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DE102022004291A1 - Process for producing a casting tool with a complex casting contour and a die-casting tool - Google Patents

Process for producing a casting tool with a complex casting contour and a die-casting tool Download PDF

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DE102022004291A1
DE102022004291A1 DE102022004291.6A DE102022004291A DE102022004291A1 DE 102022004291 A1 DE102022004291 A1 DE 102022004291A1 DE 102022004291 A DE102022004291 A DE 102022004291A DE 102022004291 A1 DE102022004291 A1 DE 102022004291A1
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casting
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Johannes Liebhäuser
Ivica Vidakovic
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Mercedes Benz Group AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gusswerkzeugs mit einer komplexen Gusskontur, wobei in das Gusswerkzeug (1) mindestens ein Temperierkanal (11) eingearbeitet wird. Bei einem Verfahren, bei welchem komplexe Gusskonturen bzw. Temperierkanäle mit geringem Aufwand gefertigt werden können, wird das Gusswerkzeug (1) aus mindestens zwei Komponenten (13, 15) zusammengesetzt, wobei in mindestens eine Komponente (13, 15) ein Temperierkanal (11) mechanisch eingearbeitet wird und anschließend die Komponenten (13, 15) in Überdeckung gebracht werden und zu dem Gusswerkzeug (1) oder einem Werkzeugeinsatz (5) des Gusswerkzeugs (1) verfügt werden.The invention relates to a method for producing a casting tool with a complex casting contour, with at least one temperature control channel (11) being incorporated into the casting tool (1). In a method in which complex casting contours or temperature control channels can be manufactured with little effort, the casting tool (1) is composed of at least two components (13, 15), with at least one component (13, 15) having a temperature control channel (11) is mechanically incorporated and then the components (13, 15) are brought into overlap and the casting tool (1) or a tool insert (5) of the casting tool (1) are available.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gusswerkzeugs mit einer komplexen Gusskontur, bei dem in das Gusswerkzeug mindestens ein Temperierkanal eingearbeitet wird sowie ein Druckgusswerkzeug.The invention relates to a method for producing a casting tool with a complex casting contour, in which at least one temperature control channel is incorporated into the casting tool, and to a die-casting tool.

Aus der DE 10 2018 113 057 A1 sind ein Werkzeug und ein Verfahren zum direkten Squeeze-Casting bekannt. Das Gießwerkzeug weist einen konturierten Innendurchgang für ein besseres Wärmemanagement auf. Der konturierte Innendurchgang wird durch das Direkt-Squeeze-Gießsystem in einem Verfahrensschritt erstellt.From the DE 10 2018 113 057 A1 a tool and a method for direct squeeze casting are known. The casting tool features a contoured internal passage for better heat management. The contoured inner passage is created in one process step by the Direct Squeeze Casting system.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer komplexen Gusskontur eines Gusswerkzeugs und ein Druckgusswerkzeug anzugeben, bei welchem komplexe Gusskonturen bzw. Temperierkanäle mit geringem Aufwand gefertigt werden können.The object of the invention is to specify a method for producing a complex casting contour of a casting tool and a die-casting tool in which complex casting contours or temperature control channels can be produced with little effort.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject matter of the dependent claims. Further features, application possibilities and advantages of the invention result from the following description and the explanation of exemplary embodiments of the invention, which are illustrated in the figures.

Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved with the subject matter of patent claim 1.

Bei dem eingangs erläuterten Verfahren zur Herstellung eines Gusswerkzeugs mit einer komplexen Gusskontur, wobei in das Gusswerkzeug mindestens ein Temperierkanal eingearbeitet wird, wird das Gusswerkzeug aus mindestens zwei Komponenten zusammengesetzt, wobei in mindestens eine Komponente ein Temperierkanal mechanisch eingearbeitet wird und anschließend die Komponenten in Überdeckung gebracht werden und zu dem Gusswerkzeug oder einem Werkzeugeinsatz des Gusswerkzeugs verfügt werden. Dadurch wird der fertigungsseitige Aufwand zur Herstellung des Gusswerkzeugs reduziert. Einzelne Werkstoffeinsätze können zur Herstellung anderer Gusswerkzeuge verwendet werden. Eine Neubeschaffung der Werkstoffeinsätze wird reduziert, was sich positiv auf die Umwelt- und Energiebilanz auswirkt.In the method explained at the outset for producing a casting tool with a complex casting contour, with at least one temperature control channel being incorporated into the casting tool, the casting tool is composed of at least two components, with a temperature control channel being mechanically incorporated in at least one component and the components then being brought into overlap and are available to the casting tool or a tool insert of the casting tool. As a result, the outlay on the production side for producing the casting tool is reduced. Individual material inserts can be used to produce other casting tools. A new purchase of the material inserts is reduced, which has a positive effect on the environmental and energy balance.

Vorteilhafterweise erfolgt die Verfügung der verschiedenen Komponenten durch Vakuumlöten. Das Vakuumlöten ermöglicht eine hochfeste und dichte Verbindung der Komponenten zu dem Gusswerkzeug oder zu einem Werkzeugeinsatz eines Gusswerkzeugs, da der direkt dem fließfähigen Gussmaterial ausgesetzte Verbund an der Lötnaht eine Festigkeit von mindestens 90% des zu fügenden Grundwerkstoffs erreicht.The various components are advantageously made available by vacuum soldering. Vacuum brazing enables a high-strength and tight connection of the components to the casting tool or to a tool insert of a casting tool, since the composite that is directly exposed to the flowable casting material at the brazed seam achieves a strength of at least 90% of the base material to be joined.

In einer Variante verläuft der Temperierkanal in der Komponente linear. Solche linear verlaufende Temperaturkanäle lassen sich in den einzelnen Komponenten herstellen. Trotzdem kann durch das Zusammensetzen und Verfügen der einzelnen Komponenten ein komplex geformtes Kühlsystem in dem Gusswerkzeug ausgebildet werden, wobei auf Querbohrungen und ein zusätzliches Abdichten solcher Querverbinden verzichtet werden kann.In one variant, the temperature control channel runs linearly in the component. Such linear temperature channels can be produced in the individual components. Nevertheless, by assembling and joining the individual components, a cooling system with a complex shape can be formed in the casting tool, with transverse bores and additional sealing of such cross-connections being dispensed with.

In einer Ausgestaltung erfolgt die mechanische Einarbeitung des Temperierkanals in die jeweilige Komponente durch Bohren und/oder Fräsen. Die Fertigungsvorgänge werden somit auf unkomplizierte Verfahren beschränkt. Unwirtschaftliche Reparaturlösungen können entfallen.In one embodiment, the tempering channel is mechanically incorporated into the respective component by drilling and/or milling. The manufacturing operations are thus limited to uncomplicated processes. Uneconomical repair solutions can be omitted.

In einer Ausführungsform werden nach dem Zusammenfügen der Komponenten zu dem Gusswerkzeug oder einem Werkzeugeinsatz des Gusswerkzeuges weitere Ausprägungen der Gusskontur eingearbeitet. Auf einen Zusammenbau von weiteren Einzelteilen der Gusskontur kann somit verzichtet werden, wodurch weitere Material- und Fertigungskosten eingespart werden.In one embodiment, after the components have been assembled to form the casting tool or a tool insert of the casting tool, further forms of the casting contour are incorporated. An assembly of further individual parts of the cast contour can thus be dispensed with, as a result of which further material and production costs are saved.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Druckgusswerkzeug mit einer komplexen Gusskontur, umfassend mindestens einen Temperierkanal. Ein solches Druckgusswerkzeug, bei welchem komplexe Gusskonturen bzw. Temperierkanäle mit geringem Aufwand gefertigt werden können, besteht aus einem Werkzeugeinsatz aus mindestens zwei Komponenten, von welchem wenigstens eine Komponente einen sich linear erstreckenden Temperierkanal aufweist, wobei die mindestens zwei Komponenten im zusammengebauten Zustand miteinander über eine Vakuumlötverbindung verbunden sind.A further aspect of the invention relates to a die casting tool with a complex casting contour, comprising at least one temperature control channel. Such a die-casting tool, in which complex casting contours or temperature control channels can be produced with little effort, consists of a tool insert made of at least two components, of which at least one component has a linearly extending temperature control channel, with the at least two components being connected to one another in the assembled state via a Vacuum soldering are connected.

Es ist von Vorteil, wenn die Temperierkanäle mehrerer Komponenten im zusammen gesetzten Zustand einen Kühlkreislauf bilden. Dieser Kühlkreislauf lässt sich somit einfach an die Erfordernisse des durch das Druckgusswerkzeug herzustellende Gussteils anpassen. Insbesondere können dickere Bereiche des Gussteils durch eine entsprechende Nähe eines Temperierkanals besser gekühlt werden.It is advantageous if the temperature control channels of several components form a cooling circuit when assembled. This cooling circuit can thus be easily adapted to the requirements of the cast part to be produced by the die casting tool. In particular, thicker areas of the cast part can be better cooled by a corresponding proximity to a temperature control channel.

In einer Ausgestaltung nehmen die zusammengeführten Temperierkanäle einen mäanderförmigen Verlauf ein. Auf ein Drucken solch komplexer Temperierkanäle kann somit verzichtet werden.In one embodiment, the temperature control channels that are brought together assume a meandering course. There is therefore no need to print such complex temperature control channels.

In einer Ausführungsform ist der die mindestens zwei Komponenten aufweisende Werkzeugeinsatz als Schieber ausgebildet, welcher zwischen zwei weiteren Werkzeugeinsätzen verschiebbar angeordnet ist. Somit lässt sich einfach ein Druckguss-Schieber zur Herstellung hochkomplexer Gussteile realisieren.In one embodiment, the at least two components having tool insert is designed as a slide, which between two other tool inserts is slidably arranged. This makes it easy to create a die-cast slide for the production of highly complex cast parts.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details result from the following description, in which at least one exemplary embodiment is described in detail-if necessary with reference to the drawing. Described and/or illustrated features can form the subject of the invention on their own or in any meaningful combination, possibly also independently of the claims, and in particular can also be the subject of one or more separate applications. Identical, similar and/or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.

Es zeigen:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckgusswerkzeugs,
  • 2 ein Ausführungsbeispiel eines Schieberaufbaus des Druckgusswerkzeuges gemäß 1,
  • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schieberaufbaus des Druckgusswerkzeuges gemäß 1.
Show it:
  • 1 an embodiment of the die casting tool according to the invention,
  • 2 an embodiment of a slide structure of the die casting tool according to 1 ,
  • 3 a further exemplary embodiment of the slide structure of the die-casting tool according to FIG 1 .

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckgusswerkzeuges dargestellt. Das Druckgusswerkzeug 1 besteht aus drei getrennten Werkzeugeinsätzen 3, 5, 7, wobei der mittlere Werkzeugeinsatz 5 verschiebbar zu den beiden äußeren Werkzeugeinsätzen 3, 7 ausgeführt ist (1a) und auch als Schieber bezeichnet werden kann. An dem mittleren Werkzeugeinsatz 5 ist außen eine komplexe Gusskontur 9 zur Ausbildung eines Gussteils ausgebildet. Wie aus dem Schnitt in 1b hervorgeht, sind innen in dem mittleren Werkzeugeinsatz 5 im Bereich der komplexen Gusskontur 9 Temperierkanäle 11 ausgebildet.In 1 an embodiment of the die-casting tool according to the invention is shown. The die-casting tool 1 consists of three separate tool inserts 3, 5, 7, the middle tool insert 5 being designed to be displaceable relative to the two outer tool inserts 3, 7 ( 1a) and can also be referred to as a slider. A complex cast contour 9 for forming a cast part is formed on the outside of the middle tool insert 5 . As from the cut in 1b shows, 9 tempering channels 11 are formed inside in the middle tool insert 5 in the area of the complex casting contour.

In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Schieberaufbaus der Druckgusswerkzeuges 1 gemäß 1 gezeigt. 2a zeigt einen Querschnitt des mittleren Werkzeugeinsatzes 5, während 2b einen Schnitt A-A darstellt. Der als Schieber ausgebildete mittlere Werkzeugeinsatz 5 besteht aus zwei Komponenten 13, 15. In die erste Komponente 13 wird mittels Bohren oder Fräsen der waagerecht verlaufende Temperierkanal 11 ausgearbeitet, der in einem Vorsprung 17 der ersten Komponente 13 endet und Bestandteil eines Kühlkreislaufes 19 ist. Nach der Fertigstellung des Temperierkanals 11 wird der Vorsprung 17 in eine zu dem Vorsprung 17 formschlüssig ausgebildete Ausnehmung 21 der zweiten Komponente 15 eingeschoben. Im Bereich 23 der aneinander liegenden Flächen der ersten und der zweiten Komponente 13, 15 werden diese durch Vakuumlöten miteinander fest verbunden. Daraus entsteht der mittlere Werkzeugeinsatz 5.In 2 1 is an exemplary embodiment of a slide structure of the die-casting tool 1 according to FIG 1 shown. 2a shows a cross section of the middle tool insert 5, while 2 B represents a section AA. The middle tool insert 5 designed as a slide consists of two components 13, 15. The horizontal temperature control channel 11 is machined into the first component 13 by means of drilling or milling, which ends in a projection 17 of the first component 13 and is part of a cooling circuit 19. After completion of the temperature control channel 11 , the projection 17 is pushed into a recess 21 of the second component 15 that is designed to be form-fitting to the projection 17 . In the region 23 of the surfaces of the first and second components 13, 15 that lie against one another, these are firmly connected to one another by vacuum soldering. This results in the middle tool insert 5.

Wie aus 3 hervorgeht, ist die Gusskontur 9 aus der Komponente 15 einteilig so ausgefräst, dass diese die Ausnehmung 21 umgibt. Durch die Ausdehnung des Temperierkanals 11 in den Vorsprung der ersten Komponente 13, wird die Gusskontur 9 während des Gießvorganges ausreichend gekühlt.How out 3 As can be seen, the cast contour 9 is milled out of the component 15 in one piece in such a way that it surrounds the recess 21 . Due to the expansion of the temperature control channel 11 in the projection of the first component 13, the casting contour 9 is sufficiently cooled during the casting process.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102018113057 A1 [0002]DE 102018113057 A1 [0002]

Claims (9)

Verfahren zur Herstellung eines Gusswerkzeugs mit einer komplexen Gusskontur, wobei in das Gusswerkzeug (1) mindestens ein Temperierkanal (11) eingearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gusswerkzeug (1) aus mindestens zwei Komponenten (13, 15) zusammengesetzt wird, wobei in mindestens eine Komponente (13, 15) ein Temperierkanal (11) mechanisch eingearbeitet wird und anschließend die Komponenten (13, 15) in Überdeckung gebracht werden und zu dem Gusswerkzeug (1) oder einem Werkzeugeinsatz (5) des Gusswerkzeugs (1) verfügt werdenMethod for producing a casting tool with a complex casting contour, at least one temperature control channel (11) being incorporated into the casting tool (1), characterized in that the casting tool (1) is composed of at least two components (13, 15), with at least a component (13, 15) a temperature control channel (11) is mechanically incorporated and then the components (13, 15) are brought into overlap and the casting tool (1) or a tool insert (5) of the casting tool (1) are available Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfügung der Komponenten (13, 15) durch Vakuumlöten erfolgt.procedure after claim 1 , characterized in that the components (13, 15) are provided by vacuum soldering. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Einarbeitung des Temperierkanals (11) in die jeweilige Komponente (13) durch Bohren und/oder Fräsen erfolgt.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the mechanical incorporation of the tempering channel (11) into the respective component (13) takes place by drilling and/or milling. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperierkanal (11) in der Komponente (13) linear verläuft.procedure after claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the tempering channel (11) in the component (13) runs linearly. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zusammenfügen der Komponenten (13, 15) zu dem Gusswerkzeug (1) oder dem Werkzeugeinsatz (5) weitere Ausprägungen der Gusskontur (9) eingearbeitet werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that after the components (13, 15) have been assembled to form the casting tool (1) or the tool insert (5), further forms of the casting contour (9) are incorporated. Druckgusswerkzeug mit einer komplexen Gusskontur, umfassend mindestens einen Temperierkanal (11), dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeugeinsatz (5) aus mindestens zwei Komponenten (13, 15) besteht, von welchem wenigstens eine Komponente (13) einen sich linear erstreckenden Temperierkanal (11) aufweist, wobei die mindestens zwei Komponenten (13, 15) im zusammengebauten Zustand miteinander über eine Vakuumlötverbindung verbunden sind.Die-casting tool with a complex casting contour, comprising at least one temperature control channel (11), characterized in that a tool insert (5) consists of at least two components (13, 15), of which at least one component (13) has a linearly extending temperature control channel (11) comprises, wherein the at least two components (13, 15) are connected to each other via a vacuum soldered joint in the assembled state. Druckgusswerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierkanäle (11) mehrerer Komponenten (13, 15) des Werkzeugeinsatzes (5) im verbundenen Zustand einen Kühlkreislauf (19) bilden.die casting tool claim 6 , characterized in that the temperature control channels (11) of several components (13, 15) of the tool insert (5) form a cooling circuit (19) when connected. Druckgusswerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengeführten Temperierkanäle (11) einen mäanderförmigen Verlauf einnehmen.die casting tool claim 6 or 7 , characterized in that the merged temperature control channels (11) assume a meandering course. Druckgusswerkzeug nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der die mindestens zwei Komponenten (13, 15) aufweisende Werkzeugeinsatz (5) als Schieber ausgebildet ist, welcher zwischen zwei weiteren Werkzeugeinsätzen (3, 7) verschiebbar angeordnet ist.die casting tool claim 6 , 7 or 8th , characterized in that the at least two components (13, 15) having the tool insert (5) is designed as a slide which is arranged to be displaceable between two further tool inserts (3, 7).
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