WO2000006322A1 - Werkzeug insbesondere zum herstellen von kernen - Google Patents

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Heinz Dobusch
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Filterwerk Mann + Hummel Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/005—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure using two or more fixed moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould

Definitions

  • the invention relates to a tool, in particular for producing cores, which is arranged in a casting device and wherein the tool has first casting half-shells and second casting half-shells.
  • Such tools are used, for example, in the so-called lost-core technique.
  • cores made of a low-melting metal alloy are cast in a low-pressure process into a coke that can be divided several times. These cores are then placed in a plastic injection molding machine.
  • a plastic part is manufactured by overmolding the core in the injection mold. After the overmolded core has cooled, it is melted out by introducing appropriate heat of fusion.
  • the plastic part with the core is immersed in a temperature-controlled bath and uniform induction of the core is achieved by inductive support.
  • the core is manufactured in a horizontally arranged casting unit. Since the core has a relatively high mass, a long cooling phase is required. This means that the cycle times are essentially influenced by the cooling times and may be considerably longer than the subsequent cycle times when the core is encapsulated with thermoplastic material.
  • CONFIRMATION COPY The object of the invention is to create a tool, in particular for producing cores, with which shorter cycle times can be achieved.
  • the tool has first casting half shells and second casting half shells, two parting planes being provided and two casting units being formed with the first and second casting half shells, the parting planes being one behind the other in the direction of movement of the two casting units.
  • the main advantage of this invention is that it can be used to cast at least two cores in parallel in a single core casting machine, thus halving the cycle time.
  • each casting half-shell is equipped with one or more ejectors.
  • the core casting machine can be equipped with a plurality of casting units arranged side by side. This enables 4 or 6 cores to be produced in one work cycle, for example. So that the cores can be removed by a gripper, the tool is moved after casting in a further embodiment of the invention in such a way that the casting cores are cleared on both sides and can be removed.
  • Figure 1 shows a core casting tool in the closed state
  • Figure 2 shows a core casting tool in the open state
  • Figure 3 is a plan view of the core casting tool in the closed
  • FIG. 4 shows an engine intake manifold, which was manufactured using melting core technology
  • FIG. 5 shows a core composed of several half-shells
  • FIG. 6 shows a cross section through a half-shell core
  • the core casting unit 2 consists of a carrier plate 10 which is fastened on a casting machine, not shown here.
  • a sprue distributor 11 is arranged on this carrier plate 10 with a tool carrier 12 fastened thereon.
  • the casting half-shells 13, 14, 15, 16, which are shown here in the closed state, are located on the tool carrier 12.
  • the casting half-shell 13 is coupled to the casting half-shell 15 via connecting rods 17, 18.
  • the casting half-shell 14 is coupled to the casting half-shell 16 via the connecting rods 19, 20.
  • the casting half-shells are fastened in corresponding tool holders 21, 22, 23, 24.
  • the tool holders 21, 24 are in turn arranged on supports 25, 26.
  • a multicoupling 27, 28 for feeding the hydraulic line or from is located on these supports Coolant.
  • Ejectors 29, 30, 31, 32 are arranged in the tool holders 21, 22, 23, 24
  • the melt is fed to the corresponding cavities 35, 36 via the feed lines 33, 34, and after the cores have solidified, the tools are opened.
  • Figure 3 shows a plan view of the tool in the closed state, here too, the same parts are provided with the same reference numerals.
  • the casting half-shells 13, 14, 15, 16 are designed such that three cores can be cast at a time.
  • the core planes are offset, and the connecting rods 17-20 on the supports 25, 26 are connected to tolerance-compensating spring assemblies 41, 42 in order to compensate for machine tolerances or tolerances due to temperature fluctuations.
  • the connecting rods 17, 20 were shown.
  • the connecting rods 18, 19 also have the tolerance-compensating spring assemblies.
  • a motor intake pipe or intake pipe 110 for an internal combustion engine according to FIG. 4 is produced from a thermoplastic.
  • the intake pipe 110 consists of an air collecting space 111, to which the clean air filtered by a filter element, not shown here, is fed.
  • Individual suction pipes 112, 113, 114, 115, 116, 117 extend from this air collection space 111 to a connecting flange 118 connecting the individual suction pipes.
  • end flange there are openings 119, 120, 121, 122, 123, 124 for injection nozzles and fastening openings.
  • the process steps in the manufacture of such an intake pipe are the manufacture of the core in a low-pressure process from a tin-bismuth alloy.
  • This core is removed from the mold and placed in an injection molding machine. After the core is encapsulated by means of the thermoplastic, the core is melted out and the plastic component is washed out.
  • Such a core weighs between 40 and 50 kg for the production of a suction pipe consisting of six individual suction pipes, which of course makes handling considerably more difficult.
  • FIG. 5 shows a core for the intake pipe shown in FIG. 4. This consists of six tubes 125, 126, 127, 128, 129, 130, which are constructed using half-shell technology, and a header tube 131. The tubes 125 to 130 are connected to the header tube 131 via plug connections.
  • the structure of the tubes is shown in FIG. 6. These consist of an upper half-shell 132 and a lower half-shell 133, which, for example, are latched or snapped together in the connection area 134. As already mentioned, the pipes are extrusion-coated with thermoplastic 135. This forms the intake pipe or the individual intake pipes according to FIG. 4. Depending on the geometry, the half-shells can be produced in a core casting machine, since the machines can be opened on both sides and a stack mold can be used without additional effort.
  • the middle plate 139 of the tool is removed and the two outer mold halves 137, 138 are closed, so that the half-shells 140, 141 can be fitted into one another.
  • An additional joining device can thus be dispensed with.
  • a major advantage of using tubes as the core is that when the core is melted out, the melting liquid can get into the core and thus leads to faster heat transfer and faster melting.

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Abstract

Es wird ein Werkzeug insbesondere zum Herstellen von Gießkernen beschrieben. Dieses Werkzeug ist in einer Gießeinrichtung angeordnet, wobei erste Gießhalbschalen (13, 15) und zweite Gießhalbschalen vorgesehen sind. Außerdem sind zwei Trennebenen vorgesehen und zwei Gießeinheiten, die aus den ersten und zweiten Gießhalbschalen gebildet werden, wobei die Trennebenen in Bewegungsrichtung der beiden Gießeinheiten hintereinander liegen.

Description

Beschreibung
Werkzeug insbesondere zum Herstellen von Kernen
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug insbesondere zum Herstellen von Kernen, welches in einer Gießeinrichtung angeordnet ist und wobei das Werkzeug erste Gießhalbschalen und zweite Gießhalbschalen aufweist.
Solche Werkzeuge werden beispielsweise in der sogenannten Lost-Core Technik verwendet. Bei dieser Technik werden Kerne aus einer niedrig schmelzenden Metallegierung im Niederdruck-verfahren in eine mehrfach teilbaren Kokile gegossen. Diese Kerne werden anschließend in einer Kunststoff- Spritzgießmaschine eingelegt. Die Fertigung eines Kunststoffteiis erfolgt durch Umsprit- zen des Kerns im Spritzgießwerkzeug. Nach dem Abkühlen des umspritzten Kerns erfolgt das Ausschmelzen durch die Einbringung entsprechender Schmelzwärme. Hierzu wird das Kunststoffteil mit dem Kern in ein temperiertes Bad getaucht und durch induktive Unterstützung ein gleichmäßiges Schmelzen des Kerns erreicht. Die Fertigung des Kerns erfolgt in einer horizontal angeordneten Gießeinrichung. Da der Kern eine relativ hohe Masse aufweist ist eine lange Abkühlphase erforderlich. Dies bedeutet, daß die Taktzeiten im wesentlichen von den Abkühlzeiten beeinflußt werden und unter Umständen wesentlich länger sind als die nachfolgenden Taktzeiten beim Umspritzen des Kerns mit thermoplastischem Kunststoff.
Deshalb wurden bisher mehrere Kerngießmaschinen benötigt, damit die Produktion einer bestimmten Anzahl von Kernen innerhalb einer bestimmten Zeit möglich war.
BESTATIGUNGSKOPIE Der Erfindung liegt die Aufgabe zu gründe ein Werkzeug, insbesondere zum Herstellen von Kernen zu schaffen mit welchen kürzere Zykluszeiten erreicht werden.
Diese Aufgabe wird gemäß dem Anspruch 1 , dadurch gelöst, daß das Werkzeug erste Gießhalbschalen und zweite Gießhalbschalen aufweist, wobei zwei Trennebenen vorgesehen sind und zwei Gießeinheiten mit der ersten und zweiten Gießhalbschalen gebildet werden, wobei die Trennebenen in Bewegungsrichtung der beiden Gießeinheiten hintereinander liegen.
Der wesentliche Vorteil dieser Erfindung liegt darin, daß damit in einer einzigen Kerngießmaschine parallel mindestens zwei Kerne gleichzeitig gegossen werden können und damit die Taktzeit halbiert werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen die jeweiligen sich parallel bewegenden Gießhalbschalen über Verbindungsstangen zu koppeln. Die Krafteinwirkung erfolgt somit über diese Verbindungsstangen wobei evtl. ein toleranzausgleichendes Federpaket vorgesehen sein kann. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist jede Gießhalbschale mit einem oder mehreren Auswerfen ausgerüstet. Die Kerngießmaschine kann mit mehreren nebeneinander angeordneten Gießeinheiten bestückt sein. Dadurch lassen sich beispielsweise 4 oder 6 Kerne in einem Arbeitszyklus herstellen. Damit die Kerne von einem Greifer entnommen werden können, wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Werkzeug nach dem Gießen derart verfahren, daß die Gießkerne auf beiden Seiten freigefahren sind und entnommen werden können.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfin- dung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Die Erfindung ist nachfolgender Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 ein Kerngießwerkzeug in geschlossenem Zustand
Figur 2 ein Kerngießwerkzeug in geöffnetem Zustand
Figur 3 eine Draufsicht auf das Kerngießwerkzeug in geschlossenem
Zustand Figur 4 ein Motorsaugrohr, welches in Schmelzkemteichnik hergestellt wurde, Figur 5 ein aus mehreren Halbschalen zusammengesetzter Kern,
Figur 6 einen Querschnitt durch einen Halbschalenkern,
Figur 7 ein Werkzeug zur Herstellung der Halbschalen.
Das Kerngießwerk 2 gemäß Figur 1 besteht aus einer Trägerplatte 10 die auf einer hier nicht dargestellten Gießmaschine befestigt ist. Auf dieser Trägerplatte 10 ist ein Angußverteiler 11 angeordnet mit einem darauf befestigtem Werkzeugträger 12. Auf dem Werkzeugträger 12 befinden die Gießhalbschalen 13, 14, 15, 16 die hier im geschlossenem Zustand gezeigt werden. Die Gießhalbschale 13 ist mit der Gießhalbschale 15 über Verbindungsstangen 17, 18 gekoppelt. Die Gießhalbschale 14 ist mit der Gießhalbschale 16 über die Verbindungsstangen 19, 20 gekoppelt. Die Gießhalbschalen sind in entsprechenden Werkzeugaufnahmen 21 , 22, 23, 24 befestigt. Die Werkzeugaufnahmen 21 , 24 wiederum sind an Trägern 25, 26 angeordnet. An diesen Trägern befindet sich eine Multikopplung 27, 28 zur Zuführung der Hydraulikleitung bzw. von Kühlflüßigkeit. In den Werkzeugaufnahmen 21 , 22, 23, 24 sind Auswerfer 29, 30, 31 , 32 angeordnet
Die Schmelze wird über die Zufuhrleitungen 33, 34 den entsprechenden Kavi- täten 35, 36 zugeführt, nach dem Erstarren der Kerne werden die Werkzeuge geöffnet.
In Figur 2 sind die Werkzeuge im geöffnetem Zustand dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichem Bezugszeichen versehen. Durch das Bewegen der Träger 25, 26 gemäß den Pfeilen 37, 38 werden aufgrund der Verbindungsstangen 17- 20 jeweils beide Gießhalbschalen von dem gegossenem Kern entfernt. Die hergestellten Kerne 39, 40 können entnommen werden.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf das Werkzeug in geschlossenem Zustand, auch hier sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Gießhalbschalen 13, 14, 15, 16 sind derart gestaltet, daß gleichzeitig jeweils drei Kerne gegossen werden können. Die Kernebenen sind versetzt angeordnet, und die Verbindungsstangen 17-20 an den Trägern 25, 26 mit toleranzausgleichenden Federpaketen 41 , 42 verbunden um Maschinentoleranzen bzw. Toleranzen aufgrund von Temperaturschwankungen zu kompensieren. In der hier gezeigten Darstellung wurden lediglich die Verbindungsstangen 17, 20 gezeigt. Selbstverständlich weisen auch die Verbindungsstangen 18, 19 die toleranzausgleichenden Federpakete auf.
Ein Motorsaugrohr oder Ansaugrohr 110 für eine Brennkraftmaschine gemäß Figur 4 wird aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt. Das Ansaugrohr 110 besteht aus einem Luftsammelraum 111 , dem die von einem hier nicht dargestellten Filterelement gefilterte Reinluft zugeführt wird. Von diesem Luftsammelraum 111 erstrecken sich Einzelsaugrohre 112, 113, 114, 115, 116, 117 zu einem die Einzelsaugrohre verbindenden Anschlußflansch 118. Im An- schlußflansch befinden sich die Öffnungen 119, 120, 121 , 122, 123, 124 für Einspritzdüsen sowie Befestigungsöffnungen.
Die Verfahrensschritte bei der Herstellung eines solchen Ansaugrohres sind das Herstellen des Kerns in einem Niederdruckverfahren aus einer Zinn- Wismut-Legierung. Dieser Kern wird aus dem Gießwerkzeug genommen und in eine Spritzgießmaschine eingelegt. Nach dem Umspritzen des Kerns mittels des thermoplastischen Kunststoffes erfolgt ein Ausschmelzen des Kerns und ein Auswaschen des Kunststoffbauteils. Ein solcher Kern wiegt für die Herstellung eines aus sechs Einzelsaugrohren bestehenden Ansaugrohren zwischen 40 und 50 kg, dies erschwert natürlich die Handhabung beträchtlich.
Figur 5 zeigt einen Kern für das in Figur 4 gezeigte Ansaugrohr. Dieser besteht aus sechs Rohren 125, 126, 127, 128, 129, 130, welche in Halbschalentechnik aufgebaut sind sowie einem Sammlerrohr 131. Die Rohre 125 bis 130 sind über Steckverbindungen mit dem Sammelrohr 131 verbunden.
Den Aufbau der Rohre zeigt Figur 6. Diese bestehen aus einer oberen Halbschale 132 und einer unteren Halbschale 133, welche im Verbindungsbereich 134 beispielsweise miteinander verrastet oder verschnappt werden. Die Rohre werden - wie bereits erwähnt - mit thermoplastischem Kunststoff 135 umspritzt. Dieser bildet das Ansaugrohr bzw. die Einzelsaugrohre gemäß Figur 4. Die Halbschalen können je nach Geometrie in einer Kerngießmaschine hergestellt werden, da die Maschinen zweiseitig geöffnet werden können und ein Etagenwerkzeug ohne Zusatzaufwand verwendet werden kann.
Insbesondere besteht die Möglichkeit, den Verpreßvorgang der Halbschalen im Kerngießwerkzeug durchzuführen. Hierzu wird die Mittelplatte 139 des Werkzeugs entfernt und die beiden äußeren Formhälften 137, 138 geschlossen, so daß die Halbschalen 140, 141 ineinandergefügt werden können. Somit kann eine zusätzliche Fügevorrichtung entfallen. Ein wesentlicher Vorteil bei der Verwendung von Rohren als Kern besteht auch darin, daß beim Ausschmelzen des Kerns die Ausschmelzflüssigkeit in den Kern gelangen kann und damit zu einer rascheren Wärmeübertragung und zu einem schnelleren Ausschmelzen führt.

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeug insbesondere zum Herstellen von Gießkernen welches in einer Gießeinrichtung angeordnet ist und wobei das Werkzeug erste Gießhalbschalen (13, 15) und zweite Gießhalbschalen (14, 16) aufweist und wobei zwei Trennebenen vorgesehen sind und zwei Gießeinheiten (43, 44) aus den ersten und zweiten Gießhalbschalen (13, 14, 15, 16) gebildet werden wobei die Trennebenen in Bewegungsrichtung der beiden Gießeinheiten (43, 44) hintereinander liegen.
2. Werkzeug nach Anspruch 1 wobei die erste Gießhalbschale (13) der ersten Gießeinheit (43) mit der zweiten Gießhalbschale (15) der zweiten Gießeinheit (44) verbunden ist und die zweite Gießhalbschale (14) der ersten Gießeinheit (43) mit der zweiten Gießhalbschale (15) der zweiten Gießeinheit verbunden ist wobei die Verbindung der jeweiligen Gießhalbschalen über Verbindungsstangen (17 - 20) erfolgt.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung der jeweiligen Gießhalbschalen ein toleranzausgleichendes Federpaket (41 , 42) vorgesehen ist.
4. Werkzeug nach einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß jede Gießhalbschale mit einem oder mehreren Auswerfern (29 -32) ausgerüstet ist
5. Werkzeug nach einem oder mehreren dervorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß jede Gießeinheit (43, 44) zum Gießen von 2 oder mehr Kernen (39, 40) aufgebaut ist.
6. Werkzeug nach einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (39, 40) nach dem Enfernen der Gießhalbschalen (13 - 16) auf einem zylinderförmigem Ansatz des Werkzeugsunterteils gehalten ist.
7. Werkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kern (39, 40) beidseitig freifahrbar ist.
8. Werkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus Teilschalen (132, 133) besteht, welcher vor dem Umspritzen mit dem Kunststoff (135) zusammengesetzt wird.
9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschalen (132, 133) Halbschalen sind, welche einen Hohlraum (136) umschließen.
10. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschalen (132, 133) miteinander verpreßt oder verquetscht sind oder nach Art einer Schnappverbindung (134) gegeneinander fixiert sind.
1 1.Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschalen eine Abstützung durch eine innere Struktur (137, 138, 139) aufweisen.
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