DE1479113B2

DE1479113B2 - Durch elektrische Induktion beheizte Gießform

Info

Publication number: DE1479113B2
Application number: DE1479113A
Authority: DE
Inventors: Donald Albert New Castle Moore; John Michael Dover Wersosky
Original assignee: Davidson Rubber Co Inc Dover Nh (vsta)
Current assignee: Davidson Rubber Co Inc Dover Nh (vsta)
Priority date: 1964-06-25
Filing date: 1965-06-23
Publication date: 1974-07-04
Also published as: JPS497066B1; DE1479113C3; AU421625B2; DE1479113A1; GB1100324A; AU1534466A; US3315016A

Description

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einer Zeitdauer von 6 bis 10 Sekunden auf eine sehr optimalen Punkt hinaus zu gehen, damit alle Formen

hohe Temperatur aufgeheizt werden, während dann, in einem Ofen und alle Teile einer jeden Form auf

wenn Kupfer allein verwendet würde, die drei- bis eine ausreichend hohe Temperatur beheizt werden,

fünffache Zeitdauer zur Erreichung der gleichen so daß gewährleistet ist, daß wenigstens eine mini-

Temperatur sowie eine enge Kopplung mit den Spu- 5 male Dicke in der gelierten Schicht erhalten worden

len erforderlich wäre. ist. Das Heizgas weist eine Temperatur auf, die we-

Die gesamte Fonnwandungsdicke kann sich von sentlich höher ist als die, die die Wandung des Form-0,06 bis 0,6 cm, üblicherweise von 0,075 bis 0,2 cm hohlraums haben soll, damit die Heizperiode so kurz ändern. Die Dicke der Kupferschient beträgt nor- wie möglich wird. Dies bedeutet, daß dann, wenn ein malerweise 0,075 bis 0,15 cm. Das Gewichtsverhält- io geringer Fehler in der Bewegung der Gießform in nis von Nickel zu Kupfer in dem bevorzugten Aus- den Ofen und aus dem Ofen auftritt, über das Ziel führungsbeispiel soll im Bereich von 1 bis 3 liegen. hinausgegangen wird, wie dies durch eine gestrichelte Der Anteil an Nickel wird so niedrig wie praktisch Linie 52 α gezeigt ist, die die Fortsetzung der Kurve möglich gehalten, und zwar in der Größenordnung 52 darstellt. Damit wird die Spitzentemperatur, auf von 0,005 bis 0,075 cm und vorzugsweise 0,025 bis 15 die die Wandung des Formhohlraums aufgeheizt 0,05 cm. Größere Dicken sind nicht erforderlich, weil wird, höher als die, die bei der Induktionsbeheizung das Hochfrequenzfeld nur die äußere Haut der Form erhalten wird. Wie in Verbindung mit F i g. 2 erläubeeinflußt. Das Mittel kann mit anderen Metallen, tert, ist der Kühleffekt durch das Plastisol innerhalb z. B. Kobalt, legiert sein. Andere Metalle, die gute der Form geringer, weil die Masse des Plastisols auf Wärmeleiter sind, z. B. Aluminium, können an Stelle 20 eine höhere Temperatur aufgeheizt wird. Die Geder inneren Kupferschicht verwendet werden, ferner schwindigkeit der Abkühlung, die durch die Linie Eisen oder Stahl an Stelle der äußeren Nickelschicht. 52 b angezeigt wird, ist geringer, wodurch mehr Eine aus Aluminium bestehende innere Hülse kann Wärme in das Plastisol eindringen kann,
vorzugsweise dann verwendet werden, wenn die F i g. 2 zeigt das Temperaturprofil durch einen Form durch Gießen anstatt durch Galvanisieren her- 35 Querschnitt der Wandung der Gießform und der Plagestellt wird. stisolschicht zu verschiedenen Zeiten während des

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung Aufheizens und Abkühlens. Die drei verschiedenen

mit der Zeichnung erläutert. Es zeigt Querschnittsansichten links in der Zeichnung geben

F i g. 1 eine grafische Darstellung der Änderung durch Temperaturprofilkurven 61, 62 und 63 die

der Temperatur mit der Zeit bei einem Aufheizvor- 30 Temperaturen an, die in den verschiedenen Schichten

gang mit der erfindungsgemäßen Gießform und der Gießform nach der Erfindung zu erwarten sind.

F i g. 2 eine grafische Darstellung der Temperatur- Wie dargestellt, gibt das Bezugszeichen 64 die elek-

profile zu verschiedenen Zeiten während der Stufe tromagnetische Nickelschicht, 65 die Kupferschicht

der Gelbildung. und 66 die gelierte Plastisolschicht an.

Die F i g. 1 und 2 veranschaulichen das Prinzip der 35 Auf der rechten Seite der F i g. 2 zeigen Tempera-Erfindung. In F i g. 1 sind die Änderungen der Tem- turprofilkurven 71, 72 und 73 das Temperaturprofil, peratur, die bei dem durch Induktionsbeheizung vor- das bei einer Heißluftbeheizung von außen erhalten genommenen Sturzgießen auftreten, mit denen vergli- wird. Die Formwandung 75 und eine gelierte Piastichen, die bei einem Vorgang mit Außenbeheizung, solschicht 76 sind im Schnitt gezeigt.
z.B. mit einem Heißluftofen erhalten werden. Eine 4° Betrachtet man den oberen Teil der Fig.2 zu der Kurve 51 zeigt die Geschwindigkeit der Temperatur- Zeit, zu der die Erwärmung eingestellt worden ist, so änderungen nach der Zeit, die an der Grenzfläche hat sich im Falle der Induktionsbeheizung die Nikzwischen Plastisol und dem Metall der Gießform kelschicht auf die höchste Temperatur aufgeheizt nach der Erfindung erhalten wird, die Kurve 52 zeigt und Wärme fließt nach rechts, wobei die Temperain ähnlicher Weise die entsprechenden Werte, die bei 45 tür, wie dargestellt, abnimmt, bis sie die Grenzfläche bekannten Anordnungen beispielsweise beim Ein- zwischen Plastisol und Formwand erreicht, wo ein bringen der Gießform in einem Ofen erhalten wer- relativ hoher Widerstand gegen die Wärmeübertraden. Es läßt sich erkennen, daß mit Hilfe der Induk- gung auf das Plastisol vorhanden ist; dies erklärt den tionsbeheizung die Aufheizung enorm rasch vor sich scharfen Knick im Kurvenverlauf. Trotzdem ist die geht und die Temperatur der Wandung des Form- 50 Temperatur der Formwandung an der Grenzfläche hohlraums sehr rasch auf den Spitzenwert zunimmt verhältnismäßig hoch, so daß die Übertragung der und dann wieder sehr rasch abfällt. Die Energie für Wärme veihältnismäßig groß ist. Im Falle einer Bedie Induktionsheizspule kann natürlich beinahe heizung von außen, wie durch die Temperaturprofilaugenblicklich, d. h. innerhalb von Millisekunden, kurve 71 angegeben, muß die Temperatur des äußeein- und ausgeschaltet werden, wodurch eine sehr 55 ren, umgebenden Gases ziemlich hoch sein. Da an exakte Steuerung des Heizvorganges möglich ist. der Grenzfläche zwischen Formwandung und Gas

Bei der üblichen Aufheizung ist die Geschwindig- eine relativ geringe Wärmeübertragung auftritt und keit der Wärmezufuhr wegen der geringen Wärme- die Temperatur auf der Außenseite der Formmaske übertragung zwischen Gasen und festen Körpern we- wesentlich der Heizgastemperatur nacheilt, wird der sentlich geringer. Die Wärme muß von dem Heizme- 60 Wärmestrom im wesentlichen durch die Wärmeüberdium an die Gießform abgegeben werden und wird tragung beeinflußt, und das Temperaturprofil fällt, nicht innerhalb der Gießform erzeugt, wie dies bei bis es die Grenzfläche zwischen Plastisol und Formder Induktionsbeheizung zutrifft. Infolgedessen ist wandung erreicht hat. An dieser Grenzfläche ist ein die Geschwindigkeit des Temperaturanstieges in der Temperaturabfall über einen kurzen Abstand vorWandung des Formhohlraumes wesentlich geringer, 65 handen, und dann fällt der Temperaturgradient allwas die Bestimmung der Abschaltzeit sehr schwierig mählicher in die Masse des Plastisols. Das Innere der macht. Es ist somit üblich, wenn die Aufheizung mit Masse des Plastisols ist auf einer höheren Temperatur Hilfe eines Ofens durchgeführt wird, etwas über den dargestellt als im Falle der Induktionsbeheizung, weil

die Gießform fee} Gasbeheizung der erhöhten Temperatur über eine Zeitdauer ausgesetzt worden ist, die wenigsten^ das, Einhundertfache beträgt als bei Induktionsbeheizung, so daß. die Wärme eine wesentlich größere Zeitdauer lang in, die PJastisolmasse eingeführt wqrden ist.

Bei dem mittleren Abschnitt nach F i g. 2 sind die Temperaturprpfilkurven 62 und 72 kurze Zeit nach der ^fheizperiqde, z. B₁. IQ Sekunden später, dargestellt. Wie durch die Temperaturprofilk]irve 62 ge^ zeigt, ist die Temperaturabnahme in der MetaÜwandung im Falle der Induktionsbeheizmig wesentlich größer, und zwar weitgehend auf Grund der Tats'ache, daß ein Abkühleffekt der nicht gelierten Schicht des Plastisols auftritt, während dieser Effekt im falle der äußeren Äufheizung nicht sq groß ist, wie cjurch die TemperaturprpfilkurYe 72 angedeutet.

Weil die Abküblgeschwindigkeit der Form im Falle der äußeren Aufheizung geringer ist, taucht der Inhalt der Form weiter ein, so, daß die Temperatur der Masse des nicht gelierten Plastisols auf einen hpheren Wert ansteigt als bei der Induktionsbeheizung.

Die untere Darstellung nach Fig.2 zeigt die Gegenüberstellung der be}den Temperaturprofilkurven 63 und 73 zu eipem bestimmten Zeitpunkt, z.B. 20 Sekunden nach dem Entfernen aus der Wärmequelle.

Es ist ein weiterer Anstieg der Temperatur der Masse des. nicht gelierten Plastisols zu verzeichnen, er ist je^ dqcli im Falle <tef Induktionsbeheizung wesentlich kleiner.

Die Ausführungen lassen erkennen, daß die ge?:

liefte Schicht bei der äußeren Aufheizung weniger gleichförmig ist und daß der Plastisqlverbrauch je Stück wesentlich höher ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 eine zweite Schicht aufgebracht ist, die aus einem Patentansprüche: Werkstoff mit großer Wärmeleitfähigkeit besteht. Nach einer speziellen Ausführungsform der Erfin-

1. Durch elektrische Induktion beheizte Gieß- dung besteht die Schicht hoher Permeabilität aus form, dadurch gekennzeichnet, daß 5 Nickel und die Schicht mit großer Wärmeleitfähigkeit sie zwei Schichten (64, 65) aufweist, deren eine aus Kupfer; beispielweise kann letztere Schicht mit aus einem Werkstoff hoher magnetischer Permea- Nickel überzogen sein, um das Lösen der geschmolbilität besteht, auf die zum Formhohlraum hin zenen Plastisolhäute zu verbessern.

eine zweite Schicht aufgebracht ist, die aus einem In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorWerkstoff mit großer Wärmeleitfähigkeit besteht. io geschlagen, daß am geschlossenen Ende der Form

2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch ge- die Energiekonzentration höher ist als im übrigen kennzeichnet, daß die Schicht (64) hoher Per- Teil der Form. Dies ist besonders vorteilhaft bei meabilität aus Nickel und die Schicht (65) mit länglichen Formen.

großer Wärmeleitfähigkeit aus Kupfer besteht. Die erfindungsgemäße Gießform ist besonders zur

3. Gießform nach Anspruch 1, mit länglicher, 15 Verwendung für das Sturzgießverfahren geeignet.

an einem Ende geschlossener Form, dadurch ge- Man könnte erwarten, daß die rasche Aufheizung,

kennzeichnet, daß am geschlossenen Ende der die durch die Induktionserwärmung möglich ist, zu Form die Energiekonzentration höher ist als im einer Unempfindlichkeit und einer mangelhaften übrigen Teil der Form; Steuerung, einem Verbrennen und/oder einer Visko-

4. Verwendung der Gießform nach den An- 20 sitätszunahme des in Umlauf gesetzten Platisols fühsprüchen 1 bis 3 für das Sturzgießverfahren. ren würde. Dies trifft jedoch nicht zu, möglicherweise deshalb, weil das rasche Aufheizen verhindert, daß die Wärme in die Masse des Platisols eindringt

und eine scharfe Grenzfläche zwischen den gelierten

25 und nicht gelierten Schichten ergibt. Untersuchungen an einer automatisch arbeitenden Fließbandanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine durch elektri- mit 40 Gießformen, die Sonnenblenden aus Plastisol sehe Induktion beheizte Gießform. mit einer Durchsatzgeschwindigkeit von 240 Stück

Es ist bekannt (USA.-Patentschrift 2 964 798), pro Stunde für jede einzelne induktionsbeheizte beim Herstellen von hohlen Körpern durch Sturzgie- 30 Gießform produzierte, ergab, daß die Viskositätserßen, bei dem man von Piastisolen ausgeht, die Er- höhung vernachlässigbar war und daß die Temperawärmung der Form mit Dampf durchzuführen. Die tür des Hauptteiles des erneut in Umlauf gesetzten Form weist dabei eine einzige Metallschicht auf. Mit Plastisols nicht höher als 54° C und üblicherweise einer derartigen Methode läßt sich nicht erreichen, 49° C, sogar ohne Kühlung sein kann. Zusätzlich daß das Plastisol so schnell und gleichmäßig erhitzt 35 wurde festgestellt, daß die Grenzfläche zwischen der wird, wie dies erforderlich ist, wenn dünnwandige, gelierten und nicht gelierten Schicht glatt und gleichhohle Gegenstände gleichförmiger Dicke gegossen mäßig verlief. Dies ermöglicht eine sehr dünne werden sollen. gelierte Schicht sicher ohne freie Räume oder

Des weiteren ist es bekannt (britische Patentschrift dünne Stellen auszubilden, so daß eine Ersparnis an 712 939 und französische Patentschrift 1 002 884), 40 Plastisol und eine Kostenersparnis bei der Herstelbeim Herstellen von hohlen Körpern durch Gießen lung des Produktes gegenüber bisheriger Verfahren die Aufheizung des Plastisols unter Verwendung erreicht wird. Eine Aufheizung bei der Gießform gteiner Induktionsbeheizung vorzunehmen. Die hierbei maß der Erfindung ist insbesondere brauchbar für Verwendung findenden Gießformen bestehen eben- die Herstellung von großen Gegenständen komplifalls aus einer einzigen Metallschicht und sind für 45 zierter Form, z.B. von Kraftfahrzeug-Sonnenbleneine sehr gleichmäßige und schnelle Aufheizung den. Insbesondere bei Formen, bei denen das Vernicht ausreichend. hältnis von Oberfläche zu Volumen den Faktor drei

Weiterhin ist ein Preßstempel mit eingesetztem übersteigt. In Verbindung mit den Formen können Paßstück bekannt (deutsche Patentschrift 899 108), zur Steuerung der Dicke des Formlings Wärmesender durch Induktion aufgeheizt wird, wobei Preß- 50 ken oder ein Abschrecken je nach Bedarf verwendet stempel und Paßstück aus ein und demselben Mate- werden.

rial, z.B. aus Stahl bestehen und die Heizspule zwi- Da die Erwärmung während der Gelbildung sehr

sehen Preßstempel und Paßstück angeordnet ist. rasch, nämlich in weniger als 10 Sekunden durchge-Durch Verwendung eines einheitlichen Materials er- führt werden kann, wird die Dauer des Zyklus erhebgibt sich, daß die Aufheizung nicht mit der ausrei- 55 lieh verringert und die Anzahl von Gegenständen, chenden Gleichmäßigkeit erfolgen kann, die für das die in der Form pro Stunde hergestellt werden kön-Gießen von dünnwandigen hohlen Gegenständen nen, wesentlich vergrößert. Damit wird der Bedarf gleichförmiger Dicke erforderlich ist. an Werkzeugen pro Durchlauf verringert, was einen

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gießform zu wesentlichen Vorteil darstellt.

schaffen, mit deren Hilfe Plastisol in dünnwandige, 60 Das gut wärmeleitende Material, vorzugsweise gleichmäßig dicke hohle Gegenstände gegossen und Kupfer, besitzt eine verhältnismäßig niedrige magne* hierbei das Plastisol so schnell und über der Ober- tische Permeabilität und spricht nicht zu sehr auf ein fläche des Formhohlraumes so gleichmäßig wie mög- elektromagnetisches Induktionsheizfeld an. Die auf Hch erhitzt werden kann. der anderen Seite der Kupferhülse aufgebrachte

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, 65 Schicht verhältnismäßig hoher Permeabilität und daß die Gießform zwei Schichten aufweist, deren niedriger elektrischer Leitfähigkeit, z. B. Nickel, abeine aus einem Werkstoff hoher magnetischer Per- sorbiert vorzugsweise die elektromagnetischen WeI-meabilität besteht, auf die zum Formhohlraum hin len des Induktionsheizfeldes und kann innerhalb