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.
The invention relates to a die casting machine according to the preamble of claim 1.
In such die casting machines, the recompression of sections of the mold cavity adjacent to the sprue is a problem. For this reason, DE-C 2 953 474 proposes a very rapid recompression directly in the mold cavity, as long as the narrowed gate between it and the sprue has not yet solidified. In this way, compression should also be achieved in the regions of the mold cavity adjacent to the sprue and the gate.
However, such a pressure naturally always takes the path of least resistance, i.e. it will preferentially reproduce where the metal is less tough. However, since the writing itself points to the premature solidification of the narrowed gate, there will also be tougher metal there than in other areas of the mold cavity, which is why the intended purpose can hardly be achieved. This is particularly the case when material is to be processed close to the solidus temperature, where a very low cooling is already sufficient to convert it to the solid state.
From DE-A 1 458 061 the opposite proposal has become known, namely to carry out the post-compression instead of on the mold cavity side by a special design of the casting piston in the form of two concentric piston parts from the sprue side. However, this design has hardly become established in practice because it is structurally complicated and expensive (need not only to accommodate the drives for the two concentric pistons in a confined space, but also to control them synchronously). Moreover, it is a construction which brings advantages for certain applications but cannot be used for others, so that the expensive design is limited in its applicability.
There is therefore still a need for a simple and versatile solution for the post-compression of the most varied areas of the mold cavity, in particular sections of the mold cavity adjacent to the sprue. This is also the object on which the invention is based, which is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1 and, in a particularly advantageous embodiment, by the features of claim 2.
It should be pointed out that this solution is particularly useful when working with a metal that is close to the solidus temperature, especially one that is heated to a temperature between the solidus and the liquidus temperature and thus has thixotropic properties. In the case of such materials, the question of compliance with a predetermined temperature range is particularly critical, and on the other hand there is also the risk of rapid solidification or of differences in temperature in different sections of the mold cavity.
Another advantageous solution results from a multiple arrangement of post-compression pistons on one and the same mold cavity or its associated sprue according to claim 8. Because in combination with the solution according to the invention and by dividing the spaces influenced by a post-compression piston, the compression can be better controlled overall are held, in particular if the features of claim 9 are also provided, although this latter measure is also advantageous regardless of the use of several post-compression pistons.
It should also be noted here that such an arrangement is particularly suitable for thixotropic material because of the difficulties mentioned above, and the invention therefore also relates to a method for die-casting thixotropic material in which the measures according to claims 2 to 9 are applied.
Further details and advantages result from the following description of an exemplary embodiment shown schematically in the single figure of the drawing.
On a die casting machine, not shown in detail, a stationary mold carrier 1 is provided with a stationary mold half 2 fastened thereon in a manner known per se and not shown in detail. A casting chamber 3 is fastened to these two parts, in which a casting piston 4 can be displaced in the known position along the longitudinal axis A of the casting chamber 3 in the known position, which roughly corresponds to the end position, with the aid of a drive device which is not shown but is also familiar to the person skilled in the art one shot, through which metal 5 can be shot into a mold cavity 8 via a sprue 6, via a narrowed gate 7. This mold cavity 8 is delimited on the one hand by the stationary mold half 2 and on the other hand by a second mold half 9 which can be moved onto this mold half 2.
The cavity of a cylinder liner 10 is connected to the mold cavity 8, in which a post-compression piston 11 can be displaced by means of any drive device known per se to the technician, in order to move into a section 12 of larger volume from the cavity of the liner 10 during the injection movement of the casting piston 4n there metal that has entered - when the metal shrinks in section 12 as a result of the solidification - to be pushed in and compressed. The cylinder space located on the left of the piston 11 in the figure is part of the drive device for the piston 11 and is acted upon by a, preferably hydraulic, fluid, the pressure of which is measured with the aid of an ACTUAL value sensor 13 and in a comparison device 14 with one of them TARGET value transmitter 15 delivered TARGET value is compared.
It should be mentioned that this TARGET value does not necessarily have to be fixed, but can optionally include a program curve for the pressure, a predetermined pressure program being able to be predetermined as a function of time or distance (corresponding to the distance covered by the piston 11 in the sleeve 10).
Depending on the size and design, several such units of piston 11 and cylinder 10 may also be assigned to the mold cavity 8. However, it is particularly advantageous if (alternatively or cumulatively to the piston 11) a piston 16 is arranged in a cylinder 17 such that it is offset with respect to the axis A of the casting chamber 3. This offset can be relatively small, but it is advantageously so large that the piston 16 is located in all of its positions outside a projection surface of the casting piston on the parting plane T located between the mold halves 2 and 9.
The reason for this measure is that the post-compressor piston 16 can exert a much higher pressure than that for which the casting piston 4 and its drive device are designed, without the casting piston being displaced from its illustrated end position, as is the case would be if the pistons 4 and 16 were directly opposite each other. This danger is mitigated by a certain offset of their longitudinal axes, but is practically eliminated by the arrangement shown. In fact, particularly dense and solid die-castings can be achieved if the pressure exerted by the post-compression piston 16 is greater than that of the casting piston and expediently exceeds 1500 bar, the post-compressor pressure being able to reach 3500 bar.
If one assumes that the pressure of the casting piston 4 can be approximately 1500 bar, the pressure of the post-compressor piston will in practice be in the order of magnitude of 1.25 to 2 times the pressure of the casting piston 3.
Theoretically, the post-compressor piston 16 could be arranged parallel to the parting plane T or in it, but this can lead to demolding difficulties in the event of failure, which is why such an arrangement is not preferred. Another possibility would be to arrange the cylinder 17 not on the side of the movable mold 9 but on the side of the casting piston 4 or the stationary form, its axis not necessarily being parallel to that of the casting piston and the axis A of the casting chamber 3 should.
But while the stationary part 1, 2 is part of the machine itself and thus the machine would be charged with the costs of the post-compressor piston, even if it is not required for certain applications, the arrangement on the movable mold half 9 depends on the object to be produced, whereby the mold half 9 has to be specially made for this object anyway. The solution shown on the side opposite the casting piston 4 is therefore preferred. It is ensured precisely by arranging the piston 16 near the gate 7 that its pressure exerted on the metal 5 will certainly also have an effect on the metal located in the gate 7 and thus also on the neighboring portion 18 of the mold cavity 8.
On the other hand, there is no fear of an impact on the casting piston 4 because of the deflection of the metal flows caused by the arrangement shown, in particular if thixotropic metal is poured.
A control arrangement 13-15 can preferably also be assigned to the cylinder 17, so that the pressures of the individual pistons 11, 16 can be controlled independently of one another. If it is desired to control the same pressure on at least two such pistons 11, 16, a common control circuit can of course be provided for these pistons.
As can be seen, the runner 6 is relatively wide. In contrast, the piston 16 connected to the sprue 6 has a relatively small diameter. The diameter D of the piston 16 is preferably at most as large as the width measured perpendicular to its displacement movement (denoted by B in the figure, although it is the dimension measured perpendicular to it). However, the diameter D is preferably smaller than the width B of the sprue channel 6 measured perpendicular to its direction of displacement.
It is understood that the invention can be subject to numerous modifications. For example, in addition to a stationary molded part, two or even three movable molded parts can also be provided. Furthermore, it would be more extensive, e.g. sprue systems branched into a plurality of mold cavities possible to arrange a plurality of post-compression pistons, each corresponding to the piston 16.