Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgussteiles aus Zink oder einer Zinklegierung sowie eine Zink-Druckgiessmaschine wie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 21 beschrieben, sowie die Verwendung der Zink-Druckgiessmaschine.
Druckgiessen ist heute ein weit verbreitetes und erfolgreich angewendetes, industrielles Fertigungsverfahren zum Urformen von Teilen und Produkten in grossen Stückzahlen. Das Hauptmerkmal dieses Verfahrens ist, dass eine Metallschmelze in Druckgiessmaschinen unter hohem Druck mit grosser Geschwindigkeit in eine mehrteilige Dauerform gepresst wird, aus der der Druckgussteil nach dem Erstarren ausgeworfen wird. Die Maschinen zur Durchfuhrung des Druckgiessverfahrens sind heute meist vollautomatisiert und ermöglichen eine sehr rationelle Herstellung von massgenauen Teilen mit hohen Ansprüchen an eine glatte, saubere Oberfläche.
In den dabei verwendeten Dauerformen, meistens aus hochfesten Warmarbeitsstählen bestehend, können Metalle mit einer ausreichend niedrigen Schmelztemperatur verarbeitet werden, insbesondere die Metalle Kupfer, Aluminium, Magnesium, Zink, Zinn, Blei und ähnliche Metalle sowie Legierungen aus diesen Metallen.
Bei höheren Temperaturen schmelzende Metalle, wie Kupfer oder Aluminium, werden hauptsächlich im sogenannten Kaltkammer-Druckgussverfahren verarbeitet, bei dem die Druckgiessmaschine und der Schmelztiegel voneinander getrennt sind und jeweils nur die für einen Giessvorgang erforderliche Menge an Schmelze in eine Giesskammer der Druckgiessmaschine überführt wird.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt insbesondere darin, dass die Maschinenteile nur sehr kurz mit der flüssigen Aluminium- oder Kupferschmelze in Kontakt sind, welche Maschinenteile aus Stahl chemisch angreifen können. Im Unterschied dazu werden bei niedrigeren Temperaturen schmelzende Metalle, wie Blei, Magnesium, Zink und Zinn, hauptsächlich im sogenannten Warmkammerverfahren verarbeitet. Dabei taucht ein Giessaggregat mit der darin angeordneten Giesskammer zumindest teilweise in die im Schmelztiegel befindliche Schmelze ein. Vorteile des Warmkammerverfahrens sind unter anderen hohe Stückleistungen durch kurze Taktzeiten, sowie niedrigere erforderliche Einspritzdrücke als beim Kaltkammerverfahren.
Der Einspritzdruck liegt beim Warrnkammerverfahren meistens in einem Bereich von 7 bis 35 MPa, während beim Kaltkammerverfahren üblicherweise Einspritzdrücke aus einem Bereich von 14 bis 140, teilweise bis zu 200 MPa erforderlich sind. Diese hohen Drücke erfordern grosse Antriebskräfte am Giesskolben, der die Schmelze in die Form drückt, weshalb zum Antrieb der Giesskolben üblicherweise Hydraulikzylinder vorgesehen sind. Diese setzen jedoch das Vorhandensein eines Hydraulikaggregats voraus, welches aufgrund ihres hohen Betriebsdrucks nur geringe Fertigungstoleranzen zulassen und deshalb aufwendige Bauelemente erfordern.
Die Herstellung von Auswuchtgewichten für Räder von Kraftfahrzeugen ist ein bekanntes Anwendungsgebiet der Druckgussverfahren.
Aus Gründen des Umweltschutzes werden die bisher grossteils aus Bleilegierungen hergestellten Auswuchtgewichte nach und nach durch unbedenkliche Metalle, wie zum Beispiel Zink oder Zinklegierungen ersetzt. Während beim Verarbeiten von Bleilegierungen bereits einfach aufgebaute, relativ kleine Warmkammer-Druckgiessmaschinen mit pneumatisch angetriebenem Giesskolben bekannt sind, ist es beim Druckgiessen von Zink und Zinklegierungen Stand der Technik, WarmkammerDruckgiessmaschinen mit Hydraulikaggregaten einzusetzen, die viel aufwendiger sind, als die zur Verarbeitung von Bleilegierungen bekannten Maschinen.
Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, ein Verfahren zum Herstellen von Druckgussteilen aus Zink oder einer Zinklegierung bereitzustellen, dass einen einfachen Maschinenaufbau gestattet.
Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst,
dass der Giesskolben der Druckgiessmaschine durch einen Pneumatikzylinder angetrieben wird.
N2005/05100 Der Vorteil der erfindungsgemässen Ausführung besteht darin, dass auf das bei ZinkDruckgiessmaschinen üblicherweise erforderliche Hydraulikaggregat verzichtet werden kann und die Maschinenkosten dadurch deutlich gesenkt werden können.
Weiters ist dadurch die Gefahr von Verletzungen des Bedienpersonals durch die bei Leckagen mit enormer Geschwindigkeit austretende Hydraulikflüssigkeit vollkommen ausgeschaltet.
Durch die Vielfalt der am Markt befindlichen Ausführungsformen an Pneumatikzylindern kann ein für den jeweiligen Druckgiessvorgang optimaler Pneumatikzylinder ausgewählt werden.
Die Wahl des Betriebsüberdrucks für den Pneumatikzylinder, gemäss den Ansprüchen 2, 3 und 4, aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 MPa, insbesondere 0,4 MPa, vorzugsweise 0,6 MPa, und einer oberen Grenze von 1 ,5 MPa, insbesondere 1 ,2 MPa, vorzugsweise 1 ,0 MPa, erweist sich als vorteilhaft, da sich dadurch einerseits gängige Dimensionen für den Pneumatikzylinder ergeben und andererseits eine gute Verfügbarkeit von Druckluft mit dem entsprechenden Betriebsdruck gegeben ist.
In vielen Fällen kann der für den Betrieb des Pneumatikzylinders erforderliche Betriebsüberdruck aus einem, in vielen Betriebsstätten ohnehin vorhandenen Druckluftnetz mit zentraler Drucklufterzeugung bereitgestellt werden. Weiters kann beim Pneumatikzylinder auf Sonderkonstruktionen verzichtet werden und häufig eine leicht verfügbare Standardausführung gewählt werden.
Durch die Ausbildung des Verfahrens, gemäss den Ansprüchen 5 bzw. 6, mit zumindest teilweise in die Schmelze eintauchendem Giessbehälter sowie mit dem Eintreten der Schmelze in den Giessbehälter durch einen Durchlass im eingetauchten Teil des Giessbehälters, kann nach dem genannten Warmkammer-Druckgussverfahren gearbeitet werden, sodass für die Verarbeitung von Zink oder Zinklegierungen die eingangs genannten Vorteile realisiert werden können.
Der Durchlass kann dabei zwischen einem oberen und unteren Todpunkt des Giesskolbens angeordnet sein, wodurch dieser bei angehobenem Giesskolben freigelegt ist und die Schmelze in die Giesskammer einfliessen kann und bei Abwärtsbewegung des Giesskolbens verschlossen wird, wodurch die unterhalb des Durchlasses befindliche Schmelze beim Druckgiessvorgang unter Druck gesetzt wird und die Giessform füllt.
N2005/05100 Bei einer anderen möglichen Ausführung ist der Durchlass unterhalb des unteren Todpunktes angeordnet.
Um zu verhindern, dass die in der Giesskammer befindliche Schmelze bei der Abwärtsbewegung des Giesskolbens wieder über den Durchlass in den Schmelztiegel gedrückt wird, ist bei dieser Anordnung ein Ventilelement vorgesehen, dass beim Anheben des Giesskolbens das Eintreten der Schmelze aus dem Schmelztiegel in die Giesskammer gestattet, jedoch bei der Abwärtsbewegung des Giesskolbens den Durchlass verschliesst.
Die Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 7, wonach die Giessformelemente automatisch relativ zueinander verstellt werden, reduziert die vom Bedienpersonal durchzuführenden Eingriffe in den Fertigungsablauf.
Die automatische Steuerung des Ablaufs erfolgt dabei durch eine programmierbare Steuer- und Regeleinrichtung.
Gemäss Anspruch 8 erfolgt das Auseinanderbewegen, Zueinanderbewegen und das Halten in geschlossener Stellung vorteilhaft durch eine eigene Formschliesseinrichtung. Wichtig ist dabei, dass die Giessformelemente in geschlossener Stellung an ihren Teilungsebenen oder Teilungsflächen mit grosser Kraft gegeneinander gedrückt werden, um den beim Giessvorgang auftretenden hohen Drücken standzuhalten, und die Bildung von Giessgraten an der Teilung zu minimieren.
Die Durchführung des Verfahren gemäss Anspruch 9, wobei zumindest zwei Giessformelemente beim Öffnen und Schliessen der Giessform relativ zu einem dritten Giessformelement in unterschiedlichen Richtungen verstellt werden, ermöglicht das Druckgiessen von Teilen mit Hinterschneidungen.
Diese Giessformelemente werden häufig als Kernzug oder Formschieber bezeichnet. Durch die Bewegung der Giessformelemente in unterschiedlichen Richtungen, können auch Werkstücke mit komplexer Geometrie gegossen und ausgeformt werden.
Eine weitere, vorteilhafte Durchführung des Verfahrens besteht gemäss Anspruch 10 darin, die Formschliesseinrichtung durch einen pneumatisch angetriebenen Schliesszylinder zu betätigen.
Ein derartiger Schliesszylinder kann mit der gleichen Druckluftquelle wie dem Pneumatikzylinder zum Antrieb des Giesskolbens verbunden werden, z.B. mit einem von einem Drucklufterzeuger gespeisten Druckluftnetz.
N2005/Ö51Ö0 Von Vorteil ist es dabei, den Schliesszylinder, gemäss den Ansprüchen 11 bis 13, mit einem Betriebsüberdruck, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 MPa, insbesondere 0,4 MPa, vorzugsweise 0,6 MPa, und einer oberen Grenze von 1,5 MPa, insbesondere 1,2 MPa, vorzugsweise 1,0 MPa, zu betreiben,
da dadurch einerseits gängige Dimensionen für den Pneumatikzylinder verwendet werden können und andererseits eine gute Verfügbarkeit von Druckluft mit dem entsprechenden Betriebsüberdruck möglich ist.
Vorteilhaft ist auch nach Anspruch 14 einen beim Giess Vorgang gegebenenfalls entstehenden Anguss nach dem teilweisen Öffnen der Giessform durch eine Angussabtrennvorrichtung automatisch vom Druckgussteil abzutrennen. Dieses Abtrennen ist insbesondere gut durchführbar, wenn der erstarrte Anguss vor dem vollständigen Öffnen der Giessform, z.B. durch zwei gegenüber liegende Formschieber freigegeben wird und in dem zwischen den Formschiebern entstehenden Zwischenraum durch ein geeignetes Schneidwerkzeug vom Druckgussteil abgetrennt wird.
Dadurch kann eine nachträgliche Entfernung des Angusses durch zusätzliche Maschinen oder Handarbeit entfallen.
Zur Einsparung von Rohmaterial ist es möglich, den Anguss gemäss Anspruch 15 automatisch in die Schmelze zurüclczuführen. Dies kann im einfachsten Fall durch Schwerkraft über eine Rutsche erfolgen oder aber auch mit einer gesonderten Fördereinrichtung, z.B. einem Bandförderer.
Eine Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, gemäss Anspruch 16, vor dem Giessvorgang einen Einlegeteil zumindest teilweise in den Formhohlraum einzubringen. Der Einlegeteil besteht im Allgemeinen aus einem Material mit höherer Schmelztemperatur, z.B. Stahl, und ist nach dem Erstarrungsvorgang vollständig oder zumindest teilweise vom Gusswerkstoff eingeschlossen.
Mit derart hergestellten Verbundteilen können die guten Formgestaltungsmöglichkeiten des Giesswerkstoffes mit vorteilhaften, anderen Eigenschaften des Einlegeteils, z.B. hohe Festigkeit, kombiniert werden. Bei Auswuchtgewichten wird z.B. als Einlegeteil eine gekrümmte Stahlklammer verwendet, die mit dem Giesswerkstoff Zink oder einer Zinklegierung teilweise umgössen wird.
Dadurch ist eine hohe mechanische Festigkeit beim Anbringen des Auswuchtgewichts mittels der Stahlklammer an einem Felgenhorn gewährleistet.
N20Ö5/051Ö0 Die Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 17, wonach fehlerhafte Druckgussteile nach dem Ausformen vor dem Einbringen in einem Sammelbehälter automatisch ausgeschleust werden, ist vorteilhaft, da die Druckgussteile aus der Giessform entweder einzeln oder bei Mehrfachgiessformen in kleinen Stückzahlen die Giessform verlassen und zur Durchführung eines automatisieren Prüfvorganges keine oder eine nur wenig aufwendige Vereinzelung der Werkstücke erforderlich ist.
Weiters ist durch eine unmittelbar auf den Giessvorgang folgende Prüfung ein frühzeitiges Erkennen von Fehlern und Eingreifen in den Produktionsablauf begünstigt.
Gemäss Anspruch 18 kann bei Druckgussteilen mit ferromagnetischem Einlegeteil ein Prüfschritt durch ein Magnetelement erfolgen, an dem die Werkstücke vorbeitransportiert werden. Fehlerhafte Druckgussteile mit ungenügender Formfüllung und dementsprechend geringerer Masse können durch die von einem Magnetelement auf den ferromagnetischen Einlegeteil wirkende Anziehungskraft aus dem restlichen Förderstrom ausgeschleust werden.
Eine mögliche Weiterbildung des Verfahrens besteht nach Anspruch 19 darin, die mehrteilige Giessform während des Öffnens in einen Abstand zum Düsenkörper zu bringen.
Dadurch wird der erstarrte Anguss von der im Düsenkörper enthaltenen Schmelze getrennt, wodurch der Düsenkörper frei von erstarrtem Schmelzgut bleibt.
Ein Durchströmen der mehrteiligen Giessform, gemäss Anspruch 20, mit Kühlwasser mit einer Temperatur unter 20 [deg.]C, insbesondere von 8 [deg.]C bis 12 [deg.]C, bewirkt eine bessere Oberflächenqualität, als bei Verwendung von Kühlwasser mit höheren Temperaturen.
Gleichzeitig wird durch die erhöhte Wärmeabfuhr die für die Erstarrung des Druckgussteiles erforderliche Zeit und damit auch die erreichbare Taktzeit verkürzt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Druckgiessmaschine, insbesondere zur Durchführung eines solchen Verfahrens, zur Verfügung zu stellen, die einen einfachen Aufbau aufweist und eine wirtschaftliche Betriebsweise ermöglicht.
Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Giesskolben der Druckgiessmaschine mit einem Pneumatikzylinder wirkverbunden ist.
N2ÖQ5/Ö5100 Der Vorteil der erfindungsgemässen Ausführung der Zink-Druckgiessmaschine besteht darin, dass der Giesskolben abweichend vom Stand der Technik nicht mit einem hydraulisch angetriebenen Zylinder, sondern mit einem Pneumatikzylinder wirkverbunden ist.
Die Zink-Druckgiessmaschine benötigt dadurch kein Hydraulikaggregat und besitzt insgesamt einen einfacheren Aufbau, als die bekannten Maschinen, wodurch die Investitionskosten deutlich gesenkt werden können.
Die Ausrüstung der Zink-Druckgiessmaschine gemäss den Ansprüchen 22 bis 24, mit einem Pneumatikzylinder, ausgelegt auf einen Betriebsüberdruck, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 MPa, insbesondere 0,4 MPa, vorzugsweise 0,6 MPa und einer oberen Grenze von 1,5 MPa, insbesondere 1,2 MPa, vorzugsweise 1,0 MPa, ist vorteilhaft, da dadurch einerseits auf gängige Dimensionen für den Pneumatikzylinder zurückgegriffen werden kann und andererseits eine gute Verfügbarkeit von Druckluft mit dem entsprechenden Betriebsüberdruck möglich ist.
Insbesondere ist dadurch das Anschliessen der Zink-Druckgiessmaschine an ein vorhandenes Druckluftnetz mit zentraler Drucklufterzeugung leicht möglich.
Zur Erzeugung der für den Giessvorgang erforderlichen Kraft auf den Giesskolben, ist es vorteilhaft, wenn die Kolbenfläche des Pneumatikzylinders, gemäss Anspruch 25, zwischen dem 10-fachen und dem 30-fachen der Querschnittsfläche der Giesskammer, in der der Giesskolben geführt ist, entspricht. Bei einem auf den Pneumatikzylinder wirkenden Betriebsüberdruck von z.B. 0,8 MPa, ergibt sich bei einem Flächenverhältnis von 10:1, zwischen Pneumatikzylinderkolben und Giesskolben, ein Einspritzdruck von etwa 8 MPa, der die Durchführung des Zinkdruckgussverfahrens ermöglicht.
Insbesondere bei Werkstücken kleinerer Dimension, z.B.
Auswuchtgewichten, können die erforderlichen Antriebskräfte am Giesskolben durch Standardmodelle von Pneumatikzylindern erreicht werden. Für grössere Werkstücke ist natürlich der Einsatz von Pneumatikzylindern in Sonderanfertigung möglich, wobei die Kosten dabei im Allgemeinen noch immer niedriger sind, als ein Hydraulikzylinder mit Hydraulikaggregat.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Zink-Druckgiessmaschine besteht gemäss Anspruch 26 darin, den Düsenkörper aus einer Hauptdüse und einer eigenen Düsenspitze zu bilden.
Die Düsenspitze ist durch die hohen Kräfte beim Kontakt mit der Giessform und das Trennen
N2005/05100 des erstarrten Angusses von der Schmelze im Düsenkö[phi]er einem starken Verschleiss ausgesetzt, weshalb es vorteilhaft ist, den Düsenkö[phi]er nicht einstückig sondern aus einer Hauptdüse und einer darin befestigten, relativ einfach austauschbaren Düsenspitze zu bilden.
Zur Erzielung von optimalen Strömungsverhältnissen für die Schmelze und dementsprechend guter Druckgussqualität hat sich eine Ausbildung der Hauptdüse und der Düsenspitze gemäss den Ansprüchen 27 und 28 als vorteilhaft erwiesen.
Von Vorteil ist es auch, den Düsenkö[phi]er der Zink-Druckgiessmaschine mit einer Heizeinrichtung auszustatten. Diese kann durch elektrische Heizelemente, die an der Aussenseite des Düsenkö[phi]ers oder in seinem Inneren integriert angeordnet sind, ausgebildet sein.
Die elektrothermische Wärmeerzeugung kann dabei auf verschiedene Arten, z.B. konduktiv oder induktiv, erfolgen. Alternativ ist auch eine Beheizung des Düsenkö[phi]ers durch Gasbrenner möglich. Durch die Anordnung am oder im Düsenkö[phi]er ist es ohne Manipulation mit externen Wärmequellen möglich, im Düsenkö[phi]er erstarrtes Zink wieder zu schmelzen oder das Ersta[pi]en der Zinkschmelze zwischen den einzelnen Giessvorgängen, oder bei Betriebsunterbrechungen zu verhindern. Die Steuerung und Regelung der Heizeinrichtung erfolgt vorteilhaft durch die Steuer- und Regeleinrichtung der Zink-Druckgiessmaschine.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Zink-Druckgiessmaschine besteht gemäss Anspruch 30 darin, die Längsachse des Düsenkö[phi]ers gegenüber der Horizontalen ansteigend ausgerichtet auszuführen.
Dadurch ist wirksam verhindert, dass Schmelze ohne Druckeinwirkung des Giesskolbens an der Austrittsöffnung des Düsenkö[phi]ers austritt.
Durch die Ausführung der Zink-Druckgiessmaschine nach den Merkmalen der Ansprüche 31 und 32 wird die Herstellung der Druckgussteile nach dem Warmkammerdruckgussverfahren ermöglicht. Dieses Verfahren benötigt, wie eingangs erwähnt, relativ niedrige Drücke und ist für die Durchführung auf Druckgiessmaschinen ohne Hydraulikaggregat gut geeignet. Der Durchlass kann dabei durch eine einfache Öffnung, durch den die Schmelze aus dem Schmelztiegel in die Giesskammer eintritt, gebildet sein.
Die Anordnung eines Ventilelements im Durchlass, das das Einströmen von Schmelze in die Giesskammer zulässt, jedoch einen Austritt von Schmelze durch den Durchlass verhindert, ermöglicht die
N20O5/0510O Anordnung des Durchlasses auch im Bereich der Unterseite der Giesskammer, d.h. unterhalb des unteren Todpunkts des Giesskolbens.
Von Vorteil ist, wenn die Giesskammer gemäss Anspruch 33 durch eine zylindrische Bohrung, in einer in den Giessbehälter eingesetzten Büchse gebildet ist.
Da die die Giesskammer begrenzenden Wände durch die Bewegungen des Giesskolbens sowie durch die Schmelze an sich einem mechanischen und/oder chemischen Verschleiss ausgesetzt sind, ist es wirtschaftlich die Giesskammer durch eine austauschbare Büchse zu bilden, wodurch die Lebensdauer des Giessbehälters erhöht wird.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemässen Zink-Druckgiessmaschine besteht nach Anspruch 34 darin, dass die Formschliesseinrichtung mit einem pneumatisch angetriebenen Schliesszylinder wirkverbunden ist.
Die Kolbenstange des Schliesszylinders kann dabei direkt mit einem verstellbaren Giessformelement verbunden sein, zur Erzielung von höheren Schliesskräften ist es jedoch auch möglich, Mittel zur weiteren Kraftverstärkung, z.B. ein Hebelsystem zwischen Schliesszylinder und verstellbarem Giessformteil, vorzusehen.
Von Vorteil ist es, wenn der Schliesszylinder gemäss Anspruch 35 auf einen Betriebsüberdruck, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,6 MPa und einer oberen Grenze von 1,0 MPa, ausgelegt ist. Dadurch werden einerseits gängige Dimensionen für den Schliesszylinder ermöglicht und ist andererseits eine gute Verfügbarkeit von Druckluft mit dem entsprechenden Betriebsüberdruck erzielbar.
Insbesondere kann die benötigte Druckluft von einem Druckluftnetz mit zentraler Drucklufterzeugung bereitgestellt werden.
Die Formschliesseinrichtung ist gemäss Anspruch 36 vorteilhaft an einer von einem Maschinengestell getragenen Basisplatte angeordnet, wobei auf ausreichende mechanische Dimensionierung zu achten ist, da von der Formschliesseinrichtung zum sicheren Zuhalten der Giessform grosse Kräfte auf die einzelnen Giessformelemente übertragen werden müssen.
Vorteilhaft ist gemäss Anspruch 37, wenn von zwei relativ zueinander verstellbaren Giessformelementen eines entlang von Führungssäulen verstellbar ist.
Bei ausreichender mecha-
N2005/0510ö -ionischer Dimensionierung der Führungssäulen ist dadurch auch bei hohen auftretenden Giessdrücken eine exakte Positionierung der Giessformelemente relativ zueinander möglich.
Die Ausbildung der Zink-Druckgiessmaschine gemäss den Ansprüchen 38 und 39 mit zueinander weitgehend parallelen und zur Basisplatte annähernd rechtwinkelig ausgerichteten Führungssäulen ergibt einen stabilen Aufbau zur Führung des verstellbaren Giessformelements.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Zink-Druckgiessmaschine besteht gemäss Anspruch 40 darin, dass erste Giessformelement auf einer entlang der Führungssäulen verstellbaren Formtragplatte anzuordnen.
Das erste Giessformelement wird dabei lösbar mit der Formtragplatte verbunden und kann zur Durchführung von Arbeiten an der Giessform von der Formtragplatte entfernt werden.
Gemäss Anspruch 41 können die von der Basisplatte entfernteren Enden der Führungssäulen miteinander durch eine zur Basisplatte parallele Abstützplatte verbunden sein, was einerseits die Festigkeit und Steifigkeit der Führungssäulenanordnung erhöht und es ermöglicht, den Schliesszylinder, gemäss Anspruch 42, an der Abstützplatte zu befestigen.
Zur Erzielung von hohen Formschliesskräften ist es von Vorteil, gemäss Anspruch 43, die Formtragplatte durch ein vom Schliesszylinder betätigtes Kniehebelsystem relativ zur Abstützplatte zu bewegen.
Durch geeignete Wahl der einzelnen Hebellängen kann die vom Schliesszylinder ausgeübte Kraft um ein Vielfaches verstärkt und somit die Zuhaltung der Giessform gewährleistet werden.
Eine Erleichterung der Giessformeinstellung kann man durch eine Höhenverstelleinrichtung gemäss Anspruch 44 erzielen. Diese ist zwischen Formtragplatte und Giessformelement angeordnet und umfasst insbesondere zwei zusammenwirkende Keilelemente, die bei einer Relativbewegung den Abstand zwischen Formtragplatte und Giessformelement verstellen.
Dieser Aufbau ist wesentlich einfacher als aus dem Stand der Technik bekannte Verstellsysteme, bei denen die Abstützplatte in ihrer Position entlang der Führungssäulen verstellt wird.
N2005/05100 Für die Durchführung des Entformvorganges ist es von Vorteil, wenn das dem ersten Giessformelement gegenüberliegende zweite Giessformelement gemäss Anspruch 45 auf einer entlang der Führungssäulen verstellbaren Abreissplatte angeordnet ist.
Zum Trennen des erstarrten Angusses von der Schmelze im Düsenkö[phi]er ist es vorteilhaft, wenn die Abreissplatte gemäss Anspruch 46 mittels eines Abreisszylinders relativ zur Basisplatte verstellbar ist.
Dieser Abreissvorgang wird bei jedem Öffnen der Giessform durch Aktivierung des Abreisszylinders durchgeführt und gewährleistet, dass die Spitze des Düsenkö[phi]ers frei von erstarrtem Schmelzgut bleibt.
Eine Weiterbildung der Zink-Druckgiessmaschine gemäss Anspruch 47 ist dadurch gekennzeichnet, dass das an der Abreissplatte angeordnete zweite Giessformelement aus zumindest zwei, mittels einer Führungsanordnung quer zur Richtung der Führungssäulen sowie gegenläufig zueinander bewegbaren Formschiebern gebildet ist. Durch diese quer zur Richtung der Führungssäulen bewegbaren Formschieber ist das Giessen von Werkstücken mit Hinterschneidungen möglich, wodurch die Vielfalt der möglichen Werkstückformen stark zunimmt.
Die Formschieber können dabei vorteilhaft von einer Kulissenführung zwangsgeführt sein, die bei einer Bewegung der Abreissplatte die Formschieber in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung der Abreissplatte bewegt.
Gemäss Anspruch 48 ist es weiters von Vorteil, den Anguss des Druckgussteiles durch Ausnehmungen in der Teilungsebene eines oder beider Formschieber zu formen.
Dadurch kann der Anguss in Fliessrichtung der Schmelze betrachtet von der Austrittsöffnung der Düsenspitze zur Giessform spitzkegelig zulaufen, was gute Strömungsverhältnisse für die Schmelze bewirkt.
Zur rationellen Entfernung des erstarrten Angusses vom Druckgussteil ist es vorteilhaft, gemäss Anspruch 49, eine Angussabtrennvorrichtung vorzusehen, die ein Trennwerkzeug, insbesondere Schneidwerkzeug, in den beim Öffnen der Giessform zwischen den Formschiebern entstehenden Zwischenraum bewegt und dabei den Anguss vom Druckgussteil trennt.
N2ÖÖ5/051Ö0 Diese Angussabtrennvorrichtung ist nach Anspmch 50 vorteilhaft an der Abreissplatte angeordnet.
Dadurch wird die Angussabtrennvorrichtung beim Öffnen der Giessform mitbewegt und ist zur Erzielung eines sauberen Trennschnittes leichter einzustellen.
Mittels einer Fördereinrichtung gemäss Anspmch 51 können die abgetrennten Angussteile automatisch in den Schmelztiegel zurückgeführt und dadurch Material und Energie eingespart werden, da die unmittelbar nach dem Erstarrungsvorgang noch heissen Angussteile nur wenig Energie zum erneuten Schmelzen benötigen.
Die Fördereinrichtung besteht im einfachsten Fall aus einer Förderrutsche, kann aber auch durch einen Bandförderer oder sonstige, angetriebene Fördermittel gebildet sein.
Gemäss Anspmch 52 ist es auch möglich, dass die Giessformelemente, insbesondere die Formschieber bei geschlossener Giessform eine Öffnung bilden, durch die ein vorgefertigter Einlegeteil zumindest teilweise in den Formhohlraum eingebracht und anschliessend eingegossen werden kann. Dadurch können Dmckgussteile aus Zink mit vorgefertigten Teilen, vorzugsweise aus anderen Materialien, z.B. Stahl, zuverlässig verbunden werden, insbesondere wenn der Einlegeteil Bohrungen oder Hinterschneidungen aufweist, durch die ein Formschluss im erstarrten Dmckgussteil bewirkt wird.
Zur Herstellung von Auswuchtgewichten aus Zink, kann als Einlegeteil eine Befestigungsklammer aus Federstahl verwendet werden, mit der das Auswuchtgewicht an einem Felgenhorn fixiert werden kann.
Von Vorteil ist eine Ausbildung der Zink-Druckgiessmaschine nach Anspmch 53, mit einer Sortiervorrichtung zum Ausschleusen von fehlerhaften Druckgussteilen, zwischen der Giessform und einem Sammelbehälter für die Dmckgussteile. Da die Dmckgussteile die Giessform einzeln oder bei einem Mehrfachwerkzeug in kleinen Stückzahlen verlassen, ist die für die Prüfung auf Fehler notwendige Vereinzelung bereits vorgenommen oder mit einfachen Mitteln durchführbar.
Weiters ist durch die frühzeitige Fehlererkennung ein schnelles Reagieren auf Produktionsfehler möglich.
Bei Druckgussteilen mit ferromagnetischen Einlegeteilen kann die Sortiervorrichtung gemäss Anspmch 54 ein Magnetelement umfassen. Mit diesem können Dmckgussteile mit ungenügender Formfüllung und dadurch bedingtem geringeren Gewicht durch magnetische Anziehungskräfte in der Transportbahn festgehalten oder zumindest abgelenkt werden,
N2005/Ö5100 während vollständig ausgespritzte Dmckgusssteile aufgrund ihres höheren Gewichts das Magnetelement der Sortiereinrichtung ungehindert passieren können.
Durch das Durchleiten von Kühlwasser durch Kühlwasserkanäle in den Giessformelementen, gemäss Anspmch 55, kann die für das Erstarren der Dmckgussteile erforderliche Zeit reduziert werden,
wodurch die Stückleistung erhöht werden kann.
Ein weiterer Vorteil wird damit erhalten, dass die Führungssäulen gemäss Anspmch 56 weitgehend parallel zur Längsachse des Düsenkö[phi]ers ausgerichtet sind. Die Kontaktkraft zwischen dem oder den an der Abreissplatte angeordneten Giessformelementen und dem Düsenkö[phi]er wirkt dadurch weitgehend in Richtung der Düsenkö[phi]erlängsachse, wodurch Biegemomente auf den Düsenkö[phi]er vermieden werden.
Weiters bewirkt diese Anordnung ein einfacheres Einstellen der Giessform, da die Höhenverstelleinrichtung zwischen Formtragplatte und erstem Giessformelement ebenfalls in Längsrichtung des Düsenkö[phi]ers wirksam ist. *<*>
Zur Überwachung des Schliessvorgangs der Giessform ist es vorteilhaft, wenn an einer Teilungsebene zwischen relativ zueinander verstellbaren Giessformelementen zumindest an einem der Giessformelemente eine Prüfbohrung angeordnet ist, welche über einen Kanal mit einer Pumpe und einem Drucksensor fluidverbunden ist. Diese wird beim Schliessen der mehrteiligen Giessform von einem kontaktierenden Giessformelement weitgehend druckdicht verschlossen, während bei einem fehlerhaften Schliessvorgang und schlechtem Kontakt zwischen den Giessformelementen der Kanal über die Öffnung mit dem Umgebungsdruck verbunden ist.
Dadurch kann ein ungenügendes Schliessen der Giessform mittels des Dmcksensors erkannt werden und von der Steuer- und Regeleinrichtung die Auslösung des Giessvorgangs blockiert werden. Der Prüfdmck im Kanal kann dabei gegenüber dem Umgebungsdruck erhöht oder abgesenkt sein, d.h. die Pumpe erzeugt einen Überdruck oder einen Unterdmck.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
N20Ö5/05100 Fig. 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemässen Zink-Dmckgiessmaschine in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 2 einen Schnitt durch die Giessform und die Formschliesseinrichtung gemäss der
Linie II-II in Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Ansicht der geöffneten Schliessform gemäss der Linie 111-111 in Fig. 2 in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 4 einen Querschnitt durch die geschlossene Giessform mit erstem Giessformelement, Formschieber und Abreissplatte sowie Einlegeteil vor dem Giessvorgang gemäss der Linie IV-IV in Fig. 3 in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 5 einen Querschnitt durch die Abreissplatte mit einem darin geführten Formschieber bei geöffneter Giessform und einen entformten Druckgussteil, sowie einen von der Abgussabtrennvorrichtung abgetrennten, erstarrten Anguss gemäss der Linie V-V in Fig. 3.
Einführend sei festgehalten, dass in unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können.
Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäss auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemässe Lösungen darstellen.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemässe Zink-Dmckgiessmaschine 1 zur Durchführung des Herstellungsverfahrens in vereinfachter, schematischer Darstellung. Ein Maschinengestell 2 trägt die einzelnen Bestandteile der Zink-Dmckgiessmaschine 1 und stützt sich auf einer Aufstandsfläche 3 ab.
Ebenfalls auf der Aufstandsfläche 3 ruht ein Schmelztiegel 4, indem sich eine flüssige Metallschmelze 5 aus Zink oder einer Zinklegierung befindet. Der Schmelztiegel 4 kann mit dem Maschinengestell 2 verbunden sein, in
N2005/051öö .
15 der dargestellten Ausführung ist er jedoch über Rollen auf der Aufstandsfläche 3 verfahrbar ausgebildet. Der Schmelztiegel 4 ist mit einer nicht dargestellten Beheizungseinrichtung ausgestattet, die durch Wärmezufuhr ein Absinken der Temperatur der Schmelze 5 unter die Schmelztemperatur verhindert oder die zum Erschmelzen von festem Ausgangsmaterial eingesetzt wird. Die Beheizungseinrichtung kann z.B. mit Strom oder Gas betrieben werden. In die Schmelze 5 taucht ein unterer Teil eines Giessaggregates 6 ein, das zum Fördern der Schmelze 5 verwendet wird.
Dieses umfasst einen am Maschinengestell 2 gelagerten Giessbehälter 7 aus einem hochwärmebeständigen Stahl. In den Giessbehälter 7 ist vertikal von oben eine Büchse 8 eingesetzt, die eine oben offene kreiszylindrische Öffnung 9 aufweist, die die Giesskammer 10 des Giessaggregats 6 bildet. Die Büchse 8 ist aus Gründen einer einfachen Fertigung kreiszylindrisch ausgeführt und weist an ihrem oberen Rand einen Bund auf, der auf einer horizontalen Auflagefläche des Giessbehälters 7 aufliegt. Die Aufnahme der Büchse 8 im Giessbehälter 7 ist in diesem Fall eine einfache, vertikale, zylindrische Bohrung.
Die Giesskammer kann aber auch einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen und z.B. einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt besitzen.
Der Eintritt der Schmelze 5 aus dem Schmelztiegel 4 in die Giesskammer 10 erfolgt durch einen im oberen Bereich der Giesskammer 10 angeordneten, unter dem Flüssigkeitsspiegel der Schmelze 5 gelegenen, die Büchse 8 und den Giessbehälter 7 durchdringenden Durchlass 11.
Zur Durchführung eines Giessvorganges wird die in der Giesskammer 10 befindliche Schmelze 5 von einem Giesskolben 12, der in der zylindrischen Bohrung 9 der Büchse 8 geführt ist, durch eine vertikale Abwärtsbewegung unter Dmck gesetzt. Der Giesskolben 12 ist über ein Verbindungselement 13 mit einer Zylinderstange 14 eines vertikal ausgerichteten Pneumatikzylinders 15 antriebsverbunden.
Der Pneumatikzylinder 15 liefert die für die Durchführung eines Giessvorganges und zum Bewegen des Giesskolbens 12 erforderlichen Kräfte und ist mit Materialauswahl und Bauart für die oberhalb des Schmelztiegels 4 auftretenden, erhöhten Temperaturen ausgelegt. Die Druckluftzufuhr zum Pneumatikzylinder 15 erfolgt über eine Steuerventileinheit 16 von einer Druckluftquelle 17. Diese kann eine eigene, der Zink-Druckgiessmaschine 1 zugeordnete Dmckluftpumpe sein oder aber auch ein Dmckluftnetz mit zentraler Drucklufterzeugung. Neben Druckluft können auch
N2005/05100 andere Gase als Fluid zum Betrieb des Pneumatikzylinders 15 eingesetzt werden. Der Pneumatikzylinder 15 ist ebenfalls am Maschinengestell 2 befestigt.
Das Verbindungselement 13, zwischen Kolbenstange 14 und Giesskolben 12 ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel als Schnellklemmelement ausgebildet und erlaubt im Reparatur- oder Wartungsfall ein schnelles Lösen des Pneumatikzylinders 15 vom Giesskolben 12.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt die Kolbenfläche des Pneumatikzylinders 15 etwa das lOfache der Kolbenfläche des Giesskolbens 12. Der auf die Schmelze 5 in der Giesskammer 10 ausübbare Dmck beträgt in diesem Fall maximal das lOfache des von der Druckluftquelle 17 bereitgestellten Betriebsüberdrucks.
Mit einem von einem Dmckluftnetz in Betriebsstätten üblicherweise bereitgestellten Betriebsüberdruck in einem Bereich von 0,6 bis 1 ,0 MPa, sind in der beschriebenen Ausführung Einspritzdrücke von etwa 6 bis 10 MPa erzielbar, was dem unteren Bereich der für das Warmkammer-Dmckgussverfahren üblichen Einspritzdrücke entspricht. Für Anwendungsfalle, bei denen ein höherer Einspritzdruck erforderlich ist, kann die dazu nötige Kolbenkraft durch Wahl eines grösser dimensionierten Pneumatikzylinders 15 erreicht werden oder durch Zwischenschaltung einer mechanischen Kraftverstärkung, z.B. eines Hebelsystems, das die Kolbenkraft des Pneumatikzylinders 15 vervielfacht.
In Fig. 1 ist der Giesskolben 12 in einer Position nahe dem oberen Todpunkt dargestellt, bei dem der Durchlass 11 freigegeben ist.
Bei der Auslösung des sogenannten DruckgussSchusses, also der Durchführung des eigentlichen Giessvorganges, wird der Giesskolben 12 vom Pneumatikzylinder 15 angetrieben, in der Giesskammer 10 vertikal nach unten bewegt. Sobald die Kolbenfläche des Giesskolbens 12 oder ein nicht dargestelltes Dichtelement, z.B. ein Kolbenring am Umfang des Giesskolbens 12 den Durchlass 11 dabei passiert hat, veriässt die unter Dmck gesetzte Schmelze 5 die Giesskammer 10 durch einen Förderkanal<>18, der in der beschriebenen Ausführung als Steigleitung im Giessbehälter 7 ausgebildet ist. Durch diesen wird die Schmelze 5 in einen an den Förderkanal 18 anschliessenden Düsenkö[phi]er 19 gedrückt, der in der beschriebenen Ausführung eine zylindrische Hauptdüse 20 und eine an der deren Ende befestigte Düsenspitze 21 umfasst.
Die Hauptdüse 20 und die Düsenspitze 21 sind hohl gebohrt und bilden die Verlängerung des Förderkanals 18. Die Verbindung zwischen Düsenspitze 21 und Hauptdüse 20, sowie die Verbindung zwischen Hauptdüse 20 und Giessbehälter 7, besteht jeweils aus einem Kegelsitz, wobei zum Lösen
N2005/05100 des Kegelsitzes jeweils ein geeignetes Mittel, z.B. eine Abdrückmutter oder eine Abdrückschraube vorgesehen sein kann.
Der Düsenkö[phi]er 19 ist von der Verbindungsstelle mit dem Giessbehälter 7 ca. mit 30[deg.] gegenüber der Horizontalen ansteigend ausgerichtet, wodurch ein Austreten von Schmelze 5 zwischen den einzelnen Giessvorgängen vermieden wird.
Der nicht in die Schmelze 5 ragende Teil des Giessbehälters 7 sowie der Düsenkö[phi]er 19 sind mit einer nicht dargestellten Heizeinrichtung ausgestattet, die durch Wärmezufuhr ein Erstarren der Schmelze 5 im oberen Bereich des Förderkanals 18 sowie im Düsenkö[phi]er 19 verhindert, sowie gegebenenfalls erstarrtes Material im Förderkanal 18 und im Düsenkö[phi]er 19 wieder aufschmelzen kann. Die Heizeinrichtung ist als elektrische Widerstandsheizung ausgeführt, kann jedoch auch auf Verbrennung von Gas oder sonstigen Brennstoffen sowie anderen Heizungen, wie z.B. Induktionsheizungen, basieren.
Die Hauptdüse 20 weist einen Innendurchmesser, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 4 mm und einer oberen Grenze von 8 mm, vorzugsweise 6 mm, auf.
Eine Austrittsöffnung 22 an der Düsenspitze 21 weist einen Innendurchmesser, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3 mm und einer oberen Grenze von 5 mm, vorzugsweise jedoch 4 mm, auf, wobei der Übergang vom Innendurchmesser der Hauptdüse 20 zum Innendurchmesser der Austrittsöffnung 22 in der Düsenspitze 21 konisch ausgeführt ist.
Diese Wahl der Innendurchmesser hat sich für die beschriebene ZinkDruckgiessmaschine 1 in Hinblick auf die erzielbare Werkstückqualität als besonders vorteilhaft erwiesen, da diese gute Strömungsverhältnisse für die Schmelze 5 bewirken.
Die weiteren Hauptbestandteile der Zink-Dmckgiessmaschine 1 neben dem Giessaggregat 6 sind die Giessform 23 und die Formschliesseinrichtung 24, die zumindest zwei, die Giessform 23 bildende Giessformelemente 25, 25' relativ zueinander bewegen und in definierten Positionen festlegen kann.
In Fig. 2 sind die Giessform 23 und die Formschliesseinrichtung 24 anhand einer Schnittdarstellung gemäss der Linie II-II in Fig. 1 dargestellt.
Die Giessformelemente 25, 25' bilden in geschlossener und einander an Teilungsebenen 26 und/oder Teilungsflächen kontaktierender Stellung einen Formhohlraum 27 (in Fig. 4 dargestellt), der die Form eines herzustellenden Drackgussteiles 28 (in Fig. 5 dargestellt) bestimmt. Die geschlossene Giessform 23
N2005/05100 berührt während des Giessvorganges die Düsenspitze 21 des Düsenkö[phi]ers 19, wodurch der Formhohlraum 27 mit dem Giessaggregat 6 verbunden wird. In der beschriebenen Ausführung der Zink-Dmckgiessmaschine 1 ist eine Giessform 23 zur Herstellung von Auswuchtgewichten 29 aus Zink oder einer Zinklegierung ausgebildet.
Die Zink-Dmckgiessmaschine 1 kann jedoch durch die freie Gestaltungsmöglichkeit der Giessform 23 auch zur Herstellung von allen anderen denkbaren Druckgussteilen 28, die mit dem erfindungsgemässen Verfahren herstellbar sind verwendet werden.
Die Formschliesseinrichtung 24 ist auf einer am Maschinengestell 2 befestigten Basisplatte 30 angeordnet, wobei diese in der beschriebenen Ausführung senkrecht auf die Längsachse des Düsenkö[phi]ers 19 ausgerichtet, somit 30[deg.] gegenüber der Vertikalen geneigt ist.
In anderen Ausführungsformen der Zink-Dmckgiessmaschine 1 können der Düsenkö[phi]er 19 und die Basisplatte 30 auch andere Winkel einnehmen z.B. auch horizontal und vertikal ausgerichtet sein.
Zur Führung der verstellbaren Giessformelemente 25, 25' sind an der Basisplatte 30 zumindest zwei, bei der beschriebenen Ausführungsform vier Führungssäulen 31 angeordnet, die relativ zueinander parallel ausgerichtet sind. Weiters sind die Führungssäulen 31 rechtwinkelig zur Basisplatte 30 ausgerichtet und somit parallel zur Längsachse des Düsenkö[phi]ers 19 (siehe auch Fig. 1). Die Mittelachsen der parallelen Führungssäulen 31 sind voneinander beabstandet und die Schnittpunkte der Mittelachsen mit der Basisplatte 30 bilden die Ecken eines Rechtecks.
Durch diese Anordnung bleibt zwischen den Führungssäulen 31 noch ausreichend Platz für die zu führenden Giessformelemente 25, 25'. Die von der Basisplatte 30 entfernten Enden der Führungssäulen 31 sind mit einer zur Basisplatte 30 weitgehend parallelen Abstützplatte 32 untereinander verbunden. Dadurch wird die Steifigkeit der Führungssäulenanordnung und der gesamten Formschliesseinrichtung 24 weiter erhöht.
Zwischen der Basisplatte 30 und der Abstützplatte 32 ist die Giessform 23 angeordnet, wobei ein erstes Giessformelement 25 auf einer entlang der Führungssäulen 31 verstellbaren Formtragplatte 33 angeordnet ist. Diese weist im beschriebenen Ausführungsbeispiel vier Führungsbuchsen auf, durch die eine exakte Führung entlang der Führungssäulen 31 ge-
N2ÖÖ5/051Ö0 währleistet ist.
Das erste Giessformelement 25 ist auf der der Basisplatte 30 zugewandten Seite der Formtragplatte 33 angeordnet.
Ein zweites Giessformelement 25' ist zwischen Formtragplatte 33 und Basisplatte 30 auf einer ebenfalls entlang der Führungssäulen 31 verstellbaren Abreissplatte 34 angeordnet. Das zweite Giessformelement 25' ist auf der der Formtragplatte 33 zugewandten Seite der Abreissplatte 34 angeordnet. Durch Verstellung der Abreissplatte 34 und der Formtragplatte 33 können die einander zugewandten Giessformelemente 25 und 25' relativ zueinander bewegt, in eine einander an den Teilungsebenen 26 kontaktierende Stellung oder in eine voneinander beabstandete, geöffnete Stellung gebracht werden, die Giessform 23 also geschlossen oder geöffnet werden.
Bei geschlossener Giessform 23 kontaktiert das zweite Giessformelement 25' die Düsenspitze 21 des Düsenkö[phi]ers 19.
Die Verstellung der Formtragplatte 33 mit dem darauf angeordneten ersten Giessformelement 25 erfolgt durch einen pneumatisch angetriebenen Schliesszylinder 35, wobei die Bewegung einer Kolbenstange 36 des Schliesszylinders 35 über ein Kniehebelsystem 37 auf die Formtragplatte 33 übertragen wird. Der Schliesszylinder 35 ist auf einen Betriebsüberdruck ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,6 MPa und einer oberen Grenze von 1,0 MPa ausgelegt und ist an der Abstützplatte 32 auf der der Giessform 23 abgewandten Seite befestigt. Die Kolbenstange 36 ragt durch eine Öffnung in der Abstützplatte und ist koaxial zum Düsenkö[phi]er 19 ausgerichtet.
Die Dmckluftzufuhr zum Schliesszylinder 35 erfolgt über eine Steuerventileinheit 38 von der Dmckluftquelle 17, die auch den Pneumatikzylinder 15 versorgt. Es ist aber auch möglich, den Schliesszylinder 35 mit einer separaten Druckluftversorgung auszustatten.
Das Kniehebelsystem 37 ist zwischen der Abstützplatte 32 und der Formtragplatte 33 angeordnet. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Kniehebelsystem 37 als Doppelkniehebelsystem ausgeführt, wodurch die auf die Formtragplatte 33 ausgeübte Kraft in der ausgefahrenen Endstellung, d.h. bei geschlossener Giessform 23, einem Vielfachen der vom Schliesszylinder 35 ausgeübten Kraft entspricht.
Die Verstellung der Abreissplatte 34 mit dem darauf angeordneten zweiten Giessformelement 25' erfolgt durch einen pneumatisch angetriebenen Abreisszylinder 39.
Dieser ist an der Basisplatte 30 auf der der Giessform 23 abgewandten Seite befestigt wobei seine Kol-
N20O5/051OO benstange 40 durch eine Öffnung in der Basisplatte ragt und bei Betätigung die Abreissplatte 34 von der Basisplatte 30 wegdrückt. Das zweite Giessformelement 25' weist einen Angusskanal 41 (in Fig. 4 dargestellt) auf, durch den die Schmelze 5 beim Giessvorgang von der Austrittsöffnung 22 der Düsenspitze 21 in den Formhohlraum 27 eingeschossen wird.
Nach jedem Giessvorgang verbleibt im Angusskanal 41 ein als Anguss 42 (in Fig. 5 dargestellt) bezeichneter Teil von erstarrtem Material.
Der Abreisszylinder 39 dient dazu, das auf der Abreissplatte 34 angeordnete Giessformelement 25' beim Öffnen der Giessform in einen Abstand zur Düsenspitze 21 zu bringen, wodurch der erstarrte Anguss von der Düsenspitze getrennt wird und in dieser ausschliesslich flüssige Schmelze 5 zurückbleibt.
Wie in Fig. 2 vereinfacht dargestellt, kann die Giessform 23 zur Erhöhung der Stückleistung mit einer Kühlvorrichtung ausgestattet sein, die die von jedem gegossenen Werkstück auf die Giessform 23 übertragene Wärme abführt.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel umfasst die Kühleinrichtung durch die Giessformelemente 25, 25' führende Kühlwasserkanäle 43, durch die während des Betriebes der Zinkdruckgiessmaschine 1 Kühlwasser zugeführt und nach Wärmeaufnahme abgeführt wird. Das dazu eingesetzte Kühlwasser kann weiters zur Einstellung der Giessformtemperatur eingesetzt werden, indem die Eintrittstemperatur variiert wird, und dadurch die übertragene Wärmeleistung beeinflusst wird. Als vorteilhaft hat sich eine Kühlwassertemperatur am Eintritt in den Kühlwasserkanal 43 von unter 20 [deg.]C, vorzugsweise zwischen 8 und 12 [deg.]C, erwiesen.
Um die Abkühlung des Dmckgussteiles 28 in der Giessform 23 gezielt zu beeinflussen, kann jedes Giessformelement mit einem eigenen Kühlwasserkreislauf und individuell einstellbarer Kühlmitteltemperatur ausgestattet sein.
Wie in Fig. 2 weiters dargestellt, ist die Zink-Dmckgiessmaschine 1 mit einer Höhenverstelleinrichtung 44 für das erste Giessformelement 25 ausgestattet. Durch diese kann das erste Giessformelement 25 in Richtung der Führungssäulen 31 relativ zur Formtragplatte 33 verstellt werden. In der beschriebenen Ausführung umfasst die Höhenverstelleinrichtung 44 ein mit der Formtragplatte fest verbundenes Keilelement 45, ein am ersten Giessformelement 25 verschieblich gelagertes Keilelement 45', sowie eine Stellschraube 46.
Durch Drehung der Stellschraube 46 wird über einen Mitnehmer das verschiebliche Keilelement
N2005/05100 45' entlang der einander zugewandten Keilflächen verschoben, wodurch der Abstand zwischen Formtragplatte 33 und erstem Giessformelement 25 verändert wird. Die Keilelemente 45 können jedoch auch auf andere Weise angeordnet und geführt sein, um den Abstand zwischen Formtragplatte 33 und erstem Giessformelement 25 zu verändern. Durch die Höhenverstelleinrichtung 44 kann die Position des ersten Giessformelements 25, ohne Veränderung am Kniehebelsystem 37 oder am Schliesszylinder 35 verändert und dadurch die auf die Giessform 23 wirkende Zuhaltekraft mit beeinflusst werden.
Wie in den Fig. 2 und 3 weiters ersichtlich ist, umfasst das auf der Abreissplatte 34 angeordnete zweite Giessformelement 25' zwei Formschieber 47, 47', die relativ zueinander verstellbar sind.
Dazu sind diese mittels einer Führungsanordnung 48 in der Abreissplatte 34 verschieblich gelagert. Die Führungsanordnung 48 ist als T-Nut-formige Flachführung ausgebildet, kann aber eine Bewegungsführung anderer Bauart z.B. eine Schwalbenschwanzführung oder eine Rundführung sein. Die Formschieber 47, 47' sind entlang der Führungsanordnung 48 quer zur Längsrichtung der Führungssäulen 31, zwischen einer, einander an Teilungsebenen 26' kontaktierenden Stellung bei geschlossener Giessform 23 und einer, an den Teilungsebenen 26' voneinander beabstandeten Stellung bei geöffneter Giessform 23 verstellbar. Zur Durchführung dieser Verstellbewegung, weist die Formschliesseinrichtung 24 eine Kulissenführung 49 auf, die die Formschieber 47, 47' zwischen geschlossener und geöffneter Öffnung verstellt.
Dazu sind an der Basisplatte 30 zwei Kulissenelemente 50 mit jeweils einer Kulisse 51, in der jeweils ein mit einem Formschieber 47, 47' verbundener Kulissenzapfen 52 geführt ist, befestigt. Die Kulissen 51 sind so ausgeführt, dass die Formschieber 47, 47' bei minimalem Abstand zwischen der Abreissplatte 34 und der Basisplatte 30 an ihren Teilungsebenen 26 gegeneinander gepresst werden und damit das zweite Giessformelement 25' bilden. Mit beim Öffnen der Giessform 23 zunehmendem Abstand zwischen der Abreissplatte 34 und der Basisplatte 30, werden die Formschieber 47, 47' durch die Zwangsführung der Kulissenzapfen 52 in den Kulissen 51 quer zur Bewegungsrichtung der Abreissplatte 34 auseinandergezogen. Die Bewegung der Abreissplatte 34, entlang der Führungssäulen 31 , ist in zwei Teilbewegungen gegliedert.
Die erste Teilbewegung der Abreissplatte wird vom vorhin erwähnten Abreisszylinder 39 bewirkt, der die Abreissplatte 34 mit den einander berührenden Formschiebern 47, 47' von einer in Fig. 2 punktiert angedeuteten Giessstellung in eine strichliert angedeutete Zwischenstellung verschiebt. Dabei werden gleichzeitig die Formschieber 47, 47' durch die
N2005/05100 Kulissenführung in einen kleinen Abstand zueinander gebracht. Die zweite Teilbewegung der Abreissplatte 34, von der strichliert dargestellten Zwischenstellung in die in Fig. 2 in vollen Linien dargestellte Endstellung erfolgt durch einen Entformzylinder 53, wodurch der Abstand zwischen den Formschiebern 47, 47' durch die Kulissenführung 49 noch weiter vergrössert wird und der erstarrte Druckgussteil 28 (in Fig. 5 darstellt) vollständig entformt wird und aus der geöffneten Giessform 23 nach unten fallt.
Zur Vorbereitung eines neuen Giesszyklus wird die Abreissplatte 34 anschliessend von dem Entformzylinder 53 in die strichliert angedeutete Giessstellung zurückgezogen, wodurch die Formschieber 47, 47' wieder gegeneinander gedrückt werden.
Durch eine halbkegelförmige Ausnehmung 54 in den Teilungsflächen 26' der Formschieber 47, 47' wird in der Giessstellung der Angusskanal 41 gebildet, durch den die Austrittsöffnung 22 der Düsenspitze 21 mit dem Formhohlraum 27 verbunden wird.
In Fig. 3 ist neben den in der Abreissplatte 34 geführten Formschiebern 47, 47' eine Anordnung zur Übe[phi]rüfung der Dichtheit der geschlossenen Giessform 23 dargestellt. Diese umfasst eine Prüfbohrung 55 in der Teilungsebene 26' des Formschiebers 47', einen Kanal 56, der die Prüfbohrung 55 mit einer Pumpe 57 und einem Dmcksensor 58 fluidisch verbindet.
Bei vollständig geschlossener Giessform 23 ist die Prüfbohrung 55 von der Teilungsebene 26' des kontaktierenden Formschiebers 47 vollständig verschlossen, wodurch ein von der Pumpe 47 im Kanal 56 erzeugter Überdruck oder Unterdruck erhalten bleibt. Im Fall, dass die Prüfbohrung bei einem fehlerhaften Schliessvorgang, z.B. durch einen Fremdkö[phi]er zwischen den Formschiebern 47, 47', nicht vollständig verschlossen wird, steht der Kanal 56 über die Prüfbohrung 55 mit dem Umgebungsluftdmck in Verbindung und der Dmck im Prüfkanal 56 ist verändert gegenüber dem Dmck bei dicht verschlossener Prüfbohrung 55. Diese Druckveränderung wird vom Dmcksensor 58 erfasst und an eine Steuer- und Regeleinrichtung 59 der Zink-Dmckgiessmaschine 1 übermittelt. Dadurch kann die Auslösung eines Giessvorganges bei unvollständig oder fehlerhaft geschlossener Giessform 23 verhindert werden.
In Fig. 3 ist nur eine Prüfbohrung und ein Prüfkanal dargestellt, es kann jedoch durch Anordnung mehrerer Prüfbohrungen 55 die Dichtheit zwischen allen einander kontaktierenden Giessformelementen 25 überwacht werden.
N2005/05100 Um Dmckgussteile 28 mit Einlegeteilen 60 (siehe Fig. 4) herstellen zu können, weist die geschlossene Giessform 23 eine Öffnung 61 auf, durch die ein Abschnitt eines vorgefertigten Einlegeteils in den Formhohlraum 27 eingebracht und anschliessend eingegossen werden kann. Diese Öffnung 61 ist beim beschriebenen Ausführungsbeispiel durch Ausnehmungen an den Formschiebern 47, 47 , gebildet (siehe Fig. 4).
Der Einlegeteil 60 muss bei geschlossener Giessform 23 von den Teilungsebenen 26 dicht umschlossen sein, um ein Austreten von Schmelze während des Giessvorganges durch Späten zwischen Einlegeteil 60 und Öffnung 61 zu verhindern, wodurch sich die Förderung von geringen Masstoleranzen beim Einlegeteil 60 ergibt. Bei der Herstellung von Auswuchtgewichten aus Zink oder Zinklegierungen, wird als Einlegeteil 61 eine gekrümmte Stahlklammer verwendet, mit der das Auswuchtgewicht 29 an einem Felgenhorn eines Fahrzeugrades befestigt werden kann.
Die Zuführung der Einlegeteile 60 in die geschlossene Giessform 23 erfolgt durch eine nicht darstellte, automatische Zuführeinrichtung mit vorgeordneter Vereinzelungseinrichtung.
Nach der ersten Teilbewegung der Abreissplatte 34, ist der erstarrte Dmckgussteil 28 noch mit dem erstarrten Anguss 42 verbunden und zwischen den Formschiebern 47, 47' ist durch die Kulissenführung 49 ein Zwischenraum entstanden, indem sich der erstarrte Anguss befindet.
In den Fig. 1 und 5 ist eine Angussabtrennvorrichtung 62 dargestellt, die den nunmehr frei zugänglichen Anguss 42 in dieser Position vom Dmckgussteil 28 abtrennt.
Die Angussabtrennvorrichtung 62 ist an der Abreissplatte 34 befestigt und umfasst einen pneumatisch angetriebenen Schneidzylinder, sowie als Trennwerkzeug ein Schneidwerkzeug 63, dass in den zwischen den Formschiebern 47, 47' bestehenden Zwischenraum eintritt und den Anguss 42 direkt am Dmckgussteil 28 abtrennt. Der Anguss 42 wird von einer Fördereinrichtung 64 aufgefangen und in den Schmelztiegel 4 rückgeführt. Die Fördereinrichtung 64 besteht im einfachsten Fall aus einer Förderrutsche, kann aber auch durch einen Bandförderer oder sonstige, angetriebene Fördermittel gebildet sein. Bei der Giessform 23, zur Herstellung von Auswuchtgewichten 29, hintergreift der Einlegeteil 60 einen Abschnitt der Formschieber 47, 47' (siehe Fig. 4).
Nach Durchführung der ersten Teilbewegung der Abreissplatte 34 ist der Abstand zwischen den beiden Formschiebern 47, 47' noch kleiner, als die Breite des Einlegeteils, wodurch dieser zusammen mit dem Dmckgussteil 28 noch an
N2005/05100 -"
24
-" . den Formschiebern 47, 47' verbleibt. Erst nach Durchführung der zweiten Teilbewegung der Abreissplatte 34, durch Betätigung des Entformzylinders 53, wird der Abstand zwischen den Formschiebern 47, 47' grösser als die Breite des Einlegeteils 60, wodurch dieser freigegeben wird und der Dmckgussteil 28 die Giessform veriässt. Die einzelnen Dmckgussteile 28 fallen aus der geöffneten Giessform 23 auf eine Förderrutsche 65 und werden von dieser einer Sortiereinrichtung 66 zugeführt.
In dieser Sortiereinrichtung sind Mittel zur Erkennung von fehlerhaften Teilen enthalten, um diese von den Gutteilen abzutrennen, die einem Sammelbehälter 67 zugeführt werden. Als Mittel zur Erkennung von fehlerhaften Dmckgussteilen 28, können z.B. eine Kamera mit angeschlossener Auswerteelektronik zur berührungslosen zur Messung von Teilegeometrien oder eine Wiegezelle zur Messung des Werkstückgewichts oder ähnliche Systeme eingesetzt werden. Im Fall der Herstellung von Auswuchtgewichten 29 mit einer eingegossenen Stahlklammer ist es auch möglich, zur Aussortierung von fehlerhaften Werkstücken die Sortiereinrichtung 66 mit einem Magnetelement 68 auszustatten, dass eine magnetische Anziehungskraft auf die Stahlklammem der vorbei transportierten Auswuchtgewichte 29 ausübt.
Ist nun bei einem fehlerhaften Giessvorgang der Formhohlraum 27 nicht vollständig mit Schmelze 5 ausgefüllt worden, ist dass Gewicht des fehlerhaften Auswuchtgewichtes 29 geringer als bei einem vollständig ausgespritzten Teil. Diese fehlerhaften Auswuchtgewichte 29 mit geringerem Gewicht, werden vom Magnetelement 68, das z.B. an der Unterseite der Förderrutsche 65 angeordnet ist, festgehalten und können durch einen nicht dargestellten Ausstosser in einen eigenen Sammelbehälter ausgeschleust werden.
Die Steuer- und Regeleinrichtung 59 ist mit den üblichen, die Zustände der einzelnen Maschinenteile überwachenden Sensorelementen verbunden und kann die bei der Beschreibimg der einzelnen Maschinenteile genannten Vorgänge und Abläufe programmgesteuert oder bedienergesteuert ausführen.
Dazu gehören insbesondere die Ablaufsteuerung für das Öffnen und Schliessen der Giessform 23 mittels der Formschliesseinrichtung 24 sowie die Durchführung des Giess Vorganges mit dem Giessaggregat 6.
Die Figuren zeigen mögliche Ausführungsmerkmale der zur Durchführung des Verfahrens verwendeten Zink-Dmckgiessmaschine 1 , wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvariante derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsmerkmale
N2OO5/051OO untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mitumfasst.
Der Ordnung halber sei abschliessend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Zink-Dmckgiessmaschine diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmassstäblich und/oder vergrössert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Merkmale den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemässen Lösungen bilden, insbesondere die Rückführung des Angusses in die Schmelze, die Schrägstellung des Düsenkö[phi]ers sowie die Überwachung des richtigen Schliessens der Form mittels Dmckwächter.
Die diesbezüglichen, erfindungsgemässen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
N20Ö5/0510O Bezugszeichenaufstellung Zink-Dmckgiessmaschine Maschinengestell Aufstandsfläche Schmelztiegel Schmelze Giessaggregat Giessbehälter Büchse Bohrung Giesskammer Durchlass Giesskolben Verbindungselement Kolbenstange Pneumatikzylinder Steuerventileinheit Druckluftquelle Förderkanal Düsenkö[phi]er Hauptdüse Düsenspitze Austrittsöffnung Giessform Formschliesseinrichtung Giessformelement Teilungsebene Formhohlraum Dmckgussteil Auswuchtgewicht Basisplatte Führungssäule Abstützplatte Formtragplatte Abreissplatte Schliesszylinder
36 Kolbenstange
37 Kniehebelsystem
38 Steuerventileinheit
39 Abreisszylinder
40 Kolbenstange
41 Angusskanal
42 Anguss
43 Kühlwasserkanal
44 Höhenverstelleinrichtung
45 Keilelement
46 Stellschraube
47 Formschieber
48
Führungsanordnung
49 Kulissenführung
50 Kulissenelement
51 Kulisse
52 Kulissenzapfen
53 Entformzylinder
54 Ausnehmung
55 Prüfbohrung
56 Kanal
57 Pumpe
58 Dmcksensor
59 Steuer- und Regeleinrichtung
60 Einlegeteil
61 Öffnung
62 Angussabtrennvorrichtung
63 Schneidwerkzeug
64 Fördereinrichtung
65 Förderrutsche
66 Sortiervorrichtung
67 Sammelbehälter
68 Magnetelement
N2005/05100
The invention relates to a method for producing a die-cast zinc or zinc alloy and a zinc die casting machine as described in the preambles of claims 1 and 21, and the use of the zinc die casting machine.
Die casting today is a widely used and successfully applied industrial manufacturing process for the primary forming of parts and products in large quantities. The main feature of this method is that a metal melt is pressed in high pressure die casting machines at high speed in a multi-part permanent mold, from which the die cast part is ejected after solidification. The machines for carrying out the die casting process are today mostly fully automated and allow a very rational production of dimensionally accurate parts with high demands on a smooth, clean surface.
In the permanent molds used here, usually consisting of high-strength hot-work steels, metals with a sufficiently low melting temperature can be processed, in particular the metals copper, aluminum, magnesium, zinc, tin, lead and similar metals and alloys of these metals.
At higher temperatures melting metals, such as copper or aluminum, are mainly processed in the so-called cold chamber die casting process in which the die casting machine and the crucible are separated and only the required amount of melt for casting is transferred to a casting chamber of the die casting machine.
The advantage of this method is, in particular, that the machine parts are only very briefly in contact with the liquid aluminum or copper melt which can chemically attack machine parts made of steel. In contrast, at lower temperatures, melting metals such as lead, magnesium, zinc and tin are mainly processed in the so-called hot chamber process. In the process, a casting unit with the casting chamber arranged therein is at least partially immersed in the melt located in the crucible. Advantages of the hot chamber method include high unit performance due to short cycle times and lower injection pressures required than with the cold chamber method.
In the Warrnkammerverfahren the injection pressure is usually in a range of 7 to 35 MPa, while the cold chamber method usually injection pressures from a range of 14 to 140, sometimes up to 200 MPa are required. These high pressures require large driving forces on the casting piston, which presses the melt into the mold, which is why hydraulic cylinders are usually provided to drive the casting pistons. However, these require the presence of a hydraulic unit, which allow only low manufacturing tolerances due to their high operating pressure and therefore require expensive components.
The production of balance weights for motor vehicle wheels is a well known field of application of die casting methods.
For reasons of environmental protection, the majority of balancing weights produced to date from lead alloys are gradually being replaced by harmless metals, such as zinc or zinc alloys. While in the processing of lead alloys already simple, relatively small hot chamber die casting machines with pneumatically driven casting piston are known, it is in the die casting of zinc and zinc alloys state of the art to use hot-chamber die casting machines with hydraulic units, which are much more expensive than those known for the processing of lead alloys Machinery.
The object of the invention is now to provide a method for producing zinc die-cast parts or a zinc alloy that allows a simple machine construction.
This object of the invention is achieved by
that the casting piston of the die casting machine is driven by a pneumatic cylinder.
N2005 / 05100 The advantage of the embodiment according to the invention is that it is possible to dispense with the hydraulic unit usually required for zinc die casting machines and that the machine costs can thereby be significantly reduced.
Furthermore, this completely eliminates the risk of injury to operating personnel due to leaking hydraulic fluid at leaks.
Due to the variety of available on the market embodiments of pneumatic cylinders can be selected for the respective die casting process optimal pneumatic cylinder.
The choice of operating pressure for the pneumatic cylinder according to claims 2, 3 and 4, from a range with a lower limit of 0.2 MPa, in particular 0.4 MPa, preferably 0.6 MPa, and an upper limit of 1, 5 MPa, in particular 1, 2 MPa, preferably 1, 0 MPa, proves to be advantageous because on the one hand give common dimensions for the pneumatic cylinder and on the other hand, a good availability of compressed air is given with the appropriate operating pressure.
In many cases, the operating pressure required for the operation of the pneumatic cylinder can be provided from a compressed air network with central compressed air generation which is present anyway in many operating sites. Furthermore, special designs can be dispensed with in the pneumatic cylinder and often a readily available standard version can be selected.
By forming the method, according to claims 5 or 6, with at least partially immersed in the melt casting container and with the entry of the melt into the casting container through a passage in the immersed part of the casting container, can be used after said hot-chamber die casting process, so that the above-mentioned advantages can be realized for the processing of zinc or zinc alloys.
The passage can be arranged between an upper and lower dead center of the casting piston, whereby this is exposed with raised casting piston and the melt can flow into the casting chamber and is closed during downward movement of the casting piston, whereby the melt located below the passage during the die casting under pressure and the mold is filled.
N2005 / 05100 In another possible embodiment, the passage is located below the lower dead center.
In order to prevent the melt in the casting chamber from being pushed back into the crucible via the passage when the casting piston moves downwards, a valve element is provided in this arrangement which allows the melt to rise from the crucible to the casting chamber when the casting piston is raised , but closes the passageway during the downward movement of the casting piston.
The implementation of the method according to claim 7, according to which the mold elements are automatically adjusted relative to one another, reduces the operations to be performed by the operating personnel in the production process.
The automatic control of the process is carried out by a programmable control and regulating device.
According to claim 8, the moving apart, Zueinanderbewegen and holding in the closed position advantageously carried by its own form-locking device. It is important that the mold elements are pressed in the closed position at their parting planes or dividing surfaces with great force against each other to withstand the high pressures occurring during the casting process, and to minimize the formation of Giessgraten at the pitch.
The implementation of the method according to claim 9, wherein at least two Giessformelemente be adjusted when opening and closing the mold relative to a third mold element in different directions, allows die casting of parts with undercuts.
These mold elements are often referred to as core pull or mold slide. Due to the movement of the casting mold elements in different directions, also workpieces with complex geometry can be cast and formed.
A further advantageous implementation of the method according to claim 10 is to actuate the mold closing device by a pneumatically driven lock cylinder.
Such a lock cylinder can be connected to the same compressed air source as the pneumatic cylinder for driving the casting piston, e.g. with a compressed air supply supplied by a compressed air generator.
N2005 / Ö51Ö0 It is advantageous in this case, the lock cylinder, according to claims 11 to 13, with an operating pressure selected from a range with a lower limit of 0.2 MPa, in particular 0.4 MPa, preferably 0.6 MPa, and an upper limit of 1.5 MPa, in particular 1.2 MPa, preferably 1.0 MPa,
As a result, on the one hand, common dimensions for the pneumatic cylinder can be used and, on the other hand, good availability of compressed air with the corresponding operating overpressure is possible.
It is also advantageous according to claim 14, a casting optionally arising during the casting after the partial opening of the mold by a sprue separation automatically separate from the diecasting. This separation is particularly feasible if the solidified sprue is closed prior to complete opening of the mold, e.g. is released by two opposing mold slide and is separated in the resulting between the mold slides gap by a suitable cutting tool from the diecast part.
As a result, a subsequent removal of the sprue by additional machinery or manual work can be omitted.
To save raw material, it is possible to automatically recirculate the sprue according to claim 15 into the melt. This can be done in the simplest case by gravity via a chute or else with a separate conveyor, e.g. a belt conveyor.
A further development of the method is, according to claim 16, to introduce an insert at least partially into the mold cavity before the casting process. The insert is generally made of a higher melting temperature material, e.g. Steel, and is after the solidification process completely or at least partially enclosed by the casting material.
With composite parts produced in this way, the good design possibilities of the casting material can be improved with advantageous other properties of the insert, e.g. high strength, combined. For balance weights, e.g. used as insert a curved steel clamp, which is partially encapsulated with the casting material zinc or a zinc alloy.
This ensures a high mechanical strength when attaching the balance weight by means of the steel clamp on a rim flange.
N20Ö5 / 051Ö0 The implementation of the method according to claim 17, according to which faulty die cast parts are automatically discharged after shaping prior to introduction into a collecting container, is advantageous because the die cast parts leave the casting mold either individually or in the case of multiple casting molds in small quantities, and for carrying out an automated testing process no or only a little complicated separation of the workpieces is required.
Furthermore, an early detection of faults and intervention in the production process is favored by a test immediately following the casting process.
According to claim 18, in die castings with ferromagnetic insert a test step can be carried out by a magnetic element on which the workpieces are transported past. Faulty die castings with inadequate mold filling and correspondingly lower mass can be discharged from the rest of the flow by the force acting on the ferromagnetic insert by a magnetic element.
A possible development of the method according to claim 19 is to bring the multi-part mold during opening in a distance from the nozzle body.
As a result, the solidified sprue is separated from the melt contained in the nozzle body, whereby the nozzle body remains free of solidified melt.
A flow through the multi-part mold, according to claim 20, with cooling water having a temperature below 20 ° C., in particular from 8 ° C. to 12 ° C., produces a better surface quality than when using cooling water higher temperatures.
At the same time, the time required for the solidification of the die cast part and thus the achievable cycle time is shortened by the increased heat dissipation.
A further object of the invention is to provide a die casting machine, in particular for carrying out such a method, which has a simple structure and enables economical operation.
This object of the invention is achieved in that the casting piston of the die casting machine is operatively connected to a pneumatic cylinder.
N2ÖQ5 / Ö5100 The advantage of the inventive design of the zinc die casting machine is that the casting piston deviating from the prior art is not operatively connected to a hydraulically driven cylinder, but with a pneumatic cylinder.
As a result, the zinc die casting machine does not require a hydraulic power unit and overall has a simpler structure than the known machines, as a result of which the investment costs can be significantly reduced.
The equipment of the zinc die casting machine according to claims 22 to 24, having a pneumatic cylinder, designed for an operating overpressure selected from a range with a lower limit of 0.2 MPa, in particular 0.4 MPa, preferably 0.6 MPa and an upper one Limit of 1.5 MPa, in particular 1.2 MPa, preferably 1.0 MPa, is advantageous because it can be used on the one hand on common dimensions for the pneumatic cylinder and on the other hand, a good availability of compressed air with the appropriate operating pressure is possible.
In particular, this makes it easy to connect the zinc die casting machine to an existing compressed air network with central compressed air generation.
To generate the force required for the casting process on the casting piston, it is advantageous if the piston surface of the pneumatic cylinder, according to claim 25, between 10 times and 30 times the cross-sectional area of the casting chamber in which the casting piston is guided corresponds. In an operating pressure acting on the pneumatic cylinder of e.g. 0.8 MPa, results in an area ratio of 10: 1, between the pneumatic cylinder piston and the casting piston, an injection pressure of about 8 MPa, which allows the implementation of the Zinkdruckgussverfahrens.
Especially for workpieces of smaller dimension, e.g.
Balancing Weights, the required driving forces on the casting piston can be achieved by standard models of pneumatic cylinders. For larger workpieces, of course, the use of pneumatic cylinders in custom-made possible, the cost is generally still lower than a hydraulic cylinder with hydraulic unit.
An advantageous development of the zinc die casting machine according to claim 26 is to form the nozzle body of a main nozzle and a separate nozzle tip.
The nozzle tip is due to the high forces in contact with the mold and the separation
N2005 / 05100 of the solidified sprue of the melt in the Düsenkö [phi] he exposed to heavy wear, which is why it is advantageous to form the Düsenenkö [phi] he not one piece but from a main nozzle and a mounted therein, relatively easily replaceable nozzle tip.
To achieve optimum flow conditions for the melt and, accordingly, good die casting quality, an embodiment of the main nozzle and the nozzle tip according to claims 27 and 28 has proved to be advantageous.
It is also advantageous to equip the nozzle body of the zinc die casting machine with a heating device. This can be formed by electrical heating elements, which are arranged on the outside of the Düsenenkö [phi] ers or in its interior integrated.
The electrothermal heat generation can be carried out in various ways, e.g. conductive or inductive. Alternatively, it is also possible to heat the nozzle body by gas burners. By means of the arrangement on or in the nozzle chamber, it is possible, without manipulation with external heat sources, to remelt solidified zinc in the nozzle chamber or to prevent the melting of the zinc melt between the individual casting operations or during interruptions in operation , The control and regulation of the heater is advantageously carried out by the control and regulating device of the zinc die casting machine.
A further advantageous embodiment of the zinc die-casting machine according to claim 30, in which the longitudinal axis of the Düsenkö [phi] ers relative to the horizontal run increasingly aligned.
As a result, melt is prevented from exiting without pressure from the casting piston at the outlet opening of the nozzle body.
By the execution of the zinc die casting machine according to the features of claims 31 and 32, the production of the die castings is made possible by the hot chamber die casting process. This method requires, as mentioned above, relatively low pressures and is well suited for implementation on die casting machines without hydraulic power unit. The passage can be formed by a simple opening through which the melt from the crucible enters the casting chamber.
The arrangement of a valve element in the passage, which allows the flow of melt into the casting chamber, but prevents leakage of melt through the passage, allows the
N20O5 / 0510O Arrangement of the passage also in the area of the underside of the casting chamber, i. below the bottom dead center of the casting piston.
It is advantageous if the casting chamber according to claim 33 is formed by a cylindrical bore in a bush inserted into the casting container.
Since the walls delimiting the casting chamber are subjected to mechanical and / or chemical wear by the movements of the casting piston and by the melt itself, it is economical to form the casting chamber by means of a replaceable bush, thereby increasing the service life of the casting vessel.
A further development of the zinc diecasting machine according to the invention consists according to claim 34 in that the mold closing device is operatively connected to a pneumatically driven closing cylinder.
The piston rod of the lock cylinder can be directly connected to an adjustable mold element, but to achieve higher closing forces, it is also possible, means for further power amplification, e.g. a lever system between lock cylinder and adjustable mold part to provide.
It is advantageous if the lock cylinder according to claim 35 is designed for an operating overpressure selected from a range with a lower limit of 0.6 MPa and an upper limit of 1.0 MPa. As a result, on the one hand, common dimensions for the lock cylinder are made possible and, on the other hand, a good availability of compressed air with the corresponding operating overpressure can be achieved.
In particular, the required compressed air can be provided by a compressed air network with central compressed air generation.
The mold closing device is advantageously arranged according to claim 36 on a base plate supported by a machine frame, wherein sufficient mechanical dimensioning is to be taken into account since large forces must be transmitted to the individual mold elements from the mold closing device for secure locking of the mold.
It is advantageous according to claim 37, if one of two relatively adjustable casting mold elements one along guide columns is adjustable.
With sufficient mecha-
N2005 / 0510ö-ionic dimensioning of the guide columns is thus possible even at high casting pressures occurring an exact positioning of the mold elements relative to each other.
The design of the zinc diecasting machine according to claims 38 and 39 with mutually substantially parallel and approximately perpendicular to the base plate oriented guide columns results in a stable structure for guiding the adjustable mold element.
A further advantageous embodiment of the zinc die casting machine according to claim 40 is that the first mold element to be arranged on an adjustable along the guide columns mold support plate.
The first mold element is thereby releasably connected to the mold support plate and can be removed to perform work on the mold from the mold support plate.
According to claim 41, the more remote from the base plate ends of the guide columns can be connected to each other by a support plate parallel to the base plate, which on the one hand increases the strength and rigidity of the guide column assembly and makes it possible to attach the lock cylinder, according to claim 42, to the support plate.
In order to achieve high positive locking forces, it is advantageous, according to claim 43, to move the mold support plate relative to the support plate by a toggle lever system actuated by the lock cylinder.
By suitable choice of the individual lever lengths, the force exerted by the lock cylinder can be amplified many times and thus the locking of the mold can be ensured.
A relief of the mold setting can be achieved by a height adjustment device according to claim 44. This is arranged between the mold support plate and the mold element and in particular comprises two cooperating wedge elements, which adjust the distance between the mold support plate and the mold element in a relative movement.
This construction is much simpler than adjustment systems known from the prior art, in which the support plate is adjusted in its position along the guide columns.
N2005 / 05100 For the execution of the demolding, it is advantageous if the second mold element opposite the first mold element is arranged according to claim 45 on an adjustable along the guide columns Abreissplatte.
For separating the solidified sprue from the melt in the nozzle chamber, it is advantageous if the tear-off plate according to claim 46 is adjustable relative to the base plate by means of a tear-off cylinder.
This tear-off process is performed each time the mold is opened by activating the tear-off cylinder and ensuring that the tip of the nozzle bowl remains free from solidified melt.
A refinement of the zinc diecasting machine according to claim 47 is characterized in that the second casting element arranged on the tear-off plate is formed from at least two slide guides which are movable transversely to the direction of the guide columns and in opposite directions by means of a guide arrangement. By this movable transversely to the direction of the guide columns mold slide casting of workpieces with undercuts is possible, whereby the variety of possible workpiece shapes increases greatly.
The mold slides can advantageously be forcibly guided by a slide guide, which moves the mold slide in a direction transverse to the direction of movement of the tear-off during a movement of the tear-off.
According to claim 48, it is further advantageous to form the sprue of the diecast part by means of recesses in the parting plane of one or both mold slides.
As a result, viewed in the direction of flow of the melt, the sprue, viewed from the outlet opening of the nozzle tip to the casting mold, can taper in a cone-shaped manner, which results in good flow conditions for the melt.
For the rational removal of the solidified sprue from the diecast part, it is advantageous, according to claim 49, to provide a sprue separation device which moves a parting tool, in particular a cutting tool, into the space created between the form slides during opening of the mold and thereby separates the sprue from the diecast part.
N2ÖÖ5 / 051Ö0 This sprue separation device is advantageously arranged on the tear-off plate after application 50.
As a result, the sprue separation device is moved when opening the mold and is easier to adjust to achieve a clean cut.
By means of a conveyor according to Anspmch 51, the separated sprue parts can be automatically returned to the crucible and thereby material and energy can be saved, since the immediately after the solidification still hot sprue parts require little energy to re-melting.
The conveyor consists in the simplest case of a conveyor chute, but may also be formed by a belt conveyor or other driven conveyor.
According to Anspmch 52, it is also possible that the mold elements, in particular the mold slide form a hole with closed mold, can be at least partially introduced into the mold cavity and then poured by a prefabricated insert. As a result, zinc moldings with prefabricated parts, preferably of other materials, e.g. Steel, reliably connected, in particular when the insert has holes or undercuts, by a positive connection in the solidified Dmckgussteil is effected.
For the production of balance weights made of zinc, a mounting bracket made of spring steel can be used as an insert, with which the balance weight can be fixed to a rim flange.
An advantage of an embodiment of the zinc die casting machine according to Anspmch 53, with a sorting device for the discharge of faulty die castings, between the mold and a collecting container for the Dmckgussteile. Since the die casting parts leave the casting mold individually or in small quantities in the case of a multiple tool, the separation necessary for checking for defects has already been carried out or can be carried out with simple means.
Furthermore, the early detection of errors makes it possible to react quickly to production errors.
In die castings with ferromagnetic inserts, the sorting device according to Anspmch 54 comprise a magnetic element. With this, molded parts with inadequate mold filling and the resulting lower weight can be held or at least deflected by magnetic attraction forces in the transport path.
N2005 / Ö5100 can be passed through the magnetic element of the sorter unhindered during fully ejected castings due to their higher weight.
By passing cooling water through cooling water channels in the mold elements, according to Anspmch 55, the time required for the solidification of Dmckgussteile can be reduced,
whereby the unit performance can be increased.
Another advantage is obtained in that the guide columns according to Anspmch 56 are aligned substantially parallel to the longitudinal axis of the Düsenkö [...]. The contact force between the one or more die elements arranged on the tear-off plate and the nozzle body therefore largely acts in the direction of the nozzle nozzle axis, thereby avoiding bending moments on the nozzle body.
Furthermore, this arrangement causes a simpler setting of the mold, since the height adjustment device between the mold support plate and the first mold element is also effective in the longitudinal direction of the Düsenkö [s]. * <*>
For monitoring the closing process of the mold, it is advantageous if at a parting plane between relatively adjustable mold elements at least one of the Giessformelemente a test hole is arranged, which is fluidly connected via a channel with a pump and a pressure sensor. This is largely sealed pressure-tight closure of a multi-part casting mold by a contacting mold element, while in a faulty closing and poor contact between the mold elements of the channel is connected via the opening with the ambient pressure.
As a result, an insufficient closing of the mold can be detected by means of the Dmcksensors and be blocked by the control and regulating device, the triggering of the casting process. The Prüfdmck in the channel may be increased or decreased compared to the ambient pressure, i. the pump generates an overpressure or a vacuum.
The invention will be explained in more detail below with reference to the embodiments illustrated in the drawings.
Show it:
1 shows a cross section of a zinc molding machine according to the invention in a simplified, schematic representation;
2 shows a section through the mold and the mold closing device according to the
Line II-II in Fig. 1;
3 is a view of the open closing mold according to the line 111-111 in Figure 2 in a simplified, schematic representation.
4 shows a cross section through the closed mold with the first mold element, mold slide and tear plate and insert before the molding process according to the line IV-IV in Figure 3 in a simplified, schematic representation ..;
5 shows a cross section through the tear-off plate with a mold slide guided therein with the mold open and a demolded die-cast part, as well as a solidified sprue separated off from the cast-off device according to the line V-V in FIG. 3.
By way of introduction, it should be noted that in differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, the disclosures contained throughout the description can be analogously applied to the same parts with the same reference numerals or the same component names.
Also, the location information chosen in the description, such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and are to be transferred to a new position analogously to the new situation. Furthermore, individual features or combinations of features from different embodiments shown and described can also represent separate, inventive or inventive solutions.
1 shows a cross section through the zinc molding machine 1 according to the invention for carrying out the production method in a simplified, schematic representation. A machine frame 2 carries the individual components of the zinc molding machine 1 and is supported on a footprint 3.
Also on the footprint 3 rests a crucible 4 by a liquid molten metal 5 is zinc or a zinc alloy. The crucible 4 may be connected to the machine frame 2, in
N2005 / 051öö.
15 of the illustrated embodiment, however, it is designed to be movable over rollers on the footprint 3. The crucible 4 is equipped with a heating device, not shown, which prevents by heat supply, a drop in the temperature of the melt 5 below the melting temperature or is used for melting of solid starting material. The heating device may e.g. be operated with electricity or gas. In the melt 5, a lower part of a casting unit 6 immersed, which is used to convey the melt 5.
This comprises a mounted on the machine frame 2 casting container 7 made of a highly heat-resistant steel. In the casting container 7, a sleeve 8 is vertically inserted from above, which has an open-top circular cylindrical opening 9, which forms the casting chamber 10 of the casting unit 6. The bush 8 is designed circular cylindrical for reasons of ease of manufacture and has at its upper edge a collar which rests on a horizontal bearing surface of the casting container 7. The inclusion of the sleeve 8 in the casting container 7 is in this case a simple, vertical, cylindrical bore.
However, the casting chamber can also have a cross-section which deviates from the circular shape, and, for example, have a rectangular or square cross-section.
The melt 5 enters the casting chamber 10 from the crucible 4 through a passage 11 arranged in the upper region of the casting chamber 10 and located below the liquid level of the melt 5, penetrating the sleeve 8 and the casting container 7.
To carry out a casting process, the melt 5 located in the casting chamber 10 is set by a casting piston 12, which is guided in the cylindrical bore 9 of the sleeve 8, by a vertical downward movement below Dmck. The casting piston 12 is drive-connected via a connecting element 13 with a cylinder rod 14 of a vertically oriented pneumatic cylinder 15.
The pneumatic cylinder 15 supplies the forces necessary for carrying out a casting process and for moving the casting piston 12 and is designed with material selection and design for the elevated temperatures occurring above the crucible 4. The compressed air supply to the pneumatic cylinder 15 via a control valve unit 16 from a compressed air source 17. This can be a separate, the zinc die casting machine 1 associated Dmckluftpumpe or even a Dmckluftnetz with central compressed air generation. In addition to compressed air can also
N2005 / 05100 other gases than fluid for the operation of the pneumatic cylinder 15 are used. The pneumatic cylinder 15 is also attached to the machine frame 2.
The connecting element 13, between piston rod 14 and casting piston 12 is formed in the described embodiment as a quick clamping element and allows repair or maintenance, a rapid release of the pneumatic cylinder 15 from the casting piston 12th
In the described embodiment, the piston area of the pneumatic cylinder 15 is approximately 10 times the piston area of the casting piston 12. The pressure which can be exerted on the melt 5 in the casting chamber 10 is in this case at most 10 times the operating overpressure provided by the compressed air source 17.
With an operating overpressure in a range from 0.6 to 1.0 MPa usually provided by a compressed air network in industrial premises, injection pressures of approximately 6 to 10 MPa can be achieved in the embodiment described, which corresponds to the lower range of the injection pressures customary for the hot-chamber compression molding process , For applications in which a higher injection pressure is required, the necessary piston force can be achieved by choosing a larger-sized pneumatic cylinder 15 or by interposing a mechanical force amplification, e.g. a lever system that multiplies the piston force of the pneumatic cylinder 15.
In Fig. 1, the pouring piston 12 is shown in a position near the top dead center, in which the passage 11 is released.
When triggering the so-called DruckgussSchusses, so the implementation of the actual casting process, the casting piston 12 is driven by the pneumatic cylinder 15, moved vertically in the casting chamber 10 down. Once the piston surface of the casting piston 12 or an unillustrated sealing element, e.g. a piston ring has passed through the passage 11 on the circumference of the casting piston 12, the melt 5 set under pressure leaves the casting chamber 10 through a conveying channel <> 18, which is formed in the embodiment described as a riser in the casting 7. Through this, the melt 5 is pressed into a nozzle channel 19 which adjoins the delivery channel 18 and, in the embodiment described, comprises a cylindrical main nozzle 20 and a nozzle tip 21 attached to its end.
The main nozzle 20 and the nozzle tip 21 are hollow drilled and form the extension of the conveying channel 18. The connection between the nozzle tip 21 and main nozzle 20, and the connection between the main nozzle 20 and the casting container 7, each consisting of a conical seat, wherein for releasing
N2005 / 05100 of the conical seat are each a suitable means, e.g. a Abdrückmutter or a jacking screw can be provided.
The Düsenkö [19] is aligned by the junction with the casting container 7 approximately 30 ° relative to the horizontal increasing, whereby leakage of melt 5 between the individual casting operations is avoided.
The non-protruding into the melt 5 part of the casting container 7 and the Düsenkö [19] are equipped with a heating device, not shown, which prevents solidification of the melt 5 in the upper region of the conveying channel 18 and in Düsenkö [19] He by heat , and optionally solidified material in the delivery channel 18 and in the Düsenkö [phi] he 19 can melt again. The heater is designed as an electrical resistance heater, but can also be used for combustion of gas or other fuels, as well as other heaters, such as e.g. Induction heaters, based.
The main nozzle 20 has an inner diameter selected from a range having a lower limit of 4 mm and an upper limit of 8 mm, preferably 6 mm.
An outlet opening 22 at the nozzle tip 21 has an inner diameter selected from a range with a lower limit of 3 mm and an upper limit of 5 mm, but preferably 4 mm, wherein the transition from the inner diameter of the main nozzle 20 to the inner diameter of the outlet opening 22nd in the nozzle tip 21 is conical.
This choice of inner diameter has proven to be particularly advantageous for the zinc diecasting machine 1 described with regard to the achievable workpiece quality, since they cause good flow conditions for the melt 5.
The other main constituents of the zinc casting machine 1 next to the casting unit 6 are the casting mold 23 and the mold closing device 24, which can move at least two casting mold elements 25, 25 'forming the casting mold 23 relative to one another and fix them in defined positions.
In Fig. 2, the mold 23 and the mold closing device 24 are shown with reference to a sectional view along the line II-II in Fig. 1.
The mold members 25, 25 'form a mold cavity 27 (shown in FIG. 4) in closed and contacting positions at parting planes 26 and / or parting surfaces, which defines the shape of a die casting 28 to be produced (shown in FIG. 5). The closed mold 23
During the casting process, N2005 / 05100 touches the nozzle tip 21 of the nozzle body 19, whereby the molding cavity 27 is connected to the casting unit 6. In the described embodiment of the zinc die casting machine 1, a casting mold 23 for producing balance weights 29 of zinc or a zinc alloy is formed.
However, the zinc die casting machine 1 can also be used for the production of all other conceivable die-cast parts 28 which can be produced by the method according to the invention due to the freedom of design of the casting mold 23.
The form-locking device 24 is arranged on a base plate 30 fastened to the machine frame 2, wherein in the described embodiment it is aligned perpendicular to the longitudinal axis of the nozzle body 19, thus inclined 30 ° relative to the vertical.
In other embodiments of the zinc die casting machine 1, the nozzle body 19 and the base plate 30 may also occupy other angles, e.g. also be aligned horizontally and vertically.
To guide the adjustable mold elements 25, 25 ', at least two, in the described embodiment, four guide columns 31 are arranged on the base plate 30, which are aligned parallel to each other. Furthermore, the guide columns 31 are aligned at right angles to the base plate 30 and thus parallel to the longitudinal axis of the nozzle body 19 (see also FIG. 1). The central axes of the parallel guide columns 31 are spaced from each other and the intersections of the central axes with the base plate 30 form the corners of a rectangle.
As a result of this arrangement, there is still sufficient space between the guide columns 31 for the mold elements 25, 25 'to be guided. The remote from the base plate 30 ends of the guide columns 31 are connected to one another to the base plate 30 largely parallel support plate 32 with each other. Thereby, the rigidity of the guide column assembly and the entire mold closing device 24 is further increased.
Between the base plate 30 and the support plate 32, the mold 23 is arranged, wherein a first mold element 25 is arranged on a along the guide columns 31 adjustable mold support plate 33. In the exemplary embodiment described, this has four guide bushes through which an exact guidance along the guide columns 31 can be achieved.
N2ÖÖ5 / 051Ö0 is guaranteed.
The first mold element 25 is arranged on the base plate 30 facing side of the mold support plate 33.
A second mold element 25 'is arranged between the mold support plate 33 and the base plate 30 on an also along the guide columns 31 adjustable tear-off plate 34. The second mold element 25 'is arranged on the mold support plate 33 facing side of the tear-off plate 34. By adjusting the tear-off plate 34 and the mold support plate 33, the facing mold elements 25 and 25 'can be moved relative to each other, placed in a position contacting each other at the parting planes 26 or in a spaced-apart, open position, the mold 23 so closed or opened ,
When the mold 23 is closed, the second mold element 25 'makes contact with the nozzle tip 21 of the nozzle body 19.
The adjustment of the mold support plate 33 with the first mold element 25 arranged thereon is effected by a pneumatically driven lock cylinder 35, the movement of a piston rod 36 of the lock cylinder 35 being transmitted to the mold support plate 33 via a toggle lever system 37. The lock cylinder 35 is designed for an operating pressure selected from a range with a lower limit of 0.6 MPa and an upper limit of 1.0 MPa and is attached to the support plate 32 on the side facing away from the mold 23. The piston rod 36 projects through an opening in the support plate and is aligned coaxially with the nozzle body 19.
The Dmckluftzufuhr to the lock cylinder 35 via a control valve unit 38 from the Dmckluftquelle 17, which also supplies the pneumatic cylinder 15. But it is also possible to equip the lock cylinder 35 with a separate compressed air supply.
The toggle lever system 37 is disposed between the support plate 32 and the mold support plate 33. In the described embodiment, the toggle lever system 37 is designed as a double-knee lever system, whereby the force exerted on the mold support plate 33 force in the extended end position, i. with closed mold 23, a multiple of the force exerted by the lock cylinder 35 corresponds force.
The adjustment of the tear-off plate 34 with the second casting element 25 'arranged thereon is effected by a pneumatically driven tear-off cylinder 39.
This is attached to the base plate 30 on the side facing away from the mold 23 with its Kol
N20O5 / 051OO rod 40 protrudes through an opening in the base plate and pushes the tear-off plate 34 from the base plate 30 when actuated. The second mold element 25 'has a sprue 41 (shown in FIG. 4), through which the melt 5 is injected during the casting process from the outlet opening 22 of the nozzle tip 21 into the mold cavity 27.
After each casting process remains in the runner 41 as a sprue 42 (shown in Fig. 5) designated part of solidified material.
The tear-off cylinder 39 serves to bring the casting mold element 25 'arranged on the tear-off plate 34 at a distance from the nozzle tip 21 when the casting mold is opened, as a result of which the solidified sprue is separated from the nozzle tip and only liquid melt 5 remains there.
As shown in simplified form in FIG. 2, the mold 23 can be equipped with a cooling device to increase the unit output, which dissipates the heat transferred from each cast workpiece to the mold 23.
In the described embodiment, the cooling device by the mold elements 25, 25 'leading cooling water channels 43 through which is supplied during operation of the Zinkdruckgiessmaschine 1 cooling water and discharged after heat absorption. The cooling water used for this can also be used to adjust the mold temperature by the inlet temperature is varied, and thereby the transmitted heat output is influenced. A cooling water temperature at the inlet to the cooling water channel 43 of less than 20 ° C., preferably between 8 and 12 ° C., has proved to be advantageous.
In order to influence the cooling of the Dmckgussteiles 28 in the mold 23 targeted, each Giessformelement can be equipped with its own cooling water circuit and individually adjustable coolant temperature.
As further illustrated in FIG. 2, the zinc die casting machine 1 is equipped with a height adjustment device 44 for the first casting mold element 25. Through this, the first mold element 25 can be adjusted in the direction of the guide columns 31 relative to the mold support plate 33. In the described embodiment, the height adjustment device 44 comprises a wedge element 45 fixedly connected to the mold support plate, a wedge element 45 'displaceably mounted on the first mold element 25, and an adjusting screw 46.
By turning the screw 46 is the movable wedge element via a driver
N2005 / 05100 45 'along the wedge surfaces facing each other, whereby the distance between the mold support plate 33 and the first mold element 25 is changed. However, the wedge elements 45 may also be arranged and guided in other ways in order to change the distance between the mold support plate 33 and the first mold element 25. By the height adjustment device 44, the position of the first mold element 25 can be changed without changing the toggle lever system 37 or the lock cylinder 35 and thereby the locking force acting on the mold 23 can be influenced.
As further seen in FIGS. 2 and 3, the second mold member 25 'disposed on the tear-off plate 34 comprises two mold slides 47, 47' which are adjustable relative to one another.
For this purpose, they are displaceably mounted in the tear-off plate 34 by means of a guide arrangement 48. The guide assembly 48 is formed as a T-slot flat guide, but may be a motion guide of a different design, e.g. be a dovetail guide or a round guide. The mold slides 47, 47 'can be adjusted along the guide arrangement 48 transversely to the longitudinal direction of the guide columns 31, between a position contacting each other at graduation planes 26' with the mold closed and a position spaced apart from the graduation planes 26 'with the mold 23 open. To carry out this adjustment movement, the mold closing device 24 has a slotted guide 49, which adjusts the mold slides 47, 47 'between the closed and opened openings.
For this purpose, on the base plate 30, two link elements 50, each with a link 51, in each of which a with a mold slide 47, 47 'connected link pin 52 is guided attached. The scenes 51 are designed so that the mold slides 47, 47 'are pressed against each other at a minimum distance between the tear-off plate 34 and the base plate 30 at their parting planes 26 and thus form the second mold element 25'. With the opening of the mold 23 increasing distance between the tear plate 34 and the base plate 30, the mold slides 47, 47 'pulled apart by the forced operation of the slide pins 52 in the scenes 51 transverse to the direction of movement of the tear plate 34. The movement of the tear-off plate 34, along the guide columns 31, is divided into two partial movements.
The first partial movement of the tear-off plate is effected by the abovementioned tear-off cylinder 39, which shifts the tear-off plate 34 with the contacting form slides 47, 47 'from a pouring position indicated by dotted lines in FIG. 2 into an intermediate position indicated by dashed lines. At the same time, the mold slides 47, 47 'through the
N2005 / 05100 Slotted guide placed a small distance apart. The second partial movement of the tear-off plate 34, from the intermediate position shown in dashed lines in the end position shown in solid lines in Fig. 2 by a demolding cylinder 53, whereby the distance between the mold slides 47, 47 'by the slide guide 49 is further increased and the solidified Die casting 28 (in Fig. 5 represents) is completely removed from the mold and falls from the open mold 23 down.
To prepare a new casting cycle, the tear-off plate 34 is then withdrawn by the demolding cylinder 53 in the casting position indicated by dashed lines, whereby the mold slides 47, 47 'are pressed against each other again.
By a semi-conical recess 54 in the dividing surfaces 26 'of the mold slide 47, 47' is formed in the casting position of the sprue 41, through which the outlet opening 22 of the nozzle tip 21 is connected to the mold cavity 27.
FIG. 3 shows, in addition to the mold slides 47, 47 'guided in the tear-off plate 34, an arrangement for testing the tightness of the closed casting mold 23. This comprises a test bore 55 in the parting plane 26 'of the mold slide 47', a channel 56 which fluidly connects the test bore 55 with a pump 57 and a Dmcksensor 58.
When the mold 23 is completely closed, the test bore 55 is completely closed by the dividing plane 26 'of the contacting mold slide 47, whereby an overpressure or underpressure generated by the pump 47 in the channel 56 is maintained. In the event that the test hole in a faulty closing operation, e.g. is not completely closed by a foreign body between the shifters 47, 47 ', the channel 56 communicates with the ambient air pressure via the test bore 55, and the pressure in the test channel 56 is changed with respect to the pressure when the test bore 55 is sealed. This pressure change is detected by the pressure sensor 58 and transmitted to a control and regulating device 59 of the zinc molding machine 1. As a result, the triggering of a casting process with incomplete or incorrectly closed mold 23 can be prevented.
In Fig. 3, only one test hole and a test channel is shown, but it can be monitored by arranging a plurality of test holes 55, the tightness between all contacting mold elements 25.
N2005 / 05100 In order to be able to produce compression molded parts 28 with inserts 60 (see FIG. 4), the closed casting mold 23 has an opening 61, through which a section of a prefabricated insert can be introduced into the mold cavity 27 and subsequently cast in. This opening 61 is formed in the embodiment described by recesses on the form slides 47, 47 (see FIG. 4).
The insert 60 must be tightly enclosed by the dividing planes 26 when the mold 23 is closed, in order to prevent melt from escaping during the casting process by spikes between the insert 60 and the opening 61, resulting in the promotion of small dimensional tolerances in the insert 60. In the manufacture of balance weights of zinc or zinc alloys, a curved steel bracket is used as the insert part 61, with which the balancing weight 29 can be attached to a rim flange of a vehicle wheel.
The feeding of the inserts 60 in the closed mold 23 is effected by an unillustrated, automatic feeder with upstream singulator.
After the first partial movement of the tear-off plate 34, the solidified molded part 28 is still connected to the solidified sprue 42 and between the form slides 47, 47 'has been created by the slide guide 49, a gap by the solidified sprue is.
1 and 5, a sprue separation device 62 is shown, which separates the now freely accessible sprue 42 in this position from the compression casting 28.
The sprue separation device 62 is attached to the tear-off plate 34 and includes a pneumatically driven cutting cylinder, and as a cutting tool, a cutting tool 63, which enters the existing between the mold slides 47, 47 'gap and the sprue 42 is separated directly from the Dmckgussteil 28. The sprue 42 is collected by a conveyor 64 and returned to the crucible 4. The conveyor 64 consists in the simplest case of a conveyor chute, but may also be formed by a belt conveyor or other driven conveying means. In the mold 23, for the production of balancing weights 29, the insert 60 engages behind a portion of the mold slides 47, 47 '(see FIG. 4).
After carrying out the first partial movement of the tear-off plate 34, the distance between the two mold slides 47, 47 'is even smaller than the width of the insert, whereby this together with the pressure casting 28 is still on
N2005 / 05100 - "
24
Only after the second partial movement of the tear-off plate 34 has been carried out by actuation of the demoulding cylinder 53 is the distance between the mold slides 47, 47 'greater than the width of the insert 60, whereby it is released and the molded part 28 leaves the mold 16. The individual molded parts 28 drop out of the open mold 23 onto a conveyor chute 65 and are supplied by this to a sorting device 66.
In this sorting means are included means for detecting defective parts in order to separate them from the good parts, which are fed to a collecting container 67. As means for detecting defective die cast parts 28, e.g. a camera with attached evaluation for contactless for the measurement of part geometries or a load cell for measuring the workpiece weight or similar systems are used. In the case of the production of balancing weights 29 with a cast-in steel clamp, it is also possible to sort the sorting device 66 with a magnetic element 68 for sorting faulty workpieces, which exerts a magnetic attraction force on the steel clamps of the balancing weights 29 transported past.
If the mold cavity 27 has not been completely filled with melt 5 in the event of a faulty casting process, the weight of the faulty balancing weight 29 is lower than in the case of a completely ejected part. These erroneous balance weights 29 of lesser weight are received by the magnetic element 68, e.g. is arranged on the underside of the conveyor chute 65, held and can be discharged through an ejector, not shown, in a separate collection container.
The control and regulating device 59 is connected to the usual, the states of the individual machine parts monitoring sensor elements and can perform programmatically or operator-controlled in the Beschreibimg the individual machine parts operations and processes.
These include in particular the sequence control for the opening and closing of the mold 23 by means of the mold closing device 24 and the implementation of the casting process with the casting unit. 6
The figures show possible design features of the zinc molding machine 1 used for carrying out the method, it being noted at this point that the invention is not limited to the specifically illustrated embodiment variant thereof, but rather also various combinations of the individual design features
N2OO5 / 051OO are mutually possible and this possibility of variation due to the doctrine of technical action by objective invention in the skill of those working in this technical field expert.
There are therefore also all possible embodiments, which are possible by combinations of individual details of the illustrated and described embodiment, the scope of protection.
For the sake of organization, it should finally be pointed out that, for a better understanding of the structure of the zinc casting machine, these or their components have been shown partially unmeshold and / or enlarged and / or reduced in size.
The task underlying the independent inventive solutions can be taken from the description.
Above all, the features shown in FIGS. 1 to 5 can form the subject of independent solutions according to the invention, in particular the return of the sprue to the melt, the inclination of the nozzle body and the monitoring of the correct closure of the mold by means of a pressure monitor.
The relevant tasks and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of these figures.
N20Ö5 / 0510O Identification of numbers Zinc die casting machine Machine base Contact surface Melting crucible Melting unit Casting bowl Bushing Casting chamber Passage Casting piston Connecting element Piston rod Pneumatic cylinder Control valve unit Compressed air source Delivery channel Nozzle [phi] he main nozzle Nozzle tip Outlet mold Mold closing device Casting element Parting plane Mold cavity Casting part Balance weight Base plate Guide pillar Support plate Forming plate Breakaway plate Locking cylinder
36 piston rod
37 toggle lever system
38 control valve unit
39 tear-off cylinder
40 piston rod
41 sprue
42 sprue
43 cooling water channel
44 height adjustment device
45 wedge element
46 adjusting screw
47 mold slide
48
guide assembly
49 Slotted guide
50 link element
51 scenery
52 sliding pins
53 demolding cylinder
54 recess
55 test bore
56 channel
57 pump
58 pressure sensor
59 control device
60 insert
61 opening
62 sprue separation device
63 cutting tool
64 conveyor
65 conveyor chute
66 sorting device
67 collection containers
68 magnetic element
N2005 / 05100