DE19629363A1

DE19629363A1 - Mould element with temperature control cavity

Info

Publication number: DE19629363A1
Application number: DE1996129363
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Ing Betz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-20
Filing date: 1996-07-20
Publication date: 1998-01-22

Abstract

The mould element with a temperature has at least part of the element with a high stiffness provided, on its inner surface forming the cavity, with a layer (2) of material with a low stiffness and a crack resistance which is sufficiently high to stop propagation of a local crack in the mould element to the surface of the cavity. Also claimed is a method for producing the mould element.

Description

Die Erfindung betrifft einen Formkörper nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Herstellungsverfahren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 10, 15, 18 und 22.The invention relates to a molded body according to the preamble of claim 1 and Manufacturing method according to the preambles of claims 10, 15, 18 and 22.

Formkörper wie Dauergießformen oder Teile von Dauergießformen für Metall-, Kunststoff- und Glasguß benötigen zur gezielten Beeinflussung des Wärmehaushaltes ein Temperiersystem, welches meist aus Hohlräumen zum Transport von Temperierflüssigkeiten besteht. Diese Hohlräume sitzen im Innern des Formkörpers und treten an keiner Stelle zur formgebenden Kontur durch. Sie sind im hinteren Bereich der Form über Leitungen mit Heiz-Kühlgeräten oder einem Kühlwasseranschluß verbunden.Shaped bodies such as permanent casting molds or parts of permanent casting molds for metal, Plastic and glass casting require a targeted influence on the heat balance Temperature control system, which mostly consists of cavities for the transport of Bath fluids exist. These cavities sit inside the molded body and do not pass through to the shaping contour at any point. They are in the back of the Form connected via lines with heating / cooling devices or a cooling water connection.

Zur weiteren Erhöhung der Wärmeabfuhr, zur Vermeidung überhitzter Zonen und zur Verbesserung der Temperiergenauigkeit werden die Temperierhohlräume der Formkörper in einem immer geringeren Abstand zur Formkontur angeordnet. Ebenso werden zylindrische, stirnartige Formkörper, sog. Formkerne, zunehmend mit inneren Flüssigkeitstemperierungen betrieben, wobei aus Platzgründen oft nur noch geringe Wanddicken zwischen Formoberfläche und Temperierhohlraum verbleiben.To further increase heat dissipation, avoid overheated zones and The temperature control cavities of the temperature control are improved Shaped body arranged at an increasingly smaller distance from the shape contour. As well cylindrical, end-like shaped bodies, so-called mold cores, increasingly with inner ones Liquid temperature control operated, often for reasons of space only small Wall thicknesses remain between the mold surface and the temperature control cavity.

Da die Formkörper im Produktionseinsatz einer hohen Thermoschockbelastung (insbesondere beim Metallguß) und einer hohen mechanischen Oberflächenbelastung (insbesondere beim Kunststoff-Spritzguß) ausgesetzt sind, entstehen mit abnehmender Stahlwanddicke zwischen Formkontur und Temperierhohlraum in erhöhtem Maße unter Dauerbeanspruchung Rißschädigungen im Formkörper, die sich, als Mikrorisse beginnend, so ausbreiten, daß sie sich vom Temperierhohlraum bis zur Formkontur erstrecken, was dazu führt, daß das Temperiermedium an der Formoberfläche austritt. Diese Leckage führt beim Metallguß zu Gefügeporositäten und beim Kunststoffguß zu schwerwiegenden Oberflächenfehlern, so daß mit einer Leckage immer ein Abbruch der Produktion verbunden ist. Diese Rißbildung beginnt oftmals an den beim Aufbohren der Temperierkanäle an der inneren Oberfläche des Formkörpers entstehenden Kerben. Die Gefahr der Rißbildung wird auch dadurch verstärkt, daß enge und tiefe Temperierkanäle nicht beliebig genau in den Formkörper eingearbeitet werden können, da mit zunehmendem Tiefen/Durchmesserverhältnis auch die Abweichungen der Mittenachse von Bohrungen zunehmen und somit örtlich zusätzliche Wanddickenverringerungen eintreten.Because the moldings are subjected to high thermal shock loads during production (especially when casting metal) and a high mechanical surface load (especially with plastic injection molding), arise with decreasing Steel wall thickness between the contour of the mold and the tempering cavity to an increased extent Permanent stress Crack damage in the molded body, which turns out to be microcracks starting, spread out in such a way that it extends from the temperature control cavity to the contour of the shape extend, which leads to the fact that the tempering medium emerges on the mold surface. This leakage leads to structural porosity in metal casting and in plastic casting serious surface defects, so that with a leak there is always a termination of the Production is connected. This cracking often begins when drilling out the Tempering channels on the inner surface of the molded body notches. The The risk of crack formation is also exacerbated by the fact that narrow and deep temperature control channels cannot be worked into the molded body as precisely as desired, because with increasing depth / diameter ratio also the deviations of the central axis of holes and thus additional local wall thickness reductions enter.

Diese Problematik undichter Formen und Formkerne könnte man vermeiden, wenn nach DE 44 39 984 C1 der Grundkörper der Form aus einem hoch wärmeleitfähigen Material hergestellt wird und sich somit der Temperierkanal weiter von der Formkontur entfernt befindet. Dieser Vorschlag bietet allerdings keine befriedigende Lösung, wenn das wärmetechnisch relevante Längen/Durchmesserverhältnis des wärmeleitenden Grundkörpers einen Betrag von 7 bis 10 erreicht oder überschreitet, wie dies beispielsweise bei zylindrischen Formkernen der Fall sein kann, da über einen so großen Abstand und angesichts der großen wärmeabgebenden Formoberfläche die reine Wärmeleitung in einem Festkörper für eine wirksame Wärmeabfuhr bzw. Temperierung nicht mehr ausreicht.This problem of leaky molds and cores could be avoided if after DE 44 39 984 C1 the base body of the mold made of a highly thermally conductive material is produced and thus the temperature control channel further away from the contour located. However, this proposal does not offer a satisfactory solution if that thermally relevant length / diameter ratio of the thermally conductive Basic body reaches or exceeds an amount of 7 to 10, like this For example, in the case of cylindrical mandrels, because of such a large one Distance and in view of the large heat-emitting mold surface the pure Heat conduction in a solid body for effective heat dissipation or temperature control no longer sufficient.

In "Praxis der Druckgußfertigung" von E. Brunhuber, Fachverlag Schiele und Schön GmbH, Berlin 1991, Seite 348, wird ein Wärmeleitrohr vorgeschlagen. Damit lassen sich zwar Leckagen weitgehend vermeiden, aber das grundsätzliche Problem nicht lösen, da Wärmeleitrohre nur in bestimmten Einbaulagen funktionieren, die Wärme nur aus örtlich begrenzten Zonen abführen, der Wirkungsgrad sehr stark durch den Spalt zwischen Wand und Wärmeleitrohr bestimmt wird und das Wärmeleitrohr zur geregelten Temperierung, d. h. Kühlung und Beheizung zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Temperatur, ungeeignet ist.In "Praxis der Druckgußfertigung" by E. Brunhuber, specialist publisher Schiele and Schön GmbH, Berlin 1991, page 348, a heat pipe is proposed. With that you can Avoid leaks as much as possible, but do not solve the basic problem because Heat pipes only work in certain installation positions, the heat only from local dissipate limited zones, the efficiency is very strong through the gap between Wall and heat pipe is determined and the heat pipe to regulated Tempering, d. H. Cooling and heating to maintain a predetermined Temperature, is unsuitable.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Formkörper mit Temperierhohlraum zu schaffen, bei dem die Bildung eines von der äußeren Formkörper oberfläche (Formkontur) bis zum Temperierhohlraum, vom Temperierhohlraum bis zur äußeren Formkörperoberfläche oder von einem Temperierhohlraum zu einem benachbarten Temperierhohlraum durchgehenden Risses verhindert wird.The present invention has for its object to provide a molded body To create a tempering cavity in which the formation of one of the outer moldings surface (shape contour) to the temperature control cavity, from the temperature control cavity to outer molded body surface or from a tempering cavity to one adjacent crack is prevented.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Formkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers mit den Merkmalen der Ansprüche 10,15, 18 und 22 gelöst.According to the invention the object is achieved by a molded body with the features of Claim 1 and a method for producing a molded body with the features of claims 10, 15, 18 and 22 solved.

Die Lösung der Aufgabe gelingt durch die Anwendung eines Werkstoff-Verbundes mit einer ganz bestimmten Eigenschaftskombination. Dieser Werkstoff-Verbund besteht aus dem Werkstoff des Formkörpers (1) hoher Festigkeit, beispielsweise einem Vergütungsstahl, der auf seiner inneren den Temperierhohlraum bildenden Oberfläche eine Schicht (2) aus einem Werkstoff geringerer Festigkeit, jedoch hoher Verformbarkeit und hoher Rißbeständigkeit, beispielsweise Kupfer oder Nickel im weichgeglühten Zustand, besitzt. Zwischen Formkörperwerkstoff und Schichtwerkstoff besteht eine dauerfeste, metallische Bindung.The task is solved by using a composite material with a very specific combination of properties. This composite material consists of the material of the molded body ( 1 ) of high strength, for example a heat-treatable steel, which has a layer ( 2 ) of a material of lower strength but high deformability and high crack resistance, for example copper or nickel, on its inner surface forming the temperature control cavity in the annealed condition. There is a durable, metallic bond between the molding material and the layer material.

Die Rißbeständigkeit wird so festgelegt, daß ein durch den gehärteten Formkörper verlaufender Riß vom Schichtwerkstoff vollständig absorbiert wird und sich weder in der Schicht (2) noch in der Verbindungszone von Formkörper (1) und Schicht (2) fortsetzt.The crack resistance is determined so that a crack running through the hardened shaped body is completely absorbed by the layer material and does not continue in the layer ( 2 ) or in the connecting zone of the shaped body ( 1 ) and layer ( 2 ).

Mit diesem Verbundbauprinzip ist gewährleistet, daß einerseits der Formkörper in seiner Funktion als Dauergießform oder Teil einer Dauergießform praktisch uneingeschränkt erhalten bleibt und der in seinem Inneren befindliche Temperierkanal im Wirkungsgrad nicht gemindert wird, andererseits aber die sich im Formkörper unter Dauerbeanspruchung bildenden Risse (3) nicht bis zum Temperiermedium erstrecken können.This composite construction principle ensures that, on the one hand, the molded body remains practically unrestricted in its function as a permanent casting mold or part of a permanent casting mold and the temperature control channel inside is not reduced in efficiency, but on the other hand, the cracks ( 3 ) that form in the molded body under permanent stress are not can extend to the temperature control medium.

Der Verbund muß nicht im gesamten Bereich des Temperierhohlraumes vorhanden sein, sondern nur dort, wo aufgrund der formseitigen Beanspruchung Risse im Formkörper auftreten können. In vielen Fällen betrifft dies nur den in das Gußteil ,,eintauchenden Projektionsbereich" des Formkörpers, d. h. den hinter der Formkontur liegenden Wanddickenbereich. The composite does not have to be present in the entire area of the temperature control cavity, but only where there are cracks in the molded body due to the stress on the mold may occur. In many cases, this only affects those who immerse themselves in the casting Projection area "of the molded body, i.e. the one behind the contour Wall thickness range.

Die innere Schicht (2) wird in ihrer Dicke d so bemessen, daß sie einerseits den zur Temperierung erforderlichen Strömungsquerschnitt des Temperierkanales gewährleistet und andererseits die zur Abdichtung nötige Verformungskapazität besitzt. Wählt man beispielsweise reines Kupfer oder reines Nickel oder eine Legierung aus den beiden Metallen im jeweils geglühten Zustand als Schichtwerkstoff, so dürfte in einigen Fällen bereits eine Schichtdicke von etwa 0,5 mm zur sicheren Abdichtung genügen. Kupfer besitzt als Schichtmaterial aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit den Vorteil, daß die Schicht selbst nicht als Wärmebarriere wirkt.The inner layer ( 2 ) is dimensioned in its thickness d in such a way that on the one hand it ensures the flow cross-section of the temperature control channel required for temperature control and on the other hand it has the deformation capacity required for sealing. If, for example, you choose pure copper or pure nickel or an alloy of the two metals in the annealed condition as the layer material, in some cases a layer thickness of about 0.5 mm should already be sufficient for a secure seal. Because of its high thermal conductivity, copper has the advantage that the layer itself does not act as a heat barrier.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Formkörpers besteht darin, daß innere Temperierkanäle sehr nahe an die Formkontur oder an benachbarte Temperierkanäle herangeführt werden können, ohne Undichtigkeiten riskieren zu müssen, wodurch ermöglicht wird, daß beispielsweise in zylindrischen, langgestreckten Formkernen im Durchmesserbereich bis weit unter 10 mm mit einer hochwirksamen Flüssigkeitstemperierung gearbeitet werden kann. Dadurch werden Überhitzungen der Formkernoberfläche und Anklebungen des Gußteiles am Kern vermieden. Außerdem kann das Formkernmaterial nicht überaltern und besitzt somit über die gesamte Lebensdauer der Form die vollen Festigkeits- und Härteeigenschaften. Ein weiterer Vorteil einer durch die Erfindung ermöglichten Flüssigkeits- oder Fluidkühlung besteht darin, daß der Formkern zum Zeitpunkt der Entformung, d. h. zum Zeitpunkt der höchsten mechanischen Belastung, die volle Festigkeit zur Verfügung hat und somit die Gefahr eines Kernbruches erheblich vermindert wird.A major advantage of the molded body according to the invention is that inner Temperature control channels very close to the contour of the mold or to adjacent temperature control channels can be brought in without having to risk leaks, thereby is made possible, for example, in cylindrical, elongated mandrels in the Diameter range well below 10 mm with a highly effective Liquid temperature control can be worked. This prevents overheating of the Mold core surface and sticking of the casting to the core avoided. Furthermore can not age the mold core material and thus has the entire Lifetime of the form the full strength and hardness properties. Another There is the advantage of a liquid or fluid cooling made possible by the invention in that the mold core at the time of demolding, i.e. H. at the time of highest mechanical load, which has full strength and thus the Risk of core breakage is significantly reduced.

Die Erfindung erbringt den weiteren Vorteil, daß auf der Innenfläche des Formkörperwerkstoffes infolge der Verbindungsherstellung keine (oder nur in erheblich gringerem Ausmaße) rißauslösenden Kerben mehr vorhanden sind, so daß sogar die Rißbildung im Formkörperwerkstoff selbst erheblich vermindert wird.The invention provides the further advantage that on the inner surface of the Molded material due to the connection establishment none (or only significantly to a greater extent) there are more crack-inducing notches, so that even the Cracking in the molding material itself is significantly reduced.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß auch der Abstand zwischen zwei oder mehreren Temperierkanälen innerhalb eines Formkörpers verringert werden kann, ohne daß zwischen diesen Kanälen Leckagen entstehen. Damit wird u. a. sicher verhindert, daß sich unterschiedliche Medien vermischen oder daß Temperierflüssigkeit in ein Wassersystem eindringt. Dies ist insbesondere für größere Gießformen z. B. zur Herstellung von Kunststoff-Stoßfangern von Bedeutung, da in diesen Formen eine große Zahl in geringem Abstand parallel zueinander verlaufender Temperierleitungen vorhanden ist.Another advantage is that the distance between two or more Temperature control channels within a molded body can be reduced without Leakages occur between these channels. So u. a. sure prevented yourself mix different media or that bath fluid in a water system penetrates. This is especially true for larger molds. B. for the production of Plastic bumpers important because in these shapes a large number in there is a small distance between temperature control lines running parallel to each other.

Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird die zwischen dem Werkstoff des Formkörpers (1) und dem Werkstoff der Schicht (2) erforderliche feste und dichte metallische Verbindung durch einen Hochdruck-Hochtemperatur- Metalldiffusionsvorgang hergestellt. Die gute Diffusionsverbindung wird hierbei dadurch erreicht, daß der Druck mindestens 100 bar und die Temperatur mindestens 750°C beträgt.In the manufacturing method according to the invention, the firm and tight metallic connection required between the material of the molded body ( 1 ) and the material of the layer ( 2 ) is produced by a high-pressure, high-temperature metal diffusion process. The good diffusion connection is achieved in that the pressure is at least 100 bar and the temperature is at least 750 ° C.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In the following the invention with reference to that shown in the drawings Exemplary embodiments explained in more detail.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen als Formkern eingesetzten Formkörper (1) mit einer Schicht (2) auf der Oberfläche des innenliegenden Temperierkanales (4) und einer an der Formkontur anliegenden Gußteilwand (5). Fig. 1 shows a section through a molded body ( 1 ) used as a mold core with a layer ( 2 ) on the surface of the internal temperature control channel ( 4 ) and a cast part wall ( 5 ) lying against the mold contour.

Fig. 2 zeigt einen Probekörper zum Nachweis und Test der Funktionsfähigkeit des rißabsorbierenden Werkstoffverbundes Formkörper (1)/Schicht (2). Fig. 2 shows a test specimen for the detection and test of the functionality of the crack-absorbing composite material molded body ( 1 ) / layer ( 2 ).

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Formkörper-Rohling, dessen innere Höhlung zunächst vollständig mit dem Schichtwerkstoff gefüllt wird, vor der Herausarbeitung des endgültigen Temperierhohlraumes und der endgültigen äußeren Formkörperkontur. Fig. 3 shows a section through a molded body blank, whose internal cavity is initially completely filled with the coating material prior to elaboration of the final Temperierhohlraumes and the final outer shape of the body contour.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen Formkörper während der Herstellung des Hohlraumes des Temperierkanales durch Aufbohren des Schichtwerkstoffkörpers, wobei der Bohrer durch eine eingebaute Innenzentrierung geführt wird. Fig. 4 shows a section through a molded body during the production of the cavity of the temperature control channel by boring the layer material body, the drill being guided through a built-in inner centering.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Dauerform mit einem Formkörper (1) als Formkern und einer auf der inneren Oberfläche des Temperierhohlraumes aufgebrachten Schicht (2) hoher Rißbeständigkeit. Bildet sich im Werkstoff des Formkörpers ein Riß (3), so wird dieser an der Grenze zum Schichtwerkstoff infolge der sehr hohen Verbrennungsfähigkeit des Schichtwerkstoffes vollständig absorbiert. Formkörper (1) und Schicht (2) sind an allen Stellen metallisch fest und dicht miteinander verbunden, so daß das flüssige oder gasförmige Temperiermedium auch nicht auf Umwegen zu einem im Formkörper vorhandenen Riß gelangen kann. Die Schichtdicke d ist im Normalfall gering gehalten, z. B. 0,5-2 mm für kleinere Formkörper und 2-10 mm für größere Formkörper, um einerseits den Strömungsquerschnitt des Temperierhohlraumes nicht einzuengen und andererseits die mechanische Belastungsfähigkeit des Formkörpers nicht zu schwächen. Eine vorteilhafterweise aus Kupfer bestehende Schicht kann bei Bedarf eine zusätzliche Funktion z. B. einer partiellen Wärmeableitung des Formkörpers übernehmen. In diesem Falle kann auch eine wesentlich größere Schichtdicke oder eine örtliche dauernde Füllung des Hohlraumes mit Schichtmaterial angebracht sein. Fig. 1 shows a section of a permanent mold with a molded body ( 1 ) as the mold core and a layer ( 2 ) of high crack resistance applied to the inner surface of the temperature control cavity. If a crack ( 3 ) forms in the material of the molded body, it is completely absorbed at the boundary with the layer material due to the very high combustibility of the layer material. Shaped body ( 1 ) and layer ( 2 ) are metallically firmly and tightly connected to each other at all points, so that the liquid or gaseous temperature control medium can also not indirectly lead to a crack present in the shaped body. The layer thickness d is normally kept low, e.g. B. 0.5-2 mm for smaller moldings and 2-10 mm for larger moldings, on the one hand not to restrict the flow cross section of the temperature control cavity and on the other hand not to weaken the mechanical strength of the molded body. An advantageously made of copper layer can, if necessary, an additional function such. B. take over a partial heat dissipation of the molded body. In this case, a much greater layer thickness or local permanent filling of the cavity with layer material can also be applied.

Der Definition der Rißbeständigkeit bzw. des Rißabsorptionsvermögens der Schicht (2) sowie deren Nachweis kann durch einen Probekörper wie in Fig. 2 dargestellt erfolgen. Der beispielsweise aus einem härtbaren Vergütungsstahl (Formkörper (1)) und reinem Kupfer (Schicht (2)) bestehende Werkstoff-Verbund wird im auf den Stahl bezogen gehärteten + angelassenen Zustand einer gewaltsamen Verformung unterworfen, bei der sich, ausgehend von der auf der Formkonturseite des Formkörpers angebrachten Einkerbung (6), ein Riß (3) bis zur Verbindungszone Formkörper/Schicht ausbreitet. Dieser Riß muß nun in allen Fällen vom Schichtwerkstoff (2) voll absorbiert werden, so daß er sich weder im Schichtwerkstoff noch in der Verbindungszone fortsetzt.The definition of the crack resistance or the crack absorption capacity of the layer ( 2 ) and its detection can be done by a test specimen as shown in FIG. 2. For example, the composite material consisting of hardenable heat-treatable steel (molded body ( 1 )) and pure copper (layer ( 2 )) is subjected to a violent deformation in the hardened + tempered state related to the steel, starting from that on the mold contour side notch ( 6 ) in the molded body, a crack ( 3 ) extends to the molded body / layer connecting zone. This crack must now be fully absorbed by the layer material ( 2 ) in all cases, so that it does not continue in the layer material or in the connection zone.

Anhand von Fig. 3 wird eine mögliche Herstellungstechnik näher erläutert. Zunächst wird aus einem Rohling (7) des Formkörperwerkstoffes, vorteilhafterweise einem vergütbaren Stahlwerkstoff, eine innere Höhlung herausgearbeitet. Desweiteren wird ein in die Höhlung passender Körper (8) aus dem Schichtwerkstoff, vorteilhafterweise einem Kupferwerkstoff, hergestellt und in den Hohlraum eingelegt. Nach der vorzugsweise durch Hochdruck-Hochtemperatur-Metalldiffusion hergestellten Verbindung wird aus dem massiven Schichtwerkstoff-Körper die Hohlung für die Temperierung so herausgearbeitet, daß der Schichtwerkstoff die gewünschte Innenkontur (9) bildet. Ebenso erhält der Formkörper an seiner äußeren Oberfläche seine endgültige Formkontur (10). Die Vergütung des Stahles kann zu einem beliebigen Zeitpunkt nach Herstellung der Hochdruck-Hochtemperatur-Diffusionsverbindung erfolgen.A possible manufacturing technique is explained in more detail with reference to FIG. 3. First, an inner cavity is worked out from a blank ( 7 ) of the molded body material, advantageously a hardenable steel material. Furthermore, a body ( 8 ) which fits into the cavity is produced from the layer material, advantageously a copper material, and inserted into the cavity. After the connection, which is preferably produced by high-pressure, high-temperature metal diffusion, the hollow for the temperature control is worked out from the solid layered material body in such a way that the layered material forms the desired inner contour ( 9 ). Likewise, the molded body receives its final shape contour ( 10 ) on its outer surface. The steel can be tempered at any time after the high-pressure, high-temperature diffusion connection has been established.

Die Herstellung kann auch so durchgeführt werden, daß der Schichtkörper z. B. als rohrförmiger Körper in den Stahlkörper eingesetzt wird, so daß er nach Durchführung der Hochdruck-Hochtemperatur-Diffusionsverbindung bereits seine endgültige Schichtdicke besitzt und die Höhlung für die Temperierung nicht mehr herausgearbeitet werden muß. Hierbei kann der Umstand genutzt werden, daß sich bei der Herstellung der Verbindung das weiche Schichtmaterial an die Kontur des festeren Formkörpermateriales anlegt.The production can also be carried out so that the laminate z. B. as tubular body is inserted into the steel body so that after performing it the high pressure high temperature diffusion connection is already its final Has layer thickness and the cavity for the tempering no longer worked out must become. The fact that the production of the Connect the soft layer material to the contour of the firmer molded material creates.

Anhand von Fig. 4 wird ein Formkörper mit einer erfindungsgemäß eingebauten Aufbohrzentrierung (11) sowie ein Beispiel für dessen Herstellung erläutert. Der Schichtwerkstoffkörper besitzt an einer oder mehreren Stellen eine gezielte Verjüngung z. B. in Form eines Ringes (11). Diese Verjüngung ist mit dem Werkstoff des Formkörpers oder einem anderen Werkstoff ausgefüllt, der deutlich fester ist als der Schichtwerkstoff.A molded body is explained with an inventively built Aufbohrzentrierung (11) and an example of its production based on Fig. 4. The layered material body has a targeted taper at one or more points, for. B. in the form of a ring ( 11 ). This taper is filled with the material of the molded body or another material that is significantly stronger than the layer material.

Wird nun z. B. durch Aufbohren der Temperierhohlraum aus dem zunächst vollen Schichtwerkstoffkörper herausgearbeitet, so kann dieser "eingebaute" Ring (11) zur Selbstzentrierung des Bohrers benutzt werden. Somit wird verhindert, daß die Schichtdicke ein bestimmtes, durch den Zentrierring (11) vorgegebenes Maß, unterschreitet. Je tiefer die Bohrung einzubringen ist und je dünner die Schichtdicke gewählt wird, desto vorteilhafter wirkt sich diese Selbstzentrierung aus.Now z. B. by drilling out the tempering cavity from the initially full laminate body, this "built-in" ring ( 11 ) can be used for self-centering of the drill. This prevents the layer thickness from falling below a certain dimension specified by the centering ring ( 11 ). The deeper the hole is to be drilled and the thinner the layer thickness is chosen, the more advantageous this self-centering is.

Eine Herstellmöglichkeit für einen Formkörper mit Aufbohrzentrierung (11) ist in Fig. 4 dargestellt. Danach erfolgt die Einbringung des Zentrierringes oder der Zentrierringe durch Stahlringe, die beispielsweise als Halbschalen den Schichtwerkstoffkörper an den ausgewählten Stellen umgreifen. Nach dem Einlegen des Gebildes in die Höhlung des Formkörpers wird vorzugsweise eine Hochdruck-Hochtemperatur-Metalldiffusions- Verbindung durchgeführt, wobei sich auch die eingelegten Stahlringschalen mit dem Stahl des Formkörpers (1) fest verbinden. Das anschließende Aufbohren kann beispielsweise so vorgenommen werden, daß bis zur Position des ersten Stahlringes (11) zunächst eine etwas größere Bohrung eingebracht wird. Anschließend wird mit einem Bohrer weitergebohrt, dessen Durchmesser höchstens dem Innendurchmesser des Zentrierringes entspricht. Bei Erreichen eines zweiten Zentrierringes (nur bei sehr großen Bohrtiefen erforderlich) werden zwischendurch eingetretene Mittenabweichungen automatisch korrigiert und eine weiteres Verlaufen des Bohrers wirksam verhindert.A production possibility for a shaped body with a drilling centering ( 11 ) is shown in FIG. 4. Then the centering ring or the centering rings are introduced by means of steel rings which, for example, encompass the laminated material body at the selected points as half-shells. After the structure has been inserted into the cavity of the shaped body, a high-pressure, high-temperature metal diffusion connection is preferably carried out, the inserted steel ring shells also being firmly connected to the steel of the shaped body ( 1 ). The subsequent boring can be carried out, for example, in such a way that a somewhat larger hole is first made up to the position of the first steel ring ( 11 ). Then the drill continues, the diameter of which corresponds at most to the inside diameter of the centering ring. When a second centering ring is reached (only required for very large drilling depths) any center deviations that occur in the meantime are automatically corrected and further running of the drill is effectively prevented.

Ein Zentrierring kann auch durch stufenweises Aufbohren der Höhlung im Formkörperrohling geschaffen werden. In diesem Falle muß der Schichtwerkstoffkörper von der gegenüberliegenden Seite bzw. als aufgeteilter Körper von beiden Seiten in die Höhlung eingesetzt werden. Am Ende der Höhlung oder an beiden Enden werden bei Bedarf vor der Verbindungsherstellung Einlegeteile aus dem Werkstoff des Formkörpers oder einem anderen Werkstoff hoher Festigkeit plaziert. A centering ring can also be made by gradually drilling out the cavity in the Shaped body blank are created. In this case, the layered material body from the opposite side or as a divided body from both sides into the Cavity can be used. At the end of the cavity or at both ends be at Requires inserts made of the material of the molded body before making the connection or another high strength material.

Als Schichtwerkstoffe können beispielsweise Kupfer, Kupferlegierungen, Nickel, Nickellegierungen, Kupfer-Nickellegierungen oder Nickel-Kupferlegierungen verwendet werden. Die Dicke der Schicht kann zweckmäßigerweise zwischen 0,1 und 10 mm liegen, wenn zusätzlich eine verbesserte Wärmeableitung angestrebt wird auch darüber.Copper, copper alloys, nickel, Nickel alloys, copper-nickel alloys or nickel-copper alloys are used will. The thickness of the layer can advantageously be between 0.1 and 10 mm if, in addition, an improved heat dissipation is also sought.

Eine Auftragung der Schicht auf die innere Höhlung des Formkörpers kann neben der bereits beschriebenen Möglichkeit auch auf galvanischen Wege (Verkupferung, Vernickelung), durch Metallspritzen, durch Sprengplattieren oder pulvermetallurgisch erfolgen.An application of the layer on the inner cavity of the molded body can in addition to the Possibility already described also by galvanic means (copper plating, Nickel plating), by metal spraying, by explosive plating or by powder metallurgy respectively.

Für den Fall einer Herstellprozedur, bei der zunächst die Höhlung des Formkörpers mit dem Schichtwerkstoff vollständig gefüllt wird, kann diese Füllung neben der oben geschilderten Möglichkeit auch durch Eingießen einer Schmelze oder durch Einpressen von Sinterpulver mit anschließendem Sintern, Drucksintern oder Sinterschmieden vorgenommen werden. In all diesen Fällen kann zusätzlich eine verbesserte Verbindungsherstellung und Verdichtung durch eine Hochdruck-Hochtemperatur- Metalldiffusion durchgeführt werden bei einem Druck von mindestens 100 bar und einer Temperatur von mindestens 750°C.In the case of a manufacturing procedure in which the cavity of the molded body is first used the layer material is completely filled, this filling can be next to the above described possibility also by pouring a melt or by pressing of sinter powder with subsequent sintering, pressure sintering or sinter forging be made. In all of these cases, an improved one can additionally Connection and compression by a high pressure high temperature Metal diffusion can be carried out at a pressure of at least 100 bar and one Temperature of at least 750 ° C.

Die Erfindung kann überall da eingesetzt werden, wo Fluid-Temperierkanäle sicher gegen den zu temperierenden Körper abgedichtet werden müssen. Der Schichtwerkstoff kann auch so gewählt werden, daß er zusätzliche Funktionen wie z. B. Korrosionsschutz oder Wärmeableitung übernehmen kann.The invention can be used wherever fluid temperature control channels are safe must be sealed against the body to be tempered. The layer material can also be chosen so that it has additional functions such. B. Corrosion protection or heat dissipation.

Claims

1. Shaped body with tempering cavity, characterized in that at least a part of the shaped body of high strength on its inner surface forming the tempering cavity has a layer of a material of lower strength, but so high crack resistance that a local crack in the shaped body is not up to the surface of the tempering cavity can extend.

2. Shaped body according to claim 1, characterized in that the crack resistance of the layer is defined in that in a notched bent composite sample according to FIG. 2 after violent deformation a crack extending through the hardened material of the shaped body ( 1 ) in the material ( 2nd ) and does not continue in the connection zone of both materials.

3. Shaped body according to claim 1 or 2, characterized in that the thickness of the Layer is between 0.1 and 10 mm.

4. Shaped body according to one of claims 1 to 3, characterized in that the materials of the molded body and layer are metallic materials whose Melting points are above 800 ° C and that between the two materials a solid made by a high pressure, high temperature metal diffusion process and there is a tight metallic connection.

5. Shaped body according to one of claims 1 to 4, characterized in that the material of the layer is copper or an alloyed copper material.

6. Shaped body according to one of claims 1 to 5, characterized in that the material of the layer is nickel or an alloyed nickel material.

7. Shaped body according to one of claims 1 to 6, characterized in that the material of the layer is a nickel-copper alloy or Copper-nickel alloy is.

8. Shaped body according to one of claims 1 to 7, characterized in that the material of the molded body is a heat treatable steel.

9. Shaped body according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the layer on the inner surface of the temperature control channel at one or Several places an annular body is present, the thickness of the thickness of the layer corresponds, is firmly connected to the layer and the molded body and from the material of the molded body or a similar material of high strength and which Has the function of an inner boring centering ring.

10. Method for producing a molded body with a temperature control cavity,
characterized,
that a body is made of a molded material, for example a heat-treatable steel, with an inner cavity,
that a layer of a second material of lower strength, high deformability and high crack resistance is applied to the surface of the inner cavity of the molded body material and
that a firm and tight connection is established between the two materials by a high-pressure, high-temperature metal diffusion process in which a pressure of at least 100 bar and a temperature of at least 750 ° C. is set.

11. A method for producing a shaped body according to claim 10, characterized characterized in that the layer of the second material by electroplating is applied.

12. A method for producing a shaped body according to claim 10, characterized characterized in that the layer of the second material by metal spraying is applied.

13. A method for producing a shaped body according to claim 10, characterized characterized in that the layer of the second material by explosive plating is applied.

14. A method for producing a shaped body according to claim 10, characterized characterized in that the layer material in the cavity of the molded body powder metallurgy is introduced.

15. A process for producing a molded body with a temperature-control cavity,
characterized,
that a body is made of a molded material, for example a heat-treatable steel, with an inner cavity,
that a layer of a second material of lower strength, high deformability and high crack resistance is applied to the surface of the inner cavity of the molded body material, the latter taking place in this way,
that the layered material is first introduced into the cavity in the molten state by pouring it in and then, after the layered material has solidified, the final contour of the temperature control channel is worked out of this inner body filled in this way.

16. A method for producing a shaped body according to claim 15 thereby characterized in that a firm and tight connection between the two materials is produced by a high pressure, high temperature metal diffusion process at a pressure of at least 100 bar and a temperature of at least 750 ° C is set.

17. A method for producing a shaped body according to claim 15 or 16, characterized characterized in that the inner cavity is worked out of the molded body in such a way that a ring-shaped narrowing occurs at a fixed point, the inner Diameter advantageously to the later diameter of the temperature control channel corresponds to this point and that this annular narrowing in the manufacture of the Cavity for the temperature control channel from the inner body as an inner centering for the Drill or other machining tool is used.

18. A method for producing a shaped body with a temperature control cavity,
characterized,
that a body made of a molded material; for example a hardenable steel with an inner cavity,
that a layer of a second material of lower strength, high deformability and high crack resistance is applied to the surface of the inner cavity of the molded body material, the latter taking place in this way,
that an inner body is first produced from the layer material, the outer contours of which fit precisely or with a small gap into the inner cavity of the body made of the shaped body material,
that the two bodies are put together,
that the composite of outer and inner body is partially or completely encapsulated and the high-pressure high-temperature metal diffusion is fed at a pressure of at least 100 bar and a temperature of at least 750 ° C and
that the final contour for the temperature control channel is worked out from the inner body.

19. A method for producing a shaped body according to claim 18, characterized characterized in that the closure at the open end of the cavity or at the two open ends of a continuous cavity or at one of the open ends of a continuous cavity in the molding material through an insert made of the material of the molding material or a material comparable in strength becomes.

20. A method for producing a shaped body according to claim 18 or 19, characterized characterized in that the inner body at one or more points on its outer surface with one or more ring inserts made of the material of the molding material or another high strength material, the outer Ring diameter is the diameter of the inner body and the inner ring diameter the diameter of the later temperature control channel corresponds to the fact that these ring deposits when making the connection tight and tight with the molding material and the Connect layer material and that these ring inlays in the subsequent Working out the cavity of the temperature control channel, for example by drilling as inner centering can be used.

21. A method for producing a shaped body according to claim 18 or 19, characterized characterized in that the inner cavity is worked out of the molded body in such a way that at a suitable point there is an annular constriction, the inner Diameter advantageously to the later diameter of the temperature control channel corresponds to this point and that this annular narrowing at the final Production of the cavity for the temperature control channel from the inner body as the inner one Centering for the drill or another machining tool is used.

22. A method for producing a shaped body with a temperature control cavity,
characterized,
that a body is made of a molded material, for example a heat-treatable steel, with an inner cavity,
that a layer of a second material of lower strength, high deformability and high crack resistance is applied to the surface of the inner cavity of the molded body material, the latter taking place in this way,
that the layer material is first introduced into the cavity by pressing in sinter powder with subsequent sintering, pressure sintering or sinter forging and then the final contour of the temperature control channel is worked out from this inner body filled in this way.

23. A method for producing a shaped body according to claim 22, characterized characterized in that a firm and tight connection between the two materials is produced by a high pressure, high temperature metal diffusion process at a pressure of at least 100 bar and a temperature of at least 750 ° C is set.

24. A method for producing a shaped body according to claim 22 or 23, characterized characterized in that the inner body at one or more points on its outer surface with one or more ring inserts made of the material of the molding material or another high strength material, the outer Ring diameter is the diameter of the inner body and the inner ring diameter the diameter of the later temperature control channel corresponds to the fact that these ring deposits when making the connection tight and tight with the molding material and the Connect layer material and that these ring inlays in the subsequent Working out the cavity of the temperature control channel, for example by drilling as inner centering can be used.

25. A method for producing a shaped body according to claim 22 or 23, characterized characterized in that the inner cavity is worked out of the molded body in such a way that at a suitable point there is an annular constriction, the inner Diameter advantageously to the later diameter of the temperature control channel corresponds to this point and that this annular narrowing at the final Production of the cavity for the temperature control channel from the inner body as the inner one Centering for the drill or another machining tool is used.