EP1364728A2 - Werkzeugform zur Herstellung von metallischen Formteilen durch Giess-, Heiss-, Kalt- oder Warmumformung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Werkzeugform - Google Patents
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- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
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- B22C9/06—Permanent moulds for shaped castings
- B22C9/065—Cooling or heating equipment for moulds
Definitions
- the invention relates to a mold for the production of metallic Molded parts by casting, hot, hot or cold forming as well as a process to produce such a mold.
- the invention is therefore based on the object, a tool shape type mentioned for the production of metallic moldings by To provide casting, hot, hot or cold forming, even under high Temperatures is essentially dimensionally stable, d. H. themselves under extreme Does not significantly expand or contract heat.
- a post-processing of one produced in such a form Workpiece not required.
- the thickness of the workpiece, which in such a form made of ceramic Material is made may be less, as post-processing - like already described above - can be omitted. That means that this material can be saved on the workpiece.
- It is also essential that such a mold has a better thermal conductivity than for example a steel mold, which is essential for the control of the Temperature during the forming process.
- the Slidability of the ceramic material is significantly higher than that of Steel, so essentially on the use of lubricants can be dispensed with. It is also advantageous that the corrosion in the Use of such ceramic agents is essentially avoided. In addition, the thermal shock resistance and also the Wear resistance much higher than with steel molds. In the In addition, the composition of the ceramic mass must be ensured that the shape is resistant to temperature shock.
- the tool shape in slip casting, Die casting, freezing or cement casting is made. More possible Manufacturing processes are vibratory presses, pressing and sintering.
- the mold shape around the cavity openings in particular Long openings, preferably in the form of conical round holes.
- This Long openings or holes around the cavity can be targeted Serve to heat the mold, for example by using hot gases or Liquids are sent through the holes, in particular the flow of material during hot forming (hydroforming) to be able to influence.
- Coils for inductive can be used as heating elements Warming but also heating tapes, heating plates, heating wires, heating rods and Like.
- the heating elements are embedded in the ceramic in such a way that the different coefficients of expansion of the ceramic material on the one hand and the heating elements on the other are taken into account what can happen, for example, that the heating elements are elastic are resiliently embedded in the ceramic mold.
- the holes are not only used for heating, but can also serve to cool the mold and in particular also to freeze the Form in its manufacture.
- the openings can advantageously through Inserting conical tubes into the molding compound are effected so that these are easy to demold.
- the Ceramic mold is formed from individual segments that work together are connectable.
- the formation of the ceramic form in the form of individual Segments has the advantage that it can also be complicated Molding tools can be made that are not in one piece or only difficult, such as B. a mirrored double shape, could be produced.
- the individual segments of the Tool after the shaping be separated. This separation is in usually done by sawing or laser cutting. To do that It is intended to maintain the mold nevertheless at the separation points to arrange so-called separating rings.
- These separating rings in particular Sintered ceramics, separate part of the cross section of the workpiece on the intended location, e.g. B. in the middle of the mirrored double shape.
- the invention also relates to a method for producing a Tool mold according to one or more of claims 1 to 14, which characterized in that the ceramic mass in the form in a first Frozen step, dried in a second step and in a third Step depending on the composition of the ceramic mass the corresponding temperature is cured. Freezing the ceramic Mass after shaping has the advantage of increased dimensional stability Shape during the further manufacturing process, especially the subsequent drying and curing. Predrying the ceramic Mass before the actual hardening process is required to crack the Prevent form. The drying of the ceramic mass before The hardening process takes several hours, especially over 24 hours Temperatures between 40 ° C and 250 ° C. The hardening temperature is in Depending on the composition of the ceramic mass between 600 ° C and 2500 ° C. Further advantageous features are the corresponding ones See subclaims.
- the hardening process itself is advantageously carried out in an environment that is one Oxidation of non-oxidic components in the ceramic mass, e.g. the graphite or the titanium diboride prevented. This can be done by hardening in the environment of appropriate gases, e.g. B. argon.
- the hardening process can advantageously be carried out in a nitrogenous process Environment are carried out to the metallic components in nitrides convert, such as the conversion of metallic Silicon powder in silicon nitride.
- the material guide openings should be large enough that there is no material jamming after the material is heated.
- the double form of a tool consisting of several parts according to Figure 1 is characterized in detail by two component shapes 1 and 2, the are positively connected to one another by the central part 10.
- the middle part 10 also has the separator ring 20, which the inner surface of the Middle part 10 protrudes, so that in the area of the separating ring, that is in the area the mirroring of the double mold, the workpiece 30 in the mold a substantial part after demolding and after removal of the Separation ring 20 is already divided.
- Component shapes 1 and 2 are on the side of the tool each have a cylinder 40, for example when Track hydroforming by compression during the forming phase to be able to.
- the component shape 2 which is the same as the component shape 1 in FIG Figure 1 is formed, recognizable.
- the Bores 70 can act as cooling bores after demolding to facilitate the forming process, or to cool the mold quickly to be able to.
- these bores 70 also serve, however the production of the ceramic mold, the already shaped mass freeze through the flow of a suitable cooling medium.
- the holes 70 can perform several tasks, in particular that Heating the molding tool, for example, when hydroforming to raise the temperature in a targeted manner at certain points on the mold, very similar to this for heating elements, for example in the form of Heating wires can happen, or for cooling the mold during the manufacturing process of the mold itself.
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Abstract
Description
- Silikoncarbid
- Silikonnitrid
- Magnesiumoxid
- Zirkonnitrid
- Titannitrid
- Zirkondiborid
- Titandiborid
- Graphit
- Figur 1
- eine gespiegelte Doppelform eines Werkzeuges bestehend aus zwei Bauteilformen, zwei Mittelteilen und einem Trennring;
- Figur 2
- einen Schnitt durch die Werkzeugform gemäß der Linie II - II aus Figur 1.
Claims (15)
- Werkzeugform zur Herstellung von metallischen Formteilen durch Gieß-, Heiß-, Warm- oder Kaltumformung,
dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugform vollständig aus einer homogenen keramischen Masse ausgebildet ist, mit einem oder mehreren der nachfolgend aufgeführten Bestandteile:SilikoncarbidSilikonnitridMagnesiumoxidZirkonnitridTitannitridZirkondiboridTitandiboridGraphit - Werkzeugform nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugform im Schlickerguss, Druckguss, Gefrierguss oder Zementguss oder durch Sintern, Vibrierpressen oder Pressen hergestellt ist und unter hoher Temperatur im Ofen oder während der Anwendung im Betrieb gehärtet wird. - Werkzeugform nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Außenabmessungen der Werkzeugform größer als 30 x 30 x 30 mm sind und die Wanddicke größer 30 mm beträgt. - Werkzeugform nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Werkzeugform um die Kavität Langöffnungen angeordnet sind, vorteilhaft konische Rundlöcher. - Werkzeugform nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugform im Bereich der Kavität Heizelemente aufweist und zur Erzielung eines guten Wärmeüberganges fest in der Keramik eingebettet ist. - Werkzeugform nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente als Spulen zur induktiven Erwärmung der Werkzeugform als Heizbänder, Heizplatten, Heizdrähte, Heizstäbe o. a. ausgebildet sind. - Werkzeugform nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Werkzeugform ein oder mehrere Trennringe vorgesehen sind, die in die Form einlegbar sind. - Werkzeugform nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugform aus mehreren Segmenten ausgebildet ist, die miteinander verbunden sind, wobei im Übergangsbereich zweier Segmente die Werkzeugform einen Trennring aufweist. - Werkzeugform nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Trennringe aus gesinterter Keramik bestehen. - Werkzeugform nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Trennringe auswechselbar sind. - Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugform nach einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die homogene keramische Masse nach der Formgebung in einem ersten Schritt eingefroren, in einem zweiten Schritt getrocknet und einem dritten Schritt in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der keramischen Masse bei der entsprechenden Temperatur gehärtet wird. - Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugform nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Masse inner- oder außerhalb der Form getrocknet wird. - Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugform nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung der keramischen Masse vor dem Härtevorgang im Temperaturbereich zwischen 40° C und 250° C über mehrere Stunden erfolgt, wobei die Härtetemperatur zwischen 600° und 2.500° C beträgt. - Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der Härtevorgang in einer Umgebung erfolgt, die die Oxidation von nichtoxidischen Bestandteilen in der keramischen Masse, z. B. Graphit oder Titandiborid, verhindert. - Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der Härtevorgang in einer Umgebung erfolgt, der die Nitrifikation begünstigt, beispielsweise durch eine stickstoffhaltige Umgebung.
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