Verfahren zur Herstellung eines Giessbehälters sowie Giessbehälter

Abstract

 Verfahren zur Herstellung eines Gießbehälters, insbesondere für Warmkammer-Druckgießmaschinen, bei dem der Gießbehälter aus einem warmfesten Werkzeugstahl einstückig gegossen wird, wobei zumindest eine Gießkammer und zumindest eine Steigleitung eingebracht werden, wobei zumindest der Bereich der Steigleitung durch Einlegen eines aus einem Keramikmaterial gebildeten im wesentlichen glattwandigen Kernes in die Form erzeugt wird, der im Anschluss an die Guss- und Ausformphase zur Bildung der Steigleitung aus dem Gießbehälter entfernt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gießbehälters, insbesondere für Warmkammer-Druckgießmaschinen, indem der Gießbehälter insbesondere aus einem warmfesten Werkzeugstahl einstückig gegossen wird, wobei zumindest eine Gießkammer und zumindest eine Steigleitung eingebracht werden. Die Erfindung betrifft auch den durch das Verfahren hergestellten Gießbehälter und einen Kern zur Herstellung der Steigleitung.

[0002] Der DE-A 21 43 937 ist ein Gießbehälter für eine Warmkammer-Druckgießmaschine zu entnehmen, der eine einen Druckkolben aufnehmende Druckkammer und eine sich daran anschließende zu einem Mundstück führende Steigbohrung besitzt. Der Gießbehälter ist ein Gussteil aus einem warmfesten Werkzeugstahl. Die Steigbohrung ist mit Hilfe von eingelegten Sandkernen eingegossen. Um dies zu ermöglichen, ist die Steigbohrung an einem Ende axial aus dem Gießbehälter herausgeführt und wird dort durch eine eingesetzte Schraube verschlossen. Die Verbindung zur Gießkammer erfolgt über einen senkrecht zur Steigbohrung verlaufenden Kanal, der ebenfalls durch einen eingelegten Kern hergestellt wurde und nach außen auch durch eine Schraube verschlossen werden muss. Sowohl die Steigbohrung als auch der Querkanal müssen daher in relativ aufwendiger Weise bearbeitet werden. Infolge des rechtwinkligen Überganges von dem Verbindungskanal zur Steigbohrung in Verbindung mit dem auch im Bereich des Mundstückes vorgesehenen, etwa rechtwinkligen Übergang entstehen Druckverluste für die fließende Schmelze, die sich nachteilig auf die Arbeitsgeschwindigkeit auswirkt.

[0003] Um dieses Problem zu überwinden, wurde in der DE-A 39 17 487 ein Gießbehälter für Warmkammer-Druckgießmaschinen vorgeschlagen, bei dem als Steigbohrung ein eingegossenes, im Bereich der Mündung zur Gießkammer und im Bereich des Mundstückes gebogenes Rohr vorgesehen wird, welches aus mindestens zwei Teilen zusammengeschweißt ist.

[0004] Das Rohr selber ist im Verlauf seiner Erstreckung mit unterschiedlichen Wandstärken ausgebildet, die sich insbesondere im düsenseitig vorgesehenen Krümmer vergrößern. Hier hat sich als nachteilig erwiesen, dass es beim Umgießen des in die Form eingebrachten geschweißten Rohres im Bereich kleinerer Wandstärken zu temperaturbedingten Rissen kam. Da das Rohr, das zwar glatte Innenkonturen aufweist und somit eine strömungstechnisch günstige Umlenkung des Schmelzmateriales ermöglicht, aus mehreren Teilen besteht, müssen selbige in umständlicher Weise zunächst einmal positioniert und dann miteinander verbunden werden. Auch im Bereich der Schweißnähte kann es beim Umgießen des Rohres zu temperatur- und/oder spannungsbedingten Rissen kommen, wodurch wiederum Strömungsprobleme durch eingedrungenes Material des Gießbehälters in den Innenbereich der Steigbohrung kommen kann.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Gießbehälter zu konzipieren, dessen Steigleitung ohne Verwendung von separaten Rohren und ohne größere Nachbearbeitungen herstellbar ist, der jedoch die gleichen strömungstechnischen günstigen Eigenschaften wie ein Rohr beinhaltet. Ferner soll ein Kern zur Realisierung der gewünschten Eigenschaften im Bereich der Steigleitung konzipiert werden.

[0006] Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass zumindest der Bereich der Steigleitung durch Einlegen eines aus einem Keramikmantel gebildeten, im wesentlichen glattwandigen Kernes in die Form erzeugt wird, der im Anschluss an die Guss- und Ausformphase zur Bildung der Steigleitung aus dem Gussbehälter entfernt wird.

[0007] Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass ein solcher glattwandiger Keramikkern die Herstellung der Steigbohrung in solcher Qualität ermöglicht, dass die Strömungsverhältnisse für die Schmelze mindestens jenen entsprechen, die durch eingegossene Rohre erzielbar sind. Dadurch, dass keine Schweißstellen wie bei eingegossenen und zusammengesetzten Rohren auftreten, ist ein durchgehender strömungsfreier Strömungsverlauf gesichert.

[0008] Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den zugehörigen verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.

[0009] Dieses Ziel wird auch erreicht durch einen Gießbehälter, insbesondere für Warmkammer-Druckgießmaschinen, der insbesondere aus einem warmfesten Werkzeugstahl einstückig gegossen ist und zumindest eine Gießkammer sowie zumindest eine Steigleitung aufweist, die an ihrem einen Ende in eine Gießkammer mündet und an ihrem anderen Ende zur Aufnahme einer Spritzdüse in ein Mundstück ausläuft, wobei die Steigleitung durch Einbringung und Entfernung eines der Kontur der Steigleitung entsprechenden Keramikkernes hergestellt ist, und dass die Kontur der Steigleitung durch ineinanderübergehende geradlinige und gekrümmte Abschnitte gebildet ist.

[0010] Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gießbehälters sind den zugehörigen gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.

[0011] Dieses Ziel wird ebenfalls erreicht durch einen Keramikkern mit im wesentlichen glattwandiger Oberfläche zur Erzeugung einer Steigleitung im Bereich eines Gießbehälters, insbesondere für eine Warmkammer-Druckgießmaschine, bestehend aus ineinander übergehenden geradlinigen und gekrümmten Abschnitten, wobei die geradlinigen Abschnitte zumindest teilweise unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

[0012] Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Keramikkernes sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.

[0013] Infolge des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sowie der gegenständlichen Ausgestaltung des Gießbehälters unter Verwendung des ebenfalls erfindungsgemäßen Keramikkernes ist es möglich, die gleichen strömungstechnischen Vorteile, wie bei der DE-A 39 17 487 gegeben, zu erzielen, ohne jedoch ein separates Rohr einsetzen zu müssen. Der Keramikkern kann an die Kontur der Steigleitung angepasst werden und besteht vorzugsweise aus einer Zusammensetzung (in Masse-%) von 75% bis 85% SiO₂ sowie 15% bis 25% ZrSiO₄. Der Keramikkern wird zur Erzeugung einer glattwandigen Oberfläche verpresst, wobei sich hier unterschiedliche Herstellungsverfahren (z.B. Kaltpressen) anbieten.

[0014] Am Kern wird vorzugsweise im Bereich der späteren Düse ein Ansatz angeformt, der nach dem Gießvorgang sich bis zur korrespondierenden Wand des Gießbehälters erstreckt und somit einen Zugang von außen zum Kern bietet. Durch zumindest teilweise Entfernung dieses Ansatzes kann nun das Restmaterial des Kernes, beispielsweise durch unter hohem Druck stehendes Wasser, entfernt bzw. ausgespült werden. Dadurch wird gleichzeitig die nun gebildete Steigleitung gesäubert, so dass keine Kernmaterialien mehr vorhanden sind. Die Steigleitung ist eine saubere Abbildung des Keramikkerns und weist auch sämtliche geradlinigen und gekrümmten Abschnitte auf.

[0015] Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

einen Längsschnitt durch einen Gießbehälter nach der Erfindung,

Fig. 2

eine Seitenansicht des Gießbehälters nach Fig. 1,

Fig. 3

die Ansicht des Gießbehälters der Fig. 1 von unten, teilweise im Schnitt,

Fig. 4

einen Längsschnitt durch einen Gießbehälter ähnlich Fig. 1, jedoch in einer etwas abgewandelten Form, und

Fig. 5

die Darstellung eines glattwandigen Keramikkerns zur Herstellung eines Gießbehälters nach Fig. 4.

[0016] Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Gießbehälter 1, der in eine in der DE-A 39 17 487 beschriebene Warmkammer-Magnesium-Druckgießmaschine eingesetzt werden kann. Der Gießbehälter 1 beinhaltet eine Gießkammer 2, die unten durch einen eingesetzten Stopfen 21 verschlossen ist, sowie eine mit dieser verbundene Steigleitung 3. Die Steigleitung 3 ist im Bereich ihres einen Endes 4 mit einem geradlinigen Abschnitt 5 versehen, der in die Gießkammer 2 einmündet. Der Bereich 6 der Steigleitung 3 ist ebenfalls geradlinig ausgebildet und läuft etwa parallel zur Gießkammer 2. Im Bereich des anderen Endes 7 der Steigleitung 3 schließt sich wiederum ein geradliniger Abschnitt 8 an, der in ein Mundstück 9 zur Aufnahme einer nicht weiter dargestellten Düse ausläuft. Die Steigleitung 3 kann unter Verwendung eines in Fig. 4 dargestellten, kaltgepressten Keramikkernes der Zusammensetzung (in Masse-%) 80% SiO₂ sowie 20% ZrSiO₄ hergestellt werden, wobei der - anhand der Fig. 5 näher beschriebenen - Ansatz 17 anschließend an den Bereich 6' an der Oberseite vorgesehen wird. Zur Entfernung des Kernes wurde eine Bohrung 10 erzeugt, die mittels eines Stopfens 11 wieder verschließbar ist. Über Schweißnähte 11' wird der Stopfen 11 mit der Bohrungswand 10' verbunden. Der Stopfen 11 besteht hierbei vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Gießbehälter 1 selber. Die Innenkontur 12 des Stopfens 11 entspricht der inneren Kontur der Steigleitung. Die Bohrung 10 ist in diesem Beispiel im Bereich des Mundstückes 9 (gekrümmter Abschnitt 7) vorgesehen, kann jedoch auch an anderen Bereichen, z.B. in gekrümmten Abschnitten 4 des Gießbehälters 1 (siehe Fig. 4) angeordnet werden. Die Bohrung 10 erstreckt sich bis zur Außenwand 1' und ist demzufolge von außen zugänglich, um das Kernmaterial zu entfernen.

[0017] Für die Fig. 4 gelten die vorstehenden Ausführungen ebenfalls. Gleiche Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Unterschiedlich ist in Fig. 4 lediglich, dass die Bohrung 10 und demzufolge auch der Stopfen 11 nicht am oberen Ende der Steigleitung 3, sondern im unteren Bereich derselben angeordnet ist.

[0018] Die geradlinig verlaufenden Abschnitte, 5, 6, 8 sind in beiden Fällen durch gekrümmte Abschnitte 13, 14 miteinander verbunden. Die geradlinig verlaufenden Abschnitte 5, 6, 8 weisen unterschiedliche Durchmesser auf. So kann z.B. der geradlinige Abschnitt 5 einen Durchmesser von 20mm, der geradlinige Abschnitt 6 einen Durchmesser von 18mm und der geradlinige Abschnitt 8 einen Durchmesser von 17mm aufweisen. Die Angleichung an die unterschiedlichen Durchmesser erfolgt über die gekrümmten Abschnitte 13 und 14. Da der geradlinige Abschnitt 5 unmittelbar ohne weitere Absätze in die Gießkammer 2 einmündet, werden hier keine den Strömungsfluss der Schmelze hindernde Kanten gebildet, so dass das Material problemlos dem Mundstück 9 sowie der sich daran anschließenden Düse zugeführt werden kann. Die Arbeitsgeschwindigkeit kann gegenüber dem Stand der Technik wesentlich erhöht werden, wobei keine Beschädigungen im Bereich der so erzeugten Steigleitung 3 auftreten können, wie es beim Stand der Technik gemäß DE-A 39 17 487 unter Verwendung eines Rohres möglich wäre. Der Gießbehälter 1 besteht vorzugsweise aus einem warmfesten Werkzeugstahl.

[0019] Fig. 5 zeigt nun einen Keramikkern 15 in der Zusammensetzung (in Masse-%) 80% SiO₂ und 20% ZrSiO₄. Die Oberfläche 16 des Keramikkernes 15 ist glattwandig ausgebildet, so dass auch glattwandige Konturen im Bereich des Steigrohres 2 gebildet werden. Die Querschnittsform des Keramikkernes 15 ist etwa S-förmig ausgebildet, wobei geradlinig geformte Abschnitte 5', 6', 8' vorhanden sind, die über gekrümmte Abschnitte 13', 14' miteinander verbunden sind. Der Keramikkern 15 verfügt über einen Ansatz 17, der in Verlängerung des geradlinigen Abschnittes 6' vorgesehen ist. Der Ansatz 17 weist einen konisch in Richtung des gekrümmten Abschnittes 13' verlaufenden Bereich 18 auf, wobei der verbleibende Bereich 19 etwa zylindrisch ausgebildet ist.

[0020] Abweichend zu einem Keramikkern, wie er zur Herstellung eines Gießbehälters nach Fig. 1 vorgesehen wäre, ist der Ansatz 17 nicht düsenseitig, sondern gießkammerseitig vorgesehen. Die Lage des Ansatzes 17 ist zunächst einmal in jedem Bereich des Gießkernes 15 denkbar, sollte jedoch vorzugsweise zur besseren Entfernung des Kernmaterials nach Fertigstellung des Gießbehälters 1 in der Verlängerung der Mittelachse 20 des geradlinigen Abschnittes 6'' angeordnet sein. Nach Fertigung des Gießbehälters 1 wird zumindest ein Teilbereich des Ansatzes 17 entfernt, so dass nun beispielsweise eine Einrichtung an- bzw. aufgesetzt werden kann, die mit hohen Drucken Wasser in den Bereich des verbleibenden Kernmaterials führt und selbigen zertrümmert. Die zertrümmerten Kernstücke bzw. Partikel werden entweder in den Bereich der Gießkammer 2 oder aus dem Mundstück 9 herausgedrückt. Somit wird gleichzeitig auch die so entstandene Steigleitung gereinigt. Der verdickte Bereich 9' bildet das spätere Mundstück 9 zur Aufnahme der Düse. Der geradlinig verlaufende Abschnitt 8' in Verbindung mit dem verdickten Bereich 9' steht nicht rechtwinklig auf der Mittelachse 20, sondern wird spitzwinklig, beispielsweise unter einem Winkel von 5°, dazu geführt. Dadurch entsteht zwischen der Achse 20 des geradlinigen Abschnittes 6' und der Achse 22 des Abschnittes 8' ein stumpfer Winkel α. Die Mittelachse 21 des geradlinigen Abschnittes 5' steht senkrecht auf der Mittelachse 20 des Abschnittes 6'.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Gießbehälters (1), insbesondere für Warmkammer-Magnesium-Druckgießmaschinen, bei dem der Gießbehälter (1) insbesondere aus einem warmfesten Werkzeugstahl einstückig gegossen wird, wobei zumindest eine Gießkammer (2) und zumindest eine Steigleitung (3) eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Bereich der Steigleitung (3) durch Einlegen eines aus einem Keramikmaterial gebildeten, im wesentlichen glattwandigen Kernes (15) in die Form erzeugt wird, der im Anschluss an die Guss- und Ausformphase zur Bildung der Steigleitung (3) aus dem Gießbehälter (1) entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kerne (15) mit der Zusammensetzung (in Masse-%) von 75% bis 85% SiO₂ sowie 15% bis 25% ZrSiO₄ eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung von Kernentfernungsbohrungen (10) im Bereich des Gießbehälters (1) am jeweiligen Kern (15) mindestens ein Ansatz (17), insbesondere in Fortführung des die spätere Steigleitung (3) bildenden Abschnittes (6), angeformt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (15) zur Erzeugung vorgebbarer Konturen der Steigleitung (3) mit geradlinigen (5', 6', 8') und gekrümmten Abschnitten (13', 14') versehen wird, wobei über gekrümmte Abschnitte (13', 14') miteinander verbundene geradlinige Abschnitte (5', 6', 8') zumindest teilweise nicht rechtwinklig zueinander angeordnet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (15) im Bereich seiner geradlinigen Abschnitte (5', 6', 8') zumindest teilweise mit unterschiedlichen Durchmessern versehen wird, wobei die Angleichung durch die gekrümmten Abschnitte (13', 14') herbeigeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (15) zumindest durch teilweise Entfernung des Ansatzes (17) und anschließende Zertrümmerung des bzw. der Restbereiche, insbesondere durch unter hohem Druck stehendes Wasser, entfernt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verschließen der durch den Ansatz gebildeten Bohrung (10) ein Stopfen (11) zum Einsatz gelangt, der im Bereich der Steigleitung (3) mit der jeweiligen Innenkontur (12) derselben versehen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (11) durch Gießen, insbesondere aus dem gleichen Material wie der Gießbehälter (1), hergestellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (11) lagegerecht positioniert und anschließend mit dem Gießbehälter (1), insbesondere durch Schweißen (11'), verbunden wird.

10. Gießbehälter, insbesondere für Warmkammer-Druckgießmaschinen, der insbesondere aus einem warmfesten Werkzeugstahl einstückig gegossen ist und zumindest eine Gießkammer (2) sowie zumindest eine Steigleitung (3 aufweist, die an ihrem einen Ende (4) in die Gießkammer (2) mündet und an ihrem anderen Ende (7) zur Aufnahme einer Spritzdüse in ein Mundstück (9) ausläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigleitung (3) durch Einbringung und Entfernung eines der Kontur der Steigleitung (3) entsprechenden Keramikkernes (15) hergestellt ist, und dass die Kontur der Steigleitung (3) durch ineinander übergehende geradlinige (5, 6, 8) und gekrümmte Abschnitte (13, 14) gebildet ist.

11. Gießbehälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigleitung (3) mit einer in Richtung einer Außenwand (1') des Gießbehälters (1) verlaufenden verschließbaren Bohrung (10) versehen ist.

12. Gießbehälter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (10) die Fortsetzung des längeren geradlinigen Abschnittes (6) bildet.

13. Gießbehälter nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (10) im Bereich des Mundstückes (9) zur Aufnahme der Spritzdüse vorgesehen ist.

14. Gießbehälter nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (10) durch einen, insbesondere durch Schweißen (11') darin festlegbaren Stopfen (11) verschließbar ist, der steigleitungsseitig mit der jeweiligen Innenkontur (12) in diesem Bereich der Steigleitung (3) versehen ist.

15. Gießbehälter nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die geradlinig verlaufenden Abschnitte (5, 6, 8) der Steigleitung (3) zumindest teilweise mit unterschiedlichen Durchmessern versehen sind, wobei die Angleichung über die jeweiligen gekrümmten Abschnitte (13, 14) herbeiführbar ist.

16. Keramikkern mit im wesentlichen glattwandiger Oberfläche (16) zur Erzeugung einer Steigleitung (3) im Bereich eines Gießbehälters (1), insbesondere für eine Warmkammer-Druckgießmaschine, bestehend aus ineinander übergehenden geradlinigen (5', 6', 8') und gekrümmten Abschnitten (13', 14'), wobei die geradlinigen Abschnitte (5', 6', 8') zumindest teilweise unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

17. Keramikkern nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen geradlinig verlaufenden Ansatz (17) im Bereich eines der gekrümmten Abschnitte (13', 14').

18. Keramikkern nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (17) in Verlängerung des längeren geradlinigen Abschnittes (6') vorgesehen ist.

19. Keramikkern nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (15) aus (in Masse-%) 75% bis 85% SiO₂ und 15% bis 25% ZrSiO₄ besteht und durch Verpressung hergestellt ist.

20. Keramikkern nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der geradlinigen Abschnitte (8') unter einem stumpfen Winkel (α) zur Mittellinie (20) eines weiteren geradlinigen Abschnittes (6') vorgesehen ist.

Zeichnung