DE10052130C2 - Kokille zum Metallspritzgießen und Verfahren zum Betreiben einer Metallspritzgießvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kokille, d. h. eine Gussform, die für das Metallspritzgießen verwendet wird, und auf ein Verfahren zum Betreiben einer Metall­ spritzgießvorrichtung mit einer derartigen Kokille.

Als eines der Hochdruck-Gießverfahren zur Herstellung eines Metallprodukts aus einem Metallmaterial mit niedrigem Schmelzpunkt wie Aluminium, Magnesium und eine Zink- Legierung, ist bereits ein thixotropes Formgebungsverfahren vorgeschlagen worden, das in den geprüften japanischen Patentpublikationen Nr. 1-33541 und 2-15620 beschrieben ist. Nach diesem Verfahren wird ein Werkstück wie folgt erhalten. Wenn ein Legierungs- Ausgangsmaterial in einem Zustand gerührt wird, in dem ein Feststoff und eine Flüssig­ keit nebeneinander vorliegen, wird die Dendrit-Bildung unterdrückt. Es ist daher möglich, eine Aufschlämmung zu erhalten, in der feine Feststoff-Teilchen und Flüssigkeit neben­ einander vorliegen. Diese halbfeste Aufschlämmung wird innerhalb eines kurzen Zeit­ raums in eine Kokille gespritzt und erstarren gelassen. Auf diese Weise kann ein Werk­ stück aus einer Legierung erhalten werden, in dessen Mikrostruktur der Feststoff im we­ sentlichen gleichmäßig verteilt ist. Bei dem auf diese Weise erhaltenen Formkörper ist die durch die Verfestigung verursachte Kontraktion gering und die Mikroschrumpfung ist gering, d. h. die Anzahl der eingeschlossenen Löcher, so genannte Trap-Löcher, ist klein und auch die Anzahl der Hohlraum-Löcher, die durch eine Gaskontamination verursacht werden, ist gering. Deshalb ist die Dimensionsgenauigkeit des so erhaltenen Werkstücks hoch und die mechanischen Eigenschaften sind ausgezeichnet. In dem oben genannten Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus einer Legierung, bei dem die Eigen­ schaften einer Aufschlämmung ausgenutzt werden, wird eine Spritzgießvorrichtung ver­ wendet. Die Spritzgießvorrichtung besteht, kurz zusammengefasst, aus einem Heizzylin­ der und einer innerhalb des Heizzylinders angeordneten Förderschnecke, wobei diese Förderschnecke in radialer Richtung drehen kann und in der axialen Richtung angetrieben wird. Im allgemeinen ist in der Vorderseite des Heizzylinders eine Einspritzdüse vom offenen Typ vorgesehen. In den äußeren Umfangsabschnitten des Heizzylinders und der Einspritzdüse ist eine Vielzahl von Heizeinrichtungen vorgesehen, deren Erhitzungstem­ peraturen einzeln eingestellt werden.

Wenn ein geschmolzenes Metall durch eine Spritzgießvorrichtung mit einer Einspritzdü­ se vom offenen Typ zudosiert wird, ist es erforderlich, einen Stopfen einzusetzen, um zu verhindern, dass das geschmolzene Metall, das zudosiert werden soll, aus einem vorde­ ren Endabschnitt der Einspritzdüse austritt. Ein kalter Stopfen, der gebildet wird, wenn das geschmolzene Metall sich abkühlt und bis zu einem gewissen Grade verfestigt, wird als derartiger Stopfen verwendet. Der kalte Stopfen wird wie folgt gebildet. Nach der In­ jektion wird aus der Injektionsdüse, die mit der Kokille in Kontakt kommt, die Wärme schnell abgeführt, d. h., die Wärme wird schnell auf die Kokille übertragen. Als Folge da­ von erstarrt das geschmolzene Metall, das am vorderen Endabschnitt der Injektionsdüse verbleibt, und es wird ein kalter Stopfen gebildet. Dieser kalte Stopfen wird in einer sol­ chen Härte ausgebildet, dass der kalte Stopfen dem Druck des geschmolzenen Metalls, das zudosiert wird, standhalten kann und dass außerdem der kalte Stopfen herausgezo­ gen werden kann, wenn man den Spritzdruck darauf einwirken lässt. Daher wird dann, wenn die Förderschnecke in Rotation versetzt wird, die metallische Aufschlämmung nacheinander zu dem vorderen Endabschnitt des Zylinders transportiert. Zu diesem Zeitpunkt wird die Aufschlämmung geschmolzen durch die Wärme, die von der Heizein­ richtung um den Zylinder herum abgegeben wird, und auch durch die Wärme, die durch die Scher- und Reibungswirkung erzeugt wird, wenn die Förderschnecke in Rotation ver­ setzt wird. Die so erhaltene Aufschlämmung wird in der Dosierkammer aufbewahrt, die in dem vorderen Endabschnitt des Heizzylinders, d. h. der Heiztrommel, vorgesehen ist. Zu diesem Zeitpunkt werden das Eingussloch, der Hauptkanal und der Hohlraum mit einem Pulver-Schmiermittel oberflächenbeschichtet und die Förderschnecke wird in axialer Richtung mit einer hohen Geschwindigkeit angetrieben. Dann wird die in der Dosier­ kammer befindliche Aufschlämmung durch das Eingussloch, den Hauptkanal und das Durchgangsloch eingespritzt und damit gefüllt. Zu diesem Zeitpunkt wird der kalte Stop­ fen durch den Kaltstopfen-Fänger, der in der beweglichen Kokille vorgesehen ist, fest­ gehalten. Nachdem die Aufschlämmung abgekühlt und erstarrt ist, wird die Kokille geöff­ net. Dann kann das Werkstück aus der Kokille leicht entnommen werden, weil die Innenseite der Kokille mit dem Pulver-Schmiermittel beschichtet ist. Zu diesem Zeitpunkt wer­ den auch der Eingußzapfen und der Kanaleinguß aus der Kokille entnommen.

Andererseits ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Metall-Formkörpers be­ kannt, bei dem es sich um ein Kokillengießverfahren vom kalten Kammer-Typ handelt. Wie in der ungeprüften japanischen Patentpublikation Hei-6-320246 beschrieben, ist die für dieses Kokillengießverfahren verwendete Kokillengießvorrichtung 50 wie folgt zu­ sammengesetzt. Wie in der Fig. 3 dargestellt, umfasst die Kokillengießvorrichtung 50: eine stationäre Kokille 52, die an der stationären Basis 51 befestigt ist; eine bewegliche Kokille 53, die zusammen mit der stationären Kokille 52 ein Paar bildet; eine Muffe 54, die in die stationäre Basis 51 eindringt; und einen Druckkolben 55, der in der Muffe 54 so angeordnet ist, dass er sich in axialer Richtung bewegen kann. In der Muffe 54 ist eine Zuführungsöffnung 56 für geschmolzenes Metall vorgesehen. Diese Zuführungsöffnung 56 für geschmolzenes Metall wird durch den Verschluß 57' verschlossen, wenn das Pul­ ver-Schmiermittel in Form eines Oberflächenüberzugs aufgebracht wird. Die Zufüh­ rungsdüse 57 für das Pulver-Schmiermittel ist an diesem Verschluß 57' befestigt. Wenn das geschmolzene Metall in die Muffe 54 gegossen wird, wird die Zuführungsdüse 57 für das Pulver-Schmiermittel zusammen mit dem Verschluß 57' zurückgezogen. Auf der Trennlinie zwischen der stationären Kokille 52 und der beweglichen Kokille 53 entsteht ein Hohlraum 60 zum Formen eines Werkstücks. Der erste Abgasdurchgang 61 ist offen gegenüber einem Endabschnitt dieses Hohlraums 60. Der erste Abgasdurchgang 61 wird durch den Absperrstift 63, der von der hydraulischen Kolben- und -Zylindereinheit 62 angetrieben wird, geöffnet und geschlossen. Der zweite Abgasdurchgang 64 zweigt von dem ersten Abgasdurchgang 61 in der Weise ab, dass der zweite Abgasdurchgang 64 mit dem ersten Abgasdurchgang 61 einen rechten Winkel bildet. Obgleich in der Fig. 3 nicht dargestellt, steht der zweite Abgasdurchgang 64 über den flexiblen Schlauch 65 mit einem Ventil, einem Vakuumtank und einer Abgaspumpe in Verbindung. In diesem Zusammenhang steht die Zuführungsdüse 57 für das Pulver-Schmiermittel mit einer Zuführungs-Einrichtung für das Pulver-Schmiermittel in Verbindung, aus der eine vorge­ gebene Menge Pulver-Schmiermittel mittels Druckluft über den flexiblen Schlauch 58 zugeführt wird. Diese Pulver-Schmiermittel-Zuführungs-Einrichtung ist in Fig. 3 ebenfalls nicht dargestellt. Die Ejektorplatte und der Ejektorstift sind in Fig. 3 ebenfalls nicht darge­ stellt.

Wie nachstehend angegeben, ist es möglich, ein Werkstück mittels der Kokillen- Gießvorrichtung 50 herzustellen, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die bewegliche Kokille 53 an der stationären Kokille 52 befestigt und der Absperr-Stift 63 ist zurückgezogen, wie in Fig. 3 dargestellt. Dann wird die Abgas­ pumpe eingeschaltet. Danach wird Luft aus dem Hohlraum 60 durch den Gate- Durchgang 66, den Anguß 67 und die Muffe 54 in den Vakuumtank abgezogen. Auf­ grund der oben genannten Vorgänge wird die Innenseite jeder Komponente dekompri­ miert. Zu diesem Zeitpunkt schließt der Verschluss 57', an dem die Pulver-Schmiermittel- Zuführungsdüse 57 befestigt ist, die Zuführungsöffnung 56 für das geschmolzene Metall. Aufgrund der oben genannten Maßnahmen wird verhindert, dass Luft aus einem Ab­ schnitt in der Nähe der Zuführungsöffnung 56 für das geschmolzene Metall angesaugt wird. Das Pulver-Schmiermittel wird aus der Pulver-Schmiermittel-Zuführungs- Einrichtung mittels Druckluft für eine vorgegebene Zeitspanne zugeführt. Daher haftet das Pulver-Schmiermittel an den inneren Oberflächen des Hohlraums und den übrigen Innenwänden. Der Absperrstift 63 wird durch die hydraulische Kolben- und - Zylindereinheit 62 angetrieben, so dass der erste Abgasdurchgang 61 geschlossen wird. Danach wird eine vorgegebene Menge an geschmolzenem Metall aus einem Schmelz­ tiegel über die Zuführungsöffnung 56 für geschmolzenes Metall in die Muffe 54 einge­ führt. Das auf diese Weise zugeführte geschmolzene Metall wird mittels des Druckkol­ bens 55 in den Hohlraum 60 eingespritzt. Wenn die bewegliche Kokille 53 geöffnet wird, nachdem das auf diese Weise eingespritzte und eingeführte geschmolzene Metall abge­ kühlt und fest geworden ist, wird der Ejektor vorgeschoben und ein Werkstück kann ent­ nommen werden.

Wie vorstehend beschrieben, ist es mit der Metallspritzgießvorrichtung möglich, ein Werkstück zu erhalten, dessen Dimensionsgenauigkeit hoch ist und dessen mechani­ sche Eigenschaften ausgezeichnet sind. Es können jedoch Probleme auftreten bei dem Verfahren zum Aufbringen eines Pulver-Schmiermittels in Form eines Oberflächenüber­ zugs. Bezüglich dieser Probleme wird nachstehend ein Verfahren zum Aufbringen eines Pulver-Schmiermittels in Form eines Oberflächenüberzugs in der oben genannten Ko­ killen-Gießvorrichtung 50 beschrieben. Wenn dieses Pulver-Schmiermittel- Beschichtungsverfahren angewendet wird, können daher die Probleme gelöst werden.

Bei dem Verfahren zum Beschichten der Kokillen Gießvorrichtung 50 mit dem Pulver- Schmiermittel wird jedoch eine Oberfläche des Hohlraums 60 mit dem Pulver- Schmiermittel aus der Muffe 54 beschichtet, die an der stationären Base 51 fixiert ist.

Deshalb wird im Falle einer Spritzgießvorrichtung das Beschichten aus dem Eingußloch durchgeführt. Um die Beschichtung aus dem Eingußloch durchführen zu können, ist es erforderlich, die Einspritzdüse vorübergehend von der Kokille zu trennen. In diesem Zu­ sammenhang müssen zur Trennung der Einspritzdüse von der Kokille die Einspritzein­ heit einschließlich des Heizzylinders, der Förderschnecke, die in dem Heizzylinder ange­ ordnet ist und in axialer und radialer Richtung angetrieben werden kann, und die An­ triebseinheit zum Antreiben der Förderschnecke bei jedem Beschichtungsvorgang, d. h. bei jedem Schuß, bewegt werden. Dann wird der Schußcyclus verlängert und die Pro­ duktivität nimmt ab. Selbst wenn der Schußcyclus bis zu einem gewissen Grade geopfert wird, besteht die Möglichkeit, dass die Pulver-Schmiermittel-Zuführungsdüse als Folge einer Materialermüdung beschädigt wird, da die Temperatur der Kokille zur Herstellung eines Werkstückes etwa 200°C beträgt, d. h. die Temperatur der Kokille zur Herstellung eines Werkstückes hoch ist, wenn die Pulver-Schmiermittel-Zuführungsdüse häufig mit der Kokille bei hoher Temperatur in Kontakt kommt und von dieser getrennt wird. Außer­ dem können die folgenden Probleme auftreten. Das Pulver-Schmiermittel wird über ei­ nen flexiblen Schlauch zugeführt und die Temperatur dieses flexiblen Schlauchs wird verhältnismäßig hoch. Deshalb schmilzt das Wachs, das in dem Pulver-Schmiermittel zur Verbesserung der Haftung des Trennmittels an dem Hohlraum darin enthalten ist, und haftet an der Innenseite des Schlauches, wodurch der Strom des Pulver- Schmiermittels in dem Schlauch blockiert wird. Aus den oben angegebenen Gründen ist es unmöglich, das Verfahren zum Beschichten der Kokillen-Gießvorrichtung 50 mit dem Pulver-Schmiermittel auf die Metallspritzgießvorrichtung anzuwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kokille zum Metallspritzgießen und ein Verfahren zum Betreiben einer Metallspritzgießvorrichtung mit einer derartigen Kokille anzugeben, wobei ein Trennmittel, welches nicht vergast, auf die Gießform aufgebracht werden kann, ohne die Schmierung bei geöffneten Formhälften vornehmen zu müssen. Gleichzeitig soll eine ausreichende Oberflächenbeschichtung erhalten werden können Hinsichtlich der Vorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Kokille mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Verfahrensaspektes wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 5 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer zum Metallspritzgießen verwendeten Kokille gemäß ei­ ner Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2(a) und 2(b) Darstellungen eines Formgebungsverfahrens, bei dem eine zum Me­ tallspritzgießen verwendete Kokille gemäß einer Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung verwendet wird, wobei

Fig. 2(a) eine Querschnittsansicht darstellt, die einen Zustand zeigt, in dem die bewegliche Kokille geschlossen ist und das Einspritzen durchgeführt werden kann, und

Fig. 2(b) eine Querschnittsansicht darstellt, die einen Zustand zeigt, in dem das Einspritzen und Füllen beendet ist, und

Fig. 3 einen Querschnitt einer konventionellen Kokillen-Gießvorrichtung.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Metallelement, dessen Schmelzpunkt nicht höher als 700°C ist oder eine Legierung auf Basis des Metallelements. Zu spezifischen Bei­ spielen für das Metall-Ausgangsmaterial gehören: Aluminium, Magnesium, Zink, Zinn, Blei, Wismut, Terbium, Tellur, Cadmium, Thallium, Astatin, Polonium, Selen, Lithium, Indium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium, Frankium und Gallium. Es ist insbesondere bevorzugt, eine einfache Substanz aus Aluminium, Magnesium, Blei, Zink, Wismut oder Zinn und eine Legierung auf Basis eines der oben genannten Elemente zu verwenden. Die oben genannten Metall-Ausgangsmaterialien sind Metallelemente oder Legierungen, die in der Heiztrommel durch die von außen zugeführte Wärme geschmolzen und in ei­ nen in der Kokille gebildeten Hohlraum eingespritzt werden, sodass sie zu einem Pro­ dukt geformt werden können. Der Schmelzpunkt von Kupfer beträgt 1085°C und ist viel höher als 700°C, der Schmelzpunkt einer zum Löten verwendeten Kupfer-Legierung beträgt jedoch weniger als 700°C. Deshalb ist eine Kupfer-Legierung eines der erfin­ dungsgemäß verwendbaren Metall-Ausgangsmaterialien. Außerdem ist eines der erfin­ dungsgemäß verwendbaren Metall-Ausgangsmaterialien ein Material für die Bildung ei­ nes Metall-Verbundmaterials, dem gleichzeitig Keramik-Teilchen oder Keramik-Fasern z. B. aus Al₂O₃ oder SiC, zugesetzt werden.

Diese Metall-Ausgangsmaterialien können nach verschiedenen Verfahren bereitgestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, ein Verfahren anzuwenden, bei dem ein Block mittels einer Zerspanungs-Vorrichtung zu Spänen zerspant wird. Alternativ ist es mög­ lich, ein Verfahren anzuwenden, bei dem Drehspäne erhalten werden wenn das Zerklei­ nern mittels einer Schneidevorrichtung durchgeführt wird. Es ist ferner möglich, ein Ver­ fahren anzuwenden, bei dem ein geschmolzenes Metall in ein Kühlmittel wie Wasser tropft. Die bei diesen Verfahren erhaltenen Metall-Ausgangsmaterialien werden zu ge­ eigneten kleinen Formkörpern geformt, die von einem Pulver verschieden sind. Sie kön­ nen daher in dem Heizzylinder leicht gehandhabt und geschmolzen werden.

Die Fig. 1 stellt eine Querschnittsansicht dar, die eine Kokille 1 zeigt, die zum Metallsprit­ zen verwendet wird, die in einem geschlossenen Zustand vorliegt, und diese Kokille 1 ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in der Zeichnung dargestellt, umfasst die zum Metallspritzen gemäß dieser Ausführungsform verwendete Kokille 1 eine stationäre Kokille 2, die an der stationären Kokillenbasis 3 befestigt ist; und eine bewegliche Kokille 10, die über die Gleitbasis 11 an der beweglichen Seitenbasis 12 be­ festigt ist, wobei die bewegliche Kokille 10 in Richtung der Öffnung der Form und in Richtung des Schließens der Form angetrieben bzw. verschoben wird. In der bewegli­ chen Kokille 10 sind ein Pulver-Schmiermittel-Zuführungsdurchgang 20 und ein Abgas­ durchgang 30 vorgesehen.

In der stationären Kokille 2 sind ein allgemein bekanntes konisches Eingussloch 4 vor­ gesehen, das die stationäre Kokille 2 kreuzt. Entlang der Trennfläche P zwischen der stationären Kokille 2 und der beweglichen Kokille 10 sind ein Hauptkanal 5, ein Durch­ gangsloch 6 und ein Hohlraum 7 zum Formen eines Werkstücks vorgesehen und sie stehen mit dem Angusszapfen 4 in Verbindung. In dem Endabschnitt des Hohlraums 7 ist ein Überlauf 9 vorgesehen, dessen Kapazität verhältnismäßig gering ist und der mit dem Hohlraum 7 in Verbindung steht. Es liegt eine Einspritzeinheit vor unter der Bedin­ gung, dass eine Einspritzdüse N vom offenen Typ mit dem Eingussloch 4 der wie vor­ stehend aufgebauten stationären Kokille 2 berührt werden kann. Wie allgemein bekannt, umfasst die Einspritzeinheit: einen Heizzylinder C; eine am vorderen Ende dieses Heiz­ zylinders C angeordnete Einspritzdüse N, eine in dem Heizzylinder C angeordnete För­ derschnecke, die in radialer und axialer Richtung angetrieben wird; und eine Antriebs­ einheit zum Antreiben dieser Förderschnecke. In diesem Zusammenhang ist eine Viel­ zahl von Heizeinrichtungen, die aus elektrischen Heizeinrichtungen bestehen, auf den äußeren Umfangsabschnitten der Einspritzdüse N und der Heiztrommel C vorgesehen. Die Temperaturen dieser Heizeinrichtungen werden durch den ersten Temperaturfühler S1 und den zweiten Temperaturfühler S2 gemessen. Die Temperaturen der Einspritzdü­ se N und der Heiztrommel C werden einzeln mittels einer Einstell-Einheit auf vorgegebe­ ne Werte eingestellt. Weder die Einstell-Einheit noch die Heizeinrichtung sind in der der Fig. 1 darstellt.

In der beweglichen Kokille 10, deren Dimensionen im wesentlichen die gleichen sind wie diejenigen der stationären Kokille 2, ist ein Kaltstopfen-Fänger 13 einer vorgegebenen Tiefe und Größe, die dem Eingussloch 4 der stationären Kokille 2 entspricht, vorgesehen und dieser Kaltstopfen-Fänger 13 verläuft im wesentlichen senkrecht zur Trennoberflä­ che P. In diesem Zusammenhang wird auf der Trennoberfläche P der beweglichen Ko­ kille 10 eine Vielzahl von Ausnehmungen bzw. Vertiefungen erzeugt, deren Größen und Tiefen vorgegeben sind. Durch diese Ausnehmungen und die Trennoberfläche P der stationären Kokille 2 werden der Hauptkanal 5, das Durchgangsloch 6, der Hohlraum 7 und der Überlauf 9 wie vorstehend beschrieben gebildet. Am Bodenabschnitt 14 des Hohlraums 7 wird eine Vielzahl von Durchgangslöchern erzeugt, die diesen Bodenab­ schnitt 14 durchdringen. Die Ejektorstifte 15, 15 werden herausnehmbar in diese Durch­ gangslöcher eingesetzt. Wie allgemein bekannt, sind diese Ejektorstifte 15, 15 an der Ejektorplatte 16 befestigt, die von einer hydraulischen Kolben- und -Zylinder-Einheit an­ getrieben wird.

Bei dieser Ausführungsform umfasst der Pulver-Schmiermittel-Zuführungsdurchgang 20, der in der beweglichen Kokille 10 angeordnet ist: einen ersten Zuführungsdurchgang 21 und einen zweiten Zuführungsdurchgang 22, der sich ab dem ersten Zuführungsdurch­ gang 21 verzweigt und zur Seite der beweglichen Kokille 10 hin offen ist. Ein Endab­ schnitt des ersten Zuführungsdurchgangs 21 ist gegenüber dem Bodenabschnitt des Kaltstopfen-Fängers 13 offen und der andere Endabschnitt des ersten Zuführungs­ durchgangs 21 ist offen gegenüber dem Rückseitenabschnitt der beweglichen Kokille 10 auf der linken Seite in der Fig. 1. In diesem ersten Zuführungsdurchgang 21 ist ein Ab­ sperrstift 23 vorgesehen, der in axialer Richtung durch die erste hydraulische Kolben- und -Zylinder-Einheit 24 angetrieben wird, die an der beweglichen Kokille 10 befestigt ist. Wenn der Absperrstift 23 in die erste Rückzugsposition, wie sie in Fig. 1 darstellt ist, ver­ schoben wird, stehen der Kaltstopfen-Fänger 13 und der zweite Zuführungsdurchgang 22 über den ersten Zuführungsdurchgang 21 miteinander in Verbindung. Wenn jedoch der Absperrstift 23 durch die erste hydraulische Kolben- und -Zylindereinheit 24 in die zweite Position getrieben wird, sodass der vordere Endabschnitt des Absperrstifts 23 den Bodenabschnitt des Kaltstopfen-Fängers 13 erreichen kann, werden der Kaltstop­ fen-Fänger 13 und der zweite Zuführungsdurchgang 22 gegeneinander abgesperrt. An der Seite der beweglichen Kokille 10 ist die Verbindungs-Einrichtung 25 befestigt, die dem zweiten Zuführungsdurchgang 22 entspricht, und ein flexibler Schlauch 27 steht mit dieser Verbindungs-Einrichtung 25 über das Wärmeisolierrohr 26 aus Keramik in Ver­ bindung. An diesen Schlauch 27 ist die Pulver-Schmiermittel-Zuführungseinrichtung 28 angeschlossen, die eine vorgegebene Menge von Feststoff-Teilchen des Pulver- Schmiermittels mittels Druckluft abgibt.

In der beweglichen Kokille 10 ist ein Abgasdurchgang 30 vorgesehen. Der Abgasdurch­ gang 30 besteht aus einem ersten Abgasdurchgang 31 und einem zweiten Abgasdurch­ gang 32, der sich ab dem ersten Abgasdurchgang 31 verzweigt und offen ist zur Seite der beweglichen Kokille 10 hin, d. h. offen ist gegenüber dem oberen Abschnitt der Fig. 1. Ein Endabschnitt des ersten Abgasdurchgangs 31 ist offen gegenüber dem Bodenab­ schnitt des Überlaufs 9 und der andere Endabschnitt ist offen gegenüber dem Rücksei­ tenabschnitt der beweglichen Kokille 10 auf der linken Seite der Fig. 1. In diesem ersten Abgasdurchgang 31 ist ein Absperrstift 33 vorgesehen, der in axialer Richtung durch die zweite hydraulische Kolben- und -Zylinder-Einheit 34 angetrieben wird. Wenn der Ab­ sperrstift 33 in die erste Rückzugsposition, wie sie in Fig. 1 darstellt ist, verschoben wird, stehen daher der Überlauf 9 und der zweite Abgasdurchgang 32 über den ersten Abgasdurchgang 31 miteinander in Verbindung. Wenn jedoch der Absperrstift 33 durch die zweite hydraulische Kolben- und -zylinder-Einheit 34 in die zweite Position verschoben wird, sodass der vordere Endabschnitt des Absperrstifts 33 den Bodenabschnitt des Ü­ berlaufs 9 erreichen kann, sind der Überlauf 9 und der zweite Abgasdurchgang 32 ge­ geneinander abgesperrt. An der Außenseite der beweglichen Kokille 10 steht der be­ wegliche Schlauch 36 mit dem zweiten Abgasdurchgang 32 über die Verbindungs- Einrichtung 35 in Verbindung. Dieser flexible Schlauch 36 steht mit dem sich öffnenden und schließenden Ventil 37 in Verbindung, um die Dichtheit des ersten Abgasdurch­ gangs 31 und des zweiten Abgasdurchgangs 32, des Vakuumtanks 38 mit einer verhält­ nismäßig großen Kapazität und der Abgaspumpe 39, die in dieser Reihenfolge angeord­ net sind, zu unterstützen.

Nachstehend wird ein Beispiel für einen Formgebungsarbeitsgang, bei dem die Kokille 1 zum metallischen Spritzgießen gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, näher erläutert. In diesem Zusammenhang ist es möglich, mittels der Kokille 1 für das metalli­ sche Spritzgießen gemäß dieser Ausführungsform eine automatische Formgebung durchzuführen, wenn eine Kontrolleinheit vorgesehen ist. Um jedoch die Erläuterung zu vereinfachen, wird hier ein Beispiel für die manuelle Betätigung der Kokille 1 für das Metallspritzgießen erläutert. Obgleich das Kokilleneinspann-System in Fig. 1 nicht darge­ stellt ist, sei bemerkt, dass die bewegliche Kokille 10 an der stationären Kokille 2 befes­ tigt ist. Das Metall-Ausgangsmaterial wird durch die Einspritz-Einheit bestimmt. Die be­ wegliche Kokille 10 ist an der stationären Kokille 2 festgeklemmt und der Kaltstopfen CP wird an dem vorderen Ende der Einspritzdüse N gebildet und eine vorgegebene Menge an geschmolzenem Metall YK wird in den Dosierungsheizzylinder C eindosiert. Dieser Zustand ist in der Fig. 1 dargestellt. Die Absperrstifte 23, 33 werden mittels der ersten und der zweiten hydraulischen Kolben- und -Zylinder-Einheit 24 bzw. 34, wie in Fig. 1 darstellt, in die ersten Rückzugspositionen bewegt und dann wird das sich öffnende und sich schließende Ventil 37 geöffnet und die Abgaspumpe 39 wird eingeschaltet. Wenn das sich öffnende und schließende Ventil 37 geöffnet wird, wird Luft aus dem Überlauf 9, dem Hohlraum 7, dem Hauptkanal 5 und dem Eingussloch 4 in den Vakuumtank 38 ab­ gezogen. Dadurch werden der Überlauf 9, der Hohlraum 7, der Hauptkanal 5 und das Eingussloch 4 dekomprimiert. Das Pulver-Schmiermittel wird aus der Pulver- Schmiermittel-Zuführungseinrichtung 28 mittels Druckluft zugeführt. Das Pulver- Schmiermittel passiert die Löcher 27, den zweiten Zuführungsdurchgang 22 und den ersten Zuführungsdurchgang 21 und haftet an den Oberflächen des Kaltstopfen-Fängers 13, des Eingusslochs 4, des Hauptkanals 5, des Hohlraums 7 und des Überlaufs 9. Wenn eine vorgegebene Menge Pulver-Schmiermittel auf die Oberfläche aufgebracht worden ist oder alternativ, wenn mit dem Pulver-Schmiermittel eine vorgegebene Zeit­ spanne lang eine Oberflächen-Beschichtung durchgeführt worden ist, ist der Überzug aus dem Pulver-Schmiermittel fertig.

Der Kaltstopfen-Fänger 13, der eine Zuführungsöffnung für das Pulver-Schmiermittel ist, ist um eine vorgegebene Tiefe gegenüber der Trennoberfläche P zurückversetzt. Des­ halb bleibt das überflüssige Pulver-Schmiermittel in dem Kaltstopfen-Fänger 13 zurück. Das heißt, es besteht keine Möglichkeit, dass das überflüssige Pulver-Schmiermittel be­ liebig in den Hohlraum 7 strömt und in das Werkstück gelangt. Das Eingussloch 4 ist gegenüber einem Luftstrom, der das Pulver-Schmiermittel enthält, zurückversetzt. Daher wird eine verhältnismäßig große Menge an Pulver-Schmiermittel in dem Eingussloch 4 auf die Oberfläche aufgebracht. Aufgrund der vorstehenden Angaben kann selbst ein langer Angußzapfen, dessen Ziehwiderstand hoch ist, leicht herausgezogen werden. Der flexible Schlauch 27 steht über den wärmeisolierenden Schlauch 26 mit dem zweiten Zuführungsdurchgang 22 in Verbindung. Es besteht daher keine Möglichkeit, dass der flexible Schlauch 27 auf hohe Temperaturen erhitzt wird. Es besteht daher auch keine Möglichkeit, dass das Wachs in dem Pulver-Schmiermittel schmilzt und an der inneren Oberfläche des flexiblen Schlauches 27 haftet.

Das sich öffnende und schließende Ventil 37 wird geschlossen und gleichzeitig werden die Absperrstifte 23, 33 mittels der ersten und der zweiten hydraulischen Kolben- und - Zylinder-Einheit 24 bzw. 34 in die zweiten Positionen bewegt, sodass die vorderen End­ abschnitte der jeweiligen Absperrstifte 23, 33 die Bodenabschnitte des Kaltstopfen- Fängers 13 und des Überlaufs 9 erreichen können. Aufgrund der vorstehenden Anga­ ben werden der erste Zuführungsdurchgang 21 und der erste Abgasdurchgang 31 ge­ schlossen und das Einspritzen kann bei dieser Kokille durchgeführt werden. Dieser Zu­ stand ist in Fig. 2(a) darstellt.

Während die Einspritzdüse N mit der stationären Kokille 2 in Berührung gehalten wird, wird die Förderschnecke der Einspritzeinheit in axialer Richtung angetrieben, sodass das zudosierte (gemessene) geschmolzene Metall YK eingespritzt wird. Der Kaltstopfen CP wird von dem Kaltstopfen-Fänger 13 aufgenommen und das geschmolzene Metall YK passiert das Eingussloch 4, den Hauptkanal 5 und das Durchgangsloch 6 und gelangt in den Hohlraum 7. Das überflüssige geschmolzene Metall YK erreicht den Überlauf 9 durch das kleine Loch 8. Die Fig. 2(b) ist eine Darstellung, die den Zustand zeigt, in dem die Einführung des geschmolzenen Metalls beendet ist. Dann wird in der Kokille auf kon­ ventionelle Weise ein Druck aufrechterhalten. Nachdem das so zugeführte geschmolze­ ne Metall YK abgekühlt und erstarrt ist oder alternativ, wenn die Förderschnecke nach dem Einspritzen in Rotation versetzt und die Zudosierung (Messung) beendet sind, wird die bewegliche Kokille 10 geöffnet. Dann werden die Ejektorstifte 15, 15 aus der beweg­ lichen Kokille 10 herausgeschoben und das Werkstück KS wird zusammen mit dem An­ gußzapfen, dem Kanalzapfen und dem Überlaufzapfen herausgestoßen. Danach wer­ den die bewegliche und die stationäre Kokille zusammengeklemmt.

Die Absperrstifte 23, 33 werden durch die erste und die zweite hydraulische Kolben- und -Zylinder-Einheit 24 bzw. 34 in die ersten Rückzugs-Positionen geschoben. Wie vorste­ hend beschrieben, werden der Hohlraum 7 und die übrigen Hohlräume dekomprimiert und das Pulver-Schmiermittel wird für eine vorgegebene Zeitspanne in Form eines Ü­ berzugs aufgebracht. Aufgrund der vorstehenden Angaben ist die Kokille bereit für die Überführung in den nächsten Schußcyclus. Das Formen wird auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben durchgeführt.

Die vorliegende Erfindung ist auf die vorstehend beschriebene spezifische Ausfüh­ rungsform nicht beschränkt. Es ist möglich, die folgenden Variationen durchzuführen. So ist es beispielsweise möglich in Bezug auf die Einspritzdüse, bei der ein Absperrventil an der Einspritzdüse N befestigt ist, einen Kaltstopfen-Fänger 13 zu verwenden, der zu ei­ ner einfachen Vertiefung (Ausnehmung) ausgebildet ist. Die erste und die zweite hydrau­ lische Kolben- und -Zylinder-Einheit 24 bzw. 34 können durch pneumatische Kolben- und -Zylinder-Einheiten ersetzt werden. Da die Absperrstifte 23, 33, die durch die erste und die zweite hydraulische Kolben- und -Zylinder-Einheit 24 bzw. 34 angetrieben wer­ den, im wesentlichen synchron in die erste und in die zweite Position bewegt werden, können die erste und die zweite hydraulische Kolben- und -Zylinder-Einheit 24 bzw. 34 durch eine hydraulische Kolben- und -Zylinder-Einheit ersetzt werden. Bei der erfin­ dungsgemäßen Ausführungsform sind die erste und die zweite hydraulische Kolben- und -Zylinder-Einheit 24 bzw. 34 an der beweglichen Kokille 1 befestigt, es ist aber auch möglich, die erste und die zweite hydraulische Kolben- und -Zylinder-Einheit 24 bzw. 34 an der Ejektorplatte 16 zu befestigen. Wenn die obige Anordnung angewendet wird, können die folgenden Vorteile erzielt werden. Wenn die Ejektorstifte 15, 15 herausge­ schoben werden, werden die Absperrstifte 23, 33 jeweils ebenfalls aus den Bodenab­ schnitten des Kaltstopfen-Fängers 13 und des Überlaufs 9 herausgeschoben, sodass das Werkstück KS leichter herausgestoßen werden kann. Es ist klar, dass der Ventilme­ chanismus zum Öffnen und Schließen des ersten Zuführungsdurchganges 21 nicht auf den Absperrstift 23 beschränkt ist. Es ist ferner klar, dass der erste Abgasdurchgang 31 in einem beliebigen Abschnitt mit Ausnahme des Überlaufs 9 angeordnet sein kann, so kann beispielsweise der erste Abgasdurchgang 31 an einem Endabschnitt des Hohl­ raums 7 angeordnet sein.

Wie vorstehend beschrieben, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Auf­ bringen eines Pulver-Schmiermittels in Form eines Oberflächenüberzugs in einer Metall­ spritzgießvorrichtung, die eine Kokille, bestehend aus einer stationären Kokille und einer beweglichen Kokille, ein Eingussloch, einen Hauptkanal, ein Durchgangsloch und einen Hohlraum aufweist, die auf den Trennoberflächen dieser Kokillen gebildet worden sind, wobei eine Ausnehmung bzw. Vertiefung, die mit dem Eingussloch in Verbindung steht, wenn die bewegliche Kokille an der stationären Kokille befestigt ist, in der beweglichen Kokille vorgesehen ist, wobei das Verfahren zum Aufbringen eines Pulver-Schmiermittels in Form eines Oberflächenüberzugs in einer Metallspritzgießvorrichtung die Stufe um­ fasst, bei der das Pulver-Schmiermittel aus der Ausnehmung in Richtung auf den Hohl­ raum als Oberflächenüberzug aufgebracht wird durch Dekomprimieren der Innenseite des Eingussloches, des Hauptkanals, des Durchgangsloches und des Hohlraums von der Hohlraumseite her. Es ist daher nicht erforderlich, jedesmal die Einspritzdüse zu be­ wegen, wenn das Pulver-Schmiermittel in Form eines Oberflächenüberzugs aufgebracht wird. Erfindungsgemäß besteht keine Möglichkeit, dass der Schußcyclus verlängert und die Produktivität verschlechtert wird. Es ist nicht erforderlich, die Einspritzdüse zu bewe­ gen, d. h. es ist nicht erforderlich, die Einspritzeinheit bei jedem Schuß zu bewegen. Deshalb wird der Verbrauch an elektrischer Energie nicht erhöht. In der Kokille, an der eine Einspritzdüse vom offenen Typ angebracht ist, ist ein Kaltstopfen-Fänger vorgesehen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Stopfen-Fänger so ge­ formt, dass die Ausnehmung mit dem Eingussloch in Verbindung steht, sodass der erfin­ dungsgemäße Effekt weiter verbessert werden kann. Da der Stopfen-Fänger in der Wei­ se geformt ist, dass die Ausnehmung mit dem Eingussloch in Verbindung steht, wird eine große Menge Pulver-Schmiermittel in Form eines Oberflächenüberzugs aufgebracht in dem Eingussloch, das in Längsrichtung lang ist und dessen Formtrennwiderstand hoch ist. Das erhaltene Werkstück kann daher durch das in Form eines Oberflächenüberzugs aufgebrachte Pulver-Schmiermittel leicht herausgestoßen werden. Es ist vorgesehen, dass die Aufschlämmung aus dem geschmolzenen Metall durch das Eingussloch und den Hauptkanal gleichmäßig in den Hohlraum fließt. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird jedoch das Pulver-Schmiermittel in Form einer Oberflächenüberzugs­ schicht aus dem Kaltstopfen-Fänger, der mit dem Eingussloch in Verbindung steht, auf den Hohlraum aufgebracht. Das Pulver-Schmiermittel fließt daher auf die gleiche Weise wie das geschmolzene Metall und wird in Form eines gleichmäßigen Überzugs auf die Hohlraum-Oberfläche aufgebracht.

Claims (5)

1. Kokille, die zum Metallspritzgießen verwendet wird, umfassend
eine stationäre Kokille (2) und
eine bewegliche Kokille (10),
ein Eingussloch (4),
einen Hauptkanal (5),
ein Durchgangsloch (6) und
einen Formhohlraum (7),
die auf den Trennoberflächen (P) mindestens einer der stationären und/oder be­ weglichen Kokille (2, 10) gebildet sind, wobei Metallschmelze über das Ein­ gussloch (4) und den Hauptkanal (5) in den Formhohlraum (7) einspritzbar ist, um so den Formhohlraum (7) mit Metallschmelze zu füllen;
eine Ausnehmung (13), die in der beweglichen Kokille (10) vorgesehen ist und die mit dem Eingussloch (4) in Verbindung steht, wenn die bewegliche Kokille (10) mit der stationären Kokille (2) verbunden ist;
einen Pulver-Schmiermittel-Zuführungsweg (20), der in der beweglichen Ko­ kille (10) vorgesehen ist und der über ein erstes sich öffnendes und schlie­ ßendes Ventil mit der Ausnehmung (13) in Verbindung steht; und
einen Abgasweg (30), der in der beweglichen Kokille (10) vorgesehen ist und über ein zweites sich öffnendes und schließendes Ventil mit dem Formhohl­ raum (7) in Verbindung steht.

2. Kokille nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmung (13) ein Kaltstopfen-Fänger ist, der einen kalten Stopfen beim Einspritzen von Metallschmelze einfängt.

3. Kokille nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmung (13) ein Kaltstopfen-Fänger ist und das erste und das zweite sich öffnende und schließende Ventil Absperr-Stifte (23, 33) sind, die jeweils in dem Pulver-Schmiermittel-Zuführungsweg (20) und dem Abgasweg (30) angeordnet und in axialer Richtung frei beweglich sind.

4. Kokille nach Anspruch 1, wobei der Abgasweg (30) über einen Überlauf (9) mit dem Formhohlraum (7) in Verbindung steht.

5. Verfahren zum Betreiben einer Metallspritzgießvorrichtung mit einer Kokille nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
Dekomprimieren des Innern des Eingusslochs (4), des Hauptkanals (5), des Durchgangslochs (6) und des Formhohlraums (7) von der Hohlraumseite her und
Aufbringen eines Pulver-Schmiermittels in Form eines Oberflächenüberzugs auf die Innenseite des Eingusslochs (4), des Hauptkanals (5), des Durch­ gangslochs (6) und des Formhohlraums (7) von der Seite der Ausnehmung (13) her in Richtung auf den Formhohlraum (7).