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Diese Erfindung bezieht sich auf
die Herstellung mindestens teilweise metallischer Gegenstände, und
insbesondere auf die Herstellung solcher Gegenstände mit festgelegten Wärmeübertragungskanälen.
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Gegenstände, wie Düsen, Formen und andere Werkzeuge,
müssen
typischerweise innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs betrieben werden,
um sicherzustellen, dass der Vorgang, für den sie gedacht sind, glatt
verläuft
und ein optimiertes Produkt herstellt. Beispiele hierfür sind Kunststoffspritzgusstechniken
(PIM-Techniken), bei denen es wünschenswert
sein kann, die Düsen
beispielsweise bei einer Temperatur von 100°C zu halten. Als weiteres Beispiel
kann ein bevorzugter Temperaturbereich im Fall von Hochdruckgussverfahren (HPDC-Verfahren)
220–250°C sein.
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In beiden Beispielen hat das eingespritzte Material
eine höhere
Temperatur als die Form oder die Düse. Die Form oder die Düse kühlt das
eingespritzte Material bis es im wesentlichen fest ist, worauf das
Produkt ausgeworfen wird. Während
des Kühlvorgangs
des eingespritzten Materials wird die Form oder die Düse heißer und
muss dann abkühlen können (oder
künstlich
abgekühlt
werden), um in den benötigten
Betriebstemperaturbereich zurückzukehren.
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Um die Zykluszeiten zu reduzieren,
und dadurch die Herstellungseffizienz zu erhöhen, ist es bevorzugt, die
Formen oder Düsen
während
oder nach der Verwendung mittels eingebauter Wärmeübertragungskanäle, in denen
Kühlwasser
in der Form oder in der Düse
zirkuliert, zu kühlen.
Typischerweise werden solche Kühlkanäle erzeugt,
indem sie bei der Herstellung der Form oder Düse in deren Block gebohrt und
mit Anschlüssen
für die
Zirkulation von Kühlwasser,
oder manchmal Kühlluft,
ausgestattet werden. Die Konstruktion solcher Kühlkanäle beinhaltet komplexes, genaues
und teures Bohren und Anschließen
vieler Kanäle.
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In anderen Ausführungsformen ist abzusehen,
dass es wünschenswert
sein kann, dem Gegenstand Wärme
zuzuführen,
wobei ein Heizfluid durch die Wärmeübertragungskanäle geleitet
werden kann.
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EP-A-0 268 909 offenbart ein Verfahren
zur Herstellung von Kanälen
in Gießlingen,
bei dem Rohre vor dem Gießen
der Flüssigkeit
in einer Form angeordnet werden. Ein Kühlmittel wird zum Kühlen des Rohrs
während
des Gießens
verwendet.
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Die japanische Patentschrift
JP 59027765 offenbart ein
Verfahren zum Herstellen eines mindestens teilweise metallischen,
mit einem Wärmeübertragungskanal
versehenen Gegenstands, welches das Sprühen eines geschmolzenen metallischen
Materials umfasst, um einen verfestigten metallischen Niederschlag
um eine vorgeformte Vorrichtung herum, die einen Wärmeübertragungskanal
darstellt, zu bilden. Ein verbessertes Verfahren zur Herstellung metallischer
Gegenstände
mit Wärmeübertragungskanälen ist
jetzt entwickelt worden.
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Unter einem ersten Aspekt stellt
die vorliegende Erfindung ein Verfahren bereit, wobei eine vorgeformte,
einen Wärmeübertragungskanal
darstellende Vorrichtung ein Material mit einem Schmelzpunkt unter
dem des durch Sprühen
abgeschiedenen metallischen Materials beinhaltet.
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Der Wärmeübertragungskanal kann eine oder
mehrere Ausnehmungen, Durchgänge,
Hohlräume
oder Ähnliches
in einer Vielzahl von Formgebungen oder Anordnungen umfassen. In
bestimmten Ausführungsformen
sind Kanäle
von geometrischer Form, wie im Wesentlichen kreisförmigem,
dreieckigem oder rechteckigem Querschnitt, bevorzugt.
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Ein Gegenstand, der gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung hergestellt wurde, ist gekennzeichnet durch
eine einen Wärmeübertragungskanal darstellende
Vorrichtung mit einer ersten mikroskopischen Struktur, eingebettet
in einen verfestigten metallischen Niederschlag mit einer zweiten
mikroskopischen Struktur. Es wird angenommen, dass ein so gekennzeichneter
Gegenstand selbst neu und erfinderisch ist und von daher einen zweiten
Aspekt der Erfindung umfasst.
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Das Verfahren ist besonders zur Herstellung von
Gegenständen
zur Verwendung beim Formen oder Gießen geeignet. Insbesondere
kann das Verfahren bei der Herstellung von Formen, Düsen, Kernen
und anderen Werkzeugen zur Verwendung beim Formen oder Gießen von
Kunststoff- oder Metallgegenständen
verwendet werden, wie zum Beispiel beim Hochdruckgussverfahren mit
Aluminium-Legierungen oder beim Kunststoffspritzgussverfahren. Bevorzugterweise
weist der Wärmeübertragungskanal einen
Kühlkanal
auf, durch den ein Kühlfluid
treten kann.
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Wünschenswerterweise
ist die einen Wärmeübertragungskanal
darstellende Vorrichtung metallisch und folgt bevorzugt einem Wärmeübertragungsweg
durch den Niederschlag zwischen einem Einlass und einem Auslass.
Für Formen
und Düsen umfasst
der Wärmeübertragungsweg
(und daher die vorgeformte, einen Kanal darstellende Vorrichtung) typischerweise
im Wesentlichen parallele Längsabschnitte,
die zum Führen
von Wärmeaustausch-Fluid in
gegensinnigen Richtungen angeordnet sind. Bevorzugterweise ist der
dargestellte Wärmeübertragungsweg
geschlängelt.
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In einer ersten Ausführungsform
ist es bevorzugt, dass die vorgeformte, einen Kanal darstellende Vorrichtung
mindestens einen vorgeformten Durchlass umfasst, der so angeordnet
ist, dass er beim Erstarren des metallischen Niederschlags ganz
oder teilweise in denselben eingebettet wird. Der vorgeformte Durchgang
umfasst bevorzugt ein Rohr aus relativ gut wärmeleitendem metallischem Material
(im Vergleich zu dem den Niederschlag bildenden Material), wie Kupfer,
einer seiner Legierungen oder ähnlichem.
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In einer alternativen Ausführungsform
umfasst die den vorgeformten Kanal darstellende Vorrichtung ein
oder mehrere Kanal-darstellende Elemente, um die herum geschmolzenes
Metall verfestigt wird, wobei die/das Element/e anschließend aus dem
Gegenstand entfernt werden wird (vorzugsweise in geschmolzener Form),
um einen in dem Gegenstand dargestellten Wärmeübertragungskanal zurückzulassen.
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In dieser Ausführungsform kann/können die/das
den Kanal darstellende/n Vorrichtung/en einen hohlen Durchlass oder
ein Rohr oder im Wesentlichen massives Material, wie zum Beispiel
Stangen oder Stäbe,
umfassen. Das den Wärmeübertragungskanal
darstellende Element umfasst (oder die Elemente umfassen) Material
mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als jenem des umgebenden verfestigten
Niederschlags, und ist von typischerweise metallischer Zusammensetzung.
Alternativ kann eine vorgefertigte anorganische Verbindung, wie
ein Salz oder eine Salzmischung, verwendet werden, bevorzugt in
Verbindung mit einem metallischen Pulver oder ein solches umfassend,
um erhöhte
Wärmeleitfähigkeit
bereitzustellen.
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Der Gegenstand wird anschließend auf
eine Temperatur an oder über
dem Schmelzpunkt des Materials der den Kanal darstellenden Vorrichtung
erwärmt,
um dessen Schmelzen zu bewirken.
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In dieser Ausführungsform ist der Gegenstand
gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung ein transientes oder intermediäres Produkt,
in dem die den Kanal darstellende Vorrichtung mit der ersten mikroskopischen
Struktur anschließend
ausgeschmolzen wird, um den Wärmeübertragungskanal
zu bilden.
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Es ist bevorzugt, dass ein oder mehrere Sprühstrahlen
aus geschmolzenem metallischem Material auf die vorgeformte, den
Kanal darstellenden Vorrichtung gerichtet werden, um den verfestigten
metallischen Niederschlag zu bilden. Die Verwendung sogenannter
metallurgischer Techniken zum Sprühformen wird in Veröffentlichungen
des Standes der Technik, wie zum Beispiel in der WO-A-92/02657, beschrieben.
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Erfindungsgemäß werden Sprühform-Techniken
bei der Herstellung von Gegenständen
verwendet, wobei insbesondere die Kanal-darstellenden Elemente anschließend aus
dem Gegenstand in geschmolzener Form entfernt werden. Dies deshalb, weil
bei der Verwendung von Sprühform-Techniken (besonders wenn
der Sprühstrahl
des geschmolzenen metallischen Materials geschwenkt wird) die Kanal-darstellenden
Elemente mit dem relativ niedrigeren Schmelzpunkt überraschenderweise
fest bleiben, während
das geschmolzene Material mit der relativ höheren Temperatur darum herum
abgeschieden wird.
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Dieses Verhalten kann weiter verbessert werden
entweder mittels Überziehen
der Kanal-darstellenden Elemente mit dem relativ niedrigen Schmelzpunkt
mit einem Flussmittel vor dem Einbetten in das geschmolzene metallische
Material oder durch Verwenden von Kanalelementen mit niedrigem Schmelzpunkt,
die ein Flussmittel umfassen. Dies bewirkt Benetzen des einbettenden
metallischen Materials mit dem höheren
Schmelzpunkt beim anschließenden,
auf den Einbettungsprozess folgenden Schmelzen des Materials mit
dem niedrigeren Schmelzpunkt, wodurch die Bildung von glatten Wärmeübertragungskanälen beim
Ausschmelzen der Kanal-darstellenden Elemente gesichert wird.
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In manchen Fällen bleibt gegen Ende der
Ablagerung des geschmolzenen, den Gegenstand bildenden Materials
genügend
Wärme im
Gegenstand, um dessen Temperatur insgesamt genügend zu erhöhen, um die den Kanal darstellende
Vorrichtung mit dem niedrigeren Schmelzpunkt von selbst zu schmelzen,
ohne die Notwendigkeit einer weiteren Erhitzungsstufe.
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Wünschenswerterweise
umfasst der Gegenstand Lagen aus aufgesprühtem Material, wobei die Lagen
eine verschiedene Material-Zusammensetzung haben. Die Lagen mit
verschiedener Zusammensetzung können
durch Sprühstrahlen
jeweils verschiedener Zusammensetzung hergestellt werden (wobei
einer oder mehrere von nicht-metallischer Zusammensetzung sein können). Wünschenswerterweise
wird mindestens eine Lage mittels gemeinsamer Ablagerung aus zwei
Sprühstrahlen
verschiedener Zusammensetzung gebildet. Die Ablagerung dieser Lage
kann so gesteuert werden, dass eine Lage mit variierender Zusammensetzung
gebildet wird, mit verschiedenen Material-Anteilen über die
Dicke der abgelagerten Schicht.
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Dies ermöglicht, eine Lage aus Material
mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit
(z. B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung) um den Wärmeübertragungskanal
herum abzulagern, und eine Lage aus härterem und typischerweise weniger
wärmeleitfähigem Material,
wie Düsen-
oder Werkzeugstahl, in Nachbarschaft zur Bearbeitungsfläche des
Materials abzulagern. Weiterhin kann eine dritte Lage mit variierender
Zusammensetzung zwischen den genannten zwei Lagen bereitgestellt
werden, um einen variierenden Übergang
von der hochwärmeleitenden Lage
zu der Lage des härteren
Materials zu schaffen.
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Wünschenswerterweise
wird der Teil der Ablagerung, der den Wärmeübertragungskanal einbettet,
durch Richten eines Sprühstrahls
geschmolzenen metallischen Materials auf die den Wärmeübertragungskanal
darstellende Vorrichtung, und durch Bewegen der Ablagerung mittels
eines Manipulators im Sprühstrahl
in einer vorbestimmten Weise aufgebaut.
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Bevorzugterweise wird das Sprühmaterial der
Ablagerung bis zu einem vorbestimmten Stand bereitgestellt, bei
welchem die Kanal-darstellende Vorrichtung eingeführt wird,
um in dem anschließend abgelagertem
Material eingebettet zu werden, welches die Ablagerung bildet.
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Alternativ, obgleich weniger bevorzugt,
kann die Kanal-darstellende Vorrichtung in Position bei dem vorbestimmten Stand
gehalten werden, bevor die Ablagerung bis zu dem vorbestimmten Stand
aufgebaut wurde.
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Die Erfindung wird nun, nur beispielhaft,
in bestimmten Ausführungsformen
weiter beschrieben, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:
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1 ein
schematischer Querschnitt durch eine Düse zur Verwendung beim Hochdruckguss
ist, wobei die Düse
als ein Gegenstand nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird;
und
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2 ein
schematischer Querschnitt durch einen Formkern, hergestellt als
ein Gegenstand nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, ist.
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Mit Bezug auf die Zeichnungen, und
im Besonderen zunächst 1, wird eine gemäß der Erfindung
hergestellte Düse
(21) gezeigt, nach anschließendem Bearbeiten und Schleifen,
um in eine Einspannvorrichtung zu passen. Ein hitzefestes Keramikmuster
(1) ist an einem Manipulator befestigt (nicht gezeigt)
und wird in einer Sprühkammer schnell
unter einer ersten Bogensprühkanone
(nicht gezeigt) bewegt, die mit 0.8 Kohlenstoff-Düsenstahldrähten beschickt
wird, wobei Stickstoff als Zerstäubungsgas
verwendet wird. Der Manipulator ist so programmiert, dass er eine
Anfangsablagerungslage aus Düsenstahl
herstellt, die eine Bearbeitungsfläche bereitstellt, die durch
das Muster (1) wiedergegeben wird. Eine gleichförmige Düsenstahlablagerung
(3) mit 10 mm Dicke über
die gesamte Oberfläche
des Musters wird dann durch Ablagerung von der ersten Bogensprühkanone
aufgebaut. Eine zweite Sprühkanone
(nicht gezeigt) wird dann in Betrieb gesetzt, die während der
Manipulatorbewegung Kupfer sprüht.
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Der Strom, und damit die Beschickungs-, Sprüh- und Ablagerungsrate
des Düsenstahldrahts wird
allmählich
während
der nächsten
0,5 Minuten verringert, und während
dieser Zeit wird das Kupfersprühen
allmählich
gesteigert, wodurch eine Lage mit variierender Zusammensetzung (4)
von 3 mm Dicke gebildet wird (d. h., das Verhältnis von Kupfer zu Düsenstahl ändert sich
in vorbestimmter, variierender Weise über die Lage (4)).
Das Kupfersprühen
wird für eine
weitere Periode fortgesetzt, um eine Kupferlage von ungefähr 3 mm
Dicke abzulagern, wobei die Programmierung des Manipulators angepasst
wird, um ein flacheres Profil herzustellen.
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Das Kupfersprühen wird kurzzeitig ausgesetzt,
um in dieser Zeit vorgeformte Kühlrohre
(5), bestehend aus einer schlangenförmigen Anordnung von 3 mm-Innendurchmesser-Kupferrohren,
schnell auf die Kupfer-Ablagerung zu klemmen, und während diese
noch heiß ist,
wird das Kupfersprühen
fortgesetzt, wobei der Manipulator so programmiert ist, dass ein
Minimum an Schattenbildung durch die Rohre (5) und eine
hinreichend flache obere Oberfläche bis
zum oberen Teil der Düse
(6) entsteht. Schließlich wurden
Oberteil und Seiten zu einer Form bearbeitet oder geschliffen, die
geeignet ist, an einer Einspannvorrichtung angebracht zu werden,
und Verbindungen wurden an den Positionen (7) und (8)
gemacht für
Eingangs- und Ausgangsverbindungen zu einem Kühlwasserkreislauf. Diese Ausführungsform
fällt außerhalb
des Erfindungsbereichs, dient aber der Veranschaulichung der Sprühformverfahrenstechnik.
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In einer Ausführungsform innerhalb der Erfindungsbereichs
kann die zweite Sprühkanone
verwendet werden, um kohlenstoffarmen Stahl zu sprühen, so
dass die Kühlrohre
(5) in eine Ablagerung aus kohlenstoffarmem Stahl eingebaut werden.
Dieses Verfahren ist etwas einfacher und weniger teuer als das erste,
ergibt aber wegen der geringeren Wärmeleitfähigkeit des stützenden
kohlenstoffarmen Stahls im Vergleich zu Kupfer keine so schnelle
Betriebsgeschwindigkeit der Düsen
in einer PIM- oder HPDC-Maschine.
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Eine weitere Alternative ist, die
Düse und den
Stützkörper ganz
aus Düsenstahl
(d. h. aus einem einzelnen Sprühstrahl)
herzustellen, wobei die metallischen Kühlrohre (5) in Werkzeugstahl
eingebettet werden. Dies ist wegen der hohen Kosten des Düsenstahls
und seiner relativ geringen Wärmeleitfähigkeit
kein bevorzugtes Verfahren.
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Unter bestimmten Umständen können alle drei
oben beschriebenen alternativen Verfahren ohne Unterbrechung durchführt werden,
indem die Kühlrohre
(5) vor Beginn des Sprühens
in ihrer angemessenen Position in Bezug auf das Muster angeklemmt werden.
Dies ist für
komplexere Düsenanordnungen nicht
empfehlenswert, und sorgfältige
Steuerung der Manipulation ist erforderlich, weil Ablagerungen von hartem
Düsenstahl
geringer Wärmeleitfähigkeit
auf den Kühlrohren
(5) auftreten und Abschattung ein Problem bei der Ablagerung
des harten Düsenstahls auf
Metall sein kann. Das Problem des Abschattens bei Sprühformtechniken
ist bekannt, und bei der vorliegenden Technik durch Steuern des
Manipulators, den Gegenstand schnell in verschiedenen Richtungen
im Strahl zu bewegen, vermindert.
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Ein weiteres alternatives Verfahren
ist es, Kühlrohre
an herkömmlich
hergestellten Düsen
unter Verwendung einer Sprühablagerung
zu binden. Ein geeignetes Verfahren besteht darin, die Rückseite
einer herkömmlich
hergestellten Düse
aufzurauhen und, bevorzugt, Rillen einzuarbeiten und falls nötig Unterschneidungen.
Metallkühlrohre
können
in angemessener Position über
der Düsenrückseite
befestigt werden, wobei beide in Position in einem Manipulator gehalten
werden. Ein Metall höherer
Leitfähigkeit, wie
Kupfer oder Aluminiumbronze, kann dann auf die Anordnung von Düsen und
Kühlrohren
gesprüht
werden, so dass die Kühlrohre
in die Sprühablagerung eingebettet
werden. Dieses Verfahren ist oft zufriedenstellend, aber es hat
nicht die Vorteile sehr starken Anhaftens an der Düsen-Bearbeitungsfläche durch
variierende Zusammensetzungen. Das Anhaften kann zu einem bestimmten
Grad durch Verwendung eines eigens aufgesprühten Bindungsüberzugs zwischen
der herkömmlichen
Düse und
dem Material höherer
Leitfähigkeit,
das die Kühlrohre
umgibt, verbessert werden. Ein typischer eigener Bindungsüberzug besteht
aus einer dünnen
Lage aus einer Aluminiumbronze. In bestimmten Fällen kann es vorteilhaft sein,
die Sprühablagerung
zur gleichen Zeit zu verfestigen, zu der sie abgelagert wird, und
zwar durch das Verfahren des Simultansprühhämmerns (SSP). Dieses hat den
Vorteil zu ermöglichen,
dass interne Spannungen in der Ablagerung begrenzt werden, um ein
Verziehen der Düse
zu vermeiden und eine höhere
Dichte des abgelagerten Materials zu erreichen. Ein geeignetes Verfahren
des Sprühhämmerns ist
in der GB-A-1605035
beschrieben.
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Es ist im Allgemeinen vorteilhaft,
die Kühlrohre
vollständig
in dem Stützmaterial
höherer
Wärmeleitfähigkeit
einzubetten, um den maximalen Kühleffekt
zu erreichen. In bestimmten Fällen
kann es aber bequemer oder wirtschaftlicher sein, die Kühlrohre
nur teilweise in dem metallischen Stützkörper höherer Leitfähigkeit einzubetten. In diesem
Fall wird man gewöhnlich
den Düsenblock
dadurch vervollständigen,
dass man auf das Stützmaterial
mit den teilweise eingebetteten Kühlrohren einen weichgemachten
Zement oder ein anderes Material gießt, der/das billig ist, sich
leicht in eine Form arbeiten lässt,
die nötig
ist, um in die Einspannvorrichtung zu passen, und dennoch eine angemessene
Druckfestigkeit hat.
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Als Alternative zur Verwendung von
hohlen metallischen Kühlrohren
(5) können
im Wesentlichen massive Stangen verwendet werden um den Ort und die
Geometrie der Kühlkanäle darzustellen.
Die Stangen sind aus einer Zusammensetzung mit niedrigerem Schmelzpunkt
als jenem des Sprühmaterials, das
die Ablagerung bildet, und enthalten vorzugsweise bleireiche Lotstangen
umfassend (obwohl andere Zusammensetzungen, wie Zinn/Zink oder Legierungen
auf Aluminiumbasis, verwendet werden können).
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Die massiven Stangen können in
das sprühabgelagerte
Material eingebettet werden, wobei die hier für die Einbettung hohler Rohre
(5) beschriebene Technik angewandt wird. Überraschenderweise
wurde gefunden, dass, vermutlich wegen des Überstreichens der Sprühstrahlen
aus geschmolzenem Metall beim Bilden der Ablagerung, die massiven
Stangen selbst nicht schmelzen, während sie in das abgelagerte
geschmolzene Material eingebettet werden.
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Gegen Ende der Sprühablagerung
wird der Düsenblock
(21) so erhitzt, dass seine Temperatur über den Schmelzpunkt der Stangen
steigt. Das geschmolzene Stangenmaterial wird dann durch Rotieren
des Manipulators, auf dem der Düsenblock
geformt wird, herausgeschleudert, wobei eine durchgehende Höhlung oder
eine Kanalanordnung im Inneren des Blocks für Kühlzwecke zurückbleibt.
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Ein besonders günstiger Effekt der Verwendung
von Stangen mit niedrigem Schmelzpunkt ist, dass, wenn einige Abschattung
auftreten sollte, sie nur zu der Tiefe und Größe der Kühlkanäle beiträgt, ohne in irgendeiner Weise
der Kühlwirkung
abträglich zu
sein. In dieser Hinsicht ist es gegenüber der Verwendung beispielsweise
eines eingebetteten Kupferrohres zu bevorzugen.
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In der Praxis ist es günstig, für die Stangen ein
Metall mit niedrigem Schmelzpunkt zu wählen, das sich während des
anschließenden
Sprühablagerungsverfahrens
nicht verzieht oder zusammenbricht. Daher ist ein bleireiches Lot,
mit einer kleinen Zugabe von Kupfer und dem Rest Zinn, gegenüber einer
eutektischen Zinn-Blei-Zusammensetzung mit niedrigerem Schmelzpunkt
zu bevorzugen. Einige Zinklegierungen können in derselben weise verwendet
werden.
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Die Form der Stangen kann so gewählt werden,
dass sie die maximale Kühlung
in der Nähe
der Düsenfläche ergibt.
In diesem Fall kann die Stange von quadratischem Querschnitt sein
oder einem Querschnitt mit einer breiteren flachen Oberfläche nahe
der Düsenfläche. In
jedem Fall ist es vorteilhaft, Stangen zu verwenden die formbar
sind, so dass sie vor dem Einbetten in eine geeignete Anordnung
gebogen werden können.
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Mit Bezug jetzt auf 2 wird eine ähnliche Technik zur Herstellung
von Kernen (22) zum Einsetzen in Düsen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
verwendet. Es ist oft wichtig, bei der Verwendung von Düsen mit
Kern-Einsätzen
die Kerne zu kühlen, weil
Kerne naturgemäß von heißem Thermoplast oder
Metall während
des PIM- oder HPDC-Verfahrens umgeben sind. Kerne sind im allgemeinen
von männlicher
Form und werden deshalb bevorzugt mit innerer Wasser- oder Luftkühlung ausgestattet.
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Das Kühlsystem umfasst eine Anordnung
(9) von zwei konzentrischen Kupferrohren ineinander mit einem
Wassereinlass (10) und einem Wasserauslass (11).
Die Rohranordnung (9) ist auf einem Manipulator (nicht
gezeigt) befestigt, der um die Achse der Kühlrohre rotiert und auch eine
Längsbewegung
in Richtung dieser Achse aufweist. Eine Kupferlage (12)
wird von einer Bogensprühkanone
(nicht gezeigt) auf der Kühlrohranordnung
abgelagert, um die Anordnung bis zu einer Tiefe von 2 mm zu bedecken. Die
Zusammensetzung wird dann variiert, wie im ersten Beispiel beschrieben,
aber in diesem Fall wird die Ablagerung von Kupfer allmählich verringert,
während
die des Werkzeugstahls gesteigert wird, so dass letztlich eine äußere Hülle von
Werkzeugstahl erhalten wird. Die variierende Zusammensetzung geht
bei (13) in die Werkzeugstahlhülle bei (14) über.
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Weil das Verfahren für die Herstellung
von Kernen umgekehrt ist im Vergleich zur Herstellung von Düsen oder
Formen, ist die äußere Form
des Kerns nur ungefähr
die benötigte.
Die gesprühte äußere Form
muss daher etwas größer sein
als die genaue erforderliche Form, die anschließend durch Schleifen und Bearbeiten
erhalten wird.
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Wie bei Formen und Düsen können im
Wesentlichen massive Stangen verwendet werden, um die vorgeformten
Rohre zur Kühlkanal-Darstellung
in Kernen zu ersetzen.
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In solchen Fällen ist es im Allgemeinen
bequemer, mit einer geeigneten Anordnung von Stangen aus einem Metall
mit niedrigem Schmelzpunkt zu beginnen, und dann auf diese Anord nung
ein hoch wärmeleitfähiges Metall
zu sprühen,
welches anschließend
in das harte Düsenmaterial übergeht,
wie oben für
die Einbettung der Rohre 9 in den Kern 22 beschrieben.
Schließlich
müssen
die Stangen herausgeschmolzen werden.
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Düsen,
Formen, Werkzeuge und Kerne, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt wurden, können
günstig
in einer ganzen Reihe von Verdichtungs-, Kompaktierungs-, Press-
und Ziehvorgängen,
zusätzlich
zu dem PIM- und
HPDC-Verfahren, verwendet werden, in denen Temperatursteuerung der
Düse oder
der Form wichtig ist.