EP3871805A1 - Device and method for pressure casting metallic material in thixotropic state - Google Patents

Device and method for pressure casting metallic material in thixotropic state Download PDF

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EP3871805A1
EP3871805A1 EP20159578.2A EP20159578A EP3871805A1 EP 3871805 A1 EP3871805 A1 EP 3871805A1 EP 20159578 A EP20159578 A EP 20159578A EP 3871805 A1 EP3871805 A1 EP 3871805A1
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EP
European Patent Office
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distributor
pouring
mold
pipes
pouring pipes
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20159578.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Bültermann
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3871805A1 publication Critical patent/EP3871805A1/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20Accessories: Details
    • B22D17/22Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/2272Sprue channels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/007Semi-solid pressure die casting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20Accessories: Details
    • B22D17/2015Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/2023Nozzles or shot sleeves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20Accessories: Details
    • B22D17/2015Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/2038Heating, cooling or lubricating the injection unit

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for die-casting metallic material in a thixotropic state in a mold which has a plurality of gate openings, comprising a heatable manifold with an inlet for the material and a plurality of outlets communicating with the inlet via channels, and a A plurality of heatable pouring pipes, each with an inlet for connection to one of the outlets and an outlet for attachment to one of the sprue openings.
  • die-casting metallic material in the thixotropic also known as metal injection molding, thixoforming, thixocasting or thixomolding
  • die-cast parts can be produced with improved properties compared to conventional die-casting processes.
  • the materials are brought to the transition temperature between the solid and the liquid phase so that distributed crystallized components are embedded in coherent molten areas ("thixotropic phase").
  • the additional action of shear forces reduces the size of the crystalline structures of the solid components, the viscosity of the material decreases, which makes it easier to inject it into the die-casting mold and enables precise die-casting.
  • the requirements for multiple hot runner systems for thixoforming differ significantly from "normal" hot runner systems for e.g. plastic injection molding.
  • the process temperature for the thixoforming of e.g. aluminum or magnesium alloys is in the range of 550 - 700 ° C.
  • the pressures required for the injection molding of the thixotropic metal melt are several 100 bar up to over 1000 bar.
  • the aim of the invention is to create a multiple hot runner system for the die casting of metallic materials in a thixotropic state, which enables a long service life.
  • each pouring pipe with an end face area located around its inlet on a surface area of the distributor located around the associated outlet by means of a linear relative movement therebetween
  • the pouring pipe and the distributor can be brought into sealing abutment, with at least one selectively tensionable pulling device engaging the distributor with its one end, the other end of which can be anchored to the mold.
  • the multiple hot runner system of the invention is based on the novel approach of completely dispensing with fault-prone screw connections between the manifold and pouring pipes and instead providing an optionally tensionable and releasable sealing pressure between the pouring pipes and the manifold.
  • the device can thus be brought in a relaxed state to the operating temperature of 600 ° C (aluminum or magnesium alloys) required for thixoforming, in which the thermal expansion of the pouring pipes and the manifold changes their relative positions, and then the tensioning device is tightened the sealing system is established between the thermally expanded components.
  • the dimensions of the pouring pipes and manifolds components, particularly the orientations the pouring pipe end face areas and the distributor surface areas can already be designed for the hot operating state.
  • the pouring pipes diverge from one another as seen from the distributor.
  • the span of the device can be increased so that larger molds with sprue openings that are further apart can be charged, or conversely, a smaller distributor can be used, which reduces the mass of the device to be heated and cooled, so that the set-up and Downtimes for tool changes or repairs can be shortened.
  • a smaller distributor can be used, which reduces the mass of the device to be heated and cooled, so that the set-up and Downtimes for tool changes or repairs can be shortened.
  • self-centering of the manifold is achieved when it is clamped onto the pouring pipes by the pulling device.
  • any uneven thermal expansion of the pouring pipes can be better absorbed and an even better seal can be achieved in the hot state.
  • each outlet is inclined to a central axis of the manifold and preferably also inclined to the channel leading to this outlet, and / or if the end face area of each pouring pipe is oblique to its longitudinal axis.
  • the pulling device in connection with the inclined contact surfaces also ensures that thermal expansion fluctuations during operation, for example when process temperature optimization is necessary, are compensated, as well as minor tolerance deviations from the manufacturing process.
  • each pouring tube when it is connected to the associated outlet, forms an obtuse angle with the channel leading to this outlet.
  • the flow path of the melt experiences a slight kink at the transition from the distributor to the respective pouring pipe, which makes it easier to tear off the cooled melt if the pouring pipe is to be separated from the distributor in the cold state, for example for repair purposes.
  • the cooled melt is not only subjected to tension but also to shear, which promotes tearing off.
  • the distributor preferably has an optionally adjustable lateral guide for the inlet-side end of the associated pouring pipe. This allows the pouring pipe inlets to be better aligned with the manifold outlets.
  • the lateral guides also form a stop for the sideways movement of the pouring pipes during the self-centering of the manifold on the pouring pipes.
  • a separate pulling device can be provided for each pouring pipe in order to tension the distributor against this pouring pipe.
  • the aforementioned relative movements are a common pulling device is assigned to all pouring pipes in parallel and all pouring pipes. With a single tensioning or relaxing movement of the common pulling device, the distributor on all casting pipes can be brought to the sealing system or detached from them again.
  • the pulling device is a combined pulling / pushing device, which can be actuated to either pull or push.
  • the combined pulling / pushing device can be used to forcefully lift the distributor off the pouring pipes, for example in the cold state, in order to tear off the cooled melt at the interfaces between the distributor outlets and the pouring pipe inlets.
  • the pouring pipes can be anchored temporarily to the mold.
  • the pouring pipes can initially be fixed to the mold to make it easier to lift off the distributor, or they can remain anchored to the mold at all if, for example, only the distributor is to be exchanged.
  • the pulling device can be designed in any manner known in the art, for example as a clamping cam, eccentric, sliding wedge, etc.
  • the pulling device is preferably formed by at least one hydraulic cylinder. With the appropriate hydraulic pressure, for example 5 to 500 bar, and a correspondingly large piston surface, very large clamping forces can be applied, up to several tons. In addition, readjustments can be made at any time by adjusting the hydraulic pressure during operation. It goes without saying that the pulling device also has several on different Hydraulic cylinders acting on points of the distributor can include, for example, at diametrical ends of an elongated distributor or distributed over the circumference of a round or polygonal distributor.
  • hydraulic cylinders are double-acting hydraulic cylinders, by means of which a combined pulling / pushing device can be implemented in a simple manner.
  • one end of the pulling device engages the distributor releasably, preferably via a tongue and groove connection.
  • the device can be dismantled into its individual parts for repair and maintenance in a particularly simple manner.
  • the distributor and the pouring pipes are preferably traversed by cooling fluid channels. This allows the device to be cooled down quickly if necessary, e.g. for tool changes or repairs. At least some of the cooling fluid channels can pass through the distributor surface areas and the respective pouring tube end face areas in alignment therewith. The cooling fluid channels in the pouring pipes can thereby be fed from the distributor, so that external cooling fluid feed lines to the pouring pipes are not required.
  • the pulling device acting between the distributor and the mold is subject to a high temperature gradient.
  • the distributor is at the temperature of the thixotropic melt, for example 600 ° C, while the mold is kept at a temperature of 100-300 ° C, which is cool by comparison.
  • the end of the pulling device engaging the distributor is penetrated by at least one cooling fluid channel with which this end can be cooled.
  • the apparatus of the invention can form a stand-alone adapter for attaching a conventional injection molding machine to a mold with multiple sprues.
  • the mold only needs to be equipped with an anchor for the end of the pulling device.
  • the device of the invention can comprise a mold insert which can be connected to the mold or which forms part of the mold itself and has a plurality of sprue openings which form receptacles for the outlets of the pouring pipes.
  • the mold insert can, for example, be part or the entire mold half of a two-part mold.
  • each pouring tube when it is attached to the associated sprue opening, forms an obtuse angle with the passage axis of this sprue opening. This also results in a slight kink in the flow path of the molten metal at this point.
  • this kink between the pouring pipe and the sprue opening reduces the length of the plug.
  • the plug represents scrap that has to be removed before the next printing process must, and a shorter plug means less rejects.
  • the mold insert can present an end stop for the distributor during its relative movement with respect to the pouring pipes. This creates safety when the device is used on older injection molding machines, which can sometimes have very high pressure forces which could lead to the destruction of the pouring pipes clamped between the distributor and the mold if they are not caught by such an end stop.
  • the Fig. 1 and 2 show a device 1 for die casting of metallic material, for example an aluminum or magnesium alloy.
  • the device 1 is in the form of an adapter or multiple distributor ("multiple hot runner") between the nozzle 2 of an injection molding machine (not shown in more detail) and a mold 3 with a plurality of sprue openings 4, 5 interposed.
  • the metallic material is put into the thixotropic state by the action of temperature and pressure, for example by means of a heated screw unit, and is released as thixotropic metal melt via the nozzle 2 for the die casting process ("shot").
  • the molten metal from the nozzle 2 is injected by the device 1 via the sprue openings 4, 5 into mold cavities 6, 7 of the mold 3 adjoining these, in order to cast one or more molded articles (not shown) therein.
  • the mold 3 is conventionally in several parts and can be opened, for example by means of two mold halves 8, 9 that can be opened and closed relative to one another, in order to remove the moldings from the mold cavities 6, 7; ejectors used for this in the mold halves 8, 9 are not shown for the sake of simplicity.
  • the sprue openings 4, 5 can be formed in one mold half 9 or in a mold insert 10 of the mold half 9.
  • the mold 3 or its mold insert 10 with the sprue openings 4, 5 can be separate from the device 1 or a part thereof.
  • the device 1 has a central distributor 11, for example made of a solid metal block, which is traversed by inner, branching channels 12, 13.
  • the channels 12, 13 connect an inlet 14 on one side of the manifold 11 with two or more outlets 15, 16 on another side of the manifold 11.
  • the outlets 15, 16 are, for example, on a side opposite or adjacent to the inlet 14 of the distributor 11 arranged.
  • the outlets 15, 16 lie on surface areas 17, 18 of the distributor 11 that point obliquely downwards and outwards, while the inlet 14 lies on the upper side 19 of the distributor 11. It goes without saying that the device 1 can be used in any installation position, so that the terms “above” and “below” are only to be understood here relative to one another.
  • Two or more pouring pipes 21, 22 extend from the distributor 11 and diverge from one another at an angle of divergence ⁇ .
  • Each pouring pipe 21, 22 has an inlet 23, 24 and an outlet 25, 26, which are in flow connection with one another via the pipe interior of the pouring pipe 21, 22.
  • the inlet 23, 24 of each pouring tube 21, 22 can each be brought into flow connection with one of the outlets 15, 16 of the distributor 11, and the outlet 25, 26 of each pouring tube 21, 22 each with one of the sprue openings 4, 5 of the mold 3.
  • the distributor 11 on the one hand and the pouring pipes 21, 22 on the other hand are movable relative to one another, namely between a first, in Fig. 1 position shown, in which the end face areas 27, 28 of the pouring pipes 21, 22 lying around the inlets 23, 24 are each in sealing contact with the surface area 17, 18 of the distributor 11 lying around the associated outlet 15, 16, and a second, in Fig. 2 position shown, in which the end face areas 27, 28 of the pouring pipes 21, 22 are lifted from the surface areas 17, 18 of the distributor 11.
  • each pouring pipe 21, 22 is in a linear movement parallel to its longitudinal axis 29, 30 31, 32 individually relatively movable with respect to the distributor 11, or all the pouring pipes 21, 22 are relatively movable in the same linear direction with respect to the distributor 11 or, conversely, the distributor 11 is relatively movable in a single linear movement 33 with respect to all the pouring pipes 21, 22.
  • This common movement or single linear movement 33 can, for example, be parallel to a central axis 34 of the distributor 11, which axis 34 can in particular also coincide with a central axis 35 of the nozzle 2 of the injection molding machine.
  • the device 1 To be in the sealing position ( Fig. 1 ) to press the manifold 11 tightly against the pouring pipes 21, 22, ie to produce the sealing system between the manifold surface areas 17, 18 and the pouring pipe end face areas 27, 28, the device 1 has at least one pulling device 36, which with its one end 37 engages on the manifold 11 and with its other end 38 on the mold 3, more precisely on that mold half 9 or the mold insert 10 which has the sprue openings 4, 5.
  • the pulling device 36 clamps the pouring pipes 21, 22 between the distributor 11 and the mold 3.
  • the sprue openings 4, 5 can form receptacles 39, 40 specially adapted to the shape of the outlet ends of the pouring pipes 21, 22.
  • the outlet ends of the pouring tubes 21, 22 are provided with shoulders 41 and bevels 42, and the receptacles 39, 40 of the sprue openings 4, 5 are designed to be complementary to the ends of the pouring pipes 21, 22 in a form-fitting or centering manner and to seal them at the same time.
  • the mold-side end 38 of the pulling device 36 is accordingly for anchoring formed on such foreign shapes 3.
  • the end 38 can, for example, have bores 43 for screwing to the mold half 9 or the mold insert 10, a bayonet head that can be locked in a corresponding bayonet groove of the mold half 9 or the mold insert 10, or a clasp or clamp which the mold half 9 or the Can take mold insert 10 releasably, or the like. If the mold half 9 or the mold insert 10 are part of the device 1, the end 38 of the pulling device 36 can optionally also be formed in one piece with the mold half 9 or the mold insert 10.
  • the end 37 of the pulling device 36 can also engage releasably on the distributor 11, for example by means of a screw connection, bayonet coupling, latch connection, dovetail connection or, as shown, a tongue and groove connection with a T-shaped head 37 'which is inserted into a T-groove 37 "of the distributor 11 can be pushed in laterally.
  • any actuator known in the art can be used, which can establish a pulling force (tensioning force) between the distributor 11 and the mold 3 in order to do so to clamp against each other, for example a clamping cam, eccentric, sliding wedges, a screw clamp or the like.
  • the pulling device 36 has at least one hydraulic cylinder whose piston is connected to one end 37 and whose cylinder part is connected to the other end 38, or vice versa.
  • the hydraulic cylinder can be subjected to a pressure of, for example, 5 to 500 bar.
  • the pulling device 36 can also be a combined pulling / pushing device, for example with (at least) one double-acting hydraulic cylinder, so that it can also exert a pressure (spreading force) that removes the distributor 11 from the mold 3.
  • a pressure spreading force
  • the pouring pipes 21, 22 can not only be loosened from the manifold 11, as is done by releasing the tensioning device 36, but the pouring pipes 21, 22 can also be forcibly detached from the manifold 11 by means of the spreading force ( Fig. 2 ), for example for repair or tool change purposes.
  • any molten metal that has solidified in the channels 12, 13 of the distributor 11 and the interiors of the pouring pipes 21, 22 can thus be removed by the spreading force of the combined pulling / pushing device 36 in the gaps 44, 45 that open up between the end face areas 27, 28 and the surface areas 17 , 18 are torn off or sheared off in order to be able to completely expand the pouring pipes 21, 22.
  • the pouring pipes 21, 22 can be temporarily anchored to the mold 3 by means of cross-pins or screws 46 engaging in cross-bores 46 'of the pouring pipes 21, 22 in order to separate the distributor 11 are, for example, on a projection 10 'of the mold insert 10 reaching between the pouring pipes 21, 22.
  • a plurality of pulling devices 36 can also be used, distributed over the circumference or the longitudinal extension of the distributor 11.
  • a separate pulling device 36 could also be used for each pouring pipe 21, 22, in particular in the case of individual linear movements 31, 32 of the pouring pipes 21, 22.
  • the device 1 is used as a multiple hot runner system in a hot operation.
  • both the distributor 11 and the pouring pipes 21, 22 can be heated in order to bring them to the thixotropic temperature of the molten metal to be poured.
  • the distributor 11 is equipped with a heating device 47, for example an annular, electrically operated ceramic heating element or other resistance heating band, which surrounds the distributor 11 at a narrow distance and is in turn enclosed by thermal insulation 47 '.
  • the heating element 47 and the thermal insulation 47 ′ can be suspended from a heat-insulating cover hood 48 which is slipped over the distributor 11 and has a central opening 49 in order to allow the spray nozzle 2 access to the inlet 14 of the distributor 11.
  • the covering hood 48 can also rest on peripheral parts of the mold half 9.
  • the distributor 11 can be brought to the process temperature for aluminum or magnesium alloys of, for example, 550-700 ° C.
  • the pouring pipes 21, 22 are also equipped with their own heating devices 51, 52, for example electrically operated heating sleeves, which are pulled onto the pouring pipes 21, 22 and are thermally insulated from the outside. With the aid of the heating sleeves 51, 52, the pouring tubes 21, 22 are also brought to the thixotropic temperature of the molten metal of, for example, 550 - 700 ° C for aluminum or magnesium alloys.
  • the mold 3 together with the mold insert 10 and its projection 10 ' is tempered to a comparatively low temperature of e.g. 100-300 ° C to solidify the molten metal injected into the mold 3, e.g. by means of temperature control fluid channels (not shown) in the mold 3, which are acted upon with appropriate temperature control fluids such as oil, water or air.
  • both the manifold 11 and the pouring pipes 21, 22 experience significant thermal expansion, which, for example, can increase the mutual distance between the outlet ends of the pouring pipes 21, 22 by several millimeters. Since the mutual position of the sprue openings 4, 5 of the mold 3 is predetermined, this could result in considerable thermal stresses in the interior of the device 1, which can lead to leaks between the pouring pipes 21, 22 and the distributor 11 and the mold 3. In order to counteract this, the device 1 is dimensioned and operated as follows using the tensioning and relaxing tensioning device 36.
  • the dimensions of the device 1, in particular the distributor 11 and the pouring pipes 21, 22, are designed for the thixotropic temperature of the metal to be poured, e.g. 600 ° C for a magnesium alloy, by means of a geometric thermal expansion calculation, so that at this temperature the outlets 15, 16 of the manifold 11 are aligned with the inlets 23, 24 of the pouring pipes 21, 22, the surface areas 17, 18 of the manifold 11 are in close contact with the end face areas 27, 28 of the pouring pipes 21, 22, the outlets 25, 26 of the pouring pipes 21, 22 with the sprue openings 4, 5 are aligned and the outlet ends of the pouring pipes 21, 22 sit tightly and positively in the receptacles 39, 40 of the pouring holes 4, 5 without mechanical stresses, in particular bending stresses, of the pouring pipes 21, 22 occurring.
  • the initial misalignment between the pour tube end face areas 27, 28 and the manifold surface areas 17, 18 by the thermal expansion is eliminated.
  • the pulling device 36 is now tensioned and thus presses the pouring pipe end face areas 27, 28 tightly against the distributor surface areas 17, 18 and the pouring pipe outlets 25, 26 tightly against the sprue openings 4, 5.
  • the device 1 is now tight and for the Injection molding process ready.
  • the nozzle 2 of an injection molding machine can now be attached to the inlet 14 of the distributor 11 in order to charge the mold 3 with thixotropic molten metal and thus to produce the molded article (s) therein.
  • the application of the nozzle 2 against the device 1 and thus also against the mold 3 takes place with great force, for example from 1 to 20 tons.
  • the mold 3 is supported in a stationary frame (not shown) on which the injection molding machine can be moved, or, conversely, the injection molding machine is stationary and the mold 3 together with the device 1 moves on the frame.
  • the device 1 can optionally be equipped with a safety device in the form of end stops 53, 54 for the distributor 11.
  • the distributor 11 has extensions 55, 56, with which he can hit the end stops 53, 54.
  • the end stops 53, 54 can for example be supported on the mold 3, the mold half 9, the mold insert 10, its projection 10 'or a frame of these components.
  • the pulling device 36 lies on its end 37 engaging the manifold 11 at the operating temperature of the manifold 11, for example 600 ° C, while on its end 38 anchored to the mold 3 it is at the operating temperature of the mold 3, for example 200 ° C.
  • the end 37 is equipped with a cooling fluid channel 57 for a cooling fluid such as air, oil or water.
  • the end 37 can be cooled down to the operating temperature of the mold 3 via the cooling fluid channel 57.
  • the anchoring of the end 37 on the distributor 11 can be provided with thermal insulation in order to avoid unintentional cooling of the distributor 11.
  • the end stops 53, 54 can be equipped with such cooling fluid channels 57.
  • the device 1 For repair and maintenance purposes, eg replacing the pouring pipes 21, 22 or their heating devices 51, 52, or if the mold 3 and / or the device 1 are to be changed, the device 1 should be cooled as quickly as possible in order to convert or Keep repair times as short as possible.
  • the distributor 11 and the pouring pipes 21, 22 can be traversed by further cooling fluid channels 58 in order to be able to force-cool them if necessary.
  • the cooling fluid channels 58 can pass through the surface regions 17, 18 and end face regions 27, 28 in an aligned manner, run in the walls of the pouring pipes 21, 22 and back again to the distributor 11 (see FIG Fig. 3 ), so that no separate, external cooling fluid lines to the pouring pipes 21, 22 are required.
  • each outlet 15, 16 can be seen inclined to the central axis 34 of the distributor and optionally also inclined to the channel 12, 13 leading to this outlet 15, 16, and the end face areas 27, 28 of each pouring tube 21, 22 also lie obliquely to the longitudinal axis 29, 30 of the respective pouring pipe 21, 22.
  • This inclined position results in an automatic centering of the manifold 11 between the inlet ends of the pouring pipes 21, 22 when the manifold 11 is clamped against the pouring pipes 21, 22, which results in slight deviations in the Can compensate for thermal expansion of the components involved.
  • the more acute the angle ⁇ is between the surface or end face areas 17, 18, 27, 28 and the direction of the respective ruler movement 31, 32 or (here) the common linear movement 33, the stronger this self-centering.
  • the manifold 11 can have a lateral guide 59 as a kind of side stop next to each outlet 15, 16 exhibit.
  • the guides 59 are, for example, L-brackets which are mounted on the distributor 11 so that they can be adjusted transversely by means of adjusting screws 60.
  • the longitudinal axes 29, 30 of the pouring pipes 21, 22 each form an obtuse angle ⁇ with the distributor channels 12, 13, so that the melt flow undergoes a slight kink on its way from the channels 12, 13 into the pouring pipes 21, 22.
  • the inclinations of the surface areas 17, 18 and end face areas 27, 28 can be selected so that they halve the obtuse angle ⁇ , even if this is not mandatory.
  • the kink in the flow path makes it easier to tear off a melt that has solidified in the channels 12, 13 and the inner spaces of the pouring pipe when the pouring pipes 21, 22 are lifted off the distributor 11 for maintenance purposes or for a tool change ( Fig. 2 ).
  • the solidified melt is not only subjected to tension but also to shear in the gaps 44, 45 that open up, which favors its tearing off.
  • the longitudinal axes 29, 30 of the pouring pipes 21, 22 each form an obtuse angle ⁇ with the passage axes 61, 62 of the sprue openings 4, 5.
  • This facilitates the tearing off of the sprue plug which solidifies at the outlet 25, 26 of the respective pouring pipe 21, 22 when the molding is removed from the mold. It also shortens the total length of the plug which extends into the exit 25, 26 and which temporarily closes the exit 25, 26 of the pouring pipe 21, 22 until the next shot. During the next shot, this plug is pushed out of the exit 25, 26 by the hot melt that is pushing in and ejected into a plug catcher in the form 3, where it represents scrap; a smaller or shorter plug therefore also means less waste of material.
  • Fig. 3 shows one of the pouring pipes 21, 22 in detail.
  • the pouring pipe 21 shown is designed for a divergence angle ⁇ / 2 of 20 °.
  • the divergence angle ⁇ can be in the range from 10 ° to 185 °, preferably 20 ° to 120 °, particularly preferably 30 ° to 80 °, and in particular symmetrically to the central axis 34 of the distributor 11.
  • the inlet end of the pouring pipe 21 has a stepped shoulder 63 for the side guide 59 of the distributor 11 to engage.
  • the lateral guide 59 can engage in the shoulder 63 in the manner of a wedge.
  • the side wall of the shoulder 63 in the sealing contact position ( Fig. 1 ) of the pouring pipe 21 extend at an angle ⁇ of 1 ° -20 °, for example 10 °, to the central axis 34 of the distributor 11.
  • the outlet end of the pouring pipe 21 is designed on its outside to be complementary to the respective receptacle 39, 40 of the sprue opening 4, 5. As shown, the end section of the outlet 25, 26 can already contain the kink for deflecting the pouring tube axis 29, 30 to the sprue opening axis 61, 62, if desired.
  • Fig. 4 shows an embodiment of the device 1 with four symmetrically diverging pouring pipes 21, 21 ', 22, 22' from a round distributor 11 and a common pulling device 36 for all pouring pipes.
  • Fig. 5 shows a further embodiment of the device 1 with an elongated distributor 11, from which two pouring pipes 21, 22 extend diverging from one another.
  • a common pulling device 36 for both pouring pipes 21, 22 is formed by two double-acting hydraulic cylinders 36 ′, 36 ′′ which each engage on the diametrical ends of the distributor 11 and can be anchored on the mold 3.
  • the device 1 can be equipped with temperature sensors at suitable points, for example on the distributor 11, at the inlets and outlets 23-26 of the pouring pipes 21, 22 and / or at the end stops 53, 54, in order to control the heating devices 47, 51, 52 to regulate and control the injection molding process accordingly.
  • the temperature sensors can also be used to monitor that the pulling device 36 is only tensioned when the distributor 11 and the pouring pipes 21, 22 have reached their correct operating temperatures.
  • the devices and processes presented here are not only suitable for the thixoforming of aluminum or magnesium alloys in the temperature range of 550 - 700 ° C, but also of other metal alloys, e.g. steel alloys, at temperatures of up to 1500 ° C and more.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Druckgießen von metallischem Material in thixotropem Zustand in eine Form (3), die mehrere Angussöffnungen (4, 5) hat, umfassend einen beheizbaren Verteiler (11) mit einem Einlass (14) und mehreren mit dem Einlass über Kanäle (12, 13) in Verbindung stehenden Auslässen (15, 16), und eine Mehrzahl von beheizbaren Gießrohren (21, 22) mit jeweils einem Eingang (23, 24) und einem Ausgang (25, 26), wobei jedes Gießrohr (21, 22) mit einem rund um seinen Eingang (23, 24) liegenden Stirnflächenbereich (27, 28) an einem rund um den zugehörigen Auslass (15, 16) liegenden Oberflächenbereich (17, 18) des Verteilers (11) mittels einer linearen Relativbewegung (31 - 33) zwischen diesem Gießrohr (21, 22) und dem Verteiler (11) in Dichtanlage bringbar ist, und wobei an dem Verteiler (11) zumindest eine selektiv spannbare Zugeinrichtung (36) mit ihrem einen Ende (37) angreift, deren anderes Ende (38) an der Form (3) verankerbar ist.The invention relates to a device and a method for die casting metallic material in a thixotropic state in a mold (3) which has several sprue openings (4, 5), comprising a heatable distributor (11) with one inlet (14) and several with the Inlet via channels (12, 13) communicating outlets (15, 16), and a plurality of heatable pouring pipes (21, 22) each with an inlet (23, 24) and an outlet (25, 26), each pouring pipe (21, 22) with an end face area (27, 28) lying around its inlet (23, 24) on a surface area (17, 18) of the distributor (11) lying around the associated outlet (15, 16) by means of a linear Relative movement (31 - 33) between this pouring pipe (21, 22) and the distributor (11) can be brought into sealing contact, and with at least one selectively tensionable pulling device (36) engaging with one end (37) of the distributor (11), the other end (38) of which can be anchored to the mold (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Druckgießen von metallischem Material in thixotropem Zustand in eine Form, die mehrere Angussöffnungen hat, umfassend einen beheizbaren Verteiler mit einem Einlass für das Material und mehreren mit dem Einlass über Kanäle in Verbindung stehenden Auslässen, und eine Mehrzahl von beheizbaren Gießrohren mit jeweils einem Eingang zum Anschluss an je einen der Auslässe und einem Ausgang zum Ansetzen an je eine der Angussöffnungen.The present invention relates to an apparatus and a method for die-casting metallic material in a thixotropic state in a mold which has a plurality of gate openings, comprising a heatable manifold with an inlet for the material and a plurality of outlets communicating with the inlet via channels, and a A plurality of heatable pouring pipes, each with an inlet for connection to one of the outlets and an outlet for attachment to one of the sprue openings.

Beim Druckgießen von metallischem Material im thixotropen ("semi-soliden" bzw. "fest-flüssigen") Zustand, auch als Metall-Spritzgießen, Thixoforming, Thixocasting oder Thixomolding bekannt, können Druckgussteile mit gegenüber herkömmlichen Druckgussverfahren verbesserten Eigenschaften hergestellt werden. Dabei werden die Materialien auf die Übergangstemperatur zwischen der festen und der flüssigen Phase gebracht, sodass verteilte kristallisierte Bestandteile in zusammenhängende geschmolzene Bereiche eingebettet sind ("thixotrope Phase"). Durch die zusätzliche Einwirkung von Scherkräften werden die kristallinen Strukturen der festen Bestandteile verkleinert, die Viskosität des Materials sinkt, was dessen Einspritzen in die Druckgussform erleichtert und ein präzises Druckgießen ermöglicht.When die-casting metallic material in the thixotropic ("semi-solid" or "solid-liquid") state, also known as metal injection molding, thixoforming, thixocasting or thixomolding, die-cast parts can be produced with improved properties compared to conventional die-casting processes. The materials are brought to the transition temperature between the solid and the liquid phase so that distributed crystallized components are embedded in coherent molten areas ("thixotropic phase"). The additional action of shear forces reduces the size of the crystalline structures of the solid components, the viscosity of the material decreases, which makes it easier to inject it into the die-casting mold and enables precise die-casting.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art mit einem beheizbaren Verteiler und mehreren beheizbaren Gießrohren dienen dazu, mit einer einzigen Spritzgussmaschine gleich mehrere Formen oder eine große Form über mehrere Angussöffnungen zu beschicken, um die Fließstrecken in der Form kurz zu halten. Die Gießrohre werden auch als "Heißkanäle" bezeichnet, und Systeme mit mehreren Gießrohren als "Mehrfach-Heißkanalsysteme".Devices of the type mentioned at the beginning with a heatable distributor and several heatable pouring pipes are used to feed several molds or a large mold through several sprue openings with a single injection molding machine in order to keep the flow paths in the mold short. The pouring pipes are also referred to as "hot runners", and systems with several pouring pipes as "multiple hot runner systems".

Die Anforderungen an Mehrfach-Heißkanalsysteme für das Thixoforming unterscheiden sich dabei wesentlich von "normalen" Heißkanalsystemen für z.B. den Kunststoffspritzguss. Die Prozesstemperatur für das Thixoforming von z.B. Aluminium- oder Magnesiumlegierungen liegt im Bereich von 550 - 700 °C. Die für das Spritzgießen der thixotropen Metallschmelze erforderlichen Drücke betragen dabei mehrere 100 bar bis zu über 1000 bar.The requirements for multiple hot runner systems for thixoforming differ significantly from "normal" hot runner systems for e.g. plastic injection molding. The process temperature for the thixoforming of e.g. aluminum or magnesium alloys is in the range of 550 - 700 ° C. The pressures required for the injection molding of the thixotropic metal melt are several 100 bar up to over 1000 bar.

Bei derartig hohen Temperaturen und Drücken versagen bereits viele Abdichtungssysteme, die zum Beispiel im Kunststoffspritzguss zur Abdichtung zwischen Spritzgussmaschine, Verteiler, Gießrohren und Form noch problemlos einsetzbar sind, wie Hochtemperaturkunststoff-Dichtringe und metallische Schraubverbindungen. Kunststoffdichtungen weichen auf, und metallische Schraubverbindungen beginnen bei hohen Temperaturen zu "kriechen", d.h. geben nach, lockern sich und werden undicht. Nicht zuletzt ist bei hohen Temperaturbereichen die Wärmedehnung der Bauteile signifikant, was die Materialermüdung aller Verbindungen und damit Undichtigkeiten verstärkt. Derzeit bekannte Mehrfach-Heißkanalsysteme für Thixoforming haben daher nur kurze Standzeiten, was ihren praktischen Einsatz stark limitiert.At such high temperatures and pressures, many sealing systems fail, such as high-temperature plastic sealing rings and metallic screw connections, that can still be used without problems in plastic injection molding for sealing between the injection molding machine, manifold, pouring pipes and mold. Plastic seals soften and metallic screw connections begin to "creep" at high temperatures, ie they give way, loosen and become leaky. Last but not least, the thermal expansion of the components is significant at high temperature ranges, which increases the material fatigue of all connections and thus leaks. Currently known multiple hot runner systems for thixoforming therefore only have a short service life, which severely limits their practical use.

Die Erfindung setzt sich zum Ziel, ein Mehrfach-Heißkanalsystem für das Druckgießen von metallischen Materialien in thixotropem Zustand zu schaffen, welches hohe Standzeiten ermöglicht.The aim of the invention is to create a multiple hot runner system for the die casting of metallic materials in a thixotropic state, which enables a long service life.

Dieses Ziel wird in einem ersten Aspekt mit einer Vorrichtung der einleitend genannten Art erreicht, die sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass jedes Gießrohr mit einem rund um seinen Eingang liegenden Stirnflächenbereich an einem rund um den zugehörigen Auslass liegenden Oberflächenbereich des Verteilers mittels einer linearen Relativbewegung zwischen diesem Gießrohr und dem Verteiler in Dichtanlage bringbar ist, wobei an dem Verteiler zumindest eine selektiv spannbare Zugeinrichtung mit ihrem einen Ende angreift, deren anderes Ende an der Form verankerbar ist.This goal is achieved in a first aspect with a device of the type mentioned in the introduction, which is characterized according to the invention in that each pouring pipe with an end face area located around its inlet on a surface area of the distributor located around the associated outlet by means of a linear relative movement therebetween The pouring pipe and the distributor can be brought into sealing abutment, with at least one selectively tensionable pulling device engaging the distributor with its one end, the other end of which can be anchored to the mold.

Das Mehrfach-Heißkanalsystem der Erfindung beruht auf dem neuartigen Ansatz, auf störungsanfällige Schraubverbindungen zwischen Verteiler und Gießrohren gänzlich zu verzichten und stattdessen eine wahlweise spann- und entspannbare Dichtpressung zwischen den Gießrohren und dem Verteiler vorzusehen. Die Vorrichtung kann damit in entspanntem Zustand auf die für das Thixoforming erforderliche Betriebstemperatur von z.B. 600 °C (Aluminium- oder Magnesiumlegierungen) gebracht werden, in welcher die dabei auftretende Wärmedehnung der Gießrohre und des Verteilers deren Relativlagen verändert, und anschließend wird durch Spannen der Zugeinrichtung die Dichtanlage zwischen den wärmegedehnten Komponenten hergestellt. Die Abmessungen der Komponenten Gießrohre und Verteiler, insbesondere die Ausrichtungen der Gießrohr-Stirnflächenbereiche und der Verteiler-Oberflächenbereiche, können so bereits für den heißen Betriebszustand ausgelegt werden. Wenn die Zugeinrichtung dann im heißen Betriebszustand gespannt wird, sind alle Komponenten perfekt zueinander ausgerichtet. Dadurch kann im Betrieb eine optimale Dichtanlage zwischen Gießrohren und Verteiler erreicht werden, selbst bei großen Mittenabständen zwischen den Angussöffnungen. Durch den Verzicht auf gesonderte Dichtringe und störungsanfällige metallische Schraubverbindungen können dabei außerordentliche Standzeiten der Vorrichtung von über 500.000 Druckgussvorgängen ("Schüssen") erreicht werden.The multiple hot runner system of the invention is based on the novel approach of completely dispensing with fault-prone screw connections between the manifold and pouring pipes and instead providing an optionally tensionable and releasable sealing pressure between the pouring pipes and the manifold. The device can thus be brought in a relaxed state to the operating temperature of 600 ° C (aluminum or magnesium alloys) required for thixoforming, in which the thermal expansion of the pouring pipes and the manifold changes their relative positions, and then the tensioning device is tightened the sealing system is established between the thermally expanded components. The dimensions of the pouring pipes and manifolds components, particularly the orientations the pouring pipe end face areas and the distributor surface areas can already be designed for the hot operating state. When the drawbar is then tensioned while it is hot, all components are perfectly aligned with one another. This enables an optimal sealing system to be achieved between the pouring pipes and the manifold during operation, even with large center-to-center distances between the sprue openings. By dispensing with separate sealing rings and fault-prone metallic screw connections, extraordinary service lives of the device of over 500,000 die-casting processes ("shots") can be achieved.

In diesem Sinne schafft die Erfindung in einem zweiten Aspekt auch ein Verfahren zum Druckgießen von metallischem Material in thixotropem Zustand in eine Form, die mehrere Anguss-öffnungen hat, mit den Schritten:

  • Bereitstellen einer Vorrichtung der hier vorgestellten Art;
  • Ansetzen der Gießrohre an die Angussöffnungen und Verankern der Zugeinrichtung in entspanntem Zustand an der Form;
  • Aufheizen des Verteilers und der Gießrohre auf die für den thixotropen Zustand des Materials erforderliche Temperatur;
  • Spannen der Zugeinrichtung, um die Stirnflächenbereiche der Gießrohre an den Oberflächenbereichen des Verteilers in Dichtanlage zu bringen; und
  • Ansetzen der Düse einer Spritzgussmaschine an den Einlass des Verteilers und Druckgießen des Materials über den Verteiler und die Gießrohre in die Form.
In this sense, the invention also provides, in a second aspect, a method for die casting metallic material in a thixotropic state in a mold which has several gate openings, with the steps:
  • Providing a device of the type presented here;
  • Attaching the pouring pipes to the sprue openings and anchoring the pulling device in the relaxed state on the mold;
  • Heating the manifold and the pouring tubes to the temperature required for the thixotropic state of the material;
  • Tensioning the pulling device in order to bring the end face regions of the pouring pipes into sealing engagement with the surface regions of the manifold; and
  • Attach the nozzle of an injection molding machine to the inlet of the manifold and die-cast the material over the manifold and pouring pipes into the mold.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gießrohre vom Verteiler aus gesehen voneinander divergieren. Dadurch kann die Spannweite der Vorrichtung erhöht werden, sodass größere Formen mit weiter auseinanderliegenden Angussöffnungen beschickt werden können, oder es kann umgekehrt mit einem kleineren Verteiler das Auslangen gefunden werden, was die zu erwärmende und abzukühlende Masse der Vorrichtung reduziert, so dass die Rüst-und Stillstandszeiten bei Werkzeugwechseln oder Reparaturen verkürzt werden können. Gleichzeitig wird durch die schräge Lage der Gießrohre gegenüber dem Verteiler eine Selbstzentrierung des Verteilers erreicht, wenn dieser durch die Zugeinrichtung auf die Gießrohre gespannt wird. Dadurch können allfällige ungleichmäßige Wärmedehnungen der Gießrohre besser aufgenommen und eine noch bessere Abdichtung im heißen Zustand erzielt werden.It is particularly advantageous if the pouring pipes diverge from one another as seen from the distributor. As a result, the span of the device can be increased so that larger molds with sprue openings that are further apart can be charged, or conversely, a smaller distributor can be used, which reduces the mass of the device to be heated and cooled, so that the set-up and Downtimes for tool changes or repairs can be shortened. At the same time, due to the inclined position of the pouring pipes in relation to the manifold, self-centering of the manifold is achieved when it is clamped onto the pouring pipes by the pulling device. As a result, any uneven thermal expansion of the pouring pipes can be better absorbed and an even better seal can be achieved in the hot state.

Für die Selbstzentrierung des Verteilers gegenüber den Gießrohren beim Spannen der Zugeinrichtung ist es besonders günstig, wenn der Oberflächenbereich jedes Auslasses schräg zu einer zentralen Achse des Verteilers und bevorzugt auch schräg zu dem zu diesem Auslass führenden Kanal liegt, und/oder wenn der Stirnflächenbereich jedes Gießrohres schräg zu seiner Längsachse liegt. Mit jeder dieser Maßnahmen kann die Dichtheit im heißen Zustand noch weiter gesteigert werden. Durch die Zugeinrichtung in Verbindung mit den schrägen Anpressflächen wird zusätzlich sichergestellt, dass Wärmedehnungsschwankungen im Betrieb, zum Beispiel bei notwendigen Prozesstemperaturoptimierungen, ausgeglichen werden, ebenso wie geringfügige Toleranzabweichungen aus dem Herstellprozess.For the self-centering of the manifold with respect to the pouring pipes when tensioning the pulling device, it is particularly favorable if the surface area of each outlet is inclined to a central axis of the manifold and preferably also inclined to the channel leading to this outlet, and / or if the end face area of each pouring pipe is oblique to its longitudinal axis. With each of these measures, the tightness in the hot state can be increased even further. The pulling device in connection with the inclined contact surfaces also ensures that thermal expansion fluctuations during operation, for example when process temperature optimization is necessary, are compensated, as well as minor tolerance deviations from the manufacturing process.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal bildet die Längsachse jedes Gießrohres, wenn es an den zugehörigen Auslass angeschlossen ist, einen stumpfen Winkel mit dem zu diesem Auslass führenden Kanal. Dadurch erfährt der Strömungsweg der Schmelze beim Übergang vom Verteiler zum jeweiligen Gießrohr einen leichten Knick, welcher das Abreißen der erkalteten Schmelze, wenn das Gießrohr vom Verteiler im kalten Zustand beispielsweise zu Reparaturzwecken getrennt werden soll, erleichtert. Die erkaltete Schmelze wird beim Trennen der Gießrohre vom Verteiler an diesem Knick nicht nur auf Zug sondern auch auf Scherung beansprucht, was das Abreißen begünstigt.According to a further preferred feature, the longitudinal axis of each pouring tube, when it is connected to the associated outlet, forms an obtuse angle with the channel leading to this outlet. As a result, the flow path of the melt experiences a slight kink at the transition from the distributor to the respective pouring pipe, which makes it easier to tear off the cooled melt if the pouring pipe is to be separated from the distributor in the cold state, for example for repair purposes. When the pouring pipes are separated from the manifold at this bend, the cooled melt is not only subjected to tension but also to shear, which promotes tearing off.

Bevorzugt weist der Verteiler neben jedem Auslass eine optional einstellbare seitliche Führung für das eingangsseitige Ende des zugehörigen Gießrohres auf. Dadurch können die Gießrohreingänge noch besser auf die Verteilerauslässe ausgerichtet werden. Im Falle von divergierenden Gießrohren, insbesondere mit schrägen Stirnflächenbereichen und damit zusammenwirkenden schrägen Verteiler-Oberflächenbereichen, bilden die seitlichen Führungen überdies einen Anschlag für die Seitwärtsbewegung der Gießrohre bei der Selbstzentrierung des Verteilers auf den Gießrohren.In addition to each outlet, the distributor preferably has an optionally adjustable lateral guide for the inlet-side end of the associated pouring pipe. This allows the pouring pipe inlets to be better aligned with the manifold outlets. In the case of diverging pouring pipes, in particular with inclined end face areas and co-operating inclined manifold surface areas, the lateral guides also form a stop for the sideways movement of the pouring pipes during the self-centering of the manifold on the pouring pipes.

In einer ersten Variante der Erfindung kann für jedes Gießrohr eine eigene Zugeinrichtung vorgesehen werden, um den Verteiler gegen dieses Gießrohr zu spannen. In einer zweiten, besonders vorteilhaften Variante sind die genannten Relativbewegungen für alle Gießrohre parallel und allen Gießrohren ist eine gemeinsame Zugeinrichtung zugeordnet. Mit einer einzigen Spann- bzw. Entspannbewegung der gemeinsamen Zugeinrichtung kann so der Verteiler an allen Gießrohren zur Dichtanlage gebracht bzw. von diesen wieder gelöst werden.In a first variant of the invention, a separate pulling device can be provided for each pouring pipe in order to tension the distributor against this pouring pipe. In a second, particularly advantageous variant, the aforementioned relative movements are a common pulling device is assigned to all pouring pipes in parallel and all pouring pipes. With a single tensioning or relaxing movement of the common pulling device, the distributor on all casting pipes can be brought to the sealing system or detached from them again.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Zugeinrichtung eine kombinierte Zug-/Druckeinrichtung, die wahlweise zur Ausübung von Zug oder Druck betätigbar ist. Die kombinierte Zug-/Druckeinrichtung kann zum kräftigen Abheben des Verteilers von den Gießrohren verwendet werden, beispielsweise im erkalteten Zustand, um die erkaltete Schmelze an den Schnittstellen der Verteilerauslässe zu den Gießrohreingängen abzureißen.In a further advantageous embodiment of the invention, the pulling device is a combined pulling / pushing device, which can be actuated to either pull or push. The combined pulling / pushing device can be used to forcefully lift the distributor off the pouring pipes, for example in the cold state, in order to tear off the cooled melt at the interfaces between the distributor outlets and the pouring pipe inlets.

Dazu ist es besonders günstig, wenn die Gießrohre temporär an der Form verankerbar sind. Die Gießrohre können damit zum leichteren Abheben des Verteilers zunächst noch an der Form fixiert werden, oder sie können überhaupt an der Form verankert bleiben, wenn z.B. nur der Verteiler getauscht werden soll.For this purpose, it is particularly advantageous if the pouring pipes can be anchored temporarily to the mold. The pouring pipes can initially be fixed to the mold to make it easier to lift off the distributor, or they can remain anchored to the mold at all if, for example, only the distributor is to be exchanged.

Die Zugeinrichtung kann auf jede in der Technik bekannte Art ausgebildet sein, beispielsweise als Spannnocken, Exzenter, Schiebekeile usw. Bevorzugt ist die Zugeinrichtung durch zumindest einen Hydraulikzylinder gebildet. Mit entsprechendem Hydraulikdruck, z.B. 5 bis 500 bar, und einer entsprechend großen Kolbenfläche können so sehr große Spannkräfte aufgebracht werden, bis zu mehreren Tonnen. Zudem kann durch Verstellung des Hydraulikdrucks im Betrieb jederzeit nachjustiert werden. Es versteht sich, dass die Zugeinrichtung auch mehrere an verschiedenen Punkten des Verteilers angreifende Hydraulikzylinder umfassen kann, beispielsweise an diametralen Enden eines langgestreckten Verteilers oder über den Umfang eines runden oder polygonalen Verteilers verteilt.The pulling device can be designed in any manner known in the art, for example as a clamping cam, eccentric, sliding wedge, etc. The pulling device is preferably formed by at least one hydraulic cylinder. With the appropriate hydraulic pressure, for example 5 to 500 bar, and a correspondingly large piston surface, very large clamping forces can be applied, up to several tons. In addition, readjustments can be made at any time by adjusting the hydraulic pressure during operation. It goes without saying that the pulling device also has several on different Hydraulic cylinders acting on points of the distributor can include, for example, at diametrical ends of an elongated distributor or distributed over the circumference of a round or polygonal distributor.

Besonders günstig ist es, wenn die Hydraulikzylinder doppelwirkende Hydraulikzylinder sind, mittels welchen eine kombinierte Zug-/Druckeinrichtung auf einfache Weise realisiert werden kann.It is particularly favorable if the hydraulic cylinders are double-acting hydraulic cylinders, by means of which a combined pulling / pushing device can be implemented in a simple manner.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung greift das eine Ende der Zugeinrichtung an dem Verteiler lösbar an, bevorzugt über eine Nut/Feder-Verbindung. Dadurch kann die Vorrichtung auf besonders einfache Weise zur Reparatur und Wartung in ihre Einzelteile zerlegt werden.According to a further advantageous feature of the invention, one end of the pulling device engages the distributor releasably, preferably via a tongue and groove connection. As a result, the device can be dismantled into its individual parts for repair and maintenance in a particularly simple manner.

Bevorzugt sind der Verteiler und die Gießrohre von Kühlfluidkanälen durchzogen. Dadurch kann die Vorrichtung bei Bedarf rasch abgekühlt werden, z.B. für Werkzeugwechsel oder zur Reparatur. Zumindest einige der Kühlfluidkanäle können dabei die Verteiler-Oberflächenbereiche und die jeweils daran anliegenden Gießrohr-Stirnflächenbereiche fluchtend durchsetzen. Die Kühlfluidkanäle in den Gießrohren können dadurch vom Verteiler her gespeist werden, sodass externe Kühlfluidzuleitungen zu den Gießrohren nicht erforderlich sind.The distributor and the pouring pipes are preferably traversed by cooling fluid channels. This allows the device to be cooled down quickly if necessary, e.g. for tool changes or repairs. At least some of the cooling fluid channels can pass through the distributor surface areas and the respective pouring tube end face areas in alignment therewith. The cooling fluid channels in the pouring pipes can thereby be fed from the distributor, so that external cooling fluid feed lines to the pouring pipes are not required.

Die zwischen Verteiler und Form wirkende Zugeinrichtung ist einem hohen Temperaturgradienten unterworfen. Der Verteiler liegt auf der Temperatur der thixotropen Schmelze, z.B. 600 °C, während die Form auf eine im Vergleich dazu kühle Temperatur von 100 - 300 °C temperiert wird. Um die Zugeinrichtung, beispielsweise die für diese verwendeten Hydraulikzylinder, vor der hohen Temperatur des Verteilers zu schützen, ist gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung das am Verteiler angreifende Ende der Zugeinrichtung von zumindest einem Kühlfluidkanal durchsetzt, mit welchem diese Ende gekühlt werden kann.The pulling device acting between the distributor and the mold is subject to a high temperature gradient. The distributor is at the temperature of the thixotropic melt, for example 600 ° C, while the mold is kept at a temperature of 100-300 ° C, which is cool by comparison. To the pulling device, for example To protect the hydraulic cylinders used for this from the high temperature of the distributor, according to a further preferred feature of the invention, the end of the pulling device engaging the distributor is penetrated by at least one cooling fluid channel with which this end can be cooled.

Die Vorrichtung der Erfindung kann einen eigenständigen Adapter zum Ansetzen einer herkömmlichen Spritzgussmaschine an eine Form mit mehreren Angussöffnungen bilden. Die Form braucht dazu lediglich mit einer Verankerung für das Ende der Zugeinrichtung ausgestattet zu werden. In einer alternativen Ausführungsform kann die Vorrichtung der Erfindung einen mit der Form verbindbaren oder einen Teil der Form selbst bildenden Formeinsatz mit mehreren Angussöffnungen umfassen, welche Aufnahmen für die Ausgänge der Gießrohre bilden. Der Formeinsatz kann beispielsweise ein Teil oder die gesamte Formhälfte einer zweiteiligen Form sein.The apparatus of the invention can form a stand-alone adapter for attaching a conventional injection molding machine to a mold with multiple sprues. The mold only needs to be equipped with an anchor for the end of the pulling device. In an alternative embodiment, the device of the invention can comprise a mold insert which can be connected to the mold or which forms part of the mold itself and has a plurality of sprue openings which form receptacles for the outlets of the pouring pipes. The mold insert can, for example, be part or the entire mold half of a two-part mold.

Besonders günstig ist es, wenn die Längsachse jedes Gießrohres, wenn es an die zugehörige Angussöffnung angesetzt ist, einen stumpfen Winkel mit der Durchtrittsachse dieser Angussöffnung bildet. Dadurch ergibt sich auch an dieser Stelle ein leichter Knick des Strömungswegs der Metallschmelze. Beim Entformen des durchgegossenen Formlings, wenn die Form geöffnet wird und die Schmelze im Gießrohrausgang zu einem Pfropfen erstarrt, reduziert dieser Knick zwischen Gießrohr und Angussöffnung die Länge des Pfropfens. Der Pfropfen stellt Ausschuss dar, der vor dem nächsten Druckpressvorgang entfernt werden muss, und ein kürzerer Pfropfen bedeutet verringerten Ausschuss.It is particularly favorable if the longitudinal axis of each pouring tube, when it is attached to the associated sprue opening, forms an obtuse angle with the passage axis of this sprue opening. This also results in a slight kink in the flow path of the molten metal at this point. When demolding the molded part, when the mold is opened and the melt in the pouring tube outlet solidifies to form a plug, this kink between the pouring pipe and the sprue opening reduces the length of the plug. The plug represents scrap that has to be removed before the next printing process must, and a shorter plug means less rejects.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal kann der Formeinsatz einen Endanschlag für den Verteiler bei dessen Relativbewegung gegenüber den Gießrohren darbieten. Dies schafft Sicherheit bei einem Einsatz der Vorrichtung an älteren Spritzgussmaschinen, welche zum Teil sehr hohe Anpresskräfte haben können, die zu einer Zerstörung der zwischen dem Verteiler und der Form eingespannten Gießrohren führen könnten, wenn sie nicht durch einen solchen Endanschlag abgefangen werden.According to a further preferred feature, the mold insert can present an end stop for the distributor during its relative movement with respect to the pouring pipes. This creates safety when the device is used on older injection molding machines, which can sometimes have very high pressure forces which could lead to the destruction of the pouring pipes clamped between the distributor and the mold if they are not caught by such an end stop.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigeschlossenen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

  • Fig. 1 die Vorrichtung der Erfindung in gespanntem Zustand zwischen einer Spritzgussmaschine und einer Form im Schnitt;
  • Fig. 2 die Vorrichtung von Fig. 1 in entspanntem Zustand mit von den Gießrohren abgehobenem Verteiler im Schnitt;
  • Fig. 3 eines der Gießrohre der Vorrichtung von Fig. 1 in einer Seitenansicht; und
  • die Fig. 4 und 5 zwei weitere Ausführungsformen der Vorrichtung der Erfindung in einer Perspektivansicht von schrägunten (Fig. 4) bzw. schräg-oben (Fig. 5).
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the accompanying drawings. In the drawings show:
  • Fig. 1 the device of the invention in the clamped state between an injection molding machine and a mold in section;
  • Fig. 2 the device of Fig. 1 in the relaxed state with the manifold lifted from the pouring pipes in section;
  • Fig. 3 one of the pouring tubes of the device of Fig. 1 in a side view; and
  • the Figures 4 and 5 two further embodiments of the device of the invention in a perspective view obliquely from below ( Fig. 4 ) or diagonally above ( Fig. 5 ).

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 1 zum Druckgießen von metallischem Material, z.B. einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung. Die Vorrichtung 1 ist in der Art eines Adapters bzw. Mehrfachverteilers ("Mehrfach-Heißkanals") zwischen die Düse 2 einer (nicht weiter dargestellten) Spritzgussmaschine und eine Form 3 mit mehreren Angussöffnungen 4, 5 zwischengeschaltet. In der Spritzgussmaschine wird das metallische Material durch Temperatur- und Druckeinwirkung z.B. mittels einer beheizten Schneckeneinheit in den thixotropen Zustand versetzt und über die Düse 2 für den Druckgussvorgang ("Schuss") als thixotrope Metallschmelze abgegeben.the Fig. 1 and 2 show a device 1 for die casting of metallic material, for example an aluminum or magnesium alloy. The device 1 is in the form of an adapter or multiple distributor ("multiple hot runner") between the nozzle 2 of an injection molding machine (not shown in more detail) and a mold 3 with a plurality of sprue openings 4, 5 interposed. In the injection molding machine, the metallic material is put into the thixotropic state by the action of temperature and pressure, for example by means of a heated screw unit, and is released as thixotropic metal melt via the nozzle 2 for the die casting process ("shot").

Die Metallschmelze aus der Düse 2 wird von der Vorrichtung 1 über die Angussöffnungen 4, 5 in an diese anschließende Formhohlräume 6, 7 der Form 3 gespritzt, um darin einen oder mehrere Formlinge (nicht gezeigt) zu gießen. Die Form 3 ist in herkömmlicher Weise mehrteilig und öffenbar, beispielsweise mittels zweier relativ zueinander öffen- und schließbarer Formhälften 8, 9, um die Formlinge aus den Formhohlräumen 6, 7 zu entformen; dazu dienende Auswerfer in den Formhälften 8, 9 sind der Einfachheit halber nicht gezeigt.The molten metal from the nozzle 2 is injected by the device 1 via the sprue openings 4, 5 into mold cavities 6, 7 of the mold 3 adjoining these, in order to cast one or more molded articles (not shown) therein. The mold 3 is conventionally in several parts and can be opened, for example by means of two mold halves 8, 9 that can be opened and closed relative to one another, in order to remove the moldings from the mold cavities 6, 7; ejectors used for this in the mold halves 8, 9 are not shown for the sake of simplicity.

Die Angussöffnungen 4, 5 können in der einen Formhälfte 9 ausgebildet sein oder in einem Formeinsatz 10 der Formhälfte 9. Die Form 3 oder ihr Formeinsatz 10 mit den Angussöffnungen 4, 5 kann von der Vorrichtung 1 gesondert oder ein Teil derselben sein.The sprue openings 4, 5 can be formed in one mold half 9 or in a mold insert 10 of the mold half 9. The mold 3 or its mold insert 10 with the sprue openings 4, 5 can be separate from the device 1 or a part thereof.

Die Vorrichtung 1 weist einen zentralen Verteiler 11 auf, z.B. aus einem soliden Metallblock, der von inneren, sich verzweigenden Kanälen 12, 13 durchzogen ist. Die Kanäle 12, 13 verbinden einen Einlass 14 auf einer Seite des Verteilers 11 mit zwei oder mehr Auslässen 15, 16 auf einer anderen Seite des Verteilers 11. Die Auslässe 15, 16 sind beispielsweise auf einer dem Einlass 14 gegenüberliegenden oder benachbarten Seite des Verteilers 11 angeordnet. Im gezeigten Beispiel liegen die Auslässe 15, 16 auf schräg nach unten und außen weisenden Oberflächenbereichen 17, 18 des Verteilers 11, während der Einlass 14 auf der oberen Seite 19 des Verteilers 11 liegt. Es versteht sich, dass die Vorrichtung 1 in beliebiger Einbaulage verwendet werden kann, sodass die Ausdrücke "oben" und "unten" hier nur relativ zueinander zu verstehen sind.The device 1 has a central distributor 11, for example made of a solid metal block, which is traversed by inner, branching channels 12, 13. The channels 12, 13 connect an inlet 14 on one side of the manifold 11 with two or more outlets 15, 16 on another side of the manifold 11. The outlets 15, 16 are, for example, on a side opposite or adjacent to the inlet 14 of the distributor 11 arranged. In the example shown, the outlets 15, 16 lie on surface areas 17, 18 of the distributor 11 that point obliquely downwards and outwards, while the inlet 14 lies on the upper side 19 of the distributor 11. It goes without saying that the device 1 can be used in any installation position, so that the terms “above” and “below” are only to be understood here relative to one another.

Vom Verteiler 11 gehen zwei oder mehr Gießrohre 21, 22 aus, die unter einem Divergenzwinkel α voneinander divergieren. Jedes Gießrohr 21, 22 hat einen Eingang 23, 24 und einen Ausgang 25, 26, die über den Rohrinnenraum des Gießrohres 21, 22 miteinander in Strömungsverbindung stehen. Der Eingang 23, 24 jedes Gießrohres 21, 22 ist jeweils mit einem der Auslässe 15, 16 des Verteilers 11 in Strömungsverbindung bringbar, und der Ausgang 25, 26 jedes Gießrohres 21, 22 jeweils mit einer der Angussöffnungen 4, 5 der Form 3.Two or more pouring pipes 21, 22 extend from the distributor 11 and diverge from one another at an angle of divergence α. Each pouring pipe 21, 22 has an inlet 23, 24 and an outlet 25, 26, which are in flow connection with one another via the pipe interior of the pouring pipe 21, 22. The inlet 23, 24 of each pouring tube 21, 22 can each be brought into flow connection with one of the outlets 15, 16 of the distributor 11, and the outlet 25, 26 of each pouring tube 21, 22 each with one of the sprue openings 4, 5 of the mold 3.

Der Verteiler 11 einerseits und die Gießrohre 21, 22 anderseits sind zueinander relativbeweglich, und zwar zwischen einer ersten, in Fig. 1 gezeigten Stellung, in welcher die rund um die Eingänge 23, 24 liegenden Stirnflächenbereiche 27, 28 der Gießrohre 21, 22 jeweils mit dem rund um den zugehörigen Auslass 15, 16 liegenden Oberflächenbereich 17, 18 des Verteilers 11 in Dichtanlage sind, und einer zweiten, in Fig. 2 gezeigten Stellung, in der die Stirnflächenbereiche 27, 28 der Gießrohre 21, 22 von den Oberflächenbereichen 17, 18 des Verteilers 11 abgehoben sind. Dazu ist beispielsweise jedes Gießrohr 21, 22 in einer zu seiner Längsachse 29, 30 parallelen Linearbewegung 31, 32 individuell gegenüber dem Verteiler 11 relativbeweglich, oder es sind alle Gießrohre 21, 22 in derselbe Linearrichtung gegenüber dem Verteiler 11 relativbeweglich bzw. ist umgekehrt betrachtet der Verteiler 11 in einer einzigen Linearbewegung 33 gegenüber allen Gießrohren 21, 22 relativbeweglich. Diese gemeinsame Bewegung bzw. einzige Linearbewegung 33 kann beispielsweise parallel zu einer zentralen Achse 34 des Verteilers 11 sein, welche Achse 34 insbesondere auch mit einer zentralen Achse 35 der Düse 2 der Spritzgussmaschine zusammenfallen kann.The distributor 11 on the one hand and the pouring pipes 21, 22 on the other hand are movable relative to one another, namely between a first, in Fig. 1 position shown, in which the end face areas 27, 28 of the pouring pipes 21, 22 lying around the inlets 23, 24 are each in sealing contact with the surface area 17, 18 of the distributor 11 lying around the associated outlet 15, 16, and a second, in Fig. 2 position shown, in which the end face areas 27, 28 of the pouring pipes 21, 22 are lifted from the surface areas 17, 18 of the distributor 11. For this purpose, for example, each pouring pipe 21, 22 is in a linear movement parallel to its longitudinal axis 29, 30 31, 32 individually relatively movable with respect to the distributor 11, or all the pouring pipes 21, 22 are relatively movable in the same linear direction with respect to the distributor 11 or, conversely, the distributor 11 is relatively movable in a single linear movement 33 with respect to all the pouring pipes 21, 22. This common movement or single linear movement 33 can, for example, be parallel to a central axis 34 of the distributor 11, which axis 34 can in particular also coincide with a central axis 35 of the nozzle 2 of the injection molding machine.

Um in der Abdichtungsstellung (Fig. 1) den Verteiler 11 dicht an die Gießrohre 21, 22 anzupressen, d.h. die Dichtanlage zwischen den Verteiler-Oberflächenbereichen 17, 18 und den Gießrohr-Stirnflächenbereichen 27, 28 herzustellen, weist die Vorrichtung 1 mindestens eine Zugeinrichtung 36 auf, die mit ihrem einen Ende 37 am Verteiler 11 und mit ihrem anderen Ende 38 an der Form 3 angreift, genauer an jener Formhälfte 9 bzw. dem Formeinsatz 10, welche bzw. welcher die Angussöffnungen 4, 5 hat. Die Zugeinrichtung 36 spannt die Gießrohre 21, 22 zwischen Verteiler 11 und Form 3 ein.To be in the sealing position ( Fig. 1 ) to press the manifold 11 tightly against the pouring pipes 21, 22, ie to produce the sealing system between the manifold surface areas 17, 18 and the pouring pipe end face areas 27, 28, the device 1 has at least one pulling device 36, which with its one end 37 engages on the manifold 11 and with its other end 38 on the mold 3, more precisely on that mold half 9 or the mold insert 10 which has the sprue openings 4, 5. The pulling device 36 clamps the pouring pipes 21, 22 between the distributor 11 and the mold 3.

Zur besseren Aufnahme der von den Gießrohren 21, 22 auf die Form 3 bzw. die Angussöffnungen 4, 5 ausgeübten Kraft können die Angussöffnungen 4, 5 speziell an die Form der ausgangsseitigen Enden der Gießrohre 21, 22 angepasste Aufnahmen 39, 40 bilden. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die ausgangsseitigen Enden der Gießrohre 21, 22 mit Absätzen 41 und Abschrägungen 42 versehen, und die Aufnahmen 39, 40 der Angussöffnungen 4, 5 sind komplementär dazu ausgebildet, um die Enden der Gießrohre 21, 22 formschlüssig bzw. zentrierend aufzunehmen und dabei gleichzeitig abzudichten.For better absorption of the force exerted by the pouring pipes 21, 22 on the mold 3 or the sprue openings 4, 5, the sprue openings 4, 5 can form receptacles 39, 40 specially adapted to the shape of the outlet ends of the pouring pipes 21, 22. As in Fig. 3 As shown, the outlet ends of the pouring tubes 21, 22 are provided with shoulders 41 and bevels 42, and the receptacles 39, 40 of the sprue openings 4, 5 are designed to be complementary to the ends of the pouring pipes 21, 22 in a form-fitting or centering manner and to seal them at the same time.

Wenn die Formhälfte 9 bzw. der Formeinsatz 10 mit den Angussöffnungen 4, 5 keinen Teil der Vorrichtung 1 bildet, d.h. die Vorrichtung 1 zur Verbindung mit beliebigen "fremden" Formen 3 bestimmt ist, dann ist das formseitige Ende 38 der Zugeinrichtung 36 entsprechend zur Verankerung an solchen Fremd-Formen 3 ausgebildet. Dazu kann das Ende 38 beispielsweise Bohrungen 43 zur Verschraubung mit der Formhälfte 9 oder dem Formeinsatz 10, einen Bajonettkopf, der in einer entsprechenden Bajonettnut der Formhälfte 9 oder des Formeinsatzes 10 verriegelbar ist, oder eine Spange oder Klammer aufweisen, welche die Formhälfte 9 oder den Formeinsatz 10 lösbar ergreifen kann, od.dgl. Wenn die Formhälfte 9 bzw. der Formeinsatz 10 Teil der Vorrichtung 1 sind, kann das Ende 38 der Zugeinrichtung 36 optional auch einstückig mit der Formhälfte 9 oder dem Formeinsatz 10 ausgebildet sein.If the mold half 9 or the mold insert 10 with the sprue openings 4, 5 does not form part of the device 1, ie the device 1 is intended for connection to any "foreign" molds 3, then the mold-side end 38 of the pulling device 36 is accordingly for anchoring formed on such foreign shapes 3. For this purpose, the end 38 can, for example, have bores 43 for screwing to the mold half 9 or the mold insert 10, a bayonet head that can be locked in a corresponding bayonet groove of the mold half 9 or the mold insert 10, or a clasp or clamp which the mold half 9 or the Can take mold insert 10 releasably, or the like. If the mold half 9 or the mold insert 10 are part of the device 1, the end 38 of the pulling device 36 can optionally also be formed in one piece with the mold half 9 or the mold insert 10.

Auch das Ende 37 der Zugeinrichtung 36 kann lösbar an dem Verteiler 11 angreifen, z.B. mittels einer Verschraubung, Bajonettkupplung, Klinkenverbindung, Schwalbenschwanzverbindung oder wie gezeigt einer Nut/Feder-Verbindung mit einem T-förmigen Kopf 37', der in eine T-Nut 37" des Verteilers 11 seitlich einschiebbar ist.The end 37 of the pulling device 36 can also engage releasably on the distributor 11, for example by means of a screw connection, bayonet coupling, latch connection, dovetail connection or, as shown, a tongue and groove connection with a T-shaped head 37 'which is inserted into a T-groove 37 "of the distributor 11 can be pushed in laterally.

Für die Zugeinrichtung 36 kann jeder in der Technik bekannte Aktuator verwendet werden, der eine Zugkraft (Spannkraft) zwischen Verteiler 11 und Form 3 errichten kann, um diese gegeneinander zu spannen, beispielsweise ein Spannnocken, Exzenter, Schiebekeile, eine Schraubzwinge od.dgl. Im gezeigten Beispiel weist die Zugeinrichtung 36 mindestens einen Hydraulikzylinder auf, dessen Kolben mit dem einen Ende 37 und dessen Zylinderteil mit dem anderen Ende 38 verbunden ist oder umgekehrt. Der Hydraulikzylinder kann mit einem Druck von z.B. 5 bis 500 bar beaufschlagt werden.For the pulling device 36, any actuator known in the art can be used, which can establish a pulling force (tensioning force) between the distributor 11 and the mold 3 in order to do so to clamp against each other, for example a clamping cam, eccentric, sliding wedges, a screw clamp or the like. In the example shown, the pulling device 36 has at least one hydraulic cylinder whose piston is connected to one end 37 and whose cylinder part is connected to the other end 38, or vice versa. The hydraulic cylinder can be subjected to a pressure of, for example, 5 to 500 bar.

Die Zugeinrichtung 36 kann auch eine kombinierte Zug-/Druckeinrichtung sein, beispielsweise mit (mindestens) einem doppelwirkenden Hydraulikzylinder, so dass sie auch eine den Verteiler 11 von der Form 3 entfernende Druckkraft (Spreizkraft) ausüben kann. Damit können die Gießrohre 21, 22 vom Verteiler 11 nicht nur bloß gelockert werden, wie es durch das Entspannen der Zugeinrichtung 36 geschieht, sondern die Gießrohre 21, 22 können auch mittels der Spreizkraft zwangsweise vom Verteiler 11 abgelöst werden (Fig. 2), beispielsweise zu Reparatur- oder Werkzeugwechselzwecken. Allfällige in den Kanälen 12, 13 des Verteilers 11 und den Innenräumen der Gießrohre 21, 22 erstarrte Metallschmelze kann so durch die Spreizkraft der kombinierten Zug-/Druckeinrichtung 36 in den sich auftuenden Spalten 44, 45 zwischen den Stirnflächenbereichen 27, 28 und den Oberflächenbereichen 17, 18 abgerissen bzw. abgeschert werden, um die Gießrohre 21, 22 vollständig ausbauen zu können.The pulling device 36 can also be a combined pulling / pushing device, for example with (at least) one double-acting hydraulic cylinder, so that it can also exert a pressure (spreading force) that removes the distributor 11 from the mold 3. In this way, the pouring pipes 21, 22 can not only be loosened from the manifold 11, as is done by releasing the tensioning device 36, but the pouring pipes 21, 22 can also be forcibly detached from the manifold 11 by means of the spreading force ( Fig. 2 ), for example for repair or tool change purposes. Any molten metal that has solidified in the channels 12, 13 of the distributor 11 and the interiors of the pouring pipes 21, 22 can thus be removed by the spreading force of the combined pulling / pushing device 36 in the gaps 44, 45 that open up between the end face areas 27, 28 and the surface areas 17 , 18 are torn off or sheared off in order to be able to completely expand the pouring pipes 21, 22.

Die Gießrohre 21, 22 können zum Abtrennen des Verteilers 11 mittels in Querbohrungen 46' der Gießrohre 21, 22 eingreifender Querstifte oder Schrauben 46 an der Form 3 temporär verankert werden, beispielsweise an einem zwischen die Gießrohre 21, 22 reichenden Vorsprung 10' des Formeinsatzes 10.The pouring pipes 21, 22 can be temporarily anchored to the mold 3 by means of cross-pins or screws 46 engaging in cross-bores 46 'of the pouring pipes 21, 22 in order to separate the distributor 11 are, for example, on a projection 10 'of the mold insert 10 reaching between the pouring pipes 21, 22.

Bei einem großen oder langgestreckten Verteiler 11 können auch mehrere Zugeinrichtungen 36 über den Umfang oder die Längserstreckung des Verteilers 11 verteilt zum Einsatz kommen.In the case of a large or elongated distributor 11, a plurality of pulling devices 36 can also be used, distributed over the circumference or the longitudinal extension of the distributor 11.

Anstelle einer oder mehrerer gemeinsamer Zugeinrichtungen 36 für alle Gießrohre 21, 22 könnte auch für jedes Gießrohr 21, 22 eine eigene Zugeinrichtung 36 verwendet werden, insbesondere bei individuellen Linearbewegungen 31, 32 der Gießrohre 21, 22.Instead of one or more common pulling devices 36 for all pouring pipes 21, 22, a separate pulling device 36 could also be used for each pouring pipe 21, 22, in particular in the case of individual linear movements 31, 32 of the pouring pipes 21, 22.

Wie einleitend erörtert wird die Vorrichtung 1 als Mehrfach-Heißkanalsystem in einem Heißbetrieb verwendet. Zu diesem Zweck sind sowohl der Verteiler 11 als auch die Gießrohre 21, 22 beheizbar, um sie auf die thixotrope Temperatur der zu gießenden Metallschmelze zu bringen. Dazu ist der Verteiler 11 mit einer Heizeinrichtung 47 ausgestattet, beispielsweise einem ringförmigen, elektrisch betriebenen Keramikheizelement oder anderen Widerstandsheizband, das den Verteiler 11 mit engem Abstand umgibt und seinerseits von einer Wärmeisolierung 47' umschlossen ist. Das Heizelement 47 und die Wärmeisolierung 47' können von einer wärmeisolierenden Abdeckhaube 48 abgehängt sein, die über den Verteiler 11 gestülpt ist und eine zentrale Öffnung 49 hat, um der Spritzdüse 2 Zugang zum Einlass 14 des Verteilers 11 zu gewähren. Die Abdeckhaube 48 kann auch auf Umfangsteilen der Formhälfte 9 aufliegen. Mithilfe der Heizeinrichtung 47 kann der Verteiler 11 auf die Prozesstemperatur für Aluminium- oder Magnesiumlegierungen von z.B. 550 - 700 °C gebracht werden.As discussed in the introduction, the device 1 is used as a multiple hot runner system in a hot operation. For this purpose, both the distributor 11 and the pouring pipes 21, 22 can be heated in order to bring them to the thixotropic temperature of the molten metal to be poured. For this purpose, the distributor 11 is equipped with a heating device 47, for example an annular, electrically operated ceramic heating element or other resistance heating band, which surrounds the distributor 11 at a narrow distance and is in turn enclosed by thermal insulation 47 '. The heating element 47 and the thermal insulation 47 ′ can be suspended from a heat-insulating cover hood 48 which is slipped over the distributor 11 and has a central opening 49 in order to allow the spray nozzle 2 access to the inlet 14 of the distributor 11. The covering hood 48 can also rest on peripheral parts of the mold half 9. With the aid of the heating device 47, the distributor 11 can be brought to the process temperature for aluminum or magnesium alloys of, for example, 550-700 ° C.

Die Gießrohre 21, 22 sind ebenfalls mit eigenen Heizeinrichtungen 51, 52 ausgestattet, beispielsweise elektrisch betriebenen Heizhülsen, die auf die Gießrohre 21, 22 aufgezogen und nach außen hin wärmeisoliert sind. Mithilfe der Heizhülsen 51, 52 werden auch die Gießrohre 21, 22 auf die thixotrope Temperatur der Metallschmelze von z.B. 550 - 700 °C für Aluminium-oder Magnesiumlegierungen gebracht.The pouring pipes 21, 22 are also equipped with their own heating devices 51, 52, for example electrically operated heating sleeves, which are pulled onto the pouring pipes 21, 22 and are thermally insulated from the outside. With the aid of the heating sleeves 51, 52, the pouring tubes 21, 22 are also brought to the thixotropic temperature of the molten metal of, for example, 550 - 700 ° C for aluminum or magnesium alloys.

Die Form 3 mitsamt dem Formeinsatz 10 und dessen Vorsprung 10' wird zum Erstarrenlassen der in die Form 3 eingespritzten Metallschmelze zum Formling auf eine vergleichsweise niedrige Temperatur von z.B. 100 - 300 °C temperiert, z.B. mittels (nicht gezeigter) Temperierfluidkanäle in der Form 3, die mit entsprechenden Temperierfluiden wie Öl, Wasser oder Luft beaufschlagt werden.The mold 3 together with the mold insert 10 and its projection 10 'is tempered to a comparatively low temperature of e.g. 100-300 ° C to solidify the molten metal injected into the mold 3, e.g. by means of temperature control fluid channels (not shown) in the mold 3, which are acted upon with appropriate temperature control fluids such as oil, water or air.

Durch die hohe Temperatur des Verteilers 11 und der Gießrohre 21, 22 im Betrieb erfahren sowohl der Verteiler 11 als auch die Gießrohre 21, 22 eine signifikante Wärmedehnung, welche beispielsweise den gegenseitigen Abstand der ausgangsseitigen Enden der Gießrohre 21, 22 um mehrere Millimeter erhöhen kann. Da die gegenseitige Lage der Angussöffnungen 4, 5 der Form 3 vorgegeben ist, könnten dadurch beträchtliche thermische Spannungen im Inneren der Vorrichtung 1 auftreten, die zu Undichtigkeiten zwischen den Gießrohren 21, 22 und dem Verteiler 11 sowie der Form 3 führen können. Um dem entgegenzuwirken, wird die Vorrichtung 1 unter Ausnützung der spann- und entspannbaren Zugeinrichtung 36 wie folgt dimensioniert und betrieben.Due to the high temperature of the manifold 11 and the pouring pipes 21, 22 during operation, both the manifold 11 and the pouring pipes 21, 22 experience significant thermal expansion, which, for example, can increase the mutual distance between the outlet ends of the pouring pipes 21, 22 by several millimeters. Since the mutual position of the sprue openings 4, 5 of the mold 3 is predetermined, this could result in considerable thermal stresses in the interior of the device 1, which can lead to leaks between the pouring pipes 21, 22 and the distributor 11 and the mold 3. In order to counteract this, the device 1 is dimensioned and operated as follows using the tensioning and relaxing tensioning device 36.

Zunächst werden die Abmessungen der Vorrichtung 1, insbesondere des Verteilers 11 und der Gießrohre 21, 22, für die thixotrope Temperatur des zu gießenden Metalls, z.B. 600 °C bei einer Magnesiumlegierung, mittels einer geometrischen Wärmedehnungsberechnung ausgelegt, sodass bei dieser Temperatur die Auslässe 15, 16 des Verteilers 11 mit den Eingängen 23, 24 der Gießrohre 21, 22 fluchten, die Oberflächenbereiche 17, 18 des Verteilers 11 dicht an den Stirnflächenbereichen 27, 28 der Gießrohre 21, 22 anliegen, die Ausgänge 25, 26 der Gießrohre 21, 22 mit den Angussöffnungen 4, 5 fluchten und die ausgangsseitigen Enden der Gießrohre 21, 22 dicht und formschlüssig in den Aufnahmen 39, 40 der Angussöffnungen 4, 5 sitzen, ohne dass dabei mechanische Spannungen, insbesondere Biegebeanspruchungen der Gießrohre 21, 22, auftreten.First, the dimensions of the device 1, in particular the distributor 11 and the pouring pipes 21, 22, are designed for the thixotropic temperature of the metal to be poured, e.g. 600 ° C for a magnesium alloy, by means of a geometric thermal expansion calculation, so that at this temperature the outlets 15, 16 of the manifold 11 are aligned with the inlets 23, 24 of the pouring pipes 21, 22, the surface areas 17, 18 of the manifold 11 are in close contact with the end face areas 27, 28 of the pouring pipes 21, 22, the outlets 25, 26 of the pouring pipes 21, 22 with the sprue openings 4, 5 are aligned and the outlet ends of the pouring pipes 21, 22 sit tightly and positively in the receptacles 39, 40 of the pouring holes 4, 5 without mechanical stresses, in particular bending stresses, of the pouring pipes 21, 22 occurring.

Im kalten Zustand der Vorrichtung 1, wenn die Heizeinrichtungen 47, 51, 52 noch nicht laufen, ergibt sich durch diese Dimensionierung umgekehrt aufgrund der Kälteschrumpfung eine Fehlausrichtung zwischen den Verteiler-Auslässen 15, 16 und den Gießrohr-Eingängen 23, 24, wenn die Gießrohr-Ausgänge 25, 26 vor Beginn des Spritzgussvorgangs mit den Anguss-Öffnungen 4, 5 ausgerichtet werden. Dazu werden die kalten Gießrohre 21, 22 locker in die Aufnahmen 39, 40 der Form 3 eingesetzt. Der Verteiler 11 wird anschließend locker - in Fehlausrichtung wegen der Kälteschrumpfung - auf die Gießrohre 21, 22 aufgesetzt, während die Zugeinrichtung 36 noch entspannt ist. Nun werden der Verteiler 11 und die Gießrohre 21, 22 auf die thixotrope Temperatur des zu gießenden Materials erhitzt, z.B. auf 600 °C, während die Form 3 auf die vergleichsweise kühlere Erstarrungstemperatur von z.B. 200 °C erwärmt wird.In the cold state of the device 1, when the heating devices 47, 51, 52 are not yet running, this dimensioning results, conversely, due to the cold shrinkage, a misalignment between the distributor outlets 15, 16 and the pouring pipe inlets 23, 24 when the pouring pipe -Exits 25, 26 are aligned with the sprue openings 4, 5 before the start of the injection molding process. For this purpose, the cold pouring pipes 21, 22 are loosely inserted into the receptacles 39, 40 of the mold 3. The distributor 11 is then loosely - in misalignment due to the cold shrinkage - placed on the pouring pipes 21, 22 while the pulling device 36 is still relaxed. Now the distributor 11 and the pouring pipes 21, 22 are heated to the thixotropic temperature of the material to be poured, for example to 600 ° C, while the mold 3 is heated to the comparatively cooler solidification temperature of 200 ° C, for example.

Wenn alle Temperaturen für den Spritzgussvorgang eingestellt sind, ist die anfängliche Fehlausrichtung zwischen den Gießrohr-Stirnflächenbereichen 27, 28 und den Verteiler-Oberflächenbereichen 17, 18 durch die Wärmedehnung beseitigt. Die Zugeinrichtung 36 wird nun gespannt und presst damit die Gießrohr-Stirnflächenbereiche 27, 28 dicht gegen die Verteiler-Oberlächenbereiche 17, 18 sowie die Gießrohr-Ausgänge 25, 26 dicht gegen die Angussöffnungen 4, 5. Die Vorrichtung 1 ist nun dicht und für den Spritzgussvorgang bereit. Beispielsweise kann nun die Düse 2 einer Spritzgussmaschine an den Einlass 14 des Verteilers 11 angesetzt werden, um die Form 3 mit thixotroper Metallschmelze zu beschicken und so den oder die Formlinge darin zu erzeugen.When all temperatures are set for the injection molding process, the initial misalignment between the pour tube end face areas 27, 28 and the manifold surface areas 17, 18 by the thermal expansion is eliminated. The pulling device 36 is now tensioned and thus presses the pouring pipe end face areas 27, 28 tightly against the distributor surface areas 17, 18 and the pouring pipe outlets 25, 26 tightly against the sprue openings 4, 5. The device 1 is now tight and for the Injection molding process ready. For example, the nozzle 2 of an injection molding machine can now be attached to the inlet 14 of the distributor 11 in order to charge the mold 3 with thixotropic molten metal and thus to produce the molded article (s) therein.

Das Ansetzen der Düse 2 gegen die Vorrichtung 1 und damit auch gegen die Form 3 erfolgt mit hoher Kraft, beispielsweise von 1 - 20 Tonnen. Zum Abfangen der Anpresskraft der Düse 2 ist die Form 3 in einem stationären Gestell (nicht gezeigt) abgestützt, auf welchem die Spritzgussmaschine verfahrbar ist, oder es ist umgekehrt die Spritzgussmaschine stationär und die Form 3 mitsamt der Vorrichtung 1 verfährt auf dem Gestell.The application of the nozzle 2 against the device 1 and thus also against the mold 3 takes place with great force, for example from 1 to 20 tons. To absorb the pressing force of the nozzle 2, the mold 3 is supported in a stationary frame (not shown) on which the injection molding machine can be moved, or, conversely, the injection molding machine is stationary and the mold 3 together with the device 1 moves on the frame.

Um eine Beschädigung der Vorrichtung 1 bei übermäßigen Anpresskräften der Spritzgussmaschine zu verhindern, kann die Vorrichtung 1 optional mit einer Sicherheitseinrichtung in Form von Endanschlägen 53, 54 für den Verteiler 11 ausgestattet sein. Im gezeigten Beispiel hat der Verteiler 11 Fortsätze 55, 56, mit denen er an den Endanschlägen 53, 54 anschlagen kann. Die Endanschläge 53, 54 können beispielsweise an der Form 3, der Formhälfte 9, dem Formeinsatz 10, dessen Vorsprung 10' oder einem Gestell dieser Komponenten abgestützt sein.In order to prevent damage to the device 1 in the event of excessive contact pressure from the injection molding machine, the device 1 can optionally be equipped with a safety device in the form of end stops 53, 54 for the distributor 11. In the example shown, the distributor 11 has extensions 55, 56, with which he can hit the end stops 53, 54. The end stops 53, 54 can for example be supported on the mold 3, the mold half 9, the mold insert 10, its projection 10 'or a frame of these components.

Es versteht sich, dass die Endanschläge 53, 54 noch nicht bei der "normalen" Zugkraft der Zugeinrichtung 36 zur Wirkung kommen sollen, denn die Zugkraft der Zugeinrichtung 36 soll ja gerade den Verteiler 11 auf die Gießrohre 21, 22 spannen. Erst wenn die auf den Verteiler 11 wirkende Anpresskraft der Düse 2 die Zugkraft der Zugeinrichtung 36 wesentlich übersteigt, so dass die Gefahr besteht, dass die Gießrohre 21, 22 sich verbiegen und beschädigt werden könnten, kommen die Endanschläge 53, 54 zur Wirkung und stützen den Verteiler 11 gegenüber der Form 3.It goes without saying that the end stops 53, 54 should not yet come into effect with the "normal" pulling force of the pulling device 36, because the pulling force of the pulling device 36 is supposed to clamp the distributor 11 onto the pouring pipes 21, 22. Only when the pressure of the nozzle 2 acting on the manifold 11 significantly exceeds the tensile force of the pulling device 36, so that there is a risk that the pouring pipes 21, 22 could bend and be damaged, the end stops 53, 54 come into effect and support the Manifold 11 opposite form 3.

Die Zugeinrichtung 36 liegt auf ihrem am Verteiler 11 angreifenden Ende 37 auf der Betriebstemperatur des Verteilers 11, z.B. auf 600 °C, während sie auf ihrem an der Form 3 verankerten Ende 38 auf der Betriebstemperatur der Form 3 liegt, z.B. auf 200 °C. Um die Zugeinrichtung 36 vor den schädlichen Auswirkungen eines solch hohen Temperaturgradienten und insbesondere der hohen Temperatur an ihrem Ende 37 zu schützten, ist das Ende 37 mit einem Kühlfluidkanal 57 für ein Kühlfluid wie Luft, Öl oder Wasser ausgestattet. Über den Kühlfluidkanal 57 kann das Ende 37 auf die Betriebstemperatur der Form 3 herabgekühlt werden. Die Verankerung des Endes 37 am Verteiler 11 kann mit einer Wärmeisolierung versehen sein, um ein unbeabsichtigtes Mitkühlen des Verteilers 11 zu vermeiden. Auch die Endanschläge 53, 54 können mit solchen Kühlfluidkanälen 57 ausgestattet sein.The pulling device 36 lies on its end 37 engaging the manifold 11 at the operating temperature of the manifold 11, for example 600 ° C, while on its end 38 anchored to the mold 3 it is at the operating temperature of the mold 3, for example 200 ° C. In order to protect the pulling device 36 from the harmful effects of such a high temperature gradient and in particular the high temperature at its end 37, the end 37 is equipped with a cooling fluid channel 57 for a cooling fluid such as air, oil or water. The end 37 can be cooled down to the operating temperature of the mold 3 via the cooling fluid channel 57. The anchoring of the end 37 on the distributor 11 can be provided with thermal insulation in order to avoid unintentional cooling of the distributor 11. Also the end stops 53, 54 can be equipped with such cooling fluid channels 57.

Für Reparatur- und Wartungszwecke, z.B. einen Austausch der Gießrohre 21, 22 oder ihrer Heizeinrichtungen 51, 52, oder wenn die Form 3 und/oder die Vorrichtung 1 gewechselt werden sollen, ist eine möglichst rasche Abkühlung der Vorrichtung 1 wünschenswert, um Umrüst- bzw. Reparaturzeiten möglichst kurz zu halten. Zu diesem Zweck können der Verteiler 11 und die Gießrohre 21, 22 von weiteren Kühlfluidkanälen 58 durchzogen sein, um sie bei Bedarf zwangskühlen zu können. Die Kühlfluidkanäle 58 können dabei vom Verteiler 11 ausgehend die Oberflächenbereiche 17, 18 und Stirnflächenbereiche 27, 28 fluchtend durchsetzen, in den Wandungen der Gießrohre 21, 22 und wieder zurück zum Verteiler 11 verlaufen (siehe Fig. 3), so dass keine eigenen, externen Kühlfluidleitungen zu den Gießrohren 21, 22 erforderlich sind.For repair and maintenance purposes, eg replacing the pouring pipes 21, 22 or their heating devices 51, 52, or if the mold 3 and / or the device 1 are to be changed, the device 1 should be cooled as quickly as possible in order to convert or Keep repair times as short as possible. For this purpose, the distributor 11 and the pouring pipes 21, 22 can be traversed by further cooling fluid channels 58 in order to be able to force-cool them if necessary. Starting from the distributor 11, the cooling fluid channels 58 can pass through the surface regions 17, 18 and end face regions 27, 28 in an aligned manner, run in the walls of the pouring pipes 21, 22 and back again to the distributor 11 (see FIG Fig. 3 ), so that no separate, external cooling fluid lines to the pouring pipes 21, 22 are required.

Wie in den Fig. 1 und 2 ersichtlich liegt der Oberflächenbereich 17, 18 jedes Auslasses 15, 16 schräg zur zentralen Achse 34 des Verteilers und optional auch schräg zu dem zu diesem Auslass 15, 16 führenden Kanal 12, 13, und der Stirnflächenbereiche 27, 28 jedes Gießrohres 21, 22 liegt ebenso schräg zur Längsachse 29, 30 des jeweiligen Gießrohres 21, 22. Durch diese Schrägstellung ergibt sich beim Spannen des Verteilers 11 gegen die Gießrohre 21, 22 eine selbsttätige Zentrierung des Verteilers 11 zwischen den eingangsseitigen Enden der Gießrohre 21, 22, welche geringfügige Abweichungen in den Wärmedehnungen der beteiligten Komponenten kompensieren kann. Je spitzer der Winkel β zwischen den Oberflächen- bzw. Stirnflächenbereichen 17, 18, 27, 28 und der Richtung der jeweiligen Linealbewegung 31, 32 bzw. (hier) der gemeinsamen Linearbewegung 33 ist, desto stärker ist diese Selbstzentrierung.As in the Fig. 1 and 2 The surface area 17, 18 of each outlet 15, 16 can be seen inclined to the central axis 34 of the distributor and optionally also inclined to the channel 12, 13 leading to this outlet 15, 16, and the end face areas 27, 28 of each pouring tube 21, 22 also lie obliquely to the longitudinal axis 29, 30 of the respective pouring pipe 21, 22. This inclined position results in an automatic centering of the manifold 11 between the inlet ends of the pouring pipes 21, 22 when the manifold 11 is clamped against the pouring pipes 21, 22, which results in slight deviations in the Can compensate for thermal expansion of the components involved. The more acute the angle β is between the surface or end face areas 17, 18, 27, 28 and the direction of the respective ruler movement 31, 32 or (here) the common linear movement 33, the stronger this self-centering.

Um die Seitenbewegung der Gießrohre 21, 22 beim Spannen des darauf schräg aufliegenden Verteilers 11 zu begrenzen bzw. den Verteiler 11 auf den Gießrohren 21, 22 zu zentrieren, kann der Verteiler 11 neben jedem Auslass 15, 16 eine seitliche Führung 59 als eine Art Seitenanschlag aufweisen. Die Führungen 59 sind beispielsweise L-Winkel, die mittels Justierschrauben 60 querverstellbar am Verteiler 11 gelagert sind.In order to limit the lateral movement of the pouring pipes 21, 22 when tensioning the manifold 11 lying thereon at an angle or to center the manifold 11 on the pouring pipes 21, 22, the manifold 11 can have a lateral guide 59 as a kind of side stop next to each outlet 15, 16 exhibit. The guides 59 are, for example, L-brackets which are mounted on the distributor 11 so that they can be adjusted transversely by means of adjusting screws 60.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt bilden die Längsachsen 29, 30 der Gießrohre 21, 22 mit den Verteiler-Kanälen 12, 13 jeweils einen stumpfen Winkel γ, sodass die Schmelzeströmung auf ihrem Weg von den Kanälen 12, 13 in die Gießrohre 21, 22 jeweils einen leichten Knick erfährt. Die Schrägstellungen der Oberflächenbereiche 17, 18 und Stirnflächenbereichen 27, 28 können dabei so gewählt werden, dass sie den stumpfen Winkel γ halbieren, auch wenn dies nicht zwingend ist. Der Knick des Strömungspfades erleichtert das Abreißen einer in den Kanälen 12, 13 und Gießrohrinnenräumen erstarrten Schmelze, wenn die Gießrohre 21, 22 vom Verteiler 11 zu Wartungszwecken oder für einen Werkzeugwechsel abgehoben werden (Fig. 2). Die erstarrte Schmelze wird in den sich auftuenden Spalten 44, 45 nicht nur auf Zug sondern auch auf Scherung beansprucht, was ihr Abreißen begünstigt.As in the Fig. 1 and 2 shown, the longitudinal axes 29, 30 of the pouring pipes 21, 22 each form an obtuse angle γ with the distributor channels 12, 13, so that the melt flow undergoes a slight kink on its way from the channels 12, 13 into the pouring pipes 21, 22. The inclinations of the surface areas 17, 18 and end face areas 27, 28 can be selected so that they halve the obtuse angle γ, even if this is not mandatory. The kink in the flow path makes it easier to tear off a melt that has solidified in the channels 12, 13 and the inner spaces of the pouring pipe when the pouring pipes 21, 22 are lifted off the distributor 11 for maintenance purposes or for a tool change ( Fig. 2 ). The solidified melt is not only subjected to tension but also to shear in the gaps 44, 45 that open up, which favors its tearing off.

Für denselben Zweck bilden die Längsachsen 29, 30 der Gießrohre 21, 22 mit den Durchtrittsachsen 61, 62 der Anguss-öffnungen 4, 5 jeweils einen stumpfen Winkel δ. Dies erleichtert das Abreißen des am Ausgang 25, 26 des jeweiligen Gießrohres 21, 22 beim Entformen des Formlings erstarrenden Angusspfropfens. Auch verkürzt es die Gesamtlänge des bis in den Ausgang 25, 26 hineinreichenden Pfropfens, der den Ausgang 25, 26 des Gießrohres 21, 22 bis zum nächsten Schuss vorübergehend verschließt. Dieser Pfropfen wird beim nächsten Schuss durch die nachdrängende heiße Schmelze aus dem Ausgang 25, 26 herausgedrückt und in einen Pfropfenfänger in der Form 3 ausgeworfen, wo er Ausschuss darstellt; ein kleinerer bzw. kürzerer Pfropfen bedeutet damit auch weniger Ausschuss an Material.For the same purpose, the longitudinal axes 29, 30 of the pouring pipes 21, 22 each form an obtuse angle δ with the passage axes 61, 62 of the sprue openings 4, 5. This facilitates the tearing off of the sprue plug which solidifies at the outlet 25, 26 of the respective pouring pipe 21, 22 when the molding is removed from the mold. It also shortens the total length of the plug which extends into the exit 25, 26 and which temporarily closes the exit 25, 26 of the pouring pipe 21, 22 until the next shot. During the next shot, this plug is pushed out of the exit 25, 26 by the hot melt that is pushing in and ejected into a plug catcher in the form 3, where it represents scrap; a smaller or shorter plug therefore also means less waste of material.

Fig. 3 zeigt eines der Gießrohre 21, 22 im Detail. Das dargestellte Gießrohr 21 ist für einen Divergenzwinkel α/2 von 20° ausgebildet. Allgemein kann der Divergenzwinkel α im Bereich von 10° bis 185°, bevorzugt 20° bis 120°, besonders bevorzugt 30° bis 80° und insbesondere symmetrisch zur zentralen Achse 34 des Verteilers 11 liegen. Fig. 3 shows one of the pouring pipes 21, 22 in detail. The pouring pipe 21 shown is designed for a divergence angle α / 2 of 20 °. In general, the divergence angle α can be in the range from 10 ° to 185 °, preferably 20 ° to 120 °, particularly preferably 30 ° to 80 °, and in particular symmetrically to the central axis 34 of the distributor 11.

Das eingangsseitige Ende des Gießrohres 21 weist einen stufenförmigen Absatz 63 für den Angriff der Seitenführung 59 des Verteilers 11 auf. Die Seitenführung 59 kann in der Art eines Keiles in den Absatz 63 eingreifen. Zu diesem Zweck kann die Seitenwand des Absatzes 63 in der Dichtanlagestellung (Fig. 1) des Gießrohres 21 unter einem Winkel ϕ von 1° - 20°, z.B. 10°, zur zentralen Achse 34 des Verteilers 11 verlaufen.The inlet end of the pouring pipe 21 has a stepped shoulder 63 for the side guide 59 of the distributor 11 to engage. The lateral guide 59 can engage in the shoulder 63 in the manner of a wedge. For this purpose, the side wall of the shoulder 63 in the sealing contact position ( Fig. 1 ) of the pouring pipe 21 extend at an angle ϕ of 1 ° -20 °, for example 10 °, to the central axis 34 of the distributor 11.

Das ausgangsseitige Ende des Gießrohres 21 ist an seiner Außenseite komplementär zur jeweiligen Aufnahme 39, 40 der Angussöffnung 4, 5 ausgebildet. Wie gezeigt kann der Endabschnitt des Ausgangs 25, 26 bereits den Knick zur Umlenkung der Gießrohrachse 29, 30 zur Angussöffnungsachse 61, 62 enthalten, falls gewünscht.The outlet end of the pouring pipe 21 is designed on its outside to be complementary to the respective receptacle 39, 40 of the sprue opening 4, 5. As shown, the end section of the outlet 25, 26 can already contain the kink for deflecting the pouring tube axis 29, 30 to the sprue opening axis 61, 62, if desired.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung 1 mit vier symmetrisch von einem runden Verteiler 11 divergierend ausgehenden Gießrohren 21, 21', 22, 22' und einer gemeinsamen Zugeinrichtung 36 für alle Gießrohre. Fig. 4 shows an embodiment of the device 1 with four symmetrically diverging pouring pipes 21, 21 ', 22, 22' from a round distributor 11 and a common pulling device 36 for all pouring pipes.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 mit einem langgestreckten Verteiler 11, von dem zwei Gießrohre 21, 22 voneinander divergierend ausgehen. Eine gemeinsame Zugeinrichtung 36 für beide Gießrohre 21, 22 ist durch zwei doppelwirkende Hydraulikzylinder 36', 36" gebildet, welche jeweils an diametralen Enden des Verteilers 11 angreifen und an der Form 3 verankerbar sind. Fig. 5 shows a further embodiment of the device 1 with an elongated distributor 11, from which two pouring pipes 21, 22 extend diverging from one another. A common pulling device 36 for both pouring pipes 21, 22 is formed by two double-acting hydraulic cylinders 36 ′, 36 ″ which each engage on the diametrical ends of the distributor 11 and can be anchored on the mold 3.

Die Vorrichtung 1 kann an geeigneten Stellen, beispielsweise am Verteiler 11, an den Ein- und Ausgängen 23 - 26 der Gießrohre 21, 22 und/oder an den Endanschlägen 53, 54, mit Temperatursensoren ausgestattet sein, um die Heizeinrichtungen 47, 51, 52 zu regeln und den Spritzgussvorgang entsprechend zu steuern. Auch kann mithilfe der Temperatursensoren überwacht werden, dass die Zugeinrichtung 36 erst dann gespannt wird, wenn der Verteiler 11 und die Gießrohre 21, 22 ihre korrekten Betriebstemperaturen erreicht haben.The device 1 can be equipped with temperature sensors at suitable points, for example on the distributor 11, at the inlets and outlets 23-26 of the pouring pipes 21, 22 and / or at the end stops 53, 54, in order to control the heating devices 47, 51, 52 to regulate and control the injection molding process accordingly. The temperature sensors can also be used to monitor that the pulling device 36 is only tensioned when the distributor 11 and the pouring pipes 21, 22 have reached their correct operating temperatures.

Die hier vorgestellten Vorrichtungen und Verfahren sind nicht nur zum Thixoforming von Aluminium- oder Magnesiumlegierungen im Temperaturbereich von 550 - 700 °C geeignet, sondern auch von anderen Metalllegierungen, z.B. Stahllegierungen, bei Temperaturen von bis zu 1500 °C und mehr.The devices and processes presented here are not only suitable for the thixoforming of aluminum or magnesium alloys in the temperature range of 550 - 700 ° C, but also of other metal alloys, e.g. steel alloys, at temperatures of up to 1500 ° C and more.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst alle Varianten, Modifikationen und deren Kombinationen, die in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen.The invention is not restricted to the illustrated embodiments, but rather encompasses all variants, modifications and combinations thereof which fall within the scope of the attached claims.

Claims (18)

Vorrichtung (1) zum Druckgießen von metallischem Material in thixotropem Zustand in eine Form (3), die mehrere Angussöffnungen (4, 5) hat, umfassend
einen beheizbaren Verteiler (11) mit einem Einlass (14) für das Material und mehreren mit dem Einlass über Kanäle (12, 13) in Verbindung stehenden Auslässen (15, 16), und
eine Mehrzahl von beheizbaren Gießrohren (21, 22) mit jeweils einem Eingang (23, 24) zum Anschluss an je einen der Auslässe (15, 16) und einem Ausgang (25, 26) zum Ansetzen an je eine der Angussöffnungen (4, 5),
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes Gießrohr (21, 22) mit einem rund um seinen Eingang (23, 24) liegenden Stirnflächenbereich (27, 28) an einem rund um den zugehörigen Auslass (15, 16) liegenden Oberflächenbereich (17, 18) des Verteilers (11) mittels einer linearen Relativbewegung (31 - 33) zwischen diesem Gießrohr (21, 22) und dem Verteiler (11) in Dichtanlage bringbar ist,
wobei an dem Verteiler (11) zumindest eine selektiv spannbare Zugeinrichtung (36) mit ihrem einen Ende (37) angreift, deren anderes Ende (38) an der Form (3) verankerbar ist.
Device (1) for die-casting metallic material in a thixotropic state in a mold (3) which has a plurality of gate openings (4, 5), comprising
a heatable distributor (11) having an inlet (14) for the material and a plurality of outlets (15, 16) communicating with the inlet via channels (12, 13), and
a plurality of heatable pouring pipes (21, 22) each with an inlet (23, 24) for connection to one of the outlets (15, 16) and an outlet (25, 26) for attachment to one of the sprue openings (4, 5) ),
characterized,
that each pouring pipe (21, 22) with an end face area (27, 28) lying around its inlet (23, 24) on a surface area (17, 18) of the distributor (11) lying around the associated outlet (15, 16) can be brought into sealing contact by means of a linear relative movement (31 - 33) between this pouring pipe (21, 22) and the distributor (11),
with at least one selectively tensionable pulling device (36) engaging the distributor (11) with its one end (37), the other end (38) of which can be anchored to the mold (3).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießrohre (21, 22) vom Verteiler (11) aus gesehen voneinander divergieren.Device according to Claim 1, characterized in that the pouring pipes (21, 22) diverge from one another as seen from the distributor (11). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenbereich (17, 18) jedes Auslasses schräg zu einer zentralen Achse (34) des Verteilers (11) und bevorzugt auch schräg zu dem zu diesem Auslass (15, 16) führenden Kanal (12, 13) liegt.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the surface area (17, 18) of each outlet inclined to a central axis (34) of the distributor (11) and preferably also inclined to the channel (12, 13) leading to this outlet (15, 16). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnflächenbereich (27, 28) jedes Gießrohres (21, 22) schräg zu seiner Längsachse (29, 30) liegt.Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the end face region (27, 28) of each pouring pipe (21, 22) lies obliquely to its longitudinal axis (29, 30). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (29, 30) jedes Gießrohres (21, 22), wenn es an den zugehörigen Auslass (15, 16) angeschlossen ist, einen stumpfen Winkel (γ) mit dem zu diesem Auslass (15, 16) führenden Kanal (12, 13) bildet.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the longitudinal axis (29, 30) of each pouring tube (21, 22), when it is connected to the associated outlet (15, 16), forms an obtuse angle (γ) with the to this outlet (15, 16) leading channel (12, 13) forms. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (11) neben jedem Auslass (15, 16) eine bevorzugt einstellbare seitliche Führung (59) für das eingangsseitige Ende des zugehörigen Gießrohres (21, 22) aufweist.Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the distributor (11) has a preferably adjustable lateral guide (59) for the inlet end of the associated pouring pipe (21, 22) next to each outlet (15, 16). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Relativbewegungen (33) für alle Gießrohre (21, 22) parallel sind und allen Gießrohren (21, 22) eine gemeinsame Zugeinrichtung (36) zugeordnet ist.Device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the said relative movements (33) are parallel for all pouring pipes (21, 22) and a common pulling device (36) is assigned to all pouring pipes (21, 22). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugeinrichtung (36) eine kombinierte Zug-/Druckeinrichtung ist, die wahlweise zur Ausübung von Zug oder Druck betätigbar ist.Device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the pulling device (36) is a combined pulling / pushing device which can be actuated either to exert pulling or pushing. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugeinrichtung (36) durch zumindest einen Hydraulikzylinder gebildet ist, bevorzugt zumindest einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the pulling device (36) by at least a hydraulic cylinder is formed, preferably at least one double-acting hydraulic cylinder. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießrohre (21, 22) temporär an der Form (3) verankerbar sind.Device according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the pouring pipes (21, 22) can be anchored temporarily to the mold (3). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende (37) der Zugeinrichtung (36) an dem Verteiler (11) lösbar angreift, bevorzugt über eine Nut/Feder-Verbindung (37', 37").Device according to one of Claims 1 to 10, characterized in that one end (37) of the pulling device (36) releasably engages the distributor (11), preferably via a tongue and groove connection (37 ', 37 "). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (11) und die Gießrohre (21, 22) von Kühlfluidkanälen (58) durchzogen sind.Device according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the distributor (11) and the pouring pipes (21, 22) are traversed by cooling fluid channels (58). Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Kühlfluidkanäle (58) die Oberflächenbereiche (17, 18) und die jeweils daran anliegenden Stirnflächenbereiche (27, 28) fluchtend durchsetzen.Apparatus according to Claim 12, characterized in that at least some of the cooling fluid channels (58) pass through the surface areas (17, 18) and the respective end face areas (27, 28) lying thereon in alignment. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das am Verteiler (11) angreifende Ende (37) der Zugeinrichtung (36) von zumindest einem Kühlfluidkanal (57) durchsetzt ist.Device according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the end (37) of the pulling device (36) engaging the distributor (11) is penetrated by at least one cooling fluid channel (57). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner gekennzeichnet durch einen mit der Form (3) verbindbaren oder einen Teil der Form (3) bildenden Formeinsatz (10) mit mehreren Angussöffnungen (4, 5), welche Aufnahmen (39, 40) für die Ausgänge (25, 26) der Gießrohre (21, 22) bilden.Device according to one of Claims 1 to 14, further characterized by a mold insert (10) which can be connected to the mold (3) or which forms part of the mold (3) and has several sprue openings (4, 5) which receptacles (39, 40) for the outlets (25, 26) of the pouring pipes (21, 22) form. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (29, 30) jedes Gießrohres (21, 22), wenn es an die zugehörige Angussöffnung (4, 5) angesetzt ist, einen stumpfen Winkel (δ) mit der Durchtrittsachse (61, 62) dieser Angussöffnung (4, 5) bildet.Apparatus according to claim 15, characterized in that the longitudinal axis (29, 30) of each pouring tube (21, 22) when it is attached to the associated sprue opening (4, 5), forms an obtuse angle (δ) with the passage axis (61, 62) of this sprue opening (4, 5). Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Formeinsatz (10) einen Endanschlag (53, 54) für den Verteiler (11) bei dessen Relativbewegung (31 - 33) darbietet.Device according to Claim 15 or 16, characterized in that the mold insert (10) presents an end stop (53, 54) for the distributor (11) during its relative movement (31-33). Verfahren zum Druckgießen von metallischem Material in thixotropem Zustand in eine Form (3), die mehrere Angussöffnungen (4, 5) hat, mit den Schritten: Bereitstellen einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17; Ansetzen der Gießrohre (21, 22) an die Angussöffnungen (4, 5) und Verankern der Zugeinrichtung (36) in entspanntem Zustand an der Form (3); Aufheizen des Verteilers (11) und der Gießrohre (21, 22) auf die für den thixotropen Zustand des Materials erforderliche Temperatur; Spannen der Zugeinrichtung (36), um die Stirnflächenbereiche (27, 28) der Gießrohre (21, 22) an den Oberflächenbereichen (17, 18) des Verteilers (11) in Dichtanlage zu bringen; und Ansetzen der Düse (2) einer Spritzgussmaschine an den Einlass (14) des Verteilers (11) und Druckgießen des Materials über den Verteiler (11) und die Gießrohre (21, 22) in die Form (3) . Method for die-casting metallic material in a thixotropic state in a mold (3) which has several gate openings (4, 5), with the steps: Providing a device (1) according to one of Claims 1 to 17; Attaching the pouring pipes (21, 22) to the sprue openings (4, 5) and anchoring the pulling device (36) in the relaxed state on the mold (3); Heating the distributor (11) and the pouring tubes (21, 22) to the temperature required for the thixotropic state of the material; Tensioning the pulling device (36) in order to bring the end face regions (27, 28) of the pouring pipes (21, 22) into sealing contact with the surface regions (17, 18) of the distributor (11); and Attaching the nozzle (2) of an injection molding machine to the inlet (14) of the manifold (11) and pressure casting the material via the manifold (11) and the pouring pipes (21, 22) into the mold (3).
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