zur Anordnung des ersten Formeinsatzes 18; eine zweite Formrahmenhälfte 40 dient zur Anordnung des zweiten Formeinsatzes 20.
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Die Formrahmenhälften 38, 40 weisen einen mehrteiligen Aufbau auf. Die Formrahmenhälfte 38 umfasst ein erste, insbesondere einstückige Formrahmenschicht 42, die plattenförmig ausgebildet ist und einen zu der Trennebene 26 beabstandeten Bodenabschnitt 44 einer Begrenzung der Rahmentasche 14 bereitstellt. Eine zweite, insbesondere einstückige Formrahmenschicht 46 erstreckt sich ringförmig um den Formeinsatz 18 herum, wobei ein Abschnitt einer der Kavität 24 zugewandten Innenfläche der ringförmigen Formrahmenschicht 46 durch die Verriegelungsfläche 36 gebildet ist.
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Die Andrückfläche 34 des Schiebers 22 und die Verriegelungsfläche 36 der zweiten Formrahmenschicht 46 sind vorzugsweise zueinander komplementär und erstrecken sich insbesondere in einer Ebene 48, die bezogen auf die Trennebene 26 winklig angeordnet ist, sodass im Zuge der Entformung der Kavität 24 die Verriegelungsfläche 36 von der Andrückfläche 34 ablösbar ist, indem die Formrahmenhälfte 38 gemeinsam mit dem Formeinsatz 18 in einer zu der Trennebene 26 senkrechten Richtung relativ zu der Trennebene 26 bewegt wird (wobei diese Bewegung natürlich auch nur mit einer Bewegung der zweiten Formrahmenhälfte 40 einhergehen kann). Die Neigung der Ebene 48 ermöglicht es außerdem, eine von dem Schieber 22 über die Andrückfläche 34 auf die Verriegelungsfläche 36 ausgeübte Kraft längs einer Verriegelungsachse 50 auf die zweite Formrahmenschicht 46 zu übertragen. Die Verriegelungsachse 50 verläuft vorzugsweise parallel zu der Trennebene 26.
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Die Formrahmenschichten 42 und 46 weisen jeweils einstückig angeformte Abstützelemente 54 und 56 auf, die in mindestens einem Kontaktbereich 52 einen Formschluss zwischen den Formrahmenschichten 42 und 46 herstellen.
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Die Abstützelemente 54 und 56 sind zueinander komplementär geformt, beispielsweise in Form einer Schulter und einer Schulteraufnahme. Ein erstes Paar von Abstützflächen 58 verhindert eine Verlagerung der zweiten Formrahmenschicht 46 bezogen auf die Kavität 24 nach außen und durch Abstützung an der ersten Formrahmenschicht 42. Ein zweites Paar von Abstützflächen 60 verhindert eine Verlagerung der ersten Formrahmenschicht 42 bezogen auf die Kavität 24 nach außen bzw. eine Verlagerung der zweiten Formrahmenschicht 46 bezogen auf die Kavität 24 nach innen.
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Der Formschluss der Abstützelemente 54, 56 ist in einer zu der Verriegelungsachse 50 parallelen Richtung wirksam.
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In 3 ist die Druckgussform 10 in einem bezogen auf die 2 um 90° verdrehten Schnitt dargestellt. Die Druckgussform 10 weist in einem um 90° zu dem ersten Kontaktbereich 58 versetzten zweiten Kontaktbereich 62 zusätzliche Abstützelemente 64, 66 auf, die entlang einer Zusatzachse 68 gesehen miteinander formschlüssig wirksam sind. Die Zusatzachse 68 verläuft parallel zu der Trennebene 26 und senkrecht zu der Verriegelungsachse 50, vergleiche auch 1.
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Die Abstützelemente 54, 56 und die zusätzlichen Abstützelemente 64, 66 sind bezogen auf die Kavität 24 jeweils vorzugsweise auf beiden Seiten der Kavitätit 24 angeordnet, was in 1 und 2 anhand der Bezugszeichen 54' und 56' verdeutlicht ist und in den 1 und 3 anhand der Bezugszeichen 64' und 66'.
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Vorzugsweise sind auch die Formrahmenteile der zweiten Formrahmenhälfte 40 geschichtet, mit einer vorzugsweise einstückigen ersten Formrahmenschicht 70, welche plattenförmig ist und einen zu der Trennebene 26 beabstandeten Bodenabschnitt 72 einer Begrenzung der Rahmentasche 14 bereitstellt, und mit einer vorzugsweise einstückigen zweiten Formrahmenschicht 74, welche in ihrem umfangsseitigen Verlauf offen ist, um eine Anordnung des Schiebers 22 zu ermöglichen.
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Auch die Formrahmenschichten 70 und 74 der zweiten Formrahmenhälfte 40 weisen in einem Kontaktbereich 52 angeordnete, miteinander formschlüssig zusammenwirkende Abstützelemente 54, 56 auf, wobei der Formschluss in zu der Verriegelungsachse 50 paralleler Richtung wirksam ist.
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In entsprechender Weise sind in einem zusätzlichen Kontaktbereich 62 zusätzliche Abstützelemente 64, 66 angeordnet, welche parallel zu der Zusatzachse 68 formschlüssig wirksam sind, vergleiche 3.
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Für die Beschreibung der Ausführungsform gemäß 4 und 5 wird auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Nachfolgend werden lediglich die Besonderheiten der Ausführungsformen gemäß 4 und 5 erörtert.
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Die Formrahmenhälfte 38 der Druckgussform 10 gemäß 4 weist zwei blockförmige Formrahmenteile auf (hier als Blockformteile 76 und 78 bezeichnet), welche in einem sich senkrecht zu der Trennebene 26 verlaufenden Verbindungsbereich 80 miteinander formschlüssig verbunden sind. Insbesondere weisen die Blockformteile 76 und 78 einander zugewandte und zueinander komplementäre Begrenzungsflächen mit Verzahnungsprofilen 82, 84 auf, deren wechselseitige Hinterschneidungen einen parallel zu der Trennebene 26 wirksamen Formschluss der Blockformteile 76 und 78 bewirken.
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Die Blockformteile 76 und 80 können sich über die gesamte Höhe der Formrahmenhälfte 38 erstrecken oder aber - für den Fall, dass die Formrahmenhälfte 38 geschichtete Formrahmenteile aufweist - über nur eine Schicht der Formrahmenhälfte 38, insbesondere über die Höhe nur der ersten Formrahmenschicht 42 gemäß Ausführungsform der 1 bis 3.
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Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es möglich, dass die zweite Formrahmenhälfte 40 der Druckgussform 10 gemäß 4 Formrahmenteile aufweist, die den Blockformteilen 76 und 78 der ersten Formrahmenhälfte 38 entsprechen.
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In 5 ist eine Druckgussform 10 dargestellt, deren Aufbau im Wesentlichen der Druckgussform 10 gemäß 4 entspricht, aber einen weiteren Verbindungsbereich 86 aufweist. Dieser erstreckt sich ebenfalls senkrecht zu der Trennebene 26 der Druckgussform 10 und außerdem senkrecht zu dem ersten Verbindungsbereich 80. Dies ermöglicht eine Aufteilung einer Formrahmenhälfte 38, 40 in mindestens vier miteinander („puzzleartig“) formschlüssig verbundene Blockformteile 76a, 76b, 78a, 78b.
