Kokille, Vorrichtuna und Verfahren zum Niederdruckaießen

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 Gussform (bewegliches Oberteil, festes Unterteil) gedrückt wird, und wobei ein Formhohlraum der Gussform durch die aufsteigende Schmelze gefüllt wird. Die Gussform kann einen Gießkolben (plunger) und pressluftgesteuerte Verschlüsse aufweisen.

Durch die Gasdruckbeaufschlagung der Schmelze gelangt diese steigend über das Steigrohr in den Formhohlraum der Gussform. Nach der vollständigen Füllung der Gussform bleibt der Gasdruck aufrechterhalten, um eine Nachspeisung zum Ausgleich von Volumendefiziten (Lunkern) beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand sicherzustellen. Dabei ist eine gerichtete Erstarrung von oben nach unten erwünscht, um eine möglichst günstige Gussstückgestaltung und/oder Querschnittsabstufungen zu realisieren. Diese Technik begünstigt einen dichten und porenfreien Guss. Bei der Konstruktion der Gussform muss darauf geachtet werden, dass das flüssige Metall alle Formbereiche füllt, bevor in den vom Einguss entfernten und dünnwandigen Partien die Erstarrung einsetzt. Um das Entstehen von Volumendefiziten, die Bildung von Lunkern, zu verhindern, ist es meist erforderlich, bei bestimmten Bereichen des Gussstücks die Erstarrung entweder durch Isolation zu verzögern oder sie durch Kühlstifte zu beschleunigen. Nach dem Abkühlen wird die Form geöffnet 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 Fligh-Tech-Prototypen-Einzelteil bis hin zur Großserienanwendung.

In der DE 199 36 973 Al ist eine Vorrichtung zum Niederdruckgießen von Metallen offenbart. Diese umfasst einen Gießofen mit einer Einfüllkammer und ein Steigrohr, das endseitig über eine Gießdüse sukzessive mit Flohlräumen aufweisenden Gussformkästen 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 Niederdruckvollformgießverfahren offenbart, bei der eine geregelte Formfüllung ermöglicht werden soll, wobei im Bereich einer Verbindungsöffnung 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 auszubilden, 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 Schmelze hindurchtreten kann. Ist die Schmelze noch sehr dünnflüssig, wenn sie in Kontakt mit der Schlitzdüse kommt, dann kann Schmelze 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 einfach handhabbar ist und sicher im Betrieb ist.

Eine oder mehrere dieser Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 8, 15 und 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den davon abhängigen Unteransprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kokille zum Niederdruckgießen vorgesehen. Diese Kokille umfasst einen Basisteil, einen Deckelteil, wobei das Basisteil und das Deckelteil einen Formraum begrenzen, und einen in den Formraum mündenden Steigrohranschluss, und wobei ein Bereich, in dem das Basisteil und das Deckelteil einander in einem geschlossenen Zustand kontaktieren, eine Kontaktfläche ausbildet. Die Kokille zeichnet sich dadurch aus, dass in der Kontaktfläche eine Entlüftungsrille ausgebildet ist, die kommunizierend mit dem Formraum und mit einer Entlüftungsöffnung verbunden ist.

Insbesondere werden eine Kontaktfläche im Basisteil, die im Folgenden als Basisteilkontaktfläche bezeichnet wird, und eine Kontaktfläche im Deckelteil, die im Folgenden als Deckelteilkontaktfläche bezeichnet wird, ausgebildet.

Die Entlüftungsrille, die kommunizierend mit dem Formraum und der Entlüftungsöffnung verbunden ist, ermöglicht ein Entlüften des Formraums während des Niederdruckgießens. Auf diese Weise werden eine Porenbildung und Lufteinschlüsse im Gussteil vermieden.

Beim Gießen dringt Schmelze in die Entlüftungsrille im Bereich der Kontaktfläche ein und läuft sich tot. Das heißt, dass sie zu einem Anguss erstarrt, bevor die Schmelze die Entlüftungsöffnung 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 Schmelze eindringt oder lediglich so wenig Schmelze eindringt, dass eine nicht zum Gussteil gehörende Gussfahne entsteht. Die Kontaktflächen liegen somit außerhalb des Formraums. Eine solche Gussfahne kann später rückstandslos vom Gussteil entfernt werden.

Da die Entlüftungsrille in der Kontaktfläche ausgebildet ist, ist die Entlüftungsrille beim Öffnen der Kokille bzw. beim Trennen des Deckelteils vom Basisteil und einem damit verbundenen Entformen 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 Basisteilkontaktfläche des Basisteils oder in einer Deckelteilkontaktfläche des Deckelteils ausgebildet sein. Die Entlüftungsrille ist im Querschnitt vorzugsweise in etwa halbkreisförmig ausgebildet. In lateraler Richtung nach außen kann die Entlüftungsrille durch eine Wandung des Basisteils oder des Deckelteils geschlossen sein.

Somit kann die Entlüftungsrille entweder im Basisteil oder im Deckelteil vorgesehen sein.

Eine Entlüftungsrille gemäß der vorliegenden Erfindung bildet einen freien Durchgang vom Formraum zur Entlüftungsöffnung. 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 Entlüftungsöffnungen sind Schlitz- oder Punktdüsen an der Mündung zum Formraum vorgesehen. In der vorliegenden Entlüftungsrille sind keine derartigen Bauteile, wie bspw. Schlitz- oder Punktdüsen, und/oder sonstige Strukturen angeordnet.

Es ist auch möglich, dass jeweils 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 kreisförmigen Kanal zur Entlüftung ausbilden.

An Stelle einer Flalbkreisform kann die Entlüftungsrille im Querschnitt auch kreissegmentförmig oder auch vieleckig ausgebildet sein sofern sich daraus eine leicht zu reinigenden Struktur ohne Kanten oder Flinterschnitte ergibt.

Die Entlüftungsrille kann auch in ihrer Längsrichtung wellenförmig ausgebildet sein, um den Weg der Schmelze ähnlich einer Labyrinthdichtung zu verlängern. Der Steigrohranschluss ist ausgebildet, um die Kokille über ein Steigrohr mit einem Schmelzetiegel einer Vorrichtung zum Niederdruckgießen derart zu verbinden, dass der Formraum mit einer Schmelze gemäß einem Niederdruckgießverfahren befüllbar ist.

Die Entlüftungsrille kann sich in etwa in lateraler, insbesondere in etwa in horizontaler 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 jeweils mit einer im Deckelteil ausgebildeten Entlüftungsöffnung verbunden ist.

Die Basisteilkontaktfläche und auch die Entlüftungsrille kann vom Formraum in lateraler Richtung nach außen auch unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der Florizontalen geneigt sein. Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass die Basisteilkotaktfläche und somit die Entlüftungsrille vom Formraum in lateraler Richtung nach außen ansteigend ausgebildet ist. Gleiches gilt für eine Anordnung der Entlüftungsrille in der Deckelteilkontaktfläche und/oder in der Basisteilkontaktfläche.

Unabhängig von einer Ausbildung entsprechender Seitenwandungen oder Seitenwandungsabschnitte der Kokille ist bzw. sind die Entlüftungsrillen in einem in vertikaler Richtung oberen Bereich der Kokille 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 bzw. von zumindest 0,1 mm bis 0,5 mm bzw. 0,6 mm und vorzugsweise von 0,2 mm und eine Tiefe von zumindest 0,05 bzw. von zumindest 0,1 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 Radius von zumindest 0,05 mm bis 0,3 mm und vorzugsweise von in etwa 0,1 mm auf. Die Entlüftungsrille kann im Falle eines halbkreisförmigen Querschnitts auch einen Durchmesser von zumindest 0,05 mm bis 0,3 mm und vorzugsweise von in etwa 0,05 mm aufweisen. 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.

Gemäß einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel können die eine oder mehreren Entlüftungsöffnungen über Anschlüsse bzw. Leitungen mit einer gemeinsamen Pumpeneinrichtung verbunden sein, und wobei die Pumpeneinrichtung zum Anlegen eines Über- und/oder eines Unterdrucks an den Formraum ausgebildet ist.

Somit ist jede Entlüftungsöffnung über jeweils einen Anschluss mit der Pumpeneinrichtung verbunden. Dadurch ist nur eine Pumpeneinrichtung notwendig, um den Formraum mit einem Über- oder Unterdrück zu beaufschlagen. Zudem ist mit einer Pumpeneinrichtung ein einfacherer Wechsel von Über- auf Unterdrück innerhalb der Kokille möglich.

Mittels der Pumpeneinrichtung ist eine Beaufschlagung der Schmelze während des Befüllvorgangs mit einem vorbestimmten Unter- und/oder Überdruck möglich.

Bspw. kann zu Beginn des Befüllens der Kokille die Schmelze mit Überdruck beaufschlagt werden. Der dabei entstehende Gegendruck bewirkt, dass die Schmelze zusammengedrückt und verdichtet und oder nachverdichtet (Squeezen) wird, sodass in der Schmelze eingeschlossene Luft aus der Schmelze herausgedrückt wird.

Mittels der Pumpeneinrichtung kann durch Anlegen des Unterdrucks zum Ende des Befüllvorgangs die Luft aus der Kokille abgesaugt werden. Auf diese Weise wird eine Bildung von Luftpolstern und die Entstehung von Poren in der Schmelze verhindert. Somit ist ein sicheres und zuverlässiges Entlüften des Form(hohl)raumes möglich.

Durch das Anlegen eines Unterdrucks ist zudem ein schnelleres Befüllen des Formraumes möglich.

Das Anlegen eines Unterdrucks und/oder eines Überdrucks an den Formraum kann jeweils alleine oder auch in Kombination miteinander erfolgen.

Eine Kombination aus Überdruck zu Beginn des Befüllvorgangs und Unterdrück zum Ende des Befüllvorgangs, sorgt für ein effizientes Entfernen von eingeschlossener Luft in der Schmelze und für ein effizientes Absaugen der Luft aus der Kokille. Damit wird verhindert, dass Lufteinschlüsse in der Schmelze 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 horizontaler Richtung erstreckende Funktionselemente aufweist, und wobei die Funktionselemente wellen-, mäander- oder 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 jedoch eine vorstehende aufgezeigte Anordnung der Sekundärentlüftungsrillen in einem in vertikaler Richtung oberen Bereich, da die Luft von der Schmelze voran getrieben 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 Schmelze 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 0,1 mm bzw. 0,2 mm bzw. 0,3 mm bzw. 0,5 mm bzw. 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 0,1 mm bzw. 0,2 mm bzw. 0,3 mm bzw. 0,5 mm bzw. 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 Entformen 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 Ausgestaltungsform ist die Entlüftungsrille beispielsweise in einer Kontaktfläche bzw. einer Basisteilkontaktfläche und/oder einer Deckelteilkontaktfläche zwischen zwei Abschnitten der jeweiligen Seitenwandungen ausgebildet.

Die Seitenteile, welche die Form freigeben, können somit auch am Deckelteil angeordnet sein. Eine Öffnen 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 verschiebbar 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 Kontaktfläche 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 Schmelze innerhalb der Kokille auszuüben, sobald die Kokille vollständig mit Schmelze befüllt ist. Durch ein entsprechendes Nachdrücken wird noch einmal Luft aus der Schmelze gepresst und ggfs, wird die Schmelze zuverlässig in alle Bereiche der Gussform gedrückt, was die Qualität des fertigen Gussteils erhöht.

Das Stempelelement kann mittels einer Stempelverfahreinrichtung in vertikaler Richtung verschiebbar sein.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kokille zum Niederdruck gießen vorgesehen. Diese Kokille umfasst einen Basisteil, einen Deckelteil, wobei das Basisteil und das Deckelteil einen Formraum begrenzen und wobei das Deckelteil einen Deckel und ein Stempelelement aufweist, wobei das Stempelelement an der zum Formraum weisenden Seite des Deckels angeordnet ist, sodass es einen Teil des Formraums begrenzt, und einen in den Formraum mündenden Steigrohranschluss. Die Kokille zeichnet sich dadurch aus, dass das Basisteil und das Stempelelement in einem geschlossenen Zustand zumindest einen Bereich aufweisen, in dem sie einander kontaktieren und eine Kontaktfläche ausbilden, wobei in der Kontaktfläche zumindest teilweise eine Entlüftungseinrichtung ausgebildet ist, die kommunizierend mit dem Formraum und mit einer Entlüftungsöffnung verbunden ist, welche durch einen sich nach oben durch eine entsprechende Öffnung im Deckelteil erstreckenden Kanalabschnitt begrenzt wird, wobei der Kanalabschnitt etwas an einer Oberseite des Deckelteils vorsteht.

Das Basisteil und das Stempelelement sind im Bereich der Kontaktfläche derart eng beieinander liegend, dass keine Schmelze 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 Stempelelements führen. Dringt doch etwas Schmelze in den Bereich der Kontaktfläche ein, dann wird sie sich aufgrund der geringen Menge schnell totlaufen und eine Gussfahne bilden.

Das Stempelelement wird im Allgemeinen auch als Oberstempel bezeichnet, der 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 den Bereich des Formraums, der mit Schmelze gefüllt wird. Damit hat der Oberstempel maßgeblichen Einfluss darauf, welche Form das spätere Gussteil hat.

Die Entlüftungseinrichtung, die kommunizierend mit dem Formraum und mit der Entlüf tungsöffnung verbunden ist, ermöglicht ein Entlüften des Formraums während des Niederdruckgießens. Auf diese Art und Weise werden eine Porenbildung und Lufteinschlüsse im späteren Gussteil vermieden.

Die Entlüftungseinrichtung ist in einem Bereich der Kontaktfläche des Basisteils und des Stempelelements ausgebildet, der beim Öffnen 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 benachbart zum Deckel des Deckelteils angeordnet sein und sich in etwa in vertikaler Richtungen 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 Kontaktfläche 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. Der Kanalabschnitt kann einstückig am Stempelelement ausgebildet sein.

Durch das Vorsehen eines solchen Kanalabschnittes, der sich ähnlich wie ein Schnorchel nach oben durch den Deckel des Deckelteils hindurch erstreckt, kann die Entlüftungsöffnung 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.

Die Entlüftungseinrichtung kann einen oder vorzugsweise mehrere sich in vertikaler Richtung und/oder in horizontaler Richtung erstreckende Entlüftungskanäle aufweisen, wobei die Entlüftungskanäle im Querschnitt vorzugsweise in etwa halbkreisförmig und/oder rechteckförmig ausgebildet sind und/oder wobei die Entlüftungskanäle wellen-, mäander- oder zickzackförmig ausgebildet sind und wobei die Entlüftungskanäle in die Entlüftungsöffnung münden.

Die Form der Entlüftungskanäle kann dabei entsprechend der Form des Stempelentlüftungs abschnitts des Stempelelements angepasst sein.

Die Entlüftungskanäle sind in erster Linie dafür ausgelegt Luft, die beim Befüllen der Kokille mit Schmelze in Richtung der Entlüftungskanäle strömt, möglichst effektiv zur Entlüftungs öffnung 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 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 jeweils mehrere Entlüftungskanäle aufweisen, und die Entlüftungskanäle eines jeden Entlüftungsabschnittes sich in vertikaler Richtung und/oder in horizontaler Richtung erstrecken und wobei die Entlüftungskanäle eines jeden Entlüftungsabschnittes mit zumindest einer Entlüftungsöffnung verbunden sind.

Folglich können eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen pro Entlüftungsabschnitt der Entlüftungseinrichtung vorgesehen sein. Je nach Form des Stempelelements kann es sinnvoll sein, die Entlüftungseinrichtung nur abschnittsweise auszubilden. Dies reduziert die Fläche, die nach dem Entformen des Gussteils gereinigt werden muss.

Vorzugsweise weist die Entlüftungseinrichtung mindestens einen

Stempelentlüftungsabschnitt auf, der in Umfangsrichtung verteilt an der radialen Außenseite des Stempelelements angeordnet ist, wobei insbesondere jeder 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 senkrecht 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 Schmelze verdrängte Luft im Formhohlraum über den ersten Entlüftungskanal aus dem Formraum ausgeleitet werden. Vorzugsweise weist jeder Stempelentlüftungsabschnitt mehrere erste Entlüftungskanal auf, die parallel zueinander angeordnet sein können.

Der mindestens eine zweite Entlüftungskanal kann im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Entlüftungskanal angeordnet sein, insbesondere horizontal, höchst vorzugsweise mit einer Richtungskomponente in Umfangsrichtung 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.

Eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen können pro Entlüftungsabschnitt Stempelentlüft ungsabschnitt der Entlüftungseinrichtung vorgesehen sein. Die zumindest eine Entlüftungsöffnung kann ein in etwa rohrförmiger Kanal sein, der im Stempelelement ausgebildet ist.

Die zumindest eine Entlüftungsöffnung 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 Entlüftungsöffnung münden, strömt die Luft in die Entlüftungsöffnung und kann von dort an die Umgebung abgegeben werden.

Weiterhin können mehrere Entlüftungsöffnungen am radial umlaufenden Stempelentlüf tungsabschnitt des Stempelelements vorgesehen sein. Somit ist eine effizientere und gleichmäßigere Entlüftung der Kokille möglich. Zudem wird dadurch für eine gleichmäßige Entlüftung der Schmelze gesorgt.

Die Entlüftungsöffnung kann einen ersten Entlüftungsöffnungsabschnitt und einen zweiten Entlüftungsöffnungsabschnitt umfassen, wobei der erste Entlüftungsöffnungsabschnitt mit dem zweiten Entlüftungsöffnungsabschnitt verbunden ist, wobei sich der erste Entlüftungsöffnungsabschnitt von der Entlüftungseinrichtung in etwa in horizontaler Richtung in das Stempelelement erstreckt, und wobei der zweite Entlüftungsöffnungsabschnitt in etwa in vertikaler Richtung zum ersten Entlüftungsöffnungsabschnitt verläuft und sich durch das Stempelelement und den Deckel des Deckelteils hindurch zu einem Anschluss erstreckt.

Vorzugsweise ist jede Entlüftungsöffnung, insbesondere mit deren ersten Entlüftungsöffnungsabschnitt, mit einem Stempelentlüftungsabschnitt, insbesondere mit dessen zweiten Entlüftungskanal verbunden, um durch den Stempelentlüftungsabschnitt strömende heiße Luft aus dem Formraum über die Entlüftungsöffnung in die äußere Umgebung zu leiten.

Die mindestens eine Entlüftungsöffnung 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 Öffnung durchgreift und insbesondere dem Deckel vertikal übersteht. In dieser Anordnung wird insbesondere der zweite Entlüftungsöffnungsabschnitt der Entlüftungsöffnung vom durch die Öffnung im Deckelteil erstreckenden Kanalabschnitt des Stempelelements ummantelt.

Die eine oder mehreren Entlüftungsöffnungen 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 jede Entlüftungsöffnung über jeweils einen Anschluss mit der Pumpeneinrichtung verbunden. Dadurch ist nur eine Pumpeneinrichtung notwendig, um den Formraum mit einem Über- oder Unterdrück zu beaufschlagen. Zudem ist mit einer Pumpeneinrichtung ein einfacherer Wechsel von Über- auf Unterdrück innerhalb der Kokille möglich.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Niederdruckgießen mit einer der vorstehend erläuterten Kokillen umfasst eine Fleizeinrichtung zum Erwärmen eines Schmelzetiegels, wobei der Schmelzetiegel zum Vorhalten von Schmelze ausgebildet ist, und wobei der Schmelzetiegel über ein Steigrohr mit einem Steigrohranschluss der Kokille verbunden ist, eine Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung, um die Schmelze in dem Schmelzetiegel mit einem Gasdruck derart zu Beaufschlagen, dass die Schmelze aus dem Schmelzetiegel über das Steigrohr der Kokille zuführbar ist.

Der Schmelzetiegel und die Fleizeinrichtung sind vorzugsweise Bestandteil eines entsprechenden Ofens.

Der Schmelzeiegel kann auch ein Tiegelofen, oder auch ein gemauerter Ofen sein.

Weiterhin ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Niederdruckgießen mit einer vorstehend erläuterten Vorrichtung vorgesehen, umfassend die folgenden Schritte,

Befüllen eines Formraumes einer Kokille mit Schmelze,

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 Schmelze gefüllt ist.

Der Unterdrück kann auch angelegt werden, wenn der Formraums in vertikaler Richtung in etwa bis zu einer Flöhe von zu zumindest 50% bzw. zu zumindest 65% bzw. zu zumindest 80% mit Schmelze 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 Schmelze 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 Flöhe 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 Ausführungsbeispiel ersichtlich, das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Diese zeigen in:

Figur 1 eine schematische, seitlich geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Kokille zum Niederdruckgießen mit einer Detailansicht gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung,

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

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

Figur 4 eine schematische, seitlich geschnittene Darstellung einer Kokille zum

Niederdruckgießen gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung,

Figur 5 ein 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 Entlüftungsöffnung des Stempelelements. Im Folgenden wird eine Kokille 1 zum Niederdruckgießen gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beispielhaft anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben (Fig. 1).

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 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht von oben beziehungsweise in einem horizontalen Querschnitt in etwa kreisförmig ausgebildet. Es kann aber auch jede andere entsprechend dem herzustellenden Gussteil ausgebildete Form vorgesehen sein.

Ein äußerer horizontaler Querschnitt der Kokille 1 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in etwa rechteckförmig, insbesondere quadratisch ausgebildet. Auch hier kann bspw. ein kreisförmiger 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 Schmelzetiegels 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 Öffnen 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 bspw. dadurch ausgebildet sein, dass an den Säulen 7 im Bereich der Seitenwandungen 9 jeweils zumindest eine vorstehende Profilschiene angeordnet ist, wobei die Seitenwandungen 9 entsprechend korrespondierend ausgebildete Hohlschienen aufweisen. Die Profilschienen sind einseitig offen und vorzugsweise mit einem Rastmittel ausgebildet. Die offene 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 jeweils derart zwischen zwei Säulen 7 geschoben werden, dass die Seitenwandungen 9 den Formraum 4 in lateraler Richtung 10 begrenzen.

Die Seitenwandungen 9 weisen jeweils an einer dem Formraum 4 zugewandten Innenwandung 11 einen Funktionsabschnitt 12 auf. Die Funktionsabschnitte 12 sind in vertikaler Richtung 8 in einem oberen Bereich in den Seitenwandungen 9 ausgeformt und erstrecken sich in etwa über zumindest 25% bzw. zumindest 33% bzw. zumindest 50% einer Höhe des Formraums 4 in vertikaler Richtung 8.

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 münden jeweils in eine Entlüftungsrille 13. Weiterhin können die Sekundärentlüftungsrillen 31 auch gerade oder mäander- oder wellenförmig ausgebildet sein.

Weiterhin weisen die Sekundärentlüftungsrillen 31 eine Breite von in etwa zumindest 0,1 mm bzw. 0,2 mm bzw. 0,3 mm bzw. 0,5 mm bzw. eine Breite von in etwa zumindest 0,05 mm bzw. 0,1 mm bzw. 0,15 mm bzw. 0,25 mm auf. Eine Tiefe der Sekundärentlüftungsrillen 31 beträgt in etwa zumindest 0,1 mm bzw. 0,2 mm bzw. 0,3 mm bzw. 0,5 mm bzw. in etwa zumindest 0,05 mm bzw. 0,1 mm bzw. 0,15 mm bzw. 0,25 mm .

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 endgültig Form zu geben.

Das Basisteil 2 und das Deckelteil 3 bilden im geschlossenen Zustand in einem Bereich, in dem die Seitenwandungen 9 und das Deckelteil 3 einander kontaktieren, jeweils eine Kontaktfläche 14 aus.

Die Kontaktfläche 15 des Basisteils 2 wird im Folgenden als Basisteilkontaktfläche 15 und die Kontaktfläche 16 des Deckelteils 3 wird im Folgenden als Deckelteilkontaktfläche 16 bezeichnet.

In den Basisteilkontaktflächen 15 ist pro Seite jeweils eine sich in lateraler Richtung 10 nach außen erstreckende Entlüftungsrille 13 eingebracht. Die Entlüftungsrillen 13 sind in etwa mittig in den Basisteilkontaktflächen 15 ausgebildet.

Zudem sind die Entlüftungsrillen 13 zum Formraum 4 hin offen ausgebildet und in lateraler Richtung 10 nach außen durch einen entsprechenden Abschnitt einer Seitenwandung 9 der Kokille 1 geschlossen.

Die Entlüftungsrillen 13 sind im Querschnitt in etwa derart halbkreisförmig ausgebildet, dass sie in einem geöffneten Zustand der Kokille 1, bzw. von Basisteil 2 und Deckelteil 3, freiliegen.

Im Deckelteil 3 sind im Bereich eines lateralen Endbereichs der Entlüftungsrillen 13 sich in etwa in vertikaler Richtung 8 erstreckende Entlüftungsöffnungen 17 vorgesehen. Im geschlossenen Zustand von Basisteil 2 und Deckelteil 3 münden die Entlüftungsrillen 13 somit in jeweils in eine der Entlüftungsöffnungen 17 und bilden einen kommunizierenden Durchgang von außerhalb der Kokille 1 bis in den Formraum 4.

Die Entlüftungsöffnungen 17 sind im Querschnitt in etwa kreisförmige Durchgangskanäle, die in etwa orthogonal zu den Entlüftungsrillen 13 angeordnet sind.

Die Entlüftungsöffnungen 17 sind außerhalb des Deckelteils 3 über jeweils einen Anschluss 18 mit einer gemeinsamen Pumpeneinrichtung 19 verbunden. 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 Entlüftungsöffnung 17 zu verlängern. Hierdurch wird sichergestellt, dass Schmelze, die in die Entlüftungsrille eintritt, sich totläuft und einen einfach zu entfernenden Anguss am Gussteil bildet.

Nachfolgend wird eine Vorrichtung 21 zum Niederdruckgießen gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beispielhaft erläutert, die die vorstehende beschriebenen Kokille 1 umfasst.

Die Vorrichtung 21 umfasst neben der Kokille 1, einen Ofen 22 und eine Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung 26 (Gasdruckprinzip).

Der Ofen 22 weist einen Schmelzetiegel 23, ein Steigrohr 25 und eine Heizeinrichtung auf. Der Schmelzetiegel 23 ist der Heizeinrichtung erwärmbar und ist zum Erwärmen und Vorhalten einer Schmelze 24 ausgebildet.

Das Steigrohr 25 ist zum Verbinden des Schmelzetiegels 23 mit der Kokille 1 über den Steigrohranschluss 6 der Kokille vorgesehen. Mittels der

Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung 26 ist die im Schmelzetiegel 23 vorgehaltene Schmelze 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 Schmelze 24 mit einem Gasdruck derart zu beaufschlagen, dass die Schmelze 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 Führungszylinder 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 öffnen 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 Schmelze 24 im Formraum 4 zu ermöglichen.

Die Seitenwandverfahreinrichtung 27 ist ausgebildet die Seitenwandungen 9 zwischen den Säulen 7 in lateraler Richtung 10 zu verfahren, um den Formraum 4 zu öffnen 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 einem ersten Aspekt 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 Entlüftungsöffnungen 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 Schmelzetiegel 23 des Ofens 22 verbunden. Der Ofen 22 erwärmt den Schmelzetiegel 23 und die darin angeordnete Schmelze 24, sodass im Schmelzetiegel 23 flüssige Schmelze 24 vorgehalten wird.

Mittels der Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung 26 wird die flüssige Schmelze 24 im Schmelzetiegel 23 derart mit Gasdruck beaufschlagt, dass die Schmelze 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 Schmelze 24 aus dem Schmelzetiegel 23 beaufschlagt.

Sobald die Schmelze 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 Schmelze 24 beim Befüllen des Formraums 4 einen Widerstand überwinden muss bzw. dass ein Luftpolster im Formraum gebildet wird, sodass sich die Schmelze gleichmäßiger im Formraum 4 verteilt und ggfs, geringfügig verdichtet wird.

Wenn der Formraum 4 in etwa zu 70% bis 75% mit Schmelze 24 befüllt ist, wird die Beaufschlagung der Schmelze 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 Schmelze 24 abgerissen werden. Der Unterdrück sorgt dafür, dass die Luft, die sich im Formraum 4 befindet und vor der Schmelze 24 hergeschoben wird, abgesaugt wird.

Die Luft wird dabei über die Sekundärentlüftungsrillen 31, die Entlüftungsrillen 13 und die Entlüftungsöffnungen 17, die Anschlüsse 18 und die Pumpeneinrichtung 19 aus dem Formraum 4 abgeführt. Dadurch wird weitgehend sichergestellt, dass der Formraum 4 zum Ende des Befüllens vollständig mit Schmelze 24 ausgefüllt ist und sich keine Luftpolster und/oder Poren innerhalb der Schmelze 24 befinden.

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 effizienter abgeführt wird. Ist der Formraum 4 vollständig mit Schmelze 24 befüllt, wird mittels der Stempelverfahreinrichtung 29 das Stempelelement 20 des Deckelteils 3 auf die Schmelze 24 gedrückt, um diese nachzuverdichten. Die Schmelze 24 wird dadurch verdichtet und eventuelle Restluft wird entfernt bzw. aus der Schmelze 24 gedrückt. Das Gussteil erhält dabei seine endgültige Form.

Dieser Zustand wird aufrechterhalten, bis die Schmelze 24 ausgehärtet ist. Durch das Entformen des fertigen Gussteils, durch Öffnen des Deckelteils 3 und der Seitenwandungen 9 und dem damit verbundenen Öffnen der Kokille 1, werden die Entlüftungsrillen 13 freigelegt und können dann auf einfache Weise von Schmelzerückständen befreit werden bzw. Angüsse, die sich in den Entlüftungsrillen 13 ausbilden können einfach vom Gussteil getrennt werden.

Bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel ist ein Stempelelement 20 am Deckelteil 3 angeordnet. 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 Schmelze dienen.

Eine Kokille 1 mit der Entlüftung und dem Stempelelement 20 ist besonders vorteilhaft zum Fierstellen von Gussteilen, welche sich radial nach außen erstreckende stab- oder speichenförmige Abschnitte aufweisen, wie z.B. bei Fahrzeugrädern. Bei derart komplexen Formen besteht ein hohe Gefahr, dass der Formraum 4 nicht vollständig im Niederdruckgießverfahren mit Schmelze 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 Schmelze 24 ausgefüllt werden.

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

Im Folgenden wird eine Kokille 1 zum Niederdruckgießen gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben (Fig. 4-6). Gleiche Teile besitzen gleiche Bezugszeichen, wie im vorherigen Ausführungsbeispiel. Außerdem gelten die obigen Erläuterungen gleichermaßen für die Teile des weiteren Ausführungsbeispiels. Diese Kokille 1 unterscheidet sich von der Kokille 1 gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch, dass in einem Bereich, in dem das Basisteil 2 und das Stempelelement 20 einander in einem geschlossenen Zustand kontaktieren und eine Kontaktfläche 33 ausbilden, eine Entlüftungseinrichtung 34 vorgesehen ist.

Die Kokille 1 umfasst das Basisteil 2 und das Deckelteil 3. Das Basisteil 2 und das Deckelteil 3 begrenzen den Formraum 4.

In der Draufsicht von oben beziehungsweise im horizontalen Querschnitt ist der Formraum 4 in etwa kreisförmig ausgebildet. Es kann aber auch jede andere entsprechend dem herzustellenden Gussteil ausgebildete Form vorgesehen sein.

Der äußere horizontale Querschnitt der Kokille 1 ist in etwa rechteckförmig, insbesondere quadratisch ausgebildet. Auch hier kann ein kreisförmiger Querschnitt vorgesehen sein.

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 Auswerfereinrich tung 30 ist das Stempelelement 20 verschiebbar. Die Auswerfereinrichtung 30 kann eine Kolben-/Zylindereinheit sein.

Weiterhin weist das Basisteil 2 die Bodenwandung 5 auf, die die Grundplatte der Kokille 1 ausbildet. In der Bodenwandung 5 ist ein Steigrohranschluss 6 zum Verbinden mit einem Steigrohr 25 eines Schmelztiegels 23 einer Vorrichtung 21 zum Niederdruckgießen vorgesehen. Das Basisteil 2 ist als feststehendes Unterteil der Kokille 1 ausgeführt.

Am Basisteil 2 sind sich in vertikaler Richtung 8 erstreckende den Formraum 4 begrenzende Seitenwandungen 9 angeordnet.

Ist 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 an dessen radialer Außenseite, und ein Abschnitt der in etwa radial umlaufenden Innenwandung 11 des Basisteils 2 einander kontaktieren und die Kontaktfläche 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 Entlüftungseinrichtung 34 vorgesehen ist.

Die Entlüftungseinrichtung 34 weist zumindest drei bzw. zumindest vier bzw. zumindest fünf radial umlaufende Entlüftungsabschnitte auf, die vorzugsweise gleich beabstandet voneinander im Stempelentlüftungsabschnitt 37 angeordnet sind.

In jedem Entlüftungsabschnitt sind beispielsweise fünf bis zehn vertikale Entlüftungskanäle vorgesehen, die alle in einen horizontal verlaufenden Entlüftungskanal münden. Vorzugs weise sind die Entlüftungskanäle im Querschnitt in etwa halbkreisförmig ausgebildet.

Zudem ist jeder dieser horizontal verlaufenden Entlüftungskanäle mit zumindest einer Entlüftungsöffnung 38 verbunden.

Gemäß Figur 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 kommunizierend mit dem Formraum 4 und mit mindestens einer Entlüftungsöffnung 38 verbunden.

Der Stempelentlüftungsabschnitt 37 des Stempelelements 20 weist mehrere, im Wesentlichen vertikal ausgerichtete, über die Mantelfläche 36 des Stempelelements 20 in Umfangsrichtung gleichverteilt angeordnete und als Rillen ausgestaltete erste Entlüftungskanäle 37a auf, die alle in einen einzigen, horizontal, 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 jeweils senkrecht zum zweiten Entlüftungskanal 37b angeordnet. Vorzugsweise sind die Entlüftungskanäle 37a, 37b im Querschnitt in etwa halbkreisförmig ausgebildet.

Der horizontal verlaufende zweite Entlüftungskanal 37b ist mit mehreren Entlüftungsöffnungen 38, die über den Umfangs des Stempelelements 20 gleichverteilt angeordnet sind, verbunden. Im Folgenden wird auf die Ausgestaltung der Entlüftungsöffnung 38 gemäß den Figuren 4 und 6 eingegangen, wobei jede Entlüftungsöffnung 38 der Figur 5 analog hierzu ausgestaltet ist.

Die Entlüftungsöffnung 38 gemäß den Figuren 4 und 6 umfasst einen ersten Entlüftungsöffnungsabschnitt 39 und einen zweiten Entlüftungsöffnungsabschnitt 40. Der erste Entlüftungsöffnungsabschnitt 39 erstreckt sich in etwa in horizontaler Richtung von der Entlüftungseinrichtung 34 in das Stempelelement 20.

Der zweite Entlüftungsöffnungsabschnitt 40 ist mit dem ersten Entlüftungsöffnungsabschnitt

39 verbunden und verläuft in etwa in vertikaler Richtung 8 zum ersten Entlüftungsöffnungs abschnitt 39. Der zweite Entlüftungsöffnungsabschnitt 40 erstreckt sich durch das Stempelelement 20 und durch eine Öffnung 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 „Schnorchel" dar, der die Entlüftungsöffnung 38 begrenzt und sich durch den Deckel 34 erstreckt.

Der Kanalabschnitt 42 des Stempelelements 2 und der zweite Entlüftungsöffnungsabschnitt

40 der Entlüftungsöffnung 38 stehen etwas an der Oberseite des Deckelteils 3 hervor.

Der Anschluss 18 ist mit einer Pumpeneinrichtung 19 verbunden, die zum Anlegen eines Über- und/oder Unterdrucks an den Formraum 4 ausgebildet ist.

Der Stempelentlüftungsabschnitt 37 des Stempelelements 20 ist vorzugsweise ein parallel zur Florizontalen verlaufender Wandungsabschnitt.

Der Stempelentlüftungsabschnitt 36 des Stempelelements 20 erstreckt sich in etwa über zumindest 10% bzw. zumindest 20% bzw. zumindest 30% der Flöhe des Formraums 4 in vertikaler Richtung 8.

Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, eine Kokille 1 bereitzustellen, in der eine Entlüftungsrille 13 in einer Kontaktfläche 14 zwischen einem Basisteil 2 und einem Deckelteil 3 ausgebildet ist, und in der zusätzlich in einem Bereich, in dem das Basisteil 2 und ein Stempelelement 20 einander in einem geschlossenen Zustand kontaktieren und eine Kontaktfläche 33 ausbilden, eine Entlüftungseinrichtung 34 vorgesehen ist. Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Niederdruckgießen gemäß dem Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung erläutert.

Die Kokille 1 befindet sich im geschlossenen Zustand.

Die Entlüftungsöffnungen 38, 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 zumindest eine Steigrohr 25 mit dem Schmelzetiegel 23 des Ofens 22 verbunden.

Der Ofen 22 erwärmt den Schmelzetiegel 23 und die darin angeordnete Schmelze 24, sodass im Schmelzetiegel 23 flüssige Schmelze 24 vorgehalten wird.

Mittels der Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung 26 wird die flüssige Schmelze 24 im Schmelzetiegel 23 derart mit Gasdruck beaufschlagt, dass die Schmelze 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 Schmelze 24 aus dem Schmelzetiegel 23 beaufschlagt.

Sobald die Schmelze 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 Schmelze 24 beim Befüllen des Formraums 4 einen Widerstand überwinden muss bzw. dass ein Luftpolster im Formraum gebildet wird, sodass sich die Schmelze gleichmäßiger im Formraum 4 verteilt und ggfs, geringfügig verdichtet wird.

Wenn der Formraum 4 in etwa zu 70% bis 75% mit Schmelze 24 befüllt ist, wird die Beaufschlagung der Schmelze 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 Schmelze 24 abgerissen werden. Der Unterdrück sorgt dafür, dass die Luft, die sich im Formraum 4 befindet und vor der Schmelze 24 hergeschoben wird, abgesaugt wird. Die Luft wird dabei über die Entlüftungseinrichtung 34, die Entlüftungsöffnungen 38, die Anschlüsse 18 und die Pumpeneinrichtung 19 aus dem Formraum 4 abgeführt. Dadurch wird weitgehend sichergestellt, dass der Formraum 4 zum Ende des Befüllens vollständig mit Schmelze 24 ausgefüllt ist und sich keine Luftpolster und/oder Poren innerhalb der Schmelze 24 befinden.

Die vertikalen und horizontalen Entlüftungskanäle bzw. die ersten und zweiten Entlüftungskanäle 37a, 37b der Entlüftungseinrichtung 34, die im Stempelentlüftungsabschnitt 37 des Stempelelements 20 ausgebildet sind und die in die Entlüftungsöffnung 38 münden, sorgen dafür, dass die Luft noch effizienter abgeführt wird.

Ist der Formraum 4 vollständig mit Schmelze 24 befüllt, wird mittels der Stempelverfahreinrichtung 29 das Stempelelement 20 des Deckelteils 3 auf die Schmelze 24 gedrückt, um diese nachzuverdichten. Die Schmelze 24 wird dadurch verdichtet und eventuelle Restluft wird entfernt bzw. aus der Schmelze 24 gedrückt. Das Gussteil erhält dabei seine endgültige Form.

Da der zweite Entlüftungsöffnungsabschnitt 40 der Entlüftungsöffnung 38 durch den Kanalabschnitt 42 des Stempelelements 2, der sich mit durch die Öffnung 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.

Dieser Zustand wird aufrechterhalten, bis die Schmelze 24 ausgehärtet ist. Durch das Entformen des fertigen Gussteils, durch Öffnen des Deckels 35 des Deckelteils 3 und der Seitenwandungen 9 und dem damit verbundenen Öffnen der Kokille 1 und Fierausfahren des Stempelelements 20, wird die Entlüftungseinrichtung 34 freigelegt und kann dann auf einfache Weise von Schmelzerückständen befreit werden bzw. Angüsse, die sich in den Entlüftungskanälen der Entlüftungseinrichtung 34 ausbilden, können einfach vom Gussteil getrennt werden.

Alle Verfahrensschritte gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung können zusätzlich oder optional vorgesehen sein. Beispielsweise sind die Verfahrensschritte gemäß dem ersten Aspekt und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, sofern sinnvoll, miteinander kombinierbar. Gleiches gilt für Kombinationen der technischen Merkmale der Kokillen 1 gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung können beispielhaft wie folgt zusammengefasst werden:

Die Kokille zum Niederdruckgießen umfasst einen Basisteil, einen Deckelteil, wobei das Basisteil und das Deckelteil einen Formraum begrenzen, und einen in den Formraum mündenden Steigrohranschluss. Das Basisteil und das Deckelteil weisen in einem geschlossenen Zustand zumindest einen Bereich auf, in dem sie einander kontaktieren und eine Kontaktfläche ausbilden, wobei in der Kontaktfläche zumindest teilweise eine Entlüftungseinrichtung ausgebildet ist, die kommunizierend mit dem Formraum und mit mindestens einer Entlüftungsöffnung verbunden ist.

Das Deckelteil weist einen Deckel und ein Stempelelement auf, wobei das Stempelelement an der zum Formraum weisenden Seite des Deckels angeordnet ist, sodass es einen Teil des Formraums begrenzt und wobei das Stempelelement an seiner radialen Außenseite die Entlüftungseinrichtung aufweist.

Die Entlüftungseinrichtung weist einen oder vorzugsweise mehrere sich in vertikaler Richtung und/oder in horizontaler Richtung erstreckende Entlüftungskanäle auf, wobei die Entlüftungskanäle im Querschnitt vorzugsweise in etwa halbkreisförmig und/oder rechteckförmig ausgebildet sind und/oder wobei die Entlüftungskanäle wellen-, mäander- oder zickzackförmig ausgebildet sind. Die Entlüftungskanäle kommunizieren zumindest mittelbar mit der Entlüftungsöffnung.

Die Entlüftungseinrichtung weist mindestens einen Stempelentlüftungsabschnitt auf, der in Umfangsrichtung verteilt an der radialen Außenseite des Stempelelements angeordnet ist, wobei insbesondere jeder Stempelentlüftungsabschnitt mindestens einen ersten Entlüftungskanal und mindestens einen zweiten Entlüftungskanal aufweist, der mit dem ersten Entlüftungskanal verbunden ist. Der erste Entlüftungskanal ist insbesondere im Wesentlichen senkrecht zum zweiten Entlüftungskanal angeordnet.

Die mindestens eine Entlüftungsöffnung umfasst einen ersten Entlüftungsöffnungsabschnitt und einen zweiten Entlüftungsöffnungsabschnitt, wobei der erste

Entlüftungsöffnungsabschnitt mit dem zweiten Entlüftungsöffnungsabschnitt verbunden ist. Der erste Entlüftungsöffnungsabschnitt erstreckt sich von der Entlüftungseinrichtung in etwa in horizontaler Richtung in das Stempelelement. Der zweite Entlüftungsöffnungsabschnitt verläuft in etwa in vertikaler Richtung zum ersten Entlüftungsöffnungsabschnitt und erstreckt sich durch das Stempelelement und den Deckel des Deckelteils hindurch zu mindestens einem Anschluss. Die mindestens eine Entlüftungsöffnung wird zumindest abschnittsweise durch mindestens einen insbesondere einstückig ausgebildeten und im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Kanalabschnitt des Stempelelements begrenzt, wobei vorzugsweise der Kanalabschnitt den Deckel in einer Öffnung durchgreift und insbesondere dem Deckel vertikal übersteht.

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

Die Entlüftungseinrichtung der Kontaktfläche ist als Entlüftungsrille ausgebildet ist, die kommunizierend mit dem Formraum und mit der Entlüftungsöffnung verbunden ist.

Die Entlüftungsrille erstreckt sich in etwa in lateraler Richtung vom Formraum nach außen, wobei die Entlüftungsrille in einer Basisteilkontaktfläche des Basisteils und/oder in einer Deckelteilkontaktfläche des Deckelteils ausgebildet ist. Die Entlüftungsrille ist im Querschnitt vorzugsweise in etwa halbkreisförmig ausgebildet und in lateraler Richtung nach außen geschlossen.

Die Kokille weist eine oder mehrere Seitenwandungen auf, wobei vorzugsweise vier Seitenwandungen vorgesehen sind. Pro Seitenwandung ist eine Entlüftungsrille vorgesehen und jede Entlüftungsrille ist mit einer, jeweils im Deckelteil ausgebildeten, Entlüftungsöffnung verbunden.

An einer den Formraum begrenzenden Innenwandung der Kokille, die sich in etwa in vertikaler Richtung erstreckt, ist ein Funktionsabschnitt ausgeformt, wobei der Funktionsabschnitt sich in vertikaler Richtung und/oder in horizontaler Richtung erstreckende Funktionselemente aufweist. Die Funktionselemente sind wellen-, mäander- der zickzackförmig ausgebildet und bilden Sekundärentlüftungsrillen aus, die in die Entlüftungsrillen münden, wobei der Funktionsabschnitt in vertikaler Richtung oben in der Kokille ausgebildet ist und sich in etwa über zumindest 50% bzw. zumindest 33% bzw. zumindest 25% einer Flöhe des Formraums in vertikaler Richtung erstreckt.

Das Basisteil weist eine Bodenwandung und eine oder mehrere, insbesondere vier, Seitenwandungen auf, die den Formraum begrenzen, wobei die Seitenwandungen zum Öffnen des Formraums in lateraler Richtung nach außen verschiebbar sind. Oder das Deckelteil weist eine Deckenwandung und zumindest einen oder mehrere Abschnitte der Seitenwandungen oder die Seitenwandungen auf, wobei Führungselemente zum Führen der Seitenwandungen vorgesehen sind.

Das Deckelteil weist das im Formraum anordbare Stempelelement auf, wobei das Stempelelement vorzugsweise in vertikaler Richtung verschiebbar ausgebildet ist und eine Verschiebung in etwa 5mm beträgt.

Die Vorrichtung zum Niederdruckgießen mit einer oben beschriebenen Kokille umfasst eine Fleizeinrichtung zum Erwärmen eines Schmelzetiegels, wobei der Schmelzetiegel zum Vorhalten von Schmelze ausgebildet ist und wobei der Schmelzetiegel über ein Steigrohr mit einem Steigrohranschluss der Kokille verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung, um die Schmelze in dem Schmelzetiegel mit einem Gasdruck derart zu Beaufschlagen, dass die Schmelze aus dem Schmelzetiegel über das Steigrohr der Kokille zuführbar ist.

Das Verfahren zum Niederdruckgießen, insbesondere mit einer oben beschriebenen Vorrichtung, umfasst die folgenden Schritte: Befüllen eines Formraums einer Kokille mit Schmelze und Anlegen eines Unterdrucks an den Formraum mittels einer Pumpeneinrichtung, wobei der Unterdrück vorzugsweise angelegt wird, wenn der Formraum in etwa zu zumindest 50% bzw. zu zumindest 65% bzw. zu zumindest 80% gefüllt ist.

Das Verfahren umfasst den weiteren Schritt, dass zu Beginn des Befüllens des Formraums die Schmelze mittels der Pumpeneinrichtung mit einem Gegendruck beaufschlagt wird, bis der Formraum in etwa zu zumindest 50% bzw. zumindest 65% bzw. zumindest 80% befüllt ist.

Die oben beispielhaft aufgeführten Merkmale können einzeln oder in beliebigen Kombinationen angewandt werden.

Bezuaszeichenliste

24 Schmelze

I Kokille 25 Steigrohr 2 Basisteil 2 Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung

3 Deckeltei I 30 27 Seitenwandverfahreinrichtung

4 Form raum 28 Vertikalverfahreinrichtung

5 Bodenwandung 29 Stempelverfahreinrichtung

6 Steigrohranschluss 30 Auswerfereinrichtung 7 Säule 31 Druckregelungseinrichtung

8 vertikale Richtung 35 32 Sekundärentlüftungsrillen

9 Seitenwandung 33 Kontaktfläche

10 laterale Richtung 34 Entlüftungseinrichtung

II Innenwandung 35 Deckel 12 Funktionsabschnitt 36 Mantelwandung

13 Entlüftungsrille 40 37 Stempelentlüftungsabschnitt

14 Kontaktfläche 37a erster Entlüftungskanal

15 Basisteilkontaktfläche 37b zweiter Entlüftungskanal

16 Deckelteilkontaktfläche 38 Entlüftungsöffnung 17 kanalartige Entlüftungsöffnung 39 erster

45 Entlüftungsöffnungsabschnitt

18 Anschluss

40 zweiter

19 Pumpeneinrichtung Entlüftungsöffnungsabschnitt

20 Stempelelement 41 Öffnung

21 Vorrichtung

42 Kanalabschnitt 22 Ofen

23 Schmelzetiegel