DE3836010A1 - Giesslaufsystem zur zufuehrung von schmelze in eine giessform - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gießlaufsystem zur Zuführung von Schmelze zu den zu ihrer Aufnahme bestimmten Hohl­ räumen einer Gießform, insbesondere zu wenigstens einem Schaumstoffgießmodell beim Vollformgießverfahren, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Vollformgießen ist es bekannt, zur Zuführung der Schmelze zu den Anschnitten des Schaumstoffgießmodelles ein Gießlaufsystem aus ebenfalls vergasbarem Schaum­ kunststoff zu verwenden. Hierzu werden in der Regel aus einer Schaumstoffplatte etwa quadratische Streifen ab­ geschnitten und die so gebildeten Vierkantstäbe zur Bildung des Gießlaufsystem etwa durch Klebung zusammen­ gefügt und mit den Anschnitten verbunden. Insbesondere die Verbindung mit den Anschnitten aus vergasbarem Schaumkunststoff kann auch mechanisch durch Stifte aus einem Material erfolgen, welches unter der Einwirkung der Schmelze ebenfalls schmilzt.

Nachteilig ist dabei zum einen, daß die Erzeugung der Vierkantstäbe, ihr Zuschnitt und ihre gegenseitige Ver­ bindung zur Bildung des Gießlaufsystems mühsam und zeit­ aufwendig ist. Zum anderen enthält ein solches Gieß­ laufsystem eine größere Menge an Kunststoff als an sich für seine Funktion notwendig; denn die Funktion besteht lediglich darin, den entsprechenden Strömungskanal von Gießsand oder dgl. freizuhalten, wozu auch ein Hohlkör­ per ausreichender Wanddicke ausreichen würde. Weiterhin sind die durch die Vierkantstäbe für die Schmelze ge­ bildeten Strömungskanäle infolge der Ausbildung der Ecken strömungsungünstig. Daher muß zur Erzielung eines bestimmten Schmelzemasseflusses ein relativ großer Strömungsquerschnitt zur Verfügung gestellt werden, der am Ende des Gießvorgangs durch erstarrte Schmelze ange­ füllt ist, die nicht im Werkstück genutzt ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gießlaufsystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, welches mit geringem Aufwand in kurzer Zeit entsprechend den jeweiligen Er­ fordernissen des Gußteils oder der Gußteile erstellt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1.

Dadurch wird erreicht, daß die vorgefertigt zur Verfü­ gung stehenden Elemente lediglich noch in vorbestimmter Weise zusammengesteckt werden müssen, um das fertige Gießlaufsystem zu erhalten, wobei die erforderlichen Anpassungen an die Erfordernisse des Gußstückes durch vorgefertigte Rundrohrabschnitte unterschiedlichen Durchmessers und/oder unterschiedlicher Länge, durch unterschiedliche Überdeckung der zusammengesteckten Elemente beim Steckvorgang und/oder durch einfaches Abschneiden etwaiger Überlängen von Rundrohrabschnitten erzielt werden können. Infolge des inneren Hohlraums der Rundrohrabschnitte vermindert sich die Menge des von der Schmelze zu vergasenden Kunststoffmaterials des Gieß­ laufsystems und damit die Gefahr einer vorzeitigen zu starken Abkühlung der Schmelze. Der sich durch die Rund­ rohrabschnitte ergebende kreisrunde Querschnitt der Strömungskanäle des Gießlaufsystems ist strömungsgünstig und benötigt um ca. 20% weniger Querschnittsfläche als bei Vierkantabschnitten; hierdurch wird der Anteil der über das Volumen des Gußstücks hinausgehend zur Verfü­ gung zu stellenden Schmelze pro Abguß merklich vermin­ dert.

Für die Herstellung der Rundrohrabschnitte eignet sich insbesondere das Verfahren gemäß der deutschen Patent­ anmeldung "Verfahren zum Herstellen von exakt zylindri­ schen Rohren" (Anwaltsaktenzeichen: 11GH05612) des An­ melders vom gleichen Tage, da mit diesem Verfahren auf rationelle Weise exakt kreisringzylindrische Rundrohrab­ schnitte ohne jede Konizität erhalten werden können. Diese weisen somit an jeder Stelle ihrer Längser­ streckung exakt gleiche Querschnittsausbildung auf, und passen somit zu den vorgefertigten Verbindungselementen auch dann, wenn nach Ablängung ein bei der Herstellung mittlerer Bereich des Rundrohrabschnittes zum verbin­ denden Endbereich wird. Weiterhin weisen so hergestellte Rohre eine glatte Oberfläche auf, so daß auch die so gebildeten Strömungskanäle für die Schmelze - seien sie durch Gießsand oder durch zuvor auf das Schaumstoffma­ terial aufgebrachte Schlichte begrenzt - strömungsgün­ stig glatt sind.

Wenn gemäß Anspruch 2 die Verbindungselemente als über­ schubmuffen ausgebildet sind, so ergibt sich eine sicher haltende Steckverbindung bei nur im Bereich der Verbin­ dungselemente vergrößertem Durchmesser des so gebildeten Strömungskanals.

Wenn gemäß Anspruch 3 die Verbindungselemente als Redu­ zierstücke ausgebildet sind, so kann auf einfachste Weise an der Stelle der Verbindungselemente ein Übergang zu einem Rundrohrabschnitt unterschiedlichen Durchmes­ sers erfolgen, so daß die Strömungswiderstände auf die Schmelze im Gießlaufsystem auf einfachste Weise gezielt derart beeinflußt werden können, daß die Schmelze auch bei komplizierten Gießlaufsystemen bei den einzelnen Anschnitten in möglichst gleichförmiger Weise den aus­ zufüllenden Hohlräumen zugeführt wird. Weiter wird da­ durch dem verminderten Massenfluß der Schmelze nach Pas­ sieren von Anschnitten Rechnung getragen.

Wenn die Verbindungselemente nicht miteinander fluch­ tende Ein- und Ausgänge zum Anschluß von Rundrohrab­ schnitten aufweisen, so kann bei Bedarf sowohl ein seitlicher Versatz des so gebildeten Strömungskanals herbeigeführt werden, also insbesondere auch eine Höhen­ stufung zur gezielten Beeinflussung der Strömung.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines mit einem Schaumstoffgießmodell verbundenen erfindungs­ gemäßen Gießlaufsystems,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Verbindungselement, mit dem drei Rundrohrabschnitte miteinander ver­ bunden werden können,

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform des Verbindungs­ elementes als Reduzierstück, und

Fig. 4 eine den Fig. 2 und 3 entsprechende Darstellung einer weiter abgewandelten Ausführungsform eines Verbindungselementes.

Gemäß Fig. 1 ist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Gieß­ laufsystem oberhalb eines Schaumstoffgießmodelles 2 an­ geordnet und mit diesem durch stutzenförmige Anschnitte 3 und 4 verbunden.

Das Gießlaufsystem 1 besteht im dargestellten Bei­ spielsfalle aus geradlinigen Rundrohrabschnitten 5 grö­ ßeren Durchmessers, geradlinigen Rundrohrabschnitten 6 kleineren Durchmessers, gebogenen Rundrohrabschnitten 7 größeren Durchmessers und gebogenen Rundrohrabschnitten 8 kleineren Durchmessers, sowie weiter aus Verbindungs­ elementen 9, 10, 11 und 12, die sämtlich nach Art von Überschubmuffen ausgebildet sind. Die Verbindungsele­ mente 9 und 10 weisen lediglich unterschiedliche Dimen­ sionierung auf und dienen in der weiter unten im Zusam­ menhang mit Fig. 2 näher erläuterten Weise zur Verbin­ dung dreier Rundrohrabschnitte 5 bzw., wie an der rech­ ten Seite der Fig. 1 veranschaulicht ist, zur Bildung eines Einlaufs 13 für das Gießlaufsystem 1. Die Verbin­ dungselemente 11 dienen zur fluchtenden Verbindung zweier Rundrohrabschnitte 5 und 7. Die Verbindungsele­ mente 12 sind als Reduzierstück ausgebildet und dienen zur fluchtenden Verbindung eines Rundrohrabschnitts 5 größeren Durchmessers mit einem Rundrohrabschnitt 6 kleineren Durchmessers, wie dies weiter unten im Zusam­ menhang mit Fig. 3 noch näher erläutert wird.

Aus den geschilderten Elementen können, wie ohne weite­ res erkennbar ist, auch komplizierte Gießlaufsysteme in kürzester Zeit durch einfaches Zusammenstecken herge­ stellt werden. Anpassungsmöglichkeiten etwa an die Lage der Anschnitte 3 und 4, die von der Art des Gußstücks her bestimmt wird, können auf einfachste Weise durch Wahl unterschiedlich langer vorgefertigter Rundrohr­ abschnitte bzw. durch Ablängen von Rundrohrabschnitten erfolgen, sowie weiter dadurch, daß die Einstecktiefe der Rundrohrabschnitte 5 bis 8 in den Verbindungsele­ menten 9 bis 12 variiert wird, wie dies anhand der Dar­ stellungen in den Fig. 2 bis 4 ohne weiteres deutlich wird.

Die Verbindung mit den Anschnitten 3 und 4 kann in der dargestellten Weise auf unterschiedliche Art erfolgen: Die Anschnitte 3 sind an der gewünschten Stelle einfach zwischen dem Außenumfang eines Rundrohrabschnittes 5 und der Oberseite des Schaumstoffgießmodells 2 eingesetzt, wobei die Verbindung jeweils durch einen von der Schmelze aufzulösenden Stift 14 erfolgt. Diese Art der Herstellung eines Anschnittes 3 setzt lediglich voraus, daß in dessen Bereich kein Verbindungselement 9 bis 12 vorliegt, sondern die glatte Außenfläche eines geradli­ nigen Rundrohrabschnittes 5 oder 6. Die Anschnitte 4 sind dadurch erzeugt, daß das Schaumstoffgießmodel 2 an der gewünschten Stelle Stutzen mit kreisförmigem Querschnitt aufweist, welche wie ein Rundrohrabschnitt 6 oder 8 in der dargestellten Weise in ein Verbindungs­ element 10 eingreifen. Anschnitte 4 sind daher besonders schnell und sicher mit dem Gießlaufsystem 1 zu verbinden und weisen überdies strömungsgünstige Form und relativ großen Querschnitt auf, so daß sie sich für im Gieß­ laufsystem in Strömungsrichtung weiter hinten liegende Anschnitte besonders gut eignen. Die Anschnitte 3 hin­ gegen weisen Einschnürungen 3 a auf und besitzen überdies strömungsungünstigere eckige Querschnittsausbildung, so daß dort die Zufuhr von Schmelze zum Schaumstoffgießmo­ dell 2 behindert wird. Diese Art von Anschnitten 3 eig­ net sich somit besonders für in Strömungsrichtung weiter vorne liegende Anschnitte, bei denen eine zu schnelle, vorrangige Ausfüllung der Hohlräume durch Schmelze ver­ mieden werden soll. Selbstverständlich können auch die Anschnitte 3 nach Art der Anschnitte 4, jedoch mit einer entsprechenden Einschnürung zur Herstellung einer Dros­ selwirkung ausgebildet werden, und können Anschnitte 4 unterschiedlichen Durchmessers eingesetzt werden.

Beim Gießvorgang ist das Schaumstoffgießmodell 2 zusam­ men mit dem Gießlaufsystem 1 in Gießsand oder dgl. ein­ gebettet, wie dies beim Vollformgießen an sich bekannt ist, während lediglich der Einlauf 13 oder ein dort anschließender, weiter nach oben führender Rundrohr­ abschnitt an der Oberfläche des Formmediums hervortritt. Beim Auftreffen der Schmelze vergast der Schaumstoff des Gießlaufsystems 1 im Zuge der fortschreitenden Schmel­ zenberührung und eröffnet so der nachdrängenden Schmelze Strömungskanäle, welche die Form der Elemente des Gieß­ laufsystems 1 haben, und die entweder unmittelbar durch Gießsand oder dgl. oder aber durch eine zuvor auf die Oberfläche der Elemente des Gießlaufsystems 1 aufge­ brachte Schlichte begrenzt sind. Im Bereich der An­ schnitte 3 und 4 gelangt je nach Einstellung der Strö­ mungswiderstände ein mehr oder weniger großer Teil der Schmelze durch die Anschnitte 3 und 4 hindurch in das Schaumstoffgießmodell selbst, welches hierdurch eben­ falls vergast wird, während ein anderer Teil der Schmelze im Gießlaufsystem weiterschießt und schließlich im Beispielsfalle nach Minderung der Energie in den nach oben gebogenen Rundrohrabschnitten 8 an die endseitige Begrenzung des Gießlaufsystems anstößt.

Durch die Ausbildung der Rundrohrabschnitte 5 bis 8 und der Verbindungselemente 9 bis 12 mit innerem Hohlraum wird die im Gießlaufsystem 1 enthaltene Masse an zu vergasendem Schaumstoff minimiert, wobei die Untergrenze durch die erforderliche Festigkeit gegen den beim Ein­ betten in das Formmedium auftretenden Druck bestimmt wird. Die verminderte Menge an im Gießlaufsystem 1 zu vergasendem Schaumstoff vermindert nicht nur den Wär­ meentzug aus der Schmelze, sondern beschleunigt auch deren Strömung. Diese wird weiterhin durch die strö­ mungsgünstige runde Ausbildung der Elemente des Gieß­ laufsystemes 1 mit glatten Wänden begünstigt, so daß die Schmelze im Gießlaufsystem 1 vergleichsweise lange Wege zurücklegen kann, bevor ein zu starker Abfall der Schmelzentemperatur eintritt. Auf diese Weise ist es möglich, sehr komplexe und weit verzweigte Gießlauf­ systeme 1 herzustellen, was durch den geringen Arbeits­ aufwand zur Erstellung des Gießlaufsystems 1 weiter be­ günstigt wird. Dies kann entweder dazu ausgenutzt wer­ den, auch sehr große und komplexe Gußteile mit nur einem einzigen Gießlaufsystem 1 mit einem einzigen Einlauf 13 auszustatten, oder aber eine entsprechende Fehlzahl kleinerer Gußstücke von einem gemeinsamen Gießlaufsystem aus zu versorgen und in einem Zuge abzugießen. Durch die strömungsgünstige Ausbildung der Gießläufe kann das Vo­ lumen der im Anschnittsystem verlorenen Schmelze mini­ miert werden.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch das Verbindungselement 9 dargestellt, wobei die damit verbundenen Rundrohrab­ schnitte 5 - ebenso wie in den Fig. 3 und 4 - in ihrer Relativlage strichpunktiert veranschaulicht sind. Das Verbindungselment 9 weist drei Muffenanschlüsse 9 a, 9 b und 9 c auf, wobei die Muffenanschlüsse 9 a und 9 b mit­ einander fluchten und der Muffenanschluß 9 c im rechten Winkel hierzu liegt. Zur Bildung des Einlasses 13 in Fig. 1 ist der Muffenanschluß 9 c einfach nach oben ge­ dreht. Die Verbindungselemente 10 haben dasselbe Aus­ sehen wie die Verbindungselemente 9, lediglich kleinere Dimensionierungen. Zur Verbindung mit dem Anschnitt 4 ist dort der dem Muffenanschluß 9 c entsprechende Muffen­ anschluß einfach nach unten gedreht.

Wenn beispielsweise der Muffenanschluß 9 a weggelassen und sein Durchgang durch eine Wand verschlossen würde, oder aber der Muffenanschluß 9 a durch einen Stopfen aus Schaumkunststoff gegen einen Eintritt von Formmedium verschlossen würde, so ergäbe sich ein rechtwinkliges Eckverbindungsstück, welches anstelle der gebogenen Rundrohrabschnitte 7 oder 8 verwendet werden könnte. Eine Verwendung gebogener Rundrohrabschnitte 7 oder 8 könnte somit gänzlich entfallen, jedoch ginge diese Ver­ einfachung auf Kosten der Minimierung des Strömungswi­ derstandes für die Schmelzenströmung.

Wenn der Muffenanschluß 9 c entfällt und dafür die Wand zwischen den Muffenanschlüssen 9 a und 9 b auch im Bereich des Muffenanschlusses 9 c durchgezogen wird, so ergibt sich ein Verbindungselement 11 zur fluchtenden Verbin­ dung zweier Rundrohrabschnitte 5 im Sinne eines ein­ fachen Verlängerungsstückes. Selbstverständlich können die Verbindungselemente 11 auch mit geringerem Durch­ messer hergestellt werden, um etwa Rundrohrabschnitte 6 fluchtend miteinander zu verbinden. Auch ist es möglich, die Verbindungselemente 11 mit zusätzlichen Muffen­ abschnitten auszustatten, etwa vier in einer Ebene im rechten Winkel zueinander liegenden Muffenabschnitten und bei Bedarf einem oder zwei Muffenabschnitten in einer rechtwinklig hierzu liegenden Ebene.

In Fig. 3 ist ein Verbindungselement 12 in seiner Aus­ bildung als Reduzierstück dargestellt. Das Verbindungs­ element 12 weist einenends einen Muffenanschluß 12 a eines Innendurchmessers auf, der ein Einstecken eines Rundrohrabschnittes 5 zuläßt, und andernends einen Muf­ fenabschnitt 12 b, dessen Innendurchmesser das Einstecken eines Rundrohrabschnittes 6 kleineren Durchmessers in der dargestellten Weise erlaubt. Durch solche Quer­ schnittsverringerungen kann der Strömungswiderstand auf die Schmelzenströmung selektiv beeinflußt werden. Da in den in Strömungsrichtung der Schmelze stromabliegenden Bereichen des Gießlaufsystems 1 nach Passieren der stromaufliegenden Anschnitte 3 eine geringere Schmel­ zenmenge strömt, genügt hier ein kleinerer Strömungska­ nalquerschnitt.

In Fig. 4 ist ein Verbindungselement 15 dargestellt, welches beim Gießlaufsystem gemäß Fig. 1 nicht verwendet wird, jedoch eine zusätzliche selektive Beeinflussung der Schmelzenströmung ermöglicht. Entsprechend dem Ver­ bindungselement 12 gemäß Fig. 3 weist das Verbindungs­ element 15 gemäß Fig. 4 einen Muffenabschnitt 15 a grö­ ßeren Durchmessers zur Aufnahme eines Rundrohrabschnit­ tes 5 und einen Muffenabschnitt 15 b kleineren Durchmes­ sers zur Aufnahme eines Rundrohrabschnittes 6 auf, ist also als Reduzierstück ausgebildet. Jedoch fluchten hier die miteinander verbundenen Rundrohrabschnitte 5 und 6 nicht miteinander, sondern sind in der dargestellten Weise achsenversetzt angeordnet. Hierdurch läßt sich in der in Fig. 4 dargestellten Stellung eine zusätzliche Drosselwirkung auf die Schmelzenströmung ausüben, wenn diese zusätzlich zum Eintritt in einen Strömungskanal­ abschnitt geringeren Querschnittes auch noch an der bei 15 c liegenden Wand des Strömungskanals nach oben geführt wird und somit kinetische Energie in potentielle Energie umwandelt. Umgekehrt kann bei um 180° versetztem Einbau der Drosselwirkung der Querschnittsverengung dadurch entgegengewirkt werden, daß durch Umwandlung von poten­ tieller Energie kinetische Energie der Schmelze eine Energiezufuhr zur Schmelzenströmung erfolgt. Bei Bedarf kann weiterhin eine solche nicht fluchtende Lage der Rundrohrabschnitte 5 und 6 auch für einen seitlichen Versatz des Strömungskanals verwendet werden.

Das Gießlaufsystem 1 kann ggfs. auch bei anderen Gieß­ verfahren als Vollformgießen verwendet werden, wo unter­ halb der Anschnitte 3 und 4 anstelle des Schaumstoffs des Schaumstoffgießmodells 2 von vorneherein offene Hohlräume vorliegen. Es eignet sich jedoch insbesondere für das Vollformgießen, zumal mit diesem Gießverfahren typischerweise größere Serien gefertigt werden. Die hierfür erforderlichen Gießlaufsysteme können dann ra­ tionell in immer gleicher Weise vorgefertigt und zusam­ mengesteckt werden, wobei die fortschreitende Erfahrung mit der Ausbildung des Gußstückes eine zunehmend feinere Einstellung des Strömungsverhaltens der Schmelze im Gießlaufsystem anhand der geschilderten Einflußmöglich­ keiten gestattet, bis eine völlig optimale Einströmung der Schmelze vorliegt, die dann unverändert bis zum Auslauf der Serie exakt beibehalten werden kann.

Claims (4)

1. Gießlaufsystem (1) zur Zuführung von Schmelze zu den zu ihrer Aufnahme bestimmten Hohlräumen einer Gieß­ form, insbesondere zu wenigstens einem Schaumstoff­ gießmodel (2) beim Vollformgießverfahren, mit einer Mehrzahl von Anschnitten (3, 4) und diese mit we­ nigstens einem Einlauf (13) verbindenden Gießläufen, die sämtlich aus unter der Einwirkung der Schmelze nach Art des Vollformgießverfahrens vergasbarem Schaumkunststoff gebildet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gießläufe aus vorgefertigten Rund­ rohrabschnitten (5, 6, 7, 8) und nach Art Fittings vorgefertigten Verbindungselementen (9, 10, 11, 12, 15) aufgebaut sind, die baukastenartig zusammen­ steckbar sind.

2. Gießlaufsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungselemente (9, 10, 11, 12, 15) als Überschubmuffen für die Rundrohrab­ schnitte (5, 6, 7, 8) ausgebildet sind.

3. Gießlaufsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungselemente (12, 15) als Reduzierstücke zur Verbindung von Rundrohrabschnit­ ten (5 bzw. 7 und 6 bzw. 8) unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet sind.

4. Gießlaufsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere als Redu­ zierstücke ausgebildete Verbindungselemente (15) eine Verbindung von Rundrohrabschnitten mit Versatz ihrer Achsen gestatten.