WO2004009273A2 - Moulding of a crystallisable material in the liquid or pasty state - Google Patents

Moulding of a crystallisable material in the liquid or pasty state Download PDF

Info

Publication number
WO2004009273A2
WO2004009273A2 PCT/CH2003/000445 CH0300445W WO2004009273A2 WO 2004009273 A2 WO2004009273 A2 WO 2004009273A2 CH 0300445 W CH0300445 W CH 0300445W WO 2004009273 A2 WO2004009273 A2 WO 2004009273A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
excitation
vibration
unit
takes place
rheological properties
Prior art date
Application number
PCT/CH2003/000445
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2004009273A3 (en
Inventor
Boris Ouriev
Thomas Scheiwiller
Bernhard Aschmann
Original Assignee
Bühler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bühler AG filed Critical Bühler AG
Priority to AU2003238328A priority Critical patent/AU2003238328A1/en
Publication of WO2004009273A2 publication Critical patent/WO2004009273A2/en
Publication of WO2004009273A3 publication Critical patent/WO2004009273A3/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/56Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using mould parts movable during or after injection, e.g. injection-compression moulding
    • B29C45/568Applying vibrations to the mould parts
    • 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
    • B22D27/00Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/08Shaking, vibrating, or turning of moulds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/18Measures for using chemical processes for influencing the surface composition of castings, e.g. for increasing resistance to acid attack
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/20Measures not previously mentioned for influencing the grain structure or texture; Selection of compositions therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for shaping a crystallizable material in the liquid or pasty state and to an apparatus for carrying out this method according to the preamble of claim 1 and claim 70.
  • Important casting processes are permanent mold casting, especially low-pressure permanent mold casting, die casting, centrifugal casting and continuous casting.
  • a permanent mold usually made of steel or cast iron, is generally filled without pressure.
  • the shape of the casting is determined by the mold.
  • mold cores consisting of steel or cast iron are also usually used.
  • the mold In low-pressure die casting, the mold is filled from below with a slight overpressure or electromagnetically using a riser pipe. After the relatively slow "quiet” filling, the casting solidifies under the excess pressure. During die casting, the melt or paste is pressed mechanically under high pressure and at great speed into a precisely manufactured permanent metal mold. The pressure is maintained until the solidification ends. In contrast to permanent mold casting, die casting is particularly well suited for relatively thin-walled castings.
  • the melt In centrifugal casting, the melt is guided into a tubular or ring-shaped mold rotating around its axis, in which it solidifies under the influence of centrifugal force.
  • Common castings are rings, pipes, bushings and cylinders, especially also finned cylinders.
  • the die casting process is characterized by the fact that, in addition to the casting of liquid materials, it is particularly well suited for the "casting" of pasty materials in which solid particles are present, in particular in the crystalline or partially crystalline state. Die casting is particularly well suited for the production of cast parts made of aluminum or aluminum / magnesium alloys.
  • the controllability of the concentration, distribution and size of the solidification or crystallization nuclei is generally poor, which leads to an uneven grain structure, ie an inhomogeneous grain size of the cast part.
  • Another problem is the wall friction of the liquid or pasty material, which leads to an uneven speed distribution when metering the material into the mold and thus to an uneven residence time in the filling and dosing area, but also in the different areas of the mold within the casting system.
  • the wall friction has a strong influence on the flow behavior of the melt or paste within the mold. In order to achieve complete and rapid filling of the mold, a relatively high filling pressure is required.
  • the invention has for its object to solve these problems of the prior art or at least to reduce their negative effects.
  • this object is achieved in terms of method in that, in the method described at the outset, the material is excited to vibrate, at least in some areas, before and / or during the forming and / or solidification.
  • the vibration can be excited in a heating or tempering area, in a degassing area or in a filtering area.
  • the material may be a molten metal, in particular a melt containing at least aluminum or magnesium, which was produced in a melting furnace area, or it may be a polymer melt, in particular a melt comprising PET, which was melted in an extruder section.
  • the shaping is preferably carried out in a casting mold.
  • the liquid or pasty material can additionally contain particles and / or bubbles.
  • the vibration is excited by at least one vibration source for mechanical vibrations, the vibration being excited over a large area via at least one large-area element coupled to the vibration source.
  • the large-area element is expediently an inner surface (boundary surface) of a plant or machine part of the casting plant bordering on the material to be formed.
  • the vibration excitation can take place in such a way that the vibration of the inner surface has at least one component tangential to the interface.
  • the tangential component can reduce the influence of the wall, in particular the wall adhesion or wall friction, which leads to a higher speed of the melt or paste in the area of the wall, so that the ideal of the pure plug flow is approached. Since these transverse waves (transverse waves) can practically not spread in a fluid, they are limited to the wall area.
  • the vibration excitation takes place in such a way that the vibration of the inner surface has at least one component normal to the interface, longitudinal waves (longitudinal waves) propagate into the interior of the melt or paste.
  • the vibration is advantageously excited in such a way that surface waves are formed at the interface. Similar to the transverse waves, this also enables a local influence on the fluid (melt or paste) that is limited to the interface, whereby the wall adhesion or wall friction of the fluid can also be reduced.
  • the interface contacting the material to be formed can be the inner wall of a transport channel for the material.
  • the vibration excitation can also be carried out selectively via at least one punctiform element coupled to the at least one vibration source. Such selective vibration excitation is helpful, for example, in dead areas and other areas that are difficult to access for the fluid, such as pointed corners, edges or filigree branches of the mold, in order to facilitate the flow of the fluid there and thus complete filling of the mold.
  • Vibration excitation can work with predetermined frequencies or in predetermined frequency ranges. It is also possible to work with predetermined amplitudes or in predetermined amplitude ranges.
  • the vibration can be excited by at least one impact pulse acting on the material. This gives you a wide frequency spectrum. In order to ensure sufficient intensity and exposure over a longer period of time, the vibration can be stimulated by several successive impulses e.g. pulsating.
  • the pulsation of the vibration excitation is in a predetermined relationship to the pulsation of the forming.
  • the pulsation of the forming and the pulsation of the vibration excitation expediently run synchronously with one another. Due to the pressure surges and the simultaneous vibration surges, the fluid is "shaken" during compression. This allows a denser structure in the solidifying material and thus a better quality of the cast part to be achieved.
  • the pulsation can e.g. by means of a pulsating frequency modulation of the excitation frequency and / or a pulsating amplitude modulation of the excitation amplitude. Depending on requirements or acceptable effort, continuous frequency and amplitude distributions or one or more discrete frequencies or amplitudes are used.
  • the vibration excitation there is preferably a different vibration excitation depending on the method step or system section.
  • locally influencing the vibration of the interface of the fluid can dominate when metering into the mold, while in relatively large areas the mold dominates the influence of vibrations in the fluid volume.
  • the influencing of the fluid interface can then dominate again in relatively confined areas of the casting mold.
  • a casting system inner wall with a periodically structured, e.g. corrugated, corrugated or ribbed surface can be used, along which the fluid flows. This creates periodic pulsations due to "self-excitation", which spread throughout the fluid.
  • Different inner wall areas can also be equipped with a different periodic structure (spatial frequency). This results in a superposition of pulsations of several frequencies in the fluid, which correspond to the respective spatial frequencies of the corresponding surface structure.
  • the periodic structuring with different spatial frequencies can also be arranged superimposed in one and the same inner wall area.
  • a coarse periodic structure for relatively low-frequency pulsations for the detachment of dendritic crystal structures from tempered inner wall areas
  • a superimposed fine periodic structure can be designed in such a way that the relatively high-frequency pulsations caused by them influence the rheological properties of the fluid (Wall friction, shear viscosity, etc.) come into question.
  • hydrodynamic instabilities such as e.g. cyclical stalls or cyclical vortex stalls of the fluid are used, which also creates cyclic pulsations.
  • obstacles protruding into the flowing fluid or stepped, in particular asymmetrical constrictions of a flow channel can be provided in the casting system.
  • the material is inoculated with crystallization nuclei at least in some areas during the shaping and / or solidification.
  • the crystallization of the melt can be influenced in a targeted manner.
  • the crystallization nuclei can have crystallites of the material to be formed. This prevents the casting from being contaminated in some cases.
  • the crystallization nuclei can also have particles made of a material different from the material to be formed. In addition to influencing the crystallization, targeted contamination of the cast part can thus be achieved.
  • the required crystallization nuclei in the melt itself, e.g. generated on a tempered inner wall (temperature gradient) of the casting system or in a region of high shear (shear gradient) in the melt.
  • a combination of a high temperature gradient and a high shear gradient is expediently used for the production of the crystallites. This can e.g. can be achieved by generating a strongly sheared melt flow in the area of a strongly cooled inner wall section of the casting installation, preferably upstream of the actual casting mold in the metering area.
  • the shear effect promotes spontaneous crystallization in the shear gradient on the one hand, but on the other hand also promotes tearing and crushing of dendritic crystal structures that grow from the tempered wall into the melt in the temperature gradient.
  • the detachment of such dendrites from the wall can be promoted by additional pulsation of the melt flow.
  • This suspension can have a volume fraction of foreign particles in the range from about 0.01% to about 80%.
  • the theoretical upper limit of the volume fraction of the foreign particles is formed by the densest packing of, for example, spherical particles, in which case a partially thin layer of the melt material between the foreign particles just forms the continuous phase.
  • gel-like or colloid-like fluid states can even be produced.
  • liquid foreign particles, ie droplets can also be present in the melt (emulsion), as is the case, for example, with immiscible alloys.
  • the crystallization nuclei can contain encapsulated crystallites or crystallite agglomerates, the encapsulation preferably consisting of a substance which dissolves in the crystallizable liquid or pasty material during the shaping and / or solidification, so that the crystallites or the crystallite agglomerates in the exposed material and contribute to the crystallization of the material when it solidifies.
  • an expansion flow is at least temporarily impressed on the material before and / or during its forming, with a reduction in the fluid pressure in the expansion area, and preferably by passing the material through at least one channel-like area with at least one before and / or during its forming Cross-sectional narrowing transported.
  • a shear flow can be impressed on the material at least temporarily before and / or during its shaping, preferably by transporting the material through at least one channel-like area (e.g.
  • a pressure flow with an increase in the fluid pressure in the pressure area can also be impressed on the material at least temporarily before and / or during its shaping, preferably by passing the material through at least one channel-like area before and / or during its shaping transported at least one cross-sectional expansion. Due to the expansion flow, shear flow or pressure flow, agglomerates such as, for example, agglomerated foreign bodies or agglomerated crystals can be deagglomerated or dendritic crystal structures can be detached from a wall.
  • Stretching flows, shear flows or compression flows are preferably alternately impressed on the material in succession before and / or during its shaping, in particular by at least one cross-sectional constriction, by at least one region with a high shear gradient (gap) or by at least one region with cross-sectional expansion.
  • This different "stressing" of the fluid means that various types of agglomerates in the fluid can also be largely de-agglomerated.
  • the material is a multi-phase fluid with at least one compressible component
  • a compression flow or an expansion flow can be impressed on it, in which the compressible component is compressed or expanded.
  • the vibration excitation takes place in such a way that, at least in the region of the casting mold, an interference pattern with regions of vibration antinodes and regions of oscillation nodes is formed before and during solidification, the interference pattern preferably being three-dimensional over the entire volume of the casting mold.
  • specific enrichment or depletion of certain particles in the areas of the antinodes can take place as long as the fluid has not yet solidified.
  • Crystallites of the fluid material or foreign particles in a metal or plastic melt or different metal atoms in an alloy are redistributed and enriched or depleted in particular in certain areas.
  • specific properties can be impressed on the casting ("quasi-composite material").
  • the interference pattern is preferably locally shifted and / or distorted before the fluid solidifies, for example by changing the relative phases of several vibration sources. This creates a blending effect. At least segregation is largely prevented. It is expedient to ensure that the interference pattern remains locally unchanged at least at the beginning and during the solidification. This at least prevents the structure of the solidifying fluid from weakening in an uncontrolled manner. A targeted weakening of the structure in However, certain areas of the casting can be deliberate and are made possible by this measure. Alternatively or additionally, the amplitude of the excitation vibrations of the several vibration sources can also be changed during the forming and / or solidification.
  • theological properties (flow and material properties) of the material are recorded in at least one detection area downstream of the excitation partial areas in which the material is vibrated.
  • a first detection of rheological properties of the material takes place in a first detection area upstream of the excitation partial areas and a second detection of rheological properties of the material takes place downstream of the excitation partial areas.
  • the rheological properties are preferably recorded non-intrusively, e.g. by first determining the fluid velocity profiles using an ultrasound Doppler method and additionally measuring the pressure difference in the area of the recorded velocity profile along the direction of flow or measuring the fluid wall shear stress with a suitable sensor.
  • theological parameters such as e.g. determine the flow index in the power law model of the fluid or the yield point of the fluid. All these steps are expediently carried out during the shaping and / or solidification of the material.
  • the rheological properties of the material can be recorded offline using a capillary rheometer and / or using a rotary rheometer. This is a control for the in-line non-intrusive approach of the previous paragraph.
  • the rheological properties of the material can also be recorded by recording the propagation properties (speed of sound, sound absorption) of mechanical waves (detection waves) in the material. In this way, for example, the crystallite concentration in the melt can be recorded.
  • the mechanical waves (ultrasonic waves) for recording the rheological properties can have the same frequency or the same frequencies as the mechanical waves for vibration excitation in the excitation sub-areas.
  • the outlay on equipment (number of ultrasound transmitters) can be kept low.
  • the speed of propagation of the detection waves of a certain frequency can be measured.
  • Inhomogeneities or property gradients in the material can be determined by detecting the reflection behavior and / or diffraction behavior of the detection waves. Inhomogeneities or property gradients in the material can also be determined by detecting the damping behavior of the detection waves.
  • the ultrasound speed is measured in the material and the relationship with the ultrasound speed is used.
  • the localization of crystallization fronts in the solidifying material is particularly advantageously carried out by detecting the reflection behavior and / or diffraction behavior of the ultrasound waves in the material.
  • viscosity function shear viscosity
  • a determination of the speed field transverse to the transport direction in a region of the material and a determination of the pressure difference along the transport direction of the Material carried out in the area and / or at the edge of the area of the material (combination of ultrasonic Doppler method and pressure difference measurement).
  • the determination of the viscosity function (shear viscosity) of the material can be carried out by determining the speed field transverse to the direction of transport in a region of the material and determining the shear stress along the direction of transport of the material in the region and / or at the edge of the region of the material.
  • At least one of the following measures or physical parameters are triggered, depending on the rheological properties of the fluid, at least in the excitation subregions:
  • the rheological properties of the material detected in the first detection area upstream of the excitation partial areas and the rheological properties of the material detected in the second detection area downstream of the excitation partial areas are compared with one another and / or with respective rheological reference properties, wherein depending on the result of the comparison or comparisons, feedback takes place within a control loop for controlling the vibration excitation in the excitation sub-areas.
  • the object of the invention is achieved in that the device having a heating unit, a molding unit, a casting unit and a metering unit is assigned at least in some areas to at least one unit for generating mechanical vibrations.
  • the unit for generating mechanical vibrations preferably has a vibratable surface which is operatively connected to the crystallizable liquid or pasty material, in particular the vibratable surface of the vibration generating unit directly or indirectly adjacent to the crystallizable liquid or pasty material.
  • the immediate bordering of the vibratable surface to the material allows vibrations to be introduced into the material in a locally defined and limited area of the material, while the indirect arrangement causes parts of the device to vibrate (structure-borne noise), so that usually one less Defined and less localized introduction of mechanical vibrations into the material.
  • At least one unit for generating mechanical vibrations is expediently assigned to the heating unit or the casting unit or the molding unit or the metering unit.
  • a unit for introducing crystallization nuclei into the material can also be assigned to the device according to the invention, at least in some areas. This is particularly advantageous in the heating area and in the metering area of the device before the material reaches the casting area and the molding area of the device, in which high pressures occur.
  • the device according to the invention can have at least one cross-sectional constriction or cross-sectional widening along the flow direction of the material in its channel-like regions and / or have a slot or a nozzle. This enables the stretching, pressure or shear flow mentioned above to be generated in the material.
  • the at least one partial area of the device can be assigned a plurality of units spaced apart from one another for generating mechanical vibrations. This allows, for example, the interference pattern or three-dimensional standing waves mentioned above in the mold cavity filled with material prior to solidification of the material.
  • the device according to the invention preferably also has a unit for recording rheological properties of the material contained in it in at least one of its partial areas. This enables monitoring and, if necessary, control and / or regulation of the rheological properties of the material during its processing in the device according to the invention.
  • At least one of the mold halves has ejection pins, at least one of which can be set into mechanical vibrations by an oscillation generation unit. Since the ejection pins are in contact with the melt anyway and in some cases even protrude into the melt and thus into the later solidified casting, a particularly good distribution of the mechanical vibration energy in the melt can be achieved.
  • a sprue system is arranged between the shot unit and the mold cavity, with the sprue system being assigned at least one vibration generation unit, with which the melt can be conditioned shortly before entering the mold cavity.
  • a cold chamber die casting machine is shown schematically as an illustrative example of a device according to the invention.
  • a crystallizable molten material such as a light metal alloy, in particular an Al-Mg alloy.
  • electrical heating elements 2 which surround the crucible, it was brought into the liquid state and is kept in this state (tempered).
  • the melting pot 1 and the electrical heating elements 2 together form the heating unit of the device according to the invention.
  • a cylindrical casting piston 3 is slidably mounted in a cylindrical casting chamber 4. Together 3, 4 they form the firing unit of the device according to the invention.
  • a pneumatic pressure line 8 enables the supply of compressed air from a pneumatic pressure source 19 into the crucible chamber 10.
  • a riser 9 for the molten material connects the contents of the crucible to the casting chamber 4. Depending on the magnitude of the pressure applied via the pneumatic pressure line 8, more or less much molten material is conveyed into the casting chamber 4.
  • the pneumatic pressure line 8, the pneumatic pressure source 19, the riser 9 and the crucible chamber 10 together form the dosing unit of the device according to the invention.
  • the first mold half 5 is connected to a movable platen 13, while the second mold half 6 is connected to a fixed platen 14.
  • a release agent spray element 12 is located above the mold unit formed by the two mold halves 5, 6.
  • the casting piston 3 of the firing unit is connected via a linkage 18 to a hydraulic piston 15 which is slidably mounted in a hydraulic cylinder 16.
  • a hydraulic pressure line 17 connects the hydraulic cylinder 16 to a hydraulic pressure source 11.
  • the cold chamber die casting machine has a plurality of vibration generating units S1-S11, which are referred to in the following as "unit".
  • a unit can, for example, be a piezoelectric element for generating mechanical ones Vibrations in the ultrasonic range. Depending on the needs, large or selective units can be used.
  • the units S1 and S2 are connected to the top and bottom of the movable first mold half 5. Similarly, the units S3 and S4 are connected to the top and bottom of the fixed second mold half 6, respectively.
  • the unit S5 is assigned to the casting chamber 4, while the unit S6 is assigned to the riser 9.
  • the unit S7 is connected to the crucible chamber 10, and the unit S8 is connected to the hydraulic pressure line 17.
  • the temperature and pressure-resistant units S9 and S10 are in direct contact with the molten material in the mold cavity 7.
  • the units S5, S6 and S7 can also be designed so that they are in direct contact with the melt.
  • the unit S9 can also be arranged directly adjacent to the melt.
  • the ejector pins (not shown) on the movable mold half 5 are preferably used for this purpose.
  • vibration generating units (not shown) can also be used on the fixed mold half 6, e.g. also in connection with ejector pins (not shown).
  • At least one unit S11 is also assigned to the sprue system 20 connecting the casting chamber 4 to the mold cavity 7.
  • the melt can thus be conditioned shortly before it enters the mold cavity 7.
  • a total of several separate units can be arranged between the individual channels. In particular, e.g. such a unit can be assigned to each channel.
  • the cold chamber die casting machine shown is operated cyclically.
  • the two mold halves 5, 6 are in a spaced apart position (not shown), so that the mold cavity 7 is open to the outside and a previously cast object could be removed from the molding unit 5, 6 after it has solidified.
  • the casting piston 3 and the hydraulic piston 15 are located in its rightmost position (not shown). In this open position (not shown), the inner surfaces of the mold cavity 7 are sprayed with release agent by the release agent spray element 12.
  • the two mold halves 5, 6 are brought together by moving the movable platen 13 to the right, so that the mold cavity 7 is closed (except for a degassing opening, not shown).
  • a metered amount of the molten material is then conveyed from the crucible 1 via the riser 9 into the casting chamber 4 by increasing the gas pressure above the liquid surface in the crucible 1 via the pneumatic pressure line 8 for a certain period of time.
  • the hydraulic pressure source 11 is activated in order to exert a hydraulic pressure on the hydraulic piston 15, which then moves from right to left.
  • the melt previously metered into the casting chamber 4 is thus "shot” from the casting chamber 4 into the mold cavity 7, in which it is held until it solidifies for a certain period of time before the molding unit 5, 6 again opened and the cast finished object is removed.
  • the casting cycle is now repeated for casting another object.
  • the equipment according to the invention of the cold chamber die casting machine with the vibration generating units S1 - S11 enables the crystallizable molten material to be influenced in different areas of the die casting machine:
  • the crystallization behavior of the melt in the mold cavity 7 can be influenced by suitable oscillation frequencies during its cooling. In this way, the microscopic structure and thus the material properties of the casting can be influenced.
  • the flow properties of the melt in the casting chamber 4 or in the riser 9 can be specifically influenced, on the one hand, by influencing the rheological properties of the melt flowing past the vibrating units S5 and S6, and on the other hand, the wall friction between the flowing melt and the vibrating inner wall.
  • the vibrations originating from the unit S7 and transmitted to the melt via the crucible chamber 10 and the crucible 1 are suitable e.g. to influence the crystallization in the melt.
  • a targeted influencing of the melt can be achieved which is coordinated with the action generated by the units S1-S5.
  • the unit S8 enables e.g. the superimposition of a high-frequency ultrasonic vibration and its correspondingly high-frequency pressure fluctuations on the one hand with the pressure increase built up by the hydraulic pressure source 11 for the "shot" of the melt from the casting chamber 4 into the mold cavity 7.
  • This in particular in coordination with the time (not shown) Degassing the mold cavity 7 filling with melt and supported by the action of the units S1, S2, S3, S4 and S9, also improves the penetration of the melt into filigree areas of the mold cavity 7, thereby improving the die casting result achieved or the same result with less Pressure expenditure can be achieved by the hydraulic pressure source 11.
  • the unit S10 is arranged on the surface of the casting piston 3 facing the molten material in the casting chamber 4 and enables the melt to be conditioned in interaction with the unit S5.
  • the unit S11 is arranged in the region of the sprue system 20 and also enables the melt to be conditioned shortly before it enters the mold cavity 7.
  • vibration generating units S1 - S11 used in different areas of the device according to the invention, this can be processed. material depending on the area in which it is located, with different frequencies and / or amplitudes and each with different spatial distribution of the vibration excitation (selective, large area).

Abstract

The invention relates to a method and a device for the moulding of a crystallisable material, in particular a light metallic material or a polymer material, in the liquid or pasty state, which is left to solidify after the moulding and resultant shaping, whereby the material is made to vibrate, at least in partial regions thereof, before and/or during the moulding and/or the solidification. Where necessary the material is also inoculated with crystallisation seeds, at least in partial regions thereof, during the moulding and/or solidification. A device used for the above comprises a heating element (1, 2), for heating crystallisable material, a moulding unit (5, 6) which defines a moulding cavity (7), a charging unit (3, 4), by means of which the material is pressed into the moulding unit (5, 6) under pressure and a dosing unit (8, 9, 10, 19), for the dosed introduction of the material in the liquid or pasty state from the heater unit (1, 2) into a casting unit (3, 4), whereby the device is provided with at least one unit (S1 - S11) for the generation of mechanical vibrations, at least in partial regions thereof.

Description

Umformung eines kristallisierbaren Materials im flüssigen oder pastösen Zustand Forming a crystallizable material in the liquid or pasty state
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umformen eines kristallisierbaren Materials im flüssigen oder pastösen Zustand sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 70.The invention relates to a method for shaping a crystallizable material in the liquid or pasty state and to an apparatus for carrying out this method according to the preamble of claim 1 and claim 70.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen, die üblicherweise als Giessverfahren bzw. Giessanlagen bezeichnet werden, sind seit langem bekannt. Letztendlich geht es stets darum, das zunächst ohne definierte Form/Gestalt vorliegende flüssige oder pastöse Material in eine Giessform zu überführen, wobei das Material umgeformt wird und während oder nach der Formgebung durch Erstarren in den festen Zustand gebracht wird. Für den stofflichen Zusammenhalt des Gussteils ist es wichtig, dass dieses möglichst homogen ist. Deshalb müssen auch schon die flüssige oder pastöse Masse vor dem Erstarren und die Erstarrungsbedingungen bzw. Kristallisationsbedingungen möglichst homogen sein.Such methods and devices, which are usually referred to as casting processes or casting plants, have long been known. Ultimately, it is always a matter of transferring the liquid or pasty material, which is initially present without a defined shape, into a casting mold, the material being deformed and brought to a solid state by solidification during or after shaping. For the material cohesion of the casting, it is important that it is as homogeneous as possible. Therefore, the liquid or pasty mass before solidification and the solidification conditions or crystallization conditions must be as homogeneous as possible.
Wichtige Giessverfahren sind das Kokillengiessen, insbesondere das Niederdruck- Kokillengiessen, das Druckgiessen, das Schleudergiessen und das Stranggiessen.Important casting processes are permanent mold casting, especially low-pressure permanent mold casting, die casting, centrifugal casting and continuous casting.
Beim Kokillengiessen wird eine üblicherweise aus Stahl oder Gusseisen bestehende ruhende Dauerform im allgemeinen drucklos gefüllt. Die Gestalt des Gussstücks wird durch die Gussform bestimmt. Beim Vollkokillengiessen werden auch ebenfalls üblicherweise aus Stahl oder Gusseisen bestehende Gussformkerne verwendet.In permanent mold casting, a permanent mold, usually made of steel or cast iron, is generally filled without pressure. The shape of the casting is determined by the mold. In the case of full mold casting, mold cores consisting of steel or cast iron are also usually used.
Beim Niederdruck-Kokillengiessen wird die Form über ein Steigrohr von unten mit geringem Überdruck oder elektromagnetisch gefüllt. Nach dem relativ langsamen "ruhigen" Füllen erstarrt das Gussteil unter dem Überdruck. Beim Druckgiessen wird die Schmelze oder Paste maschinell unter hohem Druck und mit grosser Geschwindigkeit in eine genau gefertigte metallische Dauerform gepresst. Der Druck wird bis zum Ende des Erstarrens aufrechterhalten. Im Gegensatz zum Kokillengiessen eignet sich das Druckgiessen besonders gut für relativ dünnwandige Gussteile.In low-pressure die casting, the mold is filled from below with a slight overpressure or electromagnetically using a riser pipe. After the relatively slow "quiet" filling, the casting solidifies under the excess pressure. During die casting, the melt or paste is pressed mechanically under high pressure and at great speed into a precisely manufactured permanent metal mold. The pressure is maintained until the solidification ends. In contrast to permanent mold casting, die casting is particularly well suited for relatively thin-walled castings.
Beim Schleudergiessen wird die Schmelze in eine um ihre Achse rotierende röhr- oder ringförmige Kokille geführt, in der sie unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft erstarrt. Übliche Gussteile sind Ringe, Rohre, Büchsen und Zylinder, insbesondere auch Rippenzylinder.In centrifugal casting, the melt is guided into a tubular or ring-shaped mold rotating around its axis, in which it solidifies under the influence of centrifugal force. Common castings are rings, pipes, bushings and cylinders, especially also finned cylinders.
Beim Stranggiessen werden Teile mit konstanter Querschnittsform und beliebiger Länge, wie z.B. Voll- oder Hohlprofile, hergestellt. Dabei wird die Schmelze in eine beidsei- tig offene Kokille gegossen. In der Kokille kühlt die Schmelze so weit ab, dass sich eine tragfähige Aussenschale am Gussteil bildet. Der teilerstarrte Strang wird kontinuierlich aus der Kokille gezogen.In continuous casting, parts with a constant cross-sectional shape and any length, such as Solid or hollow profiles. The melt is poured into a mold that is open on both sides. The melt in the mold cools down so much that a load-bearing outer shell forms on the casting. The partially solidified strand is continuously pulled out of the mold.
Das Druckgiessen zeichnet sich unter den genannten Giessverfahren dadurch aus, dass es sich neben dem Giessen flüssiger Materialien auch besonders gut für das "Giessen" pastöser Materialien eignet, in denen feste Partikel, insbesondere im kristallinen oder teilkristallinen Zustand vorliegen. Das Druckgiessen eignet sich besonders gut zur Herstellung von Gussteilen aus Aluminium oder aus Aluminium/Magnesium- Legierungen.The die casting process is characterized by the fact that, in addition to the casting of liquid materials, it is particularly well suited for the "casting" of pasty materials in which solid particles are present, in particular in the crystalline or partially crystalline state. Die casting is particularly well suited for the production of cast parts made of aluminum or aluminum / magnesium alloys.
Häufige Probleme bei den genannten Giessverfahren sind Entmischungs- und Sedimentationsvorgänge sowie die ungleichmässige Entgasung der Schmelze. Dies führt zu inhomogenen Gussteilen oder sogar zu Gussteilen mit unkontrollierten Hohlräumen.Common problems with the casting processes mentioned are separation and sedimentation processes and the uneven degassing of the melt. This leads to inhomogeneous castings or even castings with uncontrolled cavities.
Des weiteren ist die Kontrollierbarkeit der Konzentration, Verteilung und Grosse der Erstarrungs- bzw. Kristallisationskeime in der Regel nur mangelhaft, was zu einer un- gleichmässigen Komstruktur, d.h. einer inhomogenen Kornfeinheit des Gussteils führt. Ein weiteres Problem ist die Wandreibung des flüssigen oder pastösen Materials, die zu einer ungleichmässigen Geschwindigkeitsverteilung beim Eindosieren des Materials in die Gussform und somit zu einer Verungleichmässigung der Verweilzeit im Einfüll- und Dosierungsbereich, aber auch in den verschiedenen Bereichen der Gussform innerhalb der Giessanlage führt. Insbesondere beim Druckgiessen relativ dünnwandiger und zum Teil filigraner Gussteile hat die Wandreibung einen starken Einfluss auf das Fliessverhalten der Schmelze oder Paste innerhalb der Gussform. Um eine vollständige und rasche Befüllung der Gussform zu erzielen, ist daher ein relativ hoher Fülldruck erforderlich.Furthermore, the controllability of the concentration, distribution and size of the solidification or crystallization nuclei is generally poor, which leads to an uneven grain structure, ie an inhomogeneous grain size of the cast part. Another problem is the wall friction of the liquid or pasty material, which leads to an uneven speed distribution when metering the material into the mold and thus to an uneven residence time in the filling and dosing area, but also in the different areas of the mold within the casting system. In particular when pressure casting relatively thin-walled and partly filigree cast parts, the wall friction has a strong influence on the flow behavior of the melt or paste within the mold. In order to achieve complete and rapid filling of the mold, a relatively high filling pressure is required.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Probleme des Stands der Technik zu lösen oder ihre negativen Auswirkungen zumindest zu verringern.The invention has for its object to solve these problems of the prior art or at least to reduce their negative effects.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung verfahrensmässig dadurch gelöst, dass man bei dem eingangs geschilderten Verfahren das Material vor und/oder während des Umformens und/oder Erstarrens zumindest in Teilbereichen zu Schwingungen anregt.According to the invention, this object is achieved in terms of method in that, in the method described at the outset, the material is excited to vibrate, at least in some areas, before and / or during the forming and / or solidification.
Die Schwingungsanregung kann in einem Erhitzungs- bzw. Temperierbereich, in einem Entgasungsbereich oder in einem Filtrierbereich erfolgen.The vibration can be excited in a heating or tempering area, in a degassing area or in a filtering area.
Das Material kann eine Metallschmelze, insbesondere eine mindestens Aluminium oder Magnesium enthaltende Schmelze sein, die in einem Schmelzofenbereich hergestellt wurde, oder es kann eine Polymerschmelze, insbesondere eine PET aufweisende Schmelze sein, die in einem Extruderabschnitt geschmolzen wurde. Vorzugsweise erfolgt aber die Formgebung in einer Giessform. Das flüssige oder pastöse Material kann zusätzlich Partikel und/oder Blasen enthalten.The material may be a molten metal, in particular a melt containing at least aluminum or magnesium, which was produced in a melting furnace area, or it may be a polymer melt, in particular a melt comprising PET, which was melted in an extruder section. However, the shaping is preferably carried out in a casting mold. The liquid or pasty material can additionally contain particles and / or bubbles.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung erfolgt die Schwingungsanregung durch mindestens eine Schwingungsquelle für mechanische Schwingungen, wobei die Schwingungsanregung grossflächig über mindestens ein mit der Schwingungsquelle gekoppeltes grossflächiges Element erfolgt. Dadurch lässt sich eine relativ homogener Schwingungszustand über das gesamte Volumen des erstarrenden Gussteils erzielen. Dies ermöglicht eine gezielte Beeinflussung des gesamten Volumens der erstarrenden Schmelze oder Paste. Zweckmässigerweise ist das grossflächige Element eine an das umzuformende Material grenzende Innenfläche (Grenzfläche) eines Anlagen- bzw. Maschinenteils der Giessanlage. Durch die Beeinflussung des gesamten Fluidvolumens erfolgt eine Kompaktierung des Materials, so dass die Masshaltigkeit beim Abkühlen verbessert wird, d.h. eine geringere Schrumpfung des Materials nach dem Erstarren erfolgt.In a particularly advantageous embodiment, the vibration is excited by at least one vibration source for mechanical vibrations, the vibration being excited over a large area via at least one large-area element coupled to the vibration source. As a result, a relatively homogeneous vibration state can be achieved over the entire volume of the solidifying casting. This enables the entire volume of the solidifying to be influenced in a targeted manner Melt or paste. The large-area element is expediently an inner surface (boundary surface) of a plant or machine part of the casting plant bordering on the material to be formed. By influencing the entire fluid volume, the material is compacted so that the dimensional stability is improved during cooling, ie there is less shrinkage of the material after solidification.
Die Schwingungsanregung kann dabei derart erfolgen, dass die Schwingung der Innenfläche mindestens eine zur Grenzfläche tangentiale Komponente aufweist. Durch die tangentiale Komponente lässt sich der Einfluss der Wand, insbesondere die Wandhaftung bzw. Wandreibung verringern, was zu einer höheren Geschwindigkeit der Schmelze bzw. der Paste im Bereich der Wand führt, so dass man sich dem Ideal der reinen Pfropfenströmung annähert. Da sich diese Transversalwellen (Querwellen) in einem Fluid praktisch nicht ausbreiten können, sind sie auf den Wandbereich begrenzt.The vibration excitation can take place in such a way that the vibration of the inner surface has at least one component tangential to the interface. The tangential component can reduce the influence of the wall, in particular the wall adhesion or wall friction, which leads to a higher speed of the melt or paste in the area of the wall, so that the ideal of the pure plug flow is approached. Since these transverse waves (transverse waves) can practically not spread in a fluid, they are limited to the wall area.
Wenn hingegen die Schwingungsanregung derart erfolgt, dass die Schwingung der Innenfläche mindestens eine zur Grenzfläche normale Komponente aufweist, erfolgt eine Ausbreitung von Longitudinalwellen (Längswellen) ins Innere der Schmelze oder Paste.If, on the other hand, the vibration excitation takes place in such a way that the vibration of the inner surface has at least one component normal to the interface, longitudinal waves (longitudinal waves) propagate into the interior of the melt or paste.
Indem man sowohl tangential und normal zur Wand jeweils mit spezifischen Schwingungsfrequenzen anregt, kann man gezielt sowohl auf die Grenzfläche der Schmelze oder Paste zur Gussform-Innenfläche als auch auf das Innere der Schmelze oder Paste einwirken.By stimulating with specific vibration frequencies both tangentially and normal to the wall, one can specifically act both on the interface of the melt or paste with the inner surface of the mold and on the inside of the melt or paste.
Vorteilhafterweise erfolgt die Schwingungsanregung derart, dass an der Grenzfläche Oberflächenwellen gebildet werden. Ähnlich wie die Transversalwellen ermöglicht auch dies ein auf die Grenzfläche beschränkte lokale Einwirkung auf das Fluid (Schmelze oder Paste), wodurch die Wandhaftung bzw. Wandreibung des Fluids ebenfalls verringert werden kann.The vibration is advantageously excited in such a way that surface waves are formed at the interface. Similar to the transverse waves, this also enables a local influence on the fluid (melt or paste) that is limited to the interface, whereby the wall adhesion or wall friction of the fluid can also be reduced.
Die das umzuformende Material berührende Grenzfläche kann die Innenwand eines Transportkanals für das Material sein. Die Schwingungsanregung kann aber auch punktuell über mindestens ein mit der mindestens einen Schwingungsquelle gekoppeltes punktuelles Element erfolgen. Eine derartige punktuelle Schwingungsanregung ist z.B. in Totbereichen und anderen für das Fluid schwer zugänglichen Bereichen, wie z.B. spitzen Ecken, Kanten oder filigranen Verzweigungen der Gussform hilfreich, um dort das Fliessen des Fluids und somit ein vollständiges Füllen der Gussform zu erleichtern.The interface contacting the material to be formed can be the inner wall of a transport channel for the material. However, the vibration excitation can also be carried out selectively via at least one punctiform element coupled to the at least one vibration source. Such selective vibration excitation is helpful, for example, in dead areas and other areas that are difficult to access for the fluid, such as pointed corners, edges or filigree branches of the mold, in order to facilitate the flow of the fluid there and thus complete filling of the mold.
Bei der Schwingungsanregung kann mit vorbestimmten Frequenzen bzw. in vorbestimmten Frequenzbereichen gearbeitet werden. Ebenso kann auch mit vorbestimmten Amplituden bzw. in vorbestimmten Amplitudenbereichen gearbeitet werden. Insbesondere kann die Schwingungsanregung durch mindestens einen auf das Material einwirkenden Schlagimpuls erfolgen. Dadurch erhält man ein breites Frequenzspektrum. Um eine ausreichende Intensität und Einwirkung über einen längeren Zeitraum zu gewährleisten, kann die Schwingungsanregung durch mehrere aufeinanderfolgende Schlagimpulse z.B. pulsierend erfolgen.Vibration excitation can work with predetermined frequencies or in predetermined frequency ranges. It is also possible to work with predetermined amplitudes or in predetermined amplitude ranges. In particular, the vibration can be excited by at least one impact pulse acting on the material. This gives you a wide frequency spectrum. In order to ensure sufficient intensity and exposure over a longer period of time, the vibration can be stimulated by several successive impulses e.g. pulsating.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Falle einer pulsierend erfolgenden Umformung z.B. beim Druckgiessen die Pulsierung der Schwingungsanregung zu der Pulsierung der Umformung in einer vorbestimmten Beziehung steht. Zweckmässigerweise verlaufen dabei die Pulsierung der Umformung und die Pulsierung der Schwingungsanregung synchron zueinander. Durch die Druckstösse und die gleichzeitigen Schwingungsstösse wird das Fluid während des Komprimierens "durchgeschüttelt". Dadurch lässt sich ein dichteres Gefüge im erstarrenden Material und somit eine bessere Qualität des Gussteils erzielen. Die Pulsierung kann z.B. durch eine pulsierende Frequenzmodulation der Anregungsfrequenz und/oder eine pulsierende Amplitudenmodulation der Anregungsamplitude erfolgen. Je nach Bedarf oder akzeptablem Aufwand verwendet man dabei kontinuierliche Frequenz- und Amplitudenverteilungen oder eine bzw. mehrere diskrete Frequenzen oder Amplituden.It is particularly advantageous if, for example, in the case of pulsating forming, in die casting, the pulsation of the vibration excitation is in a predetermined relationship to the pulsation of the forming. The pulsation of the forming and the pulsation of the vibration excitation expediently run synchronously with one another. Due to the pressure surges and the simultaneous vibration surges, the fluid is "shaken" during compression. This allows a denser structure in the solidifying material and thus a better quality of the cast part to be achieved. The pulsation can e.g. by means of a pulsating frequency modulation of the excitation frequency and / or a pulsating amplitude modulation of the excitation amplitude. Depending on requirements or acceptable effort, continuous frequency and amplitude distributions or one or more discrete frequencies or amplitudes are used.
Vorzugsweise erfolgt bei dem erfindungsgemässen Giessverfahren eine unterschiedliche Schwingungsanregung je nach Verfahrensschritt bzw. Anlagenabschnitt. So kann z.B. örtlich spezifisch die Schwingungsbeeinflussung der Grenzfläche des Fluids beim Eindosieren in die Gussform dominieren, während in relativ grossräumigen Bereichen der Gussform die Schwingungsbeeinflussung im Fluidvolumen dominiert. In relativ engräumigen Bereichen der Gussform kann dann wieder die Beeinflussung der Flu- idgrenzfläche dominieren. Ähnlich kann auch zeitlich spezifisch, d.h. den Erstarrungsbzw. Kristallisationsvorgang zeitlich "begleitend" die Schwingungsanregung der jeweiligen Phase der Erstarrung bzw. Kristallisation angepasst erfolgen.In the casting method according to the invention, there is preferably a different vibration excitation depending on the method step or system section. For example, locally influencing the vibration of the interface of the fluid can dominate when metering into the mold, while in relatively large areas the mold dominates the influence of vibrations in the fluid volume. The influencing of the fluid interface can then dominate again in relatively confined areas of the casting mold. Similarly, can also be specific in time, ie the solidification or Crystallization process "accompanying" the vibration excitation in accordance with the respective phase of solidification or crystallization.
Als Schwingungsquelle kann auch eine Giessanlagen-Innenwand mit periodisch strukturierter, z.B. gewellter, geriffelter oder gerippter Oberfläche verwendet werden, an der das Fluid entlang strömt. Dadurch entstehen durch "Selbstanregung" periodische Pulsationen, die sich im ganzen Fluid ausbreiten. Es können auch verschiedene Innenwandbereiche mit einer jeweils anderen periodischen Strukturierung (räumliche Frequenz) ausgestattet sein. Dadurch entsteht in dem Fluid eine Überlagerung aus Pulsationen mehrerer Frequenzen, die den jeweiligen räumlichen Frequenzen der entsprechenden Oberflächenstruktur entsprechen. Die periodischen Strukturierungen mit verschiedenen räumlichen Frequenzen können auch in ein und demselben Innenwandbereich überlagert angeordnet sein. So kann z.B. eine grobe periodische Struktur (räumliche Grundfrequenz) für relativ niederfrequente Pulsationen zum Losreisen dendritischer Kristallgebilde von temperierten Innenwandbereichen ausgelegt sein, während eine ihr überlagerte feine periodische Struktur derart ausgelegt sein kann, dass die durch sie hervorgerufenen relativ hochfrequenten Pulsationen für die Beeinflussung der rheologischen Eigenschaften des Fluids (Wandreibung, Scherviskosität, etc.) in Frage kommen.A casting system inner wall with a periodically structured, e.g. corrugated, corrugated or ribbed surface can be used, along which the fluid flows. This creates periodic pulsations due to "self-excitation", which spread throughout the fluid. Different inner wall areas can also be equipped with a different periodic structure (spatial frequency). This results in a superposition of pulsations of several frequencies in the fluid, which correspond to the respective spatial frequencies of the corresponding surface structure. The periodic structuring with different spatial frequencies can also be arranged superimposed in one and the same inner wall area. For example, a coarse periodic structure (fundamental spatial frequency) for relatively low-frequency pulsations for the detachment of dendritic crystal structures from tempered inner wall areas can be designed, while a superimposed fine periodic structure can be designed in such a way that the relatively high-frequency pulsations caused by them influence the rheological properties of the fluid (Wall friction, shear viscosity, etc.) come into question.
Als weitere, ebenfalls nach dem Prinzip der "Selbstanregung" wirkende Schwingungsquelle können auch hydrodynamische Instabilitäten, wie z.B. zyklische Strömungsabrisse oder zyklische Wirbelabrisse des Fluids genutzt werden, wodurch ebenfalls zyklische Pulsationen entstehen. Hierfür können in das strömende Fluid ragende Hindernisse oder abgestufte, insbesondere asymmetrische Verengungen eines Strömungskanals in der Giessanlage vorgesehen sein.As a further vibration source, which also works on the principle of "self-excitation", hydrodynamic instabilities, such as e.g. cyclical stalls or cyclical vortex stalls of the fluid are used, which also creates cyclic pulsations. For this purpose, obstacles protruding into the flowing fluid or stepped, in particular asymmetrical constrictions of a flow channel can be provided in the casting system.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Material während des Umformens und/oder Erstarrens zumindest in Teilbereichen mit Kristallisationskeimen geimpft. Auf diese Weise lässt sich die Kristallisation der Schmelze gezielt beeinflussen. Die Kristallisationskeime können Kristallite des umzuformenden Materials aufweisen. Dadurch wird eine in manchen Fällen ungewollte Verunreinigung des Gussteils verhindert. Alternativ können die Kristallisationskeime aber auch Partikel aus einem von dem umzuformenden Material unterschiedlichen Material aufweisen. Damit kann neben der Beeinflussung der Kristallisation auch eine gezielte Verunreinigung des Gussteils erreicht werden.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the material is inoculated with crystallization nuclei at least in some areas during the shaping and / or solidification. In this way, the crystallization of the melt can be influenced in a targeted manner. The crystallization nuclei can have crystallites of the material to be formed. This prevents the casting from being contaminated in some cases. Alternatively, the crystallization nuclei can also have particles made of a material different from the material to be formed. In addition to influencing the crystallization, targeted contamination of the cast part can thus be achieved.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die benötigten Kristallisationskeime in der Schmelze selbst z.B. an einer temperierten Innenwand (Temperaturgradient) der Giessanlage oder in einem Bereich hoher Scherung (Schergradient) in der Schmelze erzeugt werden. Zweckmässigerweise verwendet man für die Erzeugung der Kristallite eine Kombination aus hohem Temperaturgradienten und hohem Schergradienten. Dies lässt sich z.B. erreichen, indem man im Bereich eines stark gekühlten Innenwandabschnitts der Giessanlage, vorzugsweise stromauf von der eigentlichen Gussform im Zudosierungs- bereich, eine stark gescherte Schmelzeströmung erzeugt. Durch die Scherwirkung wird einerseits die spontane Kristallisation im Schergradienten begünstigt, andererseits aber auch ein Abreissen und Zerkleinern dendritischer Kristallgebilde begünstigt, die im Temperaturgradienten von der temperierten Wand in die Schmelze wachsen. Das Los- reissen derartiger Dendriten von der Wand kann durch zusätzliches Pulsieren der Schmelzeströmung begünstigt werden.It is particularly advantageous if the required crystallization nuclei in the melt itself, e.g. generated on a tempered inner wall (temperature gradient) of the casting system or in a region of high shear (shear gradient) in the melt. A combination of a high temperature gradient and a high shear gradient is expediently used for the production of the crystallites. This can e.g. can be achieved by generating a strongly sheared melt flow in the area of a strongly cooled inner wall section of the casting installation, preferably upstream of the actual casting mold in the metering area. The shear effect promotes spontaneous crystallization in the shear gradient on the one hand, but on the other hand also promotes tearing and crushing of dendritic crystal structures that grow from the tempered wall into the melt in the temperature gradient. The detachment of such dendrites from the wall can be promoted by additional pulsation of the melt flow.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schmelze Fremdpartikel, insbesondere Fasern wie z.B. Kohlefasern, ggf. mit modifizierter Oberfläche, oder Nanopartikel, hinzugegeben werden. Diese Suspension kann einen Volumenanteil an Fremdpartikeln im Bereich von etwa 0,01% bis etwa 80% aufweisen. Die theoretische Obergrenze des Volumenanteils der Fremdpartikel wird durch die dichteste Packung z.B. kugelähnlicher Partikel gebildet, wobei in diesem Grenzfall eine teilweise dünne Schicht des Schmelzematerials zwischen den Fremdpartikeln gerade noch die kontinuierliche Phase bildet. Je nach der Beschaffenheit der festen Partikel können sogar gelartige oder kolloidartige Fluid- zustände hergestellt werden. Anstelle fester Fremdpartikel können aber auch flüssige Fremdpartikel, d.h. Tröpfchen, in der Schmelze vorhanden sein (Emulsion), wie es z.B. bei nicht-mischbaren Legierungen der Fall ist. Durch Hinzugabe oberflächenaktiver spezifischer Substanzen, die sich an der Grenzfläche zwischen den Tröpfchen (diskontinuierliche Phase) und der Schmelze (kontinuierliche Phase) anlagern, kann der emul- gierte Zustand stabilisiert werden und einer Entmischung, d.h. Phasentrennung, vorgebeugt werden.It is particularly advantageous if foreign particles, in particular fibers such as carbon fibers, possibly with a modified surface, or nanoparticles, are added to the melt. This suspension can have a volume fraction of foreign particles in the range from about 0.01% to about 80%. The theoretical upper limit of the volume fraction of the foreign particles is formed by the densest packing of, for example, spherical particles, in which case a partially thin layer of the melt material between the foreign particles just forms the continuous phase. Depending on the nature of the solid particles, gel-like or colloid-like fluid states can even be produced. Instead of solid foreign particles, liquid foreign particles, ie droplets, can also be present in the melt (emulsion), as is the case, for example, with immiscible alloys. By adding more surface-active Specific substances that accumulate at the interface between the droplets (discontinuous phase) and the melt (continuous phase), the emulsified state can be stabilized and segregation, ie phase separation, can be prevented.
Die Kristallisationskeime können verkapselte Kristallite oder Kristallit-Agglomerate enthalten, wobei die Verkapselung vorzugsweise aus einer Substanz besteht, die sich in dem kristallisierbaren flüssigen oder pastösen Material während des Umformens und/oder Erstarrens auflöst, so dass die Kristallite bzw. die Kristallit-Agglomerate in dem umzuformenden Material exponiert werden und zur Kristallisierung des Materials bei dessen Erstarrung beitragen.The crystallization nuclei can contain encapsulated crystallites or crystallite agglomerates, the encapsulation preferably consisting of a substance which dissolves in the crystallizable liquid or pasty material during the shaping and / or solidification, so that the crystallites or the crystallite agglomerates in the exposed material and contribute to the crystallization of the material when it solidifies.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird dem Material vor und/oder während seiner Umformung zumindest zeitweise eine Dehnströmung mit einer Absenkung des Fluiddruckes im Dehnbereich aufgeprägt, und zwar vorzugsweise indem man das Material vor und/oder während seiner Umformung durch mindestens einen kanalartigen Bereich mit mindestens einer Querschnittsverengung transportiert. Alternativ oder zusätzlich kann dem Material vor und/oder während seiner Umformung auch zumindest zeitweise eine Scherströmung aufgeprägt werden, und zwar vorzugsweise indem man das Material vor und/oder während seiner Umformung durch mindestens einen kanalartigen Bereich (z.B. Schlitz oder Düse) mit hohem Schergefälle transportiert. Als weitere Alternative oder zusätzlich kann dem Material vor und/oder während seiner Umformung auch zumindest zeitweise eine Druckströmung mit einer Anhebung des Fluiddruckes im Druckbereich aufgeprägt werden, und zwar vorzugsweise indem man das Material vor und/oder während seiner Umformung durch mindestens einen kanalartigen Bereich mit mindestens einer Querschnittserweiterung transportiert. Durch die Dehnströmung, Scherströmung oder Druckströmung können Agglomerate, wie z.B. agglomerierte Fremdkörper oder agglomerierte Kristalle desagglomeriert oder dendritische Kristallgebilde von einer Wand abgelöst werden. Hierdurch wird eine Vergleichmässigung der Partikelgrössen der Fremdkörper oder der Kristalle und gleichzeitig eine Erhöhung der Gesamtzahl derartiger Partikel in dem Fluid erzielt. Vorzugsweise werden dem Material vor und/oder während seiner Umformung nacheinander abwechselnd Dehnströmungen, Scherströmungen oder Kompressionsströmungen, insbesondere durch mindestens eine Querschnittsverengung, durch mindestens einen Bereich mit hohem Schergefälle (Spalt) bzw. durch mindestens einen Bereich mit Querschnittserweiterung, aufgeprägt. Durch dieses verschiedenartige "Strapazieren" des Fluids können auch verschiedenartige Agglomerate in dem Fluid weitgehend de- sagglomeriert werden.In a further advantageous embodiment, an expansion flow is at least temporarily impressed on the material before and / or during its forming, with a reduction in the fluid pressure in the expansion area, and preferably by passing the material through at least one channel-like area with at least one before and / or during its forming Cross-sectional narrowing transported. Alternatively or additionally, a shear flow can be impressed on the material at least temporarily before and / or during its shaping, preferably by transporting the material through at least one channel-like area (e.g. slot or nozzle) with high shear rate before and / or during its shaping , As a further alternative or in addition, a pressure flow with an increase in the fluid pressure in the pressure area can also be impressed on the material at least temporarily before and / or during its shaping, preferably by passing the material through at least one channel-like area before and / or during its shaping transported at least one cross-sectional expansion. Due to the expansion flow, shear flow or pressure flow, agglomerates such as, for example, agglomerated foreign bodies or agglomerated crystals can be deagglomerated or dendritic crystal structures can be detached from a wall. As a result, the particle sizes of the foreign bodies or the crystals are made more uniform and, at the same time, the total number of such particles in the fluid is increased. Stretching flows, shear flows or compression flows are preferably alternately impressed on the material in succession before and / or during its shaping, in particular by at least one cross-sectional constriction, by at least one region with a high shear gradient (gap) or by at least one region with cross-sectional expansion. This different "stressing" of the fluid means that various types of agglomerates in the fluid can also be largely de-agglomerated.
Wenn das Material ein mehrphasiges Fluid mit mindestens einer kompressiblen Komponente ist, kann ihm eine Kompressionsströmung oder eine Expansionsströmung aufgeprägt werden, bei der eine Kompression bzw. Expansion der kompressiblen Komponente erfolgt.If the material is a multi-phase fluid with at least one compressible component, a compression flow or an expansion flow can be impressed on it, in which the compressible component is compressed or expanded.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung erfolgt die Schwingungsanregung derart, dass zumindest im Bereich der Giessform vor und während des Erstarrens ein Interferenzmuster mit Schwingungsbauch-Bereichen und Schwingungsknoten-Bereichen entsteht, wobei das Interferenzmuster vorzugsweise über das gesamte Volumen der Giessform dreidimensional ausgebildet wird. Auf diese Weise kann eine gezielte Anreicherung oder Abreicherung bestimmter Partikel in den Bereichen der Schwingungsbäuche erfolgen, solange das Fluid noch nicht erstarrt ist. So können z.B. Kristallite des Fluidmaterials oder Fremdpartikel in einer Metall- oder Kunststoffschmelze oder verschiedene Metallatome in einer Legierung umverteilt und insbesondere in gewissen Bereichen angereichert bzw. abgereichert werden. Dem Gussteil können dadurch ähnlich wie bei Verbundmaterialien gezielt Eigenschaften aufgeprägt werden ("Quasi- Verbundmaterial").In a further advantageous embodiment, the vibration excitation takes place in such a way that, at least in the region of the casting mold, an interference pattern with regions of vibration antinodes and regions of oscillation nodes is formed before and during solidification, the interference pattern preferably being three-dimensional over the entire volume of the casting mold. In this way, specific enrichment or depletion of certain particles in the areas of the antinodes can take place as long as the fluid has not yet solidified. For example, Crystallites of the fluid material or foreign particles in a metal or plastic melt or different metal atoms in an alloy are redistributed and enriched or depleted in particular in certain areas. As with composite materials, specific properties can be impressed on the casting ("quasi-composite material").
Vorzugsweise wird das Interferenzmuster vor dem Erstarren des Fluids, z.B. durch Veränderung der relativen Phasen mehrerer Schwingungsquellen, örtlich verschoben und/oder verzerrt. Dadurch wird ein Mischeffekt erzeugt. Zumindest wird aber eine Entmischung weitgehend verhindert. Zweckmässigerweise wird darauf geachtet, dass das Interferenzmuster zumindest zu Beginn und während des Erstarrens örtlich unverändert bleibt. Dadurch wird zumindest verhindert, dass das Gefüge des erstarrenden Fluids unkontrolliert geschwächt wird. Eine gezielte Schwächung des Gefüges in be- stimmten Bereichen des Gussteils kann aber durchaus gewollt sein und wird durch diese Massnahme ermöglicht. Alternativ oder ergänzend kann auch die Amplitude der Anregungsschwingungen der mehreren Schwingungsquellen während des Umformens und/oder Erstarrens verändert werden.The interference pattern is preferably locally shifted and / or distorted before the fluid solidifies, for example by changing the relative phases of several vibration sources. This creates a blending effect. At least segregation is largely prevented. It is expedient to ensure that the interference pattern remains locally unchanged at least at the beginning and during the solidification. This at least prevents the structure of the solidifying fluid from weakening in an uncontrolled manner. A targeted weakening of the structure in However, certain areas of the casting can be deliberate and are made possible by this measure. Alternatively or additionally, the amplitude of the excitation vibrations of the several vibration sources can also be changed during the forming and / or solidification.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden stromab von den Anregungs-Teilbereichen, in denen eine Schwingungsanregung des Materials erfolgt, an mindestens einem Erfassungsbereich Theologische Eigenschaften (Fliess- und Materialeigenschaften) des Materials erfasst. Vorzugsweise erfolgt in einem ersten Erfassungsbereich stromauf von den Anregungs-Teilbereichen eine erste Erfassung rheologischer Eigenschaften des Materials und in einem zweiten Erfassungsbereich stromab von den Anregungs-Teilbereichen eine zweite Erfassung rheologischer Eigenschaften des Materials. Dies erlaubt eine Beurteilung der Ergebnisse und somit der Wirksamkeit der Schwingungsanregung durch Vergleich der Theologischen Eigenschaften vor und nach der Schwingungsanregung in den Anregungs- Teilbereichen.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, theological properties (flow and material properties) of the material are recorded in at least one detection area downstream of the excitation partial areas in which the material is vibrated. Preferably, a first detection of rheological properties of the material takes place in a first detection area upstream of the excitation partial areas and a second detection of rheological properties of the material takes place downstream of the excitation partial areas. This allows the results and thus the effectiveness of the vibration excitation to be assessed by comparing the theological properties before and after the vibration excitation in the excitation sections.
Die Erfassung rheologischer Eigenschaften erfolgt vorzugsweise nicht-intrusiv, z.B. indem man zunächst die Fluid-Geschwindigkeitsprofile mittels Ultraschall-Doppler- Methode bestimmt und zusätzlich den Druckunterschied im Bereich des erfassten Geschwindigkeitsprofils entlang der Strömungsrichtung misst oder die Fluid- Wandschubspannung mit einem geeigneten Sensor misst. Hieraus lassen sich dann wichtige Theologische Parameter wie z.B. der Strömungsindex beim Potenzgesetz- Modell des Fluids oder die Fliessgrenze des Fluids bestimmen. Zweckmässigerweise werden all diese Schritte während des Umformens und/oder Erstarrens des Materials durchgeführt.The rheological properties are preferably recorded non-intrusively, e.g. by first determining the fluid velocity profiles using an ultrasound Doppler method and additionally measuring the pressure difference in the area of the recorded velocity profile along the direction of flow or measuring the fluid wall shear stress with a suitable sensor. Important theological parameters such as e.g. determine the flow index in the power law model of the fluid or the yield point of the fluid. All these steps are expediently carried out during the shaping and / or solidification of the material.
Alternativ oder ergänzend kann die Erfassung rheologischer Eigenschaften des Materials mittels eines Kapillar-Rheometers und/oder mittels eines Rotations-Rheometers offline erfolgen. Dies stellt eine Kontrolle für die in-line durchgeführte nicht-intrusive Vorgehensweise des vorhergehenden Absatzes dar. Die Erfassung der rheologischen Eigenschaften des Materials kann auch durch Erfassen der Ausbreitungseigenschaften (Schallgeschwindigkeit, Schallabsorption) mechanischer Wellen (Erfassungswellen) in dem Material erfolgen. Auf diese Weise kann z.B. die Kristallit-Konzentration in der Schmelze erfasst werden.Alternatively or additionally, the rheological properties of the material can be recorded offline using a capillary rheometer and / or using a rotary rheometer. This is a control for the in-line non-intrusive approach of the previous paragraph. The rheological properties of the material can also be recorded by recording the propagation properties (speed of sound, sound absorption) of mechanical waves (detection waves) in the material. In this way, for example, the crystallite concentration in the melt can be recorded.
Zweckmässigerweise verwendet man für die mechanischen Wellen zur Erfassung der rheologischen Eigenschaften eine andere Frequenz bzw. andere Frequenzen als für die mechanischen Wellen zur Schwingungsanregung in den Anregungs-Teilbereichen. Dadurch lassen sich Verwechslungen am Sensor (Ultraschall-Empfänger) vermeiden.It is expedient to use a different frequency or different frequencies for the mechanical waves to record the rheological properties than for the mechanical waves to excite vibrations in the partial excitation areas. This prevents confusion on the sensor (ultrasound receiver).
In Ausnahmefällen können aber die mechanischen Wellen (Ultraschall-Wellen) zur Erfassung der rheologischen Eigenschaften dieselbe Frequenz bzw. dieselben Frequenzen haben wie die mechanischen Wellen zur Schwingungsanregung in den Anregungs- Teilbereichen. Dadurch kann der apparative Aufwand (Zahl der Ultraschall-Sender) gering gehalten werden.In exceptional cases, however, the mechanical waves (ultrasonic waves) for recording the rheological properties can have the same frequency or the same frequencies as the mechanical waves for vibration excitation in the excitation sub-areas. As a result, the outlay on equipment (number of ultrasound transmitters) can be kept low.
Zur Bestimmung rheologischer Eigenschaften des Materials kann die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Erfassungswellen bestimmter Frequenz gemessen werden. Inhomogenitäten oder Eigenschaftsgradienten in dem Material können durch Erfassen des Reflexionsverhaltens und/oder Beugungsverhaltens der Erfassungswellen bestimmt werden. Inhomogenitäten oder Eigenschaftsgradienten in dem Material können auch durch Erfassen des Dämpfungsverhaltens der Erfassungswellen bestimmt werden. Zur Messung der Konzentration von Kristalliten und oder Kristallisationskeimen in dem Material führt man eine Messung der Ultraschall-Geschwindigkeit in dem Material durch und nutzt den Zusammenhang mit der Ultraschall-Geschwindigkeit.To determine the rheological properties of the material, the speed of propagation of the detection waves of a certain frequency can be measured. Inhomogeneities or property gradients in the material can be determined by detecting the reflection behavior and / or diffraction behavior of the detection waves. Inhomogeneities or property gradients in the material can also be determined by detecting the damping behavior of the detection waves. To measure the concentration of crystallites and or crystallization nuclei in the material, the ultrasound speed is measured in the material and the relationship with the ultrasound speed is used.
Besonders vorteilhaft erfolgt die Lokalisierung von Kristallisationsfronten in dem erstarrenden Material durch Erfassen des Reflexionsverhaltens und/oder Beugungsverhaltens der Ultraschallwellen in dem Material.The localization of crystallization fronts in the solidifying material is particularly advantageously carried out by detecting the reflection behavior and / or diffraction behavior of the ultrasound waves in the material.
Zur Bestimmung der Viskositätsfunktion (Scherviskosität) des Materials wird eine Bestimmung des Geschwindigkeitsfeldes quer zur Transportrichtung in einem Bereich des Materials und eine Bestimmung der Druckdifferenz entlang der Transportrichtung des Materials in dem Bereich und/oder am Rand des Bereichs des Materials durchgeführt (Kombination von Ultraschall-Doppler-Methode und Druckdifferenz-Messung).To determine the viscosity function (shear viscosity) of the material, a determination of the speed field transverse to the transport direction in a region of the material and a determination of the pressure difference along the transport direction of the Material carried out in the area and / or at the edge of the area of the material (combination of ultrasonic Doppler method and pressure difference measurement).
Alternativ kann die Bestimmung der Viskositätsfunktion (Scherviskosität) des Materials durch eine Bestimmung des Geschwindigkeitsfeldes quer zur Transportrichtung in einem Bereich des Materials und eine Bestimmung der Schubspannung entlang der Transportrichtung des Materials in dem Bereich und/oder am Rand des Bereichs des Materials durchgeführt werden.Alternatively, the determination of the viscosity function (shear viscosity) of the material can be carried out by determining the speed field transverse to the direction of transport in a region of the material and determining the shear stress along the direction of transport of the material in the region and / or at the edge of the region of the material.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt in Abhängigkeit von den erfassten rheologischen Eigenschaften des Fluids eine An- steuerung mindestens einer der folgenden Massnahmen oder physikalischen Grossen zumindest in den Anregungs-Teilbereichen:In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, at least one of the following measures or physical parameters are triggered, depending on the rheological properties of the fluid, at least in the excitation subregions:
1 ) Schwingungsanregung;1) vibration excitation;
2) Impfkristallisation;2) seed crystallization;
3) Förder-Druckdifferenz;3) delivery pressure difference;
4) absoluter Druck;4) absolute pressure;
5) Temperatur.5) temperature.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung werden die in dem ersten Erfassungsbereich stromauf von den Anregungs-Teilbereichen erfassten rheologischen Eigenschaften des Materials und die in dem zweiten Erfassungsbereich stromab von den Anregungs-Teilbereichen erfassten rheologischen Eigenschaften des Materials miteinander und/oder mit jeweiligen rheologischen Referenzeigenschaften verglichen, wobei in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs bzw. der Vergleiche eine Rückkopplung innerhalb eines Regelkreises zur Ansteuerung der Schwingungsanregung in den Anregungs-Teilbereichen erfolgt.In a particularly preferred embodiment, the rheological properties of the material detected in the first detection area upstream of the excitation partial areas and the rheological properties of the material detected in the second detection area downstream of the excitation partial areas are compared with one another and / or with respective rheological reference properties, wherein depending on the result of the comparison or comparisons, feedback takes place within a control loop for controlling the vibration excitation in the excitation sub-areas.
Die Aufgabe der Erfindung wird gemäss der Erfindung vorrichtungsmässig dadurch gelöst, dass der eine Heizeinheit, eine Formeinheit, eine Giesseinheit und eine Dosiereinheit aufweisenden Vorrichtung zumindest in Teilbereichen mindestens eine Einheit zur Erzeugung mechanischer Schwingungen zugeordnet ist. Vorzugsweise weist die Einheit zur Erzeugung mechanischer Schwingungen eine in Schwingungen versetzbare Fläche auf, die mit dem kristallisierbaren flüssigen oder pastösen Material in Wirkverbindung steht, wobei insbesondere die in Schwingungen versetzbare Fläche der Schwingungserzeugungseinheit unmittelbar oder mittelbar an das kristallisierbare flüssige oder pastöse Material angrenzt. Das unmittelbare Angrenzen der in Schwingungen versetzbaren Fläche an das Material ermöglicht das Einleiten von Schwingungen in das Material in einem örtlich definierten und begrenzten Bereich des Materials, während die mittelbare Anordnung Teile der Vorrichtung in Schwingung versetzt (Körperschall), so dass in der Regel eine weniger definierte und örtlich weniger begrenzte Einleitung mechanischer Schwingungen in das Material erfolgt.According to the invention, the object of the invention is achieved in that the device having a heating unit, a molding unit, a casting unit and a metering unit is assigned at least in some areas to at least one unit for generating mechanical vibrations. The unit for generating mechanical vibrations preferably has a vibratable surface which is operatively connected to the crystallizable liquid or pasty material, in particular the vibratable surface of the vibration generating unit directly or indirectly adjacent to the crystallizable liquid or pasty material. The immediate bordering of the vibratable surface to the material allows vibrations to be introduced into the material in a locally defined and limited area of the material, while the indirect arrangement causes parts of the device to vibrate (structure-borne noise), so that usually one less Defined and less localized introduction of mechanical vibrations into the material.
Zweckmässigerweise ist bei der erfindungsgemässen Vorrichtung mindestens der Heizeinheit oder der Giesseinheit oder der Formeinheit oder der Dosiereinheit eine Einheit zur Erzeugung mechanischer Schwingungen zugeordnet.In the device according to the invention, at least one unit for generating mechanical vibrations is expediently assigned to the heating unit or the casting unit or the molding unit or the metering unit.
Der erfindungsgemässen Vorrichtung kann zumindest in Teilbereichen auch eine Einheit zur Einleitung von Kristallisationskeimen in das Material zugeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist dies im Heizbereich und im Dosierbereich der Vorrichtung, bevor das Material in den Giessbereich und den Formbereich der Vorrichtung gelangt, in denen hohe Drücke auftreten.A unit for introducing crystallization nuclei into the material can also be assigned to the device according to the invention, at least in some areas. This is particularly advantageous in the heating area and in the metering area of the device before the material reaches the casting area and the molding area of the device, in which high pressures occur.
Weiterhin kann die erfindungsgemässe Vorrichtung in ihren kanalartigen Bereichen mindestens eine Querschnittsverengung oder eine Querschnittserweiterung entlang der Strömungsrichtung des Materials aufweisen und/oder einen Schlitz oder eine Düse aufweisen. Dies ermöglicht die Erzeugung der weiter oben erwähnten Dehnströmungen, Druckströmungen oder Scherströmungen in dem Material.Furthermore, the device according to the invention can have at least one cross-sectional constriction or cross-sectional widening along the flow direction of the material in its channel-like regions and / or have a slot or a nozzle. This enables the stretching, pressure or shear flow mentioned above to be generated in the material.
Bei einer weiteren Ausführung können dem mindestens einen Teilbereich der Vorrichtung, insbesondere aber der Formeinheit, mehrere voneinander beabstandete Einheiten zur Erzeugung mechanischer Schwingungen zugeordnet sein. Dadurch lassen sich z.B. die weiter oben erwähnten Interferenzmuster bzw. dreidimensionale stehenden Wellen in dem mit Material gefüllten Formhohlraum vor der Verfestigung des Materials erzeugen.In a further embodiment, the at least one partial area of the device, but in particular the molding unit, can be assigned a plurality of units spaced apart from one another for generating mechanical vibrations. This allows, for example, the interference pattern or three-dimensional standing waves mentioned above in the mold cavity filled with material prior to solidification of the material.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemässe Vorrichtung in mindestens einem ihrer Teilbereiche auch noch eine Einheit zur Erfassung rheologischer Eigenschaften des in ihr befindlichen Materials auf. Dies ermöglicht eine Überwachung und bei Bedarf eine Steuerung und/oder Regelung der rheologischen Eigenschaften des Materials während seiner Verarbeitung in der erfindungsgemässen Vorrichtung.The device according to the invention preferably also has a unit for recording rheological properties of the material contained in it in at least one of its partial areas. This enables monitoring and, if necessary, control and / or regulation of the rheological properties of the material during its processing in the device according to the invention.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens eine der Formhälften Ausstossstifte aufweist, von denen mindestens einer durch eine Schwingungserzeugungseinheit in mechanische Schwingungen versetzbar ist. Da die Ausstossstifte sowieso mit der Schmelze in Berührung stehen und in manchen Fällen sogar in die Schmelze und somit in das später erstarrte Gussteil hineinragen, kann eine besonders gute Verteilung der mechanischen Schwingungsenergie in der Schmelze erzielt werden.It is particularly advantageous if at least one of the mold halves has ejection pins, at least one of which can be set into mechanical vibrations by an oscillation generation unit. Since the ejection pins are in contact with the melt anyway and in some cases even protrude into the melt and thus into the later solidified casting, a particularly good distribution of the mechanical vibration energy in the melt can be achieved.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung, insbesondere bei einer Druckgiessanlage, ist ein Angusssystem zwischen der Schusseinheit und dem Formhohlraum angeordnet, wobei dem Angusssystem mindestens eine Schwingungserzeugungseinheit zugeordnet ist, mit der eine Konditionierung der Schmelze kurz vor dem Eintritt in den Formhohlraum möglich ist.In the device according to the invention, in particular in a die casting system, a sprue system is arranged between the shot unit and the mold cavity, with the sprue system being assigned at least one vibration generation unit, with which the melt can be conditioned shortly before entering the mold cavity.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend aufzufassenden erfindungsgemässen Ausführungsbeispiels anhand einer einzigen Figur.Further advantages, features and possible uses of the invention result from the following description of an exemplary embodiment according to the invention, which is not to be understood as restrictive, with reference to a single figure.
In der Figur ist eine Kaltkammer-Druckgiessmaschine als veranschaulichendes Beispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung schematisch gezeigt.In the figure, a cold chamber die casting machine is shown schematically as an illustrative example of a device according to the invention.
In einem Schmelztiegel 1 befindet sich ein kristallisierbares geschmolzenes Material, wie z.B. eine Leichtmetall-Legierung, insbesondere eine Al-Mg-Legierung. Mittels elektrischer Heizelemente 2, die den Schmelztiegel umgeben, wurde sie in den flüssigen Zustand gebracht und wird in diesem Zustand gehalten (temperiert). Der Schmelztiegel 1 und die elektrischen Heizelemente 2 bilden zusammen die Heizeinheit der erfindungsgemässen Vorrichtung.In a crucible 1 there is a crystallizable molten material, such as a light metal alloy, in particular an Al-Mg alloy. By means of electrical heating elements 2, which surround the crucible, it was brought into the liquid state and is kept in this state (tempered). The melting pot 1 and the electrical heating elements 2 together form the heating unit of the device according to the invention.
Ein zylindrischer Giesskolben 3 ist in einer zylindrischen Giesskammer 4 gleitend gelagert. Zusammen 3, 4 bilden sie die Schusseinheit der erfindungsgemässen Vorrichtung.A cylindrical casting piston 3 is slidably mounted in a cylindrical casting chamber 4. Together 3, 4 they form the firing unit of the device according to the invention.
Eine erste Formhälfte 5 und eine an ihr anliegende zweite Formhälfte 6 bestimmen gemeinsam einen Formhohlraum 7. Die beiden Formhälften 5, 6 bilden zusammen die Formeinheit der erfindungsgemässen Vorrichtung.A first mold half 5 and a second mold half 6 lying against it together define a mold cavity 7. The two mold halves 5, 6 together form the mold unit of the device according to the invention.
Eine pneumatische Druckleitung 8 ermöglicht die Zufuhr von Druckluft von einer pneumatischen Druckquelle 19 in die Schmelztiegelkammer 10. Eine Steigleitung 9 für das geschmolzene Material verbindet den Schmelztiegelinhalt mit der Giesskammer 4. Je nach der Grosse des über die pneumatische Druckleitung 8 angelegten Drucks wird mehr oder weniger viel geschmolzenes Material in die Giesskammer 4 befördert. Die pneumatische Druckleitung 8, die pneumatische Druckquelle 19, die Steigleitung 9 und die Schmelztiegelkammer 10 bilden gemeinsam die Dosiereinheit der erfindungsgemässen Vorrichtung.A pneumatic pressure line 8 enables the supply of compressed air from a pneumatic pressure source 19 into the crucible chamber 10. A riser 9 for the molten material connects the contents of the crucible to the casting chamber 4. Depending on the magnitude of the pressure applied via the pneumatic pressure line 8, more or less much molten material is conveyed into the casting chamber 4. The pneumatic pressure line 8, the pneumatic pressure source 19, the riser 9 and the crucible chamber 10 together form the dosing unit of the device according to the invention.
Die erste Formhälfte 5 ist mit einer beweglichen Aufspannplatte 13 verbunden, während die zweite Formhälfte 6 mit einer feststehenden Aufspannplatte 14 verbunden ist. Oberhalb der durch die beiden Formhälften 5, 6 gebildeten Formeinheit befindet sich ein Trennmittel-Sprühelement 12.The first mold half 5 is connected to a movable platen 13, while the second mold half 6 is connected to a fixed platen 14. A release agent spray element 12 is located above the mold unit formed by the two mold halves 5, 6.
Der Giesskolben 3 der Schusseinheit ist über ein Gestänge 18 mit einem Hydraulik- Kolben 15 verbunden, der in einem Hydraulik-Zylinder 16 gleitend gelagert ist. Eine hydraulische Druckleitung 17 verbindet den Hydraulik-Zylinder 16 mit einer hydraulischen Druckquelle 11.The casting piston 3 of the firing unit is connected via a linkage 18 to a hydraulic piston 15 which is slidably mounted in a hydraulic cylinder 16. A hydraulic pressure line 17 connects the hydraulic cylinder 16 to a hydraulic pressure source 11.
Die Kaltkammer-Druckgiessmaschine weist mehrere Schwingungserzeugungsgeinhei- ten S1 - S11 auf, die im folgenden kurz als "Einheit" bezeichnet werden. Eine solche Einheit kann z.B. ein piezoelektrisches Element für die Erzeugung mechanischer Schwingungen im Ultraschallbereich sein. Je nach Bedarf können grossflächige oder punktuelle Einheiten verwendet werden.The cold chamber die casting machine has a plurality of vibration generating units S1-S11, which are referred to in the following as "unit". Such a unit can, for example, be a piezoelectric element for generating mechanical ones Vibrations in the ultrasonic range. Depending on the needs, large or selective units can be used.
Die Einheiten S1 und S2 sind mit der Oberseite bzw. der Unterseite der beweglichen ersten Formhälfte 5 verbunden. Ähnlich sind die Einheiten S3 und S4 mit der Oberseite bzw. der Unterseite der festen zweiten Formhälfte 6 verbunden. Die Einheit S5 ist der Giesskammer 4 zugeordnet, während die Einheit S6 der Steigleitung 9 zugeordnet ist. Die Einheit S7 ist mit der Schmelztiegelkammer 10 verbunden, und die Einheit S8 ist mit der hydraulischen Druckleitung 17 verbunden. Im Gegensatz zu den Einheiten S1 - S8 stehen die temperatur- und druckbeständigen Einheiten S9 und S10 unmittelbar mit dem geschmolzenen Material im Formhohlraum 7 in Berührung. Alternativ können auch die Einheiten S5, S6 und S7 so ausgelegt sein, dass sie mit der Schmelze unmittelbar in Berührung stehen.The units S1 and S2 are connected to the top and bottom of the movable first mold half 5. Similarly, the units S3 and S4 are connected to the top and bottom of the fixed second mold half 6, respectively. The unit S5 is assigned to the casting chamber 4, while the unit S6 is assigned to the riser 9. The unit S7 is connected to the crucible chamber 10, and the unit S8 is connected to the hydraulic pressure line 17. In contrast to the units S1-S8, the temperature and pressure-resistant units S9 and S10 are in direct contact with the molten material in the mold cavity 7. Alternatively, the units S5, S6 and S7 can also be designed so that they are in direct contact with the melt.
Ähnlich wie die Einheit S10 kann auch die Einheit S9 unmittelbar an die Schmelze angrenzend angeordnet sein. Vorzugsweise verwendet man hierfür die (nicht gezeigten) Ausstossstifte an der beweglichen Formhälfte 5. Ergänzend können auch an der festen Formhälfte 6 (nicht gezeigte) Schwingungserzeugungseinheiten, z.B. ebenfalls in Verbindung mit Ausstossstiften (nicht gezeigt), angebracht sein.Similar to the unit S10, the unit S9 can also be arranged directly adjacent to the melt. The ejector pins (not shown) on the movable mold half 5 are preferably used for this purpose. In addition, vibration generating units (not shown) can also be used on the fixed mold half 6, e.g. also in connection with ejector pins (not shown).
Auch dem die Giesskammer 4 mit dem Formhohlraum 7 verbindenden Angusssystem 20 ist mindestens eine Einheit S11 zugeordnet. So kann die Schmelze kurz vor ihrem Eintritt in den Formhohlraum 7 konditioniert werden. Bei einem aus mehreren parallelen Kanälen bestehenden mehrkanaligen Angusssystem können insgesamt mehrere gesonderte Einheiten zwischen den einzelnen Kanälen angeordnet. Insbesondere kann z.B. jedem Kanal eine derartige Einheit zugeordnet sein.At least one unit S11 is also assigned to the sprue system 20 connecting the casting chamber 4 to the mold cavity 7. The melt can thus be conditioned shortly before it enters the mold cavity 7. In the case of a multichannel sprue system consisting of several parallel channels, a total of several separate units can be arranged between the individual channels. In particular, e.g. such a unit can be assigned to each channel.
Der Betrieb der gezeigten Kaltkammer-Druckgiessmaschine erfolgt zyklisch.The cold chamber die casting machine shown is operated cyclically.
Zunächst befinden sich die beiden Formhälften 5, 6 in einer voneinander beabstandeten Stellung (nicht gezeigt), so dass der Formhohlraum 7 nach aussen offen ist und ein zuvor gegossener Gegenstand nach seiner Verfestigung aus der Formeinheit 5, 6 entnommen werden konnte. Der Giesskolben 3 und der Hydraulik-Kolben 15 befinden sich in ihrer am weitesten rechts gelegenen Stellung (nicht gezeigt). In dieser geöffneten Stellung (nicht gezeigt) werden die Innenflächen des Formhohlraums 7 durch das Trennmittel-Sprühelement 12 mit Trennmittel besprüht.First, the two mold halves 5, 6 are in a spaced apart position (not shown), so that the mold cavity 7 is open to the outside and a previously cast object could be removed from the molding unit 5, 6 after it has solidified. The casting piston 3 and the hydraulic piston 15 are located in its rightmost position (not shown). In this open position (not shown), the inner surfaces of the mold cavity 7 are sprayed with release agent by the release agent spray element 12.
Um nun einen weiteren Gegenstand zu giessen, werden durch eine Bewegung der beweglichen Aufspannplatte 13 nach rechts die beiden Formhälften 5, 6 aneinanderge- bracht, so dass der Formhohlraum 7 (bis auf eine nicht gezeigte Entgasungsöffnung) geschlossen ist. Anschliessend wird eine dosierte Menge des geschmolzenen Materials aus dem Schmelztiegel 1 über die Steigleitung 9 in die Giesskammer 4 befördert, indem man über die pneumatische Druckleitung 8 während einer bestimmten Zeitdauer den Gasdruck über der Flüssigkeitsoberfläche im Schmelztiegel 1 erhöht.In order to cast another object, the two mold halves 5, 6 are brought together by moving the movable platen 13 to the right, so that the mold cavity 7 is closed (except for a degassing opening, not shown). A metered amount of the molten material is then conveyed from the crucible 1 via the riser 9 into the casting chamber 4 by increasing the gas pressure above the liquid surface in the crucible 1 via the pneumatic pressure line 8 for a certain period of time.
Sobald die Giesskammer 4 einen bestimmten Füllgrad erreicht hat, wird die hydraulische Druckquelle 11 aktiviert, um einen hydraulischen Druck auf den Hydraulik-Kolben 15 auszuüben, der sich dann von rechts nach links bewegt. Über das Gestänge 18 und den Giesskolben 3 wird somit die zuvor in die Giesskammer 4 dosierte Schmelze aus der Giesskammer 4 in den Formhohlraum 7 "geschossen", in der sie während einer bestimmten Zeitdauer bis zum Erstarren gehalten wird, bevor die Formeinheit 5, 6 erneut geöffnet und der gegossene fertige Gegenstand entnommen wird.As soon as the casting chamber 4 has reached a certain filling level, the hydraulic pressure source 11 is activated in order to exert a hydraulic pressure on the hydraulic piston 15, which then moves from right to left. Via the linkage 18 and the casting piston 3, the melt previously metered into the casting chamber 4 is thus "shot" from the casting chamber 4 into the mold cavity 7, in which it is held until it solidifies for a certain period of time before the molding unit 5, 6 again opened and the cast finished object is removed.
Der Giesszyklus wiederholt sich nun für das Giessen eines weiteren Gegenstands.The casting cycle is now repeated for casting another object.
Die erfindungsgemässe Ausstattung der Kaltkammer-Druckgiessmaschine mit den Schwingungserzeugungseinheiten S1 - S11 ermöglicht eine Beeinflussung des kristallisierbaren geschmolzenen Materials in verschiedenen Bereichen der Druckgiessma- schine:The equipment according to the invention of the cold chamber die casting machine with the vibration generating units S1 - S11 enables the crystallizable molten material to be influenced in different areas of the die casting machine:
Mit den Einheiten S1 , S2, S3, S4 und vor allem mit der Einheit S9 und ggf. auch mit der Einheit S10 kann z.B. das Kristallisationsverhalten der Schmelze in dem Formhohlraum 7 während ihrer Abkühlung durch geeignete Schwingungsfrequenzen beeinflusst werden. Auf diese Weise können das mikroskopische Gefüge und somit die Materialeigenschaften des entstehenden Gussteils gezielt beeinflusst werden. Mit den Einheiten S5, S6 und S10 lassen sich z.B. die Fliesseigenschaften der Schmelze in der Giesskammer 4 bzw. in der Steigleitung 9 gezielt beeinflussen, indem man einerseits die rheologischen Eigenschaften der an den schwingenden Einheiten S5 und S6 vorbeiströmenden Schmelze beeinflusst und andererseits die Wandreibung zwischen der strömenden Schmelze und der schwingenden Innenwand herabsetzt.With units S1, S2, S3, S4 and especially with unit S9 and possibly also with unit S10, for example, the crystallization behavior of the melt in the mold cavity 7 can be influenced by suitable oscillation frequencies during its cooling. In this way, the microscopic structure and thus the material properties of the casting can be influenced. With units S5, S6 and S10, for example, the flow properties of the melt in the casting chamber 4 or in the riser 9 can be specifically influenced, on the one hand, by influencing the rheological properties of the melt flowing past the vibrating units S5 and S6, and on the other hand, the wall friction between the flowing melt and the vibrating inner wall.
Die von der Einheit S7 stammenden und über die Schmelztiegelkammer 10 und den Schmelztiegel 1 auf die Schmelze übertragenen Schwingungen eignen sich z.B. zur Beeinflussung der Kristallisation in der Schmelze. Insbesondere in Verbindung mit der Zugabe von Impfkristallen in die Schmelze kann eine gezielte und mit der durch die Einheiten S1 - S5 erzeugten Einwirkung abgestimmte Beeinflussung der Schmelze erreicht werden.The vibrations originating from the unit S7 and transmitted to the melt via the crucible chamber 10 and the crucible 1 are suitable e.g. to influence the crystallization in the melt. In particular in connection with the addition of seed crystals in the melt, a targeted influencing of the melt can be achieved which is coordinated with the action generated by the units S1-S5.
Die Einheit S8 ermöglicht z.B. die Überlagerung einer hochfrequenten Ultraschall- Schwingung und deren entsprechend hochfrequenten Druckschwankungen einerseits mit dem durch die hydraulische Druckquelle 11 aufgebauten Druckanstieg für den "Schuss" der Schmelze aus der Giesskammer 4 in den Formhohlraum 7. Dies, insbesondere in zeitlicher Abstimmung mit der (nicht dargestellten) Entgasung des sich mit Schmelze füllenden Formhohlraums 7 und unterstützt durch die Einwirkung der Einheiten S1 , S2, S3, S4 und S9, verbessert das Eindringen der Schmelze auch in filigrane Bereiche des Formhohlraums 7, wodurch das erzielte Druckgiess-Ergebnis verbessert oder dasselbe Ergebnis mit weniger Druckaufwand durch die hydraulische Druckquelle 11 erzielt werden kann.The unit S8 enables e.g. the superimposition of a high-frequency ultrasonic vibration and its correspondingly high-frequency pressure fluctuations on the one hand with the pressure increase built up by the hydraulic pressure source 11 for the "shot" of the melt from the casting chamber 4 into the mold cavity 7. This, in particular in coordination with the time (not shown) Degassing the mold cavity 7 filling with melt and supported by the action of the units S1, S2, S3, S4 and S9, also improves the penetration of the melt into filigree areas of the mold cavity 7, thereby improving the die casting result achieved or the same result with less Pressure expenditure can be achieved by the hydraulic pressure source 11.
Die Einheit S10 ist an der dem geschmolzenen Material in der Giesskammer 4 zugewandten Oberfläche des Giesskolbens 3 angeordnet und ermöglicht eine Konditionie- rung der Schmelze im Zusammenspiel mit der Einheit S5.The unit S10 is arranged on the surface of the casting piston 3 facing the molten material in the casting chamber 4 and enables the melt to be conditioned in interaction with the unit S5.
Die Einheit S11 ist im Bereich des Angusssystems 20 angeordnet und ermöglicht ebenfalls eine Konditionierung der Schmelze kurz vor ihrem Eintritt in den Formhohlraum 7.The unit S11 is arranged in the region of the sprue system 20 and also enables the melt to be conditioned shortly before it enters the mold cavity 7.
Durch die Vielzahl der an verschiedenen Bereichen der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendeten Schwingungserzeugungseinheiten S1 — S11 kann das zu bearbei- tende Material je nach dem Bereich, in dem es sich gerade befindet, mit unterschiedli chen Frequenzen und/oder Amplituden und mit jeweils unterschiedlicher räumlicher Verteilung der Schwingungsanregung (punktuell, grossflächig) konditioniert werden. Due to the large number of vibration generating units S1 - S11 used in different areas of the device according to the invention, this can be processed. material depending on the area in which it is located, with different frequencies and / or amplitudes and each with different spatial distribution of the vibration excitation (selective, large area).
Bezugszeichenreference numeral
1 Schmelztiegel1 crucible
2 elektrische Heizelemente2 electric heating elements
3 Giesskolben3 casting pistons
4 Giesskammer4 casting chamber
5 erste Formhälfte (beweglich)5 first mold half (movable)
6 zweite Formhälfte (fest)6 second mold half (fixed)
7 Formhohlraum7 mold cavity
8 pneumatische Druckleitung8 pneumatic pressure lines
9 Steigleitung9 riser
10 Schmelztiegelkammer10 crucible chamber
1 1 hydraulische Druckquelle1 1 hydraulic pressure source
12 Trennmittel-Sprühelement12 release agent spray element
13 bewegliche Aufspannplatte13 movable platen
14 feststehende Aufspannplatte14 fixed platen
15 Hydraulik-Kolben15 hydraulic pistons
16 Hydraulik-Zylinder16 hydraulic cylinders
17 hydraulische Druckleitung17 hydraulic pressure line
18 Gestänge18 rods
19 pneumatische Druckquelle19 pneumatic pressure source
20 Angusssystem20 sprue system
S1-S11 Schwingungserzeugungseinheit S1-S11 vibration generating unit

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Umformen eines kristallisierbaren Materials im flüssigen oder pastösen Zustand, das man nach der Umformung und erfolgter Formgebung erstarren lässt, dadurch gekennzeichnet, dass das Material vor und/oder während des Umformens und/oder Erstarrens zumindest in Teilbereichen zu Schwingungen angeregt wird.1. A method for shaping a crystallizable material in the liquid or pasty state, which is allowed to solidify after the shaping and shaping, characterized in that the material is excited to vibrate at least in some areas before and / or during the shaping and / or solidification.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung in einem Erhitzungs- bzw. Temperierbereich erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the vibration excitation takes place in a heating or tempering area.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung in einem Entgasungsbereich erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the vibration excitation takes place in a degassing area.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung in einem Filtrierbereich erfolgt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the vibration excitation takes place in a filtering area.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material eine Metallschmelze, insbesondere eine mindestens Aluminium oder Magnesium enthaltende Schmelze ist, die in einem Schmelzofen bereich hergestellt wurde.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the material is a molten metal, in particular a melt containing at least aluminum or magnesium, which was produced in a melting furnace area.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material eine Polymerschmelze, insbesondere eine PET aufweisende Schmelze ist, die in einem Extruderabschnitt geschmolzen wurde.6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the material is a polymer melt, in particular a melt comprising PET, which was melted in an extruder section.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung in einer Giessform stattfindet. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the shaping takes place in a casting mold.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige oder pastöse Material zusätzlich Partikel und/oder Blasen enthält.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the liquid or pasty material additionally contains particles and / or bubbles.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung durch mindestens eine Schwingungsquelle für mechanische Schwingungen erfolgt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the vibration is excited by at least one vibration source for mechanical vibrations.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung grossflächig über mindestens ein mit der Schwingungsquelle gekoppeltes grossflächiges Element erfolgt.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the vibration excitation takes place over a large area via at least one large-area element coupled to the vibration source.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsquelle eine Giessanlagen-Innenwand mit periodisch strukturierter, z.B. gewellter, geriffelter oder gerippter Oberfläche ist, von der sich Pulsationen in das Fluid ausbreiten, wenn das Fluid an ihr entlang strömt.11. The method according to claim 10, characterized in that the vibration source is a casting system inner wall with periodically structured, e.g. corrugated, corrugated or ribbed surface from which pulsations propagate into the fluid as the fluid flows along it.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsquelle eine Giessanlagen-Innenwand mit Formationen ist, an denen hydrodynamische Instabilitäten, wie z.B. zyklische Strömungsabrisse oder zyklische Wirbelabrisse des Fluids genutzt werden, von denen sich zyklische Pulsationen in das Fluid ausbreiten.12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the vibration source is a casting system inner wall with formations on which hydrodynamic instabilities, such as. cyclical stalls or cyclical vortex stalls of the fluid are used, from which cyclic pulsations spread into the fluid.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das grossflächige Element eine an das umzuformende Material grenzende Innenfläche (Grenzfläche) eines Anlagen- bzw. Maschinenteils ist.13. The method according to claim 12, characterized in that the large-area element is an inner surface (interface) of a plant or machine part bordering on the material to be formed.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung derart erfolgt, dass die Schwingung der Innenfläche mindestens eine zur Grenzfläche tangentiale Komponente aufweist.14. The method according to claim 13, characterized in that the vibration excitation takes place such that the vibration of the inner surface has at least one component tangential to the interface.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung derart erfolgt, dass die Schwingung der Innenfläche mindestens eine zur Grenzfläche normale Komponente aufweist. 15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that the vibration excitation takes place in such a way that the vibration of the inner surface has at least one component normal to the interface.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung derart erfolgt, dass an der Grenzfläche Oberflächenwellen gebildet werden.16. The method according to any one of claims 13 to 15, characterized in that the vibration excitation takes place in such a way that surface waves are formed at the interface.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die das umzuformende Material berührende Grenzfläche die Innenwand eines Transportkanals für das Material ist.17. The method according to any one of claims 13 to 16, characterized in that the interface contacting the material to be formed is the inner wall of a transport channel for the material.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung punktuell über mindestens ein mit der mindestens einen Schwingungsquelle gekoppeltes punktuelles Element erfolgt.18. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the vibration excitation is carried out selectively via at least one punctiform element coupled to the at least one vibration source.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung mit vorbestimmten Frequenzen bzw. in vorbestimmten Frequenzbereichen erfolgt.19. The method according to any one of claims 1 to 18, characterized in that the vibration excitation takes place at predetermined frequencies or in predetermined frequency ranges.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung mit vorbestimmten Amplituden bzw. in vorbestimmten Amplitudenbereichen erfolgt.20. The method according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the vibration excitation takes place with predetermined amplitudes or in predetermined amplitude ranges.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung durch mindestens einen auf das Material einwirkenden Schlagimpuls erfolgt.21. The method according to any one of claims 1 to 20, characterized in that the vibration excitation takes place by at least one impact pulse acting on the material.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung durch mehrere aufeinanderfolgende Schlagimpulse erfolgt.22. The method according to claim 21, characterized in that the oscillation is excited by a plurality of successive impact pulses.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung pulsierend erfolgt. 23. The method according to any one of claims 1 to 22, characterized in that the vibration excitation takes place pulsating.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung pulsierend erfolgt, wobei die Pulsierung der Schwingungsanregung zu der Pulsierung der Umformung in einer vorbestimmten Beziehung steht.24. The method according to claim 23, characterized in that the shaping takes place in a pulsating manner, the pulsation of the oscillation excitation being related to the pulsation of the shaping.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsierung der Umformung und die Pulsierung der Schwingungsanregung synchron verlaufen.25. The method according to claim 24, characterized in that the pulsation of the forming and the pulsation of the vibration excitation run synchronously.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsierung eine pulsierende Frequenzmodulation der Anregungsfrequenz ist.26. The method according to any one of claims 23 to 25, characterized in that the pulsation is a pulsating frequency modulation of the excitation frequency.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsierung eine pulsierende Amplitudenmodulation der Anregungsamplitude ist.27. The method according to any one of claims 23 to 26, characterized in that the pulsation is a pulsating amplitude modulation of the excitation amplitude.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung je nach Verfahrensschritt bzw. Anlagenabschnitt unterschiedlich ist.28. The method according to any one of claims 1 to 27, characterized in that the vibration excitation is different depending on the method step or system section.
29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material während des Umformens und/oder Erstarrens zumindest in Teilbereichen mit Kristallisationskeimen geimpft wird.29. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the material is inoculated with crystallization nuclei at least in some areas during the forming and / or solidification.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisationskeime Kristallite des umzuformenden Materials aufweisen.30. The method according to claim 29, characterized in that the nuclei have crystallites of the material to be formed.
31. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisationskeime Partikel aus einem von dem umzuformenden Material unterschiedlichen Material aufweisen.31. The method according to claim 29, characterized in that the crystallization nuclei have particles of a different material from the material to be formed.
32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man für die Erzeugung der Kristallite eine Kombination aus hohem Temperaturgradienten und hohem Schergradienten in dem Material verwendet. 32. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a combination of high temperature gradients and high shear gradients in the material is used to produce the crystallites.
33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelze Fremdpartikel, insbesondere Fasern wie z.B. Kohlefasern, ggf. mit modifizierter Oberfläche, oder Nanopartikel, hinzugegeben werden.33. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the melt foreign particles, in particular fibers such as Carbon fibers, possibly with a modified surface, or nanoparticles can be added.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisationskeime verkapselte Kristallite oder Kristallit-Agglomerate enthalten.34. The method according to any one of claims 27 to 31, characterized in that the crystallization nuclei contain encapsulated crystallites or crystallite agglomerates.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkapselung aus einer Substanz besteht, die sich in dem kristallisierbaren flüssigen oder pastösen Material während des Umformens und/oder Erstarrens auflöst, so dass die Kristallite bzw. die Kristallit-Agglomerate in dem umzuformenden Material exponiert werden und zur Kristallisierung des Materials bei dessen Erstarrung beitragen.35. The method according to claim 34, characterized in that the encapsulation consists of a substance which dissolves in the crystallizable liquid or pasty material during the shaping and / or solidification, so that the crystallites or the crystallite agglomerates in the material to be reformed exposed and contribute to the crystallization of the material when it solidifies.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil an Fremdpartikeln im Bereich von etwa 0,01% bis etwa 80% liegt.36. The method according to any one of claims 33 to 35, characterized in that the volume fraction of foreign particles is in the range from about 0.01% to about 80%.
37. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Material vor und/oder während seiner Umformung zumindest zeitweise eine Dehnströmung aufgeprägt wird.37. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an expansion flow is at least temporarily impressed on the material before and / or during its shaping.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufprägen der Dehnströmung erfolgt, indem man das Material vor und/oder während seiner Umformung durch mindestens einen kanalartigen Bereich mit mindestens einer Querschnittsverengung transportiert.38. The method according to claim 37, characterized in that the expansion flow is impressed by transporting the material before and / or during its shaping through at least one channel-like region with at least one cross-sectional constriction.
39. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Material vor und/oder während seiner Umformung zumindest zeitweise eine Scherströmung aufgeprägt wird. 39. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a shear flow is at least temporarily impressed on the material before and / or during its shaping.
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufprägen der Scherströmung erfolgt, indem man das Material vor und/oder während seiner Umformung durch mindestens einen kanalartigen Bereich (z.B. Schlitz oder Düse) mit hohem Schergefälle transportiert.40. The method according to claim 39, characterized in that the shear flow is impressed by transporting the material before and / or during its shaping through at least one channel-like region (e.g. slot or nozzle) with a high shear gradient.
41. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Material vor und/oder während seiner Umformung zumindest zeitweise eine Druckströmung aufgeprägt wird.41. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a pressure flow is at least temporarily impressed on the material before and / or during its shaping.
42. Verfahren nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, dass das Aufprägen der Druckströmung erfolgt, indem man das Material vor und/oder während seiner Umformung durch mindestens einen kanalartigen Bereich mit mindestens einer Querschnittserweiterung transportiert.42. The method according to claim 41, characterized in that the pressure flow is impressed by transporting the material before and / or during its shaping through at least one channel-like region with at least one cross-sectional expansion.
43. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Material vor und/oder während seiner Umformung nacheinander abwechselnd Dehnströmungen, Scherströmungen oder Druckströmungen, insbesondere durch mindestens eine Querschnittsverengung, durch mindestens einen Bereich mit hohem Schergefälle (Spalt) bzw. durch mindestens einen Bereich mit Querschnittserweiterung, aufgeprägt werden.43. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the material before and / or during its reshaping alternately expansion flows, shear flows or pressure flows, in particular by at least one cross-sectional constriction, by at least one area with high shear rate (gap) or by at least an area with cross-sectional expansion.
44. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung derart erfolgt, dass zumindest im Bereich der Giessform vor und während des Erstarrens ein Interferenzmuster mit Schwingungsbauch- Bereichen und Schwingungsknoten-Bereichen entsteht.44. The method according to any one of claims 7 to 43, characterized in that the vibration excitation takes place in such a way that, at least in the region of the casting mold, an interference pattern with regions of the antinode and regions of the nodes of oscillation arises before and during solidification.
45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass das Interferenzmuster über das gesamte Volumen der Giessform dreidimensional ausgebildet wird.45. The method according to claim 44, characterized in that the interference pattern is formed three-dimensionally over the entire volume of the casting mold.
46. Verfahren nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, dass das Interferenzmuster, z.B. durch Veränderung der relativen Phasen mehrerer Schwingungsquellen, örtlich verschoben und/oder verzerrt wird. 46. The method according to claim 44 or 45, characterized in that the interference pattern is locally shifted and / or distorted, for example by changing the relative phases of several vibration sources.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 44 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass das Interferenzmuster zumindest zu Beginn und während des Erstarrens örtlich unverändert bleibt.47. The method according to any one of claims 44 to 46, characterized in that the interference pattern remains locally unchanged at least at the beginning and during the solidification.
48. Verfahren nach einem der Ansprüche 44 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Anregungsschwingungen der mehreren Schwingungsquellen während des Umformens und/oder Erstarrens verändert wird.48. The method according to any one of claims 44 to 47, characterized in that the amplitude of the excitation vibrations of the plurality of vibration sources is changed during the forming and / or solidification.
49. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass stromab von den Anregungs-Teilbereichen, in denen eine Schwingungsanregung des Materials erfolgt, an mindestens einem Erfassungsbereich rheologische Eigenschaften (Fliess- und Materialeigenschaften) des Materials erfasst werden.49. The method as claimed in one of claims 1 to 48, characterized in that rheological properties (flow and material properties) of the material are detected at least one detection area downstream of the excitation subregions in which the material is vibrated.
50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Erfassungsbereich stromauf von den Anregungs-Teilbereichen eine erste Erfassung rheologischer Eigenschaften des Materials und in einem zweiten Erfassungsbereich stromab von den Anregungs-Teilbereichen eine zweite Erfassung rheologischer Eigenschaften des Materials erfolgt.50. The method according to claim 49, characterized in that a first detection of rheological properties of the material takes place in a first detection area upstream of the excitation partial areas and a second detection of rheological properties of the material takes place downstream of the excitation partial areas.
51. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass während des Umformens und/oder Erstarrens des Materials eine Erfassung dessen rheologischer Eigenschaften erfolgt.51. The method according to any one of claims 1 to 50, characterized in that during the forming and / or solidification of the material, its rheological properties are recorded.
52. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 51 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung rheologischer Eigenschaften des Materials mittels eines Kapillar- Rheometers und/oder mittels eines Rotations-Rheometers erfolgt.52. The method according to any one of claims 49 to 51, characterized in that the rheological properties of the material are recorded by means of a capillary rheometer and / or by means of a rotary rheometer.
53. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung rheologischer Eigenschaften des Materials durch Erfassen der Ausbreitungseigenschaften mechanischer Wellen (Erfassungswellen) in dem Material erfolgt. 53. The method according to any one of claims 49 to 52, characterized in that the rheological properties of the material are detected by detecting the propagation properties of mechanical waves (detection waves) in the material.
54. Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Wellen zur Erfassung der rheologischen Eigenschaften eine andere Frequenz bzw. andere Frequenzen haben als die mechanischen Wellen zur Schwingungsanregung in den Anregungs-Teilbereichen.54. The method according to claim 53, characterized in that the mechanical waves for detecting the rheological properties have a different frequency or frequencies than the mechanical waves for vibration excitation in the excitation sub-areas.
55. Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Wellen zur Erfassung der rheologischen Eigenschaften dieselbe Frequenz bzw. dieselben Frequenzen haben wie die mechanischen Wellen zur Schwingungsanregung in den Anregungs-Teilbereichen.55. The method according to claim 53, characterized in that the mechanical waves for detecting the rheological properties have the same frequency or the same frequencies as the mechanical waves for vibration excitation in the excitation sub-areas.
56. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Erfassungswellen Ultraschallwellen sind.56. The method according to any one of claims 53 to 55, characterized in that the mechanical detection waves are ultrasonic waves.
57. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung rheologischer Eigenschaften des Materials die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Erfassungswellen bestimmter Frequenz gemessen wird.57. The method according to any one of claims 53 to 56, characterized in that the rate of propagation of the detection waves of a certain frequency is measured to determine rheological properties of the material.
58. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass Inhomogenitäten oder Eigenschaftsgradienten in dem Material durch Erfassen des Reflexionsverhaltens und/oder Beugungsverhaltens der Erfassungswellen bestimmt werden.58. Method according to one of claims 53 to 57, characterized in that inhomogeneities or property gradients in the material are determined by detecting the reflection behavior and / or diffraction behavior of the detection waves.
59. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 58, dadurch gekennzeichnet, dass Inhomogenitäten oder Eigenschaftsgradienten in dem Material durch Erfassen des Dämpfungsverhaltens der Erfassungswellen bestimmt werden.59. The method according to any one of claims 53 to 58, characterized in that inhomogeneities or property gradients in the material are determined by detecting the damping behavior of the detection waves.
60. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 59, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration von Kristalliten und oder Kristallisationskeimen in dem Material durch Messung der Ultraschall-Geschwindigkeit in dem Material erfolgt.60. The method according to any one of claims 53 to 59, characterized in that the concentration of crystallites and or crystallization nuclei in the material is carried out by measuring the ultrasonic speed in the material.
61. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass die Lokalisierung von Kristallisationsfronten in dem Material durch Erfassen des Reflexionsverhaltens und/oder Beugungsverhaltens der Ultraschallwellen in dem Material erfolgt.61. The method according to any one of claims 53 to 60, characterized in that the localization of crystallization fronts in the material by detecting the Reflection behavior and / or diffraction behavior of the ultrasonic waves takes place in the material.
62. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 61 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Viskosität des Materials eine Bestimmung des Geschwindigkeitsfeldes quer zur Transportrichtung in einem Bereich des Materials und eine Bestimmung der Druckdifferenz entlang der Transportrichtung des Materials in dem Bereich und/oder am Rand des Bereichs des Materials durchgeführt werden62. The method according to any one of claims 49 to 61, characterized in that for determining the viscosity of the material, a determination of the speed field transverse to the direction of transport in a region of the material and a determination of the pressure difference along the direction of transport of the material in the region and / or on Edge of the area of the material to be performed
63. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 61 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Viskosität des Materials eine Bestimmung des Geschwindigkeitsfeldes quer zur Transportrichtung in einem Bereich des Materials und eine Bestimmung der Schubspannung entlang der Transportrichtung des Materials in dem Bereich und/oder am Rand des Bereichs des Materials durchgeführt werden.63. The method according to any one of claims 49 to 61, characterized in that for determining the viscosity of the material, a determination of the speed field transverse to the transport direction in a region of the material and a determination of the shear stress along the transport direction of the material in the region and / or on Edge of the area of the material to be performed.
64. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den erfassten rheologischen Eigenschaften eine Ansteuerung der Schwingungsanregung zumindest in den Anregungs-Teilbereichen erfolgt.64. The method according to any one of claims 49 to 63, characterized in that, depending on the rheological properties detected, the vibration excitation is activated at least in the excitation subregions.
65. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 64, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den erfassten rheologischen Eigenschaften eine Ansteuerung der Impfkristallisation zumindest in den Anregungs-Teilbereichen erfolgt.65. The method according to any one of claims 49 to 64, characterized in that, depending on the rheological properties detected, the seed crystallization is controlled at least in the excitation subregions.
66. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 65, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den erfassten rheologischen Eigenschaften eine Ansteuerung der Förder-Druckdifferenz zumindest in den Anregungs-Teilbereichen erfolgt.66. The method according to any one of claims 49 to 65, characterized in that, depending on the rheological properties detected, the delivery pressure difference is controlled at least in the excitation subregions.
67. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 66, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den erfassten rheologischen Eigenschaften eine Ansteuerung des absoluten Druckes zumindest in den Anregungs-Teilbereichen erfolgt. 67. The method as claimed in one of claims 49 to 66, characterized in that, depending on the rheological properties detected, the absolute pressure is controlled at least in the excitation subregions.
68. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 67, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den erfassten rheologischen Eigenschaften eine Ansteuerung der Temperatur in den Anregungs-Teilbereichen erfolgt.68. Method according to one of claims 49 to 67, characterized in that the temperature in the excitation subregions is controlled as a function of the recorded rheological properties.
69. Verfahren nach einem der Ansprüche 64 bis 68, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem ersten Erfassungsbereich stromauf von den Anregungs-Teilbereichen erfassten rheologischen Eigenschaften des Materials und die in dem zweiten Erfassungsbereich stromab von den Anregungs-Teilbereichen erfassten rheologischen Eigenschaften des Materials miteinander und/oder mit jeweiligen rheologischen Referenzeigenschaften verglichen werden, wobei in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs bzw. der Vergleiche eine Rückkopplung innerhalb eines Regelkreises zur Ansteuerung der Schwingungsanregung in den Anregungs- Teilbereichen erfolgt.69. The method according to any one of claims 64 to 68, characterized in that the rheological properties of the material detected in the first detection area upstream from the excitation partial areas and the rheological properties of the material detected in the second detection area downstream from the excitation partial areas and / or can be compared with respective rheological reference properties, depending on the result of the comparison or the comparisons, a feedback takes place within a control loop for controlling the vibration excitation in the excitation partial areas.
70. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 69, welche aufweist:70. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 69, which comprises:
> eine Heizeinheit (1 , 2) zum Aufheizen von kristallisierbarem Material, um es in einen flüssigen oder pastösen Zustand zu bringen;> a heating unit (1, 2) for heating crystallizable material in order to bring it into a liquid or pasty state;
> eine Formeinheit (5, 6), die einen Formhohlraum (7) bestimmt;> a mold unit (5, 6) which defines a mold cavity (7);
> eine Schusseinheit (3, 4), mit der das Material unter Druck in die Formeinheit (5, 6) gepresst wird;> a shot unit (3, 4) with which the material is pressed under pressure into the molding unit (5, 6);
> eine Dosiereinheit (8, 9, 10, 19) zum dosierten Zuführen des Materials im flüssigen oder pastösen Zustand aus der Heizeinheit (1 , 2) in eine Giesseinheit (3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung zumindest in Teilbereichen mindestens eine Einheit (S1 - S11 ) zur Erzeugung mechanischer Schwingungen zugeordnet ist.> A metering unit (8, 9, 10, 19) for metered feeding of the material in the liquid or pasty state from the heating unit (1, 2) into a casting unit (3, 4), characterized in that the device, at least in some areas, has at least one Unit (S1 - S11) is assigned to the generation of mechanical vibrations.
71. Vorrichtung nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einheit (S1 - S11) zur Erzeugung mechanischer Schwingungen eine in Schwingungen versetzbare Fläche aufweist, die mit dem kristallisierbaren flüssigen oder pastösen Material in Wirkverbindung steht. 71. Device according to claim 70, characterized in that the at least one unit (S1 - S11) for generating mechanical vibrations has a vibratable surface which is in operative connection with the crystallizable liquid or pasty material.
72. Vorrichtung nach Anspruch 71 , dadurch gekennzeichnet, dass die in Schwingungen versetzbare Fläche der Schwingungserzeugungseinheit (S5, S6, S7, S9, S10, S11) unmittelbar an das kristallisierbare flüssige oder pastöse Material angrenzt.72. Device according to claim 71, characterized in that the vibratable surface of the vibration generating unit (S5, S6, S7, S9, S10, S11) is directly adjacent to the crystallizable liquid or pasty material.
73. Vorrichtung nach Anspruch 71 , dadurch gekennzeichnet, dass die in Schwingungen versetzbare Fläche der Schwingungserzeugungseinheit (S1 , S2, S3, S4, S8) mittelbar an das kristallisierbare flüssige oder pastöse Material angrenzt.73. Apparatus according to claim 71, characterized in that the vibratable surface of the vibration generating unit (S1, S2, S3, S4, S8) is indirectly adjacent to the crystallizable liquid or pasty material.
74. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 70 bis 72, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der Heizeinheit (1 , 2) oder der Schusseinheit (3, 4) oder der Formeinheit (5, 6) oder der Dosiereinheit (7, 8) eine Einheit (S1 - S11 ) zur Erzeugung mechanischer Schwingungen zugeordnet ist.74. Device according to one of claims 70 to 72, characterized in that at least the heating unit (1, 2) or the firing unit (3, 4) or the molding unit (5, 6) or the metering unit (7, 8) has a unit ( S1 - S11) is assigned to generate mechanical vibrations.
75. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 70 bis 74, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung zumindest in Teilbereichen eine Einheit zur Einleitung von Kristallisationskeimen in das Material zugeordnet ist.75. Device according to one of claims 70 to 74, characterized in that the device is assigned a unit for introducing crystallization nuclei into the material at least in partial areas.
76. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 70 bis 75, dadurch gekennzeichnet, dass sie in ihren kanalartigen Bereichen mindestens eine Querschnittsverengung oder eine Querschnittserweiterung entlang der Strömungsrichtung des Materials aufweist oder dass sie einen Schlitz oder eine Düse aufweist.76. Device according to one of claims 70 to 75, characterized in that it has in its channel-like regions at least a cross-sectional constriction or a cross-sectional widening along the flow direction of the material or that it has a slot or a nozzle.
77. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 70 bis 76, dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Teilbereich der Vorrichtung mehrere voneinander beabstandete Einheiten zur Erzeugung mechanischer Schwingungen zugeordnet sind.77. Device according to one of claims 70 to 76, characterized in that the at least one partial area of the device is assigned a plurality of units spaced apart from one another for generating mechanical vibrations.
78. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 70 bis 77, dadurch gekennzeichnet, dass sie in mindestens einem ihrer Teilbereiche eine Einheit zur Erfassung rheologischer Eigenschaften des in ihr befindlichen Materials aufweist.78. Device according to one of claims 70 to 77, characterized in that it has a unit for recording rheological properties of the material in it in at least one of its partial areas.
79. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 70 bis 78, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Formhälften (5, 6) Ausstossstifte aufweist, von denen min- destens einer durch eine Schwingungserzeugungseinheit in mechanische Schwingungen versetzbar ist.79. Device according to one of claims 70 to 78, characterized in that at least one of the mold halves (5, 6) has ejection pins, of which min. at least one can be set into mechanical vibrations by a vibration generation unit.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 70 bis 79, bei der ein Angusssystem (20) zwischen der Schusseinheit (3, 4) und dem Formhohlraum (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Angusssystem (20) mindestens eine Schwingungserzeugungseinheit (S11 ) zugeordnet ist. Device according to one of Claims 70 to 79, in which a sprue system (20) is arranged between the shot unit (3, 4) and the mold cavity (7), characterized in that at least one vibration generation unit (S11) is associated with the sprue system (20) ,
PCT/CH2003/000445 2002-07-19 2003-07-07 Moulding of a crystallisable material in the liquid or pasty state WO2004009273A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2003238328A AU2003238328A1 (en) 2002-07-19 2003-07-07 Moulding of a crystallisable material in the liquid or pasty state

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002133067 DE10233067A1 (en) 2002-07-19 2002-07-19 Forming a crystallizable material in the liquid or pasty state
DE10233067.0 2002-07-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2004009273A2 true WO2004009273A2 (en) 2004-01-29
WO2004009273A3 WO2004009273A3 (en) 2004-03-18

Family

ID=30010263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CH2003/000445 WO2004009273A2 (en) 2002-07-19 2003-07-07 Moulding of a crystallisable material in the liquid or pasty state

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2003238328A1 (en)
DE (1) DE10233067A1 (en)
WO (1) WO2004009273A2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7290590B2 (en) 2004-09-30 2007-11-06 Aluwag Ag Apparatus and process for producing shaped parts
EP1900456A1 (en) * 2006-09-18 2008-03-19 Aluwag Ag Apparatus for manufacturing molded parts
EP1995748A1 (en) * 2007-05-22 2008-11-26 ABB Technology AG Process for manufacturing shaped parts for switching devices in low-voltage, medium-voltage and high-voltage engineering, and a switching device itself
ITBO20130146A1 (en) * 2013-04-03 2014-10-04 Maprof Sas Di Renzo Moschini E C MACHINE AND METHOD OF PRESSOCOLATE IN SEMISOLIDO
CN104785746A (en) * 2015-03-28 2015-07-22 齐鲁工业大学 Powder injection argon blowing pressure casting technology
CN111054897A (en) * 2020-01-06 2020-04-24 广西润启互联网科技有限公司 Die-casting equipment for 5G automobile parts

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2266776A1 (en) * 2009-06-27 2010-12-29 Bayer MaterialScience AG Method and device for producing thick-walled plastic components, in particular optical components
DE102013224680A1 (en) * 2013-12-02 2015-06-03 MAHLE Behr GmbH & Co. KG plastic injection molding

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3117355A (en) * 1962-06-04 1964-01-14 Adams Millis Corp Apparatus for improvement of die castings by vibration
US3181211A (en) * 1962-05-16 1965-05-04 Adams Millis Corp Die casting with ultrasonic vibration
GB2008023A (en) * 1977-08-24 1979-05-31 Daniels Stroud Ltd Vibrating moulding material during injection or extrusion
JPS57134241A (en) * 1981-02-13 1982-08-19 Jidosha Imono Kk Method for addition of inoculant
DE3516666A1 (en) * 1985-05-09 1986-11-13 Heinz Dr.-Ing. 5100 Aachen Derek Process for producing a moulding, in particular from low-viscosity moulding compositions
JPH04313457A (en) * 1991-04-11 1992-11-05 Hitachi Metals Ltd Method and apparatus for pressurized vibration casting
JPH06328194A (en) * 1993-05-21 1994-11-29 Ube Ind Ltd Casting mold
JPH07100878A (en) * 1993-10-05 1995-04-18 Nachi Fujikoshi Corp Method and device for in-mold vibration processing
DE19534546A1 (en) * 1994-09-16 1996-03-21 Nissei Plastics Ind Co Injection moulding machine with vibration unit for compacting or cutting cooling prod.
JPH08174599A (en) * 1994-12-26 1996-07-09 Nissei Plastics Ind Co Injection-vibration molding method and die therefor
US5542466A (en) * 1994-03-28 1996-08-06 Didier-Werke Ag Method and device for the casting of molten material to nearly final intended dimensions by commencing solidification of molten material in a casting nozzle passage while moving the solidifying material through the passage by ultrasonic vibrations
JPH08243707A (en) * 1995-03-10 1996-09-24 Hajime Onoda Half-solidified casting apparatus
GB2306378A (en) * 1995-10-21 1997-05-07 Univ Warwick Injection moulding apparatus
US5650104A (en) * 1992-05-11 1997-07-22 Thermold Partners L.P. Molding deformable materials with use of vibrating wall surfaces
WO2000002686A1 (en) * 1998-07-13 2000-01-20 Hayes Lemmerz International, Inc. Method and apparatus for casting vehicle wheels
JP2000246415A (en) * 1999-03-04 2000-09-12 Toyota Motor Corp Rheocasting method and apparatus thereof
DE10028293A1 (en) * 2000-06-07 2001-12-20 Saechsisches Metallwerk Freibe Process for vibration treating copper alloy melts comprises pouring a copper alloy melt into a casting mold anchored to a vibration table, and vibrating up to the end of the solidification
EP0853539B1 (en) * 1995-09-01 2003-11-19 Jean-Pierre Ibar Method and apparatus for controlling gas assisted injection molding

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE962744C (en) * 1952-07-23 1957-04-25 Siemens Ag Device for sonicating melts, especially alloys in the tapping channel of the melting furnace
DE975497C (en) * 1952-08-28 1961-12-14 Ver Leichtmetall Werke Ges Mit Process and arrangement for obtaining instantaneous images of the position and the temporal course of the solidification front in crystallizing substances
FR73134E (en) * 1958-01-31 1960-09-23 Method and apparatus for the manufacture of steel ingots
US3844776A (en) * 1969-06-16 1974-10-29 Ford Motor Co Method of casting inoculated metals
DE2232568A1 (en) * 1972-07-03 1974-01-24 Fischer Fritz Mechanically vibrated casting die - improving flowability of the metal being cast
CH626282A5 (en) * 1976-12-29 1981-11-13 Langenecker Bertwin Method and apparatus for the treatment of metal and metal-alloy melts by means of macrosonic sound
JPS6160259A (en) * 1984-09-01 1986-03-27 Yoshio Sudo Casting device
DE3521086A1 (en) * 1985-06-12 1986-12-18 MKB Enebra Metallguß-Gesellschaft mbH, 8078 Eichstätt Process and apparatus for casting metal objects
JPS62230465A (en) * 1985-11-30 1987-10-09 Akio Nakano Injection method for hot chamber type die casting machine
GB2187984B (en) * 1986-02-21 1989-11-08 Cosworth Res & Dev Ltd Method of and apparatus for casting
JPH01127165A (en) * 1987-11-13 1989-05-19 Ube Ind Ltd Operation monitoring method in die casting machine
JPH0620749B2 (en) * 1989-09-27 1994-03-23 鬼怒川ゴム工業株式会社 Continuous rubber vulcanizer
CH682402A5 (en) * 1990-12-21 1993-09-15 Alusuisse Lonza Services Ag A method for producing a liquid-solid metal alloy phase having thixotropic properties.
DE4123677A1 (en) * 1991-07-17 1993-01-21 Vaw Ver Aluminium Werke Ag FIBER MOLDED BODY AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF AND USE OF THE MOLDED BODY FOR THE PRODUCTION OF FIBER REINFORCED ALUMINUM CASTING PARTS
FI98137C (en) * 1992-03-30 1997-04-25 Uponor Bv Method and apparatus for orienting a plastic tube and an oriented ribbed plastic tube obtained by the method
DE4418363C2 (en) * 1993-07-12 1996-05-09 Degussa Process for filling molds with flowable model and molding compounds
JPH07164128A (en) * 1993-12-10 1995-06-27 Ube Ind Ltd Method and apparatus for pressurized casting
JP2639625B2 (en) * 1994-04-15 1997-08-13 日精樹脂工業株式会社 Control method and device for injection molding machine
EP0768133B1 (en) * 1995-10-09 2001-12-05 Ahresty Corporation Method of reforming surface of cast product
RU2087251C1 (en) * 1995-11-21 1997-08-20 Московский вечерний металлургический институт Method of vibration treatment of crystallizing metal and device for its embodiment
US5951163A (en) * 1996-10-16 1999-09-14 National Research Council Of Canada Ultrasonic sensors for on-line monitoring of castings and molding processes at elevated temperatures
EP1007591B1 (en) * 1997-08-27 2001-09-26 The Dow Chemical Company Cross-linking of polymers and foams thereof
DE19829336A1 (en) * 1998-02-12 1999-08-26 Didier Werke Ag Process for casting metals under pressure and device for carrying out the process
JP3043751B1 (en) * 1999-04-08 2000-05-22 花野商事株式会社 Metal forming method and metal forming apparatus
DE10018856C8 (en) * 2000-04-14 2013-04-18 Verfahrenstechnik Hübers GmbH Apparatus for the continuous filling and degassing of a reservoir for viscous products and method of operation
GB0014407D0 (en) * 2000-06-12 2000-08-02 Ever Ready Ltd Method of producing cast calots

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3181211A (en) * 1962-05-16 1965-05-04 Adams Millis Corp Die casting with ultrasonic vibration
US3117355A (en) * 1962-06-04 1964-01-14 Adams Millis Corp Apparatus for improvement of die castings by vibration
GB2008023A (en) * 1977-08-24 1979-05-31 Daniels Stroud Ltd Vibrating moulding material during injection or extrusion
JPS57134241A (en) * 1981-02-13 1982-08-19 Jidosha Imono Kk Method for addition of inoculant
DE3516666A1 (en) * 1985-05-09 1986-11-13 Heinz Dr.-Ing. 5100 Aachen Derek Process for producing a moulding, in particular from low-viscosity moulding compositions
JPH04313457A (en) * 1991-04-11 1992-11-05 Hitachi Metals Ltd Method and apparatus for pressurized vibration casting
US5650104A (en) * 1992-05-11 1997-07-22 Thermold Partners L.P. Molding deformable materials with use of vibrating wall surfaces
JPH06328194A (en) * 1993-05-21 1994-11-29 Ube Ind Ltd Casting mold
JPH07100878A (en) * 1993-10-05 1995-04-18 Nachi Fujikoshi Corp Method and device for in-mold vibration processing
US5542466A (en) * 1994-03-28 1996-08-06 Didier-Werke Ag Method and device for the casting of molten material to nearly final intended dimensions by commencing solidification of molten material in a casting nozzle passage while moving the solidifying material through the passage by ultrasonic vibrations
DE19534546A1 (en) * 1994-09-16 1996-03-21 Nissei Plastics Ind Co Injection moulding machine with vibration unit for compacting or cutting cooling prod.
JPH08174599A (en) * 1994-12-26 1996-07-09 Nissei Plastics Ind Co Injection-vibration molding method and die therefor
JPH08243707A (en) * 1995-03-10 1996-09-24 Hajime Onoda Half-solidified casting apparatus
EP0853539B1 (en) * 1995-09-01 2003-11-19 Jean-Pierre Ibar Method and apparatus for controlling gas assisted injection molding
GB2306378A (en) * 1995-10-21 1997-05-07 Univ Warwick Injection moulding apparatus
WO2000002686A1 (en) * 1998-07-13 2000-01-20 Hayes Lemmerz International, Inc. Method and apparatus for casting vehicle wheels
JP2000246415A (en) * 1999-03-04 2000-09-12 Toyota Motor Corp Rheocasting method and apparatus thereof
DE10028293A1 (en) * 2000-06-07 2001-12-20 Saechsisches Metallwerk Freibe Process for vibration treating copper alloy melts comprises pouring a copper alloy melt into a casting mold anchored to a vibration table, and vibrating up to the end of the solidification

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Section Ch, Week 199816 Derwent Publications Ltd., London, GB; Class M22, AN 1998-177372 XP002264870 & RU 2 087 251 C (MOSC METAL EVENING INST) , 20. August 1997 (1997-08-20) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 006, no. 236 (M-173), 25. November 1982 (1982-11-25) & JP 57 134241 A (JIDOUSHIYA IMONO KK), 19. August 1982 (1982-08-19) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 133 (M-1383), 19. März 1993 (1993-03-19) & JP 04 313457 A (HITACHI METALS LTD), 5. November 1992 (1992-11-05) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 02, 31. März 1995 (1995-03-31) -& JP 06 328194 A (UBE IND LTD), 29. November 1994 (1994-11-29) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 07, 31. August 1995 (1995-08-31) & JP 07 100878 A (NACHI FUJIKOSHI CORP;OTHERS: 03), 18. April 1995 (1995-04-18) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 11, 29. November 1996 (1996-11-29) & JP 08 174599 A (NISSEI PLASTICS IND CO), 9. Juli 1996 (1996-07-09) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 01, 31. Januar 1997 (1997-01-31) & JP 08 243707 A (ONODA HAJIME), 24. September 1996 (1996-09-24) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 12, 3. Januar 2001 (2001-01-03) & JP 2000 246415 A (TOYOTA MOTOR CORP), 12. September 2000 (2000-09-12) *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7290590B2 (en) 2004-09-30 2007-11-06 Aluwag Ag Apparatus and process for producing shaped parts
EP1900456A1 (en) * 2006-09-18 2008-03-19 Aluwag Ag Apparatus for manufacturing molded parts
EP1995748A1 (en) * 2007-05-22 2008-11-26 ABB Technology AG Process for manufacturing shaped parts for switching devices in low-voltage, medium-voltage and high-voltage engineering, and a switching device itself
WO2008141803A1 (en) * 2007-05-22 2008-11-27 Abb Technology Ag Process for manufacturing shaped parts for switching devices in low-voltage, medium-voltage and high voltage engineering, and a switching device itself
ITBO20130146A1 (en) * 2013-04-03 2014-10-04 Maprof Sas Di Renzo Moschini E C MACHINE AND METHOD OF PRESSOCOLATE IN SEMISOLIDO
CN104785746A (en) * 2015-03-28 2015-07-22 齐鲁工业大学 Powder injection argon blowing pressure casting technology
CN111054897A (en) * 2020-01-06 2020-04-24 广西润启互联网科技有限公司 Die-casting equipment for 5G automobile parts

Also Published As

Publication number Publication date
DE10233067A1 (en) 2004-02-05
AU2003238328A1 (en) 2004-02-09
WO2004009273A3 (en) 2004-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60111190T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING CAST FOAM BODIES
DE2725849C3 (en) Apparatus for the production of spherical particles
WO2000048767A1 (en) Device for producing semifinished goods and moulded parts made of metal material
EP1046444B1 (en) Pressure diecasting method
DE60128114T2 (en) PRESSURE PIPING OF ALUMINUM
DE60301947T2 (en) Use of Neuregulin-ß as Indicator and / or Target
EP1004374B1 (en) Die casting method and apparatus to produce alloy castings with thixotropic characteristics
WO2004009273A2 (en) Moulding of a crystallisable material in the liquid or pasty state
DE60319533T2 (en) INJECTION METHOD IN HALF-RESISTANT CONDITION
EP3253514A1 (en) Method and device for additively producing components
EP3320999B1 (en) Production method with a vacuum sand mould
DE69916707T2 (en) Method and device for injection molding semi-liquid metals
DE4444123C2 (en) Die casting process and die casting device
DE4092542C2 (en) Process for producing a series of casting molds or molded parts and device for carrying out the process
DE10002670C2 (en) Die casting process and device for carrying it out
EP1250972A2 (en) Method and device for continuous casting slabs, especially thin slabs
DE4403536C2 (en) Process for casting molten metal
WO2020200893A1 (en) Device and method for producing a metal component
CH664298A5 (en) Mfg. small pills of medicine, food, fertiliser, etc. - by injecting into 1st partly liq. material, a pulsating jet of 2nd partly liq. material to form particle after each pulsation
EP1349686A1 (en) Method for providing a partially solidified alloy suspension and devices
DE112014004789T5 (en) Forming a sand mold using foamed sand, mold and sand mold
WO2006117111A1 (en) Method for the production of pigs, and pigs
DE102014109706A1 (en) Construction and use of a geometrically densely packed powder layer
DE102004008947A1 (en) Molding light metals comprises setting up vibrations in melt before casting
EP0674958A2 (en) Method and device for near net shape casting

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP