DE102011002815B4

DE102011002815B4 - Gießform

Info

Publication number: DE102011002815B4
Application number: DE102011002815.3A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Matsuura; Eiji Masuda; Tomohiro Tsuchiya; Akinori Higuchi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2031-01-19
Also published as: JP2011143465A; US8342230B2; JP5587615B2; CN102126010A; DE102011002815A1; US20110174458A1

Abstract

Gießform für ein Metallmaterial, umfassend:
- eine fixierte Form (10);
- eine bewegliche Form (20), welche relativ zu der fixierten Form (10) beweglich ist;
- einen Angusskranz (40), welcher an der fixierten Form (10) vorgesehen ist und einen Innenraum (41) umfasst, welcher sich in einer Bewegungsrichtung der beweglichen Form (20) öffnet; und
- einen Verteiler (50), der an der beweglichen Form (20) montiert ist und dem Angusskranz (40) gegenüberliegt,
wobei der Verteiler (50) eine Außenschale (51) und ein Kühlelement (55) umfasst,
wobei die Außenschale (51) ein Ende umfasst, das eine Außenform aufweist, welche dazu geeignet ist, in den Innenraum (41) des Angusskranzes (40) einzudringen,
wobei eine Fläche der Außenschale (51), welche dazu ausgebildet ist, in Kontakt mit einem geschmolzenen Metall zu sein, aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist, wobei auf der Fläche der Außenschale (51), welche dazu ausgebildet ist, in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall zu sein, kein Flächenbeschichtungsfilm ausgebildet ist,
wobei das Kühlelement (55) einen Kühlkreislauf (56) umfasst, durch den ein Kühlmittel zum Kühlen des Verteilers (50) strömt, und
wobei in einer Anfangsphase des Gießens durch Zuführen eines Kühlmittels zu dem Kühlkreislauf (56) sich eine Temperatur der Außenschale (51) des Verteilers (5) auf 65° C oder weniger kühlen lässt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gießform für ein Metallmaterial zum Erhalten eines Formerzeugnisses, beispielsweise einer Aluminiumlegierung durch Hochdruckformgießen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Technik zur Verkürzung einer Gießzykluszeit.
STAND DER TECHNIK
Bei einem Formgießen, wie beispielsweise einem Hochdruckformgießen, ist ein als Verteiler bezeichnetes Element manchmal an einem Abschnitt zum Einführen von geschmolzenem Metall einer Gießform zum Einführen eines geschmolzenen Metalls in einen Hohlraum der Form angeordnet. In diesem Fall stößt das unter Druck von einem Kolben injizierte geschmolzene Metall während des Gießens gegen den Verteiler und wird das geschmolzene Metall durch einen an dem Verteiler gebildeten Läufer in den Hohlraum der Form eingeführt. Da der Verteiler ein Element der Komponenten der Form ist, das zuerst in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall sein soll, durchläuft der Verteiler wiederholend Kühl- und Erhitzungszyklen. Zusätzlich ist eine beträchtliche Kühlungseffizienz erforderlich, da der Verteiler dazu vorgesehen ist, in Kontakt mit einem Angussabschnitt zu sein, welcher eine größte Dicke in dem Gießerzeugnis aufweist oder einem Läufer. Ferner ist es erforderlich, dass das geschmolzene Metall glatt zu dem Hohlraum fließt und dass sich das geschmolzene Metall verfestigt; ein Kühlmittel ist dazu in dem Verteiler vorgesehen (siehe beispielsweise JP-A-2006-239738 ).
Gemäß der Konfiguration der JP-A-2006-239738 wird die Kühlungseffizienz des Verteilers durch eine Struktur eines Kühlkreislaufs verbessert. Es wird auch die Verwendung eines Metallmaterials mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit als ein Material für den Verteiler erwogen, um die Kühlungseffizienz zu erhöhen. Kupferlegierungen können als das Metallmaterial mit der hohen Wärmeleitfähigkeit in Betracht gezogen werden. Da die Kupferlegierungen jedoch in Bezug auf eine Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung und in Bezug auf eine Festigkeit nachteilhaft sind, sind Werkzeugstahllegierungen wie zum Beispiel SKD (Stahl-Kogu-Form bzw. Werkzeugstahlform) als das Material des Verteilers verwendet worden. Ferner ist es bei Verwendung der Kupferlegierungen nötig, einen Flächenbehandlungsfilm auf der Fläche des Kupfers durch Anwenden einer Flächenbehandlung (Cr-N-System, DLC, Ti-N-System, Ti-Al-N-System usw.) durch PVD, CVD, PCVD, usw. zu bilden, da Kupfer dazu tendiert, mit Aluminium zu reagieren und Schmelzverluste erleidet.
Da der Flächenbehandlungsfilm jedoch eine Wärmeisolierungseigenschaft aufweist, wird die Wärmeleitfähigkeit des Verteilers durch den Flächenbehandlungsfilm gesenkt. Da der Flächenbehandlungsfilm der oben genannten Art ferner eine niedrige Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation aufweist, tritt auch das Problem auf, dass Risse oder Abblättern verursacht werden können. Wenn bei dem Flächenbehandlungsfilm Risse auftreten, ist es, da Schmelzverluste in dem Verteiler auftreten, notwendig, den Verteiler vorher von der Form zu lösen und eine Flächenbehandlung anzuwenden, wodurch der Prozess jedoch kompliziert wird. Ferner kocht selbst in einem aus Kupferlegierungen hergestellten Verteiler internes Kühlwasser, wenn die Zykluszeit verkürzt wird, um die Kühlungseffizienz zu senken, und die Temperatur des Materials (geschmolzenes Material) wird erhöht, was zu zahlreichen Nachteilen im Betrieb (nennenswerter Nachteil in der Betriebseffizienz) führt, wie beispielsweise Brechen, Versengen oder Abdichten in einem Angussabschnitt.
Die WO 2009/113370 A1 zeigt eine Form, mit mehreren Hohlräumen bei der, wenn mehrere Stücke gegossen werden, das geschmolzene Material weniger Verunreinigungen aufweist und flüssiger ist. Vier Hohlräume sind in einem Kreis mit der gleichen Mitte angeordnet wie ein Verteiler und eine Formhülse. Jeder Hohlraum ist mit einem Stempelhülsenteil durch einen von vier formseitigen Kanälen und stempelseitigen Kanälen verbunden, die radial ausgebildet sind und jeweils unabhängig von den benachbarten Kanälen sind. Ein halbrundes bogenförmiges Reservoir ist zwischen den jeweiligen unteren Hälften des Verteilers und der Düsenhülse ausgebildet, und das Reservoir ist mit dem Hülsenstempelteil verbunden. Das Reservoir ist mit einer halbverfestigten Schicht gefüllt, die durch Einspritzen von geschmolzenem Material in die Hülse gebildet wird, und es ist möglich, jeden Hohlraum gleichzeitig und direkt mit geschmolzenem Material zu füllen, das von der halbverfestigten Schicht von jedem stempelseitigen Kanal über die Seite der düsenseitiger Kanäle getrennt ist.
Die EP 0 492 296 A1 zeigt aus Cu oder Cu-Legierung hergestellte Verteilerteile eines Kunststoffextruders.
Die DD 263949 A1 zeigt, den Angießkanalverteilerblock in der Anfangsphase des Spritzgießens von Duroplasten zu kühlen.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird eine Gießform gemäß Anspruch 1 angegeben, mit der sich eine Reaktion eines Gießmaterials, wie beispielsweise Aluminium, mit einem aus Kupfer hergestellten Verteiler unterdrücken lässt, um dadurch ein glattes Gießen zu ermöglichen, wobei sich mit der Gießform durch eine große Steigerung der Kühlungseffizienz des Verteilers eine Zykluszeit effektiv verkürzen lässt.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht einer Form für ein Gießverfahren mit einer Gießform gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
2(a) ist eine Querschnittsansicht einer Außenschale, welche einen Verteiler bildet, welcher an einer beweglichen Form der Gießform montiert ist.
2(b) ist eine Vorderseitenansicht der Außenschale.
3 ist eine Seitenansicht eines Kühleinsatzes, welcher den Verteiler bildet.
4 ist eine Draufsicht, welche schematisch einen in dem Kühleinsatz gebildeten Kühlkreislauf zeigt.
5 ist eine Ansicht, welche schematisch einen Zustand zeigt, in dem ein geschmolzenes Metall in Kontakt mit dem Verteiler verfestigt wird, um einen Luftspalt zwischen ihnen zu bilden.
6 ist ein Diagramm, welches ein Messergebnis für die Flächenrauheit in einem Angussabschnitt eines Gießerzeugnisses in einem Beispiel zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf die Figuren beschrieben werden.
Aufbau einer Form und ein grundlegendes Gießverfahren
1 zeigt eine Gießform 1 für ein Hochdruckformgießen, welche auf ein Gießverfahren der beispielhaften Ausführungsform angewendet wird. Die Form 1 weist eine fixierte Form 10, eine bewegliche Form 20, welche so angeordnet bzw. eingerichtet ist, dass sie relativ zu der fixierten Form 10 in der Richtung eines Pfeils F-R beweglich ist, und eine Injektionshülse 30 auf, welche an der fixierten Form 10 befestigt ist. Wie in 1 gezeigt ist, sind in einem Klemmzustand, in dem die bewegliche Form 20 der fixierten Form 10 in der Richtung F nähert und sich der fixierten Form 10 anschließt, ein Hohlraum 2, in welchen das geschmolzene Metall zugeführt wird und ein Gießerzeugnis geformt wird, und ein Läufer 3 als ein Fließkanal für geschmolzenes Metall stromaufwärts von dem Hohlraum 2 zwischen der fixierten Form und der beweglichen Form gebildet.
Ein ringförmiger Angusskranz (Einführstelle für geschmolzenes Metall) 40, in welchem sich ein Innenraum 41 in die Bewegungsrichtung der beweglichen Form 20 öffnet, ist in der fixierten Form 10 unterhalb des Hohlraums 2 aufgenommen. Die Innenumfangsfläche des Angusskranzes 40 ist als eine konische Form ausgebildet, welche diametral zu der beweglichen Form 20 hin vergrößert ist. Eine zylindrische Injektionshülse 30 ist auf der Rückseite (in 1 auf der rechten Seite) des Angusskranzes 40 angeordnet.
Ein Ende der Injektionshülse 30 ist an der fixierten Form 10 so befestigt, dass eine axiale Richtung der Injektionshülse 30 parallel zu der Bewegungsrichtung der beweglichen Form 20 ist, und die Injektionshülse 30 ist koaxial mit dem Angusskranz 40. Eine Injektionsstelle für geschmolzenes Metall 31 ist an der Injektionshülse 30 an einem Ende gegenüber der Seite der beweglichen Form 20 von der Injektionshülse 30 ausgebildet. Ein Kolben 32 zur Zwangszuführung des geschmolzenen Metalls, welches von der Injektionsstelle für geschmolzenes Metall 31 in der Richtung der beweglichen Form 20 injiziert wird, wird von der Rückseite in die Injektionshülse 30 so eingeführt, dass der Kolben gleiten kann.
Ein Verteiler 50 ist lösbar in der beweglichen Form 20 an einer Position gegenüber dem Ansatzkranz 40 montiert. Der Verteiler 50 weist eine zylindrische Außenschale 51 und einen Kühleinsatz (Kühlelement) 55 auf, welcher ablösbar in die Außenschale 51 eingefügt ist. Wie in 2 gezeigt ist, ist in der Außenschale 51 ein konischer Abschnitt 51B, welcher diametral zu dem Endabschnitt hin verringert ist, integral an einem Ende eines zylindrischen Abschnitts 51A ausgebildet, welcher einen gleichförmigen Außendurchmesser aufweist, wobei das Ende an der Seite des zylindrischen Abschnitts 51A geöffnet ist und das Ende an der Seite des zylindrischen Abschnitts 51B geschlossen ist. Ein genuteter Läuferabschnitt 52 ist von der oberen Fläche des konischen Abschnitts 51B zu dem zylindrischen Abschnitt 51A in der Außenschale 51 gebildet, um das geschmolzene Metall, welches an der Endfläche des konischen Abschnitts 51B empfangen wird, aufwärts einzuführen.
Der Verteiler 50 ist in der beweglichen Form 20 so montiert, dass seine axiale Richtung parallel mit der Annäherungsrichtung und der Rückzugrichtung der beweglichen Form 20 ist und das obere Ende des konischen Abschnitts 51B der Außenschale 51 in den Innenraum 41 des Angusskranzes 40 mit dem oberen Ende der fixierten Form 10 gegenüberliegend eindringt. In dem montierten Zustand wird eine Lücke mit einer vorbestimmten Dicke zwischen der Fläche des Verteilers 50 an der Seite des oberen Endes und dem Angusskranz 40 als ein Einfuhrraum für das geschmolzene Metall gebildet und kommuniziert der Läuferabschnitt 52 mit dem Läufer 3.
Wie in 3 gezeigt ist, ist der Kühleinsatz 55 vollständig als eine kreiszylindrische Form gebildet und gleitbar in die Außenschale 51 von der Öffnung an der Seite des zylindrischen Abschnitts 51A eingefügt. Ein genuteter Kühlkreislauf 56 ist an dem oberen Ende des Kühleinsatzes 55 an der Seite des Einführungsendes zu der Außenschale 51 über einen Bereich von etwa einer Hälfte von der oberen Umfangsfläche gebildet. Wie in 4 gezeigt ist, weist der Kühlkreislauf 56 eine Form auf, bei welcher relativ längere sich axial erstreckende Abschnitte durch sich umfänglich erstreckende (Richtung eines Pfeils in 4) kürzere Abschnitte zickzack-artig verbunden sind, und ist vollständig so gebildet, dass Kühlwasser in die Umfangsrichtung fließt.
Der Kühleinsatz 55 wird in die Außenschale 51 eingefügt, bis die obere Endfläche an der mit dem Kühlkreislauf 56 gebildeten Seite gegen die Innenfläche an dem oberen Ende des konischen Abschnitts 51B anstößt, und in diesem Zustand ist der genutete Kühlkreislauf 56 mit der Innenfläche der Außenschale 51 bedeckt und als ein geschlossener Wasserkanal ausgebildet.
Der Kühleinsatz 55 weist eine solche Länge auf, dass das hintere Ende von der Außenschale 51 in einem in die Außenschale 51 eingesetzten Zustand vorsteht, und ein Zufuhrrohr 57a und ein Ablassrohr 57b für Kühlwasser sind an dem hinteren Ende davon befestigt, wie in 1 gezeigt ist. Ein nicht gezeigter tunnelartiger Wasserkanal ist in den Kühleinsatz 55 gebildet und der Wasserkanal steht in Kommunikationsverbindung von einem Ende des Kühlkreislaufs 56 zu dem Zufuhrrohr 57a und von dem anderen Ende des Kühlkreislaufs 56 zu dem Ablassrohr 57b.
In der Form 1 der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wird ein Gießerzeugnis wie unten beschrieben gegossen. Zuerst wird die bewegliche Form 20 mit der fixierten Form 10 in einen Klemmzustand verbunden, um einen Hohlraum 2 und einen Läufer 3 zu bilden, und gleichzeitig wird ein Kolben 32 hinter der Injektionsstelle für geschmolzenes Metall 31 positioniert (in 1 gezeigter Zustand). Dann wird die Temperatur des Hohlraums 2 und des Läufers 3, das heißt, die Temperatur der Form, durch Erhitzen in einem Bereich von 100 bis 300°C gehalten, und Kühlwasser wird zugeführt und dazu veranlasst, in dem Kühlkreislauf 56 des Verteilers 50 zu fließen, um die Außenschale 51 des Verteilers 50 zu kühlen. Ein Trennmittel wird geeignet auf einen Abschnitt in der Form schichtartig aufgetragen, mit welchem das geschmolzene Metall in Kontakt steht.
Die Formtemperatur wird in dem Bereich von 100 bis 300°C durch Ausführen des Aufwärmbetriebs gehalten, bei welchem nur die Form gewärmt wird und geschmolzenes Metall gegossen wird und ein Gießerzeugnis mehrere Male (etwa 5 Male) in dem Aufwärmbetrieb herausgenommen wird. Nach dem Aufwärmbetrieb sind der Erwärmungseffekt in Folge der Wärme des gegossenen geschmolzenen Metalls und der Abkühlungseffekt in Folge einer Zufuhr des Kühlwassers und der Beschichtung der Form mit dem Trennmittel im Wesentlichen ausgeglichen, so dass die Form in dem Bereich von 100 bis 300°C gehalten wird. In einem Fall, in welchem die Formtemperatur kleiner als 100°C ist, wird das aufgetragene Trennmittel nicht vollständig verdampft, um einen Feuchtigkeitsgehalt in der Form zu belassen, um dadurch Formdefekte (Gießdefekte, wie ein Schrumpfen in Folge der Anwesenheit eines Gases) oder Fülldefekte in Folge einer unzureichenden Füllung von dem geschmolzenen Metall zu verursachen. Andererseits können in einem Fall, in dem die Formtemperatur 300°C überschreitet, ein Festsetzen oder ein Versengen auftreten, wodurch die Betriebseffizienz abgesenkt wird oder ein unerwünschter Effekt auf die Form bewirkt wird. Dementsprechend ist es nötig, die Formtemperatur in dem Bereich von 100 bis 300°C zu halten.
Dann wird eine angemessene Menge eines geschmolzenen Metalls (in diesem Fall ein geschmolzenes Metallmaterial aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung) von der Injektionsstelle für geschmolzenes Metall 31 zu der Injektionshülse 30 injiziert. Dann wird der Kolben 32 in die Richtung der beweglichen Form 20 vorwärts bewegt, um das geschmolzene Metall von der Injektionshülse 30 zu dem Inneren der Form 1 bei einem vorbestimmten Druck zu befördern. Somit stößt das geschmolzene Metall zuerst gegen das obere Ende der Außenschale 51 des Verteilers 50, passiert den Läuferabschnitt 52, steigt in dem Läufer 3 auf und wird dann von dem Läufer 3 in das Innere des Hohlraums 2 eingefüllt. Nach Ablauf einer Härtungszeit zur Verfestigung, in welcher das geschmolzene Metall verfestigt wird in einem Zustand, in welchem der Kolben 32 zur Vorwärtsbewegung veranlasst wird, wird die bewegliche Form 20 in die Richtung R in 1 bewegt und von der fixierten Form 10 zurückgezogen, wodurch das Gießen abgeschlossen wird. Die vorhergehenden Prozesse bilden einen Gießzyklus.
Verteiler
Nun werden das Material des Verteilers 50 gemäß der beispielhaften Ausführungsform und der Abkühlungszustand des Verteilers 50 usw. in dem oben beschriebenen Gießverfahren beschrieben werden.
Material des Verteilers
Die Außenschale 51 des Verteilers 50 ist aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet und insbesondere wird eine Kupferlegierung namens Corson-Kupfer (Cu-1,5 bis 3,0 Gewichtsprozent Ni; 0,3 bis 1,0 Gewichtsprozent Si) usw. geeignet verwendet. Das heißt, die Fläche der Außenschale 51, welche dazu ausgebildet ist, in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall zu sein, ist aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet. Die Fläche der Außenschale 51 wird keiner Flächenbehandlung unterzogen und es ist kein Flächenbeschichtungsfilm usw. darauf ausgebildet. Ferner ist der Kühleinsatz 55 des Verteilers 50 aus einem Material gebildet, welches identisch ist mit dem der fixierten Form 10 oder dem der beweglichen Form 20 (beispielsweise Stahl wie zum Beispiel SKD und SS (Steel Structure (zum Beispiel SS440))).
Temperatur des Verteilers in einer Anfangsgießphase
In einer Anfangsgießphase, das heißt, wenn der Kolben 32 eingetaucht wird und das geschmolzene Metall gegen den Verteiler 50 stößt und zu dem Hohlraum 2 geführt wird, wird die Temperatur der Außenschale 51 des Verteilers 50 (Innentemperatur nahe der Fläche, welche in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall ist, beispielsweise eine Temperatur in einem Bereich von der Fläche bzw. Oberfläche bis zu einer Tiefe von etwa 5 mm) auf 65°C oder kleiner eingestellt. Die Temperatur der Außenschale 51 kann durch Regeln/Steuern der Temperatur und der Flussrate des Kühlwassers, welches in dem Kühlkreislauf 56 fließt, auf 65°C oder kleiner geregelt/gesteuert werden.
Wenn Aluminium oder eine Aluminiumlegierung unter den Bedingungen des Verteilers 50 wie oben beschrieben gegossen wird, wird das geschmolzene Metall durch die Außenschale 51 gekühlt und schnell verfestigt, da die Temperatur der Außenschale 51 auf einer niedrigen Temperatur von 65°C oder kleiner gehalten wird, wenn das geschmolzene Metall zu dem Läufer 3 fließt, während es mit der Außenschale 51 des Verteilers 50 in Kontakt ist. Die Temperatur der Außenschale 51 wird auf 65°C oder kleiner gehalten, weil die Außenschale 51 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist und eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Kühlungseffizienz aufweist.
Wenn das geschmolzene Metall in Kontakt mit der Außenschale 51 verfestigt wird, tritt ein Verfestigungsschrumpfen auf und da das Ausmaß des Verfestigungsschrumpfens wegen schnellen Abkühlens groß ist, blättert die verfestigte Schicht des geschmolzenen Metalls von der Außenschale 51 ab. Wie in 5 gezeigt ist, wird, da die verfestigte Schicht des geschmolzenen Metalls von der Außenschale 51 abblättert, ein Luftspalt zwischen den beiden gebildet. Der Luftspalt ist größer als in dem Fall, wo der Verteiler 50 SKD oder dergleichen umfasst, welches eine geringere Kühlungseffizienz im Vergleich zu Kupfer oder einer Kupferlegierung aufweist. Dementsprechend wird ein Kontaktbereich zwischen dem geschmolzenen Metall, welches die verfestigte Schicht an der Seite des Verteilers 50 bildet, und der Außenschale 51 verkleinert und die Flächenrauheit erhöht.
Eine Vergrößerung des Luftspalts wie oben beschrieben stellt eine Funktion und einen Effekt bereit, durch welche die Reaktion selbst dann unterdrückt wird, wenn das geschmolzene Metall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist, welche dazu neigt, mit einer Kupfer oder einer Kupferlegierung umfassenden Außenschale 51 zu reagieren und wobei ein Schmelzverlust an der Außenschale 51 des Verteilers 50 nicht erzeugt wird. Ferner wird, nachdem solch ein großer Luftspalt gebildet ist (die Zeit zur Bildung des Luftspalts ist beispielsweise eine bis zwei Sekunden und das Einfüllen des geschmolzenen Metalls in den Hohlraum 2 wird innerhalb der Zeit zur Bildung des Luftspalts abgeschlossen), der Luftspalt durch den von dem Kolben 32 verursachten Druck geschrumpft, und ein Angussabschnitt, welcher in dem Angusskranz 40 verfestigt wird, kann schnell verfestigt werden. Als Ergebnis dessen wird, selbst wenn der Verteiler 50 Kupfer oder eine Kupferlegierung umfasst, ein glattes Gießen durchgeführt, und die Qualität kann aufrechterhalten werden, während das Gießerzeugnis schnell verfestigt. Ferner kann die Zykluszeit verkürzt werden, wodurch es ermöglicht wird, den Ertrag zu erhöhen und die Kosten zu senken.
Ferner wird, da kein Beschichtungsfilm durch die Flächenbehandlung an der Fläche der Außenschale 51, welche in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall ist, aufgetragen wird, die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer nicht verschlechtert und kann eine hohe Kühlungseffizienz wie oben beschrieben bereitgestellt werden. Da der Flächenbehandlungsbeschichtungsfilm nicht vorhanden ist, wird dann der Vorteil bewirkt, dass eine komplizierte Unterhaltung beziehungsweise Wartung in einem Fall von Rissen oder Abblättern, welche an dem Flächenbehandlungsbeschichtungsfilm erzeugt werden, nicht erforderlich ist. Ferner kann, da der Kühleinsatz 55, welcher aus Stahl wie beispielsweise SKD und SS gebildet ist, in die Außenschale 51 eingesetzt ist, welches in Bezug auf die Festigkeit nachteilhaft ist, und die Außenschale in einem Zustand gestützt von dem Inneren des Kühleinsatzes 55 ist, um weniger deformiert zu werden, diese Struktur eine Verformung der Außenschale 51 unterdrücken.
Beispiel und Vergleichsbeispiel
Beispiel
Ein Verteiler mit einem Aufbau, welcher identisch ist mit jedem der oben beschriebenen Ausführungsform, und eine Außenschale aufweist, welche Corson-Kupfer und einen Kühleinsatz umfasst, welcher SS umfasst, ist an einer beweglichen Form angebracht, und Aluminium wurde durch Hochdruckformgießen gegossen. Die Temperatur des Verteilers in der Anfangsgießphase wurde auf 65°C und 45°C eingestellt, und mehrere Proben wurden jeweils gegossen.
Vergleichsbeispiel
Das Gießen wurde in der selben Weise durchgeführt wie in dem Beispiel, abgesehen davon, dass ein Verteiler an die Form angebracht wurde, welcher SKD umfasst, und die Anfangstemperatur des Verteilers auf 150°C und 120°C eingestellt wurde.
Messen der Flächenrauheit
Für die Gießerzeugnisse des Beispiels und des Vergleichsbeispiels wurde die Flächenrauheit (Ry) an der Kontaktfläche des Angussabschnitts zu dem Verteiler gemessen. Das Ergebnis ist in 6 gezeigt. Gemäß 6 wird geschätzt, dass die Kontaktfläche des Angussabschnitts zu dem Verteiler rauher bzw. gröber ist und der Luftspalt in dem Fall des Beispiels größer ist als in dem Fall des Vergleichsbeispiels. Dementsprechend ist festgestellt worden, dass, wenn die Anfangsgießtemperatur des aus der Kupferlegierung gebildeten Verteilers 65°C oder kleiner ist, der Kontaktbereich des geschmolzenen Metalls zu dem Verteiler verkleinert wird, so dass kein Schmelzverlust verursacht wird, und das Gießen angemessen durchgeführt wird, während das geschmolzene Metall durch den Verteiler effektiver schnell gekühlt wird als in dem Fall des aus SKD gebildeten Verteilers.
In Übereinstimmung mit der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird in einem Gießverfahren, in welchem ein geschmolzenes Metall von einem Verteiler, welcher an einem Abschnitt zum Einführen von geschmolzenem Metall einer Gießform angeordnet ist, einem Hohlraum der Gießform zugeführt wird, wodurch ein Gießen durchgeführt wird, das Verfahren ausgeführt durch: Bilden eines Abschnitts des Verteilers, welcher sich in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall befindet, aus Kupfer oder einer Kupferlegierung; und Durchführen des Gießens, während eine Hohlraumtemperatur der Gießform in einer Anfangsgießphase des Gießens auf eine vorbestimmte Temperatur eingestellt ist und eine Temperatur des Verteilers in der Anfangsgießphase des Gießens auf 65°C oder weniger eingestellt ist.
Gemäß dem obigen Verfahren können, da die Temperatur des Kupfer oder eine Kupferlegierung umfassenden Verteilers in der Anfangsphase des Gießens auf 65°C oder kleiner eingestellt wird, wenn das Gießmaterial wie beispielsweise Aluminium in Kontakt mit dem Verteiler ist, eine Bildung einer verfestigten Schicht des Gießmaterials und ein Abblättern der verfestigten Schicht von dem Verteiler in Folge von Verfestigungsschrumpfen in einer Phase vor der Reaktion zwischen den beiden auftreten. Dementsprechend wird eine Reaktion des Gießmaterials mit dem Verteiler unterdrückt, um ein glattes Gießen zu ermöglichen. Ferner kann der Angussabschnitt schnell verfestigt werden und als Ergebnis dessen die Zykluszeit verkürzt werden.
In dem Verfahren der beispielhaften Ausführungsform kann der Verteiler ein aus Stahl gebildetes Kühlelement aufweisen, und kann ein Kühlkreislauf zum Kühlen des Verteilers in dem Kühlelement gebildet sein.
Ferner kann in Übereinstimmung mit der beispielhaften Ausführungsform eine Gießform ausgestattet sein mit: einer fixierten Form 10; einer beweglichen Form 20, welche relativ zu der fixierten Form 10 beweglich ist; einem Angusskranz 40, welcher an der fixierten Form 10 vorgesehen ist und einen Innenraum 41 umfasst, welcher sich in einer Bewegungsrichtung der beweglichen Form 20 öffnet; und einen Verteiler 50, der an der beweglichen Form 20 dem Angusskranz 40 gegenüberliegend angebracht ist. Der Verteiler 50 kann eine Außenschale 51 und ein Kühlelement 55 umfassen. Die Außenschale 51 kann ein Ende umfassen, das eine Außenform aufweist, welche in der Lage ist, in den Innenraum 41 des Außenkranzes 40 einzudringen. Eine Fläche der Außenschale 51, welche dazu ausgebildet ist, in Kontakt mit einem geschmolzenen Metall zu sein, kann aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet sein. Auf der Fläche der Außenschale 51, welche dazu ausgebildet ist, in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall zu sein, ist kein Flächenbeschichtungsfilm ausgebildet. Das Kühlelement 55 kann einen Kühlkreislauf 56 umfassen, in welchem ein Kühlmittel zum Kühlen des Verteilers fließt.
Gemäß der Ausführungsform ist es ermöglicht, eine Reaktion des Gießmaterials wie beispielsweise Aluminium mit einem aus Kupfer gebildeten Verteiler zu unterdrücken, um ein glattes Gießen zu ermöglichen, und eine Zykluszeit effektiv durch eine bemerkenswerte Steigerung der Kühlungseffizienz des Verteilers zu verkürzen.
Geschmolzenes Metall wird von einem Verteiler, der in einem Abschnitt zum Einführen von geschmolzenem Metall einer Gießform vorgesehen ist, einem Hohlraum der Gießform zugeführt, um ein Gießen durchzuführen. Ein Abschnitt des Verteilers, welcher dazu ausgebildet ist, in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall zu sein, ist aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet. Das Gießen wird durchgeführt, während eine Hohlraumtemperatur der Gießform in einer Anfangsphase des Gießens auf eine vorbestimmte Temperatur eingestellt wird und eine Temperatur des Verteilers in der Anfangsphase des Gießens auf 65°C oder weniger eingestellt wird.
Bezugszeichenliste

1: Form
2: Hohlraum
3: Läufer
10: fixierte Form
20: bewegliche Form
30: Injektionshülse
32: Kolben
40: Angusskranz (Einführstelle für geschmolzenes Metall)
50: Verteiler
51: Außenschale
55: Kühleinsatz (Kühlelement)
56: genuteter Kühlkreislauf

Claims

Gießform für ein Metallmaterial, umfassend: - eine fixierte Form (10); - eine bewegliche Form (20), welche relativ zu der fixierten Form (10) beweglich ist; - einen Angusskranz (40), welcher an der fixierten Form (10) vorgesehen ist und einen Innenraum (41) umfasst, welcher sich in einer Bewegungsrichtung der beweglichen Form (20) öffnet; und - einen Verteiler (50), der an der beweglichen Form (20) montiert ist und dem Angusskranz (40) gegenüberliegt, wobei der Verteiler (50) eine Außenschale (51) und ein Kühlelement (55) umfasst, wobei die Außenschale (51) ein Ende umfasst, das eine Außenform aufweist, welche dazu geeignet ist, in den Innenraum (41) des Angusskranzes (40) einzudringen, wobei eine Fläche der Außenschale (51), welche dazu ausgebildet ist, in Kontakt mit einem geschmolzenen Metall zu sein, aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist, wobei auf der Fläche der Außenschale (51), welche dazu ausgebildet ist, in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall zu sein, kein Flächenbeschichtungsfilm ausgebildet ist, wobei das Kühlelement (55) einen Kühlkreislauf (56) umfasst, durch den ein Kühlmittel zum Kühlen des Verteilers (50) strömt, und wobei in einer Anfangsphase des Gießens durch Zuführen eines Kühlmittels zu dem Kühlkreislauf (56) sich eine Temperatur der Außenschale (51) des Verteilers (5) auf 65° C oder weniger kühlen lässt.
Gießform nach Anspruch 1, wobei die Anfangsphase des Gießens vorliegt, wenn das geschmolzene Metall gegen den Verteiler (5) stößt und zu dem Hohlraum (2) in der Gießform geführt wird.