Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kokille, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Niederdruckgießen.

Niederdruckgießen ist ein industrielles Gießverfahren zur Herstellung von Gussstücken. Dabei wird eine Metallschmelze, insbesondere Aluminium, aber auch Magnesium, Kupfer, Eisen und/oder Stahl mittels zumindest eines Steigrohrs von unten in einen Formhohlraum einer Gussform, meist eine Kokille (Dauerform) , oder eine Sandform oder eine Feingussform (Schalenform) gedrückt. Eine entsprechende Aufwärtsbewegung des flüssigen Metalls entgegen der Schwerkraft erfolgt zumeist durch Gasdruckbeaufschlagung (Gasdruckprinzip) der Schmelze.

Eine entsprechende Vorrichtung zum Niederdruckgießen umfasst einen Ofenraum, in dem sich ein Schmelzetiegel befindet, eine Heizeinrichtung zum Erwärmen einer in dem Schmelzetiegel vorgehaltenen Schmelze. Weiterhin ist der Ofenraum mit einem Gas beaufschlagbar, wobei im Schmelzetiegel ein Steigrohr derart angeordnet ist, dass nach einer entsprechenden Beaufschlagung des Ofenraumes mit einem Gas, z.B. Druckluft, die Schmelze über ein Steigrohr in eine meist zweigeteilte Guss form (bewegliches Oberteil , festes Unterteil ) gedrückt wird, und wobei ein Formhohlraum der Gussform durch die aufsteigende Schmel ze gefüllt wird . Die Guss form kann einen Gießkolben (plunger ) und pressluftgesteuerte Verschlüsse aufweisen .

Durch die Gasdruckbeaufschlagung der Schmel ze gelangt diese steigend über das Steigrohr in den Formhohlraum der Gussform . Nach der vollständigen Füllung der Guss form bleibt der Gasdruck aufrechterhalten, um eine Nachspeisung zum Ausgleich von Volumendefi ziten ( Lunkern) beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand sicherzustellen . Dabei ist eine gerichtete Erstarrung von oben nach unten erwünscht , um optimierte Materialkennwerte zu realisieren . Diese Technik begünstigt einen dichten und porenfreien Guss .

Bei der Konstruktion der Guss form muss darauf geachtet werden, dass beim Gussprozess das flüssige Metall alle Formbereiche füllt , bevor in den vom Einguss entfernten und dünnwandigen Partien die Erstarrung einsetzt . Um das Entstehen von Volumendefi ziten, die Bildung von Lunkern, zu verhindern, ist es meist erforderlich, bei bestimmten Bereichen des Gussstücks die Erstarrung entweder durch I solation zu verzögern oder sie durch Kühlsti fte zu beschleunigen . Nach dem Abkühlen wird die Form geöf fnet und das Gussteil entnommen .

Niederdruckgießanlagen bieten ein breites Anwendungsspektrum . Von kleinen Teilen mit nur wenigen kg Gewicht bis zu ganzen Gehäusen von 260 kg und mehr Gussgewicht ergibt sich eine breite Palette vom High-Tech-Prototypen-Einzelteil bis hin zur Großserienanwendung . In der DE 199 36 973 Al ist eine Vorrichtung zum Niederdruckgießen von Metallen of fenbart . Diese umfasst einen Gießofen mit einer Einfüllkammer und ein Steigrohr, das endseitig über eine Gießdüse sukzessive mit Hohlräumen aufweisenden Guss formkästen verbindbar ist .

Aus der DE 10 2008 051 998 Al geht ein Gießverfahren hervor, bei dem flüssiges Gießmaterial aus einem Niederdruckofen und der Niederdruck über eine Eingusssäule entgegen der Schwerkraft zu einem Gusskörper in einem Gießbehälter transportiert wird . Hierbei ist vorgesehen, dass der Niederdruck am Niederdruckofen nach Beendigung des Gießens soweit abgesenkt wird, dass zumindest ein Teil des noch in der Eingusssäule befindlichen und noch flüssigen Gießmaterials in den Niederdruckofen zurückfließt .

In der DE 10 2004 050 781 Al ist ein Niederdruckvoll formgießverfahren of fenbart , bei der eine geregelte Formfüllung ermöglicht werden soll , wobei im Bereich einer Verbindungsöf fnung eines Formbehälters das flüssige Metall durch ein eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisende Verbindungsstück transportiert wird . Infolgedessen soll eine gerichtete Erstarrung von unten nach oben und eine feinkörnige Struktur des Urstücks erreicht werden .

Weiterhin ist es bekannt , eine Kokille für das Niederdruckgießen mit zumindest einem Be- und Entlüftungskanal aus zubilden, welcher mittels einer in den Kanal eingesetzten Schlitzdüse ( oder auch einer Punktdüse ) in den Formraum mündet . Die Schlitze der Schlitzdüse sind so schmal ausgebildet , dass nur Luft aber nicht Schmel ze hindurchtreten kann . I st die Schmel ze noch sehr dünnflüssig, wenn sie in Kontakt mit der Schlitzdüse kommt , dann kann Schmel ze in die Schlitzdüse eindringen und diese verstopfen . Die Schlitzdüse muss dann aus der Kokille entfernt und gereinigt bzw . durch eine neue Schlitzdüse ersetzt werden .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , eine Kokille und eine Vorrichtung zum Niederdruckgießen sowie ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, mit der Gussteile zuverlässig und mit hoher Qualität herstellbar sind .

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kokille und eine Vorrichtung zum Niederdruckgießen sowie ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, die j eweils einfach handhabbar und sicher im Betrieb sind .

Eine oder mehrere dieser Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 , 14 und 15 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den davon abhängigen Unteransprüchen angegeben .

Erfindungsgemäß ist eine Kokille zum Niederdruckgießen vorgesehen . Die Kokille umfasst ein Basisteil , ein Deckelteil , wobei das Basisteil und das Deckelteil einen Formraum begrenzen und einen in den Formraum mündenden Steigrohranschluss . Die Kokille zeichnet sich dadurch aus , dass das Basisteil und das Deckelteil in einem geschlossenen Zustand zumindest einen Bereich aufweisen, in dem sie einander kontaktieren und eine Kontakt fläche ausbilden, wobei in der Kontakt fläche zumindest teilweise eine Entlüftungseinrichtung ausgebildet ist , die kommuni zierend mit dem Formraum und mit mindestens einer Entlüftungsöf fnung verbunden ist . Das Deckelteil weist vorzugsweise erfindungsgemäß einen Deckel und ein Stempelelement auf , wobei das Stempelelement an der zum Formraum weisenden Seite des Deckels angeordnet ist , so dass es einen Teil des Formraums begrenzt und wobei das Stempelelement an seiner radialen Außenseite die Entlüftungseinrichtung aufweist .

Das Stempelelement wird im Allgemeinen auch als Oberstempel bezeichnet , der insbesondere fest mit dem Deckel des Deckteils verbunden ist und zusammen mit diesem bewegt wird . Beim Schließen der Kokille wird das Deckelteil auf das Basisteil gefahren und der Oberstempel wird gleichzeitig in den Formraum eingebracht . Die Form und Größe des Oberstempels definiert im Wesentlichen den oberen Bereich des Formraums , der mit Schmel ze gefüllt wird . Damit hat der Oberstempel maßgeblichen Einfluss darauf , welche Form das spätere Gussteil hat .

Vorzugsweise ist die Entlüftungseinrichtung an der radialen Außenseite des Stempelelements kommuni zierend mit dem Formraum und mit der mindestens einen Entlüftungsöf fnung verbunden . Die Entlüftungseinrichtung, die kommuni zierend mit dem Formraum und mit der Entlüftungsöf fnung verbunden ist , ermöglicht ein Entlüften des Formraums während des Niederdruckgießens . Auf diese Art und Weise werden eine Porenbildung und Lufteinschlüsse im späteren Gussteil vermieden .

Das Basisteil und das Deckelteil sind im Bereich der Kontaktfläche derart eng beieinander liegend, dass keine Schmel ze dazwischen eindringen kann, aber trotzdem weit genug voneinander entfernt , dass sie keinen Reibschluss verursachen . Ein solcher Reibschluss würde zu einer Beschädigung des Basisteils und des Deckelteils führen . Dringt doch etwas Schmel ze in den Bereich der Kontakt fläche ein, dann wird sie sich aufgrund der geringen Menge schnell totlaufen und eine Guss fahne bilden . Die Entlüftungseinrichtung ist vorzugsweise in einem Bereich der Kontakt fläche des Basisteils und des Stempelelements ausgebildet , der beim Öf fnen der Kokille bzw . beim Trennen des Deckelteils mit dem Stempelelement vom Basisteil und einem damit verbundenen Entformen des Formraums vollkommen freigelegt wird . Die Entlüftungseinrichtung ist in diesem Zustand leicht zugänglich und überschüssiges Metall kann ohne viel Aufwand sicher und zuverlässig entfernt werden bzw . der Anguss vom Gussteil getrennt werden . Dadurch ist eine äußerst einfache und auch vollständige Reinigung der Entlüftungseinrichtung möglich .

Die Entlüftungseinrichtung kann einen oder vorzugsweise mehrere sich in vertikaler Richtung und/oder in hori zontaler Richtung erstreckende Entlüftungskanäle aufweisen, wobei die Entlüftungskanäle im Querschnitt vorzugsweise in etwa halbkreis förmig und/oder rechteckförmig ausgebildet sind und/oder wobei die Entlüftungskanäle wellen- , mäanderöder zickzackförmig ausgebildet sind und wobei die Entlüftungskanäle zumindest mittelbar mit der Entlüftungsöf fnung kommuni zieren . Der mindestens eine Entlüftungskanal kann als Rille und/oder Nut ausgeformt sein . Die Form der Entlüftungskanäle kann dabei entsprechend der Form des Stempelentlüftungsabschnitts des Stempelelements angepasst sein .

Die Entlüftungskanäle sind in erster Linie dafür ausgelegt Luft , die beim Befüllen der Kokille mit Schmel ze in Richtung der Entlüftungskanäle strömt , möglichst ef fektiv zur Entlüftungsöf fnung zu leiten . Das bedeutet , dass die Entlüftungskanäle frei von Bauteilen und/oder Strukturen sind, die in die Entlüftungskanäle eingesetzt oder mit diesen verbunden sind .

Die Entlüftungseinrichtung kann benachbart zum Deckel des Deckelteils angeordnet sein und sich in etwa in vertikaler Richtung erstrecken, wobei die Entlüftungseinrichtung zumindest bereichsweise in einem Stempelentlüftungsabschnitt in einer in etwa radial umlaufenden Mantelwandung des Stempelelements , mithin an dessen radialer Außenseite ausgebildet ist . Der Stempelentlüftungsabschnitt des Stempelelements bezeichnet den Abschnitt der Mantelwandung des Stempelelements , der einen Abschnitt einer in etwa radial umlaufenden Innenwandung des Basisteils kontaktiert , wobei der Stempelentlüftungsabschnitt des Stempelelements und dieser Abschnitt des Basisteils die Kontakt fläche ausbilden .

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet benachbart zum Deckel des Deckelteils , dass die Entlüftungseinrichtung im Bereich des Deckelteils in einem in vertikaler Richtung oberen Bereich des Stempelelements ausgebildet ist . Dieser Bereich erstreckt sich in vertikaler Richtung in etwa über zumindest 10% bzw . zumindest 20% bzw . zumindest 30% einer Gesamthöhe des Formraums der Kokille .

Vorzugsweise weist die Entlüftungseinrichtung mindestens einen Stempelentlüftungsabschnitt auf , der in Umfangsrichtung verteilt an der radialen Außenseite des Stempelelements angeordnet ist , wobei insbesondere j eder Stempelentlüftungsabschnitt mindestens einen ersten Entlüftungskanal und mindestens einen zweiten Entlüftungskanal aufweist , der mit dem ersten Entlüftungskanal verbunden ist und wobei der erste Entlüftungskanal insbesondere im Wesentlichen senk- recht zum zweiten Entlüftungskanal angeordnet ist . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Stempelentlüftungsabschnitte über den Umfang der radialen Außenseite des Stempelelements gleichverteilt angeordnet .

Der mindestens eine erste Entlüftungskanal des Stempelentlüftungsabschnitts kann mit dem Formraum verbunden sein und insbesondere an der zum Formraum zugewandten Stirnseite des Stempelelements aus diesem austreten . Dadurch kann die beim Gussprozess durch die heiße Schmel ze verdrängte Luft im Formhohlraum über den ersten Entlüftungskanal aus dem Formraum ausgeleitet werden . Vorzugsweise weist j eder Stempelentlüftungsabschnitt mehrere erste Entlüftungskanäle auf , die parallel zueinander angeordnet sein können .

Der mindestens eine zweite Entlüftungskanal kann im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Entlüftungskanal angeordnet sein, insbesondere hori zontal , höchst vorzugsweise mit einer Richtungskomponente in Umfangsrichtung, an der radialen Außenseite des Stempelelements angeordnet sein . Vorzugsweise weist der Stempelentlüftungsabschnitt genau einen zweiten Entlüftungskanal auf , der mit mindestens zwei , insbesondere mit sämtlichen ersten Entlüftungskanälen des Stempelentlüftungsabschnitts verbunden ist . In dieser Ausgestaltung ist der Stempelentlüftungsabschnitt mit seinen mehreren ersten Entlüftungskanälen und dem einen zweiten Entlüftungskanal kammähnlich ausgestaltet . Auf diese Weise kann heiße Luft , die aus dem Formraum in die insbesondere mehreren ersten Entlüftungskanäle aufsteigt , in einen einzigen zweiten Entlüftungskanal geleitet , dort gesammelt und von dort abgeleitet werden, was sich in einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung äußert . Höchst vorzugsweise ist ein einziger, über den gesamten Umfang der radialen Außenseite des Stempelelements angeordneter Stempelentlüftungsabschnitt vorgesehen, der mehrere erste und genau einen zweiten Entlüftungskanal aufweist .

Die Entlüftungseinrichtung kann als einzelner Entlüftungsabschnitt vollständig radial umlaufend im Stempelentlüftungsabschnitt des Stempelelements oder als mehrere Entlüftungsabschnitte abschnittsweise radial umlaufend im Stempelentlüftungsabschnitt des Stempelelements ausgebildet sein, wobei die Entlüftungseinrichtung vorzugsweise mehrere Entlüftungsabschnitte umfasst , die j eweils mehrere Entlüftungskanäle aufweisen, und die Entlüftungskanäle eines j eden Entlüftungsabschnittes sich in vertikaler Richtung und/oder in hori zontaler Richtung erstrecken und wobei die Entlüftungskanäle eines j eden Entlüftungsabschnittes mit zumindest einer Entlüftungsöf fnung verbunden sind .

Eine oder mehrere Entlüftungsöf fnungen können pro Stempelentlüftungsabschnitt der Entlüftungseinrichtung vorgesehen sein . Je nach Form des Stempelelements kann es sinnvoll sein, die Entlüftungseinrichtung nur abschnittsweise , insbesondere als Stempelentlüftungsabschnitt , aus zubilden .

Dies reduziert die Fläche , die nach dem Entformen des Gussteils gereinigt werden muss .

Die zumindest eine Entlüftungsöf fnung kann ein, in etwa rohrf örmiger , Kanal sein, der im Stempelelement ausgebildet ist . Die zumindest eine Entlüftungsöf fnung ist vorzugsweise im Bereich des Übergangs vom Stempelelement zum Deckel des Deckelteils vorgesehen .

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass

Luft aus dem Formraum zuerst in die Entlüftungskanäle der Entlüftungseinrichtung strömt . Da die Entlüftungskanäle in die mindestens eine Entlüftungsöf fnung münden, strömt die Luft in die mindestens eine Entlüftungsöf fnung und kann von dort an die Umgebung abgegeben werden, wobei die Luft insbesondere angesaugt , mithin aktiv entlüftet , werden kann .

Weiterhin kann der Stempelentlüftungsabschnitt mehrere insbesondere über den Umfang des Stempelelements angeordnete und/oder j eweils zumindest abschnittsweise hori zontal , insbesondere radial angeordnete Entlüftungsöf fnungen aufweisen . Somit ist eine ef fi zientere und gleichmäßigere Entlüftung der Kokille möglich . Zudem wird dadurch für eine gleichmäßige Entlüftung der Schmel ze gesorgt .

Die mindestens eine Entlüftungsöf fnung kann j eweils einen ersten Entlüf tungsöf fnungsabschnitt und einen zweiten Ent- lüf tungsöf fnungsabschnitt umfassen, wobei der erste Entlüf- tungsöf fnungsabschnitt mit dem zweiten Entlüf tungsöf fnungsabschnitt verbunden ist , wobei sich der erste Entlüftungs- öf fnungsabschnitt von der Entlüftungseinrichtung in etwa in hori zontaler Richtung, insbesondere in radialer Richtung in das Stempelelement erstrecken kann, und wobei der zweite Entlüf tungsöf fnungsabschnitt in etwa in vertikaler Richtung zum ersten Entlüf tungsöf fnungsabschnitt verläuft und sich durch das Stempelelement und den Deckel des Deckelteils hindurch zu mindestens einem Anschluss erstreckt .

Vorzugsweise ist j ede Entlüftungsöf fnung, insbesondere mit deren ersten Entlüf tungsöf fnungsabschnitt , mit einem Stempelentlüftungsabschnitt , insbesondere mit dessen zweiten Entlüftungskanal verbunden, um durch den Stempelentlüftungsabschnitt strömende heiße Luft aus dem Formraum über die Entlüftungsöf fnung in die äußere Umgebung zu leiten . Die mindestens eine Entlüftungsöf fnung wird vorzugsweise zumindest abschnittsweise durch mindestens einen insbesondere einstückig ausgebildeten und im Wesentlichen vertikalen Kanalabschnitt des Stempelelements begrenzt , wobei vorzugsweise der Kanalabschnitt den Deckel in einer Öf fnung durchgrei ft und insbesondere dem Deckel vertikal übersteht .

Durch das Vorsehen eines solchen Kanalabschnittes , der sich ähnlich wie ein Schnorchel nach oben durch den Deckel des Deckelteils hindurch erstreckt , kann die Entlüftungsöf fnung am Stempelelement ausgebildet sein und das Stempelelement im Gebrauch bzgl . des Deckels des Deckelteils bewegt werden, sodass auch ein kleiner Spalt zwischen dem Stempelelement und dem Deckel des Deckelteils mit dem Kanalabschnitt überbrückt wird .

In dieser Anordnung wird insbesondere der zweite Entlüf- tungsöf fnungsabschnitt der Entlüftungsöf fnung vom durch die Öf fnung im Deckelteil erstreckenden Kanalabschnitt des Stempelelements ummantelt .

Die eine oder mehreren Entlüftungsöf fnungen können über die Anschlüsse mit einer gemeinsamen Pumpeneinrichtung verbunden sein, wobei die Pumpeneinrichtung zum Anlegen eines Über- und/oder eines Unterdrucks an den Formraum ausgebildet ist .

Somit ist vorzugsweise j ede Entlüftungsöf fnung über j eweils einen Anschluss mit der Pumpeneinrichtung verbunden . Dadurch ist nur eine Pumpeneinrichtung notwendig, um den Formraum mit einem Uber- oder Unterdrück zu beaufschlagen . Zudem ist mit einer Pumpeneinrichtung ein einfacherer Wechsel von Über- auf Unterdrück innerhalb der Kokille möglich .

Weiterhin kann ein Bereich, in dem das Basisteil und das Deckelteil einander in einem geschlossenen Zustand kontaktieren, eine Kontakt fläche ausbilden, wobei in der Kontaktfläche eine Entlüftungsrille ausgebildet ist , die kommunizierend mit dem Formraum und mit einer Entlüftungsöf fnung verbunden ist . Insbesondere werden eine Kontakt fläche im Basisteil , die im Folgenden als Basisteilkontakt fläche bezeichnet wird, und eine Kontakt fläche im Deckelteil , die im Folgenden als Deckelteilkontakt fläche bezeichnet wird, ausgebildet . Die Entlüftungsrille , die kommuni zierend mit dem Formraum und der Entlüftungsöf fnung verbunden ist , ermöglicht ein Entlüften des Formraums während des Niederdruckgießens . Auf diese Weise werden eine Porenbildung und Lufteinschlüsse im Gussteil vermieden .

Beim Gießen dringt Schmel ze in die Entlüftungsrille im Bereich der Kontakt fläche ein und läuft sich tot . Das heißt , dass sie zu einem Anguss erstarrt , bevor die Schmel ze die Entlüftungsöf fnung erreicht und diese verstopfen kann . In den Bereichen, in welchen keine Entlüftungsrille ausgebildet ist , kontaktieren sich das Deckelteil und das Basisteil derart , dass möglichst keine Schmel ze eindringt oder lediglich so wenig Schmel ze eindringt , dass eine nicht zum Gussteil gehörende Guss fahne entsteht . Die Kontakt flächen liegen somit außerhalb des Formraums . Eine solche Guss fahne kann später rückstandslos vom Gussteil entfernt werden .

Da die Entlüftungsrille in der Kontakt fläche ausgebildet ist , ist die Entlüftungsrille beim Öf fnen der Kokille bzw . beim Trennen des Deckelteils vom Basisteil und einem damit verbundenen Entfernen des Formraums vollkommen freigelegt . Die Entlüftungsrille ist in diesem Zustand leicht zugänglich und überschüssiges Metall kann ohne viel Aufwand sicher und zuverlässig entfernt werden bzw . der Anguss vom Gussteil getrennt werden . Dadurch ist eine äußerst einfache und auch vollständige Reinigung der Entlüftungsrille möglich .

Die Entlüftungsrille kann in einer Basisteilkontakt fläche des Basisteils oder in einer Deckelteilkontakt fläche des Deckelteils ausgebildet sein . Die Entlüftungsrille ist im Querschnitt vorzugsweise in etwa halbkreis förmig ausgebildet . In lateraler Richtung nach außen kann die Entlüftungsrille durch eine Wandung des Basisteils oder des Deckelteils geschlossen sein . Somit kann die Entlüftungsrille im Basisteil und/oder im Deckelteil vorgesehen sein .

Die Entlüftungsrille bildet einen freien Durchgang vom Formraum zur Entlüftungsöf fnung . Das bedeutet die Entlüftungsrille ist frei von Bauteilen und/oder Strukturen die in die Entlüftungsrille eingesetzt oder mit dieser verbunden sind . Bei herkömmlichen Kokillen mit Entlüftungsöf fnungen sind Schlitz- oder Punktdüsen an der Mündung zum Formraum vorgesehen . In der vorliegenden Entlüftungsrille sind keine derartigen Bauteile , wie beispielsweise Schlitz- oder Punktdüsen, und/oder sonstige Strukturen angeordnet .

Es ist auch möglich, dass j eweils ein Entlüftungsrillenabschnitt im Basisteil und ein Entlüftungsrillenabschnitt im Deckelteil vorgesehen ist , sodass die Entlüftungsrillenabschnitte im geschlossenen Zustand direkt aufeinanderliegen und einen im Querschnitt in etwa kreis förmigen Kanal zur Entlüftung ausbilden . Anstelle einer Halbkreis form kann die Entlüftungsrille im Querschnitt auch kreissegment förmig oder auch vieleckig ausgebildet sein sofern sich daraus eine leicht zu reinigenden Struktur ohne Kanten oder Hinterschnitte ergibt . Die Entlüftungsrille kann auch in ihrer Längsrichtung wellenförmig ausgebildet sein, um den Weg der Schmel ze ähnlich einer Labyrinthdichtung zu verlängern .

Der Steigrohranschluss ist ausgebildet , um die Kokille über ein Steigrohr mit einem Schmel zetiegel einer Vorrichtung zum Niederdruckgießen derart zu verbinden, dass der Formraum mit einer Schmel ze gemäß einem Niederdruckgießverfahren befüllbar ist .

Die Entlüftungsrille kann sich in etwa in lateraler, insbesondere in etwa in hori zontaler Richtung, vom Formraum nach außen erstrecken, wobei die Kokille eine oder mehrere Seitenwandungen aufweist , und wobei vorzugsweise vier Seitenwandungen vorgesehen sind, und wobei pro Seitenwandung eine Entlüftungsrille vorgesehen ist , die j eweils mit einer im Deckelteil ausgebildeten Entlüftungsöf fnung verbunden ist .

Die Basisteilkontakt fläche und auch die Entlüftungsrille kann vom Formraum in lateraler Richtung nach außen auch unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der Hori zontalen geneigt sein . Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass die Basisteilkotakt fläche und somit die Entlüftungsrille vom Formraum in lateraler Richtung nach außen ansteigend ausgebildet ist . Gleiches gilt für eine Anordnung der Entlüftungsrille in der Deckelteilkontakt fläche und/oder in der Basis teilkontakt fläche . Unabhängig von einer Ausbildung entsprechender Seitenwandungen oder Seitenwandungsabschnitte der Kokille ist bzw. sind die Entlüftungsrillen in einem in vertikaler Richtung oberen Bereich der Kokille, insbesondere im oberen Bereich des Stempelelements, ausgebildet. Das bedeutet eine Entlüftungsrille ist mit ihrer Mündung zum Formraum in etwa in einem in vertikaler Richtung oberen Bereich der Kokille angeordnet, wobei sich dieser Bereich von in etwa über 75% bzw. 80% bzw. bzw. 85% bzw. 90% bzw. 95% einer Gesamthöhe des Formraumes der Kokille in vertikaler Richtung nach oben erstreckt. Je weiter oben die Mündung der Entlüftungsrillen zum Formraum in der Kokille angeordnet sind, desto weniger Schmelze kann eintreten, da die Schmelze beim Erreichen des oberen Bereichs der Kokille schon etwas abgekühlt ist und die Erstarrung bereits begonnen hat.

Die Entlüftungsrille kann vorzugsweise eine Breite von zumindest 0,05 mm bis 0,5 mm bzw. 0, 6 mm und vorzugsweise von 0,2 mm und eine Tiefe von zumindest 0,05 mm bis 0,5 mm bzw. 0, 6 mm und vorzugsweise von 0,2 mm aufweisen. Im Falle einer im Querschnitt in etwa halbkreisförmigen Entlüftungsrille weist diese dann einen Durchmesser von zumindest 0,05 mm bis 0,3 mm und vorzugsweise von in etwa 0,05mm auf.

Die Entlüftungsöffnung kann einen langgestreckten rohrförmigen Kanal bilden, der sich durch das Deckelteil der Kokille erstreckt. Mit jeweils einer Entlüftungsrille pro Seitenwandung ist eine effizientere Entlüftung der Kokille möglich. Zudem wird dadurch eine gleichmäßige Entlüftung der Schmelze ermöglicht.

Die eine oder mehreren Entlüftungsöffnungen können über Anschlüsse bzw. Leitungen mit einer gemeinsamen Pumpenein- richtung verbunden sein, und wobei die Pumpeneinrichtung zum Anlegen eines Über- und/oder eines Unterdrucks an den Formraum ausgebildet ist . Somit ist j ede Entlüftungsöf fnung über j eweils einen Anschluss mit der Pumpeneinrichtung verbunden . Dadurch ist nur eine Pumpeneinrichtung notwendig, um den Formraum mit einem Uber- oder Unterdrück zu beaufschlagen . Zudem ist mit einer Pumpeneinrichtung ein einfacherer Wechsel von Uber- auf Unterdrück innerhalb der Kokille möglich .

Mittels der Pumpeneinrichtung ist eine Beaufschlagung der Schmel ze während des Befüllvorgangs mit einem vorbestimmten Unter- und/oder Überdruck möglich . Beispielsweise kann zu Beginn des Befüllens der Kokille die Schmel ze mit Überdruck beaufschlagt werden . Der dabei entstehende Gegendruck bewirkt , dass die Schmel ze zusammengedrückt und verdichtet und oder nachverdichtet ( Squeezen) wird, sodass in der Schmel ze eingeschlossene Luft aus der Schmel ze herausgedrückt wird .

Mittels der Pumpeneinrichtung kann durch Anlegen des Unterdrucks zum Beginn des Befüllvorgangs die Luft aus der Kokille abgesaugt werden . Auf diese Weise werden eine Bildung von Luftpolstern und die Entstehung von Poren in der Schmel ze verhindert . Somit ist ein sicheres und zuverlässiges Entlüften des Form (hohl ) raumes möglich . Durch das Anlegen eines Unterdrucks ist zudem ein schnelles Befüllen des Formraumes möglich .

Das Anlegen eines Unterdrucks und/oder eines Überdrucks an den Formraum kann j eweils alleine oder auch in Kombination miteinander erfolgen . Eine Kombination aus Überdruck zu Beginn des Befüllvorgangs und Unterdrück zum Ende des Befüll- Vorgangs , sorgt für ein ef fi zientes Entfernen von eingeschlossener Luft in der Schmel ze und für ein ef fi zientes Absaugen der Luft aus der Kokille . Damit wird verhindert , dass Lufteinschlüsse in der Schmel ze verbleiben und es wird erreicht , dass sich im fertigen Gussteil keine Luftpolster, Fehlstellen bzw . Poren befinden . Dies erhöht die Qualität der hergestellten Gussteile deutlich .

An einer den Formraum begrenzenden inneren Mantelwandung der Kokille , die sich in etwa in vertikaler Richtung erstreckt , kann ein Funktionsabschnitt ausgeformt sein, wobei der Funktionsabschnitt sich in vertikaler Richtung und/oder in hori zontaler Richtung erstreckende Funktionselemente aufweist , und wobei die Funktionselemente wellen- , mäanderöder zickzackförmig ausgebildet sind und Sekundärentlüftungsrillen ausbilden, die in die Entlüftungsrillen münden, und wobei der Funktionsabschnitt in vertikaler Richtung oben in der Kokille ausgebildet ist und sich in etwa über zumindest 25% bzw . zumindest 33% bzw . zumindest 50% einer Gesamthöhe des Formraums in vertikaler Richtung erstreckt .

Alternativ könnte auch vorgesehen sein, dass sich die Entlüftungsrillen im Wesentlichen über die gesamte Höhe der Kokille erstrecken . Zweckmäßiger ist j edoch eine vorstehende aufgezeigte Anordnung der Sekundärentlüftungsrillen in einem in vertikaler Richtung oberen Bereich, da die Luft von der Schmel ze vorangetrieben wird und nach oben hin verdichtet wird .

Das Vorsehen von Funktionselementen in der den Formraum begrenzenden inneren Mantelwandung der Kokille trägt dazu bei , beim Befüllen der Kokille die Bildung von Lufteinschlüssen in der Schmel ze zu verhindern . Weiterhin werden die Funktionselemente beim Befüllvorgang ebenfalls mit Schmelze befüllt, was dafür sorgt, dass die eigentliche Gussform vollständig befüllt ist und Fehlstellen vermieden werden. Die Funktionselemente sind derart im Formraum angeordnet, dass die zusätzlich angegossenen Elemente am eigentlichen Gussteil keinen Einfluss auf die spätere Funktion des Gussteils haben. Die Funktionselemente können insbesondere als zickzack- oder wellenartig ausgebildete Sekundärentlüftungsrillen ausgebildet sein, die sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstrecken. Die Sekundärentlüftungsrillen können eine Breite von in etwa zumindest 0,05 mm bzw. 0,1 mm bzw. 0,15 mm bzw. 0,25 mm aufweisen. Zudem können die Sekundärentlüftungsrillen eine Tiefe von in etwa zumindest 0,05 mm bzw. 0,1 mm bzw. 0,15 mm bzw. 0,25 mm aufweisen.

Das Basisteil kann eine Bodenwandung und eine oder mehrere, insbesondere vier Seitenwandungen aufweisen, die den Formraum begrenzen, wobei die Seitenwandungen insbesondere zum Öffnen des Formraums in lateraler Richtung nach außen verschiebbar sind, und wobei vorzugsweise Führungselemente zum Führen der Seitenwandungen vorgesehen sind, oder dass das Deckelteil eine Deckenwandung und zumindest einen oder mehrere Abschnitte der Seitenwandungen aufweist. Die Bodenwandung bildet vorzugsweise eine feststehende Grundplatte der Kokille aus, in der der zumindest eine Steigrohranschluss ausgebildet ist. Das Deckelteil bildet vorzugsweise eine bewegliche obere Platte der Kokille aus.

Das Basisteil kann eine quadratische Bodenwandung und vier Seitenwandungen aufweisen, die den Formraum begrenzen, wobei die Seitenwandungen insbesondere zum Öffnen des Formraums in lateraler Richtung nach außen verschiebbar sind. Aufgrund der beweglichen Seitenwandungen ist ein leichtes Entfernen des fertigen Gussteils aus der Kokille möglich . Ein Einsatz von beweglichen Seitenwandungen ist hierbei auf einfache Art und Weise möglich, da das Niederdruckgießen geringere Anforderungen an die Kokille bezüglich der Dichtigkeit stellt . Die Führungselemente können durch seitliche Abschnitte von an der Bodenwandung angeformten und als sich in vertikaler Richtung erstreckenden Säulen ausgebildet sein

Alternativ ist es möglich, dass zumindest ein oder mehrere Abschnitte der Seitenwandungen oder ganze Seitenwandungen am Deckelteil befestigt sind . Entsprechend ist das Basisteil dann als Platte ausgebildet . Sofern nur Abschnitte der Seitenwandungen am Deckelteil befestigt sind, sind entsprechende weitere Abschnitte der Seitenwandung am Basisteil angeformt . In dieser Ausgestaltungs form ist die Entlüftungsrille beispielsweise in einer Kontakt fläche bzw . einer Basisteilkontakt fläche und/oder einer Deckelteilkontakt fläche zwischen zwei Abschnitten der j eweiligen Seitenwandungen ausgebildet .

Die Seitenteile , welche die Form freigeben, können somit auch am Deckelteil angeordnet sein . Ein Öf fnen des Formraums erfolgt dabei nach dem gleichen Prinzip . Entsprechende Führungselemente können ebenfalls vorgesehen sein . Es kann auch sein, dass eine Aufteilung vorliegt , d . h . Schieber können in vertikaler Richtung unten und/oder oben angeordnet sein .

Das Deckelteil kann ein im Formraum anordbares Stempelelement bzw . einen Gießkolben (plunger ) aufweisen, wobei das Stempelelement vorzugsweise in vertikaler Richtung ver- schiebbar ausgebildet ist und eine Verschiebung in etwa bis zu 5 mm oder mehr beträgt . Eine entsprechende Verschiebung hängt auch von der Größe und Ausbildung eines Stempels ab . Die Entlüftungsrille kann auch an der durch das Stempelelement ausgebildeten Kontakt fläche zum Basisteil vorgesehen sein . Das im Deckelteil angeordnete Stempelelement ist in vertikaler Richtung verschiebbar und ausgebildet den Formraum zu begrenzen . Das Stempelelement dient dazu einen zusätzlichen Druck (Nachdrücken bzw . Squeezen) auf die Schmel ze innerhalb der Kokille aus zuüben, sobald die Kokille vollständig mit Schmel ze befüllt ist . Durch ein entsprechendes Nachdrücken wird noch einmal Luft aus der Schmel ze gepresst und ggfs . wird die Schmel ze zuverlässig in alle Bereiche der Guss form gedrückt , was die Qualität des fertigen Gussteils erhöht . Das Stempelelement kann mittels einer Stempelverfahreinrichtung in vertikaler Richtung verschiebbar sein .

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Niederdruckgießen mit der vorstehend erläuterten, erfindungsgemäßen Kokille umfasst eine Hei zeinrichtung zum Erwärmen eines Schmel zetiegels , wobei der Schmel zetiegel zum Vorhalten von Schmel ze ausgebildet ist , und wobei der Schmel zetiegel über ein Steigrohr mit einem Steigrohranschluss der Kokille verbunden ist , eine Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung, um die Schmel ze in dem Schmel zetiegel mit einem Gasdruck derart zu beaufschlagen, dass die Schmel ze aus dem Schmel zetiegel über das Steigrohr der Kokille zuführbar ist .

Der Schmel zetiegel und die Hei zeinrichtung sind vorzugsweise Bestandteil eines entsprechenden Ofens . Der Schmel zeiegel kann auch ein Tiegelofen, oder auch ein gemauerter Ofen sein . Weiterhin ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Niederdruckgießen mit der vorstehend erläuterten Vorrichtung vorgesehen, umfassend die folgenden Schritte , Befüllen eines Formraumes einer Kokille mit Schmel ze , Anlegen eines Unterdrucks an den Formraum mittels einer Pumpeneinrichtung, wobei der Unterdrück vorzugsweise angelegt wird, wenn ein Volumen des Formraums in etwa zu zumindest 50% bzw . zu zumindest 65% bzw . zu zumindest 80% mit Schmel ze gefüllt ist . Der Unterdrück kann auch angelegt werden, wenn der Formraums in vertikaler Richtung in etwa bis zu einer Höhe von zu zumindest 50% bzw . zu zumindest 65% bzw . zu zumindest 80% mit Schmel ze gefüllt ist . Das Volumen entspricht in etwa ohnehin der Menge an verdrängte Luft .

Das vorstehend aufgezeigten Verfahren kann zusätzlich und/oder alternativ insbesondere den weiteren Schritt umfassen, Anlegen eines Gegendrucks an die Schmel ze mittels der Pumpeneinrichtung, wobei der Gegendruck vorzugsweise zu Beginn des Befüllens des Formraums angelegt wird, bis ein Volumen des Formraums in etwa zu zumindest 50% bzw . zumindest 65% bzw . zumindest 80% bzw . zumindest 90% bis zu 100% befüllt ist .

Der Gegendruck kann zu Beginn des Befüllens des Formraums angelegt werden, wenn der Formraum in vertikaler Richtung bis zu einer Höhe von in etwa zu zumindest 50% bzw . zumindest 65% bzw . zumindest 80% bzw . zumindest 90% bis zu 100% befüllt ist . Die vorstehend anhand der Kokille und der Vorrichtung zum Niederdruckgießen beschriebenen Vorteile gelten analog für das erfindungsgemäße Verfahren zum Niederdruckgießen .

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung und dem beispielhaften Aus führungsbeispiel ersichtlich, das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist . Diese zeigen :

Figur 1 eine schematische , seitlich geschnittene Darstellung einer Kokille zum Niederdruckgießen mit einer Detailansicht ,

Figur 2 eine schematische Draufsicht der Kokille gemäß Figur 1 , geschnitten entlang der Linie A-A,

Figur 3 eine schematische , seitlich geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Niederdruckgießen,

Figur 4 eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kokille zum Niederdruckgießen in einer schematischen, seitlich geschnittenen Darstellung,

Figur 5 das Stempelelement der Kokille gemäß Figur 4 in einer perspektivischen Ansicht und

Figur 6 einen Teilbereich des Stempelelements gemäß Figur 5 in einem Längsschnitt durch eine Entlüftungsöf fnung des Stempelelements . Im Folgenden wird eine Kokille 1 zum Niederdruckgießen beispielhaft anhand Aus führungsbeispiele näher beschrieben ( Fig . 1- 6 ) . Die erfindungsgemäße Kokille 1 umfasst ein Basisteil 2 und ein Deckelteil 3 . Das Basisteil 2 und das Deckelteil 3 begrenzen einen Formraum ( Formhohlraum) 4 . Der Formraum 4 ist in einer Draufsicht von oben beziehungsweise in einem hori zontalen Querschnitt in etwa kreis förmig ausgebildet . Es kann aber auch j ede andere entsprechend dem herzustellenden Gussteil ausgebildete Form vorgesehen sein .

Ein äußerer hori zontaler Querschnitt der Kokille 1 ist in etwa rechteckförmig, insbesondere quadratisch ausgebildet . Auch hier kann beispielsweise ein kreis förmiger Querschnitt vorgesehen sein . Das Basisteil 2 weist eine Bodenwandung 5 auf , die eine Grundplatte der Kokille 1 ausbildet . In der Bodenwandung 5 ist ein Steigrohranschluss 6 zum Verbinden mit einem Steigrohr 25 eines Schmel zetiegels 23 einer Vorrichtung 21 zum Niederdruckgießen vorgesehen . Das Basisteil 2 ist als feststehendes Unterteil der Kokille 1 ausgeführt .

An Ecken der Bodenwandung 5 sind sich in vertikaler Richtung 8 erstreckende , im Querschnitt in etwa quaderförmige Säulen 7 angeformt . Im Bereich zwischen den Säulen 7 sind den Formraum 4 begrenzende Seitenwandungen 9 angeordnet . Die sich in etwa in vertikaler Richtung 8 erstreckenden Seitenwandungen 9 sind zum Öf fnen des Formraums 4 in lateraler Richtung 10 verschiebbar ausgebildet . Eine Verschiebung der Seitenwandungen 9 kann manuell oder mittels einer automatisierten Seitenwandverfahreinrichtung 27 erfolgen .

Im Bereich zwischen den Säulen 7 und den Seitenwandungen 9 und/oder der Bodenwandung 5 und/oder des Deckelteils 3 sind Führungselemente (nicht dargestellt ) vorgesehen, die eine Führung der Seitenwandung 9 entlang eines vorgegebenen Weges bewirken . Die Führung der Seitenwandung 9 kann beispielsweise dadurch ausgebildet sein, dass an den Säulen 7 im Bereich der Seitenwandungen 9 j eweils zumindest eine vorstehende Profilschiene angeordnet ist , wobei die Seitenwandungen 9 entsprechend korrespondierend ausgebildete Hohlschienen aufweisen . Die Profilschienen sind einseitig of fen und vorzugsweise mit einem Rastmittel ausgebildet . Die of fene Seite der Profilschienen weist vom Formraum 4 weg . Die Profilschienen können beispielsweise als T-Profil oder als andere geeignete Führungs- oder Passverbindungen ausgebildet sein .

Die Seitenwandungen 9 können j eweils derart zwischen zwei Säulen 7 geschoben werden, dass die Seitenwandungen 9 den Formraum 4 in lateraler Richtung 10 begrenzen . Die Seitenwandungen 9 können j eweils an einer dem Formraum 4 zugewandten Innenwandung 11 einen Funktionsabschnitt 12 aufweisen . Die Funktionsabschnitte 12 können in vertikaler Richtung 8 in einem oberen Bereich in den Seitenwandungen 9 ausgeformt sein und sich in etwa über zumindest 25% bzw . zumindest 33% bzw . zumindest 50% einer Höhe des Formraums 4 in vertikaler Richtung 8 erstrecken .

Vorzugsweise weisen die Funktionsabschnitte 12 sich in vertikaler Richtung 8 erstreckende Funktionselemente auf . Die Funktionselemente sind vorzugsweise zickzackförmig ausgebildet und bilden Sekundärentlüftungsrillen 31 aus . Die Sekundärentlüftungsrillen 31 können j eweils in eine Entlüftungsrille 13 münden . Weiterhin können die Sekundärentlüftungsrillen 31 auch gerade oder mäander- oder wellenförmig ausgebildet sein . Weiterhin können die Sekundärentlüftungsrillen 31 eine Breite von in etwa zumindest 0,05 mm bzw. 0,1 mm bzw. 0,15 mm bzw. 0,25 mm aufweisen. Eine Tiefe der Sekundärentlüftungsrillen 31 kann in etwa zumindest 0,05 mm bzw. 0,1 mm bzw. 0,15 mm bzw. 0,25 mm betragen. Zusätzlich und/oder alternativ können sich die Entlüftungsrillen 13 auch, zumindest abschnittsweise, in horizontaler Richtung erstrecken oder ggfs. auch als Erhebungen bzw. als Entlüftungsstrukturen ausgeführt sein.

Das Deckelteil 3 (obere Platte Kokille) ist in etwa plattenförmig ausgebildet. Das Basisteil 2 ist als bewegliches Oberteil der Kokille 1 ausgeführt. Im Deckelteil 3 ist ein in vertikaler Richtung 8 verschiebbar ausgebildetes Stempelelement (Gießkolben, plunger) 20 vorgesehen. Das Stempelelement 20 begrenzt den Formraum 4 und kann zum (Nach- ) Verdichten (Squeezen) der Schmelze 24 vorgesehen sein. Das Stempelelement 20 kann mittels einer Stempelverfahreinrichtung 29 einer Auswerfereinrichtung 30 verschiebbar sein.

Weiterhin kann auch eine Verschiebung des Stempelelements 20 in vertikaler Richtung 8 von in etwa bis zu 5 mm auch während und/oder nach dem Befüllen des Formraums 4 vorgesehen sein, um die Schmelze 24 nachzuverdichten und einem Gussteil seine endgültige Form zu geben. Das Basisteil 2 und das Deckelteil 3 können im geschlossenen Zustand in einem Bereich, in dem die Seitenwandungen 9 und das Deckelteil 3 einander kontaktieren, jeweils eine Kontakt fläche 14 ausbilden. Die Kontakt fläche 15 des Basisteils 2 wird im Folgenden als Basisteilkontakt fläche 15 und die Kontaktfläche 16 des Deckelteils 3 wird im Folgenden als Deckelteilkontaktfläche 16 bezeichnet. In den Basisteilkontakt flächen 15 kann pro Seite j eweils eine sich in lateraler Richtung 10 nach außen erstreckende Entlüftungsrille 13 eingebracht sein . Die Entlüftungsrillen 13 können in etwa mittig in den Basisteilkontakt flächen 15 ausgebildet sein . Zudem können die Entlüftungsrillen 13 zum Formraum 4 hin of fen ausgebildet und in lateraler Richtung 10 nach außen durch einen entsprechenden Abschnitt einer Seitenwandung 9 der Kokille 1 geschlossen sein .

Die Entlüftungsrillen 13 können im Querschnitt in etwa derart halbkreis förmig ausgebildet sein, dass sie in einem geöf fneten Zustand der Kokille 1 , bzw . von Basisteil 2 und Deckelteil 3 , freiliegen . Im Deckelteil 3 können im Bereich eines lateralen Endbereichs der Entlüftungsrillen 13 sich in etwa in vertikaler Richtung 8 erstreckende Entlüftungsöf fnungen 17 vorgesehen sein . Im geschlossenen Zustand von Basisteil 2 und Deckelteil 3 können die Entlüftungsrillen 13 somit in j eweils in eine der Entlüftungsöf fnungen 17 münden und bilden einen kommuni zierenden Durchgang von außerhalb der Kokille 1 bis in den Formraum 4 .

Die Entlüftungsöf fnungen 17 können im Querschnitt in etwa kreis förmige Durchgangskanäle , die in etwa orthogonal zu den Entlüftungsrillen 13 angeordnet sind, sein . Die Entlüftungsöf fnungen 17 können außerhalb des Deckelteils 3 über j eweils einen Anschluss 18 mit einer gemeinsamen Pumpeneinrichtung 19 verbunden sein . Die Pumpeneinrichtung 19 ist zum Anlegen eines Über- und/oder Unterdrucks an den Formraum 4 ausgebildet . Die Entlüftungsrillen 13 können in ihrer Längsrichtung in der Draufsicht und/oder in der Seitenansicht wellenförmig ausgebildet sein, um den Weg bis zur Entlüftungsöf fnung 17 zu verlängern . Hierdurch wird sichergestellt , dass Schmel ze , die in die Entlüftungsrille 13 eintritt , sich totläuft und einen einfach zu entfernenden Anguss am Gussteil bildet .

Die erfindungsgemäße Kokille 1 gemäß Fig . 4 weist in einem Bereich, in dem das Basisteil 2 und das Stempelelement 20 einander in einem geschlossenen Zustand kontaktieren und eine Kontakt fläche 33 ausbilden, eine Entlüftungseinrichtung 34 auf . Das Deckelteil 3 weist einen Deckel 35 und das an der zum Formraum 4 weisenden Seite des Deckels 35 angeordnete Stempelelement 20 auf . Das Stempelelement 20 ist in etwa zylinderförmig ausgebildet . Mittels der Stempelverfahreinrichtung 29 der Auswerfereinrichtung 30 ist das Stempelelement 20 verschiebbar . Die Auswerfereinrichtung 30 kann eine Kolben-/ Zylindereinheit sein . I st das Stempelelement 20 im geschlossenen Zustand im Formraum 4 angeordnet , resultiert als Formraum 4 ein Raum zwischen dem Stempelelement 20 und den Seitenwandungen 9 bzw . zwischen dem Stempelelement 20 und der Bodenwandung 5 .

Im geschlossenen Zustand weisen das Basisteil 2 und das Stempelelement 20 einen Bereich auf , in dem ein Abschnitt einer in etwa radial umlaufenden Mantelwandung 36 des Stempelelements 20 , mithin ein Abschnitt von dessen radialer Außenseite 36 , und ein Abschnitt der in etwa radial umlaufenden Innenwandung 11 des Basisteils 2 einander kontaktieren und die Kontakt fläche 33 ausbilden . Dieser Bereich ist benachbart zum Deckel 35 des Deckelteils 3 in einem in vertikaler Richtung 8 oberen Bereich der Kokille 1 ausgebildet .

In diesem Bereich bildet der Abschnitt der Mantelwandung 36 des Stempelelements 20 einen Stempelentlüftungsabschnitt 37 aus , in dem zumindest bereichsweise die Entlüf tungseinrich- tung 34 vorgesehen ist . Gemäß Fig . 5 weist das Stempelelement 20 nur einen einzigen Stempelentlüftungsabschnitt 37 auf , wobei im Rahmen der Erfindung mehrere Stempelentlüftungsabschnitte 37 , an der radialen Außenseite 36 des Stempelelements 20 , vorgesehen sein können . Der Stempelentlüftungsabschnitt 37 ist als Entlüftungseinrichtung 34 kommuni zierend mit dem Formraum 4 und mit mindestens einer Entlüftungsöf fnung 38 verbunden . Der Stempelentlüftungsabschnitt 37 des Stempelelements 20 weist mehrere , im Wesentlichen vertikal ausgerichtete , über die Mantel fläche 36 des Stempelelements 20 in Umfangsrichtung gleichverteilt angeordnete und als Rillen ausgestaltete erste Entlüftungskanäle 37a auf , die alle in einen einzigen, hori zontal , insbesondere in Umfangsrichtung verlaufenden zweiten Entlüftungskanal 37b des Stempelentlüftungsabschnitts 37 münden, wobei der zweite Entlüftungskanal 37b als Rille ausgestaltet ist . Die ersten Entlüftungskanäle 37a sind j eweils senkrecht zum zweiten Entlüftungskanal 37b angeordnet . Vorzugsweise sind die Entlüftungskanäle 37a, 37b im Querschnitt in etwa halbkreis förmig ausgebildet .

Der hori zontal verlaufende zweite Entlüftungskanal 37b ist mit mehreren Entlüftungsöf fnungen 38 , die über den Umfangs des Stempelelements 20 gleichverteilt angeordnet sind, verbunden . Im Folgenden wird auf die Ausgestaltung der Entlüftungsöf fnung 38 gemäß den Fig . 4 und 6 eingegangen, wobei j ede Entlüftungsöf fnung 38 der Fig . 5 analog hierzu ausgestaltet ist . Die Entlüftungsöf fnung 38 gemäß den Fig . 4 und 6 umfasst einen ersten Entlüf tungsöf fnungsabschnitt 39 und einen zweiten Entlüf tungsöf fnungsabschnitt 40 . Der erste Entlüf tungsöf fnungsabschnitt 39 erstreckt sich in etwa in hori zontaler Richtung von der Entlüftungseinrichtung 34 , insbesondere von deren Stempelentlüftungsabschnitt 37 , radial nach innen in das Stempelelement 20 .

Der zweite Entlüf tungsöf fnungsabschnitt 40 ist mit dem ersten Entlüf tungsöf fnungsabschnitt 39 verbunden und verläuft in etwa in vertikaler Richtung 8 zum ersten Entlüf tungsöf f- nungsabschnitt 39 . Der zweite Entlüf tungsöf fnungsabschnitt 40 erstreckt sich durch das Stempelelement 20 und durch eine Öf fnung 41 des Deckels 34 des Deckelteils 3 hindurch zum Anschluss 18 und wird von einem Kanalabschnitt 42 des Stempelelements 20 begrenzt . Der Kanalabschnitt 42 stellt somit eine Art rohrförmigen „Schnorchel" dar, der die Entlüftungsöf fnung 38 begrenzt und sich durch den Deckel 34 erstreckt . Der Kanalabschnitt 42 des Stempelelements 2 und der zweite Entlüf tungsöf fnungsabschnitt 40 der Entlüftungsöf fnung 38 durchgrei fen den Deckel 34 in dessen Öf fnung 41 und stehen etwas an der Oberseite des Deckels 3 hervor .

Der Stempelentlüftungsabschnitt 37 des Stempelelements 20 ist vorzugsweise ein parallel zur Hori zontalen verlaufender Wandungsabschnitt . Der Stempelentlüftungsabschnitt 36 des Stempelelements 20 erstreckt sich in etwa über zumindest 10% bzw . zumindest 20% bzw . zumindest 30% der Höhe des Formraums 4 in vertikaler Richtung 8 .

Nachfolgend wird eine Vorrichtung 21 zum Niederdruckgießen gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft erläutert , die eine der vorstehend beschriebenen Kokillen 1 umfasst .

Die Vorrichtung 21 umfasst neben der Kokille 1 , einen Ofen 22 und eine Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung 26 ( Gasdruckprinzip ) . Der Ofen 22 weist einen Schmel zetiegel 23 , ein Steigrohr 25 und eine Hei zeinrichtung auf . Der Schmel- zetiegel 23 ist der Hei zeinrichtung erwärmbar und ist zum Erwärmen und Vorhalten einer Schmel ze 24 ausgebildet . Das Steigrohr 25 ist zum Verbinden des Schmel zetiegels 23 mit der Kokille 1 über den Steigrohranschluss 6 der Kokille vorgesehen . Mittels der Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung 26 ist die im Schmel zetiegel 23 vorgehaltene Schmel ze 24 über das Steigrohr 25 von unten bzw . in vertikaler Richtung 8 nach oben in den Formraum 4 der Kokille 1 überführbar .

Die Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung 26 ist somit ausgebildet , um die Schmel ze 24 mit einem Gasdruck derart zu beaufschlagen, dass die Schmel ze 24 über das Steigrohr 25 entgegen der Schwerkraft in den Formraum 4 der Kokille 1 gedrückt wird . Die Vorrichtung 21 umfasst zudem eine Vertikalverfahreinrichtung 28 und eine Stempelverfahreinrichtung 29 , die Bestandteil der Auswerfereinrichtung 30 sind . Die Auswerfereinrichtung 30 umfasst entsprechende Führungs zylinder zur vertikalen Führung und eine Auswerferplatte (nicht dargestellt ) mit einem Auswerferzylinder (nicht dargestellt ) .

Die Vertikalverfahreinrichtung 28 , die Stempelverfahreinrichtung 29 und die Seitenwandverfahreinrichtung 27 sind vorzugsweise als Kolben-/ Zylindereinheiten ausgeführt . Die Vertikalverfahreinrichtung 28 ist ausgebildet das bewegliche Deckelteil 3 in vertikaler Richtung 8 bzgl . des Basisteils 2 zu verfahren, um den Formraum 4 zu öf fnen oder zu verschließen .

Die Stempelverfahreinrichtung 29 ist ausgebildet das Stempelelement 20 des Deckelteils 3 in vertikaler Richtung 8 in den Formraum 4 zu verschieben und ggfs . auch ein Nachpressen der Schmel ze 24 im Formraum 4 zu ermöglichen . Die Sei- tenwandverf ahreinrichtung 27 ist ausgebildet die Seitenwandungen 9 zwischen den Säulen 7 in lateraler Richtung 10 zu verfahren, um den Formraum 4 zu öf fnen und zu schließen . Zudem umfasst die Vorrichtung 21 eine prozessgesteuerte Druckregelungseinrichtung 31 für die Pumpeneinrichtung 19 und eine prozessgesteuerte Druckregelungseinrichtung 31 für die Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung 26 .

Sämtliche Bauteile der Vorrichtung können mit einer entsprechenden Steuereinrichtung angesteuert werden .

Insbesondere ist das Stempelelement 20 zum Nachdrücken ( Squeezen) vorgesehen . Dieses Squeezen kann aber auch durch einen zusätzlichen Stempel (nicht dargestellt ) oder direkt durch den Deckelteil bzw . durch daran angeformte Elemente erfolgen .

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Niederdruckgießen gemäß der vorliegenden Erfindung mittels der vorstehend aufgezeigten Vorrichtung 21 beispielhaft erläutert .

Die Seitenwandungen 9 des Basisteils 2 sind mittels der Seitenwandverfahreinrichtung 27 derart zwischen den Säulen 7 angeordnet , dass die Seitenwandungen 9 den Formraum 4 in lateraler Richtung 10 begrenzen . Die Kokille 1 befindet sich im geschlossenen Zustand . Die Entlüftungsöf fnungen 38 und gegebenenfalls die Entlüftungsöf fnungen 17 des Deckelteils 2 sind über die Anschlüsse 18 , die als Druckluftleitungen ausgebildet sind, mit der Pumpeneinrichtung 19 verbunden . Die Kokille 1 ist über den Steigrohranschluss 6 und das Steigrohr 25 mit dem Schmel zetiegel 23 des Ofens 22 verbunden . Der Ofen 22 erwärmt den Schmel zetiegel 23 und die darin angeordnete Schmel ze 24 , sodass im Schmel zetiegel 23 flüssige Schmel ze 24 vorgehalten wird . Mittels der Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung 26 wird die flüssige Schmel ze 24 im Schmel zetiegel 23 derart mit Gasdruck beaufschlagt , dass die Schmel ze 24 über das Steigrohr 25 entgegen der Schwerkraft in vertikaler Richtung 8 nach oben in den Formraum 4 der Kokille 1 gedrückt wird . Der Formraum 4 wird mit Schmel ze 24 aus dem Schmel zetiegel 23 beaufschlagt .

Sobald die Schmel ze 24 in den Formraum 4 der Kokille 1 eintritt , wird mittels der Pumpeneinrichtung 19 ein Überdruck an den Formraum 4 angelegt . Der Überdruck darf dabei den Gasdruck der Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung 26 nicht übersteigen . Der Überdruck im Formraum 4 sorgt dafür, dass die Schmel ze 24 beim Befüllen des Formraums 4 einen Widerstand überwinden muss bzw . dass ein Luftpolster im Formraum gebildet wird, sodass sich die Schmel ze gleichmäßiger im Formraum 4 verteilt und ggfs . geringfügig verdichtet wird . Wenn der Formraum 4 in etwa zu 70% bis 75% mit Schmel ze 24 befüllt ist , wird die Beaufschlagung der Schmel ze 24 mit Überdruck beendet .

Mittels der Pumpeneinrichtung 19 wird nun ein Unterdrück von in etwa 120 mbar bis 20 mbar bzw . bis zu 10 mbar an den Formraum 4 der Kokille 1 angelegt . Der Unterdrück darf nicht zu hoch sein und nicht zu früh anliegen, da sonst Teile der Schmel ze 24 abgerissen werden und dadurch ungewollte Turbulenzen respektive Inhomogenitäten der Schmel ze 24 entstehen . Der Unterdrück sorgt dafür, dass die Luft , die sich im Formraum 4 befindet und vor der Schmel ze 24 hergeschoben wird, abgesaugt wird . Die Luft wird dabei über die Entlüftungseinrichtung 34 und die Entlüftungsöf fnungen 38 und gegebenenfalls über die Sekundärentlüftungsrillen 31 , die Entlüftungsrillen 13 und die Entlüftungsöf fnungen 17 und dann über die Anschlüsse 18 und die Pumpeneinrichtung 19 aus dem Formraum 4 abgeführt . Dadurch wird weitgehend vermieden, dass der Formraum 4 zum Ende des Befüllens vollständig mit Schmel ze 24 ausgefüllt ist und sich keine Luftpolster und/oder Poren innerhalb der Schmel ze 24 befinden . Die ersten und zweiten Entlüftungskanäle 37a, 37b der Entlüftungseinrichtung 34 , die im Stempelentlüftungsabschnitt 37 des Stempelelements 20 der Kokille 1 gemäß den Fig . 4 und 5 ausgebildet sind und die in die Entlüftungsöf fnung 38 münden, und gegebenenfalls die Funktionselemente der Funktionsabschnitte 12 , die im vertikal oberen Bereich der Seitenwandungen 9 als Sekundärentlüftungsrillen ausgebildet sind und die in die Entlüftungsrillen 13 münden, sorgen dafür, dass die Luft noch ef fi zienter abgeführt wird .

Da der zweite Entlüf tungsöf fnungsabschnitt 40 der Entlüftungsöf fnung 38 durch den Kanalabschnitt 42 des Stempelelements 2 , der sich mit durch die Öf fnung 41 des Deckels 35 des Deckelteils 3 erstreckt , ummantelt ist , wird auch ein kleiner Spalt zwischen dem Stempelelement 2 und dem Deckel 35 des Deckelteils 3 durch den Kanalabschnitt 42 überbrückt , wenn das Stempelelement 2 bzgl . des Deckels 35 des Deckelteils 3 bewegt wird . I st der Formraum 4 vollständig mit Schmel ze 24 befüllt , wird mittels der Stempelverfahreinrichtung 29 das Stempelelement 20 des Deckelteils 3 auf die Schmel ze 24 gedrückt , um diese nachzuverdichten . Die Schmel ze 24 wird dadurch verdichtet und eventuelle Restluft wird entfernt bzw . aus der Schmel ze 24 gedrückt . Das Gussteil erhält dabei seine endgültige Form . Dieser Zustand wird aufrechterhalten, bis die Schmel ze 24 ausgehärtet ist . Durch das Entfernen des fertigen Gussteils , durch Öf fnen des Deckelteils 3 und der Seitenwandungen 9 und dem damit verbundenen Öf fnen der Kokille 1 , werden die Entlüftungseinrichtung 34 und gegebenenfalls die Entlüftungsrillen 13 freigelegt und können dann auf einfache Weise von Schmel zerückständen befreit werden bzw . Angüsse , die sich in den Entlüftungskanälen der Entlüftungseinrichtung 34 und gegebenenfalls in den Entlüftungsrillen 13 ausbilden, können einfach vom Gussteil getrennt werden .

Im Rahmen der Erfindung kann das Deckelteil 3 mehrteilig ausgebildet sein, insbesondere mit einem zentralen, vertikal beweglichen Teil und einem stationären Umfangsteil . Das zentrale Teil kann dann als Stempelelement 20 zum Verdichten der Schmel ze dienen . Eine Kokille 1 mit der Entlüftung und dem Stempelelement 20 ist besonders vorteilhaft zum Herstellen von Gussteilen, welche sich radial nach außen erstreckende stab- oder speichenförmige Abschnitte aufweisen, wie z . B . bei Fahrzeugrädern . Bei derart komplexen Formen besteht eine hohe Gefahr, dass der Formraum 4 nicht vollständig im Niederdruckgießverfahren mit Schmel ze 24 ausgefüllt wird . Durch die Kombination des aktiven Entlüftens und Verdichtens mittels des Stempelelementes 20 wird sichergestellt , dass auch langgestreckte Kanäle im Formraum 4 vollständig mit Schmel ze 24 ausgefüllt werden .

Insbesondere sind Gussteile , wie z . B . ( Fahrzeug- ) Räder bzw . Radträger mit der vorliegenden Erfindung herstellbar . Grundsätzlich können aber eine Viel zahl von Gussteilen mit der vorliegenden Erfindung hergestellt werden . Der Formraum 4 ist entsprechend nahezu beliebig an andere Bauteilgeometrien anpassbar .