CH654768A5 - Entgasungsvorrichtung an einer druck- oder spritzgiessform. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Entgasungsvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Das Druckgussverfahren ist zur Herstellung von Präzisionsartikeln in grossen Stückzahlen weit verbreitet. Die hergestellten Gegenstände müssen aber sehr oft frei von Hohlräumen sein. Dieses Druckgussverfahren eignet sich in solchen Fällen weniger, weil bei diesem eine Metallschmelze mit grosser Geschwindigkeit und unter hohem Druck in den Formhohlraum eingespritzt wird und Gase nicht ausreichend schnell aus dem Formhohlraum entweichen können, sondern sich mit der Schmelze mischen und in der Regel im Erzeugnis verbleiben. Zwecks Beseitigung dieses Nachteils wurde schon ein Druckgussverfahren zur Erzeugung porenfreier Artikel vorgeschlagen, bei welchem die Atmosphäre im Inneren des Formhohlraumes durch ein reaktives Gas ersetzt wird und dieses mit einer Metallschmelze reagiert und auf diese Weise resorbiert wird, oder aber man hat eine Verminderung des Druckes vorgeschlagen. Diese Verfahren haben sich jedoch nicht durchsetzen können.

Bei der Bearbeitung dieser Probleme wurden nun von der Anmelderin die Beziehungen zwischen den Querschnitten der Luftausströmöffnungen und dem spezifischen Gewicht eines erzeugten Gussproduktes am Modell einer Druckgussmaschine studiert, und es wurde gefunden, dass das spezifische Gewicht des erzeugten Produktes ansteigt, wenn man den Querschnitt der Gasauslassöffnungen vergrössert. Nun ist aber die Anzahl solcher Auslässe durch die Grösse des zu erzeugenden Artikels begrenzt, und damit geschmolzenes Metall nicht durch diese Öffnungen nach aussen abfliesst, ist es nicht möglich, den Durchmesser der Entgasungskanäle auf mehr als 0,1 mm zu vergrössern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war nun die Schaffung einer Entgasungsvorrichtung an einer Druck- oder Spritzgiessform bei der grosse Mengen von Gasen abgeführt werden könnn, ohne dass die oben genannten Begrenzungen in den Abmessungen des gegossenen Artikels oder der Formstruktur eine Rolle spielen und man ein hochqualitatives Produkt erhält, welches keine Gaseinschlüsse aufweist, die Hohlräume im gegossenen Artikel darstellen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung war die Schaffung einer solchen Vorrichtung, welche es gestattet, die oben beschriebenen Nachteile auszuschalten, welche von einfacher Konstruktion ist und die Gase schonend aus der Form während des Giessvorganges bzw. des Spritzvorganges abführt, und wobei gleichzeitig die Menge an Metallschmelze, die notwendigerweise aus dem Formhohlraum austritt, ausserordentlich stark vermindert wird.

Zur Lösung dieser Aufgaben weist die vorgeschlagene Entgasungsvorrichtung die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 definierten Merkmale auf.

Bei dieser Anordnung wird der Schliesskörper von der ersten in die zweite Stellung gedrängt, wenn ein Teil der Schmelze aus dem Formhohlraum herausgedrückt wird und durch den Entgasungskanal fliesst, wobei dieser Teil der Schmelze gegen den Schliesskörper drückt, und zwar bevor ein Teil der Schmelze, der durch den Bypass fliesst, die Ventilkammer erreicht. Der Formhohlraum, der Entgasungskanal, der Bypass und mindestens der vordere Teil der Ventilkammer, der mit dem Entgasungskanal in Verbindung steht, können Querschnitte besitzen, die parallel zur Formachse liegen, wobei diese Querschnitte durch die beiden Formhälften begrenzt sein können. Die Ventilkammer und die Schraubenfeder sind so angeordnet, dass sie eine gemeinsame Achse besitzen, die senkrecht auf der Formachse steht.

Bevorzugte Ausführungsformen sind im übrigen in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gehen aus der nun folgenden Beschreibung von Beispielen hervor, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird, worin bedeuten:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes;

Fig. 2 eine Ansicht gemäss der Linie II-II in Fig. 1 ;

Fig. 3A, 3B und 3C schematische Darstellungen des Betriebes des Schliesskörpers gemäss Fig. 2 beim Formspritzen;

Fig. 3D eine schematische Darstellung des Zustandes des in Fig. 2 dargestellten Schliesskörpers nach beendigtem Spritzguss;

Fig. 4 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform gemäss Fig. 1;

Fig. 5 eine Ansicht gemäss Linie V-V in Fig. 4, entsprechend Fig. 2;

Fig. 6A, 6B und 6C schematische Darstellungen von Be-triebszuständen des Schliesskörpers gemäss Fig. 5 während des Spritzgiessens, entsprechend den Fig. 3a bis 3c;

Fig. 6D eine schematische Darstellung des Schliesskörpers gemäss Fig. 5 nach Beendigung des Spritzgiessens, entsprechend Fig. 3D;

Fig. 7 eine vergrösserte Schnittdarstellung eines Teiles der Fig. 5;

Fig. 8 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform;

Fig. 9 einen Längsschnitt eines Teiles einer vierten Ausführungsform, wobei dieser Ausschnitt demjenigen von Fig. 8 entspricht;

Fig. 10 einen Längsschnitt einer Entgasungsvorrichtung;

Fig. 11 eine Ansicht entlang der Linie XXVI-XXVI in Fig. 10;

Fig. 12 eine Ansicht entlang der Linie XXVII-XXVII in Fig. 11;

Fig. 13 einen Längsschnitt, welcher schematisch eine Ausführungsform veranschaulicht, die eine Weiterbildung der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung ist, und

Fig. 14 einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform.

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Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform ist eine erste, ortsfeste Aufspannplatte 1 und eine bewegliche Aufspannplatte 2 dargestellt. Die Form besteht aus der ortsfesten Formhälfte 3 und einer beweglichen Formhälfte 4. Ein Formhohlraum 7, der mit einer Schmelze gefüllt werden soll, wird durch die Formhälften 3 und 4 gebildet. Die Form weist weiterhin eine Auswerferplatte 5 und Auswerferstifte 6 auf. Ein Zuführkanal 8 für die Schmelze steht in Verbindung mit dem Formhohlraum 7. In der beweglichen Formhälfte 4 befindet sich eine flache Ausnehmung auf dem Umfang des Formhohlraumes 7. Diese schmale Ausnehmung und eine ebene, gegenüberliegende Fläche der ortsfesten Formhälfte 3 begrenzen einen schmalen Gasaustrittsspalt 9 in der Form. Weiterhin befindet sich in der Form eine Fortsetzung 10 des Gasaustrittsspaltes 9, die sich nach oben erstreckt. Diese Fortsetzung 10 bildet zusammen mit dem Spalt 9 den Entgasungskanal, liegt in den Trennflächen der beiden Formhälften 3 und 4 und hat mit anderen Worten einen Querschnitt, der in einer Ebene parallel zur Formachse liegt, und die Form dieses Querschnittes wird durch die beiden Formhälften 3 und 4 definiert. Die Form weist nun weiterhin in der nachstehenden Reihenfolge eine Ventilkammer 11, die in zwei Teile zerlegbar ist, einen Ventilsitz (12) und einen Gasauslasskanal 13 mit einem Ausgang 20 auf, der sich nach dem Äusseren der Form öffnet, und alle diese Organe liegen in der Trennfläche der beiden Formhälften. Ein Schliesskörper 14, der vertikal verschiebbar ist, liegt in der Ventilkammer 11. Der Schliesskörper 14 ist scheibenförmig und verjüngt sich nach oben. Zwei symmetrische Bypasska-näle 15, welche den Schliesskörper 14 umgehen, zweigen vom Entgasungskanal 10 nahe am Ventilsitz 12 ab. Die Achse des Entgasungskanals 10 und des Bypasses 15 an der Verzweigung bilden einen Winkel 0, der ein spitzer Winkel oder ein recher Winkel ist. Dies bedeutet, dass jeder Bypass 15 nach unten oder um 90° seitlich abzweigt, jedoch nicht nach oben. Die Mündung 16 des Entgasungskanals in die Ventilkammer 11 ist nach Art einer Düse eingeschnürt. Eine Schraubenfeder 17 befindet sich im Gasauslasskanal 13, und ein Hydraulikzylinder 18 zur Betätigung einer Kolbenstange 19, die mit der Feder 17 verbunden ist, ist im oberen Bereich der ortsfesten Formhälfte 3 befestigt. Der Schliesskörper 14 wird durch die Feder 17 gegen das untere, vordere Ende der Ventilkammer 11 gedrückt.

Es soll nun die Funktionsweise dieser Anordnung erklärt werden. Wenn die Form geschlossen ist, befindet sich der Schliesskörper 14 in der Ventilkammer 11 gemäss Fig. 1 und 2, und er wird vom Zylinder 18 und der Schraubenfeder 17 nach unten oder nach vorn bewegt, so dass er gegen das vordere Ende der Ventilkammer 11 zum Anliegen kommt, und beide Bypasskanäle 15 stehen mit dem oberen, d.h. hinteren Teil der Ventilkammer 11 in Verbindung. In diesem Zustand kommuniziert der Gasauslasskanal 13 mit den Bypasskanä-len 15 über die Ventilkammer 11.

Wenn nun ein geschmolzenes Metall oder eine andere Schmelze in den Formhohlraum 7 durch die Zuführöffnung 8 einströmt, entweichen die Gase, die sich im Hohlraum befinden, durch den Gasaustrittsspalt 9, den Entgasungskanal 10, die Bypassleitungen 15, den oberen Teil der Ventilkammer 11 und den Gasauslasskanal 13, schliesslich durch den Ausgang 20. Während der Zeitdauer, in der die Schmelze 21 in den Formhohlraum 7 einströmt, wie aus Fig. 3A hervorgeht, wird der Schliesskörper 14 an den unteren Teil der Ventilkammer 11 angedrückt, und ein grosser Anteil der Gase kann durch den Bypass 15 strömen, wie aus Fig. 3A hervorgeht. Wenn die Schmelze 21 den Formhohlraum 7 praktisch vollständig gefüllt hat, steigt ein Anteil dieser Schmelze 21 im Entgasungskanal 10 nach oben und stösst gegen die untere, d.h. vordere Fläche des Schliesskörpers 14.

Dadurch wird dieser gegen die Kraft der Schraubenfeder 17 nach oben gedrückt, und ein weiterer Anteil an Schmelze 21 beginnt nun, in den Bypassleitungen 15 nach oben zu steigen. Dieser Augenblick ist in Fig. 3B dargestellt.

Der Schliesskörper 14 schliesst die Bypassleitungen 15, wenn die Schmelze 21 oben angelangt ist, und dadurch wird ein weiteres Ausströmen der Schmelze 21 verhindert. In diesem Stadium befinden sich praktisch gar keine Gase mehr in den Entlüftungsleitungen, und nur ein kleiner Gasrest verbleibt in der Nähe des Ventilsitzes 12.

Dieser Gasrest kann keinen Einfluss auf das Gussstück haben. Dieses Stadium ist in Fig. 3C dargestellt.

Wenn der Druckguss oder Spritzguss beendet ist, wird der Zylinder 18 betätigt, und der Kolben 19 entlastet die Schraubenfeder 17, welche vorher den Schliesskörper 14 in Richtung der Form gedrückt hat. Dann öffnet man die Form. Dieses Stadium ist in Fig. 3D dargestellt. Nun entnimmt man das Gussstück aus der Form durch Betätigung der Auswerferstifte 6 und gleichzeitig werden aus dem Entgasungskanal 10, dem unteren Teil der Ventilkammer 11, und aus den Bypasskanälen 15 verfestigtes Metall 21a entnommen und wird der Schliesskörper 14 entfernt.

Die vorliegende Erfindung nutzt den Unterschied in den spezifischen Gewichten der Gase und des geschmolzenen Metalls aus; beispielsweise ist das Verhältnis der spezifischen Gewichte von Luft zu geschmolzenem Aluminium etwa 1:2000; weiterhin benutzt man den Unterschied der Trägheitskräfte, der aus dem Unterschied der spezifischen Gewichte folgt.

Damit nun kein geschmolzenes Metall 21, welches im Entgasungskanal 10 nach oben steigt, unmittelbar in die Bypasskanäle 15 eindringt, und um weiterhin zu verhindern, dass die Schmelze 21 zwischen dem Schliesskörper 14 und dem Ventilsitz 12 hindurchgeht, bevor sich der Schliesskörper 14 nach rückwärts bewegt, soll der Winkel 0, der vom Entgasungskanal 10 und der Eintrittsstelle jedes Bypasska-nals 15 gebildet wird, ein spitzer Winkel der höchstens ein rechter Winkel sein; vorzugsweise ist der Winkel 0 ein spitzer Winkel.

Beim Beginn jeder Gussoperation wird der Schliesskörper 14 in diejenige Hälfte der Ventilkammer 11 eingesetzt, die sich in der ortsfesten Formhälfte 3 befindet, und danach wird der Schliesskörper 14 nach unten in den unteren Teil der Ventilkammer 11 gedrückt; die Form wird dann geschlossen. Wenn der Schliesskörper 14 aus einem anderen Metall als demjenigen der Metallschmelze 21 besteht, kann man nach Herausnehmen des Gussstückes den Schliesskörper 14 von diesem und dem Anteil an verfestigtem Metall 21a in seiner Nähe trennen, und er kann wieder verwendet werden. Besteht der Schliesskörper 14 aus dem gleichen Material wie die Metallschmelze 21, so wird der Schliesskörper 14 entweder weggeworfen oder kann mit dem umgebenden, verfestigten Metall 21a wieder eingeschmolzen werden.

Führt man den Guss mit der beschriebenen Entgasungsvorrichtung durch, kann man einen Schliesskörper 14 aus dem gleichen Material wie das Metall 21 dadurch herstellen, indem man in einem Teil der Form in der Gussmaschine einen Guss ausführt.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird bei jedem Guss ein neuer Schliesskörper 14 in die Ventilkammer 11 gebracht. Die zweite Ausführungsform beschreibt nun einen Schliesskörper 14, der in der Form verbleibt.

Diese zweite Ausführungsform ist in den Fig. 4 bis 7 dargestellt. Die Bezugszeichen gleicher oder ähnlicher Teile entsprechen denjenigen der vorhergehenden Figuren. Bei dieser zweiten Ausführungsform besitzt der Schliesskörper 14 einen nach hinten, d.h. nach oben gerichteten Ansatz 25. An der Kolbenstange 19 ist vorne ein Topfschieber 22 angebracht.

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Dieser Topf 22 ist so angebracht, dass er in eine vertikale Öffnung 23 gleiten kann, die in die Form eingearbeitet ist. Diese Öffnung 23 besteht aus einer vertikalen, halbrunden Nut, die sich in der ortsfesten Formhälfte 3 befindet, und einer entsprechenden vertikalen halbrunden Nut in der beweglichen Formhälfte 4. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, besitzt der Topf 22 einen vorderen Raum mit zwei Austrittsöffnungen 22a und 22b, einen rückwärtigen Bereich, an den die Kolbenstange 19 anschliesst, sowie eine zwischen diesen Räumen gelegene Trennwand. Der rückwärtige Bereich des Topfes 22 bildet zusammen mit der Kolbenstange 19 einen hinteren Raum 24. Der vordere Raum des Topfes 22 bildet den Gasauslasskanal 13 und begrenzt den Ventilsitz 12. Der Ansatz 25 weist am hinteren Endbereich, der gleitend ins Innere des hinteren Raumes 24 hineinragt, eine Schraubenmutter 26 auf. An der Innenwandung der Bohrung 23 befindet sich eine Kreisnut 20c, welche mit dem Ausgang 20 in Verbindung steht. Wenn der Schliesskörper 14 am vorderen Ende der Ventilkammer 11 anliegt, fluchten die Öffnungen 22a und 22b mit der Kreisnut 20c, so dass eine Verbindung zwischen der Bohrung 23 und dem Ausgang 20 besteht.

Bei dieser Ausführungsform führt man zunächst die Kolbenstange 19 nach oben, um die Kraft der Schraubenfeder 17 zu verringern, und der Formschluss findet statt, wenn sich der Schliesskörper 14 etwas vom vorderen Endbereich der Ventilkammer 11 abgehoben hat. Dann wird die Kolbenstange 19 wieder nach unten gebracht, so dass der Schliesskörper 14 gegen das vordere Ende der Ventilkammer 11 mittels der Feder 17 angedrückt wird. In diesem Stadium beginnt man den Giessvorgang, und während das Gas aus dem Inneren des Formhohlraumes auf die gleiche Weise wie bereits beschrieben ausströmt, wird der Guss weiter geführt. Nach seiner Beendigung wird die Kolbenstange 19 wieder nach oben geführt, wobei der Schliesskörper 14 angehoben wird, und dann wird die Form geöffnet. Bei dieser Ausführungsform braucht der Schliesskörper 14 nicht nach jedem Guss entfernt und gewechselt zu werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen kann das Abströmen der Gase noch dadurch unterstützt werden, dass man die Gase durch den Ausgang 20 beschleunigt. Sollen die Gase gleichzeitig mit dem Gussvorgang abgesaugt werden, so kann man eine mit der Giessmaschine gekoppelte Einrichtung anwenden, die in Fig. 8 dargestellt ist.

In dieser Figur wird zunächst auf die in Fig. 4 verwendeten Bezugszeichen verwiesen. Weiterhin befindet sich ein Unterdruckzylinder 34 oberhalb und parallel zu einem hydraulischen Spritzzylinder 28. Das vordere Ende einer Kolbenstange 36 des Kolbens 35 im Unterdruckzylinder 34 ist mit dem vorderen Ende der Kolbenstange 29 des Spritzzylinders 28 verbunden, so dass sich die beiden Kolbenstangen 29 und 36 gleichzeitig und gleichsinnig bewegen. Der Ausgang 20 ist mit dem Kopfende des Unterdruckzylinders 34 über ein Rohr 38 verbunden. Mit 39 ist ein Einwegeventil bezeichnet. Der Innendurchmesser D des Unterdruckzylinders 34 ist grösser als der Innendurchmesser d der Giessmuffe 32, so dass sich beim Giessvorgang im Formhohlraum 7 ein bedeutender Unterdruck aufbaut, durch den das Abführen der Gase wesentlich unterstützt wird. Der Leistungsverbrauch des Unterdruckzylinders 34 ist verhältnismässig sehr gering, I und dadurch wird der Betriebszustand des Spritzzylinders 28 nicht merklich beeinflusst.

Fig. 9 zeigt nun eine vierte Ausführungsform der Erfindung, welche eine Kombination aus Entgasungsanordnung und Evakuierung darstellt. In Fig. 9 sind mit den Bezugszeichen, die mit denjenigen von Fig. 7 übereinstimmen, die gleichen oder ähnliche Bauteile bezeichnet. Unterschiede gegenüber Fig. 7 bestehen in der Lage der Schraubenfeder 17. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 9 befindet sich die

Schraubenfeder 17 zwischen dem rückwärtigen Ende des Ansatzes 25 und dem rückwärtigen Ende des Topfes 22 in dessen hinterem Bereich. Der Betrieb der in Fig. 7 und 9 gezeigten Ventile ist der gleiche.

5 Die Absaugevorrichtung gemäss Fig. 9 besteht aus einem Unterdruckzylinder 50, einem Saugkolben 51, der den Unterdruckzylinder 50 in zwei Kammern unterteilt, und einem Hydraulikzylinder 52 zur Betätigung eines Kolbens 52a, der mit dem Saugkolben durch die Kolbenstange 51a verbunden io ist. Die vordere Kammer des Unterdruckzylinders 50 kommuniziert mit dem Ausgang 20 über eine Leitung 49, während die hintere Zylinderkammer eine ins Freie führende Auslassöffnung 50a besitzt. Die Leitung 49 ist mit einem Einwegventil 53 versehen, welches sich öffnet, wenn sich der 15 Saugkolben 51 nach vorn bewegt, und sich schliesst, wenn er sich nach hinten verschiebt. Das Evakuieren kann kurz vor oder während des Giessvorganges stattfinden. Der Spritz-guss kann mit der Evakuierung synchronisiert werden. Ganz bevorzugt wird der Zeitablauf der Evakuierung mit dem Be-20 ginn des Hochgeschwindigkeits-Spritzgusses synchronisiert.

Die Evakuiervorrichtung kann andererseits einen Va-kuumbhälter und eine Vakuumpumpe aufweisen. In diesem Falle ist der Behälter mit dem Ausgang 20 und mit der Vakuumpumpe verbunden. Die Pumpe wird kurz vor Beginn 25 des Giessvorganges in Betrieb gesetzt, so dass der Behälter und die Form evakuiert werden.

Fig. 10 bis 12 zeigen in Einzelheiten eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Entgasungsvorrichtung. Diese Vorrichtung besitzt im wesentlichen den gleichen Aufbau 30 wie diejenige gemäss Fig. 7. Bauteile, die gleich oder ähnlich sind, wie diejenigen von Fig. 7, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Diese Vorrichtung unterscheidet sich hingegen von derjenigen gemäss Fig. 7 in der Konstruktion des Ventiltopfes. 35 Der Topf 22 in Fig. 10 bis 12 ist aus einer Anzahl von Teilen zusammengesetzt, die in Eingriff und ausser Eingriff gebracht werden können. Die Schraubenfeder 17 befindet sich zwischen dem rückwärtigen Ende des Ventilansatzes 25 und dem hinteren Ende des Topfes 22. Diese Anordnung der 40 Schraubenfeder 17 ist die gleiche wie in Fig. 9. Der Schliesskörper 14 unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 7 oder 9 darin, dass er eine Ausnehmung 14A besitzt, welche geschmolzenes Metall aufnimmt, wenn dieses auf den Schliesskörper 14 schlägt.

45 Der Hydraulikzylinder 18 ist mit Hilfe eines Trägers 40 an der ortsfesten Formhälfte 3 befestigt, und der Träger besitzt eine Führung 41, welche den T opf 22 gleitend führt. Fühler 42 und 43, beispielsweise Endschalter oder berührungsfreie Schalter sind an der Seitenwandung des Trägers 50 40 befestigt. Der Topf 22 weist einen Finger 44 zur Betätigung der Fühler 42 und 43 auf, wodurch eine obere und untere Grenze der Bewegung des Topfes 22 bestimmt werden. Ein weiterer Finger 45 erstreckt sich vom verbreiterten rückwärtigen Bereich 26 des Ventilansatzes 25 zum äusseren des 55 Topfes 22 durch eine Kerbe oder einen Schlitz 22A im Topf 22, während ein Fühler 46, beispielsweise ein Endschalter oder ein berührungsfreier Schalter derart am Topf 22 angebracht ist, dass er durch den Finger 45 betätigbar ist. Diese Anordnung ist so getroffen, dass der Schliesskörper 14 vom 60 Ventilsitz 12 getrennt ist, wenn der Finger 45 nicht in Berührung mit dem Fühler 46 ist, und auf diese Weise werden die Bypasskanäle 15 mit dem Auslass 20 über die Ventilkammer 11 verbunden. Die vom Fühler 46 gelieferte Information gibt an, ob der Schliesskörper am Ventilsitz 12 anliegt oder nicht. 65 Wenn dies nicht der Fall ist, sind die Form und die Entgasungsanordnung für einen neuen Guss bereit.

Fig. 13 zeigt eine Entgasungsvorrichtung, die mit verbessertem Gasablass versehen ist. Fig. 13 entspricht im wesentli-

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chen der Ausführungsform gemäss Fig. 9 mit Ausnahme der Gasableitung, und entsprechende Bauteile sind in Fig. 9 und 13 mit gleichen Bezugszeichen belegt.

Die Vorrichtung gemäss Fig. 13 weist eine Leitung 70 auf, die mit der Ausströmöffnung 20a des Gasauslasskanals 13 verbunden ist. Die Leitung 70 besitzt eine obere Öffnung 72 und eine weitere Öffnung 73 am anderen Ende, die mit einem Deckel 71 versehen ist, welcher um einen Stift 71a derart schwenkbar ist, dass durch Öffnen und Schliessen des Deckels 71 die Leitung 70 geöffnet bzw. geschlossen wird. Die Auslassfläche der Öffnung 73 ist gegenüber einer senkrechten Ebene geneigt, so dass sich der Deckel 71 durch die Schwerkraft automatisch schliesst. Die andere Öffnung 72 der Leitung 70 ist mit einer Leitung 83 verbunden, die mit einem Rückschlagventil 84 und einem Magnetventil 85 versehen ist und über einen Unterdruckbehälter 86 zu einer Vakuumpumpe 87 führt. Die Leitung 83 besitzt weiterhin eine Verzweigung 88 zwischen der Öffnung 72 und dem Rückschlagventil 84. Diese Verzweigung 88 steht über ein Magnetventil 89 mit einer Druckluftquelle 90 in Verbindung.

Wenn man den Spritzgussvorgang ausführt, wird das Magnetventil 85 durch ein Signal betätigt, welches von einem nicht dargestellten Endschalter kommt, und die Gase im Formhohlraum 7 werden in den Vakuumbehälter 86 gesaugt. Wenn man den Spritzguss mehrmals hintereinander ausführt, so können sich Metallpulver, die vom verfestigten Metall herrühren, in der Ventilkammer 11, den Bypasskanä-len 15 und dem Entgasungskanal 10 absetzen. Solche Metallpulver würden in den Vakuumbehälter 86 gelangen, wenn die Ausströmöffnung 20a des Gasauslasskanals 13 unmittelbar in die Leitung 83 führen würde. Da aber die T-förmige Leitung 70 vorgesehen ist, gehen die Metallpulver durch die Leitung 70 in Richtung des Deckels 71 und gelangen nicht an den oberen Ausgang 72, weil die Masse der Metallpulver gegenüber derjenigen der Gase sehr gross ist. Der Deckel 71 ist geschlossen, wenn der Spritzguss ausgeführt wird, da die Leitung mit dem Unterdruckbehälter verbunden ist und demgemäss unter Unterdruck steht. Die Metallpulver scheiden sich in der Leitung 70 in der Nähe des Deckels 71 ab. Mit 73 sind diese abgeschiedenen Metallpulver angedeutet.

Nach Beendigung der vorgesehenen Anzahl von Gussoperationen wird das Magnetventil 45 geschlossen und das Ventil 89 geöffnet. Druckluft tritt in die Leitung 88 ein und gelangt über die Leitung 83 in das T-Stück 70. Der Deckel 71 wird durch die Druckluft geöffnet und die abgeschiedenen Metallteilchen 73 ausgeblasen. Gleichzeitig gelangt Druckluft in den Topf 22, die Ventilkammer 11 und die By-passkanäle 15, da sich der Schliesskörper in seiner Offenstellung befindet, in der der Gasauslasskanal 13 in Verbindung mit dem Bypass 15 steht. Dadurch werden die in den genannten Kanälen befindlichen Metallpulver ebenfalls ausgeblasen. Durch diese Reinigung ist ein genauer Sitz des Schliesskörpers 14 gewährleistet, und die erzeugten Gussprodukte sind von hoher Qualität.

Fig. 14 zeigt eine andere Leitung 70', die an Stelle der Leitung 70 in Fig. 13 verwendbar ist. Die Leitung 70' besitzt einen horizontalen Abschnitt mit einer oberen Auslassöffnung 72 sowie einen um 90° nach unten gebogenen Endabschnitt, der mit einem Deckel 71' versehen ist, der vom Ende des Rohres abgenommen werden kann. Die genannten Leitungen 70 und 70' dienen als Sammelbehälter für Metallpulver, selbst wenn die Gase in die Atmosphäre strömen.

Bei Durchführung der Erfindung erreicht man die folgenden Vorteile.

1. - Da die Entgasungskanäle durch ein Ventil geschlossen werden, welches unmittelbar durch die in die Form nachströmende Schmelze betätigt wird, kann sich der Schliesskörper in der gleichen Richtung wie das geschmolzene Metall bewegen, und auf diese Weise wird die Ventilkammer schnell und zuverlässig geschlossen und ein Abströmen des Gases und ein Blockieren des geschmolzenen Metalls in der Ventilkammer können sicher und bequem erreicht werden.

2. - Da die Gase im Verlaufe des Giessvorganges ausreichend abgeführt werden, wird die in der Spritzgussform verbleibende Restgasmenge praktisch vermindert, und die Eigenschaften der Schmelze sowie die Druckfestigkeit und Luftdichtigkeit des gegossenen Produktes werden merklich verbessert.

3. - Da die Gratbildung im Luftabfuhrsystem rund um den Formhohlraum verringert wird, kann man auf die Entgratung verzichten, und die Form wird nicht beschädigt, so dass die Automatisierung des Giessvorganges vorangetrieben und die Lebensdauer der Form erhöht werden.

4. - Da eine wirksame Gasabfuhr stattfindet, erhält man ein hochqualitatives spritzgegossenes Produkt mit nur niedrigem Spritzdruck. Auch dadurch wird eine Automatisierung erleichtert und die Lebensdauer der Form erhöht.

5. - Durch die gute Gasabfuhr können die Grenzen der Parameter beim Druckgiessen vergrössert werden, Versuchsgüsse sind weniger häufig notwendig, und man erhält eine gute Qualitätsstabilisierung. Nach den üblichen Techniken müssen das Giessen, die Spritzgeschwindigkeit und der Beginn der Gasabfuhr geeignet bestimmt und synchronisiert werden, was durch eine ganze Reihe von Versuchen erreicht werden muss. Auch sind Wiederholungen erforderlich, da sich die Parameter mit der Zeit ändern. Erfindungsgemäss können diese Druckgussbedingungen in breiteren Grenzen gehalten werden.

6. - Es ist ein Vorschlag bekanntgeworden, nach dem man Luft aus dem Formhohlraum über eine kleine Nut ableitet, die in der Trennfläche der Formhälften eingearbeitet ist, indem man Vakuum anlegt. Wenn jedoch nur wenig Luft abgeführt wird, so kann durch den Trennspalt der Form Luft von aussen her einströmen, so dass sich kein Unterdruck aufbauen kann. Im vorliegenden Fall werden aber grosse Luftmengen abgeführt, und dadurch ist es nicht so streng erforderlich, dass die beiden Formhälften genau auf einander passen. Wenn zusätzlich Unterdruck angewendet wird, so wird dadurch die Geschwindigkeit der Luftabfuhr noch erhöht, da nämlich stets gleichzeitig Metallschmelze nachströmt.

7. - Wendet man die Erfindung auf ein Spritzgiessen an, bei der im Formhohlraum ein reaktives Gas wie Sauerstoff vorhanden ist, so erhält man Produkte mit ausserordentlich hoher Qualität. In diesem Fall wird vor dem Einspritzen des geschmolzenen Metalles ein reaktives Gas in die Formhöhlung eingefüllt, und zwar durch die Gasausströmöffnung der Ventilanordnung, und dann wird der Spritzguss ausgeführt. Auch kann das reaktive Gas beim Spritzgiessen in die Formhöhlung eingeleitet werden.

8. - Besondere Vorteile können bei der Anwendung auf Magnesiumdruckguss erzielt werden. Beim Aluminium-druckguss geht man am besten so vor, dass man relativ langsam einspritzt, während das Gas aus der Form abströmt. Da aber die Erstarrungsgeschwindigkeit von Magnesiumlegierungen sehr hoch ist, kann man mit Magnesiumlegierungen nicht langsam arbeiten. Kurz nach dem Beginn des Spritzgiessens muss das Einspritzen der Legierung mit hoher Geschwindigkeit erfolgen. Dabei muss eine grosse Gasmenge aus dem Formhohlraum entfernt werden, welche das doppelte des Volumens des Formhohlraumes beträgt, da die Giessmuffe hinzuzurechnen ist. Bisher konnten daher Einschlüsse grosser Mengen von Gas in die erstarrende Magnesiumlegierung nicht vermieden werden. Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung gelingt es jedoch, selbst im Falle

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des Druckgusses von Magnesiumlegierungen ein absolut lunkerfreies Produkt leicht und bequem zu erhalten.

9. - Die vorliegende Erfindung lässt sich ebenfalls auf den Druckguss mit heisser Form anwenden.

10. - Nach der üblichen Arbeitsweise wird zum Abkühlen der Form nach deren Öffnung kaltes Wasser oder ein wasserlösliches Trennmittel auf die Oberfläche des Formhohlraumes aufgesprüht. Wenn Wasser, das in der Form beim Formschluss zurückbleibt, nicht in Form von Dampf abströmen kann und man den Spritzguss in diesem Stadium vornimmt, wird die Oberfläche des spritzgegossenen Produktes geschwärzt, oder die Fliessfähigkeit der Schmelze nimmt ab, wodurch es unmöglich wird, ein hochqualitatives Produkt zu erzeugen. Man muss daher darauf achten, dass vor dem Formschluss die Form wasserfrei ist. Wenn man jedoch mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung im Verlaufe des Formschlusses heisse Luft über die Gasabströmöffnung in die Form einbläst, so wird der in der Form befindliche Wasserdampf durch die Giessmuffe abgeführt. Dieses Einleiten heisser Luft in die Form kann nicht nur beim Formschluss, sondern auch dann ausgeführt werden, wenn Schmelze in die Giessmuffe einfliesst. Auf diese Weise erlaubt es die beschriebene Vorrichtung, dass der Formschluss schon ausgeführt wird, wenn die Form noch nass ist, wodurch die Produktionsgeschwindigkeit steigt.

11.- Die Ventilanordnung kann für dauernd eingebaut werden.

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Entgasungsvorrichtung an einer Druck- oder Spritz-giessform mit einer feststehenden (3) und einer beweglichen Formhälfte (4), einem sich an den Formhohlraum (7) anschliessenden, in die Form eingearbeiteten Entgasungskanal (9,10) und einem mit diesem über eine Ventilkammer (11) und einen Schliesskörper (14) verbundenen, in die Form eingearbeiteten Gasauslasskanal (13), sowie einer nach ausserhalb der Form führenden Gasauslassöffnung (20), mit einer Schraubenfeder (17), die den Schliesskörper (14) in eine erste Stellung drängt, und mit mindestens einem vom Entgasungskanal (9,10) abzweigenden Bypasskanal (15), dadurch gekennzeichnet, dass der vom Entgasungskanal (9,10) abzweigende Bypasskanal (15) in die Ventilkammer (11) mündet, dass die Ventilkammer (11) mit einem in der Form angebrachten Ventilsitz (12) versehen ist, dass der axial bewegliche Schliesskörper (14) mit der Schraubenfeder (17) belastet ist, die ihn in der ersten Stellung hält, in welcher die Verbindung vom Entgasungskanal (9,10) über die Ventilkammer (11) zum Gasauslasskanal (13) unterbrochen ist, während über dem von seiner Abzweigstelle (16) am Entgasungskanal (9,10) zur Ventilkammer (11) führenden Bypasskanal (15) zwischen dem Entgasungskanal und dem Gasauslasskanal

   (13) eine Verbindung besteht, dass der Schliesskörper (14) durch axiales Auftreffen der durch den Entgasungskanal (9, 10) gedrückten Schmelze in eine zweite Stellung bewegbar ist, in welcher der Schliesskörper (14) am Ventilsitz (12) anliegt und alle Verbindungen zwischen Entgasungskanal und Gasauslasskanal (13) unterbricht, dass der Schliesskörper

   (14) kolbenartig in einem vorderen, zylindrischen Abschnitt der Ventilkammer (11) verschiebbar ist und mit seiner vorderen Arbeitsfläche einen Raum zur Aufnahme der Schmelze begrenzt, wobei die Achse zumindest des stromabwärts gelegenen Endabschnittes des Entgasungskanals (9,10), des Schliesskörpers (14) und der Ventilkammer (11) und die Richtung der auf den Schliesskörper (14) durch die Schraubenfeder (17) ausgeübten Kraft gleichgerichtet sind und in der Trennebene zwischen den Formhälften (3,4) liegen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (15) zwei parallel geschaltete Durchlässe aufweist, welche sich vom Entgasungskanal (9, 10) verzweigen und in die Ventilkammer (11) einmünden und in der Form symmetrisch zueinander verlaufen, wobei jeder Durchlass einen Querschnitt aufweist, der parallel zur Formachse ist und dass dieser Querschnitt durch beide Hälften (3,4) der Form begrenzt ist und dass die Durchlässe vom Entgasungskanal (9,10) unter einem Winkel von höchstens 90° abzweigen, wobei der Verzweigungspunkt in der Nähe des einströmseitigen Endes der Ventilkammer (11) liegt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin in der ortsfesten Formhälfte (3) ein Hydraulikzylinder (18) zur Betätigung eines Kolbens (18a) angeordnet ist, dass der Schliesskörper (14) scheibenförmig ausgebildet ist, und dass das vordere Ende der Schraubenfeder (17) von hinten am scheibenförmigen Schliesskörper (14) anliegt und das hintere Ende mit dem Kolben (18a) verbunden ist, und dass der Hydraulikzylinder (18) derart arbeitet, dass sich der Kolben (18a) gleichzeitig mit der Schraubenfeder (17) in eine vordere Stellung bewegt, in der der Schliesskörper (14) durch die Schraubenfeder (17) in die erste Stellung gedrängt ist, unmittelbar bevor das Einspritzen der Schmelze beginnt, und dass nach Beendigung des Einspritzens sich der Kolben (18a) zusammen mit der Schraubenfeder (17) in eine hintere Stellung bewegt, in der die Schraubenfeder (17) den Schliesskörper (14) nicht mehr berührt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der ortsfesten Formhälfte (3) ein Hydraulikzylinder (18) zur Betätigung eines Kolbens (18a) angebracht ist, dass die Form (3,4) eine Öffnung (23) aufweist, die von der Ventilkammer (11) ausgeht, dass der Schliesskörper (14) aus einem scheibenförmigen Körper mit einem rückwärtigen Ansatz (25) besteht, und dass der Schraubenfeder (17) ein zylindrisches Organ (22) zugeordnet ist, das in der genannten Öffnung (23) axial bewegbar ist und einen vorderen zylindrischen Raum besitzt, der einen Teil des Gasauslasskanals (13) bildet, sowie einen hinteren zylindrischen Raum (24) und eine mittlere Trennwand zwischen diesen Räumen, wobei der Ansatz (25) die Trennwand gleitend durchsetzt, und wobei die Schraubenfeder (17) im zylindrischen Organ derart angeordnet ist, dass sie zwischen dem Schliesskörper (14) und dem zylindrischen Organ (22) liegt, dass der vorn liegende Raum des Organs (22) stirnseitig eine derart geformte Umfangskante (12) aufweist, dass sie zur Form des Schliesskörpers (14) passt und der Ansatz (25) des Schliesskörpers (14) ein so erweitertes freies hinteres Ende (26) aufweist, dass der Ansatz (25) nicht nach vorn durch die Trennwand des zylindrischen Organs (22) sich bewegen kann, und wobei der Kolben (18a) derart mit dem zylindrischen Organ (22) verbunden ist, dass er sich zusammen mit diesem Organ bewegt, und dass schliesslich die Schraubenfeder (17), der Schliesskörper (14) und der Hydraulikzylinder (18) derart ausgebildet sind, dass wenn sich der Schliesskörper (14) in seiner ersten Stellung befindet, das zylindrische Organ (22) mit dem inneren Ende der genannten Öffnung (23) fluchtet, wobei der Kolben (18a) in einer vorderen Stellung steht, und dass das vordere Ende des vorderen Teiles des zylindrischen Organs (22) als Ventilsitz (12) in der Ventilkammer (11) wirkt, wenn der Schliesskörper (14) sich in der zweiten Stellung befindet, und dass nach Zurücklaufen des Kolbens (18a) von der vorderen in die hintere Stellung die Trennwand des zylindrischen Organs (22) mit dem hinteren Ende (26) des Ansatzes (25) zusammenwirkt und den Schliesskörper (14) nach hinten aus der Ventilkammer (11) zusammen mit dem zylindrischen Organ (22) austritt (Fig. 7).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Raum des zylindrischen Organs (22) mindestens eine Öffnung (22a, 22b) in seiner Seitenwandung aufweist, welche so gelagert ist, das sie ausserhalb des Formhohlraumes (7) ist (Fig. 7).
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (17) den Ansatz (25) des Schliesskörpers (14) umgibt und zwischen dem Schliesskörper (14) und der Trennwand des zylindrischen Organs (22) liegt, dass der Vorderbereich des Organs (22) mindestens eine Öffnung (22a, 22b) in seiner Seitenwandung aufweist und dass die Öffnung (23), in welcher das zylindrische Organ (22) liegt, am Umfang ihrer Innenwandung eine Nut (20c) aufweist, die mit der Gasauslassöffnung (20) in Verbindung steht, wobei die Öffnung (22a, 22b) im vorderen Raum des zylindrischen Organs (22) mit der genannten Nut (20c) derart zusammenwirkt, dass der Gasauslasskanal (13) mit dem Bypass (15) in Verbindung steht, wenn sich der Schliesskörper (14) in der ersten Stellung befindet (Fig. 7).
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (17) zwischen dem rückwärtigen Ende (26) des Ansatzes (25) und dem Ende des zylindrischen Organs (22) eingespannt ist, dass der vordere Raum des Organs (22) mindestens eine Öffnung (20a) in seiner Seitenwandung aufweist, und dass diese Öffnung (20a) mit dem Gasauslasskanal (13) in Verbindung steht, wenn sich der Schliesskörper (14) in der ersten Stellung befindet, so dass der Gasauslasskanal (13) mit dem Bypass (15) in Verbindung steht (Fig. 9).
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Gasauslassöffnung (20, 20a) des Gasauslasskanals (13) verbundene Gasabsauge-

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   Vorrichtung (34, 35; 50, 51; 86, 87) vorhanden ist, um die Gase aus dem Formhohlraum durch den Entgasungskanal (9,10), die Bypasskanäle (15), die Ventilkammer (11) und den Gasauslasskanal (13) während des Abiaufens des Giess-vorganges abzusaugen, bis der Schliesskörper (14) sich in die zweite Stellung bewegt hat (Fig. 8,9, 13).
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung eine Vakuumpumpe (87) und einen Vakuumbehälter (86) umfasst, der mit der Vakuumpumpe (87) und der Auslassöffnung (20a) des Gasauslasskanals (13) in Verbindung bringbar ist, wobei die Pumpe (87) dazu dient, den Behälter (86) und den Formhohlraum (7) zu evakuieren, unmittelbar bevor die Schmelze in den Formhohlraum (7) eingeleitet wird. (Fig. 13).
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung einen Unterdruckzylinder (50), einen Saugkolben (51), welcher den Unterdruckzylinder (50) in zwei Kammern teilt, sowie einen Hydraulikzylinder (52) zur Betätigung des Saugkolbens (51) umfasst, dass die vordere Kammer des Unterdruckzylinders (50) mit der Auslassöffnung (20a) des Gasauslasskanales (13) in Verbindung bringbar ist, und dass der Saugkolben (50) so betätigbar ist, dass er sich nach rückwärts bewegt, um die Form zu evakuieren, unmittelbar bevor die Schmelze in den Formhohlraum (7) eingeleitet wird (Fig. 9).