DE3738450A1 - Gussform zum druckgiessen - Google Patents

Gussform zum druckgiessen

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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20Accessories: Details
    • B22D17/22Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies

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Description

Die Erfindung betrifft eine Gußform zum Druckgießen, be­ stehend aus Stahl oder einer Stahllegierung.
Das bekannte Druckgießverfahren dient zur Massenherstellung insbesondere von dünnwandigen Gußstücken aus Blei, Zinn, Zink, Aluminium, Magnesium- und Kupferlegierungen, wobei das in der Druckgießmaschine vorrätig gehaltene Gießmetall in flüssigem Zustand unter Druck in die Gußform gepreßt wird. Für hochschmelzende Legierungen werden Kaltkammer- Druckgießmaschinen verwendet, bei denen das flüssige Gieß­ metall von oben in die Druckkammer eingefüllt und durch eine auswechselbare Füllbuchse in die Form gedrückt wird.
Der Nachteil der bekannten Gußformen besteht insbesondere darin, daß sie wegen der erforderlichen hohen Zahl von Gießvorgängen einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind, der bei manchen Gießmetallen noch in verstärktem Maße auftritt, beispielsweise bei Aluminium oder Aluminium­ legierungen. Dieser Verschleiß führt dazu, daß die Gußform in regelmäßigen Abständen ersetzt werden muß, was insbe­ sondere bei Gußformen für komplizierte Gußteile sehr kosten­ aufwendig ist. Darüber hinaus führt das Auswechseln der Gußformen zu unerwünschten Stillstandzeiten der Druckgieß­ maschine.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Guß­ form der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die durch reduzierten Verschleiß eine wesentlich höhere Standzeit aufweist und auch bei höherschmelzenden und aggressive­ ren Gießmetallen eine gute Resistenz aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens die beim Gießen mit flüssigem Metall in Berüh­ rung kommenden Oberflächen mit Hartstoff beschichtet sind.
Durch diese Hartstoffbeschichtung kommt der Stahlkern der Gußform nicht mehr mit dem flüssigen Metall in Berührung, und der Hartstoff selbst weist durch seine Härte eine große Abriebfestigkeit, chemische Widerstandsfähigkeit und Hitzebeständigkeit auf. Aus diesem Grunde werden bereits seit längerer Zeit Schneidwerkzeuge mit Hartstoff beschich­ tet, wobei dort allerdings die chemische Widerstandsfähig­ keit eine untergeordnete Rolle spielt. Derartige, mit Hartstoff beschichtete Gußformen haben eine vielfache Lebensdauer im Vergleich zu bekannten Gußformen, so daß sich ihr Einsatz vor allem bei verschleißintensiven Gieß­ metallen, wie Aluminium und Aluminiumlegierungen, und bei der Massenherstellung eignet.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Gußform möglich.
Gußformen bestehen aus wenigstens zwei in Halterungen angeordneten, zusammenwirkenden Einsätzen, die auch als Gesenke bezeichnet werden. Hierdurch können ver­ schiedene Gußformen auf einfache Weise in immer dieselben oder in wenige genormte Halterungen einer Druckgießmaschine eingesetzt werden. Hierbei ist es zweckmäßig, lediglich die Einsätze mit Hartstoff zu beschichten, wobei dies bei den an den Halterungen anliegenden Flächen ebenfalls entfallen kann. Da diese Einsätze sehr klein dimensioniert werden können und nicht viel über die Dimensionen des Gußteils hinauszugehen brauchen, ist eine sparsame Beschich­ tung mit Hartstoff bei einfachem Beschichtungsverfahren möglich.
Bei komplizierten Gußteilen weist die Gußform Schieber auf, um ein Herauslösen des fertigen Gußteils bei hinter­ greifenden Bereichen zu ermöglichen. Diese Schieber sind zweckmäßigerweise ebenfalls mit Hartstoff beschichtet, wenigstens insoweit, als sie während des Gießvorgangs in Berührung mit dem flüssigen Gießmetall kommen.
Als Hartstoffe eignen sich insbesondere Hartmetalle, wie Schwermetallkarbide, -nitride, -boride oder -silizide, wobei als Schwermetalle insbesondere Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, W und Mo eingesetzt werden. Insbesondere Titan­ nitrid hat sich als besonders geeignet erwiesen.
Ebenfalls vorteilhaft einsetzbar als Hartstoffe sind Keramik­ materialien, wie Korund, also Aluminiumoxyd, u. dgl.
Zum Aufbringen des Hartstoffs auf die Gußform eignen sich Aufdampfverfahren oder Aufsinterverfahren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine beschichtete Guß­ form in einer Schnittdarstellung.
Ein konvexes Gußformteil 10 bildet zusammen mit einem konkaven Gußformteil 11 eine Gußform, wobei die Gestalt des herzustellenden Gußteils durch die Hohlräume zwischen den beiden aufeinandergelegten Gußformteilen 10, 11 bestimmt ist. Beide Gußformteile 10, 11 sind als Einsätze ausge­ bildet, die in entsprechende Ausnehmungen zweier Halterun­ gen 12, 13 eingelassen sind und durch andere Gußformteile zur Herstellung anders geformter Gußteile ersetzt werden können. Zur reproduzierbaren Fixierung der beiden Halterun­ gen 12, 13 und damit der beiden Gußformteile 10, 11 aufein­ ander sind Führungsbolzen 14 in die Halterungen 12, 13 eingelassen, die beim Aufsetzen der oberen Halterung 12 auf die untere Halterung 13 eine sichere Führung gewähr­ leisten. Die Zahl der Führungsbolzen 14 und der entsprechen­ den Führungsöffnungen ist selbstverständlich beliebig wählbar und hängt nicht zuletzt von der Größe der Gußform ab.
Zur Herstellung von Hohlräumen, Aussparungen, hintergreifen­ den Bereichen u. dgl. im Gußstück weist die Gußform, in der Darstellung das Gußformteil 11, verschiebbare Kerne bzw. Schieber 15, 16 auf. Während des Gießvorgangs befinden sie sich in der ausgefahrenen, gezeichneten Stellung werden dann zum Herauslösen des Gußstücks in ihre entsprechenden Führungsöffnungen 17, 18 eingefahren.
Die dargestellte Gestalt der Gußformteile 10, 11 sowie der Kerne bzw. Schieber 15, 16 kann selbstverständlich in vielfältiger Weise variieren und ist nicht in irgend­ einer Form auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. So können beispielsweise beide Gußformteile konvex oder auch symmetrisch zueinander ausgebildet sein, die Zahl der Kerne bzw. Schieber 15, 16 kann variieren oder auch Null sein.
Die den Gußhohlraum 19 begrenzenden und damit die Form des Gußstücks festlegenden Oberflächen der Gußformteile 10, 11 und der Kerne bzw. der Schieber 15, 16 sind mit einer Hartstoffschicht 20 versehen. Als Hartstoffe eignen sich insbesondere Hartmetalle, wie Schwermetallkarbide, -nitride, -boride oder -silizide, die Verwendung von Kera­ mikmaterialien, wie beispielsweise Korund od.dgl., ist jedoch ebenfalls möglich. Als besonders geeignet hat sich Titannitrid herausgestellt. Zur Herstellung der Hartstoff­ schicht 20 werden die gewöhnlich aus Stahl oder einer Stahllegierung bestehenden Gußformteile 10, 11 entweder mit dem Hartstoff bedampft, oder der Hartstoff wird aufge­ sintert, oder es wird ein anderes bekanntes Verfahren zur Aufbringung von Schichten angewandt.
Die Hartstoffbeschichtung ist zwar nur an denjenigen Flächen erforderlich, die mit flüssigem Gießmetall in Berührung kommen, zur Vereinfachung der Herstellung der Hartstoff­ schicht 20 kann sich die Beschichtung jedoch auch über die gesamten Gußformteile 10, 11 erstrecken oder die Be­ schichtung erfolgt von einer Seite her, nämlich der Seite, die die Halbform für das Gußstück bildet. Auch die Kerne bzw. Schieber 15, 16 können zur Vereinfachung vollständig mit Hartstoff beschichtet sein, sie können jedoch auch nur teilweise beschichtet sein, nämlich insoweit, als sie in den Gußhohlraum 19 hineinragen.
Zur Kühlung der Gußform bzw. der Halterungen 12, 13, insbe­ sondere bei schnellem Gußtakt, sind in den Wandungen der Gußform bzw. der Halterung 12, 13 in bekannter Weise Kühl­ kanäle eingeformt, die zur Vereinfachung nicht näher darge­ stellt sind. Im einfachsten Falle kann auch auf die Einbet­ tung der Gußform in Halterungen 12, 13 verzichtet werden, und es werden lediglich die Gußformen zum Gießen gegenein­ ander geführt und nach dem Guß wieder auseinandergezogen. Die Kühlkanäle befinden sich in diesem Falle in der Guß­ form selbst.
Zum Gießen wird das Gießmetall in einem nicht näher darge­ stellten Tiegel flüssig gehalten, wobei dann das flüssige Metall mit einem Kolben oder mit Druckluft in den Gußhohl­ raum 19 über ebenfalls nicht dargestellte Zuführungsleitun­ gen gedrückt wird. Diese können selbstverständlich ebenfalls hartstoffbeschichtet sein. Durch diese Hartstoffbeschich­ tung wird die thermische, mechanische und chemische Ver­ änderung der Gußform so stark verringert, daß sich die Standzeit sehr stark erhöht, wobei ein mühsames und zeit­ aufwendiges Auswechseln von Gußformen bei sehr schnellem Fertigungstakt und großen Stückzahlen nur noch in größeren Abständen erfolgen muß.
Nach dem Gießvorgang erfolgt das Zurückfahren der Kerne bzw. Schieber, das Öffnen der Form, das Auswerfen des fertigen Gußstücks, das Abscheren des Eingusses, das Ent­ graten und Reinigen in üblicher Weise.

Claims (8)

1. Gußform zum Druckgießen, bestehend aus Stahl oder einer Stahllegierung, dadurch gekennzeichnet, daß wenig­ stens die beim Gießen mit flüssigem Metall in Berührung kommenden Oberflächen mit Hartstoff (20) beschichtet sind.
2. Gußform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußform aus wenigstens zwei in Halterungen (12, 13) angeordneten, zusammenwirkenden Einsätzen (10, 11) besteht, die vollständig oder mit Ausnahme der an den Halterungen (12, 13) anliegenden Flächen mit Hartstoff (20) beschichtet sind.
3. Druckform nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mit Hartstoff beschichtete, einen Teil der Gußform bildende Kerne oder Schieber (15, 16).
4. Gußform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartstoff ein Hartmetall, wie ein Schwermetallkarbid, -nitrid, -borid oder silizid vorgesehen ist.
5. Gußform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartstoff Titannitrid vorgesehen ist.
6. Gußform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartstoff ein Keramikmaterial, wie Korund od.dgl., vorgesehen ist.
7. Gußform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartstoff eine aufgedampfte Schicht bildet.
8. Gußform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartstoff eine Sinterschicht bildet.
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