EP2388086A1 - Druckgussformteil einer Druckgussform sowie entsprechende Druckgusseinrichtung - Google Patents

Druckgussformteil einer Druckgussform sowie entsprechende Druckgusseinrichtung Download PDF

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EP2388086A1
EP2388086A1 EP10163115A EP10163115A EP2388086A1 EP 2388086 A1 EP2388086 A1 EP 2388086A1 EP 10163115 A EP10163115 A EP 10163115A EP 10163115 A EP10163115 A EP 10163115A EP 2388086 A1 EP2388086 A1 EP 2388086A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
die
fluid
heat exchange
casting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10163115A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ignaz Huber
Johannes Wunder
Michael Günzel
Sebastien Nisslé
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Georg Fischer Verwaltungs-GmbH
Original Assignee
Georg Fischer Verwaltungs-GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Georg Fischer Verwaltungs-GmbH filed Critical Georg Fischer Verwaltungs-GmbH
Priority to EP10163115A priority Critical patent/EP2388086A1/de
Priority to CN201180024616.7A priority patent/CN103209785B/zh
Priority to PCT/EP2011/057121 priority patent/WO2011144446A1/de
Priority to US13/698,316 priority patent/US20130160966A1/en
Priority to EP11716960.7A priority patent/EP2571643B1/de
Priority to ES11716960.7T priority patent/ES2603079T3/es
Publication of EP2388086A1 publication Critical patent/EP2388086A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/2272—Sprue channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/2218—Cooling or heating equipment for dies

Definitions

  • the invention relates to a diecasting mold part of a die casting mold having at least one first component having a pressure zone, at least one second component and at least one heat exchange chamber through which a fluid flows for the purpose of tempering the pressure zone, wherein the first component comprises at least one wall of the heat exchange chamber , the pressure zone thermally associated heat transfer surface and the pressure zone defines at least a portion of a pouring inlet.
  • the invention further relates to a die casting device.
  • die-casting molds are used for example for Druckguss wornen for die casting.
  • Die casting is preferably used for casting metal, in particular non-ferrous metals or special materials.
  • the molten casting material the melt
  • a casting mold - also referred to as a mold insert In this case, melt flow rates of 20 to 160 m / s and short shot times for introducing 10 to 100 ms are achieved.
  • the casting mold or die casting consists for example of metal, preferably of a hot-work tool steel.
  • the hot chamber method and the cold chamber method can be differentiated. In the former, the die casting device and a melt holding furnace form one unit.
  • the casting unit which supplies the melt to the casting mold is in the melt; with each casting process is a certain volume of Pressed melt into the mold.
  • the die casting device and the melt holding furnace are arranged separately. Only the amount required for the particular casting is metered into a casting chamber and introduced from there into the casting mold.
  • the die casting mold consists of at least one die casting molding which has the first and the second component.
  • the first component has a recess, which represents the heat exchange chamber.
  • the recess or the heat exchange chamber is closed by means of the second component, which is plate-shaped, so as to hold a fluid used for cooling the die-cast molding in the heat exchange chamber. Accordingly, the fluid can be introduced into the heat exchange chamber only via an inlet or an inlet valve and out of the heat exchange chamber through an outlet or an outlet valve.
  • the first component has the pressure zone, which is pressurized by the melt during the casting process.
  • the pressure zone is part of a wall of the heat exchange chamber.
  • the same wall belongs to the heat transfer surface, which is associated with the pressure zone thermally. This means that heat between the pressure zone and the heat transfer surface is transferable and consequently the pressure zone is assigned to the heat transfer surface heat transfer.
  • the second component is preferably provided facing away from the printing zone.
  • a similar structure is for example from the DE 35 02 895 A1 known.
  • the pressure die is described, the problem arises that a reliable and uniform temperature of the print zone is not feasible.
  • a cooling of the die casting molding must be dimensioned so that a reliable cooling is given and at the same time the cooling of a diecast component to be produced is not affected by too fast and / or too uneven cooling. From the boundary conditions of sufficient cooling of the die-cast molding and the most uniform cooling of the die-cast component result in comparatively low cycle times in the production of the die-cast component in order to achieve a good durability of the pressure casting in this way.
  • the second component has at least one projecting into the heat exchange chamber Fluidleitvorsprung and / or open to the first component Fluidleitvertiefung, wherein the Fluidleitvertiefung forms at least a portion of the heat exchange chamber and / or the Fluidleitvorsprung and / or Fluidleitverianaung one, in particular on the course of the heat transfer surface adapted flow contour surface of the second component form / forms, and wherein a recess of the first component forms the heat exchange chamber at least partially.
  • the second component should have the Fluidleitvorsprung or the Fluidleitvertiefung. Both the Fluidleitvorsprung and the Fluidleitvertiefung point in the direction of the first component.
  • the Fluidleitvorsprung protrudes into the heat exchange chamber and the Fluidleitvertiefung is formed open to the first component.
  • the Fluidleitvertiefung should form at least a portion of the heat exchange chamber, so that the Fluidleitvertiefung can be flowed through by the fluid, which is used for controlling the temperature of the pressure zone or the heat transfer surface.
  • the temperature of the pressure zone can be set at least approximately controlling and / or regulating.
  • at least one temperature sensor may be provided on or in the die casting molding, with which the temperature of the pressure zone is at least approximately determinable.
  • the temperature and / or the throughput (volume or mass per unit of time) of the fluid can then be selected or set.
  • the fluid flows through the heat exchange chamber and thereby flows over the heat transfer surface. Because this is associated with the thermal or heat transfer the pressure zone, takes place in this way a temperature of the pressure zone.
  • the temperature of the fluid is significantly smaller than the temperature of the pressure zone or the die casting molding, so that the diecast component to be produced cools down as quickly as possible and the diecasting device can be removed.
  • the heat exchange chamber is at least partially formed in the second component, allowing a more reliable loading of the heat transfer surface with the fluid and thus a better cooling characteristics or a faster cooling of the die-cast molding.
  • the Fluidleitvorsprung and / or the Fluidleitverianaung form the flow contour surface.
  • This is provided on the second component.
  • flow contour surface is meant a non-planar surface contour.
  • the flow contour surface should be adapted to the course of the heat transfer surface.
  • the flow contour surface and the heat transfer surface may extend parallel to one another at least in regions. In this way, the fluid is guided such that areas of the heat transfer surface are specifically acted upon by the fluid.
  • the heat transfer surface which with thermally highly stressed areas correspond to the pressure zone.
  • the heat transfer surface or the heat transfer surface and the second component may have such a contouring.
  • the heat transfer surface and / or the second component are contoured such that the most uniform possible cooling of the diecast component to be produced is achieved. In this way, stresses in the material of the die-cast component are avoided, thus achieving high stability.
  • a depression of the first component should at least partially form the heat exchange chamber.
  • the heat exchange chamber may be formed entirely by the recess of the first component, in which case the fluid-conducting projection of the second component protrudes into the recess.
  • both the recess of the first component and the Fluidleitvertiefung of the second component may be provided and form the heat exchange chamber together.
  • die-cast molding can be used both for the hot chamber method and for the cold chamber method and for any material compositions of the melt.
  • the flow contour surface has at least one of the Fluidleitvorsprung and / or the Fluidleitverianaung formed with convex and / or concave area.
  • the flow contour surface can in principle be shaped as desired. However, it preferably has convex or concave areas in which the flow contour surface is continuous, so no jumps or Has paragraphs. If a plurality of convex and / or concave areas are provided, the transition between these preferably also runs continuously. Due to the continuous flow contour surface, the heat exchange chamber can be designed to be flow-favorable, that is, to oppose the fluid flowing through it with a comparatively low flow resistance. Furthermore, the occurrence of vortices and / or backflows is reduced, so that a reliable overflow of the heat transfer surface is given to the fluid.
  • the convex or concave regions can be formed at least by the fluid-conducting projection and / or the fluid-conducting recess. This means that the Fluidleitvorsprung or the Fluidleitvertiefung at least partially have a convex and / or concave surface.
  • the Fluidleitvorsprung or the Fluidleitvertiefung can also be used as so-called turbulators, to increase in this way the heat transfer from the heat transfer surface to the fluid.
  • a further embodiment of the invention provides that the contour of the heat transfer surface is at least partially approximated to one, in particular three-dimensional contour of the print zone or corresponds to it.
  • This can be achieved for example by a uniform wall thickness of the wall, which are assigned to both the pressure zone and the heat transfer surface on opposite sides.
  • a desired heat conduction rate in this can be achieved by a corresponding choice of the wall thickness or for certain Areas can be targeted.
  • the wall thickness of the wall decreases in the direction of flow of the fluid, since the fluid warms up when flowing through and thus decreases its cooling effect on the heat transfer surface or the pressure zone. To compensate for this, it may be necessary to increase the thermal conductivity of the wall, which is usually achieved by a smaller wall thickness.
  • the flow contour surface extends to the heat transfer surface in such a way that an approximately uniformly large flow cross section for the fluid is present at least zonally over the flow path of the fluid in the heat exchange chamber. Accordingly, the flow contour surface extends at least partially substantially parallel to the heat transfer surface. This achieves the constant flow cross section for the fluid.
  • Such an embodiment has the advantage that the occurrence of vortices and / or backflows is reduced, which preferably occur in areas in which the flow cross section for the fluid changes too much or too fast.
  • the heat exchange chamber is fluid-connected to at least one, in particular designed as a fluid line fluid connection.
  • the fluid connection is provided, with which the heat exchange chamber is fluid-connected.
  • the heat exchange chamber associated with two fluid ports, wherein the fluid of the heat exchange chamber can be fed through one of the fluid ports and discharged through the other from the heat exchange chamber.
  • the fluid connections can be formed at least in regions as - for example, pipe-like design - fluid line.
  • the fluid line is provided at least partially in the first component and / or the second component.
  • the fluid line therefore runs partially through the first and / or second component.
  • the fluid line is provided as a bore and thus forms a FluidzuSciencebohrung or a Fluidab USAbohrung.
  • a plurality of fluid ports or fluid conduits mouth into the heat exchange chamber, they are preferably arranged clearly spaced from one another, in particular if fluid is supplied to the heat exchange chamber by means of one fluid port and fluid is removed by means of the other fluid port. In this case, preference is given to arranging the openings of the fluid connections or fluid lines of the heat exchange chamber on opposite sides of the heat exchange chamber, as viewed in the direction of flow.
  • a further embodiment of the invention provides that the first component or the second component has a receptacle, in which the second component or the first component at least partially, in particular completely, can be used.
  • this is preferably encompassed by the respective other component such that it is fixed at least in the lateral direction, that is to say no Slipping of a component relative to the other component in this direction is possible.
  • a support surface in the region of the receptacle may be provided on the other component, a support surface in the region of the receptacle.
  • This support surface is preferably formed as a support web, which extends in an outer region of the receptacle to further areas of the exception around.
  • the bearing surface can cooperate to achieve a sealing effect between the one and the other component with a mating surface of a component.
  • the first component is releasably connected to the second component, in particular by means of a screw connection. It is provided that the first component is formed separately from the second component. Subsequently, the at least two components are assembled to the die-cast molding and thereby releasably connected to each other, wherein the heat exchange chamber is formed.
  • the detachable connection can in principle be made arbitrarily. However, a screw connection with at least one screw or a threaded bolt is preferred.
  • the first and / or the second component may have at least one sensor receptacle for a temperature sensor.
  • the temperature sensor serves to at least approximately determine the temperature of the first or of the second component.
  • a temperature control of the fluid or an adjustment of a fluid flow rate can be controlled and / or regulated.
  • the sensor receptacle is arranged such that the Temperature sensor can at least approximately detect the temperature of the pressure zone or the pressure region of the first and the second component.
  • a seal sealing the heat exchange chamber is provided between the first and the second component. In order to prevent an unforeseen leakage of the fluid from the heat exchange chamber, this is associated with the seal.
  • the seal can be designed for example as an O-ring and embrace the heat exchange chamber in the circumferential direction substantially. An exchange of the fluid located in the heat exchange chamber is of course also possible by means of the fluid connection or the fluid line.
  • the invention further relates to a die casting device, comprising at least one die casting molding, in particular according to the preceding embodiments, wherein the die casting molding is part of a die and at least one first component, at least one second component and at least one of the components formed by a fluid flow-through heat exchange chamber for temperature control of the pressure zone, wherein the first component has a at least one wall of the heat exchange chamber belonging, the pressure zone thermally associated heat transfer surface and the pressure zone defines at least a portion of a pouring inlet.
  • the second component has at least one projecting into the heat exchange chamber Fluidleitvorsprung and / or an open toward the first component Fluidleitvertiefung, wherein the Fluidleitvertiefung at least a portion of the heat exchange chamber forms and / or the Fluidleitvorsprung and / or Fluidleitverianaung one, in particular adapted to the course of the heat transfer surface flow contour surface of the second component / forms and wherein a recess of the first component forms the heat exchange chamber at least partially.
  • the die-casting device is, for example, a die-casting machine and is accordingly designed for the production of die-cast components. It has, in addition to other well-known elements on at least one die-cast molding, which is in accordance with the above statements or further education.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that in each case at least one die casting mold form a casting mold unit, a runner unit and / or a casting inlet unit of the diecasting device, the casting mold unit having a casting mold, the runner unit having a casting area and the casting inlet unit having the casting inlet.
  • the casting mold, the sprue area and the pouring inlet are respectively delimited, at least in regions, by the pressure zones of the first components of the die cast molding of the die casting mold.
  • the casting mold is provided, into which the melt is introduced and from which subsequently the die cast component can be removed. The feeding of the melt takes place via the gate unit and / or the pouring inlet unit.
  • the mold unit and the Angussaku consist of at least two die-cast moldings, while the G maneinlassech only has at least one die-cast molding.
  • a development of the invention provides that the casting mold, the sprue area and / or pouring inlet are fluidly connected to each other for flowing through with a casting material.
  • the liquid or molten casting material is also referred to as a melt.
  • the supply of the casting material to the casting mold takes place via the sprue area or the casting inlet. Accordingly, the fluid connection between the mold, the gate area and the pouring inlet must be provided.
  • the casting mold, the sprue area and the casting inlet thus represent casting areas through which the melt or the casting material can flow.
  • the heat exchange chambers of the casting mold unit, the runner unit and / or the pouring inlet unit are fluidly connected to each other for flowing through with the fluid.
  • Both the mold unit, the Angussaku, and the G cordeinlassech can each consist of a die-casting mold, which in turn has at least two die-cast moldings.
  • the mold unit, the gate unit and the pouring inlet unit each have a heat exchange chamber. These heat exchange chambers should be connected to each other in such a way that they can be flowed through jointly by the fluid.
  • the heat exchange chamber of the mold unit a fluid supply port for supplying the fluid and the pouring inlet unit, a fluid outlet port for removing the fluid from the Compression molding device have. Accordingly, the fluid supplied through the fluid supply port first flows through the casting mold unit, then the gate unit and subsequently the pouring inlet unit, and then exits the die casting device through the fluid outlet port.
  • the heat exchange chambers of the mold unit, the Angussaku and / or the G maneinlasshow each have separate fluid connections.
  • the heat exchange chambers of the casting mold unit, the runner unit and / or the pouring inlet unit are connected to at least one common fluid connection. In this way, it is possible, as already stated above, to simultaneously supply the fluid to both the mold unit, the gate unit and the pouring inlet unit, without having to provide separate fluid connections. In this way, the design effort for the die-cast device or the respective die-cast molding can be reduced.
  • the mold unit, Angussaku and G maneinlassech be individually controlled or controlled.
  • the FIG. 1 shows a die casting device 1, for example, a die casting machine or a part of such.
  • the die casting device 1 is used to produce one or more die-cast components (not shown). It has a casting mold unit 2, a runner unit 3 and a pouring inlet unit 4.
  • the casting mold unit 2 consists of a first die casting mold 5, the runner unit 3 of a second die casting mold 6 and the casting inlet unit 4 of a third die casting mold 7.
  • the first die casting mold 5 settles two die-cast fittings 8 and 9 and the second die from die-cast moldings 10 and 11 together.
  • the third die casting mold 7 consists of a die-cast molding 12.
  • the die-casting molding 8 has a first component 13 and a second component 14.
  • the die casting mold parts 9 to 12 first components 15, 17, 19 and 21 and second components 16, 18, 20 and 22 are assigned.
  • the casting mold unit 2 has a casting mold 23 which is present at least in regions between pressure zones 24 and 25 of the first components 13 and 15.
  • the casting mold 23 essentially has a shape which represents a negative of a die-cast component to be produced.
  • casting material or melt is thus introduced into the casting mold 23 between the pressure zones 24 and 25, and after cooling and solidification of the melt, the die casting component is removed from the casting mold 23.
  • the die-cast moldings 8 and 9 have a similar structure, so that at first only the diecasting mold part 8 is described and only the differences from the die cast mold part 9 are pointed out.
  • the second component 14 of the die-cast molding 8 has a Fluidleitvertiefung 26, which forms a heat exchange chamber 27 of the die-cast molding 8 completely.
  • the first Component 13 is flat or plate-shaped for this reason and is arranged on the second component 14 such that it closes the heat exchange chamber 27 or the Fluidleitvertiefung 26.
  • the Fluidleitvertiefung 26 is formed like a trough in the second component 14. This means that the second component 14 closes the fluid-conducting recess 26 with the exception of the opening 28 facing the first component 13.
  • the second component 14 For receiving the first component 13, the second component 14 has a receptacle 29, which is designed such that the second component 14 can completely accommodate the first component 13.
  • the pressure zone 24 of the first component 13 is substantially on a plane with sealing surfaces 30, which cooperate with corresponding sealing surfaces (not shown here) of the die-cast molding 9 to seal the mold 23 during the casting against an environment of the die-casting device 1.
  • a support surface 31 is provided, which is designed as a circumferential support web and a support of the first component 13 in the receptacle 29 is used.
  • Two fluid inlet ports 32 and two fluid outlet ports 33 open into the heat exchange chamber 27, of which only one is shown visibly.
  • the assignment shown here is to be understood as purely exemplary.
  • the fluid inlet ports 32 and the fluid outlet ports 33 can each be interchanged, so that the heat exchange chamber 27 can be traversed in different directions by the fluid.
  • a heat transfer surface 34 is arranged, which is overflowed with the present in the heat exchange chamber 27 fluid.
  • the heat transfer surface 34 in this case belongs to a wall of the heat exchange chamber 27, preferably the same wall as the pressure zone 24.
  • the die casting mold part 8 arranged directly opposite the die casting molding 8 essentially differs from the former in that here the first component 15 has a depression 35 which at least partially forms a heat exchange chamber 36 of the die casting molding 9. Furthermore, the second component 16 of the die-cast molding 9 has only one fluid inlet port 37.
  • the die-cast moldings 10 and 11 are part of the gating unit 3, in which there is a sprue area 38 or is delimited by the first components 17 and 19.
  • the sprue area 38 is present in the first components 17 and 19 incorporated flow channels 39 (indicated here only for the first component 17).
  • flow channels 39 In the flow channels 39 is also a pressure zone 40 of the Angussaku 3 ago.
  • a heat transfer surface 41 is provided on the first component 17. If the first component 17 is arranged in a receptacle 42 provided for this purpose of the second component 18, the heat transfer surface 41 together with the second component 18 limits a heat exchange chamber 43 of the die-cast molding 10.
  • a support surface 44 is provided, which is designed as a circumferential support web , The receptacle 42 is designed such that the second component 18 can completely accommodate the first component 17, so that sealing surfaces 45 of the first component 17 are aligned with sealing surfaces 46 of the second component 18 and with sealing surfaces of the first component 19 and the second component, not shown here 20 cooperate for sealing the sprue area 38 with respect to an environment of the die casting device 1.
  • At least one fluid inlet connection 47 and one fluid outlet connection 48 are provided, which open into the heat exchange chamber 43.
  • the heat exchange chamber 43 is also formed here as a Fluidleitvertiefung 49.
  • the directly opposite the die casting molding 10 provided die-cast molding 11 is constructed analogously to this. In this respect, statements made for the diecast part 10 are readily transferable to the diecast part 11 and vice versa.
  • the FIG. 1 shows that the first component 19 of the die-cast molding 11 has a recess 50. If the first component 19 is arranged in the second component 20, then this recess 50 serves to form a heat exchange chamber 51.
  • the second component 20 has, analogously to the second component 18 of the die-cast molding 10, in each case a fluid inlet connection 52 and each have a fluid inlet port 52 and a fluid outlet port 53.
  • the casting inlet unit 4 is associated with a cooling ring 54, which has a heat exchange chamber 55 which is closable with a closure plate 56.
  • the cooling ring 54 in this case has a central opening 57, in which a G tellmaterialleitfortsatz 58 of the first component 21 of the die-cast molding 12 engages.
  • a flow channel is formed as a pouring inlet 59, which also extends over other areas of the first member 21 up to the Angussappel 3.
  • molten casting material (melt) can flow to pass through the gate unit 3 into the mold unit 2.
  • a pressure zone 60 In the flow channel 59 is so far also a pressure zone 60 before. This is relative to a wall of the first component 21, a heat transfer surface 61 (not visible here) opposite.
  • This heat transfer surface 61 is present in a heat exchange chamber 62, which is formed by a recess 63 of the first component 21.
  • the heat exchange chamber 62 is opened in the direction of the second component 22.
  • the second component 22 serves to close the heat exchange chamber 62 or the recess 63.
  • the second component 22 has a Fluidleitvorsprung 64, which projects into the heat exchange chamber 62.
  • the fluid guide projection 64 forms a flow contour surface 65 of the second component 22.
  • the flow contour surface 65 is a non-planar surface contour and has a concave region 66.
  • the concave area 66 is formed by the Fluidleitvorsprung 64 with.
  • the in the FIG. 1 illustrated die casting device 1 is used to produce die-cast components of casting material, which is in the form of the melt.
  • the die-cast parts 8 and 10 and the die-cast parts 9 and 11 are moved towards one another so that the casting mold 23 or the sprue area 38 is sealed.
  • the pressurized melt is fed, which runs along the pouring inlet 59 in the direction of the gating unit 3 and flows into its sprue area 38 or the flow channels 39.
  • the flow channels 39 provide for a fanning out of the stream of melt, so that the casting mold 23 can be fed to the melt in different positions as seen in the lateral direction.
  • the casting inlet unit 4 is supplied with melt until the casting mold 23 is filled.
  • the melt is cooled, for which purpose fluid is introduced into the heat exchange chambers 27, 36, 43, 51, 55 and 62.
  • the temperature of the fluid or its mass flow is selected such that the best possible cooling characteristic of the die-cast component is present. For this purpose, it is particularly necessary to cool this as evenly as possible in order to ensure a sufficiently high stability of the die-cast component.
  • the die-cast mold parts 8 and 10 and the die-cast mold parts 9 and 11 are displaced away from each other, so that the casting mold 23 and the sprue area 38 are released.
  • the cooling ring 24 is removed from the casting inlet unit 4.
  • the produced die cast component together with the sprue remaining in the sprue area 38 and the casting material of the die casting device 1 remaining in the area of the casting inlet unit 4 can be removed.
  • As part of a post-processing of the sprue is removed from the die-cast component and preferably remelted.
  • the FIG. 2 shows a sectional view of the die-cast device 1, wherein an arrangement of the die-cast moldings 8 to 12 is shown, which is present during the casting process.
  • the die-cast moldings 8 and 9 and the die-cast moldings 10 and 11 are therefore in each case in a sealing manner against one another.
  • the casting mold 23 is not limited only by the pressure zone 24 of the die casting 8 and an unspecified pressure zone of the die casting 9, but that the second components 14 and 16 each have a pressure range 69 and 70, which define the casting mold 23 , In this case, the pressure region 69 terminates substantially flush with the pressure zone 24 and the pressure region 70 with the pressure zone 25 of the first component 15 of the die-cast molding 9.
  • the first components 13 and 15 are each completely accommodated in the second components 14 and 16, for which purpose the receptacle 29 is provided in the case of the die-cast molding 8.
  • each screw 71 has at least one screw 72.
  • a sensor receptacle 73 is provided in the second components 14 and 16, in which a temperature sensor, not shown here, can be arranged. By means of this temperature sensor, the temperature of the second components 14 and 16 or at least approximately the temperature of the pressure zones 24 and 25 can be determined. On the basis of this specific temperature, the temperature of the fluid or its mass flow is then adjusted in a controlling and / or regulating manner. In this way, the present in the die casting device 1 melt can be cooled quickly and selectively to a certain temperature.
  • a respective seal 74 is provided, which encloses the entire, respectively associated heat exchange chamber 27, 36, 43, 51 or 62.
  • the heat exchange chambers 27, 36, 43, 51 and 62 each have a high fluid pressure can be applied without the fluid can escape from them unintentionally.
  • the heat exchange chamber 27 of the die-cast molding 8 can be formed only by the Fluidleitvertiefung 26 of the second component 14.
  • the heat exchange chambers 36, 43 are each formed by the recesses 35 and 50 of the first components 15 and 19 and a recess 75 of the first component 17 with.
  • the die-cast moldings 8, 9, 10 and 11 basically have a similar structure are while the die-cast part 12 shows a structurally different structure.
  • the Fluidleitvorsprung 24 in the heat exchange chamber 62 which is formed by the recess 63 in the first component 21.
  • the contour of the heat transfer surface 61 is adapted to the contour of the print zone 60 at least partially. In part, the flow contour surface extends in such a way to the heat transfer surface 61, that at least zonal an approximately constant large flow cross section for the fluid is formed.
  • the FIG. 3 shows the G maneinlassmaschine 4, consisting of the first component 21 and the second component 22.
  • the first component 21 has the G manmaterialleitfortsatz 58, in which the casting inlet 59 and the pressure zone 60 regions present. However, both continue in a bottom region of the first component 21 in the direction of the gating unit 3.
  • FIG. 4 shows a sectional view of the G maneinlassiser 4, consisting of the first member 21 and the second member 22.
  • a stream 81 is shown in melt. This is in the region of the pressure zone 60 before.
  • the heat transfer area 61 is located opposite this wall. This limits the heat exchange chamber 62, which corresponds to the fluid inlet port 67 and the fluid outlet port 68. Fluid flowing in through the fluid inlet connection 67 thus flows through the heat exchange chamber 62 as far as the fluid outlet connection 68. In this case, the heat transfer surface 61 and thus also the pressure zone 60 is cooled by the fluid.
  • the fluid inlet connection 67 is designed such that fluid flowing into it from the heat exchange chamber 62 initially strikes a deflection region 82 which is formed by the wall of the first component 21 at the highest point of the heat exchange chamber 62.
  • the deflection region 82 causes a deflection of the fluid so that it flows in the direction of the fluid outlet connection 68.
  • the FIG. 4 makes it clear that the flow contour surface 65 of the second component extends to the heat transfer surface 61 such that the fluid is given a substantially constant flow cross section.
  • the flow contour surface 65 runs at least in regions parallel to the heat transfer surface 61.
  • the second component 22 is arranged on the first component 21 in such a way that it closes the heat exchange chamber 62.
  • the heat exchange chamber 62 is provided on the side facing away from the pressure zone 60 of the first component 21 with an opening and the second component 22 for closing the same arranged in this opening.
  • FIG. 5 shows a view of the first component 21 from below. Because the second component 22 is not shown, a view through the opening into the heat exchange chamber 62 is possible. It becomes clear that here the first component 21 provides a bearing surface 83 for the second component 22. In the support surface 83 is also the seal 74th which is arranged between the first component 21 and the second component 22 for sealing the heat exchange chamber 62.
  • a temperature sensor can be arranged to at least approximately determine the temperature of the first component 21 and the casting inlet unit 4.
  • the heat transfer surface 61 has a three-dimensional contour. It lies in the FIG. 4 shown concave profile of the heat transfer surface 61 only in a vertical sectional area (starting from the line 84) before. In the lateral direction, which is perpendicular to the sectional plane, a course of the heat transfer surface 61 deviating from this concave profile may be present.
  • the heat transfer surface 61 is preferably contoured such that the most uniform possible cooling of the melt takes place through the fluid in the heat exchange chamber 62. In principle, however, the heat transfer surface 61 can be configured as desired and, for example, can also be designed in such a way as to ensure the simplest possible manufacturability of the first component 21.
  • FIG. 6 shows a view of the first component 21 from below, wherein the opening of the heat exchange chamber 62 (not visible here) is closed with the second component 22.
  • a receptacle 85 which has the first component 21 for the second component 22, may, but is not necessarily, completely filled by the second component 22 be.
  • the second component 22 in the region of a portion of the holes 79 recesses, so that the receptacle 85 is not completely filled by the second component 22.
  • the receptacle 85 is configured in principle such that the second component 22 is completely received in the receptacle 85 at least in the vertical direction. This means that a depth of the receptacle 85 substantially corresponds to a wall thickness of the second component 22 in the region of the support surface 83, so that the components 21 and 22 form with their bottom surfaces a substantially planar surface.
  • the fluid used for cooling may be either gaseous or liquid.
  • the fluid used for cooling may be either gaseous or liquid.
  • the effectiveness of the temperature control or cooling can be increased.
  • Fluidleitvorsprünge in Provided sense of the die-cast molding 12, which protrude into the respective heat exchange chamber 27, 36, 43, 51 or 55.
  • Such Fluidleitvorsprünge serve insofar as turbulators, for example, to generate turbulence and thus to increase the heat transfer.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckgussformteil (8,9,10,11,12) einer Druckgussform (5,6,7), mit mindestens einem eine Druckzone (24,25,40,60) aufweisenden ersten Bauteil (13,15,17,19,21), mindestens einem zweiten Bauteil (14,16,18,20,22) und mindestens einer von den Bauteilen (13,14,15,16,17,18,19,20,21,22) gebildeten, von einem Fluid durchströmbaren Wärmetauschkammer (27,36,43,51, 55,62) zur Temperierung der Druckzone (24,25,40,60), wobei das erste Bauteil (13,15,17,19,21) eine mindestens einer Wandung der Wärmetauschkammer (27,36,43,51,55,62) angehörende, der Druckzone (24,25,40,60) thermisch zugeordnete Wärmeübertragungsfläche (34,41,61) aufweist und die Druckzone (24,25,40,60) zumindest einen Teil eines Gießeinlasses (59) begrenzt. Dabei ist vorgesehen, dass das zweite Bauteil (14,16,18,20,22) mindestens einen in die Wärmetauschkammer (27,36,43,51,55,62) hineinragenden Fluidleitvorsprung (64) und/oder eine zum ersten Bauteil (13,15,17,19,21) hin offen ausgebildete Fluidleitvertiefung (26,49) aufweist, wobei die Fluidleitvertiefung (26,49) mindestens einen Anteil der Wärmetauschkammer (27,36,43,51,62) bildet und/oder der Fluidleitvorsprung (64) und/oder die Fluidleitvertiefung (26,49) eine, insbesondere an den Verlauf der Wärmeübertragungsfläche (34,41,61) angepasste Strömungskonturfläche (65) des zweiten Bauteils (14,16,18,20,22) bilden/bildet, und wobei eine Vertiefung (35,50,75,76) des ersten Bauteils (13,15,17,19,21) die Wärmetauschkammer (27,36,43,51,55,62) zumindest bereichsweise ausbildet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Druckgusseinrichtung (1).

Description

    Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft ein Druckgussformteil einer Druckgussform, mit mindestens einem eine Druckzone aufweisenden ersten Bauteil, mindestens einem zweiten Bauteil und mindestens einer von den Bauteilen gebildeten, von einem Fluid durchströmbaren Wärmetauschkammer zur Temperierung der Druckzone, wobei das erste Bauteil eine mindestens einer Wandung der Wärmetauschkammer angehörende, der Druckzone thermisch zugeordnete Wärmeübertragungsfläche aufweist und die Druckzone zumindest einen Teil eines Gießeinlasses begrenzt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Druckgusseinrichtung.
  • Derartige Druckgussformen werden beispielsweise für Druckgusseinrichtungen zum Druckgießen verwendet. Das Druckgießen wird bevorzugt zum Gießen von Metall, insbesondere Nichteisenmetallen oder Sonderwerkstoffen eingesetzt. Beim Druckgießen wird das geschmolzene Gießmaterial, die Schmelze, unter hohem Druck mit relativ großer Geschwindigkeit in eine Gießform ― auch als Formeinsatz bezeichnet ― gedrückt. Dabei werden Fließgeschwindigkeiten der Schmelze von 20 bis 160 m/s und kurze Schusszeiten zum Einbringen von 10 bis 100 ms erreicht. Die Gießform beziehungsweise Druckgussform besteht dabei beispielsweise aus Metall, bevorzugt aus einem Warmarbeitsstahl. Für das Druckgießen können das Warmkammer-Verfahren und das Kaltkammer-Verfahren unterschieden werden. Bei ersterem bilden die Druckgusseinrichtung und ein Warmhalteofen für die Schmelze eine Einheit. Das Gießaggregat, welches die Schmelze der Gießform zuführt, befindet sich in der Schmelze; bei jedem Gießvorgang wird ein bestimmtes Volumen der Schmelze in die Gießform gedrückt. Bei dem Kaltkammer-Verfahren sind dagegen die Druckgusseinrichtung und der Warmhalteofen für die Schmelze getrennt angeordnet. Nur die für den jeweiligen Abguss erforderliche Menge wird in eine Gießkammer dosiert und von dort aus in die Gießform eingebracht.
  • Die Druckgussform besteht aus mindestens einem Druckgussformteil, welches das erste und das zweite Bauteil aufweist. Dabei verfügt das erste Bauteil über eine Ausnehmung, welche die Wärmetauschkammer darstellt. Die Ausnehmung beziehungsweise die Wärmetauschkammer wird mittels des zweiten Bauteils, welches plattenförmig ausgebildet ist, verschlossen, um so ein zur Kühlung des Druckgussformteils verwendetes Fluid in der Wärmetauschkammer zu halten. Das Fluid kann demnach lediglich über einen Einlass beziehungsweise ein Einlassventil in die Wärmetauschkammer ein- und durch einen Auslass beziehungsweise ein Auslassventil aus der Wärmetauschkammer ausgebracht werden.
  • Das erste Bauteil weist die Druckzone auf, welche von der Schmelze beim Durchführen des Gießvorgangs mit Druck beaufschlagt wird. Die Druckzone ist dabei Teil einer Wandung der Wärmetauschkammer. Vorzugsweise derselben Wandung gehört die Wärmeübertragungsfläche an, welche der Druckzone thermisch zugeordnet ist. Das bedeutet, dass Wärme zwischen der Druckzone und der Wärmeübertragungsfläche übertragbar ist und folglich die Druckzone der Wärmeübertragungsfläche wärmeübertragend zugeordnet ist. Das zweite Bauteil ist vorzugsweise der Druckzone abgewandt liegend vorgesehen.
  • Ein ähnlicher Aufbau ist beispielsweise aus der DE 35 02 895 A1 bekannt. Bei der in der DE 35 02 895 A1 beschriebenen Druckgussform tritt jedoch das Problem auf, dass eine zuverlässige und gleichmäßige Temperierung der Druckzone nicht realisierbar ist. Aus diesem Grund muss eine Kühlung des Druckgussformteils so dimensioniert sein, dass eine zuverlässige Kühlung gegeben ist und gleichzeitig das Auskühlen eines herzustellenden Druckgussbauteils nicht durch zu schnelles und/oder zu ungleichmäßiges Abkühlen beeinträchtigt wird. Aus den Randbedingungen der ausreichenden Kühlung des Druckgussformteils und dem möglichst gleichmäßigen Abkühlen des Druckgussbauteils ergeben sich vergleichsweise niedrige Taktzeiten bei der Herstellung des Druckgussbauteils, um auf diese Weise eine gute Haltbarkeit des Druckbaugussteils zu erzielen. Das bedeutet jedoch, dass pro Zeiteinheit lediglich eine vergleichsweise niedrige Anzahl an Druckgussbauteilen herstellbar ist.
  • Es ist demgegenüber die Aufgabe der Erfindung, ein Druckgussformteil vorzustellen, welches die eingangs genannten Nachteile nicht aufweist, sondern gleichzeitig eine gute Auskühlungscharakteristik und einen hohen Durchsatz (Druckgussbauteile pro Zeiteinheit) ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Druckgussformteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das zweite Bauteil mindestens einen in die Wärmetauschkammer hineinragenden Fluidleitvorsprung und/oder eine zum ersten Bauteil hin offen ausgebildete Fluidleitvertiefung aufweist, wobei die Fluidleitvertiefung mindestens einen Anteil der Wärmetauschkammer bildet und/oder der Fluidleitvorsprung und/oder die Fluidleitvertiefung eine, insbesondere an den Verlauf der Wärmeübertragungsfläche angepasste Strömungskonturfläche des zweiten Bauteils bilden/bildet, und wobei eine Vertiefung des ersten Bauteils die Wärmetauschkammer zumindest bereichsweise ausbildet. Zunächst soll also das zweite Bauteil den Fluidleitvorsprung beziehungsweise die Fluidleitvertiefung aufweisen. Sowohl der Fluidleitvorsprung als auch die Fluidleitvertiefung weisen in Richtung des ersten Bauteils. Dies bedeutet, dass der Fluidleitvorsprung in die Wärmetauschkammer hineinragt und die Fluidleitvertiefung zum ersten Bauteil hin offen ausgebildet ist. Dabei soll die Fluidleitvertiefung mindestens einen Anteil der Wärmetauschkammer bilden, sodass die Fluidleitvertiefung von dem Fluid durchströmbar ist, welches zur Temperierung der Druckzone beziehungsweise der Wärmeübertragungsfläche verwendet wird.
  • Durch das Einbringen des auf eine bestimmte Temperatur eingestellten Fluids in die Wärmetauschkammer, kann die Temperatur der Druckzone zumindest näherungsweise steuernd und/oder regelnd eingestellt werden. Zu diesem Zweck kann an beziehungsweise in dem Druckgussformteil mindestens ein Temperatursensor vorgesehen sein, mit welchem die Temperatur der Druckzone zumindest näherungsweise bestimmbar ist. Aufgrund dieser bestimmten Temperatur kann anschließend die Temperatur und/oder der Durchsatz (Volumen beziehungsweise Masse pro Zeiteinheit) des Fluids gewählt beziehungsweise eingestellt werden. Das Fluid durchströmt die Wärmetauschkammer und überströmt dabei die Wärmeübertragungsfläche. Weil diese thermisch beziehungsweise wärmeübertragend der Druckzone zugeordnet ist, erfolgt auf diese Weise eine Temperierung der Druckzone.
  • Üblicherweise ist die Temperatur des Fluids dabei deutlich kleiner als die Temperatur der Druckzone beziehungsweise des Druckgussformteils, sodass das herzustellende Druckgussbauteil möglichst schnell abkühlt und der Druckgusseinrichtung entnommen werden kann. Im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Druckgussformteilen ist hier demnach die Wärmetauschkammer zumindest teilweise in dem zweiten Bauteil ausgebildet, was ein zuverlässigeres Beaufschlagen der Wärmeübertragungsfläche mit dem Fluid und folglich eine bessere Abkühlcharakteristik beziehungsweise ein schnelleres Abkühlen des Druckgussformteils ermöglicht.
  • Alternativ oder zusätzlich bilden der Fluidleitvorsprung und/oder die Fluidleitvertiefung die Strömungskonturfläche. Diese ist an dem zweiten Bauteil vorgesehen. Unter Strömungskonturfläche ist dabei eine nicht-ebene Oberflächenkontur zu verstehen. Mit der so vorliegenden Konturierung des zweiten Bauteils kann die Anströmung der Wärmeübertragungsfläche mit dem Fluid verbessert werden beziehungsweise gezielt Bereiche der Wärmeübertragungsfläche mit Fluid beaufschlagt werden. Auch auf diese Weise ist die bessere Abkühlcharakteristik beziehungsweise das schnellere Abkühlen erzielbar. Bevorzugt soll dabei die Strömungskonturfläche an den Verlauf der Wärmeübertragungsfläche angepasst sein. Beispielsweise können die Strömungskonturfläche und die Wärmeübertragungsfläche zumindest bereichsweise parallel zueinander verlaufen. Auf diese Weise wird das Fluid derart geführt, dass Bereiche der Wärmeübertragungsfläche gezielt mit dem Fluid beaufschlagbar sind.
  • Beispielsweise ist dies für Bereiche der Wärmeübertragungsfläche vorgesehen, welche mit thermisch besonders hochbelasteten Bereichen der Druckzone korrespondieren. Alternativ können auch lediglich die Wärmeübertragungsfläche oder die Wärmeübertragungsfläche und das zweite Bauteil eine derartige Konturierung aufweisen. Vorzugsweise sind die Wärmeübertragungsfläche und/oder das zweite Bauteil derart konturiert, dass ein möglichst gleichmäßiges Abkühlen des herzustellenden Druckgussbauteils erzielt wird. Auf diese Weise werden Spannungen in dem Material des Druckgussbauteils vermieden und so eine hohe Stabilität erreicht.
  • Weiterhin soll eine Vertiefung des ersten Bauteils die Wärmetauschkammer zumindest bereichsweise ausbilden. Die Wärmetauschkammer kann vollständig von der Vertiefung des ersten Bauteils gebildet sein, wobei in diesem Fall der Fluidleitvorsprung des zweiten Bauteils in die Vertiefung hineinragt. Alternativ können sowohl die Vertiefung des ersten Bauteils als auch die Fluidleitvertiefung des zweiten Bauteils vorgesehen sein und die Wärmetauschkammer gemeinsam bilden.
  • Es soll an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt sein, dass das Druckgussformteil sowohl für das Warmkammer-Verfahren als auch für das Kaltkammer-Verfahren und für beliebige Materialzusammensetzungen der Schmelze einsetzbar ist.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Strömungskonturfläche zumindest einen von dem Fluidleitvorsprung und/oder der Fluidleitvertiefung mit ausgebildeten konvexen und/oder konkaven Bereich aufweist. Die Strömungskonturfläche kann prinzipiell beliebig geformt sein. Bevorzugt weist sie dabei jedoch konvex beziehungsweise konkav ausgebildete Bereiche auf, in welchen die Strömungskonturfläche stetig verläuft, also keine Sprünge beziehungsweise Absätze aufweist. Sind mehrere konvexe und/oder konkave Bereiche vorgesehen, so verläuft der Übergang zwischen diesen vorzugsweise ebenfalls stetig. Durch die stetige Strömungskonturfläche kann die Wärmetauschkammer strömungsgünstig ausgeführt sein, also dem sie durchströmenden Fluid einen vergleichsweise geringen Strömungswiderstand entgegensetzen. Weiterhin wird das Auftreten von Wirbeln und/oder Rückströmungen vermindert, sodass ein zuverlässiges Überströmen der Wärmeübertragungsfläche mit dem Fluid gegeben ist.
  • Die konvexen beziehungsweise konkaven Bereiche können dabei von dem Fluidleitvorsprung und/oder der Fluidleitvertiefung zumindest mit ausgebildet sein. Das bedeutet demnach, dass der Fluidleitvorsprung beziehungsweise die Fluidleitvertiefung zumindest bereichsweise eine konvex und/oder konkav verlaufende Oberfläche aufweisen. Der Fluidleitvorsprung beziehungsweise die Fluidleitvertiefung können auch als so genannte Turbulatoren verwendet werden, um auf diese Weise den Wärmeübergang von der Wärmeübertragungsfläche auf das Fluid zu erhöhen.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kontur der Wärmeübertragungsfläche zumindest bereichsweise an eine, insbesondere dreidimensionale Kontur der Druckzone angenähert ist oder ihr entspricht. Dies kann beispielsweise durch eine gleichmäßige Wandstärke der Wandung erreicht werden, welcher sowohl die Druckzone als auch die Wärmeübertragungsfläche auf jeweils gegenüberliegenden Seiten zugeordnet sind. Alternativ kann über eine entsprechende Wahl der Wandstärke jedoch auch eine gewünschte Wärmeleitrate in dieser erzielt werden beziehungsweise für bestimmte Bereiche gezielt eingestellt werden. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Wandstärke der Wandung in Strömungsrichtung des Fluids abnimmt, da sich das Fluid bei dem Durchströmen aufwärmt und somit seine Kühlwirkung auf die Wärmeübertragungsfläche beziehungsweise die Druckzone abnimmt. Um dies auszugleichen, kann es notwendig sein, die Wärmeleitfähigkeit der Wandung zu erhöhen, was üblicherweise durch eine geringere Wandstärke erzielbar ist.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Strömungskonturfläche derart zu der Wärmeübertragungsfläche verläuft, dass über den in der Wärmetauschkammer liegenden Strömungsweg des Fluids zumindest zonal ein annähernd gleichbleibend großer Strömungsquerschnitt für das Fluid vorliegt. Demnach verläuft die Strömungskonturfläche zumindest bereichsweise weitgehend parallel zu der Wärmeübertragungsfläche. So wird der gleichbleibend große Strömungsquerschnitt für das Fluid erzielt. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Auftreten von Wirbeln und/oder Rückströmungen vermindert wird, welche bevorzugt in Bereichen auftreten, in welchen sich der Strömungsquerschnitt für das Fluid zu stark beziehungsweise zu schnell verändert.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Wärmetauschkammer mit mindestens einem, insbesondere als Fluidleitung ausgebildeten Fluidanschluss fluidverbunden ist. Um der Wärmetauschkammer Fluid zuzuführen und/oder aus dieser abzuführen, ist der Fluidanschluss vorgesehen, mit welchem die Wärmetauschkammer fluidverbunden ist. Bevorzugt sind der Wärmetauschkammer zwei Fluidanschlüsse zugeordnet, wobei das Fluid der Wärmetauschkammer durch einen der Fluidanschlüsse zuführbar und durch den anderen aus der Wärmetauschkammer abführbar ist. Die Fluidanschlüsse können dabei zumindest bereichsweise als ― beispielsweise rohrleitungsähnlich ausgebildete ― Fluidleitung ausgebildet sein.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Fluidleitung zumindest bereichsweise in dem ersten Bauteil und/oder dem zweiten Bauteil vorgesehen ist. Die Fluidleitung verläuft demnach teilweise durch das erste und/oder zweite Bauteil. Beispielsweise ist die Fluidleitung als Bohrung vorgesehen und bildet demnach eine Fluidzuführbohrung oder eine Fluidabführbohrung. Münden mehrere Fluidanschlüsse beziehungsweise Fluidleitungen in die Wärmetauschkammer ein, so sind sie bevorzugt deutlich voneinander beabstandet angeordnet, insbesondere wenn der Wärmetauschkammer mittels des einen Fluidanschlusses Fluid zugeführt und mittels des anderen Fluidanschlusses Fluid entnommen wird. Bevorzugt wird in diesem Fall eine Anordnung der Mündungen der Fluidanschlüsse beziehungsweise Fluidleitungen der Wärmetauschkammer an ― in Strömungsrichtung gesehen ― gegenüberliegenden Seiten der Wärmetauschkammer.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Bauteil oder das zweite Bauteil eine Aufnahme aufweist, in welche das zweite Bauteil oder das erste Bauteil zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig, einsetzbar ist. Nach dem Einsetzen des ersten beziehungsweise zweiten Bauteils in die Aufnahme ist dieses vorzugsweise derart von dem jeweils anderen Bauteil umgriffen, dass es zumindest in lateraler Richtung festgesetzt ist, also kein Verrutschen des einen Bauteils gegenüber dem anderen Bauteil in diese Richtung möglich ist. Zum Abstützen des einen Bauteils in vertikaler Richtung kann an dem anderen Bauteil eine Auflagefläche im Bereich der Aufnahme vorgesehen sein. Diese Auflagefläche ist bevorzugt als Auflagesteg ausgebildet, welcher in einem Außenbereich der Aufnahme um weitere Bereiche der Ausnahme herum verläuft. Die Auflagefläche kann dabei zur Erzielung einer Dichtwirkung zwischen dem einen und dem anderen Bauteil mit einer Gegenfläche des einen Bauteils zusammenwirken.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das erste Bauteil mit dem zweiten Bauteil, insbesondere mittels einer Schraubverbindung, lösbar verbunden ist. Es ist vorgesehen, dass das erste Bauteil getrennt von dem zweiten Bauteil ausgebildet wird. Anschließend werden die mindestens zwei Bauteile zu dem Druckgussformteil zusammengesetzt und dabei lösbar miteinander verbunden, wobei die Wärmetauschkammer ausgebildet wird. Die lösbare Verbindung kann prinzipiell beliebig hergestellt sein. Bevorzugt ist jedoch eine Schraubverbindung mit wenigstens einer Schraube oder einem Gewindebolzen.
  • Zusätzlich oder alternativ kann das erste und/oder das zweite Bauteil mindestens eine Sensoraufnahme für einen Temperatursensor aufweisen. Der Temperatursensor dient dazu, die Temperatur des ersten beziehungsweise des zweiten Bauteils zumindest näherungsweise zu bestimmen. Anhand der bestimmten Temperatur kann eine Temperierung des Fluids beziehungsweise ein Einstellen eines Fluiddurchsatzes steuernd und/oder regelnd vorgenommen werden. Bevorzugt ist die Sensoraufnahme derart angeordnet, dass der Temperatursensor zumindest näherungsweise die Temperatur der Druckzone beziehungsweise des Druckbereichs des ersten beziehungsweise des zweiten Bauteils erfassen kann.
  • Ebenso ist es vorstellbar, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil eine die Wärmetauschkammer abdichtende Dichtung vorgesehen ist. Um ein unvorgesehenes Austreten des Fluids aus der Wärmetauschkammer zu verhindern, ist dieser die Dichtung zugeordnet. Die Dichtung kann dabei beispielsweise als O-Ring ausgelegt sein und die Wärmetauschkammer in Umfangsrichtung im Wesentlichen umgreifen. Ein Austausch des in der Wärmetauschkammer befindlichen Fluids ist selbstredend weiterhin mittels des Fluidanschlusses beziehungsweise der Fluidleitung möglich.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Druckgusseinrichtung, mit mindestens einem Druckgussformteil, insbesondere gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei das Druckgussformteil Teil einer Druckgussform ist und über mindestens ein eine Druckzone aufweisendes erstes Bauteil, mindestens ein zweites Bauteil und mindestens eine von den Bauteilen gebildete, von einem Fluid durchströmbare Wärmetauschkammer zur Temperierung der Druckzone verfügt, wobei das erste Bauteil eine mindestens einer Wandung der Wärmetauschkammer angehörende, der Druckzone thermisch zugeordnete Wärmeübertragungsfläche aufweist und die Druckzone zumindest einen Teil eines Gießeinlasses begrenzt. Dabei ist vorgesehen, dass das zweite Bauteil mindestens einen in die Wärmetauschkammer hineinragenden Fluidleitvorsprung und/oder eine zum ersten Bauteil hin offen ausgebildete Fluidleitvertiefung aufweist, wobei die Fluidleitvertiefung mindestens einen Anteil der Wärmetauschkammer bildet und/oder der Fluidleitvorsprung und/oder die Fluidleitvertiefung eine, insbesondere an den Verlauf der Wärmeübertragungsfläche angepasste Strömungskonturfläche des zweiten Bauteils bilden/bildet und wobei eine Vertiefung des ersten Bauteils die Wärmetauschkammer zumindest bereichsweise ausbildet. Die Druckgusseinrichtung ist beispielsweise eine Druckgussmaschine und ist demnach zur Herstellung von Druckgussbauteilen ausgebildet. Sie verfügt neben weiteren, allgemein bekannten Elementen über mindestens ein Druckgussformteil, welches gemäß den vorstehenden Ausführungen aus- beziehungsweise weitergebildet ist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jeweils mindestens eine Druckgussform eine Gießformeinheit, eine Angusseinheit und/oder eine Gießeinlasseinheit der Druckgusseinrichtung ausbilden, wobei die Gießformeinheit eine Gießform, die Angusseinheit einen Angussbereich und die Gießeinlasseinheit den Gießeinlass aufweisen. Dabei sind die Gießform, der Angussbereich und der Gießeinlass jeweils zumindest bereichsweise von den Druckzonen der ersten Bauteile des Druckgussformteils der Druckgussform begrenzt. In der Gießformeinheit ist die Gießform vorgesehen, in welche die Schmelze eingebracht und aus welcher anschließend das Druckgussbauteil entnommen werden kann. Das Zuführen der Schmelze erfolgt über die Angusseinheit und/oder die Gießeinlasseinheit. Üblicherweise bestehen die Gießformeinheit und die Angusseinheit aus mindestens zwei Druckgussformteilen, während die Gießeinlasseinheit lediglich mindestens ein Druckgussformteil aufweist.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Gießform, der Angussbereich und/oder Gießeinlass zum Durchströmen mit einem Gießmaterial miteinander fluidverbunden sind. Das flüssige beziehungsweise geschmolzene Gießmaterial wird auch als Schmelze bezeichnet. Wie bereits vorstehend festgehalten, erfolgt die Zufuhr des Gießmaterials zu der Gießform über den Angussbereich beziehungsweise den Gießeinlass. Demnach muss die Fluidverbindung zwischen der Gießform, dem Angussbereich beziehungsweise dem Gießeinlass vorgesehen sein. Die Gießform, der Angussbereich und der Gießeinlass stellen folglich Gießbereiche dar, welche von der Schmelze beziehungsweise dem Gießmaterial durchströmbar sind.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmetauschkammern der Gießformeinheit, der Angusseinheit und/oder der Gießeinlasseinheit, insbesondere über mindestens einen Durchlass oder mindestens eine Leitung, zum Durchströmen mit dem Fluid miteinander fluidverbunden sind. Sowohl die Gießformeinheit, die Angusseinheit, als auch die Gießeinlasseinheit können aus jeweils einer Druckgussform bestehen, welche ihrerseits mindestens zwei Druckgussformteile aufweist. Die Gießformeinheit, die Angusseinheit beziehungsweise die Gießeinlasseinheit weisen demnach jeweils eine Wärmetauschkammer auf. Diese Wärmetauschkammern sollen derart miteinander verbunden sein, dass sie gemeinsam von dem Fluid durchströmbar sind.
  • Auf diese Weise kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Wärmetauschkammer der Gießformeinheit einen Fluidzufuhranschluss zum Zuführen des Fluids und die Gießeinlasseinheit einen Fluidauslassanschluss zum Entnehmen des Fluids aus der Druckgusseinrichtung aufweisen. Das durch den Fluidzuführanschluss zugeführte Fluid durchströmt demnach zunächst die Gießformeinheit, anschließend die Angusseinheit und nachfolgend die Gießeinlasseinheit und tritt dann durch den Fluidauslassanschluss aus der Druckgusseinrichtung aus. Alternativ kann es selbstverständlich vorgesehen sein, dass die Wärmetauschkammern der Gießformeinheit, der Angusseinheit und/oder der Gießeinlasseinheit jeweils voneinander separate Fluidanschlüsse aufweisen.
  • Schließlich ist vorgesehen, dass die Wärmetauschkammern der Gießformeinheit, der Angusseinheit und/oder der Gießeinlasseinheit mit mindestens einem gemeinsamen Fluidanschluss verbunden sind. Auf diese Weise ist es, wie bereits vorstehend ausgeführt, möglich, das Fluid gleichzeitig sowohl der Gießformeinheit, der Angusseinheit und der Gießeinlasseinheit zuzuführen, ohne jeweils separate Fluidanschlüsse vorsehen zu müssen. Auf diese Weise kann der konstruktive Aufwand für die Druckgusseinrichtung beziehungsweise das jeweilige Druckgussformteil verringert werden.
  • Ebenso können Gießformeinheit, Angusseinheit und Gießeinlasseinheit einzeln geregelt bzw. angesteuert werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Explosionsdarstellung einer Druckgusseinrichtung mit einer Gießformeinheit, einer Angusseinheit und einer Gießeinlasseinheit, wobei diese jeweils eine aus zwei Druckgussformteilen bestehende Druckgussform aufweisen,
    Figur 2
    eine seitliche Schnittdarstellung der Druckgusseinrichtung,
    Figur 3
    ein Druckgussformteil der Gießeinlasseinheit, mit einem ersten und einem zweiten Bauteil,
    Figur 4
    das Druckgussformteil der Gießeinlasseinheit in einer Schnittansicht, welche einen horizontalen Schnitt zeigt,
    Figur 5
    eine Ansicht des ersten Bauteils des aus den Figuren 3 und 4 bekannten Druckgussformteils von unten, wobei eine in dem ersten Bauteil gebildete Wärmetauschkammer offenliegt, und
    Figur 6
    das Druckgussformteil der Gießeinlasseinheit in einer Ansicht von unten, wobei die Wärmetauschkammer des ersten Bauteils mittels des zweiten Bauteils verschlossen ist.
  • Die Figur 1 zeigt eine Druckgusseinrichtung 1, beispielsweise eine Druckgussmaschine beziehungsweise ein Teil einer solchen. Die Druckgusseinrichtung 1 dient der Herstellung eines oder mehrerer Druckgussbauteile (nicht dargestellt). Sie verfügt über eine Gießformeinheit 2, eine Angusseinheit 3 und eine Gießeinlasseinheit 4. Die Gießformeinheit 2 besteht aus einer ersten Druckgussform 5, die Angusseinheit 3 aus einer zweiten Druckgussform 6 und die Gießeinlasseinheit 4 aus einer dritten Druckgussform 7. Die erste Druckgussform 5 setzt sich aus zwei Druckgussformteilen 8 und 9 und die zweite Druckgussform aus Druckgussformteilen 10 und 11 zusammen. Die dritte Druckgussform 7 besteht aus einem Druckgussformteil 12. Das Druckgussformteil 8 weist ein erstes Bauteil 13 und ein zweites Bauteil 14 auf. Analog dazu sind den Druckgussformteilen 9 bis 12 erste Bauteile 15, 17, 19 und 21 und zweite Bauteile 16, 18, 20 und 22 zugeordnet.
  • Im Folgenden soll zunächst auf die Druckgussformteile 8 und 9 der Gießformeinheit 2 näher eingegangen werden. Die Gießformeinheit 2 weist eine Gießform 23 auf, welche zumindest bereichsweise zwischen Druckzonen 24 und 25 der ersten Bauteile 13 und 15 vorliegt. Die Gießform 23 weist im Wesentlichen eine Form auf, welche ein Negativ eines herzustellenden Druckgussbauteils wiedergibt. Bei einem mit der Druckgusseinrichtung 1 durchgeführten Gießvorgang wird demnach Gießmaterial beziehungsweise Schmelze in die Gießform 23 zwischen die Druckzonen 24 und 25 eingebracht und nach einem Abkühlen und Erstarren der Schmelze das Druckgussbauteil aus der Gießform 23 entnommen. Zu diesem Zweck ist das Druckgussformteil 8 und/oder das Druckgussformteil 9 in vertikaler Richtung von dem jeweils anderen Druckgussformteil 9 oder 8 fortverlagerbar. Zu diesem Zweck ist demnach eine entsprechende Verlagerungsvorrichtung vorgesehen.
  • Grundsätzlich sind die Druckgussformteile 8 und 9 ähnlich aufgebaut, sodass zunächst lediglich auf das Druckgussformteil 8 eingegangen und lediglich auf die Unterschiede zu dem Druckgussformteil 9 hingewiesen wird. Das zweite Bauteil 14 des Druckgussformteils 8 weist eine Fluidleitvertiefung 26 auf, welche eine Wärmetauschkammer 27 des Druckgussformteils 8 komplett ausbildet. Das erste Bauteil 13 ist aus diesem Grund eben beziehungsweise plattenförmig ausgebildet und wird derart an dem zweiten Bauteil 14 angeordnet, dass es die Wärmetauschkammer 27 beziehungsweise die Fluidleitvertiefung 26 verschließt. Die Fluidleitvertiefung 26 ist dabei wannenartig in dem zweiten Bauteil 14 ausgebildet. Das bedeutet, dass das zweite Bauteil 14 die Fluidleitvertiefung 26 mit Ausnahme der dem ersten Bauteil 13 zugewandten Öffnung 28 verschließt.
  • Zur Aufnahme des ersten Bauteils 13 weist das zweite Bauteil 14 eine Aufnahme 29 auf, welche derart ausgebildet ist, dass das zweite Bauteil 14 das erste Bauteil 13 vollständig aufnehmen kann. Dabei liegt die Druckzone 24 des ersten Bauteils 13 im Wesentlichen auf einer Ebene mit Dichtflächen 30, welche mit korrespondierenden Dichtflächen (hier nicht dargestellt) des Druckgussformteils 9 zusammenwirken, um die Gießform 23 während des Gießvorgangs gegenüber einer Umgebung der Druckgusseinrichtung 1 abzudichten. In der Aufnahme 29 ist eine Auflagefläche 31 vorgesehen, welche als umlaufender Auflagesteg ausgebildet ist und einem Abstützen des ersten Bauteils 13 in der Aufnahme 29 dient.
  • In die Wärmetauschkammer 27 münden zwei Fluideinlassanschlüsse 32 und zwei Fluidauslassanschlüsse 33 ein, wobei von letzteren lediglich einer sichtbar dargestellt ist. Die Fluideinlassanschlüsse 32 und die Fluidauslassanschlüsse 33 durchgreifen als Fluideinlassleitungen beziehungsweise Fluidauslassleitungen die die Wärmetauschkammer 27 begrenzenden Wandungen, um eine Versorgung der Wärmetauschkammer 27 mit einem Fluid zu ermöglichen. Dabei kann das Fluid durch die Fluideinlassanschlüsse 32 der Wärmetauschkammer 27 zugeführt und durch die Fluidauslassanschlüsse 33 abgeführt werden. Die hier dargestellte Zuordnung ist rein beispielhaft zu verstehen. So können die Fluideinlassanschlüsse 32 und die Fluidauslassanschlüsse 33 jeweils vertauscht werden, sodass die Wärmetauschkammer 27 in unterschiedliche Richtungen von dem Fluid durchströmbar ist. Gegenüberliegend von der Druckzone 24 ist eine Wärmeübertragungsfläche 34 angeordnet, welche mit dem in der Wärmetauschkammer 27 vorliegenden Fluid überströmt ist. Die Wärmeübertragungsfläche 34 gehört dabei einer Wandung der Wärmetauschkammer 27 an, vorzugsweise derselben Wandung wie die Druckzone 24.
  • Das dem Druckgussformteil 8 unmittelbar gegenüberliegend angeordnete Druckgussformteil 9 unterscheidet sich von ersterem im Wesentlichen darin, dass das erste Bauteil 15 hier eine Vertiefung 35 aufweist, welche eine Wärmetauschkammer 36 des Druckgussformteils 9 zumindest bereichsweise mit ausbildet. Weiterhin weist das zweite Bauteil 16 des Druckgussformteils 9 lediglich einen Fluideinlassanschluss 37 auf.
  • Die vorstehend für die Druckgussformteile 8 und 9 getroffenen Aussagen können im Wesentlichen auf die Druckgussformteile 10 und 11 übertragen werden. Nachstehend soll dennoch kurz auf diese eingegangen werden. Die Druckgussformteile 10 und 11 sind Bestandteil der Angusseinheit 3, in welcher ein Angussbereich 38 vorliegt beziehungsweise von den ersten Bauteilen 17 und 19 begrenzt ist. Der Angussbereich 38 liegt dabei in die ersten Bauteile 17 und 19 eingearbeiteten Strömungskanälen 39 vor (hier lediglich für das erste Bauteil 17 angedeutet). In den Strömungskanälen 39 liegt auch eine Druckzone 40 der Angusseinheit 3 vor.
  • Gegenüberliegend der Druckzone 40 ist eine Wärmeübertragungsfläche 41 an dem ersten Bauteil 17 vorgesehen. Ist das erste Bauteil 17 in einer dazu vorgesehenen Aufnahme 42 des zweiten Bauteils 18 angeordnet, begrenzt die Wärmeübertragungsfläche 41 zusammen mit dem zweiten Bauteil 18 eine Wärmetauschkammer 43 des Druckgussformteils 10. In der Aufnahme 42 ist eine Auflagefläche 44 vorgesehen, welche als umlaufender Auflagesteg ausgebildet ist. Die Aufnahme 42 ist dabei derart ausgebildet, dass das zweite Bauteil 18 das erste Bauteil 17 vollständig aufnehmen kann, sodass Dichtflächen 45 des ersten Bauteils 17 mit Dichtflächen 46 des zweiten Bauteils 18 fluchten und mit hier nicht dargestellten Dichtflächen des ersten Bauteils 19 und des zweiten Bauteils 20 zum Abdichten des Angussbereichs 38 gegenüber einer Umgebung der Druckgusseinrichtung 1 zusammenwirken.
  • In dem zweiten Bauteil 18 ist zumindest ein Fluideinlassanschluss 47 und ein Fluidauslassanschluss 48 vorgesehen, welche in die Wärmetauschkammer 43 einmünden. Die Wärmetauschkammer 43 ist auch hier als eine Fluidleitvertiefung 49 ausgebildet.
  • Das unmittelbar gegenüberliegend des Druckgussformteils 10 vorgesehene Druckgussformteil 11 ist analog zu diesem aufgebaut. Insofern sind für das Druckgussformteil 10 getroffene Aussagen ohne Weiteres auf das Druckgussformteil 11 und umgekehrt übertragbar. Die Figur 1 zeigt, dass das erste Bauteil 19 des Druckgussformteils 11 eine Vertiefung 50 aufweist. Ist das erste Bauteil 19 in dem zweiten Bauteil 20 angeordnet, so dient diese Vertiefung 50 dazu, eine Wärmetauschkammer 51 mit auszubilden. Das zweite Bauteil 20 weist analog zu dem zweiten Bauteil 18 des Druckgussformteils 10 jeweils einen Fluideinlassanschluss 52 und jeweils einen Fluideinlassanschluss 52 und einen Fluidauslassanschluss 53 auf.
  • Die Figur 1 zeigt weiterhin die Gießeinlasseinheit 4 mit der dritten Druckgussform 7. Der Gießeinlasseinheit 4 ist ein Kühlring 54 zugeordnet, welcher eine Wärmetauschkammer 55 aufweist, die mit einer Verschlussplatte 56 verschließbar ist. Der Kühlring 54 weist dabei eine zentrale Öffnung 57 auf, in welche ein Gießmaterialleitfortsatz 58 des ersten Bauteils 21 des Druckgussformteils 12 eingreift. Auf dem Gießmaterialleitfortsatz 58 ist ein Strömungskanal als Gießeinlass 59 ausgebildet, der sich auch über weitere Bereiche des ersten Bauteils 21 bis hin zu der Angusseinheit 3 erstreckt. Entlang dieses Gießeinlasses 59 kann geschmolzenes Gießmaterial (Schmelze) strömen, um durch die Angusseinheit 3 in die Gießformeinheit 2 zu gelangen. In dem Strömungskanal 59 liegt insofern ebenfalls eine Druckzone 60 vor. Dieser liegt bezogen auf einer Wandung des ersten Bauteils 21 eine Wärmeübertragungsfläche 61 (hier nicht erkennbar) gegenüber. Diese Wärmeübertragungsfläche 61 liegt in einer Wärmetauschkammer 62 vor, welche von einer Vertiefung 63 des ersten Bauteils 21 gebildet ist.
  • Die Wärmetauschkammer 62 ist in Richtung des zweiten Bauteils 22 geöffnet. Das zweite Bauteil 22 dient dabei dem Verschließen der Wärmetauschkammer 62 beziehungsweise der Vertiefung 63. Das zweite Bauteil 22 weist einen Fluidleitvorsprung 64 auf, welcher in die Wärmetauschkammer 62 hineinragt. Der Fluidleitvorsprung 64 bildet eine Strömungskonturfläche 65 des zweiten Bauteils 22. Die Strömungskonturfläche 65 ist dabei eine nicht-ebene Oberflächenkontur und weist einen konkaven Bereich 66 auf. Der konkave Bereich 66 ist dabei von dem Fluidleitvorsprung 64 mit ausgebildet. An die Wärmetauschkammer 62 des Druckgussformteils 12 sind sowohl ein Fluideinlassanschluss 67 als auch ein Fluidauslassanschluss 68 angeschlossen. Dies ist jedoch in der Figur 1 nicht erkennbar.
  • Die in der Figur 1 dargestellte Druckgusseinrichtung 1 dient dem Herstellen von Druckgussbauteilen aus Gießmaterial, welches in Form der Schmelze vorliegt. Zum Herstellen des Druckgussbauteils werden die Druckgussformteile 8 und 10 und die Druckgussformteile 9 und 11 aufeinanderzubewegt, sodass die Gießform 23 beziehungsweise der Angussbereich 38 abgedichtet sind. Anschließend wird durch die Öffnung 57 der Gießeinlasseinheit 4 die unter Druck stehende Schmelze zugeführt, welche entlang des Gießeinlasses 59 in Richtung der Angusseinheit 3 läuft und in deren Angussbereich 38 beziehungsweise die Strömungskanäle 39 einströmt. Die Strömungskanäle 39 sorgen für eine Auffächerung des Stroms aus Schmelze, sodass der Gießform 23 die Schmelze in lateraler Richtung gesehen an verschiedenen Positionen zuführbar ist. Der Gießeinlasseinheit 4 wird solange Schmelze zugeführt, bis die Gießform 23 gefüllt ist.
  • Anschließend wird die Schmelze abgekühlt, wozu Fluid in die Wärmetauschkammern 27, 36, 43, 51, 55 und 62 eingebracht wird. Die Temperatur des Fluids beziehungsweise dessen Massenstrom wird derart gewählt, dass eine möglichst gute Abkühlcharakteristik des Druckgussbauteils vorliegt. Dazu ist es insbesondere notwendig, dieses möglichst gleichmäßig abzukühlen, um eine ausreichend hohe Stabilität des Druckgussbauteils zu gewährleisten.
  • Nach dem Erstarren beziehungsweise Abkühlen der Schmelze werden die Druckgussformteile 8 und 10 und die Druckgussformteile 9 und 11 jeweils voneinander wegverlagert, sodass die Gießform 23 und der Angussbereich 38 freigegeben sind. Ebenso wird der Kühlring 24 von der Gießeinlasseinheit 4 entfernt. Anschließend kann das hergestellte Druckgussbauteil mitsamt dem in dem Angussbereich 38 verbliebenen Anguss und dem im Bereich der Gießeinlasseinheit 4 verbliebenen Gießmaterial der Druckgusseinrichtung 1 entnommen werden. Im Rahmen einer Nachbearbeitung wird der Anguss von dem Druckgussbauteil entfernt und vorzugsweise erneut eingeschmolzen.
  • Die Figur 2 zeigt eine Schnittansicht der Druckgusseinrichtung 1, wobei eine Anordnung der Druckgussformteile 8 bis 12 gezeigt ist, welche während des Gießvorgangs vorliegt. Die Druckgussformteile 8 und 9 und die Druckgussformteile 10 und 11 liegen also jeweils dichtend aneinander an. Es wird deutlich, dass die Gießform 23 nicht lediglich von der Druckzone 24 des Druckgussformteils 8 und einer nicht näher bezeichneten Druckzone des Druckgussformteils 9 begrenzt wird, sondern dass die zweiten Bauteile 14 und 16 jeweils einen Druckbereich 69 beziehungsweise 70 aufweisen, welche die Gießform 23 mitdefinieren. Dabei schließt der Druckbereich 69 im Wesentlichen plan mit der Druckzone 24 und der Druckbereich 70 mit der Druckzone 25 des ersten Bauteils 15 des Druckgussformteils 9 ab. Es ist wieder erkennbar, dass die ersten Bauteile 13 und 15 jeweils vollständig in den zweiten Bauteilen 14 und 16 aufgenommen sind, wozu im Falle des Druckgussformteils 8 die Aufnahme 29 vorgesehen ist.
  • Es ist weiterhin erkennbar, dass die Bauteile 13 und 14 sowie 15 und 16, als auch 17 und 18 sowie 19 und 20 jeweils mittels einer Schraubverbindung 71 aneinandergehalten sind. Jede Schraubverbindung 71 weist dabei mindestens eine Schraube 72 auf. Auch ist erkennbar, dass in den zweiten Bauteilen 14 und 16 jeweils eine Sensoraufnahme 73 vorgesehen ist, in welcher ein hier nicht dargestellter Temperatursensor anordenbar ist. Mittels dieses Temperatursensors kann die Temperatur der zweiten Bauteile 14 und 16 beziehungsweise zumindest näherungsweise die Temperatur der Druckzonen 24 und 25 bestimmt werden. Aufgrund dieser bestimmten Temperatur wird anschließend die Temperatur des Fluids beziehungsweise dessen Massenstrom steuernd und/oder regelnd eingestellt. Auf diese Weise kann die in der Druckgusseinrichtung 1 vorliegende Schmelze schnell und gezielt auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt werden. Zwischen den Bauteilen 13 und 14, 15 und 16, 17 und 18, 19 und 20 sowie 21 und 22 ist jeweils eine Dichtung 74 vorgesehen, welche die gesamte, jeweils zugeordnete Wärmetauschkammer 27, 36, 43, 51 oder 62 umschließt. Somit kann in den Wärmetauschkammern 27, 36, 43, 51 und 62 jeweils ein hoher Fluiddruck angelegt werden, ohne dass das Fluid ungewollt aus ihnen entweichen kann.
  • Die Figur 2 macht nochmals deutlich, dass die Wärmetauschkammer 27 des Druckgussformteils 8 lediglich von der Fluidleitvertiefung 26 des zweiten Bauteils 14 gebildet sein kann. Dagegen sind die Wärmetauschkammern 36, 43 jeweils durch die Vertiefungen 35 und 50 der ersten Bauteile 15 und 19 sowie einer Vertiefung 75 des ersten Bauteils 17 mit ausgebildet. Es wird dennoch deutlich, dass die Druckgussformteile 8, 9, 10 und 11 grundsätzlich ähnlich aufgebaut sind, während das Druckgussformteil 12 einen strukturell anderen Aufbau zeigt. Bei diesem ragt, wie bereits vorstehend beschrieben, der Fluidleitvorsprung 24 in die Wärmeaustauschkammer 62, welche von der Vertiefung 63 in dem ersten Bauteil 21 gebildet ist. Dabei ist es zudem vorgesehen, dass die Kontur der Wärmeübertragungsfläche 61 an die Kontur der Druckzone 60 zumindest bereichsweise angepasst ist. Teilweise verläuft die Strömungskonturfläche derart zu der Wärmeübertragungsfläche 61, dass zumindest zonal ein annähernd gleichbleibend großer Strömungsquerschnitt für das Fluid gebildet ist.
  • Die Figur 3 zeigt die Gießeinlasseinheit 4, bestehend aus dem ersten Bauteil 21 und dem zweiten Bauteil 22. Das erste Bauteil 21 weist den Gießmaterialleitfortsatz 58 auf, in welchem der Gießeinlass 59 und die Druckzone 60 bereichsweise vorliegen. Beide setzen sich jedoch in einem Bodenbereich des ersten Bauteils 21 in Richtung der Angusseinheit 3 fort.
  • Die Figur 4 zeigt eine Schnittansicht der Gießeinlasseinheit 4, bestehend aus dem ersten Bauteil 21 und dem zweiten Bauteil 22. Um den Aufbau der Gießeinlasseinheit 4 zu verdeutlichen, ist ein Strom 81 aus Schmelze dargestellt. Dieser liegt im Bereich der Druckzone 60 vor. Bezogen auf die dem Druckbereich 60 zugeordnete Wandung liegt diesem die Wärmeübertragungsfläche 61 gegenüber. Diese begrenzt die Wärmetauschkammer 62, welche mit dem Fluideinlassanschluss 67 und dem Fluidauslassanschluss 68 korrespondiert. Durch den Fluideinlassanschluss 67 einströmendes Fluid durchströmt somit die Wärmeaustauschkammer 62 bis hin zu dem Fluidauslassanschluss 68. Dabei wird die Wärmeübertragungsfläche 61 und damit auch die Druckzone 60 durch das Fluid gekühlt.
  • Angedeutet ist hier, dass zwischen dem ersten Bauteil 21 und dem zweiten Bauteil 22 auch eine der Dichtungen 74 vorgesehen ist. Der Fluideinlassanschluss 67 ist derart ausgebildet, dass aus ihm in die Wärmetauschkammer 62 einströmende Fluid zunächst auf einen Umlenkbereich 82 trifft, welcher von der Wandung des ersten Bauteils 21 im höchsten Punkt der Wärmetauschkammer 62 gebildet ist. Der Umlenkbereich 82 bewirkt eine Umlenkung des Fluids, sodass dieses in Richtung des Fluidauslassanschlusses 68 strömt.
  • Die Figur 4 macht deutlich, dass die Strömungskonturfläche 65 des zweiten Bauteils derart zu der Wärmeübertragungsfläche 61 verläuft, dass für das Fluid ein im Wesentlichen gleichbleibender Strömungsquerschnitt gegeben ist. Dazu verläuft die Strömungskonturfläche 65 zumindest bereichsweise parallel zu der Wärmeübertragungsfläche 61. Das zweite Bauteil 22 ist derart an dem ersten Bauteil 21 angeordnet, das es die Wärmetauschkammer 62 verschließt. Dazu ist die Wärmetauschkammer 62 auf der der Druckzone 60 abgewandten Seite des ersten Bauteils 21 mit einer Öffnung versehen und das zweite Bauteil 22 zum Verschließen derselben in dieser Öffnung angeordnet.
  • Die Figur 5 zeigt eine Ansicht des ersten Bauteils 21 von unten. Weil das zweite Bauteil 22 nicht dargestellt ist, ist ein Blick durch die Öffnung in die Wärmetauschkammer 62 möglich. Es wird deutlich, dass hier das erste Bauteil 21 eine Auflagefläche 83 für das zweite Bauteil 22 bereitstellt. In der Auflagefläche 83 liegt auch die Dichtung 74 vor, welche zum Abdichten der Wärmetauschkammer 62 zwischen dem ersten Bauteil 21 und dem zweiten Bauteil 22 angeordnet ist.
  • Neben Bohrungen 79, welche zum Herstellen der Schraubverbindung 71 zwischen den Bauteilen 21 und 22 angeordnet sind, zeigt die Figur 5 auch eine weitere Sensoraufnahme 73. In dieser kann ein Temperatursensor angeordnet werden, um die Temperatur des ersten Bauteils 21 beziehungsweise der Gießeinlasseinheit 4 zumindest näherungsweise zu bestimmen.
  • In der Figur 5 ist auch zu erkennen, dass die Wärmeübertragungsfläche 61 eine dreidimensionale Kontur aufweist. Dabei liegt der in der Figur 4 gezeigte konkave Verlauf der Wärmeübertragungsfläche 61 lediglich in einer senkrechten Schnittfläche (ausgehend von der Linie 84) vor. In lateraler Richtung, welche senkrecht zu der Schnittebene liegt, kann ein von diesem konkaven Verlauf abweichender Verlauf der Wärmeübertragungsfläche 61 vorliegen. Die Wärmeübertragungsfläche 61 ist dabei vorzugsweise derart konturiert, dass eine möglichst gleichmäßige Kühlung der Schmelze durch das in der Wärmetauschkammer 62 befindliche Fluid stattfindet. Prinzipiell kann die Wärmeübertragungsfläche 61 jedoch beliebig ausgestaltet sein und beispielsweise auch derart ausgebildet sein, um eine möglichst einfache Herstellbarkeit des ersten Bauteils 21 zu gewährleisten.
  • Die Figur 6 zeigt eine Ansicht des ersten Bauteils 21 von unten, wobei die Öffnung der Wärmeaustauschkammer 62 (hier nicht erkennbar) mit dem zweiten Bauteil 22 verschlossen ist. Eine Aufnahme 85, welche das erste Bauteil 21 für das zweite Bauteil 22 aufweist, kann, muss jedoch nicht, vollständig von dem zweiten Bauteil 22 ausgefüllt sein. In dem dargestellten Beispiel weist das zweite Bauteil 22 im Bereich eines Teils der Bohrungen 79 Aussparungen auf, sodass die Aufnahme 85 nicht vollständig von dem zweiten Bauteil 22 ausgefüllt ist. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die Aufnahme 85 prinzipiell derart ausgestaltet ist, dass das zweite Bauteil 22 zumindest in vertikaler Richtung vollständig in der Aufnahme 85 aufgenommen ist. Das bedeutet, dass eine Tiefe der Aufnahme 85 einer Wandstärke des zweiten Bauteils 22 im Bereich der Auflagefläche 83 im Wesentlichen entspricht, sodass die Bauteile 21 und 22 mit ihren Bodenflächen eine im Wesentlichen plane Fläche bilden.
  • Mit der hier vorgestellten Druckgusseinrichtung 1 beziehungsweise den Druckgussformteilen 8 bis 12 kann eine gute Durchströmung der Wärmetauschkammern 27, 36, 43, 51 und 62 und somit ein hoher Wärmeaustausch beziehungsweise eine gute Kühlung der Gießform 23, des Angussbereichs 38 und des Gießeinlasses 59 erreicht werden. Auf diese Weise kann die Erstarrungszeit des herzustellenden Druckgussbauteils reduziert und gleichzeitig eine homogene Abkühlung desselben erzielt werden. In den abzukühlenden Bereichen liegt demnach zu jedem Zeitpunkt ein im Wesentlichen homogenes Temperaturbild vor. Insbesondere im Bereich der Gießform 23 wird zur Auslegung der Druckgussformteile 8 und 9 ein FEM-Verfahren eingesetzt.
  • Das zur Kühlung verwendete Fluid kann entweder gasförmig oder flüssig sein. Durch gezielte Gestaltung der Wärmetauschkammern 27, 36, 51, 55 und 62 kann die Effektivität der Temperierung beziehungsweise Kühlung erhöht werden. Dazu sind beispielsweise auch bei den Druckgussformteilen 8, 9, 10 und 11 Fluidleitvorsprünge im Sinne des Druckgussformteils 12 vorgesehen, welche in die jeweilige Wärmetauschkammer 27, 36, 43, 51 oder 55 hineinragen. Derartige Fluidleitvorsprünge dienen insofern beispielsweise als Turbulatoren, um Verwirbelungen zu erzeugen und damit den Wärmeübergang zu erhöhen.

Claims (12)

  1. Druckgussformteil (8,9,10,11,12) einer Druckgussform (5,6,7), mit mindestens einem eine Druckzone (24,25,40,60) aufweisenden ersten Bauteil (13,15,17,19,21), mindestens einem zweiten Bauteil (14,16,18,20,22) und mindestens einer von den Bauteilen (13,14,15,16,17,18,19,20,21,22) gebildeten, von einem Fluid durchströmbaren Wärmetauschkammer (27,36,43,51,55,62) zur Temperierung der Druckzone (24,25,40,60), wobei das erste Bauteil (13,15,17,19,21) eine mindestens einer Wandung der Wärmetauschkammer (27,36,43,51,55,62) angehörende, der Druckzone (24,25,40,60) thermisch zugeordnete Wärmeübertragungsfläche (34,41,61) aufweist und die Druckzone (24,25,40,60) zumindest einen Teil eines Gießeinlasses (59) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) das zweite Bauteil (14,16,18,20,22) mindestens einen in die Wärmetauschkammer (27,36,43,51,55,62) hineinragenden Fluidleitvorsprung (64) und/oder
    b) eine zum ersten Bauteil (13,15,17,19,21) hin offen ausgebildete Fluidleitvertiefung (26,49) aufweist,
    wobei
    c) die Fluidleitvertiefung (26,49) mindestens einen Anteil der Wärmetauschkammer (27,36,43,51,62) bildet und/oder
    d) der Fluidleitvorsprung (64) und/oder die Fluidleitvertiefung (26,49) eine, insbesondere an den Verlauf der Wärmeübertragungsfläche (34,41,61) angepasste Strömungskonturfläche (65) des zweiten Bauteils (14,16,18,20,22) bilden/bildet,
    und wobei
    e) eine Vertiefung (35,50,75) des ersten Bauteils (13,15,17,19,21) die Wärmetauschkammer (27,36,43,51,55, 62) zumindest bereichsweise ausbildet.
  2. Druckgussformteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskonturfläche (65) zumindest einen von dem Fluidleitvorsprung (64) und/oder der Fluidleitvertiefung (26,49) mitausgebildeten konvexen und/oder konkaven Bereich (66) aufweist.
  3. Druckgussformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Wärmeübertragungsfläche (34,41,61) zumindest bereichsweise an eine, insbesondere dreidimensionale Kontur der Druckzone (24,25,40,60) angenähert ist oder ihr entspricht.
  4. Druckgussformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskonturfläche (25) derart zu der Wärmeübertragungsfläche (34,41,61) verläuft, dass über den in der Wärmetauschkammer (27,36,43,51,55,62) liegenden Strömungsweg des Fluids zumindest zonal ein annähernd gleichbleibend großer Strömungsquerschnitt für das Fluid vorliegt.
  5. Druckgussformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschkammer (27,36,43,51,55,62) mit mindestens einem, insbesondere als Fluidleitung ausgebildeten, Fluidanschluss (32,33,37,47,48,52,53,67,68) fluidverbunden ist.
  6. Druckgussformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung zumindest bereichsweise in dem ersten Bauteil (13,15,17,19,21) und/oder dem zweiten Bauteil (14,16,18,20,22) vorgesehen ist.
  7. Druckgussformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (13,15,17,19,21) oder das zweite Bauteil (14,16,18,20,22) eine Aufnahme (29,42,85) aufweist, in welche das zweite Bauteil (14,16,18,20,22) oder das erste Bauteil (13,15,17,19,21) zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig, einsetzbar ist.
  8. Druckgusseinrichtung (1), mit mindestens einem Druckgussformteil (8,9,10,11,12), insbesondere gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Druckgussformteil (8,9,10,11,12) Teil einer Druckgussform (5,6,7) ist und über mindestens ein eine Druckzone (24,25,40,60) aufweisendes erstes Bauteil (13,15,17,19,21), mindestens ein zweites Bauteil (14,16,18,20,22) und mindestens eine von den Bauteilen (13,14,15,16,17,18,19,20, 21,22) gebildete, von einem Fluid durchströmbare Wärmetauschkammer (27,36,43,51,62) zur Temperierung der Druckzone (24,25,40,60) verfügt, wobei das erste Bauteil (13,15,17,19,21) eine mindestens einer Wandung der Wärmetauschkammer (27,36,43,51,62) angehörende, der Druckzone (24,25,40,60) thermisch zugeordnete Wärmeübertragungsfläche (34,41,61) aufweist und die Druckzone (24,25,40,60) zumindest einen Teil eines Gießeinlasses (59) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) das zweite Bauteil (14,16,18,20,22) mindestens einen in die Wärmetauschkammer (27,36,43,51,55,62) hineinragenden Fluidleitvorsprung (64) und/oder
    b) eine zum ersten Bauteil (13,15,17,19,21) hin offen ausgebildete Fluidleitvertiefung (26,49) aufweist,
    wobei
    c) die Fluidleitvertiefung (26,49) mindestens einen Anteil der Wärmetauschkammer (27,36,43,51,62) bildet und/oder
    d) der Fluidleitvorsprung (64) und/oder die Fluidleitvertiefung (26,49) eine, insbesondere an den Verlauf der Wärmeübertragungsfläche (34,41,61) angepasste Strömungskonturfläche (65) des zweiten Bauteils (14,16,18,20,22) bilden/bildet,
    und wobei
    e) eine Vertiefung (35,50,75,76) des ersten Bauteils (13,15,17,19,21) die Wärmetauschkammer (27,36,43,51,55, 62) zumindest bereichsweise ausbildet.
  9. Druckgusseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens eine Druckgussform (8,9,10,11,12) eine Gießformeinheit (2), eine Angusseinheit (3) und/oder eine Gießeinlasseinheit (4) der Druckgusseinrichtung (1) ausbilden, wobei die Gießformeinheit (2) eine Gießform (23), die Angusseinheit (3) einen Angussbereich (38) und die Gießeinlasseinheit (4) den Gießeinlass (59) aufweisen.
  10. Druckgusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (23), der Angussbereich (38) und/oder der Gießeinlass (59) zum Durchströmen mit einem Gießmaterial miteinander fluidverbunden sind.
  11. Druckgusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschkammern (27,36,43,51,55,62) der Gießformeinheit (2), der Angusseinheit (3) und/oder der Gießeinlasseinheit (4), insbesondere über mindestens einen Durchlass oder mindestens eine Leitung, zum Durchströmen mit dem Fluid miteinander fluidverbunden sind.
  12. Druckgusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschkammern (27,36,43,51,55,62) der Gießformeinheit (2), der Angusseinheit (3) und/oder der Gießeinlasseinheit (4) mit mindestens einem gemeinsamen Fluidanschluss verbunden sind.
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