EP2735387A1 - Gussform mit angeschrägten Stirnseiten bei inneren Wänden - Google Patents

Gussform mit angeschrägten Stirnseiten bei inneren Wänden Download PDF

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EP2735387A1
EP2735387A1 EP12193768.4A EP12193768A EP2735387A1 EP 2735387 A1 EP2735387 A1 EP 2735387A1 EP 12193768 A EP12193768 A EP 12193768A EP 2735387 A1 EP2735387 A1 EP 2735387A1
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end faces
mold
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chamfered
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a mold having inside walls with end faces which are chamfered.
  • Molds for making hollow components with internal structures such as turbine blades, often have multiple channels in which liquid material propagates.
  • an oxide layer often forms in this region, because in this intermediate region two liquid fronts collide, which then form an oxide film layer in this thin region.
  • the object is achieved by a casting mold according to claim 1.
  • FIG. 1 shows a mold 1 'according to the prior art.
  • a propagation direction of a liquid metal, which is introduced into the mold 1 'or the longitudinal direction of outer 4', 4 '' and inner 7 ', 7' 'wall elements of the mold 1' is designated by the reference numeral 19.
  • the propagation direction 19 runs almost parallel to the walls 4 ', 4 ", 7', 7" (FIG. Fig. 1, 2 ); 103 ', 103 ", 106', 106" ( Fig. 3 ).
  • the mold 1 ' accordinging to the prior art, in the direction of propagation 19 of the molten liquid to be infiltrated viewed opposite the inner wall elements 7', 7 ", wherein between the outer wall elements 4 ', 4" of the mold 1' in the mold 1 ' solidified metal walls 2 ', 2' 'of a cast component results.
  • the inner wall elements 7 ', 7 “have an opening 13' for two incoming liquid fronts 22 ', 22", into which 13' the liquid metal penetrates and thus forms an inner structure 25 ', ie a connection between the walls 2', 2 "of the later cast component.
  • An end face 10 'of the inner wall element 7' and an end face 10 "of the opposite inner wall element 7" are formed perpendicular to the propagation direction 19.
  • FIG. 2 shows a mold 1 according to the invention, in which compared to FIG. 1 an end face 40 of an inner wall element 31 (analogous to 7 ') is designed differently.
  • the end face 40 is chamfered and extends at an angle different from 90 ° to the direction of propagation 19 or to the outer surface 50 of the inner wall element 31.
  • the end face 40 of the inner wall elements 7 ", 31 is bevelled, that of the liquid front 22 ', 22". is first rinsed.
  • the liquid front 34, 37 of the liquid material is influenced and an inventive opening 43, in which the two liquid fronts 34, 37 meet, moves with its contact line 60, away from the bevelled end face 40 and away from a breakthrough 43 between the end faces 10 ", 40 of the inner wall elements 7 '', 31 in a mechanically less critical area, so that a casting with walls 54 ', 54" is formed, which has a higher strength.
  • An inner wall 55 is formed between the inner wall elements 103 ', 106', 103 ", 106" when the metal solidifies.
  • End faces 109 ', 109 "of the wall elements 103', 103", which lie opposite the beveled end faces 112 ', 112 ", are preferably not beveled but extend perpendicularly to the propagation direction 19 or to the side surfaces 51 ', 51''.
  • the angle of the chamfered end faces 40, 112 ', 112' 'to the propagation direction 19 may preferably be between 45 ° and 60 °.
  • the entire end face 40, 112 ', 112' ' is chamfered.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

Durch die gezielte Veränderung der Stirnseiten innerer Wandelemente wird die Ausbreitungsfront von flüssigem Material in der Gussform beeinflusst und Einflüsse oder die Bildung von Oxidschichten in weniger kritische Bereiche des herzustellenden Gussportals verschoben.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gussform, die im Inneren Wände mit Stirnseiten aufweist, die angeschrägt sind.
  • Gussformen zur Herstellung hohler Bauteile mit inneren Strukturen, wie bei Turbinenschaufeln, weisen oft mehrere Kanäle auf, in denen sich flüssiges Material ausbreitet.
  • Dabei bestehen zwischen einzelnen Kanalwänden der Gussform Lücken, die im späteren Gussteil Verbindungselemente darstellen.
  • Dabei bildet sich oft in diesem Bereich eine Oxidschicht aus, weil in diesem Zwischenbereich zwei Flüssigkeitsfronten aufeinander stoßen, die dann in diesem dünnen Bereich eine Oxidfilmschicht ausbilden.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung oben genanntes Problem zu lösen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Gussform gemäß Anspruch 1.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Gussform nach dem Stand der Technik,
    Figur 2, 3
    eine erfindungsgemäße Gussformen.
  • Die Beschreibung und die Figuren stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
  • Figur 1 zeigt eine Gussform 1' nach dem Stand der Technik.
  • Eine Ausbreitungsrichtung eines flüssigen Metalls, das in die Gussform 1' eingebracht wird oder die Längsrichtung äußerer 4', 4'' und innerer 7', 7'' Wandelemente der Gussform 1' ist mit dem Bezugszeichen 19 gekennzeichnet.
  • Die Ausbreitungsrichtung 19 verläuft nahezu parallel zu den Wänden 4', 4'' , 7', 7" (Fig. 1, 2); 103', 103'' , 106', 106'' (Fig. 3).
  • Die Gussform 1' nach dem Stand der Technik weist in der Ausbreitungsrichtung 19 des einzugießenden flüssigen Metalls gesehen gegenüberliegende die inneren Wandelemente 7', 7" auf, wobei das zwischen den äußeren Wandelementen 4', 4" der Gussform 1' in der Gussform 1' erstarrte Metall Wände 2', 2'' eines Gussbauteil ergibt.
  • Die inneren Wandelemente 7', 7" weisen einen Durchbruch 13' für zwei ankommende Flüssigkeitsfronten 22', 22" auf, in den 13' das flüssige Metall eindringt und so eine innere Struktur 25' bildet, also eine Verbindung zwischen den Wänden 2', 2" des späteren Gussbauteils.
  • Im Bereich des Durchbruchs 13' sind verbreiterte Flüssigkeitsfronten 22V, 22VI vorhanden. Gestrichelt angedeutet ist die Kontaktlinie 20' der Flüssigkeitsfronten 22V, 22VI, die sich gegebenenfalls aufgrund von Oxidfilmen auf den Flüssigkeitsfronten 22V, 22VI schmelzmetallurgisch nicht optimal im Durchbruch 13' verbinden. Danach verlaufen die Flüssigkeitsfronten 22"', 22IV wieder wie vorher (= 22', 22").
  • Eine Stirnseite 10' des inneren Wandelements 7' und eine Stirnseite 10" des gegenüberliegenden inneren Wandelements 7" sind senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 19 ausgebildet.
  • Innerhalb des Durchbruchs 13' kommt es manchmal zu Rissen, wenn das Metall in der inneren Struktur 25' des ausgefüllten Durchbruchs 13' entlang der gestrichelt angedeuteten Linie erstarrt.
  • Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Gussform 1, bei der im Vergleich zu Figur 1 eine Stirnseite 40 eines inneren Wandelements 31 (analog zu 7') anders ausgebildet ist. Die Stirnseite 40 ist angeschrägt und verläuft unter einem von 90° verschiedenen Winkel zur Ausbreitungsrichtung 19 oder zur Außenfläche 50 des inneren Wandelements 31. Vorzugsweise ist die Stirnseite 40 der inneren Wandelemente 7'', 31 angeschrägt, die von der Flüssigkeitsfront 22', 22" zuerst umgespült wird.
  • Durch diese asymmetrische Ausgestaltung der Stirnseite 40 des Wandelements 31 wird die Flüssigkeitsfront 34, 37 des flüssigen Materials beeinflusst und ein erfindungsgemäßer Durchbruch 43, in dem die zwei Flüssigkeitsfronten 34, 37 aufeinandertreffen, verlagert sich mit seiner Kontaktlinie 60, weg von der abgeschrägten Stirnseite 40 und weg von einem Durchbruch 43 zwischen den Stirnseiten 10", 40 der inneren Wandelemente 7'', 31 in einen mechanisch weniger kritischen Bereich, so dass ein Gussteil mit Wänden 54', 54" entsteht, das eine höhere Festigkeit aufweist.
  • Ebenso können die Stirnseiten 112', 112'' von nebeneinander verlaufenden, insbesondere parallelen inneren Wandelementen 103', 106'; 103'', 106'', abgeschrägt werden (Fig. 3), die dann einen von 90° verschiedenen Winkel zur Seitenfläche 51', 51" aufweisen.
  • Zwischen den inneren Wandelementen 103', 106', 103", 106" bildet sich bei Erstarrung des Metalls noch eine innere Wand 55.
  • Stirnseiten 109', 109" der Wandelemente 103', 103", die den abgeschrägten Stirnseiten 112', 112'' gegenüberliegen, sind vorzugsweise nicht abgeschrägt, sondern verlaufen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 19 oder zu deren Seitenflächen 51', 51''.
  • Zwischen dem inneren Wandelementes 103', 106' bzw. 103", 106" gibt es Durchbrüche 53' bzw. 53''.
  • Vorzugsweise sind alle Stirnseiten 112', 112" zur selben Seite abgeschrägt.
  • Der Winkel der abgeschrägten Stirnseiten 40, 112', 112'' zur Ausbreitungsrichtung 19 kann vorzugsweise zwischen 45° und 60° betragen.
  • Zu welcher Seite die abgeschrägten Stirnseiten 40, 112', 112'' zeigen, spielt keine Rolle.
  • Vorzugsweise ist die gesamte Stirnseite 40, 112', 112'' abgeschrägt.

Claims (8)

  1. Gussform (1) zur Herstellung eines hohlen Bauteils mit Durchbrüchen (43, 53', 53") und inneren Wänden (54', 54", 55),
    bei dem die Gussform (1) zumindest ein inneres Wandelement (7'', 31; 106', 103'; 106'', 103'') mit Durchbrüchen (43, 53', 53'') aufweist,
    in denen (43, 53', 53") sich flüssiges Metall auch ausbreiten kann,
    wobei zumindest ein inneres Wandelement (31, 106', 106") im Bereich des Durchbruchs (43, 53', 53") eine Stirnseite (40, 112', 112'') aufweist,
    die angeschrägt ist
    und die in einem von 90° verschiedenen Winkel zu einer Ausbreitungsrichtung (19) des flüssigen Metalls oder von Seitenflächen (51', 51", 50) der inneren Wandelemente (31, 106', 106'') in der Gussform (1) verläuft.
  2. Gussform nach Anspruch 1,
    bei dem die Stirnseite (40, 112', 112'') einen Winkel von 45° bis 60° zur Ausbreitungsrichtung (19) des flüssigen Metalls oder zu den Seitenflächen (50, 51', 51") der inneren Wandelemente (7'', 106', 106") aufweist.
  3. Gussform nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2,
    bei dem die Gussform (1) mehrere innere Wandelemente (103', 106''; 103'', 106'') aufweist,
    wobei mehrere innere Wandelemente (106', 106") eine Abschrägung der Stirnseiten (112', 112'') aufweisen,
    die insbesondere jeweils zur gleichen Seite abgeschrägt sind.
  4. Gussform nach Anspruch 3,
    bei dem alle abgeschrägten Stirnseiten (112', 112'') zur selben Seite abgeschrägt sind.
  5. Gussform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4,
    bei dem die Ausbreitungsrichtung (19) der Metallschmelze zumindest stellenweise parallel zu den inneren Wandelementen (106', 103'; 106", 103"; 7", 31) verläuft.
  6. Gussform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3 oder 5,
    bei dem die Stirnseiten (109', 109", 10") der inneren Wandelemente (7", 103', 103"),
    die den abgeschrägten Stirnseiten (112', 112", 40) der inneren Wandelemente (31, 106', 106") gegenüberliegen, nicht abgeschrägt sind.
  7. Gussform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 oder 6,
    die keramisch ausgebildet ist.
  8. Gussform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7,
    bei dem die abgeschrägten Stirnseiten (40, 112', 112") dort ausgebildet sind, wo eine Metallschmelze sich zuerst ausbreitet.
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