DE102006002341A1

DE102006002341A1 - Die casting tool, especially for magnesium, has heated channel which leads to molding chamber, second channel linking these which is cooled by unit which can be adjusted to produce desired temperature in channel

Info

Publication number: DE102006002341A1
Application number: DE200610002341
Authority: DE
Inventors: Martin Scharrer; Andreas Lohmüller; Mark Hartmann
Original assignee: KOMPETENZZENTRUM NEUE MATERIAL; KOMPETENZZENTRUM NEUE MATERIALIEN NORDBAYERN GmbH
Current assignee: KOMPETENZZENTRUM NEUE MATERIAL; KOMPETENZZENTRUM NEUE MATERIALIEN NORDBAYERN GmbH
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-07-26

Abstract

Die casting tool has a heated channel (3) which leads to a molding chamber (9). A channel (11) links these which can be cooled by a unit (10) which can be adjusted to produce the desired temperature in the channel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spritzgießwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an injection molding tool according to the preamble of claim 1.

Spritzgießwerkzeuge, insbesondere Druckgusswerkzeuge umfassen zur Verbindung einer zur Herstellung eines Formteils vorgesehenen Kavität mit der Druckgussvorrichtung ein Angusssystem. Das Angusssystem besteht üblicherweise aus einer Vielzahl von Kanälen. Die Kanäle können dabei in der Nähe der Druckgussvorrichtung jeweils mit einem Verschluss versehen sein. Ein mit einem solchen Druckgusswerkzeug hergestelltes Formteil weist neben dem eigentlichen Formteil daran angegossene Angusskanäle sowie Überläufe auf. Diese angegossenen Angusskanäle und Überläufe werden in einem nachfolgendem Arbeitsschritt vom eigentlichen Formteil getrennt. Insbesondere bei der Herstellung dünnwandiger Formteile kann dieses überschüssige Material bis zu 90 Gew.% betragen. Lediglich 10 Gew.% des Materials werden für die Herstellung des eigentlichen Formteils benötigt.Injection molds, In particular, die-casting tools include for connection to one for production a molding provided cavity with the die casting device a gate system. The gating system usually consists of a large number of channels. The channels can while nearby the die casting device be provided with a closure. A molded part produced with such a die-casting tool has in addition to the actual molded part cast on it sprues and overflows. These cast sprues and overflows in a subsequent step from the actual molding separated. In particular, in the production of thin-walled moldings, this excess material up to 90% by weight. Only 10% by weight of the material become for the Production of the actual molding needed.

Um diesem Nachteil entgegenzuwirken, sind aus dem Bereich der Kunststoffspritzgusstechnik Spritzgießwerkzeuge bekannt, bei denen die Kanäle des Angusssystems mit einer Heizvorrichtung versehen sind. Ein derartiges Angusssystem wird im Gegensatz zum vorerwähnten "Kaltkanalsystem" auch als "Heißkanalsystem" bezeichnet. Dabei können die Verschlüsse zum Verschließen der Kanäle jeweils nahe an der Kavität angeordnet werden. Bei einem solchen Spritzgießwerkzeug kann das beheizte Angusssystem relativ nahe an die Kavität herangeführt werden. Es zeichnet sich dadurch aus, dass die zusammen mit dem Formteil erstarrten Abschnitte des Angusssystems sowie der Überläufe einen wesentlich geringeren Anteil im Vergleich zum Gewicht des Formteils ausmachen als bei einem Angusssystem mit Kaltkanalsystem.Around counteract this disadvantage, are in the field of plastic injection molding injection molding known in which the channels of the Angusssystems are provided with a heater. Such a thing Angus system is referred to as "hot runner system" in contrast to the aforementioned "cold runner system". there can the closures to close of the channels each close to the cavity to be ordered. In such an injection mold, the heated Angus system be brought relatively close to the cavity. It stands out characterized in that the solidified together with the molding sections of the gate system as well as the overflows a substantial make up a smaller proportion compared to the weight of the molded part as with a sprue system with cold runner system.

Spritzgießwerkzeuge mit Heißkanalsystem werden nach dem Stand der Technik insbesondere zur Herstellung von Kunststoffspritzgussteilen verwendet. Zur Herstellung metallischer Formkörper aus Magnesium sind solche Spritzgießwerkzeuge mit Heißkanalsystem ungeeignet, weil es wegen der hohen Temperaturen der Metallschmelze im Heißkanalsystem zu einer unerwünschten Reaktion der Metallschmelze mit den zur Herstellung des Heißkanalsystems verwendeten Werkstoffen kommt.injection molds be with hot runner system according to the prior art, in particular for the production of plastic injection molded parts used. For the production of metallic moldings of magnesium are those injection molds with hot runner system unsuitable because it is because of the high temperatures of the molten metal in the hot runner system to an undesirable Reaction of the molten metal with those for the production of the hot runner system used materials comes.

Die US 6,410,895 B2 beschreibt ein Heißkanalsystem, bei dem die Wärme mittels einer Induktionsvorrichtung erzeugt wird.The US Pat. No. 6,410,895 B2 describes a hot runner system in which the heat is generated by means of an induction device.

Aus der WO 00/47352 ist eine Spritzgussvorrichtung für Metall bekannt, bei der beheizbare Düsen vorgesehen sind.Out WO 00/47352 an injection molding apparatus for metal is known in the heatable Provided nozzles are.

Die WO 2004/078383 A1 offenbart ein Spritzgießwerkzeug mit einem beheizbaren Angusssystem. Zum Anschluss des Spritzgießwerkzeugs an eine Spritzgießvorrichtung ist ein mit einer Kühleinrichtung versehenes Verbindungsstück vorgesehen.The WO 2004/078383 A1 discloses an injection mold with a heatable Angus system. For connection of the injection mold to an injection molding device is one with a cooling device provided connector intended.

Die DE 196 11 267 C1 offenbart eine gattungsgemäßes Spritzgießwerkzeug mit beheizbarer Angussbuchse. Im Bereich einer Einschnürung der Angussbuchse ist eine in Form eines Luftspalts ausgeführte Kühleinrichtung vorgesehen. Bei einem hohen Durchsatz oder einer Änderung der Temperatur der Schmelze kann es vorkommen, dass ein Verschluss nach Art eines kalten Pfropfens nicht dicht abschließt.The DE 196 11 267 C1 discloses a generic injection mold with heatable sprue bushing. In the area of a constriction of the sprue bush, a cooling device designed in the form of an air gap is provided. At a high throughput or a change in the temperature of the melt, it may happen that a closure in the manner of a cold plug does not close tight.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Spritz gießwerkzeug angegeben werden, das eine möglichst effiziente Herstellung metallischer Spritzgussteile ermöglicht. Das Spritzgießwerkzeug soll sich insbesondere zur Herstellung von aus Magnesium hergestellten Spritzgussteilen eignen.task The invention is to the disadvantages of the prior art remove. In particular, an injection molding tool should be specified, the one possible efficient production of metal injection molded parts possible. The injection mold is intended in particular for the production of magnesium Injection molded parts are suitable.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 14.These The object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of Invention emerge from the features of claims 2 to 14th

Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühleinrichtung eine Steuer- oder Regeleinrichtung zur Einstellung einer vorgegebenen Temperatur im Kanalabschnitt umfasst. Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuer- oder Regeleinrichtung kann der Kanalabschnitt auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten werden. Das gewährleistet eine einwandfreie Funktion eines im Kanalabschnitt vorgesehenen Verschlusses, insbesondere die Funktion eines Verschlusses nach Art eines kalten Pfropfens. Das vorgeschlagene Spritzgießwerkzeug eignet sich insbesondere zur Herstellung von Formteilen aus Magnesium nach dem so genannten "Thixomolding Verfahren". Dabei werden teilflüssige Magnesiumschmelzen verwendet, deren Verarbeitungstemperatur etwa 100°C niedriger liegt, als die Verarbeitungstemperatur einer vollständig aufgeschmolzenen Magnesiumschmelze. Es finden hier in weit geringerem Umfang Reaktionen zwischen einem zur Herstellung des Angusssystems verwendeten Werkstoff und der teilflüssigen Magnesiumschmelze statt. Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuer- und Regeleinrichtung kann die Temperatur im Kanalabschnitt exakt auf einen vorgegebenen relativ niedrigen Wert gehalten werden. Damit können unerwünschte Reaktionen zwischen der Magnesiumschmelze und dem zur Herstellung des Kanalabschnitts verwendeten Werkstoff minimiert werden.To proviso The invention provides that the cooling device has a control or control device for setting a predetermined temperature includes in the channel section. With the inventively proposed tax or Regulating device, the channel section on a predetermined Temperature are kept. This ensures a flawless Function of a provided in the channel section closure, in particular the Function of a closure in the manner of a cold plug. The proposed injection mold is particularly suitable for the production of moldings made of magnesium after the so-called "thixomolding Procedure " become partially liquid magnesium melts used, whose processing temperature is about 100 ° C lower lies, as the processing temperature of a completely molten Magnesium melt. There are far fewer reactions here between a material used to make the gate system and the semi-liquid Magnesium melt instead. With the inventively proposed tax and Control device, the temperature in the channel section exactly be kept a predetermined relatively low value. This can cause unwanted reactions between the magnesium melt and that for the production of the channel section used material can be minimized.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kanalabschnitt so ausgebildet, dass darin ein Verschluss durch Ausbildung eines kalten Pfropfens herstellbar ist. In diesem Fall kann in einem vom Kanalabschnitt zur Kavität führenden weiteren Kanalabschnitt eine Tasche zum Auffangen des Pfropfens vorgesehen sein. Durch das Vorsehen der Verschlusseinrichtung bzw. des Verschlusses durch Ausbildung eines kalten Pfropfens im Kanalabschnitt können Formteile hergestellt werden, bei denen die davon sich erstreckenden Anguss- und Überlaufabschnitte relativ kurz ausgebildet sind. Die Herstellung der Formteile erfordert einen drastisch verringerten Materialeinsatz.To According to an advantageous embodiment, the channel section is designed such that in that a closure can be produced by forming a cold plug is. In this case, in one leading from the channel section to the cavity further channel section provided a pocket for catching the plug be. By the provision of the closure device or the closure by forming a cold plug in the channel section molded parts can in which the sprues extending therefrom are and overflow sections are relatively short. The production of moldings requires a drastically reduced material usage.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Kühleinrichtung einen den Kanalabschnitt zumindest teilweise umgebenden Hohlraum zum Durchleiten eines Kühlfluids. Bei dem Kühlfluid handelt es sich zweckmäßigerweise um eine Flüssigkeit, vorzugsweise um Öl.To In a further advantageous embodiment, the cooling device comprises a cavity surrounding the channel portion at least partially Passing a cooling fluid. When the cooling fluid acts it is expediently to a liquid, preferably around oil.

Vorteilhafterweise umfasst die Steuer- oder Regeleinrichtung zumindest einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Kanalabschnitts und/oder des Kühlfluids. Es kann sich dabei beispielsweise um ein Thermoelement handeln. Die Steuer- oder Regeleinrichtung kann ferner ein Mittel zur Steuerung oder Regelung eines Volumenstroms und/oder einer Kühlfluidtemperatur des durch den Hohlraum strömenden Kühlfluids aufweisen. Es kann sich dabei um ein Drosselventil, eine steuerbare Pumpe, eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Kühlfluids oder Ähnliches handeln.advantageously, the control or regulating device comprises at least one temperature sensor for Detecting the temperature of the channel section and / or the cooling fluid. It may be, for example, a thermocouple. The tax or Control means may further comprise means for control or regulation a volume flow and / or a cooling fluid temperature of flowing the cavity cooling fluid exhibit. It can be a throttle valve, a controllable pump, a cooling device for cooling of the cooling fluid or similar act.

Mittels der Regeleinrichtung ist es zweckmäßigerweise möglich, den Volumenstrom des Kühlfluids und/oder die Kühlfluidtemperatur automatisch in Abhängigkeit einer vorgegebenen Temperatur des Kanalabschnitts und/oder des Kühlfluids zu regeln. Bei der Regeleinrichtung kann es sich zweckmäßigerweise um eine programmgesteuerte Regeleinrichtung handeln, welche die Funktion eines P-, PI-, PD-, PID-Regels oder dgl. erfüllt.through the control device, it is suitably possible, the Volume flow of the cooling fluid and / or the cooling fluid temperature automatically depending a predetermined temperature of the channel portion and / or the cooling fluid to regulate. In the control device may expediently order a program-controlled control device, which is the function P, PI, PD, PID or the like.

Vorteilhafterweise ist zwischen der Kühleinrichtung und der Heizvorrichtung ein thermisches Isolationsmaterial vorgesehen. Damit kann eine thermische Entkopplung der Kühleinrichtung und der Heizvorrichtung erreicht werden. Das erleichtert die Einstellung einer vorgegebenen Temperatur bzw. eines Temperaturgradienten im Kanalabschnitt. Das thermische Isolationsmittel ist zweckmäßigerweise aus einem Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Es kann sich dabei um herkömmliche hitzebeständige Isoliermaterialien handeln. Bei dem thermischen Isolationsmittel kann es sich insbesondere um ein Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 20 W/mK handeln. Eine derartige geringe Wärmeleitfähigkeit weisen beispielsweise Kobalt-, Nickel- oder Titanlegierungen auf. Das thermische Isolationsmaterial kann auch zumindest ein mit einem Gas, beispielsweise Luft, gefüllter oder durchströmter Spalt sein.advantageously, is between the cooling device and the heater provided a thermal insulation material. This can be a thermal decoupling of the cooling device and the heater be achieved. This facilitates the setting of a given Temperature or a temperature gradient in the channel section. The thermal Isolation agent is expediently made a material with a low thermal conductivity produced. It can this is conventional heat-resistant Act insulating materials. In the thermal insulation means It may in particular be a metal with a thermal conductivity of less than 20 W / mK act. Such a low thermal conductivity have, for example, cobalt, nickel or titanium alloys. The thermal insulation material can also at least one with a Gas, such as air, filled or perfused Be a split.

Der weitere Kanalabschnitt kann Bestandteil eines die Kavität umfassenden Werkzeugeinsatzes sein. Das ermöglicht eine funktionelle Trennung des Heißkanalsystems mit Kühleinrichtung – einerseits – und des die Kavität umfassenden Werkzeugeinsatzes – andererseits – und damit die Verwendung besonders geeigneter Werkstoffe zur Herstellung des Werkzeugeinsatzes. Selbstverständlich ist es auch möglich, das vorgeschlagene Spritzgießwerkzeug monolithisch, d. h. ohne das Vorsehen von Einsätzen, auszuführen.Of the further channel section may be part of a cavity comprising the Be tool insert. This allows a functional separation of the hot runner system with cooling device - on the one hand - and the the cavity comprehensive use of tools - on the other hand - and thus the use of particularly suitable materials for the production of the tool insert. Of course it is also possible the proposed injection mold monolithic, d. H. without the provision of inserts, perform.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein mit einer Schmelze in Kontakt kommender Abschnitt aus einem der folgenden Werkstoffe hergestellt:
Werkzeugstahl, Molybdän, Kobalt, Tantal, Niob, Molybdän-, Kobalt-, Tantal-, Niob-Basislegierung. Bei dem vorgenannten Abschnitt kann es sich insbesondere um den Heißkanal, den Kanalabschnitt und/oder den die Kavität umfassenden Werkzeugeinsatz handeln. Der Heißkanal kann Bestandteil eines aus einem Stück hergestellten, monolithisch ausgebildeten Spritzgießwerkzeug sein. In diesem Fall ist das Spritzgießwerkzeug insgesamt aus einem der vorgenannten Werkstoffe hergestellt.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, at least one section coming into contact with a melt is produced from one of the following materials:
Tool steel, molybdenum, cobalt, tantalum, niobium, molybdenum, cobalt, tantalum, niobium base alloy. The above-mentioned section may in particular be the hot runner, the channel section and / or the tool insert comprising the cavity. The hot runner may be part of a one-piece monolithic injection molding tool. In this case, the injection mold is made entirely of one of the aforementioned materials.

Vorteilhafterweise ist der Abschnitt Bestandteil des, vorzugsweise aus dem Werkzeugstahl oder einer Ni-Basis-Superlegierung, hergestellten Heißkanals. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Abschnitt eine, vorzugsweise als herausnehmbarer Einsatz ausgebildete, Auskleidung des Heißkanals ist. Das ermöglicht eine besonders kostengünstige Überarbeitung des vorgeschlagenen Spritzgießwerkzeugs.advantageously, the section is part of, preferably from the tool steel or a Ni base superalloy, manufactured hot runner. According to a particularly advantageous embodiment is provided that the section one, preferably as a removable insert trained, lining of the hot runner is. That allows one particularly cost-effective revision the proposed injection mold.

Als zweckmäßig hat es sich weiter erwiesen, dass der Werkzeugstahl als Legierungsbestandteile jeweils 0,1 bis 1,0 Gew.% an C, Si, und Mn sowie zumindest einen der folgenden weiteren Legierungsbestandteile enthält: Co, in einer Menge von 2,5 bis 11,0 Gew.%, vorzugsweise 9,5 bis 10,5 Gew.%; Cr, in einer Menge von 2,5 bis 10,0 Gew.%, vorzugsweise 9,0 bis 10,0 Gew.%; V, in einer Menge von 0,4 bis 2,1 Gew.%; W, in einer Menge von 4,0 bis 6,0 Gew.%, vorzugsweise 5,0 bis 6,0 Gew.%; Mo, in einer Menge von 0,4 bis 3,5 Gew.%, vorzugsweise 1,8 bis 2,2 Gew.% aufweist. Die vorgeschlagenen Werkzeugstähle weisen eine ausgezeichnete Stabilität gegenüber Magnesium-Basisschmelzen auf. Unter einer Magnesium-Basisschmelze wird eine Schmelze verstanden, die zumindest 70 Gew.% Magnesium, üblicherweise jedoch mehr als 80 Gew.% Magnesium enthält. Eine Magnesium-Basislegierung kann daneben Legierungsbestandteile wie Aluminium, Silizium, Mangan und dgl. enthalten.It has further been found to be expedient that the tool steel contains in each case from 0.1 to 1.0% by weight of C, Si and Mn as alloying constituents and at least one of the following further alloying constituents: Co, in an amount of from 2.5 to 11.0% by weight, preferably 9.5 to 10.5% by weight; Cr, in an amount of 2.5 to 10.0% by weight, preferably 9.0 to 10.0% by weight; V, in an amount of 0.4 to 2.1% by weight; W, in an amount of 4.0 to 6.0% by weight, preferably 5.0 to 6.0% by weight; Mo, in an amount of 0.4 to 3.5 wt.%, Preferably 1.8 to 2.2 wt.% Has. The proposed tool steels have excellent stability against magnesium base melts. A magnesium base melt is understood as meaning a melt which contains at least 70% by weight of magnesium, but usually more than 80% by weight of magnesium. A magnesium-based alloy can besides alloying components such as aluminum, silicon, manganese and the like included.

Bei der Verwendung der vorgenannten Materialien zur Herstellung des erfindungsgemäßen Werkzeugs werden insbesondere unerwünschte Reaktionen, beispielsweise die Bildung intermetallische Legierungen oder dgl., zwischen einer Magnesium-Basisschmelze und dem Werkzeug vermieden. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Werkzeug kann also insbesondere zur Verarbeitung von Magnesium-Basisschmelzen verwendet werden.at the use of the aforementioned materials for the production of inventive tool are particularly undesirable Reactions, such as the formation of intermetallic alloys or the like, between a magnesium base melt and the tool avoided. The inventively proposed Tool can thus in particular for the processing of magnesium base melts be used.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:following is an embodiment of Invention with reference to the drawing explained. It demonstrate:

1 eine schematische Querschnittsansicht durch ein Spritzgießwerkzeug und 1 a schematic cross-sectional view through an injection mold and

2 eine schematische Ansicht einer Steuer- und Regeleinrichtung. 2 a schematic view of a control and regulating device.

Das Spritzgießwerkzeug in 1 umfasst einen Werkzeugeinsatz 1 und einen Angusseinsatz 2, welche in ein Werkzeug einsetzbar sind. Der Werkzeugeinsatz 1 und der Angusseinsatz 2 können nach einer alternativen (hier nicht gezeigten) Ausgestaltungsform auch in einem Stück mit dem sie umgebenden Werkzeug hergestellt sein.The injection mold in 1 includes a tool insert 1 and a sprue use 2 which can be used in a tool. The tool insert 1 and the Angusseinsatz 2 may also be made in one piece with the surrounding tool according to an alternative embodiment (not shown here).

Der, z. B. aus einem ersten Werkzeugstahl 2343 oder 2344 hergestellte, Angusseinsatz 2 weist einen zweckmäßigerweise aus einem zweiten Werkzeugstahl hoher Güte, z. B. Werkzeugstahl 1.2888, hergestellten Heißkanal 3 auf. Der als Einsatz ausgebildete Heißkanal 3 ist von Heizelementen 4, z. B. elektrischen Widerstandsheizelementen, umgeben. Die Heizelemente 4 sind unter Ausbildung eines Zwischenraums 5 in einer im Angusseinsatz 2 vorgesehenen Ausnehmung 6 aufgenommen. Der Zwischenraum 5 trägt zur thermischen Isolierung der Heizelemente 4 gegenüber dem Angusseinsatz 2 bei. Die Ausnehmung 6 kann zur weiteren thermischen Isolierung an ihrer den Heizelementen 4 zugewandten Innenseite mit einer ersten thermischen Isolierung 7 verkleidet sein. Es kann sich dabei beispielsweise um ein keramisches Material handeln.The, z. B. made of a first tool steel 2343 or 2344, Angusseinsatz 2 conveniently has a second high-quality tool steel, z. B. tool steel 1.2888, manufactured hot runner 3 on. The trained as an insert hot runner 3 is of heating elements 4 , z. B. electrical resistance heating elements surrounded. The heating elements 4 are under formation of a gap 5 in one in the Angusseinsatz 2 provided recess 6 added. The gap 5 contributes to the thermal insulation of the heating elements 4 opposite the Angusseinsatz 2 at. The recess 6 can be used for further thermal insulation on their heating elements 4 facing inside with a first thermal insulation 7 be disguised. It may be, for example, a ceramic material.

Der Heißkanal 3 ist an seiner den Heizelementen 4 abgewandten Innenseite mit einer Auskleidung 8 versehen, welche eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber metallischen Schmelzen, insbesondere Aluminium-, Magnesium- oder Zinkschmelzen, aufweist. Die, zweckmäßigerweise als herausnehmbarer Einsatz ausgebildete, Auskleidung 8 kann z. B. aus einem der folgenden Materialien hergestellt sein: dritter Werkzeugstahl, Molybdän, Kobalt, Tantal, Niob, Molybdän-, Kobalt-, Tantal- oder Niob-Basislegierung. Im Gegensatz zum ersten und zum zweiten Werkzeugstahl weist der dritte Werkzeugstahl eine hervorragende Stabilität, insbesondere gegenüber Magnesiumschmelzen, auf. Der dritte Werkzeugstahl enthält als Legierungsbestandteile jeweils 0,1 bis 1,0 Gew.% an C, Si, und Mn sowie zumindest einen der folgenden weiteren Legierungsbestandteile: Co, in einer Menge von 2,5 bis 11,0 Gew.%, vorzugsweise 9,5 bis 10,5 Gew.%; Cr, in einer Menge von 2,5 bis 10,0 Gew.%, vorzugsweise 9,0 bis 10,0 Gew.%; V, in einer Menge von 0,4 bis 2,1 Gew.%; W, in einer Menge von 4,0 bis 6,0 Gew.%, vorzugsweise 5,0 bis 6,0 Gew.%; Mo, in einer Menge von 0,4 bis 3,5 Gew.%, vorzugsweise 1,8 bis 2,2 Gew.%.The hot runner 3 is at its the heating elements 4 facing away from the inside with a lining 8th provided, which has a high corrosion resistance to metallic melts, especially aluminum, magnesium or zinc melts. The, suitably designed as a removable insert, lining 8th can z. B. be made of one of the following materials: third tool steel, molybdenum, cobalt, tantalum, niobium, molybdenum, cobalt, tantalum or niobium-based alloy. In contrast to the first and the second tool steel, the third tool steel has excellent stability, especially against magnesium melts. The third tool steel contains as alloy constituents in each case 0.1 to 1.0% by weight of C, Si and Mn and at least one of the following further alloy constituents: Co, in an amount of 2.5 to 11.0% by weight, preferably 9.5 to 10.5% by weight; Cr, in an amount of 2.5 to 10.0% by weight, preferably 9.0 to 10.0% by weight; V, in an amount of 0.4 to 2.1% by weight; W, in an amount of 4.0 to 6.0% by weight, preferably 5.0 to 6.0% by weight; Mo, in an amount of 0.4 to 3.5% by weight, preferably 1.8 to 2.2% by weight.

Nach einer (hier nicht gezeigten) Variante der Erfindung kann der Heißkanal 3 auch monolithisch hergestellt sein, d. h. unter Weglassung der Auskleidung 8. In diesem Fall ist bei der. Erzielung einer guten Korrosionsbeständigkeit der Heißkanal aus einem Werkzeugstahl mit hoher Güte, beispielsweise X20CoCrWMo10-9, X32CrMoCoV333, X45CoCrWV5-5-5, X45CoCrMoV5-5-3 oder einer Molybdän-Basislegierung, beispielsweise TZM, hergestellt. Derartige Legierungen weisen eine hohe Warmfestigkeit auf.After a (not shown here) variant of the invention, the hot runner 3 be made monolithic, ie, omitting the lining 8th , In this case is at the. Achieving a good corrosion resistance of the hot runner from a high-quality tool steel, for example X20CoCrWMo10-9, X32CrMoCoV333, X45CoCrWV5-5-5, X45CoCrMoV5-5-3 or a molybdenum-based alloy, such as TZM produced. Such alloys have a high heat resistance.

Zwischen dem Heißkanal 3 und einer im Werkzeugeinsatz 1 vorgesehenen Kavität 9 befindet sich ein Kanalabschnitt 11, welcher von einer Kühleinrichtung 10 umgeben ist. Der Kanalabschnitt 11 weist einen geringeren Durchmesser auf als der mit der Auskleidung 8 versehene Heißkanal 3. Eine zwischen der Kühleinrichtung 10 und dem Heißkanal 3 vorgesehene zweite thermische Isolierung 12 ist zweckmäßigerweise aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 20 W/mK hergestellt. Es kann sich dabei beispielsweise um eine Titan- oder Nickel-Basislegierung handeln, welche in Bereichen direkten Kontakts mit der Schmelze, z. B. mit Stellit, verkleidet sein kann. Die zweite thermische Isolierung 12 weist einen vom Heißkanal 3 zum Kanalabschnitt 11 hin sich verjüngenden Durchflussquerschnitt auf. Der Kanalabschnitt 11 bildet infolgedessen eine Düse. Mit dem Bezugszeichen 12a ist ein Befestigungselement bezeichnet, welches ähnlich wie die zweite thermische Isolierung aus einer Titan- oder Nickel-Basislegierung hergestellt sein kann.Between the hot runner 3 and one in the tool insert 1 provided cavity 9 there is a channel section 11 , which of a cooling device 10 is surrounded. The channel section 11 has a smaller diameter than that with the liner 8th provided hot runner 3 , One between the cooling device 10 and the hot runner 3 provided second thermal insulation 12 is suitably made of a material with a thermal conductivity of less than 20 W / mK. It may be, for example, a titanium or nickel-based alloy, which in areas of direct contact with the melt, z. B. with stellite, can be clad. The second thermal insulation 12 indicates one of the hot runner 3 to the canal section 11 towards tapered flow area on. The channel section 11 As a result, it forms a nozzle. With the reference number 12a is a fastener referred to, which may be made similar to the second thermal insulation of a titanium or nickel-based alloy.

Die Kühleinrichtung 10 weist zumindest einen den Kanalabschnitt 11 umgebenden Kühlkanal 13 auf. Durch den Kühlkanal 13 kann (hier nicht gezeigtes) Kühlfluid, insbesondere Öl, zur Kühlung des Kanalabschnitts 11 auf eine vorgegebene Temperatur geführt werden.The cooling device 10 at least one has the channel section 11 surrounding cooling channel 13 on. Through the cooling channel 13 can (not shown here) cooling fluid, in particular oil, for cooling the channel section 11 be led to a predetermined temperature.

Der Kanalabschnitt 11 wird durch einen weiteren Kanalabschnitt 14 fortgesetzt, welcher in die Kavität 9 mündet. Der weitere Kanalabschnitt 14 weist gegenüberliegend dem Kanalabschnitt 11 eine Tasche 15 zum Auffangen eines im weiteren Kanalabschnitt 14 gebildeten Pfropfens (hier nicht gezeigt) auf.The channel section 11 is through a further channel section 14 which continues into the cavity 9 empties. The further channel section 14 opposite to the channel section 11 a pocket 15 to catch one in the other channel section 14 formed plug (not shown here) on.

Mit den Bezugszeichen T1 bis T4 sind Thermoelemente bezeichnet. Ein erstes Thermoelement T1 ist im Kühlkanal 13 zur Messung der Temperatur des darin zirkulierenden Kühlfluids angeordnet. Zur Messung der Temperatur des Heißkanals 3 sind weitere Thermoelemente T2, T3 und T4 vorgesehen.The reference symbols T1 to T4 designate thermocouples. A first thermocouple T1 is in the cooling channel 13 for measuring the temperature of the cooling fluid circulating therein. For measuring the temperature of the hot runner 3 Further thermocouples T2, T3 and T4 are provided.

2 zeigt schematisch eine Steuer- und Regeleinrichtung, mit der die Temperatur des Spritzgießwerkzeugs steuer- und/oder regelbar ist. Eingangsseitig sind die Thermoelemente T1 bis T4 sowie ein Durchflussmesser zur Messung des Volumenstroms des Kühlfluids durch den Kühlkanal 13 angeschlossen. Bei der Steuer- und/oder Regeleinrichtung handelt es sich zweckmäßigerweise um eine prozessrechnergesteuerte Einrichtung, beispielsweise einen Computer. Die mit der Steuer- und Regeleinrichtung erzeugten Steuer- und/oder Regelsignale werden ausgangsseitig an Leistungsstellelemente zur Einstellung der Leistung der Heizelemente 4, einer (hier nicht gezeigten) Heizung und/oder Kühlung für das Kühlmedium sowie ein Stellglied, beispielsweise ein Ventil zur Einstellung eines Volumenstroms des Kühl- bzw. Temperiermediums weitergegeben. 2 schematically shows a control and regulating device with which the temperature of the injection mold is controlled and / or regulated. On the input side, the thermocouples T1 to T4 and a flow meter for measuring the volume flow of the cooling fluid through the cooling channel 13 connected. The control and / or regulating device is expediently a process-computer-controlled device, for example a computer. The control and / or regulating signals generated by the control and regulating device are output on power control elements for adjusting the power of the heating elements 4 , a (not shown here) heating and / or cooling for the cooling medium and an actuator, such as a valve for adjusting a volume flow of the cooling or tempering passed.

Die Funktion des Spritzgießwerkzeugs ist folgende:
Von einer hier nicht gezeigten Spritzgießvorrichtung wird eine metallische Schmelze, beispielsweise eine Magnesiumschmelze, durch den Heißkanal 3 in die Kavität 9 gespritzt. Sobald die Kavität 9 vollständig gefüllt ist, erstarrt die Schmelze im Bereich des Kanalabschnitts 11 und bildet einen den Kanalabschnitt 11 dicht verschließenden "kalten Pfropfen". Der Werkzeugeinsatz 1 wird anschließend geöffnet, das hergestellte Formteil vom kalten Pfropfen getrennt und entnommen. Anschließend wird durch Schließen des Werkzeugeinsatzes 1 wiederum die Kavität 9 hergestellt. Beim nächsten Einspritzen von Metallschmelze wird der den Kanalabschnitt 11 verschießende Pfropfen in die Tasche 15 gedrückt und dort aufgefangen. Die Metallschmelze gelangt durch den Kanalabschnitt 11 und den weiteren Kanalabschnitt 14 wiederum in die Kavität 9, bis diese vollständig gefüllt ist. Anschließend wird durch die Wirkung der Kühleinrichtung 10 wiederum ein den Kanalabschnitt 11 verschließender kalter Pfropfen gebildet. Das Formteil kann wie vorerwähnt entnommen und das Verfahren mit dem beschriebenen Schritten wiederholt werden.The function of the injection mold is as follows:
From an injection molding apparatus, not shown here, a metallic melt, for example a magnesium melt, through the hot runner 3 into the cavity 9 injected. Once the cavity 9 is completely filled, the melt solidifies in the region of the channel section 11 and forms the channel section 11 tightly closing "cold plug". The tool insert 1 is then opened, the produced molded part separated from the cold plug and removed. Subsequently, by closing the tool insert 1 turn the cavity 9 produced. The next time molten metal is injected, it becomes the channel section 11 Shooting plugs in the bag 15 pressed and caught there. The molten metal passes through the channel section 11 and the other channel section 14 turn into the cavity 9 until it is completely filled. Subsequently, by the action of the cooling device 10 turn the channel section 11 closing cold plug formed. The molding can be removed as mentioned above and the process repeated with the steps described.

Mit der Steuer- und Regeleinrichtung können die Temperaturen im Heißkanal 3 und im Kanalabschnitt 11 so eingestellt werden, dass sich sicher und zuverlässig ein Verschluss nach Art eines "kalten Pfropfens" ausbildet.With the control and regulating device, the temperatures in the hot runner 3 and in the canal section 11 be set so that safely and reliably forms a closure in the manner of a "cold plug".

11: Werkzeugeinsatztool insert
22: Angusseinsatzgate insert
33: Heißkanalhot runner
44: Heizelementheating element
55: Zwischenraumgap
66: Trägerstruktursupport structure
77: erste thermische Isolierungfirst thermal insulation
88th: Auskleidunglining
99: Kavitätcavity
1010: Kühleinrichtungcooling device
1111: Kanalabschnittchannel section
1212: zweite thermische Isolierungsecond thermal insulation
12a12a: Befestigungselementfastener
1313: Kühlkanalcooling channel
1414: weiterer KanalabschnittAnother channel section
1515: Taschebag
T1, T2, T3, T4T1, T2, T3, T4: Thermoelementthermocouple

Claims

Injection mold, wherein at least one with a cavity ( 9 ) connected gate at least in sections as a with a heating device ( 4 ) heated hot runner ( 3 ) is formed, and wherein between the hot runner ( 3 ) and the cavity ( 9 ) with a cooling device ( 10 ) coolable channel section ( 11 ), characterized in that the cooling device ( 10 ) a control or regulating device for setting a predetermined temperature in the channel section ( 11 ).

Injection mold according to claim 1, wherein the channel section ( 11 ) is formed so that a closure can be produced therein by forming a cold plug.

Injection mold according to one of the preceding claims, wherein in one of the channel section ( 11 ) to the cavity ( 9 ) leading further channel section ( 14 ) a pocket ( 15 ) is provided for catching the plug.

Injection mold according to one of the preceding claims, wherein the cooling device ( 10 ) one the channel section ( 11 ) at least partially surrounding cavity ( 13 ) for passing a cooling fluid, preferably a liquid.

Injection mold according to one of the preceding claims, wherein the control or regulating device at least one temperature sensor for detecting the temperature of the channel portion ( 11 ) and / or the cooling fluid.

Injection mold according to one of vorherge claims, wherein the control means comprises means for controlling a volume flow and / or a cooling fluid temperature of the fluid through the cavity ( 13 ) has flowing cooling fluid.

Injection mold according to one of the preceding claims, wherein by means of the control device, the volume flow of the cooling fluid and / or the cooling fluid temperature automatically in dependence of a predetermined temperature of the channel section ( 11 ) and / or the cooling fluid is controllable.

Injection mold according to one of the preceding claims, wherein between the cooling device ( 10 ) and the heating device ( 4 ) a thermal insulation agent ( 12 ) is provided.

injection mold according to one of the preceding claims, wherein the thermal insulation means a metal with a thermal conductivity is less than 20 W / mK.

Injection mold according to one of the preceding claims, wherein the further channel section ( 14 ) Part of a cavity ( 9 ) comprehensive tool insert ( 1 ).

injection mold according to one of the preceding claims, wherein at least one with a melt contacting portion of one of the following Materials: tool steel, molybdenum, cobalt, Tantalum, niobium, molybdenum, Cobalt, tantalum, niobium base alloy.

An injection molding tool according to any one of the preceding claims, wherein the portion is part of the hot runner (preferably made of the tool steel or a Ni base superalloy) ( 3 ).

An injection molding tool according to claim 12, wherein the portion comprises a lining of the hot runner (preferably a removable insert) ( 3 ).

injection mold according to one of the claims 11 to 13, wherein the tool steel as alloying components respectively 0.1 to 1.0 wt% of C, Si, and Mn and at least one of the following further alloying constituents contains: Co, in a crowd from 2.5 to 11.0% by weight, preferably 9.5 to 10.5% by weight; Cr, in an amount of 2.5 to 10.0% by weight, preferably 9.0 to 10, 0% by weight; V, in an amount of 0.4 to 2.1% by weight; W, in in an amount of 4.0 to 6.0% by weight, preferably 5.0 to 6.0% by weight; Not a word, in an amount of 0.4 to 3.5% by weight, preferably 1.8 to 2.2% by weight.