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Mehrteiliges mit einer Hartlegierung gepanzertes
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Formwerkzeug und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft
ein mehrteiliges Formwerkzeug einer Maschine zur Verarbeitung plastischen Stoffes,
insbesondere schmelzflüssigen Glases, dessen Teile in Berührungszonen periodisch
miteinander und/oder mit Betätigungselementen in Berührung treten und jeweils einen
Abschnitt einer mit dem plastischen Stoff periodisch in Berührung tretenden Formflache
aufweisen, wobei jede Berührungszone ganz oder teilweise und jeder Formflächenabschnitt
ganz oder teilweise aus einer Hartlegierung besteht.
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Bekannte Formwerkzeuge dieser Art bestehen aus Gußeisen.
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An den Formwerkzeugteilen, die periodisch miteinander in Berührung
treten, wird Verschleiß entlang den Berührungszonen beobachtet. Dieser Verschleiß
ist je nach der Eigenbeweglichkeit der Formwerkzeugteile relativ zueinander mehr
oder minder groß und hängt auch von der Härte des Grundwerkstoffs des Formwerkzeugs
ab. Um diesen Verschleiß zu mindern, hat man bei
den bekannten Formwerkzeugen
in den Grundkörper im Bereich der Berührungszonen Ausnehmungen, z.B. durch Drehen
oder Fräsen, hergestellt. Diese Ausnehmungen wurden anschließend durch ein Auftragsschweißverfahren
mit einer Hartlegierung ausgefüllt.
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Anschließend erfolgte eine spangebende Bearbeitung der so gepanzerten
Zonen auf Fertigmaß. Die so gepanzerten Zonen weisen eine erheblich höhere Härte
als der Werkstoff des Grundkörpers auf. Jedoch hat sich als erheblicher Nachteil
dieser bekannten Panzerungstechnik herausgestellt, daß die gepanzerten Zonen aus
nicht erklärlichen Gründen eine erhebliche, unkontrollierbare Wärmedämmwirkung aufweisen.
Die Folge ist, daß dem plastischen Stoff, z.B. dem Glas, in diesen gepanzerten Zonen
weniger Wärme entzogen wird als in den sonstigen Bereichen.
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Der plastische Stoff bleibt in dem Bereich der gepanzerten Zonen also
weniger viskos. Diese ungleichmäßige unerwünschte Temperaturverteilung kann bei
der späteren Abkühlung des in dem Formwerkzeug hergestellten Gegenstands zu Spannungsrissen
und ähnlichen Fehlererscheinungen führen. Insbesondere bleibt in der Glasherstellung
das Glas im Beach der gepanzerten Zonen zu warm, was in der Fertigformstufe in diesen
Bereichen zu unerwünschten Verdünnungen in der Wand des Glasbehälters führt. Ein
weiterer Nachteil der bekannten Panzerung durch Auftragsschweißen ist, daß man auf
besonders geschulte Schweißer angewiesen ist und damit ungleichmäßige Ergebnise
in der Panzerung nicht auszuschließen sind. Enge Fertigungs-und Panzerungsgarantien
kann man bisher deshalb kaum geben.
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Die bekannten gepanzerten Zonen haben geringeren Verschleiß als die
sonstige Oberfläche des Formwerkzeugs. Dies wirkt sich insbsondere nachteilig aus
beim Reinigungsprozeß, dem die Formwerkzeuge nach einer bestimmten Einsatzdauer
regelmäßig unterzogen werden, um Verschmutzungen und Aufbauten 1 auf der Formwerkzeugoberfläche
zu beseitigen. Diese Reinigung geschieht in an sich bekannter Weise dadurch, daß
die gesamte Formwerkzeugoberfläche mit dem flüssigen Läppstrahlverfahren oder auch
mit dem elektrolytischen Verfahren behandelt wird.
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Bei diesen Reinigungsverfahren wird naturgemäß der weichere Stoff
des Grundkörpers stärker angegriffen und abgetragen als die gepanzerten Zonen. Auch
sind die Herstellungskosten für die bekannten Panzerungen verhältnismäßig hoch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Herabsetzung des Verschleißes
und Erhöhung der Standzeit des Formwerkzeugs den Wärmedurchgang durch die Formwerkzeugteile
zu kontrollieren.
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Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Hartlegierung
gegossen oder gepreßt oder gezogen oder gesintert ist. So können einzelne Formwerkzeugteile,
z.B. der Vorformboden oder der Fertigformboden, auch massiv aus der Hartlegierung
hergestellt sein. Erfindungsgemäß läßt sich die Hartlegierung sehr paßgenau, homogen
und kostengünstig herstellen. Es ist ein gleichmäßiger Wärmedurchgang zu erzielen.
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Die Standzeit der erfindungsgemäß ausgestatteten Formwerkzeuge ist
wegen der Gleichmäßigkeit der Hartlegierung gesteigert.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist die Hartlegierung
folgende Zusammensetzung in Gew.-Prozent auf: 0 bis 26 Cr, 1,7 bis 4,6 Si, 0,9 bis
4 B, 0 bis 4,75 Fe, 0 bis 1 C, Rest Ni.
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Erfindungsgemäß kann die Hartlegierung auch folgende Zusammensetzung
in Gew.-Prozent aufweisen: 19 bis 34 Cr, 2 bis 19 W, 0,2 bis 2,5 C, 0 bis 13 Ni,
0 bis 6 Mo, 0 bis 3 Si, 0 bis 3 B, Rest Co.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung bildet die Hartlegierung
einen mit einem Grundkörper des Formwerkzeugteils verbundenen Mantel und/oder eine
Auskleidung an der Oberfläche der Berührungszone oder des Formflächenabschnitts.
Dies senkt gegenüber der massiven Ausbildung der Formwerkzeugteile aus Hartlegierung
in vielen Fällen die Kosten und gestattet eine gezielte Beeinflussung des Wärmedurchgangs
durch die Formwerkzeugteile. Der Verschleiß wird in der gewünschten Weise in den
mit
der Hartlegierung versehenen Formwerkzeugbereichen herabgesetzt.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Grundkörper
aus Gußeisen, z.B. GG-22 nach DIN 17006 oder GGG 38.3 nach DIN 1693. Der Grundkörper
ist dann verhältnismäßig kostengünstig und mit guten Wärmeleiteigenschaften sowie
ausreichenden Verschleißeigenschaften herzustellen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Mantel und/oder
die Auskleidung mit dem Grundkörper verlötet. Als Lot kann z.B. ein Cd-freies Silberhartlot
mit 20 Gew.-Prozent Ag verwendet werden. Dieses Lot hat eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit
und stellt daher eine Wärmebarriere zwischen dem Mantel oder der Auskleidung und
dem Grundkörper nicht dar.
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Die Lötung läßt sich verhältnismäßig leicht und gut ausführen, wenn
der Grundkörper aus Sphäroguß besteht.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Mantel und/oder
die Auskleidung ganz oder teilweise längs sichtbarer Fugen mit dem Grundkörper verschweißt.
Diese Schweißung kann entweder die einzige oder eine zu der vorerwähnten Lötung
hinzukommende Verbindung zwischen dem Mantel oder der Auskleidung und dem Grundkörper
darstellen.
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Nach einer weiteren Aus führungs form der Erfindung ist der Mantel
und/oder die Auskleidung durch Schrauben an den Grundkörper gedrückt. Dann ist der
Mantel oder die Auskleidung verhältnismäßig leicht zu montieren und auch bei Bedarf
wieder von dem Grundkörper zu demontieren.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Mantel
und/oder der Auskleidung einerseits und dem Grundkörper andererseits, gegebenenfalls
nur örtlich, wenigstens eine wärmedämmende Zwischenschicht vorgesehen. Diese Zwischenschicht
kann z.B. aus einem Metallsieb, einer Glasfaser- oder Asbestmatte oder, in Gestalt
eines Hohlraums)aus aus Luft bestehen. Jedenfalls
läßt sich mit
diesen Zwischenschichten der Wärmedurchgang durch das betreffende Formwerkzeugteil
an die jeweiligen technologischen Erfordernisse einfach und genau anpassen.
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Eine verhältnismäßig leichte Herstellung ergibt sich, wenn erfindungsgemäß
die Zwischenschicht in einer Lotschicht liegt.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Mantel und/oder
die Auskleidung örtlich über Stützrippen abgedichtet an dem Grundkörper abgestützt
, wobei zwischen dem Grundkörper und/oder der Auskleidung eine Anzahl jeweils mit
einem Kühlmedium beaufschlagbare Kammern vorgesehen ist. Diese Kammern können teilweise
von den Stützrippen begrenzt und mit Kühlmedium unterschiedlicher Kennwerte (Druck
und/oder Temperatur) beaufschlagt werden, um durch diese Beaufschlagung ein Temperaturprofil
an der dem plastischen Stoff zugewandten Fläche des Mantel und/oder der Auskleidung
zu erzielen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines der
vorerwähnten erfindungsgemäßen Formwerkzeugteile und ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel oder die Auskleidung als Rohling einerseits auf der dem Grundkörper
und/ oder der Zwischenschicht zugewandten Seite zumindest annähernd paßgenau bezüglich
des Grundkörpers und/oder der angrenzenden Zwischenschicht und andererseits mit
Übermaß an der gegenUberliegenden Seite hergestellt wird, daß die zumindest annähernd
paßgenaue Seite des Rohlings zur Verbindung mit dem Grundkörper und/oder mit der
Zwischenschicht, z.B. durch Sandstrahlen oder chemisches Aufrauhen, vorbereitet
wird, daß dann der Rohling mit dem Grundkörper und/oder mit der Zwischenschicht
verbunden wird, und daß schließlich die Übermaßseite des Rohlings auf Fertigmaß
spangebend fertig bearbeitet wird.
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Dadurch ist einerseits eine sichere Verbindung der einzelnen Bestandteile
des Formwerkzeugteils miteinander und andererseits hohe Maßgenauigkeit der Formflächenteile
gewährleistet.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 die Draufsicht gemäß Linie I-I in Fig. 2 auf eine
Mündungswerkzeughälfte, Fig. 2 die Seitenansicht nach Linie II-II in Fig. 1, Fig.
3 bis Fig. 7 jeweils eine einem Teil von Fig. 2 entsprechende Seitenansicht auf
unterschiedlich ausgestattete Mündungswerkzeughälften, Fig. 8 eine Fig. 1 entsprechende
Draufsicht auf einen Teil einer anderen Mündungswerkzeughälfte, Fig. 9 eine Draufsicht
auf einen Teil einer wiederum anderen Mündungswerkzeug~hälfte, Fig. 10 die Ansicht
gemäß Linie X-X in Fig. 9, Fig. 11 einen Pegel, Fig. 12 einen Längsschnitt durch
eine Vorform, Fig. 13 einen Längsschnitt durch eine Fertigform, Fig. 14 die Schnittansicht
nach Linie XIV-XIV in Fig. 15 durch eine Fertigformhälfte und Fig. 15 die Schnittansicht
nach Linie XV-XV in Fig. 14.
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Fig. 1 zeigt eine Mündungswerkzeughälfte 1 mit einem Grundkörper
3 aus Gußeisen und einer Auskleidung 4 aus einer Hartlegierung, die über zwei halbringförmige
Lotschichten 5 und 6 (siehe auch Fig. 2) mit dem Grundkörper 3 verbunden ist.
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Die Auskleidung 4 bildet innen einen Formflächenabschnitt 8
der
gesamten, nicht dargestellten Formfläche des zugehörigen sonstigen mehrteiligen
Formwerkzeug.
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Zwischen den Lotschichten 5 und 6 und, eingearbeitet in den Grundkörper
3, befindet sich ein halbringförmiger Hohlraum 10 als wärmedämmende Zwischenschicht
zwischen einem mittleren Teil der Auskleidung 4 und dem Grundkörper 3.
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Die Mündungswerkzeughälfte 1 weist gemäß Fig. 2 unten eine halbringförmige
Berührungszone 12 auf, längs der die Mündungswerkzeughälfte 1 im Betrieb periodisch
mit einem nicht dargestellten benachbarten Teil des Formwerkzeugs in Berührung tritt.
Die Berührungszone 12 ist mit einer halbringförmigen Auskleidung 14 aus einer Hartlegierung
gepanzert, die über eine Lotschicht 15 mit dem Grundkörper 3 verbunden ist.
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Außerdem weist die Mündungswerkzeughälfte 1 an ihrer Außenseite eine
Berührungszone 17 auf, längs der im Betrieb ein anderes, nicht dargestelltes Formwerkzeugteil
oder ein ebenfalls nicht dargestelltes Betätigungselement, z.B. eine Zange, periodisch
mit der Mündungswerkzeughälfte 1 in Berührung tritt. Die Berührungszone 17 ist mit
einem halbringförmigen Mantel 18 aus einer Hartlegierung gepanzert, der über eine
Lotschicht 19 mit dem Grundkörper 3 verbunden ist.
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In Fig. 3 ist die Auskleidung 4 über eine Lotschicht 21 mit dem Grundkörper
3 verbunden. In die Lotschicht 21 sind im Abstand voneinander und von Stirnflächen
22 und 23 der Mündungswerkzeughälfte 1 halbringförmige Zwischenschichten 25 und
26 angeordnet. Die Zwischenschichten 25 und 26 bestehen aus wärmedämmendem Stoff,
z.B. Asbest.
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In den Fig. 4 und 5 sind in ähnlicher Weise wie in Fig.
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3 in die Lotschicht 21 halbringförmige wärmedämmende Zwischenschichten
27 bis 31 eingelegt.
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In Fig. 6 ist die Auskleidung 4 oben mit einem nach außen weisenden
Flansch 33 versehen, der eine halbringförmige Lotschicht 34 nach außen hin noch
überragt.
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In ähnlicher Weise ist in Fig. 7 die Auskleidung 4 oben und unten
jeweils mit einem nach außen gerichteten Flansch 33 und 36 versehen, die eine dazwischen
angeordnete Lotschicht 37 nach außen hin überragen.
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Die Stirnflächen der Auskleidung 4 und der Flansche 33 und 36 panzern
stirnseitige Berührungszonen 39 und 40 der Mündungswerkzeughälfte 1 und schützen
diese vor Verschleiß.
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In Fig. 8 ist die Auskleidung 4 paßgenau in den Grundkörper 3 eingelegt
und dort mit Schrauben 43 festgelegt, die in den Grundkörper 3 eingeschraubt sind.
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Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Auskleidung
4 längs Schweißnähten 45, 46,47 und 48 mit dem Grundkörper 3 verschweißt ist. Die
Auskleidung 4 ist außen auf dem größten Teil ihres Umfangs von einer ringförmigen
Nut 50 in dem Grundkörper 3 umgeben. Die Nut wird über Bohrungen 51 und 52 in Richtung
von Pfeilen 53 und 54 mit einem Kühlmedium durchströmt, das die Nut 50 durch eine
zentrale Bohrung 55 in Richtung eines Pfeiles 56 wieder verläßt. Statt eines Kühlmittels
kann zur Steuerung der Wärmeableitung aus der Auskleidung 4 auch ein Heizmedium
durch die Nut 50 hindurchgeleitet werden.
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Fig. 11 zeigt einen Pegel 59 mit einem Grundkörper 60 aus Gußeisen,
der an einem Formflächenabschnitt 61 über eine Lotschicht 62 mit einem Mantel 63
aus einer Hartlegierung versehen ist.
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In Fig. 12 ist ein mehrteiliges Formwerkzeug 65 als Vorform ausgebildet.
Das Formwerkzeug 65 weist einen ungeteilten Vorformboden 66, ein geteiltes Vorformmittelstück
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mit Vorformmittelstückhälften 68 sowie eine Mündungsform 69
auf. Die Mündungsform 69 ist aus einem geteilten Mündungswerkzeug 70 mit Mündungswerkzeughälften
71 und einem darin aufgehängten ungeteilten Führungsring 72 für den Pegel 59 aufgebaut.
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Ein Formflächenabschnitt 74 des Vorformbodens 66 ist durch eine Auskleidung
75 aus einer Hartlegierung gebildet, die über eine Lotschicht 76 mit einem Grundkörper
77 des Vorformbodens verbunden ist.
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Jede Vorformmittelstückhälfte 68 weist an einem Formflächenabschnitt
79 eine Auskleidung 80 aus einer Hartlegierung auf, die über eine Lotschicht 81
mit einem Grundkörper 82 der Vorformmittelstückhälfte 68 verbunden ist.
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Die Mündungswerkzeughälften 71 können in geeigneter Weise entsprechend
den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Mündungswerkzeughälfte 1 ausgebildet
sein.
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Fig. 13 zeigt ein mehrteiliges Formwerkzeug 84 in Gestalt einer Fertigform
85. Die Fertigform 85 weist einen ungeteilten Fertigformboden 86 auf, der von Fertigformhälften
87 übergriffen wird. Oben ist auf die Fertigformhälften 87 ein Fertigblaskopf 88
aufgesetzt.
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Der Fertigformboden 86 weist an einem Formflächenabschnitt 90 eine
Auskleidung 91 aus einer Hartlegierung auf, die über eine Lotschicht 92 mit einem
Grundkörper 93 des Fertigformbodens 86 verbunden ist.
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Jede Fertigformhälfte 87 weist an einem Formflächenabschnitt 95 eine
Auskleidung 96 aus einer Hartlegierung auf, die über eine Lotschicht 97 mit einem
Grundkörper 98 der Fertigformhälfte 87 verbunden ist. Ferner ist eine halbringförmige
Berührungszone 99 jeder Fertigformhälfte 87 mit einer halbringförmigen Auskleidung
100 aus einer Hartlegierung gegen über der Berührungsfläche des Fertigblaskopfs
88 gepanzert.
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Die Fig. 14 und 15 zeigen eine in besonderer Weise ausgerüstete Fertigformhälfte
102, bei der ein Formflächenabschnitt 103 durch eine Auskleidung 104 aus einer Hartlegierung
gebildet ist, die über eine Lotschicht 105 mit einem Grundkörper 106 verbunden ist.
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Die Auskleidung 104 ist mit nach außen gerichteten Stützrippen 107,
108 und 109 versehen,die über die ganze Länge der Fertigformhälfte 102 durchlaufen
und über Dichtstreifen 110 und Schrauben 111 mit dem Grund einer Nut 112 in dem
Grundkörper 106 abgedichtet verbunden sind. Durch die Stützrippen 107, 108 und 109
ist die Nut 112 in Kammern 113 bis 116 unterteilt, die jeweils durch eine Versorgungsleitung
117 mit einem Temperiermedium versorgt werden, das jeweils durch eine Abführleitung
118 wieder aus der betreffenden Kammer abgeleitet wird. Das Temperiermedium wird
in der Regel ein Kühlmedium sein; jedoch kann, z.B. zur Beseitigung zu kalter Zonen
an dem Formflächenabschnitt 103 oder beim Anfahren des Formwerkzeugs, auch ein Heizmedium
verwendet werden.