DE2831219A1 - Formsegment, insbesondere fuer reifenvulkanisierformen und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Formsegment, insbesondere fuer reifenvulkanisierformen und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen aus einem gießfähigen Metall mit relativ niedrigem Schmekpunkt, insbesondere einer
Aluminiumlegierung gegossenes Formsegment, insbesondere für eine Reifenvulkanisierform, das eingegossene Lamellen
aus einem Metall mit relativ hohem Schmelzpunkt, insbesondere aus Stahlblech aufweist, die die Wand des
Formsegmentes durchgreifen, wobei zwischen den umgossenen Bereichen der Lamellen und den benachbarten gegossenen
Flächen Entlüftungsspalte bestehen, über die Innenfläche
und Außenfläche des Formsegmentes miteinander verbunden sind.
Bei einem bekannten Formsegment dieser Art (DE-GMS 74 11 386) sind alle Lamellen zugleich formgebende Teile des Segmentes,
die im herzustellenden Reifen tiefe schmale Schlitze formen. Der Vorteil solcher Segmente besteht darin, daß die
Entlüftung einer Reifenvulkanisierform, die mit solchen Segmenten bestückt ist, über die genannten Spalte erfolgt,
so daß besondere Entlüftungsbohrungen nicht erforderlich sind. Dadurch werden auch an dem Reifen unerwünschte Auswüchse
vermieden, die bei mit Entlüftungsbohrungen versehenen Reifen in den Entlüftungsbohrungen geformt werden und
die man in der Regel durch teuere Handarbeit entfernen muß.
Eine ausreichende Entlüftung ist jedoch nur dann gewährleistet, wenn genügend viele Lamellen geeignet über die gesamte
formgebende Fläche der Reifenvulkanisierform verteilt sind.Dies ist nicht bei allen Reifenprofilen der Fall.Um auch
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dann ohne EntlUftungsbohrungen mit kreisrundem Querschnitt
eine ausreichende Entlüftung zu erhalten, wurde bereits vorgeschlagen (DE-OS 1 965 121), nur zu Entlüftungszwecken
dienende Lamellen in eine komplette Form einzugießen, die an der formgebenden Fläche der Form enden, also nicht
ihrerseits formgebende Elemente bilden. Die Lamellen bei dieser bekannten Form ragen über die Außenseite der Form
vor, wobei die vorragenden Teile als Halteteile dienen, mit denen die Lamellen, die man auch als Blindlamellen
1^ bezeichnen kann, in eine Formwand eingesteckt sind, in
der sich entsprechende schlitzförmige Vertiefungen befinden. So ausgebildete Blindlamellen sind bei einer
kompletten Form möglich, jedoch nicht bei Formsegmenten, die an einem mehrere Segmente zusammenhaltenden Teil der
Vulkanisierform befestigt werden müssen, da die vorstehenden Lamellenteile die Befestigung behindern wurden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Formsegment der eingangs genannten Art zu schaffen, das unabhängig
vom herzustellenden Reifenprofil die Anbringung so vieler Lamellen gestattet, wie dies für eine optimale Entlüftung
erforderlich ist, ohne daß die Lamellen die Montierbarkeit des Formsegmentes behindern.
Das erfindungsgemäße Formsegment ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lamelle (Blindlamelle) mit ihrem
inneren Ende an einer formgebenden Fläche und mit ihrem äußeren Ende an der Außenfläche des Formsegmentes endet.
Ein so ausgebildetes Formsegment läßt sich in gleicher Art montieren, wie dies bei bekannten Formsegmenten möglich
ist, da an der Rückseite des Segmentes keine vorstehenden Teile vorhanden sind, die die Montage des Segmentes
an einer Form behindern würden. Dieser tragende Teil kann ein geschlossener Ring sein oder auch ein verschiebbares
Segment, an dem mindestens ein, vorzugsweise
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aber mehrere erfindungsgemäße Formsegmente montiert werden.
Die Lamellen sind gemäß Anspruch 2 vorzugsweise mit Unebenheiten versehen. Dadurch erhält man eine besonders wirksame
Entlüftung, da die Unebenheiten einmal eine Vergrößerung der 5 Oberfläche der Lamelle ergeben, durch die eine schnellere
Abschreckung des gegossenen Metalls bewirkt und damit die Spaltbildung zwischen Aluminium und Lamelle begünstigt
wird und zum anderen durch die Unebenheiten dünne Kanäle für das Entweichen der Luft gebildet werden.
Vorzugsweise sind die Lamellen gemäß Anspruch 3 im Bereich
von Vertiefungen angeordnet. Auch können gemäß Anspruch in den umgossenen Bereichen Durchbrüche vorhanden sein. Diese
aus der DE-GMS 74 11 386 an sich bekannten Maßnahmen
sind auch für die erfindungsgemäßen Blindlamellen von Vorteil.
Besonders vorteilhaft ist das im Anspruch 5 angegebene Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Formsegmentes.
Hierzu werden folgende Erläuterungen gegeben.
Gießkokillen für Formsegmente haben einen verhältnismäßig einfach geformten Außenteil und einen kompliziert geformten
Innenteil. Der Außenteil formt lediglich die verhältnismäßig glatten Außenflächen eines Segmentes, die billig
durch eine Drehoperation hergestellt werden können. Die Innenteile der Kokille jedoch haben die Positivform des
herzustellenden Gegenstandes, also eines Reifenprofiles. Moderne Reifenprofile haben verhältnismäßig schmale und
tiefe Rillen, die in der Stahlkokille nur mittels des Funkenerosionsverfahrens hergestellt werden können. Das
Funkenerosionsverfahren arbeitet langsam, so daß lange Arbeitszeiten entstehen und die ¥erkstücke deshalo ent-
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sprechend teuer werden. Wenn man nun die Blindlamellen gemäß dem Verfahren nach Anspruch 5 am Kokilleninnenteil hält
statt am Kokillenaußenteil, wird der Vorteil gewonnen, daß die Herstellung der Kokille praktisch keine zusätzlichen
Kosten verursacht, da ja die Anbringung der Vertiefungen für
die Halterung der Blindlamellen in einem Arbeitsgang mit der Herstellung anderer ohnehin nötiger Vertiefungen erfolgt.
Man vermeidet also damit, daß auch der Kokillenaußenteil im Funkenerosionsverfahren bearbeitet werden muß. Auch bei der
Bestückung der Gießkokille mit Lamellen werden Vorteile gewonnen, da nur der Innenteil der Kokille mit Blindlamellen
und eventuell auch formgebenden Lamellen bestückt werden muß, während der Kokillenaußenteil frei von einer solchen Bestückung bleibt. Gegenüber diesen Vorteilen ist die Entfernung
der Halteteile der Blindlamellen arbeitsmäßig von geringer Bedeutung, so daß insgesamt gesehen gegenüber einer Halterung
der Blindlamellen im Kokillenaußenteil wesentliche Ersparnisse erzielt werden.
Zum Kokillenguß allgemein ist zu bemerken, daß dieser für die Bildung von Entlüftungsspalten zwischen Lamellen und Aluminium
besonders günstig sind, da in einer Stahlkokille eine verhältnismäßig rasche Abkühlung des Aluminiums im drucklosen Zustand
erfolgt. Bei Anwendung des Druckgußverfahrens wird die Bildung von Spalten nicht in gleichem Maße begünstigt, da der hydrostatische
Druck im flüssigen Metall der Spaltbildung entgegenwirkt. Zur weiteren Begünstigung der Spaltbildung können gemäß
Anspruch 6 die Lamellen beschichtet werden.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Lamellen gemäß Anspruch 7, da sich deren Halteteile nach dem Herausnehmen
des Segmentes aus der Gießkokille besonders leicht entfernen lassen, nämlich durch Abbrechen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung weiterhin erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Kokilleninnenteiles,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Kokillenaußenteiles,
Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Formsegment im Zustand
unmittelbar nach der Entnahme aus der Gießkokille,
Fig. 4 einen vertikalen Schnitt durch den Innenteil der Gießkokille und ein Formsegment,
Fig. 5 eine formgebende Lamelle in drei Ansichten, Fig. 6 eine Blindlamelle in drei Ansichten und
Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 6 im Bereich des strichpunktierten Kreises VII in
Fig. 6.
Das erfindungsgemäße Formsegment ist insgesamt mit S bezeichnet und hat insgesamt gesehen eine etwa L-förmige Gestalt.
Der lange L-Schenkel 1 dient zur Formung der Lauffläche eines Reifens und der kurze L-Schenkel 2 zur Formung
eines Teiles der Seitenfläche eines Reifens. Der lange L-Schenkel reicht nur bis zum Äquator eines Reifens. Die
jenseits des Äquators befindliche Reifenfläche wird durch ein spiegelbildlich angeordnetes Formsegment geformt.
Das Formsegment hat eine Außenfläche 3 und eine Innenfläche 4. Die Außenfläche 3 ist gekrümmt und stellt den Ausschnitt
einer Ringfläche dar. Im Bereich des großen L-Schenkels befinden sich vier Vertiefungen 5 his 8. Am
Ende des langen L-Schenkels ist ein Vorsprung 9 angeformt, der bei einem in einer Form montierten Segment in eine
passende Nut des tragenden Formteiles eingreift.
- 9 909884/0506
An der Innenseite des Segmentes S befinden sich zickzackförmig
geformte Rippen 10, 11, die aus Aluminium bestehen und einstückig mit dem Formsegment ausgebildet sind, sowie formgebende
Stahllamellen 12 und nicht an der Formgebung für den Reifen beteiligte Blindlamelien 13. Die Blindlamellen
13 sind im Bereich der Vertiefungen 5 und 6 und die formgebenden
Lamellen im Bereich der Vertiefungen 7 und 8 angeordnet. Die formgebenden Lamellen 12 greifen mit einem Rand
in die Rippe 11 ein, während die Blindlamellen 13 im Fertigzustand des Segmentes nicht über die Innenfläche 4 des Segmentes
vorragen. Im Fertigzustand nämlich ist der als Halteteil bezeichnete Bereich 13a der Blindlamellen entfernt,
so daß die Innenkante 13b der Blindlamellen mit der Innenfläche 4 bündig ist. Auch ist im Fertigzustand der Steiger
14 entfernt. Das Entfernen des Teiles 13awird durch eine Sollbruchstelle erleichtert, die durch eine Kerbe 13c gebildet
ist (siehe hierzu auch Fig. 6 und 7).
In Fig. 6 ist eine Blindlamelle dargestellt. Diese hat den bereits erwähnten Halteteil 13a und einen Nutzteil 13d.
Der Nutzteil 13d ist dachförmig gekrümmt, wie man aus der
in Fig. 6 links befindlichen Ansicht ersehen kann. In dem mittleren Bereich 13'd des Nutzteiles befindet sich ein
Durchbruch 13e. In der Verlängerung der Kante 13b verläuft die bereits erwähnte Kerbe 13c Diese Kerbe schwächt die
ohnehin nur dünne Lamelle 13 auf einen Querschnitt 13g» der etwa die halbe Dicke der Lamelle im übrigen aufweist und
zum Beispiel 0,5 nun betragen kann. Nach dem Herausnehmen des Formsegmentes aus der Gießkokille kann der Halteteil
13a rasch durch Abbrechen entfernt werden, wozu lediglieh
ein Umbiegen erforderlich ist, wobei der Halteteil im Bereich des geschwächten Querschnittes 13g abbricht. Die
zu der Kante 13b parallele Endkante ist mit 13f bezeichnet.
Die Nutzlamelle 12 ist an der Biegekante 12a stumpfwinklig abgebogen. Sie enthält einen Durchbruch 12b, der dem Durch-35bruch
13e der Blindlamelle 13 entspricht. Eine Schwächungsstelle ist an der formgebenden Lamelle 12 nicht vorhanden.
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Von der Gießkokille sind der Kokilleninnenteil 15
und der Kokillenaußenteil 16 dargestellt. Zur Kokille gehören
noch in der Zeichnung nicht gezeigte Seitenwände, die den Gießraum seitlich abschließen und an den Seitenwänden
der Kokillenteile 15 und 16 anliegen.
Der Kokilleninnenteil hat die Negativform der formgebenden Innenfläche 4 des Segmentes S. Zur Bildung der Rippen
10 und 11 sind verhältnismäßig schmale und tiefe Nuten 17, 18 vorhanden. Zum Einstecken der formgebenden Lamellen
12 gehen von der Nut 18 zwei schmale tiefe Schlitze 19
und 20 aus, deren Breite so bemessen ist, daß die Lamellen 12 hineinpassen. Die Breite beträgt z.B. etwa
1 mm. Die Tiefe ist gleich der frei aus dem Aluminiumgußteil des Segmentes herausragenden Höhe der Lamellen
Von der Nut 17 zweigen Nuten 21 und 22 ab, die an dem Formsegment S entsprechende Rippenansätze bilden, die
jedoch in der perspektivischen Darstellung nicht sichtbar sind. Für die Entlüftung ist ein kritischer Bereich die
Einmündungsstelle der von den Kanälen21 gebildeten Rippen in die von dem Kanal 17 gebildete Rippe. In diesem Bereich
sind Schlitze 23 und 24 für die Aufnahme der Blindlamellen 13 vorgesehen.
Im übrigen befindet sich an dem Kokilleninnenteil 15 eine breite Ausnehmung 25, die zur Bildung eines Eingießtrichters
dient.
Bei der Herstellung des Kokilleninnenteiles 15 wird zunächst eine Drehoperation ausgeführt, wobei die gewölbte
Fläche des herzustellenden Reifens im wesentlichen gebildet wird. Danach werden im Funkenerosionsverfahren
die tiefen Nuten 17, 18, 21, 22 und die tiefen dünnen Schlitze 19, 23 und 24 hergestellt. Die Herstellung
der Vertiefungen 23 und 24 verur-
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sacht kaum zusätzliche Kosten, da diese Schlitze gleichzeitig mit anderen Schlitzen erodiert werden können.
Der Kokillenauße nteil 16 hat eine formgebende Innenfläche
26, die das Negativ der Außenfläche 3 des Segmentes darstellt. Diese Fläche wird durch eine Drehoperation hergestellt.
Diese Art der Herstellung ist vergleichsweise billig. Die formgebende Fläche 26 wird teils durch vier Klötze
27 gebildet, die das Negativ der Vertiefungen 5 bis 8 des
Segmentes S darstellen. Diese Hutze sind mittels Schrauben
28 befestigt.
Bei der Herstellung eines Segmentes S wird zunächst der
Kokilleninnenteil 15 bei auseinander-genommener Kokille mit formgebenden Lamellen 12 und Blindlamellen 13 bestückt.
Die formgebenden Lamellen werden hierbei in die Schlitze 19, 20 eingesteckt, wobei in dem Schlitz der Teil aufgenommen
wird, der am fertigen Segment frei liegt, während der am fertigen Segment umgossene Bereich aus dem Kokilleninnenteil
15 herausragt. Die Blindlamellen 13 werden mit ihren Halteteilen 13a in die Schlitze 23 und 24 eingesteckt.
Die Nutzteile 13d der Blindlamellen ragen aus dem Kokillenteil 15 heraus. Nach Bestückung des Kokilleninnenteiles
15 wird die Kokille geschlossen, wobei der Kokillenaußenteil 16 so an den Kokilleninnenteil 15heraribewegt
legt wird, daß sich die Außenkante 29 des Kokillenaußenteiles an die Innenkante 30 des Kokilleninnenteiles anlegt.
Außerdem wird an die Seitenflachen 31, 32 eine erste
Abschlußwand und an die gegenüberliegenden Seitenflächen 33, 34 eine zweite Abschlußwand angelegt. Die Ausnehmung
25 wird durch die Fläche 35 des Kokillenaußenteiles 16
abgeschlossen, so daß ein rundum geschlossener Eingießkanal gebildet wird.
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Nach dem Schließen der Form wird über den Eingußkanal 25 flüssiges Aluminium drucklos eingegossen, wobei der Hohlraum
der Gießkokille ausgefüllt wird. Hierbei werden die aus dem Kokilleninnenteil 15 herausragenden Bereiche der
Lamellen 12 und 13 von dem flüssigen Aluminium umgössen. Das Aluminium kühlt in der Stahlkokille sehr rasch ab;
hierbei entstehen zwischen den umgossenen Flächen der Lamellen 12, 13 und dem Aluminium dünne Spalte. Dies
hindert jedoch nicht, daß die Lamellen sicher im Guß gehalten werden. Der Halt wird noch dadurch begünstigt, daß
flüssiges Aluminium in die Öffnungen 13s und 12b der Lamellen hineinfließt, wodurch eine formschlüssige Verankerung
entsteht.
Die aus dem Kokilleninnenteil 15 herausragenden Bereiche der Lamellen 12 und 13 haben eine solche Höhe, daß sie
gerade bis zu den Endflächen der Klötze 27 reichen, so daß die Endkanten der Lamellen mit den Böden der
Vertiefungen 5 bis 8 bündig sind.
Nach Erstarren des Aluminiums werden die Teile der Kokille auseinandergezogen, etwa in die in der Gesamtheit
der Fig. 1 bis 3 gezeigte Stellung, wonach sich das Segment entnehmen läßt. An diesem befindet sich zunächst
noch der Steiger 14. An den Blindlamellen 13 befinden sich
noch die Halteteile 13a. Die Halteteile 13a werden durch Umbiegen entfernt. Der Steiger 14 wird durch Abschlagen
oder Absägen entfernt. Danach wird das Segment noch verputzt .
Mit einer Kokille kann eine große Anzahl von Segmenten gegossen werden, im allgemeinen mehrere Tausend Stück.
Gemäß einer nicht gezeichneten Variante können die Lamellen mindestens in ihren eingegossenen Bereichen mit
einer Riffelung versehen sein, die sich vorzugsweise etwa rechtwinklig zu der Fläche 3 erstreckt. Hiermit
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werden die in der Einleitung schon angegebenen Effekte erzielt. Wie schon eingangs erwähnt, können die Lamellen
vor oder nach dem Einsetzen in den Kokilleninnenteil mit einer Beschichtung versehen werden, die die Spaltbildung
begünstigt. Wenn die Lamellen nur stellenweise beschichtet werden sollen, erfolgt die Beschichtung zweckmäßig nach
dem Einsetzen. Werden die Lamellen vor dem Einsetzen beschichtet, so wird man im allgemeinen die Lamellen insgesamt
mit der Schicht versehen.
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Claims (7)
1.) Aus einem gießfähigen Metall mit relativ niedrigem VSjeQimelzpunkt, insbesondere einer Aluminiumlegierung gegossenes
Formsegment, insbesondere für eine Reifenvulkanisierform, das eingegossene Lamellen aus einem Metall mit
relativ hohem Schmelzpunkt, insbesondere aus Stahlblech aufweist, die die Wand des Formsegmentes durchgreifen, wobei
zwischen den umgossenen Bereichen der Lamellen und den·
benachbarten gegossenen Flächen Entlüftungsspalte bestehen,
über die Innenfläche und Außenfläche des Formsegmentes miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
eine Lamelle (13) (Blindlamelle) mit ihrem inneren Ende (I3b) an einer formgebenden Fläche (4) und mit ihrem
äußeren Ende (I3f) an der Außenfläche (3) des Formsegmentes (S) endet.
2. Formsegment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die umgossenen Bereiche der Lamellen ihre
Oberfläche vergrößernde Unebenheiten aufweisen, vorzugsweise eine Riffelung mit Rillen, die sich von der Innenfläche
bis zur Außenfläche des Formsegmentes erstrecken. ~
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3. Formsegment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (12, 13) im Bereich
von Vertiefungen (5 bis 8) an der Außenseite (3) des Formsegmentes (S) angeordnet sind.
4. Formsegment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (12, 13) in ihren
umgossenen Bereichen durchbrochen sind und daß die Durchbrüche (12b, 13e) mindestens teilweise ausgegossen sind.
5. Verfahren zur Herstellung eines Formsegmentes nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gießform (15, 16) aus Stahl (Kokille) verwendet
■ wird, die einen mit schmalen Vertiefungen (17 bis 24) für die Formung der formgebenden Innenfläche (4) des Segmentes
(S) versehenen Kokilleninnenteil (15) und einen die Außenfläche (3) des Formsegmentes (S) formenden Kokillenaußenteil
(16) aufweist, wobei bei geöffneter Kokille (15, 16)
in Vertiefungen (19, 20, 23, 24) des Kokilleninnenteiles (15) Lamellen (12, 13) eingesteckt werden, danach die Form
geschlossen und mit flüssigem Metall drucklos gefüllt wird und nach Erstarrung des Metalls die Form geöffnet, das gegossene
Segment (S) unter Herausziehen der Lamellen (12, 13) aus dem Kokilleninnenteil (15) entnommen und an den
Blindlamellen (13) der Teil (13a) (Halteteil) entfernt
wird, der im Kokilleninnenteil (15) gesteckt hatte.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (12, 13) mindestens in ihren zu umgießenden
Bereichen mit einem Material beschichtet werden, vorzugsweise mit einem Kunststoff, das zumindest nach dem Erstarren
des gegossenen Metalls zersetzt wird.
7. Lamelle zur Durchführung des Verfahrens nach tinem der
Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Halteteil (13a) und dem einzugießenden Nutzteil (13d)
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einer Blindlamelle (13) eine Sollbruchstelle angeordnet
ist, vorzugsweise eine Kerbe (13c).
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Priority Applications (10)
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