EP4628232A1

EP4628232A1 - Warmkammerdruckguss-giessbehälter und verfahren dazu

Info

Publication number: EP4628232A1
Application number: EP25168674.7A
Authority: EP
Inventors: Holger Knobloch
Original assignee: Oskar Ketterer Druckgiesserei GmbH
Current assignee: Oskar Ketterer Druckgiesserei GmbH
Priority date: 2024-04-05
Filing date: 2025-04-04
Publication date: 2025-10-08
Also published as: DE102024109648A1

Abstract

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet des Warmkammer-Druckgusses. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Gießbehälter zum Einsatz in einer Warmkammer-Druckgussanlage, die zum Verarbeiten von Aluminiumlegierungen geeignet ist.Der Gießbehälter (1) für eine Warmkammer-Druckgussanlage umfasst eine Gießkammer (2), eingerichtet zum Zusammenwirken mit einem zum Verändern des Volumens der Gießkammer (2) vorgesehenen Gießkolben, sowie einen in die Gießkammer (2) mündenden Zugang (3) für flüssige Schmelze, und einen im Bodenbereich der Gießkammer (2) ansetzenden Ausgang (3), durch welchen die Schmelze unter Druck ausbringbar ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gießbehälter (1) derart mehrteilig ausgeführt ist, dass er zwei Hälften (1A, 1B) umfasst, durch welche die Gießkammer (2) in zwei Hohlzylindersegmente aufgeteilt ist, so dass eine zumindest die Gießkammer (2) in Längsrichtung durchlaufende Trennebene bereitgestellt wird, durch welche die schmelzeführende Innenseite der Gießkammer (2) im zerlegten Zustand des Gießbehälters (1) exponierbar ist.Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung und zur Wartung eines derartigen Gießbehälters (1).

Description

Einleitung

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet des WarmkammerDruckgusses. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Gießbehälter zum Einsatz in einer Warmkammer-Druckgussanlage, die zum Verarbeiten von Aluminiumlegierungen geeignet ist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung und Wartung.

Stand der Technik und Nachteile

Druckgussverfahren sind seit langer Zeit Stand der Technik. Hierbei wird eine flüssige Metallschmelze unter hohem Druck in eine Dauerform eingegossen, wo sie so weit abkühlt und erstarrt, bis sie unter Wahrung der gewünschten Geometrie ausgeworfen werden kann.
Unterschieden wird unter anderem zwischen Kaltkammer- und Warmkammer-Druckgussverfahren. Bei letzterem wird zur Bereitstellung der flüssigen Schmelze ein tiegelartiger Ofen verwendet. In diesem befinden sich der vertikal stehende Gießbehälter mit Gießkammer und Gießkolben. Die Gießkammer befüllt sich nach jedem Zyklus mit neuer Schmelze; der Gießkolben verringert sukzessive das Innenvolumen der Gießkammer und fördert so die Schmelze aus dem Gießbehälter in die Form. Beim Zurückziehen des Gießkolbens füllt sich die Gießkammer mittels einer Füllbohrung selbsttätig, so dass der Gießzyklus erneut ablaufen kann.
Aufgrund der dauerhaft hohen Temperatur von Gießbehälter und Gießkolben eignet sich das Verfahren bisher nur für Metalle und Legierungen mit weniger korrosiven Eigenschaften und niedrigeren Schmelztemperaturen wie beispielsweise Zink, Magnesium, Zinn oder Blei.
Bei Legierungen mit höherem Schmelzpunkt und stärker korrodierenden Eigenschaften wie insbesondere Aluminium kommt bisher typischerweise das so genannte Kaltkammer-Druckgussverfahren zur Anwendung; bei diesem ist die Gießgarnitur außerhalb der metallischen Schmelze angeordnet.
Zur Verwendung im Warmkammer-Druckguss sind unterschiedliche Konstruktionen von Gießbehältern bekannt. Kostengünstig, jedoch aufwändig bei der Wartung insbesondere der Laufhülse sind einteilige Gießbehälter, die beispielsweise aus Gusseisen hergestellt sind, was jedoch aufgrund der stark korrosiven Eigenschaften von Aluminium keine langen Standzeiten erlaubt. Mehrteilig ausgeführte Gießbehälter ermöglichen den Einsatz von Gießkammern aus alternativen Materialien, was den Einsatz verschleißfesterer Materialien für die Kolbenlauffläche möglich macht. Hierbei wird ein entsprechender Zylinder als Verschleißbuchse in die Bohrung der Gießkammer eingesetzt. Zwar eignen sich grundsätzlich Keramikwerkstoffe als Material für solche Verschleißbuchsen, wie beispielsweise aus der Druckschrift DE 1110 828 B bekannt; durch eine Abschirmung der Schmelze von den metallischen Bauteilflächen wird auch eine Verunreinigung der Schmelze selber verhindert. Allerdings führen die hohen Druckkräfte und unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu mechanischen Spannungen bis hin zum Ablösen oder Brechen der Buchse. Auch hier ist ein einfacher Austausch der Verschleißbuchse aufgrund der kraftschlüssigen mechanischen Verbindung (Einschrumpfen) kaum möglich.
Eine auf einer speziellen Halterung und Selbstzentrierung von Druckzylinder und Gießkolben basierende Konstruktion, welche die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Metall und Keramik kompensieren soll, ist aus der Druckschrift DE 2414118 A1 bekannt. Eine Gießgarnitur mit verbesserter Dichtungs- und Führungsanordnung des Gießkolbens beschreibt das Dokument DE 69603605 T2 . Druckschrift DE 69703604 T2 schlägt die Verwendung eines mehrteiligen, aus Keramik bestehenden Eingusssystems vor. Trotz einiger Bemühungen des Standes der Technik steht bisher kein System zum Warmkammer-Druckgießen von Aluminiumlegierungen zur Verfügung, welches mit vertretbarem Aufwand bereitstellbar ist und zur Wirtschaftlichkeit auch ausreichend lange Standzeiten / hohe Schusszahlen erlaubt. Wenngleich vielversprechende, auf Keramik basierende Werkstoffe bereitstehen, sind diese für Oberflächenbeschichtungen der die Schmelze führenden Bereiche nicht geeignet; dies gilt insbesondere im Falle langer Bohrungen, wie sie bei einem Gießbehälter benötigt werden.

Aufgabe der Erfindung und Lösung

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche bzw. welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Demnach soll die Erfindung eine Gießkammer bereitstellen, welche zum Warmkammer-Druckguss von beispielsweise Aluminium und Aluminiumlegierungen geeignet ist, dabei mit vertretbarem Aufwand bereitstellbar ist, und zur Wirtschaftlichkeit auch ausreichend lange Standzeiten / hohe Schusszahlen erlaubt.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach nebengeordnetem Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den jeweils abhängigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Figuren zu entnehmen.

Beschreibung

Nachfolgend werden zunächst der erfindungsgemäße Gießbehälter und vorteilhafte Ausführungsformen desselben beschrieben. Daran schließt sich die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Gießbehälters, sowie zu dessen Wartung an.
Der Gießbehälter dient der Verwendung im Rahmen einer Warmkammer-Druckgussanlage, welche insbesondere zum Gießen von Aluminium und deren Legierungen davon vorgesehen ist.
Der Gießbehälter umfasst eine Gießkammer, welche zum Zusammenwirken mit einem zum Verändern des Volumens der Gießkammer vorgesehenen Gießkolben eingerichtet ist. Er umfasst ferner einen in die Gießkammer mündenden Zugang für flüssige Schmelze, und einen im Bodenbereich der Gießkammer ansetzenden Ausgang, durch welchen die Schmelze unter Druck ausbringbar ist. Derartige Gießkammern sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt und weisen die weiter oben beschriebenen Nachteile auf.
Der erfindungsgemäße Gießbehälter ist dadurch gekennzeichnet, dass er derart mehrteilig ausgeführt ist, dass eine zumindest die Gießkammer in Längsrichtung durchlaufende Trennebene bereitgestellt wird, durch welche die schmelzeführende Innenseite der Gießkammer im zerlegten Zustand des Gießbehälters exponierbar ist.
Erfindungsgemäß ist der Gießbehälter hierfür derart mehrteilig ausgeführt, dass die Gießkammer in zwei Hohlzylindersegmente aufgeteilt ist. Es ist klar, dass der Begriff "Hohlzylindersegmente" nur näherungsweise die Form der Gießkammer beschreibt; gemeint ist, dass die Gießkammer in zwei Hälften zerteilbar ist, wobei die Trennebene in etwa parallel zu oder entlang der Längsachse der Gießkammer verläuft. Die Längsachse ist die Achse, entlang derer sich auch der Gießkolben bewegt, um die in der Gießkammer befindliche Schmelze unter Druck zu setzen und durch den Ausgang auszutreiben.
Vorzugsweise verläuft die Trennebene genau entlang der Längsachse, so dass zwei im Wesentlichen gleich große Hälften oder Halbschalen vorliegen, welche zusammengesetzt die Gießkammer ergeben.
"Mehrteilig" bedeutet hier, dass der Gießbehälter nicht einstückig, sondern im wesentlichen mehrstückig ausgestaltet ist, wobei Ergänzungen durch zusätzliche Komponenten wie eine Laufhülse oder einen Schwanenhals, s.u., noch nicht mitgezählt werden. Durch diese Mehrteiligkeit werden eine oder mehrere Trenn- oder Schnittebenen bereitgestellt, die parallel zueinander, senkrecht, oder in einem anderen Winkel zueinander stehen. Wesentlich ist, dass dabei eine Trennebene so liegt, dass sie die Gießkammer in Längsrichtung durchläuft, wodurch diese körperlich in zwei "Hälften" geteilt wird, die (vorzugsweise) gleich groß sind, aber auch unterschiedliche Größen bzw. Formen aufweisen können. Es können auch mehrere solcher Trennebenen vorhanden sein, so dass die Gießkammer in eine entsprechende Anzahl von Segmenten aufgeteilt ist.
Aufgrund dieser "Auftrennung" der Gießkammer entlang oder parallel zu ihrer Längsachse wird (bei zerlegter Gießkammer) die Innenseite der Gießkammer "exponiert", ist also frei zugänglich. "Frei zugänglich" bedeutet hier, dass neben den typischerweise aus dem Stand der Technik bekannten Öffnungen am Ein- und/oder Ausgang der Gießkammer weitere Zugangsmöglichkeiten bestehen, nämlich insbesondere solche, die in einer senkrecht zur Längsachse der Gießkammer liegenden Richtung verlaufen.
Der Effekt einer solchen "exponierten" Zugänglichkeit ist der, dass besagte schmelzeführenden Oberflächen durch Verfahren beschicht- und somit gegenüber einer sehr reaktiven Schmelze wie Aluminium haltbar gemacht werden können, welche bei einer nicht aufgetrennten Gießkammer nicht anwendbar wären. Dies trifft insbesondere auf CVD und PVD (chemical / physical vapor deposition)-Verfahren zu, mit denen zwar tribologisch vorteilhafte Schichten erzeugbar sind, die aber zur Beschichtung von tieferen Löchern und Öffnungen ungeeignet sind. Durch die "Exposition" oder "Eröffnung" der Gießkammer sind deren Innenseiten auf vorteilhafte Weise auch mittels z.B. CVD-/PVD-Verfahren beschichtbar.
Die Erfindung vermeidet somit die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile.
Die Erfindung stellt eine Gießkammer bereit, welche zum Warmkammer-Druckguss von beispielsweise Aluminium und Aluminiumlegierungen geeignet ist, dabei mit vertretbarem Aufwand bereitstellbar ist, und zur Wirtschaftlichkeit auch ausreichend lange Standzeiten / hohe Schusszahlen erlaubt.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der gesamte Gießbehälter zwei Hälften, durch welche die Gießkammer in besagte zwei Hohlzylindersegmente aufgeteilt ist. Mit anderen Worten, nicht nur die Gießkammer selber wird durch die Trennebene aufgetrennt, sondern dieselbe verläuft weiter durch den gesamten Gießbehälter, so dass dieser - zusammen mit der Gießkammer - als zwei Halbschalen vorliegt, in deren ungefähren Zentren die (halbzylinderförmigen) Hohlräume der jeweiligen Gießkammer-Hälften angeordnet sind. Während die Trennebene weiterhin durch die Längsachse der Gießkammer verläuft, sind ganz unterschiedliche Winkel möglich, um welche die Trennebene beispielsweise zum Ausgang verdreht ist. Ein Winkel von 0° bedeutet, dass die Trennebene auch durch den Ausgang verläuft. Bei einem Winkel von 90° liegt der Ausgang in der Mitte einer der beiden Halbschalen.
Nach einer weiteren und bevorzugten Ausführungsform umfasst der Gießbehälter ferner einen Schwanenhals als Ausgang, wie er im Prinzip ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist. Erfindungsgemäß jedoch ist auch die Innenseite des Schwanenhalses aufgrund der Mehrteiligkeit des Gießbehälters im zerlegten Zustand des Gießbehälters "exponierbar". Es ist beispielsweise denkbar, dass es eine weitere Trennebene gibt, die so liegt, dass die Längsbohrung, welche den Schwanenhals durchzieht, exponiert ist, was die weiter oben beschriebenen Vorteile hinsichtlich der Beschichtbarkeit mit sich bringt. Beispielsweise kann der Bereich, in welchem der Schwanenhals liegt, mittig getrennt sein, so dass eine Schale am Hauptkörper des Gießbehälters verbleibt (bzw. durch diesen bereitgestellt wird), und die andere Schale durch ein abnehmbares Formteil bereitgestellt ist, welches am Hauptkörper befestigbar ist.
Bevorzugt ist jedoch, dass die Trennebene auch den Schwanenhals in Längsrichtung durchläuft. Somit ist der gesamte Gießbehälter mittels ein- und derselben Trennebene in zwei Hälften aufgeteilt, so dass sowohl die Gießkammer als auch das Innere des Schwanenhalses "exponiert" sind, wenn die Gießkammer zerlegt ist. Eine solche Konstruktion ist besonders einfach und bietet die Möglichkeit der gleichzeitigen Beschichtbarkeit sowohl der Gießkammer als auch des Schwanenhals-Inneren. Gleiches gilt für alle weiteren Zugänge (z.B. Ein- und Ausgang Schwanenhals, Füllbohrung der Gießkammer), sofern sie von einer Trennebene durchlaufen werden. Auf diese Weise ist eine besonders wirtschaftliche Beschichtung der schmelzeführenden Oberflächen des Gießbehälters ermöglicht.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines solchen Schwanenhalses weisen die seinen Ein- und Ausgang bildenden Bohrungen Übergangsradien auf. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Schwanenhälsen werden diese Öffnungen mittels Bohrens eingebracht; somit weisen sie eine lineare Form auf. Durch die erfindungsgemäße Trennung des Schwanenhalses in zwei Hälften kann die Fertigung auch auf andere Weise erfolgen, beispielsweise mittels Ausfräsens von Vertiefungen aus der in der Trennebene liegenden Oberfläche jeder Hälfte. Die Übergangsradien können als Übergänge zwischen weiterhin linearen Abschnitten des Schwanenhalses vorliegen, oder auch ineinander übergehen, so dass ein geschwungener, im Extremfall keine linearen Abschnitte mehr aufweisender Kanal bereitgestellt ist.
Ein Schwanenhals mit Übergangsradien weist bessere rheologische und strömungsgünstigere Eigenschaften beim Füllen mit der Schmelze auf. Der Fließwiderstand ist geringer; zudem wird die Verwirbelung der Schmelze reduziert, so dass sich auch weniger Lufteinschlüsse bilden, die das Arbeitsergebnis negativ beeinflussen könnten.
Nach einer anderen Ausführungsform, die mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kombinierbar ist, umfasst die Gießkammer einen aus einem keramischen Material bestehenden Einsatz als in die Gießkammer eingesetzte Laufhülse. Der Vorteil einer solchen Laufhülse ist deren Herstellbarkeit aus einem tribologisch besonders vorteilhaften Material wie insbesondere Keramik. Derartige Laufhülsen sind als solche zwar aus dem Stand der Technik bereits bekannt; aufgrund ihrer hohen mechanischen Bruchempfindlichkeit und der Tatsache, dass sie einen vom umgebenden metallischen Material stark abweichenden Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, ist die Montage in eine Gießkammer der herkömmlichen Art aufwändig, da sie mittels Einschrumpfens in die Gießbehälterbohrung oder sehr passgenauer formschlüssiger Lagerung erfolgen muss. Ebenso schwierig gestaltet sich die Demontage einer solchen Laufhülse, sofern diese zerstörungsfrei vonstatten gehen soll.
Demgegenüber erlaubt die erfindungsgemäße Trennung der Gießkammer in zwei oder mehr Hälften bzw. Segmente das Einlegen der Laufhülse im kalten Zustand der Gießkammer, sowie deren materialgerechte Lagerung in derselben. Mithin bietet die erfindungsgemäße Lösung auch den Vorteil eines Einsatzes keramischer Laufhülsen unter Vermeidung der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile bei deren Montage (sowie Demontage) aus bekannten Gießkammern.
Vorzugsweise ist das keramische Material besagter Laufhülse eine nitridische, carbidische oder oxidische Keramik hoher Dichte und Härte. Wenngleich solche Keramiken aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt sind, war deren Einsatz im Bereich als Laufhülsen für Warmkammer-Gießkammern bisher nicht möglich.
Besonders bevorzugt kommt hier als keramisches Material eine Glaskeramik in Betracht, beispielsweise das von der Fa. Schott unter dem Handelsnamen ZERODUR^® oder ZERODUR^® K20 vertriebene Material. Versuche haben ergeben, dass mit diesem Material Laufhülsen und Gießkolben besonders vorteilhafter Eigenschafen bereitstellbar sind, wobei deren mit dem Material einhergehende, einen Einbau in herkömmliche Gießkammern erschwerenden Eigenschaften wie insbesondere eine hohe Bruchempfindlichkeit bei dem erfindungsgemäßen Gießbehälter praktisch nicht mehr zum Tragen kommen. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere, wenn die Laufhülse aus einem keramischen Material, und der Gießkolben aus einer Glaskeramik gefertigt sind bzw. das entsprechende Material umfassen.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Boden der Gießkammer durch ein separates Endstück gebildet. Ein solches Endstück oder ein solcher "Stopfen" ermöglicht auf einfache Weise das Bereitstellen einer hochdichten Gießkammer, auch wenn diese eine erfindungsgemäß geteilte Gießkammer ist. Das Endstück kann auch eine Querbohrung aufweisen, welche in den Eingang des Schwanenhalses mündet, sofern ein solcher vorhanden ist. Da das Endstück verhältnismäßig kurz ist, und insbesondere eine innenliegende Ausnehmung von wenigen Zentimetern Tiefe aufweist, kann diese Ausnehmung problemlos mit den oben beschriebenen Verfahren beschichtet werden, da auch diese Ausnehmung im Betrieb dauerhaft mit der Schmelze in Kontakt gelangt.
Die Gießkammer ist demnach zunächst an beiden Enden offen, und wird durch das Endstück an ihrem im Betrieb unten liegenden Ende mit dem Endstück verschlossen. Dies gilt auch im Falle des Vorliegens einer Laufhülse als Innenauskleidung der Gießkammer.
Besonders bevorzugt sind zumindest die zur Kontaktierung mit der flüssigen Schmelze vorgesehenen Flächen mittels eines Beschichtungsverfahrens wie insbesondere einem PVD- oder CVD-Verfahren derart beschichtet, dass besagte Flächen unempfindlich gegen Korrosion aufgrund der Schmelze werden. Das Beschichtungsverfahren ist dabei vorzugsweise lediglich für gut zugängliche Oberflächen einsetzbar; schmale und tiefe Ausnehmungen oder Kanäle, beispielsweise mit einer Tiefe, die mehr als das Doppelte des Durchmessers (bzw. seiner Umhüllenden, falls der Kanal einen nicht-runden Querschnitt aufweist), können in aller Regel mit derartigen Beschichtungsverfahren nicht beschichtet werden, da bei zunehmender Tiefe die Dicke der sich abscheidenden Schicht immer weiter abnimmt, so dass die Korrosionsbeständigkeit bei größeren als besagten Tiefe-Durchmesser-Verhältnissen nicht mehr gewährleistbar ist.
Insbesondere sind diese Flächen mit einer Schicht aus Aluminiumchromnitrid (AlCrN) versehen. Dieses Material lässt sich mittels des oben angesprochenen CVD-/PVD-Verfahrens aufbringen, und weist vorteilhafte tribologische Eigenschaften für die vorliegende Anwendung auf. Ein derartiges Material wurde bisher auf dem Gebiet der Beschichtung von Warmkammerdruckguss-Gießbehältern nicht verwendet, da das zum Aufbringen dieses Materials geeignete Beschichtungsverfahren nicht zum Beschichten langer Bohrungen geeignet ist.
Die Erfindung betrifft außerdem auch eine Warmkammer-Druckgussanlage, umfassend einen Gießbehälter nach der vorhergehenden Beschreibung. Eine solche Warmkammer-Druckgussanlage ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt, und weist den Vorteil der Spritzgießbarkeit von korrosiven Materialien wie insbesondere Aluminium und Aluminiumlegierungen auf. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Gießbehälters nach der vorhergehenden Beschreibung. Dabei werden nach dem Bereitstellen der Teile des Gießbehälters zumindest diejenigen Flächen, welche zur Kontaktierung der flüssigen Schmelze vorgesehen sind, mittels eines Beschichtungsverfahrens wie insbesondere einem PVD- oder CVD-Verfahren derart beschichtet, dass besagte Flächen unempfindlich gegen Korrosion aufgrund der Schmelze werden, worauf die Teile des Gießbehälters miteinander (lösbar oder auch unlösbar) verfügt werden. Mit anderen Worten, basierend auf der mehrteiligen Konstruktion und der damit verbundenen deutlich verbesserten Zugänglichkeit der zu beschichtenden Oberflächen werden diese mit einem lediglich zur Beschichtung gut zugänglicher Oberflächen einsetzbarem Verfahren beschichtet. Insbesondere trifft dies für CVD- und PVD-Verfahren zu.
Ein solches Verfahren stellt einen Gießbehälter bereit, welcher zur Verarbeitung von Aluminiumlegierungen im Rahmen des Warmkammerdruckgusses geeignet ist.
Besonders bevorzugt besteht die Beschichtung aus Aluminiumchromnitrid, oder sie umfasst dieses Material. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die obenstehenden Erläuterungen hierzu verwiesen.
Ist eine aus einem keramischen Material bestehende Laufhülse der vorstehend beschriebenen Art vorhanden, so kann diese vorteilhaft vor dem Verfügen zumindest der die Gießkammer ergebenden Einzelteile in die Gießkammer(hälften) eingesetzt werden. Somit werden die aus dem Stand der Technik beim Einbau einer derartigen Laufhülse bekannten Probleme effektiv umgangen. Auch hier wird ergänzend auf die obenstehenden Erläuterungen verwiesen.
Die Erfindung betrifft auch die Wartung eines Gießbehälters der erfindungsgemäßen Art mit einer keramischen Laufhülse, wobei klar ist, dass der Gießbehälter entsprechend zerlegbar sein muss. Dabei wird dieser nach einem Abkühlen zunächst in seine Einzelteile zerlegt, so dass die entsprechenden Flächen zumindest der Gießkammer exponiert sind. Dann kann die Laufhülse aus einem keramischen Material gegen eine andere ausgetauscht, und die Einzelteile anschließend wieder miteinander verfügt werden.
Auf dieselbe Weise kann auch die Beschichtung erneuert werden; auch hier ermöglicht die einfache Zerlegbarkeit eine schnelle Zugänglichkeit der relevanten Flächen zwecks deren wiederholter Beschichtung mit den oben beschriebenen Verfahren.

Figurenbeschreibung

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren beispielhaft erläutert. Dabei zeigt

Figur 1: eine perspektivische Ansicht auf einen Gießbehälter der erfindungsgemäßen Art mit beidseitig offener Gießkammer;
Figur 2: eine perspektivische Ansicht auf eine Hälfte eines erfindungsgemäßen Gießbehälters;
Figur 3: schematisch die Geometrie einer Hälfte der Gießkammer;
Figur 4: eine Ansicht ähnlich der Konstruktion aus Fig. 2, jedoch vorgesehen zur Verwendung mit einem Keramikeinsatz;
Figur 5: dieselbe Ansicht, ergänzt durch eine Keramikhülse und ein Endstück.

In der Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht auf einen Gießbehälter 1 der erfindungsgemäßen Art mit beidseitig offen dargestellter Gießkammer 2 gezeigt. Wie durch die von der strichpunktiert angedeuteten Trennebene T1 erzeugten Körperkanten erkennbar, ist der Gießbehälter 1 in zwei Hälften 1A, 1B aufgeteilt. Diese sind einander ähnlich, jedoch nicht zwingend identisch. Im Zentrum der beiden Hälften 1A, 1B ist die Gießkammer 2 angeordnet.
Ebenfalls eingezeichnet sind punktiert dargestellte alternative Trennebenen T2, T3. Die Trennebene T2 verläuft ebenfalls mittig durch die Gießkammer 2, ist jedoch um 90° zur Trennebene T1 verdreht. Gleichwohl resultiert auch eine solche Trennebene T2 in einer erfindungsgemäßen Exponiertheit der Innenseiten der Gießkammer 2.
Außerdem eingezeichnet ist eine weitere Trennebene T3, welche zur Exponiertheit weiterer schmelzeführender Teile des Gießbehälters 1 führt, wie aus nachfolgender Figur erkennbar ist.
In der Figur 2 ist eine Hälfte 1A eines Gießbehälters in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Trennebene T1 (hier nicht eingeblendet) verläuft auf der im Bild zum Betrachter hin weisenden Oberfläche. Da hier kein Material geschnitten wird, ist auch keine Schraffur gezeichnet. Gut erkennbar ist die Hälfte der Gießkammer 2, welche die Form eines Zylindersegmentes hat, wie schematisch und verkleinert in Figur 3 gezeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit fortgelassen sind zum Verbinden zweier Hälften vorgesehene, bekannte Verbindungsmittel (z.B. Bohrungen, Schrauben, ...). Dargestellt sind die ungefähren Lagen der Eckpunkte des in Fig. 3 gezeigten, eine Hälfte der Gießkammer 2 darstellenden Zylindersegments in Relation zum Gießbehälter 5, angedeutet durch die dünnen Strichlinien.
In die Gießkammer 2 münden Zugänge 3. Durch diese gelangt Schmelze (nicht gezeigt) in die Gießkammer 2, wenn der Gießkolben (nicht gezeigt) zurückfährt. Im Bodenbereich der Gießkammer 2 setzt der Ausgang 4 an. Durch diesen kann die vom Gießkolben unter Druck gesetzte Schmelze die Gießkammer 2 wieder verlassen.
Wie erkennbar ist aufgrund der in Längsrichtung L der Gießkammer 2 diese durchlaufende Trennebene T1 die schmelzeführende Innenseite der Gießkammer 2 im zerlegten Zustand des Gießbehälters 1 exponiert, also frei zugänglich; die Zugänglichkeit ist nicht mehr auf die in Fig. 1 gezeigten Öffnungen der Gießkammer 2 beschränkt. Somit kann die Innenseite an gewünschten Stellen mit einer tribologisch vorteilhaften Beschichtung versehen werden, wobei nunmehr auch Verfahren wie insbesondere CVD- und PVD-Verfahren zum Einsatz kommen können, welche ohne besagte Exponiertheit zu keinen befriedigenden Beschichtungsergebnissen führen würden.
Die gezeigte Ausführungsform umfasst außerdem einen Schwanenhals 5, in welchen der Ausgang 4 der Gießkammer 2 mündet. Aufgrund der Mehrteiligkeit des Gießbehälters 1 im zerlegten Zustand ist somit auch die Innenseite des Schwanenhalses 5 exponiert und daher auch in vorteilhafter Weise beschichtbar. Zudem weist der Schwanenhals 5 jeweils an den Übergängen des jeweils linearen Anfangs-, Mittel- und Endabschnitts jeweils einen Übergangsradius auf, der die Strömungseigenschaften verbessert.
Eingezeichnet sind außerdem auch die beiden alternativen Trennebenen T2 und T3. Trennebene T2 schneidet die Gießkammer 2, die dazu parallel verlaufende Trennebene T3 schneidet den Schwanenhals 5 in seiner Längsrichtung. Es ist klar, dass in diesem Fall die Trennebene T1 entfallen kann, so dass drei (und nicht sechs) Haupt-Bestandteile vorliegen, welche zusammengesetzt die Gießkammer 1 gem. Fig. 1, jedoch mit entsprechend unterschiedlichen Trennebenen T2, T3, ergeben.
Figur 4 und Figur 5 zeigen eine Ansicht ähnlich der Konstruktion aus Fig. 2, jedoch vorgesehen zur Verwendung mit einem Keramikeinsatz als Laufhülse 6 für den (nicht gezeigten) Gießkolben. In Fig. 4 ist die Passung 7 für die Laufhülse 6 zu erkennen, ebenso ein Absatz, vorgesehen als Gegenhalt 8.
In Fig. 5 ist die Laufhülse 6 eingezeichnet, wobei sie mit ihrem im Betrieb oberen Ende (rechts im Bild) an dem Gegenhalt 8 anliegt. Am anderen, im Betrieb unteren Ende (links im Bild) liegt sie an einem Endstück 9 an, welches den Boden der Gießkammer 2 bildet; ein derartiges Endstück 9 ist auch zum Einbau in die Ausführungsformen nach Fig. 1, 2 und 4 vorgesehen. Das Endstück 9 hat eine Querbohrung (verdeckt), so dass die Schmelze von der Gießkammer 2 in den Ausgang 4 und den Übergangsradien aufweisenden Schwanenhals 5 gelangen kann. Erkennbar sind auch Löcher 10 in der Laufhülse 6, die mit den Zugängen 3 fluchten, um die Schmelze in die Gießkammer 2 fließen zu lassen.
Wie ersichtlich ist die Montage und Demontage besagter Laufhülse 6 sehr einfach, da diese nicht etwa durch die in Fig. 1 gezeigten Öffnungen der Gießkammer 2 eingeführt werden muss, sondern in die geteilte Gießkammer 2 eingelegt werden kann, bevor diese mit der anderen Hälfte verfügt wird. Das beim Einschrumpfen notwendige Erwärmen entfällt völlig, und der Ein- und Ausbau kann materialschonend und zerstörungsfrei erfolgen.

Bezugszeichenliste

1: Gießbehälter
1A,1B: Hälfte
2: Gießkammer
3: Zugang
4: Ausgang
5: Schwanenhals
6: Laufhülse
7: Passung
8: Gegenhalt
9: Endstück
10: Loch

L: Längsachse, Längsrichtung
T: Trennebene

Claims

Gießbehälter (1) für eine Warmkammer-Druckgussanlage, der Gießbehälter (1) umfassend eine Gießkammer (2), eingerichtet zum Zusammenwirken mit einem zum Verändern des Volumens der Gießkammer (2) vorgesehenen Gießkolben, sowie einen in die Gießkammer (2) mündenden Zugang (3) für flüssige Schmelze, und einen im Bodenbereich der Gießkammer (2) ansetzenden Ausgang (3), durch welchen die Schmelze unter Druck ausbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießbehälter (1) derart mehrteilig ausgeführt ist, dass die Gießkammer (2) in zwei Hohlzylindersegmente aufgeteilt ist, so dass eine zumindest die Gießkammer (2) in Längsrichtung (L) durchlaufende Trennebene bereitgestellt wird, durch welche die schmelzeführende Innenseite der Gießkammer (2) im zerlegten Zustand des Gießbehälters (1) exponierbar ist.
Gießbehälter (1) nach Anspruch 1, wobei der gesamte Gießbehälter (1) zwei Hälften (1A, 1B) umfasst, durch welche die Gießkammer (2) in zwei Hohlzylindersegmente aufgeteilt ist.
Gießbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Schwanenhals (5) als Ausgang (4), wobei auch die Innenseite des Schwanenhalses (5) aufgrund der Mehrteiligkeit des Gießbehälters (1) im zerlegten Zustand des Gießbehälters (1) exponierbar ist.
Gießbehälter (1) nach Anspruch 3, wobei die Trennebene auch den Schwanenhals (5) in dessen Längsrichtung durchläuft.
Gießbehälter (1) nach Anspruch 4, wobei die Schwanenhalsbohrung am Ein- und/oder Auslass des Schwanenhalses (5) Übergangsradien aufweist.
Gießbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen aus einem keramischen Material bestehenden Einsatz als in die Gießkammer eingesetzte Laufhülse (6) .
Gießbehälter (1) nach Anspruch 6, wobei das keramische Material eine nitridische, carbidische oder oxidische Keramik hoher Dichte und Härte ist.
Gießbehälter (1) nach Anspruch 6, wobei das keramische Material eine Glaskeramik ist.
Gießbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Boden der Gießkammer (2) durch ein separates Endstück (9) gebildet ist.
Gießbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest die zur Kontaktierung mit der flüssigen Schmelze vorgesehenen Flächen mittels eines lediglich für gut zugängliche Oberflächen einsetzbaren Beschichtungsverfahrens wie insbesondere einem PVD- oder CVD-Verfahren derart beschichtet sind, dass besagte Flächen unempfindlich gegen Korrosion aufgrund der Schmelze werden.
Warmkammer-Druckgussanlage, umfassend einen Gießbehälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung eines Gießbehälters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei nach dem Bereitstellen der Teile des Gießbehälters (1) zumindest diejenigen Flächen, welche zur Kontaktierung der flüssigen Schmelze vorgesehen sind, mittels eines Beschichtungsverfahrens wie insbesondere einem PVD- oder CVD-Verfahren derart beschichtet werden, dass besagte Flächen unempfindlich gegen Korrosion aufgrund der Schmelze werden, worauf die Teile des Gießbehälters (1) miteinander verfügt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Beschichtung aus Aluminiumchromnitrid besteht oder dieses Material umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei vor dem Verfügen zumindest der die Gießkammer (2) ergebenden Einzelteile ein aus einem keramischen Material bestehender Einsatz als Laufhülse in die Gießkammer (1) eingesetzt wird.
Verfahren zur Wartung eines Gießbehälters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei nach einem Abkühlen des Gießbehälters (1) dieser in seine Einzelteile zerlegt, eine ggf. vorhandene Laufhülse (6) aus einem keramischen Material ausgetauscht, und/oder die Beschichtung erneuert, und schließlich die Einzelteile anschließend wieder miteinander verfügt werden.