CH689156A5 - Druckgiessmaschine. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckgiessmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. 



  Bei solchen Druckgiessmaschinen ist die Nachverdichtung von dem Angusskanal benachbarten Abschnitten des Formhohlraumes ein Problem. Deshalb wird in der DE-C 2 953 474 der Vorschlag einer sehr rasch vor sich gehenden Nachverdichtung unmittelbar im Formhohlraum gemacht, so lange der zwischen diesem und dem Angusskanal gelegene verengte Anschnitt noch nicht erstarrt ist. Dadurch soll eine Verdichtung auch in die dem Angusskanal und dem Anschnitt benachbarten Bereiche des Formhohlraumes erreicht werden. 



  Allerdings nimmt ein solcher Druck naturgemäss stets den Weg des geringsten Widerstandes, d.h. er wird sich dort bevorzugt fortpflanzen, wo das Metall weniger zäh ist. Da aber die Schrift selbst auf das frühzeitige Erstarren des verengten Anschnittes hinweist, wird sich dort auch eher zäheres Metall als in anderen Bereichen des Formhohlraumes befinden, weshalb der angestrebte Zweck kaum erreicht werden kann. Dies insbesondere dann, wenn Material nahe der Solidustemperatur verarbeitet werden soll, bei dem eine sehr geringe Abkühlung bereits genügt, um es in den Festzustand überzuführen. 



  Aus der DE-A 1 458 061 ist der entgegengesetzte Vorschlag bekanntgeworden, nämlich die Nachverdichtung statt auf der Seite des Formhohlraumes durch eine spezielle Ausgestaltung des Giesskolbens in Form zweier konzentrischer Kolbenteile von der Angusskanalseite her durchzuführen. Diese Konstruktion hat sich aber in der Praxis kaum durchgesetzt, weil sie konstruktiv kompliziert und teuer ist (Notwendigkeit, die Antriebe für  die beiden konzentrischen Kolben auf engstem Raum nicht nur unterzubringen, sondern auch synchron zu steuern). Überdies handelt es sich dabei um eine Konstruktion, die für gewisse Anwendungen Vorteile bringt, für andere aber nicht angewandt werden kann, so dass die teure Ausgestaltung in ihrer Anwendbarkeit beschränkt ist. 



  Somit besteht weiterhin ein Bedarf an einer einfachen und vielseitig anwendbaren Lösung zum Nachverdichten unterschiedlichster Bereiche des Formhohlraumes, insbesondere von dem Angusskanal benachbarten Abschnitten des Formhohlraumes. Dies ist auch die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 und in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung mit den Merkmalen des Anspruches 2 gelöst wird. 



  Es sei darauf hingewiesen, dass sich diese Lösung besonders dann bewährt, wenn mit einem nahe der Solidustemperatur befindlichem Metall gearbeitet wird, insbesondere solchem das auf eine zwischen Solidus und Liquidustemperatur erhitzt ist und somit thixotrope Eigenschaften aufweist. Bei solchen Materialien ist die Frage der Einhaltung eines vorbestimmten Temperaturbereiches besonders kritisch, wobei anderseits auch die Gefahr einer zu raschen Erstarrung bzw. von Unterschieden der Temperatur in verschiedenen Abschnitten des Formhohlraumes gegeben ist. 



  Eine weitere vorteilhafte Lösung ergibt sich durch eine mehrfache Anordnung von Nachverdichterkolben an ein und demselben Formhohlraum bzw. seinem zugehörigen Angusskanal gemäss Anspruch 8. Denn in Kombination mit der erfindungsgemässen Lösung und durch die Aufteilung der von einem Nachverdichterkolben beeinflussten Räume kann die Verdichtung insgesamt besser unter Kontrolle gehalten werden, insbesondere wenn zusätzlich auch die Merkmale des Anspruches 9 vorgesehen sind, obwohl diese letztere Massnahme auch unabhängig von der Anwendung mehrerer Nachverdichterkolben vorteilhaft ist.

   Auch hier ist zu bemerken, dass sich eine solche Anordnung für thixotropes Material wegen der oben angeführten Schwierigkeiten besonders  eignet, und die Erfindung bezieht sich insofern auch auf ein Verfahren zum Druckgiessen thixotropen Materiales, bei dem die Massnahmen nach Anspruch 2 bis 9 angewendet werden. 



  Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines in der einzigen Figur der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. 



  An einer im einzelnen nicht näher dargestellten Druckgiessmaschine ist ein stationärer Formträger 1 mit einer daran in an sich bekannter, im einzelnen nicht dargestellter Weise befestigten stationären Formhälfte 2 vorgesehen. An diesen beiden Teilen ist eine Giesskammer 3 befestigt, in der in bekannter Weise ein Giesskolben 4 mit Hilfe einer nicht dargestellten, aber ebenfalls dem Fachmanne geläufigen, Antriebseinrichtung entlang der Längsachse A der Giesskammer 3 in die dargestellte Lage verschiebbar ist, die etwa der Endlage bei einem Schuss ist, durch den Metall 5 über einen Angusskanal 6, über einen verengten Anschnitt 7 in einen Formhohlraum 8 einschiessbar ist. Dieser Formhohlraum 8 wird einerseits von der stationären Formhälfte 2 und anderseits von einer auf diese Formhälfte 2 zu bewegbaren zweiten Formhälfte 9 begrenzt. 



  An den Formhohlraum 8 ist der Hohlraum einer Zylinderbüchse 10 angeschlossen, in der ein Nachverdichterkolben 11 mittels einer an sich beliebigen, dem Techniker geläufigen Antriebseinrichtung verschiebbar ist, um in einen Abschnitt 12 grösseren Volumens aus dem Hohlraum der Büchse 10 während der Einschiessbewegung des Giesskolbens 4n dort hineingelangtes Metall - beim Schwinden des Metalles im Abschnitt 12 infolge der Erstarrung - nachzuschieben und zu verdichten. Der in der Figur links des Kolbens 11 gelegene Zylinderraum ist Teil der Antriebsvorrichtung für den Kolben 11 und wird von einem, vorzugsweise hydraulischen, Fluid beaufschlagt, dessen Druck mit Hilfe eines IST-Wert-Sensors 13 gemessen und in einer Vergleichseinrichtung 14 mit einem von einem SOLL-Wertgeber 15 gelieferten SOLL-Wert verglichen wird.

   Es sei erwähnt, dass dieser SOLL-Wert nicht unbedingt fix sein muss, sondern gegebenenfalls eine Programmkurve für den Druck umfassen kann,  wobei zeit- oder wegabhängig (entsprechend dem vom Kolben 11 zurückgelegten Weg in der Büchse 10) ein vorbestimmtes Druckprogramm vorgegeben werden kann. 



  Dem Formhohlraum 8 können, je nach Grösse und Ausbildung, gegebenenfalls auch mehrere solche Einheiten von Kolben 11 und Zylinder 10 zugeordnet sein. Allerdings ist es besonders vorteilhaft, wenn (alternativ oder kumulativ zum Kolben 11) ein Kolben 16 in einem Zylinder 17 so angeordnet ist, dass er gegenüber der Achse A der Giesskammer 3 versetzt ist. Dieser Versatz kann relativ gering sein, doch ist er vorteilhaft so gross, dass der Kolben 16 in allen seinen Stellungen ausserhalb einer Projektionsfläche des Giesskolbens auf die zwischen den Formhälften 2 und 9 gelegene Trennebene T gelegen ist. 



  Der Grund für diese Massnahme ist darin gelegen, dass dadurch der Nachverdichterkolben 16 einen weitaus höheren Druck ausüben kann als jener, für den der Giesskolben 4 und seine Antriebseinrichtung ausgelegt ist, ohne dass deswegen der Giesskolben aus seiner dargestellten Endlage verschoben würde, wie es der Fall wäre, wenn die Kolben 4 und 16 einander unmittelbar gegenüberlägen. Diese Gefahr wird schon durch einen gewissen Versetz ihrer Längsachsen gemildert, aber durch die dargestellte Anordnung praktisch ausgeschaltet. In der Tat lassen sich besonders dichte und feste Druckgussstücke erzielen, wenn der vom Nachverdichterkolben 16 ausgeübte Druck grösser als der des Giesskolbens ist und zweckmässig 1500 bar übersteigt, wobei der Nachverdichterdruck 3500 bar erreichen kann.

   Wenn man annimmt, dass der Druck des Giesskolbens 4 etwa 1500 bar betragen kann, so wird sich der Druck des Nachverdichterkolbens in der Praxis in der Grössenordnung des 1,25- bis 2fachen des Druckes des Giesskolbens 3 bewegen. 



  Theoretisch könnte der Nachverdichterkolben 16 parallel zur Trennebene T oder in ihr angeordnet werden, doch kann dies bei einem Versagen zu Entformungsschwierigkeiten führen, weshalb eine solche Anordnung nicht bevorzugt ist. Eine andere Möglichkeit bestünde darin, den Zylinder 17 nicht an der Seite der beweglichen Form 9 anzuordnen, sondern an der Seite des  Giesskolbens 4 bzw. der stationären Form, wobei seine Achse nicht unbedingt parallel zu der des Giesskolbens und der Achse A der Giesskammer 3 sein müsste.

   Während aber der stationäre Teil 1, 2 Teil der Maschine selbst ist und somit die Maschine mit den Kosten des Nachverdichterkolbens belastet würde, auch wenn dieser für gewisse Anwendungen gar nicht benötigt wird, ist die Anordnung an der beweglichen Formhälfte 9 vom herzustellenden Gegenstand abhängig, wobei die Formhälfte 9 sowieso für diesen Gegenstand besonders gefertigt werden muss. Die dargestellte Lösung an der dem Giesskolben 4 gegenüberliegenden Seite ist daher bevorzugt. Gerade durch Anordnung des Kolbens 16 nahe dem Anschnitt 7 wird gesichert, dass sich sein auf das Metall 5 ausgeübter Druck mit Sicherheit auch auf das im Anschnitt 7 befindliche Metall und damit auch auf den Nachbarabschnitt 18 des Formhohlraumes 8 auswirkt.

   Anderseits ist eine Auswirkung auf den Giesskolben 4 wegen der durch die gezeigte Anordnung bedingte Umlenkung der Mertallströme nicht zu befürchten, insbesondere wenn thixotropes Metall vergossen wird. 



  Vorzugsweise kann auch dem Zylinder 17 eine Regelanordnung 13-15 zugeordnet sein, so dass die Drücke der einzelnen Kolben 11, 16 unabhängig voneinander regelbar sind. Ist es erwünscht, an wenigstens zwei solcher Kolben 11, 16 auf gleichen Druck zu regeln, so kann selbstverständlich für diese Kolben ein gemeinsamer Regelkreis vorgesehen werden. 



  Der Angusskanal 6 ist, wie ersichtlich, relativ breit. Dagegen hat der mit dem Angusskanal 6 in Verbindung stehende Kolben 16 einen relativ kleinen Durchmesser. Vorzugsweise ist der Durchmesser D des Kolbens 16 maximal so gross wie die senkrecht zu seiner Verschiebebewegung gemessene Breite (in der Figur mit B bezeichnet, obwohl es sich um die senkrecht dazu gemessene Dimension handelt). Vorzugsweise ist aber der Durchmesser D kleiner als die senkrecht zu seiner Verschieberichtung gemessene Breite B des Angusskanales 6. 



  Es versteht sich, dass die Erfindung zahlreichen Abänderungen unterworfen sein kann. Beispielsweise können, ausser einem  stationären Formteil, auch noch zwei oder sogar drei bewegliche Formteile vorgesehen sein. Ferner wäre es bei ausgedehnteren, z.B. zu mehreren Formhohlräumen verzweigten Angusskanalsystemen möglich, an ihnen mehrere, jeweils dem Kolben 16 entsprechende Nachverdichterkolben anzuordnen. 

Claims (9)

1. Druckgiessmaschine mit einem von wenigstens zwei voneinander durch eine Trennebene geteilten Formteilen (2 bzw. 9), nämlich einem beweglichen (9) und einem stationären Formteil (2), umschlossenen Formhohlraum (8) einer von diesen Teilen (2 bzw. 9) gebildeten Form (2, 9), in den ein zu vergiessendes Metall (5) über einen Angusskanal (6) der Form (2, 9) mit Hilfe eines Giesskolbens (4) einschiessbar ist, der in einer Giesskammer (3), in die das Metall (5) einführbar ist, mit Hilfe eines Antriebes entlang der Längsachse (A) der Giesskammer (3) verschiebbar ist, wobei mindestens ein auf das eingeschossene Metall (5) einwirkender Nachverdichterkolben (16) vorgesehen ist, der aus einem ihn aufnehmenden Hohlraum (17) heraus auf das Metall (5) zu bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Nachverdichterkolben (16) in einer zur Längsachse (A) der Giesskammer (3)

versetzten Lage in den Angusskanal (6) hineinbewegbar ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Nachverdichterkolbens (16) gegenüber der Längsachse (A) der Giesskammer (3) derart versetzt ist, dass er in allen seinen Stellungen ausserhalb einer Projektionsfläche des Giesskolbens (4) auf die Trennebene (T) zwischen den beiden Formteilen (2 bzw. 9) gelegen ist.

3. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachverdichterkolben (16) parallel zum Giesskolben (4) bewegbar ist.

4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachverdichterkolben (16) in einem Hohlraum (17) an der Seite des beweglichen Formteiles (9) geführt ist.

5.

Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Nachverdichterkolben (16) eine Antriebseinrichtung zugeordnet ist, die im Vergleich zur Antriebseinrichtung des Giesskolbens (4) für einen höheren Druck ausgelegt und dimensioniert ist.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Nachverdichterkolben (16) eine Antriebseinrichtung zugeordnet ist, die für einen grösseren Druck als 1500 bar ausgelegt ist, vorzugsweise jedoch kleiner als 3500 bar und/oder der Druck des Nachverdichterkolbens (16) etwa das 1,25- bis 2fache des Druckes des Giesskolbens (3) beträgt.

7.

Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachverdichterkolben (16) einen Durchmesser (D) besitzt, der maximal der Breite (B) des Angusskanales (6) an derjenigen Stelle entspricht, an der der Nachverdichterkolben (16) angeordnet ist, vorzugsweise jedoch einen kleineren Durchmesser (D) besitzt.

8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Nachverdichterkolben (11, 16) vorgesehen und am Formhohlraum (8) und am Angusskanal (6) angeordnet sind.

9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinrichtung (13-15) für den Kolbendruck des Nachverdichterkolbens (11, 16) mit einem SOLL-Wert- (15) und einem IST-Wertgeber (13) und einer Vergleichseinrichtung (14) vorgesehen ist.