DE102009039595B4

DE102009039595B4 - Niederdruckgießvorrichtung

Info

Publication number: DE102009039595B4
Application number: DE102009039595.4A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Hermann (FH) Pfeifer; Dr. Weißkopf Karl-Ludwig; Dipl.-Ing. Botsch Siegfried
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2029-09-02
Also published as: DE102009039595A1

Abstract

Niederdruckgießvorrichtung (1), umfassend eine Gießform (1.1), in die über wenigstens einen Gießlauf (1.2) ein Gusswerkstoff mittels Gasüberdruck einfüllbar ist, wobei in dem Gießlauf (1.2) und/oder an dem Gießlauf (1.2) zumindest ein Abkühlmodul (2) angeordnet ist, mittels dem ein in dem Gießlauf (1.2) strömender Gusswerkstoff derart abkühlbar ist, dass dieser erstarrt und der Gießlauf (1.2) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt des Gießlaufes (1.2) zumindest in einem Abschnitt (A) vergrößert ist und an diesem Abschnitt (A) der Querschnittsvergrößerung das Abkühlmodul (2) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederdruckgießvorrichtung, wobei die Niederdruckgießvorrichtung zumindest eine Gießform umfasst, in die über einen Gießlauf ein Gusswerkstoff mittels Gasüberdruck einfüllbar ist.
Aus der DE 90 15 025 U1 ist ein Verschlussstopfen für Schmelz- und Gießgefäße bekannt. Der Verschlussstopfen umfasst einen Verschlusskörper und eine daran befestigte Führungsstange, wobei der Verschlussstopfen ein Raumgewicht aufweist, welches ihn auf der Schmelze schwimmen lässt. Der Verschlussstopfen ist als Kugel ausgebildet und die Führungsstange ist an den in die Schmelze eintauchenden Bereich der Kugel angeschlossen.
Die gattungsgemäße DE 695 08 394 T2 zeigt eine Niederdruckgießvorrichtung umfassend eine Gießform, in die über wenigstens einen Gießlauf ein Gusswerkstoff mittels Gasüberdruck einfüllbar ist, wobei in dem Gießlauf und/oder an dem Gießlauf zumindest ein Abkühlmodul angeordnet ist, mittels dem ein in den Gießlauf strömender Gusswerkstoff derart abkühlbar ist, dass dieser erstarrt und de rGießlauf verschlossen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Niederdruckgießvorrichtung anzugeben, welche insbesondere hinsichtlich der Prozesszeiten des Gießvorgangs optimiert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Niederdruckgießvorrichtung, umfasst zumindest eine Gießform, in die über einen Gießlauf ein Gusswerkstoff mittels Gasüberdruck einfüllbar ist, wobei in dem Gießlauf und/oder an dem Gießlauf zumindest ein Abkühlmodul angeordnet, mittels dem ein in dem Gießlauf strömender Gusswerkstoff derart abkühlbar ist, dass dieser erstarrt und der Gießlauf verschlossen ist. Erfindungsgemäß ist ein Querschnitt des Gießlaufes zumindest in einem Abschnitt vergrößert, wobei an diesem Abschnitt der Querschnittsvergrößerung das Abkühlmodul angeordnet ist.
Mittels der erfindungsgemäßen Niederdruckgießvorrichtung ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, einen Druck nach erfolgter Gießformfüllung abzusenken, ohne dass die Schmelze aus der Gießform austritt und in den Gießlauf zurückfließt. Dadurch kann eine Prozesszeit eines Gießvorganges in Gewinn bringender Weise verkürzt und beispielsweise ein Stahlguss vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 schematisch in perspektivischer Ansicht eine erfindungsgemäße Niederdruckgießvorrichtung mit einem an einem Gießlauf angeordneten Abkühlmodul, und
2 schematisch in perspektivischer Ansicht eine Niederdruckgießvorrichtung mit einem in einem Gießlauf angeordneten Rückschlagventil.

Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Niederdruckgießvorrichtung 1 dargestellt. Die Niederdruckgießvorrichtung 1 umfasst zumindest eine Gießform 1.1, deren nicht näher dargestellter Formhohlraum derart ausgebildet ist, dass dieser einer Form eines herzustellenden Gussteiles entspricht. Weiterhin umfasst die Niederdruckgießvorrichtung 1 in den vorliegenden Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 zwei Gießläufe 1.2 und beispielsweise einen Schmelzofen 1.3.
Insbesondere ist unter Niederdruckgießen ein Verfahren zu verstehen, bei dem ein Gusswerkstoff, beispielsweise Aluminium oder Stahl, mittels eines Gießlaufes 1.2, auch Steigrohr genannt, von unten her aus dem Schmelzofen 1.3 in den Formhohlraum der Gießform 1.1 gedrückt wird. Dabei kann es sich bei der Gießform 1.1 beispielsweise um eine Kokille, eine Sandform oder eine Feingießform handeln.
Eine Aufwärtsbewegung des Gusswerkstoffes wird hierbei entgegen der Schwerkraft vorzugsweise nach einem Gasdruckprinzip bewirkt.
Es ist vorgesehen, dass nach einem Gießvorgang, d. h. nach einem Befüllen des Formhohlraumes der Gießform 1.1, der Gießlauf 1.2 verschlossen wird, um ein Austreten des Gusswerkstoffes aus der Gießform 1.1 zu verhindern.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 1 umfasst die Niederdruckgießvorrichtung 1, wie oben beschrieben, zwei Gießläufe 1.2, durch die der Gusswerkstoff anhand eines Gasüberdruckes in die Gießform 1.1 gedrückt wird. In etwa einer Hälfte einer Längsausdehnung der Gießläufe 1.2 ist ein Querschnitt des jeweiligen Gießlaufes 1.2 zumindest in einem Abschnitt A vergrößert, wobei eine Dicke des Gießlaufes 1.2 bis auf ein vorgebbares Maß reduziert sein kann. Vorzugsweise ist an diesem Abschnitt A der Querschnittsvergrößerung ein Abkühlmodul 2 angeordnet.
Das Abkühlmodul 2 ist hierzu derart an dem jeweiligen Gießlauf 1.2 angeordnet, dass dieses formschlüssig an dem Gießlauf 1.2 anliegt, insbesondere an diesem stoff-, form- und/oder kraftschlüssig befestigt ist. Dabei ist das Abkühlmodul 2 so an dem Gießlauf 1.2 befestigt, dass dieser beispielsweise nicht vollständig von dem Abkühlmodul 2 umschlossen ist. Z. B. ist ein Oberflächenabschnitt O des Gießlaufes 1.2 freiliegend. Insbesondere richtet sich dabei eine Geometrie des Abkühlmediums 2 nach der Geometrie des jeweiligen Gießlaufes 1.2.
Das Abkühlmodul 2 selbst ist z. B. aus einem Formsand, einem Metall und/oder einer Keramik gebildet, wobei auch andere Materialien zur Bildung geeignet sein können.
Dabei dient das Abkühlmodul 2 in besonders vorteilhafter Weise dazu, den in dem Gießlauf 1.2, insbesondere den durch den Abschnitt A der Querschnittsvergrößerung strömenden Gusswerkstoff insbesondere nach dem Befüllen des Formhohlraumes, also nach einer Beendigung des Gießvorganges, abzukühlen. Hierzu wird eine Wärme des Gusswerkstoffes über den vergrößerten Querschnitt des Gießlaufes 1.2 dem Abkühlmodul 2 zugeführt und von diesem nach außen abgeführt. Durch das Abkühlen des Gusswerkstoffes erstarrt dieser, wodurch der entsprechende Gießlauf 1.2 verschlossen wird und somit der Gusswerkstoff nicht aus der Gießform 1.1 zurück in den Gießlauf 1.2 fließen kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Niederdruckgießvorrichtung 1 kann an dem Abkühlmodul 2, beispielsweise an einer Unterseite 2.1 des Abkühlmoduls 2, eine Kühlvorrichtung, z. B. in Form eines Kühleisens (nicht dargestellt) angeordnet sein, wodurch ein Wärmetransport beschleunigt wird. Dabei entspricht in besonders vorteilhafter Weise eine Fläche der Unterseite des Abkühlmoduls 2 einer der Unterseite 2.1 zugewandten Kühlfläche der Kühlvorrichtung.
Auch ist es möglich, innerhalb der Gießform 1.1, insbesondere an einer Schnittstelle zwischen Gießform 1.1 und Gießlauf 1.2 ein bzw. ein weiteres Abkühlmodul 2 beispielsweise mit einer Kühlvorrichtung anzuordnen, welches besonders bevorzugt je nach Bedarf ein- und ausschaltbar ist.
Weiterhin ist es möglich, die Kühlfläche des Abkühlmoduls 2, die unmittelbar an dem Gießlauf 1.2 anliegt, d. h. an diesem angeordnet ist, bogenförmig auszuführen, wodurch eine Kühlung des Gusswerkstoffes strömungstechnisch optimiert ist.
2 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Niederdruckgießvorrichtung 1'.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist zum Verschließen der Gießläufe 1.2, die transparent dargestellt sind, in jedem dieser ein Rückschlagventil 3 in Form einer Kugel 3.1 angeordnet. Dabei ist eine Geometrie der Kugel 3.1 sowie eine Geometrie des Gießlaufes 1.2 besonders vorteilhaft so gewählt, dass die Kugel 3.1 bei in dem Gießlauf 1.2 herrschendem Gasüberdruck den Gießlauf 1.2 in Strömungsrichtung S der Gießform 1.1 nicht verschließt. Beispielsweise ist hierzu ein nicht dargestelltes Absperrelement vorgesehen, welches eine Strömung des Gusswerkstoffes in Strömungsrichtung S nicht beeinträchtigt.
Insbesondere ist die Kugel 3.1 als Rückschlagventil 3 in etwa einer Hälfte des Gießlaufes 1.2 zwischen beispielsweise Schmelzofen 1.3 und Gießform 1.1 angeordnet. Insbesondere weist der jeweilige Gießlauf 1.2 im Bereich der Kugel 3.1 einen Raum R in Form einer Ausformung auf, die sich zu jeder Seite, d. h. in Strömungsrichtung S und entgegengesetzt, verjüngt. In diesem Raum R ist die Kugel 3.1 als Rückschlagventil 3 angeordnet.
Beispielsweise ist die Kugel 3.1 aus Metall, Keramik und/oder einem anderen geeigneten Material gebildet.
Wird der Gasdruck der Niederdruckgießvorrichtung 1' insbesondere nach dem Befüllen des Formhohlraumes abgesenkt, wird die Kugel 3.1 entgegen der Strömungsrichtung S des Gusswerkstoffes innerhalb des Raumes R gegen eine Öffnung V des Gießlaufes 1.2 gepresst, wobei zumindest ein Bereich der Kugel 3.1 die Öffnung V und somit den Gießlauf 1.2 verschließt und der Gusswerkstoff nicht aus der Gießform 1.1 zurück in den Gießlauf 1.2 fließen kann. Beispielsweise verschließt die Kugel 3.1 die Öffnung V des Gießlaufes 1.2 derart, dass in dem Raum R, in dem Gießlauf 1.2 sowie in dem Formhohlraum der Gießform 1.1 weiterhin ein Gasüberdruck herrscht.
Mittels der erfindungsgemäßen Niederdruckgießvorrichtung 1, 1' ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, den Gasdruck nach dem Befüllen der Gießform 1.1 abzusenken, ohne dass der Gusswerkstoff aus der Gießform 1.1 fließt, wodurch eine Prozesszeit eines Gießvorganges verkürzt werden kann. D. h., dass die Gießform 1.1 von der Niederdruckgießvorrichtung 1, 1' entfernt werden kann, ohne dass der Gießwerkstoff aus der Gießform 1.1 heraus fließt. Die Niederdruckgießvorrichtung 1, 1' mit einer weiteren auf dieser angeordneten Gießform kann beispielsweise umgehend zur Herstellung eines weiteren Gussteiles eingesetzt werden.
Z. B. kann ein Stahlguss mittels der erfindungsgemäßen Niederdruckgießvorrichtung 1, 1' vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden.
Bezugszeichenliste

1, 1': Niederdruckgießvorrichtung
1.1: Gießform
1.2: Gießlauf
1.3: Schmelzofen
2: Abkühlmodul
3: Rückschlagventil
3.1: Kugel
A: Abschnitt
O: Oberflächenabschnitt
R: Raum
S: Strömungsrichtung
V: Öffnung

Claims

Niederdruckgießvorrichtung (1), umfassend eine Gießform (1.1), in die über wenigstens einen Gießlauf (1.2) ein Gusswerkstoff mittels Gasüberdruck einfüllbar ist, wobei in dem Gießlauf (1.2) und/oder an dem Gießlauf (1.2) zumindest ein Abkühlmodul (2) angeordnet ist, mittels dem ein in dem Gießlauf (1.2) strömender Gusswerkstoff derart abkühlbar ist, dass dieser erstarrt und der Gießlauf (1.2) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt des Gießlaufes (1.2) zumindest in einem Abschnitt (A) vergrößert ist und an diesem Abschnitt (A) der Querschnittsvergrößerung das Abkühlmodul (2) angeordnet ist.
Niederdruckgießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlmodul (2) aus Metall, Formsand und/oder Keramik gebildet ist.
Niederdruckgießvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Abkühlmodul (2) eine Kühlvorrichtung angeordnet ist, welche ein Kühleisen ist.