Druckgusseinrichtung, insbesondere zur automatischen Massenfertigung von Gussteilen im Durchlaufverfahren Die Erfindung betrifft eine Druckgusseinrichtung, insbesondere zur automatischen Massenfertigung von Gussteilen im Durchlaufverfahren.
Zur Zeit wird in den Giessereien das Gussmaterial, beispielsweise Magnesium und Aluminium, in Form von Rohmasseln in Schmelzöfen erschmolzen und an- schliessend in Tiegel umgefüllt, die mittels Kran oder Gabelstapler in Warmhalteöfen eingesetzt werden.
Hier wird das Metall gewaschen und nach entsprechender Ab- standszeit wiederum in an Druckgussmaschinen stehende Arbeitstiegel umgefüllt. Die Befüllung der Druckguss- maschinen erfolgt von hier aus automatisch durch eine Stickstoffpumpe über ein beheiztes Füllrohr oder von Hand.
Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, dass der an sich gute Reinheitsgrad des Rohmaterials durch die Behandlung mit Waschsalzen infolge Oxydation, durch Schlacken und Schmutzeinflüsse beeinträchtigt wind. Besonders bei Magnesium entstehen trotz Abdeckung der Schmelze mit Salz oder Schutzgas Brände, die eine zusätzliche Verunreinigung der Schmelze zur Folge haben. Alle .der Verschmutzung und Reinigung unter worfenen Einrichtungen für das Schmelzen, Waschen,
Warmhalten des Metalls und für das Befüllen der Maschinen sind in der Anschaffung sehr teuer und un terliegen einem starken Verschleiss. Die anfallenden Reinigungs und Reparaturkosten sind hoch.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, den Arbeitsablauf zu vereinfachen und zu verkürzen, sowie die erwähnten Einrichtungen weitgehend auszuschlies- sen und die genannten Nachteile zu vermeiden. Erfin- dungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Druck- gusseinrichtung gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine an der Druckgussmaschine angebrachte, unmittel bar in die Einfüllöffnung der Füllbüchse arbeitende elektrische Schmelzanlage,
die in ihrer Grösse für die zum Giessen jeweils eines Gusstücks erforderliche Menge ausgelegt ist und das Gussmaterial in dieser Menge zugeführt erhält.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird zum Schmelzen und Warmhalten des Gussmaterials entwe der ein gemeinsamer Tiegel verwendet, oder es wird eine gesonderte über dem induktionsbeheizten Warm haltetiegel angeordnete, an beiden Enden offene Induk tionsspule vorgesehen, die in ihrer Leistung so ausge legt ist, dass das Gussmaterial beim .Durahbewegen innerhalb der von der Taktzeit der Druckgussmaschine bestimmten Zeit geschmolzen wird und in den Warm haltetiegel fliesst. In letzterem Fall ist es zweckmässig, an der Innenwand der Induktionsspule mehrere, insbe sondere drei Keramikleisten anzubringen, die in Längs richtung der Spule verlaufend und sich nach unten ver engend der Führung und Halterung des Gussmaterials dienen.
Zum Entleeren des Tiegels in die Füllbuchse kann mit Vorteil ein druckluftbetätigter Verschlusschieber vorgesehen werden; oder der Tiegel wird kippbar um eine Welle angeordnet zum Eingiessen des Schmelzma terials unmittelbar in die Öffnung der Füllbuchse.
Eine weitere Verkürzung der für das Schmelzen der einzelnen Massel erforderlichen Zeitspanne kann dadurch erreicht werden, dass ein dem Abfluss der Schmelze in die Füllbüchse dienendes überlaufrohr im Schmelztiegel angeordnet wird. Die Höhe des über laufrohres wird dann in weiterer Ausbildung der Erfin dung so bemessen, dass eine zum Untertauchen einer einzelnen Massel ausreichende Menge flüssigen Schmelzsumpfes im Tiegel verbleibt.
Durch Glas Eintauchen der Massel in den Schmelz- sumpf erfolgt der Wärmeübergang auf die Massel be sonders intensiv und schnell, so dass die Schmelzzeit gesenkt und die Kapazität der gesamten Giessanlage gesteigert wird. Beim Einbringen einer Massel wird im Tiegel eine Metallmenge verdrängt, die dem Volumen der eingebrachten Massel entspricht. Diese Menge fliesst über das überlaufrohr (Standrohr) auf kürze stem Wege der Füllbüchse zu.
In weiterer vorteilhafter Ausbildung dieser Ausfüh rungsform der Druckgussvorrichtung kann ein Schutz- rohr vorgesehen werden, das das überlaufrahr an sei- her Mündung abschirmt und etwaige auf der Oberflä- ehe der Schmelze schwimmende Oxyde und sonstige Verunreinigungen zurückhält, so dass nur sauberes Material abläuft.
Das Schutzrohr kann mit Ausströmlöchern verse hen, durch den Deckel des Tiegels hirndurchgeführt und an die Schutzgasleitung angeschlossen sein. Das Schmelzen der Massem, vor allem von Magnesium- masseln, erfolgt dann weitgehendst unter Luftabschluss bzw. unter dem Schutz einer Schutzgasdusche. Die Gefahr von Bränden ist dadurch praktisch ausgeschlos sen.
Um ein Nachlaufen des Metalls zu verhindern, kann bei Einbringung der Massel in den Tiegel für die Dauer des Metallüberlaufs zusätzlich ein Tauchkörper in den Schmelzsumpf eingeführt werden. Nach Ausfah ren des Tauchkörpers ist der Schmelztiegel dann so weit gesenkt, dass ein Metallnachlaufen durch Maschi nenerschütterungen oder dgl. nicht mehr möglich ist. Auf diese Weise kann auf jegliche - im praktischen Giessbetrieb meist doch anfällige - Ventile verzichtet werden.
Zweckmässig sitzt die den Tiegel umgebende In duktionsspule in einem allseitig geschlossenen Raum, der nach oben durch einen Rahmen, unten durch einen Boden und nach aussen durch einen Cu-Blechmantel sowie einen unter Belassung eines Zwischenraumes sieh anschliessenden weiteren Blechmantel begrenzt wird.
Der Giessvorgang lässt sich weitgehend dadurch automatisieren, dass beispielsweise aus einem Massel magazin jeweils eine Magnesiummassel selbsttätig einem über dem Tiegel befindlichen Trichter zugeführt wird, dessen Boden durch einen im Takte des Giessv- organges gesteuerten Schieber geöffnet und geschlossen wird.
Um die Genauigkeit der Dosierung noch weiter zu erhöhen, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung die Druckgussmaschine auch in der Weise taktmässig mit flüssigem Giessmetall gespeist werden, dass ein zur Füllbüchse führendes Abflussrohr durch einen Schöp fer geschickt wird, dessen Arbeitstakt im Zusammen spiel mit der mechanischen Massel zur Füllung selbst tätig gesteuert wird.
Durch die Erfindung kommen die bisherigen auf wendigen Schmelzanlagen und alle Warmhalte- und Arbeitstiegel mit Fülleinrichtung wie Pumpen und Füllrohre in Fortfall. Es entfallen der Waschvorgang und die dazu benötigten Waschsalze. Weitgehend ein gespart werden ferner Transporte einschliesslich der Transportgeräte, Kran, Gabelstapler und sonstiger Fahrzeuge sowie Arbeitskräfte. Der Raumbedarf ist wesentlich geringer. Die Arbeits- und Luftverhältnisse in der Giesserei werden verbessert. Die Verschmut zung, dadurch bedingter Verschleiss der Einrichtung und Reparaturarbeiten kommen in Fortfall. Dazu tritt eine erhebliche Kostensenkung ein.
Die Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispie len in den Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung: Fig. 1 eine Druckgussmaschine mit der erfindungs gemässen Schmelzanlage, Fig.2 die gleiche Maschine wie Fig.1 mit einer anderen Ausführungen der Schmelzanlage, Fig. einen Schnitt III-III :
,durch Fig. 2, Fig.4 eine dritte Ausführungsform einer Schmelz- anlage mit einem überlaufrohr, Fig.5 eine Schmelzanlage mit automatischer Be schickung des Überlaufrohres mittels eines Schöpfers.
Mit 11 ist die Druckgussmaschine, mit 12 deren Füllbüchse bezeichnet. Bei der Druckgussmaschine 11 handelt es sich um eine Kaltwassermaschine, an sich bekannter Art, bei der auf einer Grundplatte a eine senkrechte Kopfplatte b montiert ist, an welcher zen trisch der Schliesszylinder c angeflanscht ist. Die Kol benstange d des hydraulisch im Schliesszylinder c hori zontal bewegten Kolbens arbeitet auf ein Kniehebelge- stänge e, welches die bewegliche Maschinenplatte f horizontal verschiebt.
An der beweglichen Maschinen platte f ist die bewegliche Formhälfte g befestigt, wel che durch das Kniehebelgestänge e mit der festen Formhälfte h verbunden und mit ihr fest verriegelt wird. Die feste Formhälfte h ist dabei an der festen Maschinenplatte i befestigt und die Verspannung der beiden Formhälften g, h wird durch die feste Maschi nenplatte i und die Kopfplatte b miteinander verbin dende Zuganker k aufgenommen. Diese Zuganker k, vier Stück an je einer Ecke der viereckigen Maschinen platten, sind durch Muttern 1 auf ihren Enden gegen über den Maschinenplatten b und i gehalten.
In die verspannte Form <B>g</B>, h führt eine die Druckkammer bil dende Zuführungsleitung m für die flüssige Schmelze, die an ihrem äusseren Ende als Füllbüchse 12 ausge bildet ist, wobei in die Druckkammer der Kolben n des hydraulisch betätigten Schusszylinders o ragt :derart, dass in der Ausgangsstellung vor dem Kolben n die Einfüllöffnung p auf der Oberseite der horizontal ange ordneten Füllbüchse 12 sich befindet zum Einfüllen der flüssigen Schmelze in die Füllbüchse.
Nach deren Einfüllen wird vom Schusszylinder o hydraulisch der Kolben n in die Druckkammer m der Füllbüchse 12 vorgestossen, so dass das flüssige Metall unter Druck in die Form schiesst. Zum Herausnehmen des Guss- stückes wird die Kolbenstange d zurückgezogen; das Kni:
ehebelgestänge zieht sich dabei zusammen ,und zieht die bewegliche Maschinenplatte f mit der beweglichen Formhälfte von der festen Formhälte h fort, so dass das Gusstück herausgenommen werden kann.
An oder neben der Druckgussmaschine 11 befindet sich über oder neben der Einfüllöffnung p in der Füllbuchse 12 ein @durch eine Induktionsspule 13 a bzw. 13 b beheiz ter Tiegel 14 a bzw. 1.4 b, der nur die für das Giessen eines Gussteiles erforderliche, beispielsweise in Stan genform 15 zugeführte Gewichtsmenge zu fassen und entsprechend gross zu sein braucht und unmittelbar in die Füllbuchse 12 über einen vom Pressluftzylinder 16 betätigten Schieber 17 entleert wird.
Die Entleerung in die Füllbuchse 12 kann wahlweise auch dann durch Kippen des in diesem Falle dann neben der Buchse 12 und ihrer Einfüllöffnung p angeordneten Tiegels 14 a bzw. 14 b um eine Welle 18 erfolgen (durch strich punktierte Einzeichnung der Welle 18 und einer zwei ten Buchse 12 angedeutet).
Beim in Fig. 1 gezeigten Beispiel dient der Tiegel 14 a - unter entsprechender Bemessung der Induktions- spule 13a für nur ein Stangenstück 15 - gleichzeitig als Schmelz- und Warmhaltetiegel. Im Beispiel nach Fig. 2 wird der Tiegel 14 b ausschliesslich als Warmhaltetie- gel verwendet.
Hier erfolgt dann das Schmelzen des Gussteiles, einer Stange 15, in einer gesonderten, über dem Warmhaltetiegel 14 b angeordneten Induktions spule 19, die in ihrer Leistung so ausgelegt ist, dass das Stangenstück 15, welches in seiner Grösse der für die Form notwendigen Schmelze entspricht, in kürze- ster Zeit geschmolzen wird und in den Warmhaltetiegel 14 b fliesst.
Zum Füllen und Halten der Giessmaterial- stange 15 sind an der Innenwand der Induktionsspule 19 drei senkrecht verlaufende und sich unten verengende Keramikleisten 20 angebracht.
Die Erfindung ermöglicht es, das Schmelzen, bei spielsweise von Leichtmetallmasseln, die über ein Magazin zugeführt werden, im Durchlaufverfahren vorzunehmen und zwar in der von der Taktzeit der Druckgussmaschine 11 bestimmten Zeitspanne.
Verun reinigungen und Oxydationen lassen sich in der übli chen Weise durch Luftabschluss bzw. unter dem Schutz einer Schutzgasdusche verhindern. Die Erfin dung ist besonders geeignet für Magnesium .mit seiner hohen Füllgeschwindigkeit.
Das zu vergiessende Material wird in dem kleinen Tiegel 14 a bzw. 14 b in der für ein Giessteil erforder lichen Menge auf Giesstemperatur gebracht und unter Vermeidung langer Fülleitungen direkt der Füllbuchse 12 der Druckgussmaschine 11 zugeführt. Die Vorgänge können von der Magazinierung der Rohmasseln bis zum Einfüllen des geschmolzenen Metalls in die Maschine 11 automatisiert werden.
Bei dem in Fig.4 dargestellten dritten Ausfüh rungsbeispiel ist mit 11 wiederum die Druckgussma- schine bezeichnet, mit 12 deren Füllbüchse, mit n der hydraulisch betätigte Druckkolben und mit 14 der unmittelbar über der Einfüllöffnung 12 der Füllbüchse 12 angeordnete, durch eine Induktionsspule 13 be heizte Schmelztiegel bezeichnet.
Der Schmelztiegel 14 mit seiner Induktionsspule 13 hängt mit einem unten durch einen Boden 50 und oben durch einen Rahmen 51 mit Deckel 52 abgedeckten Zylinder 53 aus Cu-Blech, der wiederum unter Belassung eines Zwi schenraumes in einem zylindrischen Blechmantel 54 sitzt.
Im Tiegel befindet sich ein überlaufrohr 55 (Standrohr), das unmittelbar in die Einfüllöffnung der Füllbüchse 12 mündet und an dieser Stelle von einer an die S02 Leitung angeschlossenen Schutzgasdusche 56 umgeben ist. über der oberen Mündung des über laufrohrs 55 sitzt ein Schutzrohr 57, das durch den Deckel 52 hindurchragend an die SO,-Schutzgaslei- tung 58 angeschlossen und im Tiegel 14 unterhalb des Deckels 52 mit Ausströmlöchern 59 versehen ist.
Die aus dem Tiegel 14 und der Induktionsspule 13 bestehende Schmelzanlage ist in ihrer Grösse auf das für ein fertiges Giessteil bestimmte Gewicht ausgelegt und ethält diese Menge jeweils als Massel 60 in Stan genform zugeführt. Das überlaufrohr 55 ist im Tiegel 14 aussermittig angeordnet und in seiner Höhe jeweils so gewählt, dass im Tiegel 14 stets eine zum Untertau chen einer einzelnen Massel 60 ausreichende flüssige Schmelzsumpfmenge verbleibt.
Beim Beschicken des Tiegels 14 mit einer Massel 60 wird dann so viel Menge an Schmelze verdrängt und läuft durch das überlaufrohr 55 in die Füllbüchse 12 der Druckguss- maschine 11, wie für das Giessen eines Giessteiles er forderlich ist. Gleichzeitig beginnt das Einschmelzen der im Schmelzsumpf eingetauchten Massel 60, das infolge der entsprechend hoch bemessenen Leistung der Induktionsspule 13 und durch die allseitige Berüh- rung der Massel 60 mit dem flüssigen Metall .in der kurzen, von der Taktzeit der Giessmaschine 11 be stimmten Zeitspanne beendet ist.
Wie eingangs er wähnt, wird beim Besdhidkan des Tiegels 14 zusammen mit der Massel 60 ein (nicht gezeichneter) Tauchkör per in die Schmelze eingeführt und nach Beendigung des überlaufvorganges wieder ausgefahren, um den Schmelzspiegel zu senken und ein etwaiges Nachtrop fen des Metalls zu verhindern.
Oberhalb des Schmelztiegels 14 ist ein Masselma- gazin 61 mit einer Fallöffnung 62 und unterhalb dieser ein auf dem Deckel 52 des Schmelztiegels 14 sitzender Trichter 63 angeordnet, der aus dem Magazin 61 jeweils eine Massel 60 zugeführt bekommt und in Be reitstellung hält und dessen Boden ein von der Druck- gussmaschine 11 gesteuerter Schieber 64 bildet, so dass die Masselen. 60 vom Magazin 61 in den. Tiegel 14 den durch Pfeile angedeuteten Weg nehmen.
Für die selbsttätige Beschickung des Schmelztiegels 14 erfolgt der Vorschub der einzelnen Masseln 60 im Magazin 61 bis über die Füllöffnung 62 sowie das Öffnen des Trichterschiebers 64 gesteuert im Fertigungstakt der ebenfalls selbsttätig arbeitenden Maschine 11, so dass die Massenfertigung von der Rohmassel 60 bis zum fertigen Gussstück vollautomatisch im Durchlaufver- fahren vonstatten geht.
Bei Versuchen wurden beispielsweise Magnesium- masseln 60 im Gewicht von 7 kg innerhalb von 80 sec geschmolzen, auf Giesstemperatur gebracht und ver gossen.
Eine besondere Ausgestaltung der erfindungsge- mässen Druckgusseinrichtung zeigt die Fig. 5, bei der die Beschickung des zur Füllbüchse führenden Abfluss- rohres durch einen Schöpfer erfolgt, dessen Arbeitstakt im Zusammenspiel mit der mechanischen Masselzufüh- rung selbsttätig gesteuert wird. Die Zufuhr der Schmelze in die Form erfolgt in bekannter Weise wie der mittels der Füllbüchse 12 durch den Druckkolben n.
Unmittelbar über der Einfüllöffnung p der Füll- bücbse 12 ist das Zufuhrrohr 100 eines elektrischen Schmelztiegels 101 angeordnet. Der Schmelztiegel 101 befindet sich in einem Isoliergehäuse 102, dessen Kopf- und Bodenplatte z. B. durch vier (nicht darge stellte) in den Ecken angeordnete Stehbolzen verbun den sein können. In dem Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und der Tiegelaussenwandung sind die elek trischen Heizwiderstände 103 untergebracht.
Die Heiz- leistung ist danach bemessen, dass Magnesiummasseln mit dem Gewicht eines Druckgussteils in einer Zeit spanne geschmolzen und auf Giesstemperatur gebracht werden, die der Taktzeit der Druckgussmaschine ent spricht. Der Schmelzvorgang wird durch einen im Tie gel verbleibenden Schmelzsumpf unterstützt.
Die Zufuhr der Masseln 104 erfolgt entsprechend der Schussfolge der Druckgussmaschine selbsttätig aus einem Magazin 105 mittels eines Ausstosskolbens 106. Durch Einbringen einer neuen Massel in den Schmelz tiegel steigt der Spiegel der Schmelze auf das durch das Symbol 107 bezeichnete Niveau. Dadurch wird ein Schwimmkörper 108 angehoben, der einen Kontakt 109 zur Betätigung einer hydraulischen Hubeinrichtung 110 schaltet.
Diese Hubeinrichtung<B>110</B> hebt mittels einer Stange 111 einen auf einem überlaufrohr 112 geführten Schöpfbecher 113 in die gestrichelt angedeu tete Stellung, wodurch eine genau dosierte Metall menge über das überlaufrohr 112 in die Füllbüchse 12 fliesst und dann in bekannter Weise durch den Kolben n in die Druckgussform g, h gedrückt wird.
Durch diesen Vorgang sinkt der Spiegel der Schmelze auf das durch das Symbol 113 bezeichnete Niveau. Zugleich sinkt der Schwimmkörper 108 ent sprechend ab und schliesst nunmehr einen Kontakt 114, der wiederum den Ausstosskolben 106 zum Ein- führen einer neuen Massel 104 in den Tiegel betätigt. Es versteht sich, dass zwischen den einzelnen Vorgän gen durch Zeitschalteranordnungen die erforderlichen Verzögerungen zwischen den einzelnen Steuervorgän gen eingehalten werden können.
Der durch das Symbol 107 bezeichnete maximale Schmelztiegelstand liegt bei allen Betriebsverhältnissen niedriger als die Oberkante des Überlaufrohrs 112. Ein Nachlaufen von Metall nach dem Füllvorgang, z. B. infolge Erschütterungen der Einrichtung, wird dadurch vermieden.
Mit 115 und 116 sind Gasringleitungen bezeichnet, mittels denen Stadtgasfackeln erzeugbar sind, um den Zutritt von Sauerstoff an die Schmelzoberfläche und damit Brände und Oxydbildungen zu verhindern. Dem gleichen Zweck dient die Zufuhr eines Schutzgases, z. B. SO., mittels der Leitung 117 in den durch die Scheidewand 118 gebildeten Ringraum 119 oberhalb der das überlaufrohr 112 umgebenden Schmelzober fläche.
Die beschriebenen Einrichtungen können grund sätzlich bei Verarbeitung aller Metalle und Metallegie rungen Anwendung finden. Sie haben sich insbeson dere für die Verarbeitung von Aluminium- und Magnesiumlegierungen bewährt. Es ist gleichgültig, ob mit Giessmaschinen, Kokillen oder sonstigen Giessein- richtungen gearbeitet wird. In Verbindung mit einer selbsttätigen Entnahmevorrichtung für das Giessteil ist ein vollautomatischer Giessablauf, eine Maschinenver kettung und eine Mehrmaschinenbedienung möglich. Die beschriebenen Einrichtungen eignen sich grundsät- lich auch für die Verarbeitung von Kunststoffen.