DE102016000735B3 - Temperiersystem eines Druckgießwerkzeuges - Google Patents

Abstract

Ein Temperiersystem ist so zu verändern, dass es rationeller herstellbar und durch eine bessere Temperierung effektiver anwendbar ist. Das Leitungssystem ist durch eine andere Struktur zu vereinfachen. Dazu ist eine Temperiersystem-Halteplatte (1.2) in einem Werkzeug-Unterkörper (1.3) des Druckgießwerkzeuges (1) auswechselbar eingelegt, wiederholgenau positioniert und fixiert. Durch die Kontur (4) der Druckgussteile bestimmt, ist mindestens ein unregelmäßig gerundeter, plan- sowie auf- und absteigend verlaufender Temperierkanal (2.1), als Rechtecknut ausgebildet, auf der Temperiersystem-Halteplatte eingearbeitet, der mit einer passenden Kanalabdeckung (3) abgedeckt und an den Kontaktstellen mittels Spalt-Ausfüllmaterial abgedichtet ist.

Description

• Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Temperiersystem eines Druckgießwerkzeuges aus, mit dem aus Aluminiumlegierungen oder aus anderen Metallen bestehende unregelmäßig geformte Druckgussteile herzustellen sind.
• Dem Druckgießwerkzeug werden diese metallischen Werkstoffe durch eine Druckgießmaschine flüssig über Rohrsysteme unter Druck zugeführt. Die dabei ebenfalls mit zugeführten Wärmemengen sind durch das Temperiersystem im Druckgießwerkzeug zu harmonisieren sowie kontinuierlich und in kurzer Zeit abzukühlen. Zu diesem Zweck wir von einer peripheren Temperiereinheit Temperierflüssigkeit zugeführt. Das Druckgießwerkzeug, welches eine Dauerform für diese Gussteileherstellung ist, hat somit sowohl ein gleichmäßiges und schnelles Erwärmen wie auch ein gleichmäßiges und schnelles Kühlen zu gewährleisten, welches durch die entsprechend aufbereitet zugeführte Temperierflüssigkeit realisiert wird. Dabei sind ein rationeller Verfahrensablauf und eine hohe Qualität der hergestellten Druckgussteile zu gewährleisten und Beschädigungen an den formenden Komponenten zu vermeiden. Eine optimale Ausbildung des Temperiersystemes an und in den Druckgießwerkzeugen hat dies sicherzustellen.
• Beispielhaft für den Stand der Technik sind aus Erfindungsbeschreibungen nachstehend benannte Ausbildungsvarianten von Temperiersystemen in Druckgießwerkzeugen bekannt:
• • DE 28 50 229 C2
hat eine Kühlvorrichtung für eine Druckgießform zum Inhalt, wobei in den Werkzeugkörpern je ein Kühlflüssigkeitsvorratstank direkt angeordnet ist, von denen konturnah das Druckgussteil beidseitig mittels parallelen Umlenkkanalenden stirnseitig und punktuell gekühlt wird.
• Die mit stirnseitigen Umlenkkanalenden ausgebildeten kegeligen oder zylindrischen hohlen Formzapfen sind beispielhaft für andere Lösungen in
• • DE 20 2005 021 053 U1
• • DE 724 64 59 U und in
• • DE 39 42 373 A1
beschrieben.
• • DE 10 2006 001 716 A1 und
• • DE 10 2012 106 871 A1
beinhalten Temperiersysteme für Druckgießwerkzeuge, wobei die Temperierkanäle, längs und parallel zu den Konturflächen der Druckgussteile verlaufend, als Systeme mehrerer nebeneinander liegender Rohre oder Doppelröhren ausgebildet und in ihren Verlauf, mit Winkelstücken und Muffen zusammengesteckt, den äußeren Konturen der Druckgussteile folgend, angeordnet sind. Diese Art der Temperierkanäle bedingt, dass an die Werkzeugkörper selbst auch Gussteile mit eingegossenen Rohren und Doppelröhren sind.
• Eine derartige Anordnung von parallel zur Kontur des Druckgussteiles verlaufenden und beidseitig in die Werkzeugkörper eingeordneten Leitungen für Temperierflüssigkeiten war auch Gegenstand in
• • DE 12 82 865 A und in
• • DE 10 2007 054 723 A1 .
• Das in
• • DE 10 2014 103 532 A1
beschriebene Druckgießwerkzeug verfügt über eine plattenförmige Werkzeugkomponente, wobei an jeder der sternförmig und horizontal gerichtet tieflochgebohrten Temperierflüssigkeits-Zuleitungen nur je eine senkrechte Flüssigkeits-Aufsteigbohrung angeordnet ist, über deren obere stirnseitige Umlenkkanalenden die Temperierung konturnah und punktuell erfolgt.
• Nachteilig an diesen benannten Lösungen des Standes der Technik ist:
• • eine aufwendige Werkzeugkörper-Herstellung mit integrierten Kühlungsflüssigkeits-Vorratstank oder integrierten Rohren und Doppelröhren,
• • dass eine dauerhafte Dichtheit und Kontrollzugängigkeit der Kontakt- und Verbindungsstellen an den Leitungen, Winkelstücke und Muffen unter den Bedingungen einer hohen Temperaturbeständigkeit nicht zu gewährleisten ist,
• • eine große Anzahl von, für jede einzelne punktuelle Temperierung benötigten Temperierflüssigkeits-Zuleitungen, die eine funktionelle Schwächung der insbesondere plattenförmigen Werkzeugkomponenten bedingt.
• Die Problemstellung ist, durch ein verändertes Temperiersystem Druckgießwerkzeuge gegenüber den Ausbildungen des Standes der Technik rationeller herzustellen und durch eine bessere Temperierung effektiver zu nutzen. Das Leitungssystem für die Zu- und Ableitung und den Durchlauf der Temperierflüssigkeit ist durch eine andere Struktur zu vereinfachen.
• Diese Problemstellung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. In dem Werkzeug-Unterkörper des Druckgießwerkzeuges ist separiert eine Temperiersystem-Halteplatte auswechselbar eingelegt und wiederholgenau in diesem positioniert und fixiert. In die Temperiersystem-Halteplatte ist mindestens ein durch die Kontur der Druckgussteile bestimmter, rückseitig und unregelmäßig gerundet, plan- sowie auf- und absteigend vor und umlaufender Temperierkanal angeordnet, der in einer rechteckigen und konturnahen Querschnittsform als Nut eingearbeitet ist. Durch den Temperierkanal und durch auf dessen Kanalboden angeordneten und den Temperierkanal separiert kreuzenden Temperierflüssigkeits-Zu- und -Ablaufbohrungen, erfolgt eine ständige mehrseitig gerichtete Temperierflüssigkeitsdurchleitung, die nach außen hin gedichtet ist. Der Temperierkanal in der Temperiersystem-Halteplatte ist mittels einer breiteren, konturgleich wie der Temperierkanal verlaufend, ausgebildeten Kanalabdeckung, die mit ihren Rändern überstehend auf dessen Seitenwänden aufliegend, abgedeckt. Die Kontaktstellen zwischen Temperierkanal und Kanalabdeckung sind entlang des gesamten Kanalverlaufes mittels Spalt-Ausfüllmaterials abgedichtet.
• Ergänzende Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 benannt. Sie betreffen:
• • die Einbringung des Spalt-Ausfüllmaterials
• • die Anordnung mehrerer Temperierkanäle auf einer Temperiersystem-Halteplatte
• • die Anordnung der Temperiersystem-Halteplatten in Druckgießwerkzeugen und
• • die Verbindung sowie Reihenanordnung der Flüssigkeits-Aufsteigbohrungen und der Umlenk-Kanalbohrungen mit dem Temperierkanal.
• Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel eines Temperiersystemes mit Kühlflüssigkeitsnutzung in einem Druckgießwerkzeug beschrieben. In den Figuren ist diese Erfindung vereinfacht dargestellt. Gezeigt wird in
• 1 eine Teil-Ansicht eines Druckgießwerkzeuges mit beidseitig der Druckgussteile-Kontur angeordneten Temperiersystemen
• 2 eine Teil-Ansicht wie 1 mit einseitig angeordneten Temperiersystemen
• 3 eine 3D-Ansicht einer Temperiersystem-Halteplatte
• 4 eine Draufsicht und
• 5 eine Seitenansicht einer Temperiersystem-Halteplatte mit Darstellung der Temperierkanal-Verläufe
• 6 eine Draufsicht und
• 7 eine Stirnseiten-Ansicht von Kanalabdeckplatten
• Das in 1 dargestellte beispielhaft herzustellende Druckgussteil hat eine Ausbildung von Konturen 4 die eine beidseitige Ausbildung des Druckgießwerkzeug erfordert, welches dann jeweils aus einem Druckgussteil-Formkörper 1.1 und einem Werkzeug-Unterkörper 1.3 bestehen, zwischen denen jeweils eine Temperiersystem-Halteplatte 1.2 angeordnet ist. Diese Temperiersystem-Halteplatten 1.2 sind jeweils auswechselbar in dem Werkzeug-Unterkörper 1.3 außenkonturpassend eingelegt und in diesem mittels hier nicht dargestellten Passelementen wiederholgenau positioniert und mit Verbindungsschrauben fixiert. Das Temperiersystem des Druckgießwerkzeuges umfasst, beidseitig auf die Konturen 4 gerichtet, jeweils
• • eine Temperiersystem-Halteplatte 1.2,
• • mit nutförmig ausgebildetem Temperierkanal 2.1 und planem Kanalboden 2.2,
• • mit je einer Temperierflüssigkeits-Zuleitungsbohrung 2.3 und einer Temperierflüssigkeits-Ableitbohrungen 2.3 über Flüssigkeits-Aufsteigbohrungen verbunden,
• • eine oder zwei Umlenk-Kanalbohrungen 2.4 mit integrierten Kanal-Umlenkelementen 2.5 und
• • jeweils eine Kanalabdeckung, die als Kanalabdeckplatte 3.1 ausgebildet ist und an ihren Kontaktstellen 3.4, zum Temperierkanal 2.1 hin gerichtet, abgedeckt und mittels Spalt-Ausfüllmaterial, beispielsweise durch eine Elektronenstrahl-Schweißung hochtemperaturbeständig eingebracht, abgedichtet ist.
• Die Temperierung mit Temperierflüssigkeit, als ständige mehrseitig gerichtete Flüssigkeitsdurchleitung durch alle Komponenten des Temperiersystems ausgebildet, ist an allen Durchtrittsstellen der Temperierflüssigkeits-Zu- und -Ableitbohrungen 2.3, Umlenk-Kanalbohrungen 2.4 und des Temperierkanales 2.1 mit hochtemperaturbeständigen Abdichtringen 3.5 nach außen hin abgedichtet. Vorausgesetzt wird, dass die Anordnung, die Dimensionierungen und die Abstände aller benannten Komponenten eine homogene Temperierung, Schadensvermeidung sowie gute Druckgussteile-Qualität gewährleisten.
• Die in 2 vereinfachte Darstellung betrifft, alternativ zu 1, ein Druckgießwerkzeug, mit dem das herzustellende Druckgussteil nur mit seiner Kontur 4 von der Unterseite her durch ein Temperiersystem, wie in 1 beschrieben, behandelt wird. Dieses Druckgießwerkzeug verfügt als wesentlichste Funktionsbaugruppe aller Komponenten nur über eine Temperiersystem-Halteplatte 1.2 mit Temperierkanal 2.1, der durch eine Kanalabdeckplatte 3.1 abgedeckt und abgedichtet ist.
• Die in 3 allein dargestellte Temperiersystem-Halteplatte 1.2 ist beispielhaft mit allen Kanal-Umlenkelementen 2.5 und mit einer großen Anzahl an Auswerfer-Bohrungen dargestellt, die für eine enge Beabstandung der Umlenk-Kanalbohrungen, einer homogenen Temperierung des Druckgießwerkzeuges und einer guten Qualität der Druckgussteile erforderlich sind.
• Die in 4 und 5 dargestellte Temperiersystem-Halteplatte 1.2 verfügt, bedingt durch die Kontur des Druckgussteiles, über drei Temperierkanäle 2.1, die einen unregelmäßig umlaufenden Kanalverlauf haben. Dieser bestimmt den engen Abstand und die Reihenanordnung der Flüssigkeits-Aufsteigbohrungen 3.2 und der Umlenk-Kanalbohrungen 2.4. Dargestellt ist auch die Anordnung der Fixierbohrungen 3.3, mit der die Temperiersystem-Halteplatte 1.2 mittels Verbindungsschrauben im Druckgießwerkzeug fixiert wird. Der Temperierkanal 2.1 hat einen rechteckigen Querschnitt mit flachen, ebenverlaufenden Kanalboden 2.2.
• Dargestellt sind in 6 und 7 die Ausbildungen der auf den Temperierkanal 2.1 formgleich passend auflegbaren Kanalabdeckplatten 3.1 in einer flachen ebenverlaufenden Ausbildung.
• Bezugszeichenliste

1

Druckgießwerkzeug

1.1

Druckgussteil-Formkörper von/an 1.3

1.2

Temperiersystem-Halteplatte

1.3

Werkzeug-Unterkörper

2

Temperierung mit Temperierflüssigkeit

2.1

Temperierkanal

2.2

Kanalboden in 2.1

2.3

Temperierflüssigkeits-Zu- und -Ableitbohrungen

2.4

Umlenk-Kanalbohrungen

2.5

Kanal-Umlenkelemente in 2.4

3

Kanalabdeckung

3.1

Kanalabdeckplatte

3.2

Flüssigkeit-Aufsteigbohrungen

3.3

Fixierbohrungen

3.4

Kontaktstellen zwischen 2.1 und 3

3.5

Abdichtringe

4

Kontur(en) von/an Druckgussteilen

Claims (5)

1. Temperiersystem eines Druckgießwerkzeuges (1) mit dem Druckgussteile mit unregelmäßig verlaufender Kontur (4) herstellbar sind und dabei mittels einer von einer peripheren Temperiereinheit zugeführten Temperierflüssigkeit eine Beheizung oder Kühlung im Druckgießwerkzeug durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Temperiersystem-Halteplatte (1.2) mindestens ein, durch die Kontur (4) der Druckgussteile bestimmter, unregelmäßig gerundeter, plan- sowie auf- und absteigend ver- und umlaufender konturnaher Temperierkanal (2.1), der eine als Nut eingearbeitete rechteckige Querschnittsform hat, angeordnet ist, dass durch den Temperierkanal (2.1) mit auf dessen Kanalboden (2.2) angeordneten und den Temperierkanal (2.1) separiert querenden Temperierflüssigkeits-Zud- und -Ableitbohrungen (2.3) eine ständige mehrseitig gerichtete Temperierflüssigkeitsdurchleitung, nach außen hin abgedichtet erfolgt, dass der Temperierkanal (2.1) mittels einer breiteren, konturgleich verlaufend ausgebildeten, Kanalabdeckung (3.1), die, mit ihren Rändern überstehend, auf den Seitenwänden des Temperierkanals (2.1), in der Temperiersystem-Halteplatte (1.2) aufliegend, von dieser abgedeckt und an deren Kontaktstellen (3.4) mittels Spalt-Ausfüllmaterial entlang des gesamten Kanalverlaufes in der Temperiersystem-Halteplatte (1.2) abgedichtet ist und dass die Temperiersystem-Halteplatte (1.2) zwischen einem Druckgussteil-Formkörper (1.1) und einem Werkzeug-Unterkörper (1.3) angeordnet, auswechselbar eingelegt, positioniert und fixiert ist.
2. Temperiersystem eines Druckgießwerkzeuges (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hochtemperaturbeständige Spalt-Ausfüllmaterial mittels bekannten Verbindungs- und Abdichtungsverfahren sowie Werkzeugen, insbesondere mittels Elektronenstrahl-Schweißung an den Kontaktstellen (3.4) flüssigkeitsabdichtend eingebracht ist.
3. Temperiersystem eines Druckgießwerkzeuges (1) nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die Kontur (4) der Druckgussteile bestimmte Anzahl von Temperiersystem-Kanälen (2.1) gemeinsam auf einer Temperiersystem-Halteplatte (1.2) insbesondere planflächig nebeneinander angeordnet und miteinander mittels der Temperierflüssigkeits-Zu- und -Ableitbohrungen (2.3) verbunden sind.
4. Temperiersystem eines Druckgießwerkzeuges (1) nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede austauschbare Temperiersystem-Halteplatte (1.2), zwischen einem Druckgussteil-Formkörper (1.1) und einem Werkzeug-Unterkörper (1.3) angeordnet, mit diesen, mittels Passelementen positioniert und mit Verbindungsschrauben fixiert ist.
5. Temperiersystem eines Druckgießwerkzeuges (1) nach Patentanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalverlauf der Temperierkanäle (2.1) eine Verbindung und engbeabstandete Reihenanordnung aller Flüssigkeit-Aufsteigbohrungen (3.2) und Umlenk-Kanalbohrungen (2.4) bildet und damit sein Verlauf in der Temperiersystem-Halteplatte (1.2) bestimmt ist.

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