DE3738450C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckgießform, bestehend aus Stahl oder einer Stahllegierung, bei der wenigstens die beim Gießen mit flüssigem Metall in Berührung kommenden Oberflächen mit Hartstoff beschichtet sind.

Das bekannte Druckgießverfahren dient zur Massenherstellung insbesondere von dünnwandigen Gußstücken aus Blei, Zinn, Zink, Aluminium, Magnesium- und Kupferlegierungen, wobei das in der Druckgießmaschine vorrätig gehaltene Gießmetall in flüssigem Zustand unter Druck in die Gießform gepreßt wird. Für hochschmelzende Legierungen werden Kaltkammer-Druckgieß­ maschinen verwendet, bei denen das flüssige Gießmetall von oben in die Druckkammer eingefüllt und durch eine auswechsel­ bare Füllbuchse in die Form gedrückt wird.

Da Druckgießformen wegen der erforderlichen hohen Zahl von Gießvorgängen einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind, der bei manchen Gießmetallen noch in verstärktem Maße auftritt, beispielsweise bei Aluminium oder Aluminiumlegierungen wurde bereits in einem Fachbuch "Praxis der Druckgußfertigung", E. Brunhuber, 1980, S. 28, 29, 296, 297, vorgeschlagen, Formflächen von Druckgießformen mit Wolfram- oder Titancarbid durch das sogenannte SAP-Verfahren zu beschichten, bei dem eine aus diesem Hartstoff bestehende Elektrode durch Funken­ entladung eine Werkstoffübertragung auf die zu beschichtende Formfläche bewirkt. Hierdurch wird zwar der Verschleiß gegen­ über herkömmlichen Druckgießformen vermindert, jedoch hat das bekannte Verfahren den Nachteil, daß es sich im wesentlichen nur für Carbide eignet. Darüberhinaus wird die zu beschichtende Fläche auf sehr hohe Temperatur erhitzt, die über der Anlaß­ temperatur der Stahllegierung der Druckgießform liegt. Dies führt zu Härteverlust, Verzug oder zur Beeinflußung der Mikrostruktur.

Aus dem Fachbuch "Hartstoffe und Hartmetalle", R. Kieffer et a.l., 1953, Inhaltsverzeichnis VI-XVI sind zwar eine Viel­ zahl weiterer Hartmetalle bekannt, jedoch sind dort keine Aussagen über die Eignung für Druckgießformen gemacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckgieß­ form der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die bei größerer Härte eine größere chemische und mechanische Wider­ standsfähigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hartstoff Titannitrid ist.

Titannitrid stellt zur Beschichtung von Druckgießformen den optimalen Hartstoff dar. Er verleiht den einen Verschleiß unterworfenen Flächen der Druckgießform eine größere Härte und eine größere chemische und mechanische Widerstandsfähig­ keit gegenüber anderen für Druckgießformen bekannten Materialien. Mit Titannitrid beschichtete Druckgießformen haben eine wesentlich höhere Lebensdauer im Vergleich zu anderen bekannten Druckgießformen, so daß sich ihr Einsatz vor allem bei Verschleiß intensiven Gießmetallen, wie Aluminium und Aluminiumlegierungen, und bei der Massenherstellung besonders eignet.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im An­ spruch 1 angegebenen Gußform möglich.

Gußformen bestehen aus wenigstens zwei in Halterungen ange­ ordneten, zusammenwirkenden Einsätzen, die auch als Gesenke bezeichnet werden. Hierdurch können verschiedene Gußformen auf einfache Weise in immer dieselben oder in wenige genormte Halterungen einer Druckgießmaschine eingesetzt werden. Hierbei ist es zweckmäßig, lediglich die Einsätze mit dem Hartstoff zu beschichten, wobei dies bei den an den Halterungen an­ liegenden Flächen ebenfalls entfallen kann. Da diese Einsätze sehr klein dimensioniert werden können und nicht viel über die Dimensionen des Gußteils hinauszugehen brauchen, ist eine sparsame Beschichtung mit dem Hartstoff bei einfachem Beschichtungsverfahren möglich.

Bei komplizierten Gußteilen weist die Gußform Schieber auf, um ein Herauslösen des fertigen Gußteils bei hintergreifenden Bereichen zu ermöglichen. Diese Schieber sind zweckmäßiger­ weise ebenfalls mit dem Hartstoff beschichtet, wenigstens insoweit, als sie während des Gießvorgangs in Berührung mit dem flüssigen Gießmetall kommen.

Zum Aufbringen des Hartstoffs auf die Gußform eignen sich Aufdampfverfahren oder Aufsinterverfahren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine beschichtete Gußform in einer Schnittdarstellung.

Ein konvexes Gußformteil 10 bildet zusammen mit einem konkaven Gußformteil 11 eine Gußform, wobei die Gestalt des herzu­ stellenden Gußteils durch die Hohlräume zwischen den beiden aufeinandergelegten Gußformteilen 10, 11 bestimmt ist. Beide Gußformteile 10, 11 sind als Einsätze ausgebildet, die in entsprechende Ausnehmungen zweier Halterungen 12, 13 einge­ lassen sind und durch andere Gußformteile zur Herstellung anders geformter Gußteile ersetzt werden können. Zur re­ produzierbaren Fixierung der beiden Halterungen 12, 13 und damit der beiden Gußformteile 10, 11 aufeinander sind Führungs­ bolzen 14 in die Halterungen 12, 13 eingelassen, die beim Aufsetzen der oberen Halterung 12 auf die untere Halterung 13 eine sichere Führung gewährleisten . Die Zahl der Führungs­ bolzen 14 und der entsprechenden Führungsöffnungen ist selbst­ verständlich beliebig wählbar und hängt nicht zuletzt von der Größe der Gußform ab.

Zur Herstellung von Hohlräumen, Aussparungen, hintergreifen­ den Bereichen u. dgl. im Gußstück weist die Gußform, in der Darstellung das Gußformteil 11, verschiebbare Kerne bzw. Schieber 15, 16 auf. Während des Gießvorgangs befinden sie sich in der ausgefahrenen, gezeichneten Stellung, werden dann zum Herauslösen des Gußstücks in ihre entsprechenden Führungs­ öffnungen 17, 18 eingefahren.

Die dargestellte Gestalt der Gußformteile 10, 11 sowie der Kerne bzw. Schieber 15, 16 kann selbstverständlich in viel­ fältiger Weise variieren und ist nicht in irgendeiner Form auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. So können beispiels­ weise beide Gußformteile konvex oder auch symmetrisch zu­ einander ausgebildet sein, die Zahl der Kerne bzw. Schieber 15, 16 kann variieren oder auch Null sein.

Die den Gußhohlraum 19 begrenzenden und damit die Form des Gußstücks festgelegten Oberflächen der Gußformteile 10, 11 und der Kerne bzw. der Schieber 15, 16 sind mit einer Hart­ stoffschicht 20 aus Titannitrid versehen. Zur Herstellung der Hartstoffschicht 20 werden die gewöhnlich aus Stahl oder einer Stahllegierung bestehenden Gußformteile 10, 11 entweder mit dem Hartstoff bedampft, oder der Hartstoff wird aufge­ sintert, oder es wird ein anderes bekanntes Verfahren zur Aufbringung von Schichten angewandt.

Die Hartstoffbeschichtung ist zwar nur an denjenigen Flächen erforderlich,die mit flüssigem Gießmetall in Berührung kommen, zur Vereinfachung der Herstellung der Hartstoffschicht 20 kann sich die Beschichtung jedoch auch über die gesamten Gußformteile 10, 11 erstrecken oder die Beschichtung erfolgt von einer Seite her, nämlich der Seite, die die Halbform für das Gußstück bildet. Auch die Kerne bzw. Schieber 15, 16 können zur Vereinfachung vollständig mit dem Hartstoff be­ schichtet sein, sie können jedoch auch nur teilweise beschichtet sein, nämlich insoweit, als sie in den Gußhohlraum 19 hinein­ ragen.

Zur Kühlung der Gußform bzw. der Halterungen 12, 13, insbe­ sondere bei schnellem Gußtakt, sind in den Wandungen der Guß­ form bzw. der Halterung 12, 13 in bekannter Weise Kühlkanäle eingeformt, die zur Vereinfachung nicht näher dargestellt sind. Im einfachsten Falle kann auch auf die Einbettung der Gußform in Halterungen 12, 13 verzichtet werden, und es werden lediglich die Gußformen zum Gießen gegeneinander geführt und nach dem Guß wieder auseinandergezogen. Die Kühlkanäle befinden sich in diesem Falle in der Gußform selbst.

Zum Gießen wird das Gießmetall in einem nicht näher darge­ stellten Tiegel flüssig gehalten, wobei dann das flüssige Metall mit einem Kolben oder mit Druckluft in den Gußhohl­ raum 19 über ebenfalls nicht dargestellte Zuführungsleitungen gedrückt wird. Diese können selbstverständlich ebenfalls hartstoffbeschichtet sein. Durch diese Hartstoffbeschichtung wird die thermische, mechanische und chemische Veränderung der Gußform so stark verringert, daß sich die Standzeit sehr stark erhöht, wobei ein mühsames und zeitaufwendiges Aus­ wechseln von Gußformen bei sehr schnellem Fertigungstakt und großen Stückzahlen nur noch in größeren Abständen erfolgen muß.

Nach dem Gießvorgang erfolgt das Zurückfahren der Kerne bzw. Schieber, das Öffnen der Form, das Auswerfen des fertigen Gußstücks, das Abscheren des Eingusses, das Entgraten und Reinigen in üblicher Weise.

Claims (5)

1. Druckgießform, bestehend aus Stahl oder einer Stahlle­ gierung, bei der wenigstens die beim Gießen mit flüssigem Metall in Berührung kommenden Oberflächen mit Hartstoff (20) beschichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartstoff (20) Titannitrid ist.

2. Druckgießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus wenigstens zwei in Aufspannplatten (12, 13) angeordneten, zusammenwirkenden Formteilhälften (10, 11) besteht, die vollständig oder mit Ausnahme der an den Auf­ spannplatten (12, 13) anliegenden Flächen mit dem Hartstoff (20) beschichtet sind.

3. Druckgießform nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mit dem Hartstoff (20) beschichtete, einen Teil der Druckgießform bildende Kerne oder Schieber (15, 16).

4. Druckgießform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch eine aufgedampfte Schicht aus dem Hartstoff (20).

5. Druckgießform nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet durch eine Sinterschicht aus dem Hartstoff (20).