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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entlüften des Formhohlraums einer
Gießvorrichtung, wobei
man den Formhohlraum mittels einer Vakuumanlage mit Unterdruck beaufschlagt
und die Saugleistung der Vakuumanlage während des Entlüftens des
Formhohlraumes variiert.
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Außerdem betrifft
die Erfindung eine Vakuumanlage zur Durchführung des Verfahrens, wobei die
Vakuumanlage an den Formhohlraum einer Gießvorrichtung anschließbar ist
zum Beaufschlagen des Formhohlraumes mit Unterdruck und wobei die Saugleistung
der Vakuumanlage während
der Entlüftung
des Formhohlraumes steuerbar ist.
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Darüber hinaus
betrifft die Erfindung eine Gießvorrichtung
mit einer derartigen Vakuumanlage zur Durchführung des Verfahrens.
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Gießvorrichtungen
weisen einen Formhohlraum auf, in den flüssiges Gießmaterial eingefüllt werden
kann, beispielsweise eine metallische Schmelze, insbesondere eine
Aluminium- oder Magnesiumschmelze, oder auch ein flüssiges Kunststoffmaterial.
Um zu vermeiden, dass im zunächst
flüssigen
und dann innerhalb sehr kurzer Zeit aushärtenden Gießmaterial Luftblasen eingeschlossen
werden, durch die die Qualität
des hergestellten Gussteiles beeinträchtigt werden könnte, kann
der Formhohlraum mittels einer Vakuumanlage entlüftet werden. Das Entlüften des
Formhohlraumes erfolgt bevorzugt während seiner Befüllung mit
Gießmaterial. Mittels
der Vakuumanlage wird der Formhohlraum mit Unterdruck beaufschlagt.
Hierzu weisen übliche Vakuumanlagen
einen Unterdruckspeicher auf, der vor oder während des Befüllens des
Formhohlraumes mit dem Formhohlraum verbunden wird. Um zu vermeiden,
dass flüssiges
Gießmaterial
aus dem Formhohlraum heraustreten und zur Vakuumanlage gelangen
kann, ist üblicherweise
zwischen dem Formhohlraum und der Vakuumanlage ein Verschlussventil
geschaltet, das während
des Befüllens des
Formhohlraumes geöffnet
ist.
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Zum
Befüllen
des Formhohlraumes kommt häufig
ein Einpresskolben zum Einsatz, mit dessen Hilfe das flüssige Gießmaterial
in den Formhohlraum eingebracht werden kann. Der Einpresskolben
ist in einer Gießkammer
verschieblich gelagert, die eine Einfüllöffnung aufweist. Die Beaufschlagung
des Formhohlraumes mit Unterdruck erfolgt vorzugsweise während der
Bewegung des Einpresskolbens ausgehend von einer Stellung, in der
er eine Einfüllöffnung der
Gießkammer
abdeckt, bis zu einer Endstellung, in der das Gießmaterial
in den Formhohlraum eingebracht ist. Diese Bewegung dauert nur wenige Sekunden,
so dass der gesamte Formhohlraum innerhalb sehr kurzer Zeit entlüftet werden
muss. Die sich im Formhohlraum zunächst befindliche Luft muss
daher innerhalb sehr kurzer Zeit durch verhältnismäßig enge Spalte aus dem Formhohlraum
entweichen. Diese engen Spalte beeinträchtigen das Absaugvermögen. Es
hat sich gezeigt, dass in vielen Fällen trotz Bereitstellung einer
leistungsstarken Vakuumanlage der Formhohlraum nur ungenügend entlüftet wird.
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Die
DE 1 208 321 A beschreibt
ein Verfahren zur Evakuierung von Vakuumbehältern, in denen schmelzflüssige Metalle
während
eines Gießvorganges
entgast werden. Zur Evakuierung ist an die Vakuumbehälter eine
Pumpanordnung angeschlossen mit einer Gebläsepumpe und einer Drehkolbenpumpe.
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Während einer
Vorevakuierung außerhalb des
eigentlichen Gießvorganges
läuft die
Gebläsepumpe
nur im Leerlauf, erst während
des eigentlichen Gießvorganges
wird dann die Gebläsepumpe mit
voller Leistung zugeschaltet.
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In
der
DE 10 2006
010 560 A1 wird eine Vakuumdruckgießvorrichtung beschrieben, bei
der der Formhohlraum beim Einfüllen
von Gießmaterial über ein
Entlüftungsventil
mittels einer Vakuumanlage abgesaugt werden kann. Zur Bestimmung
vakuumtechnischer Parameter der Vakuumanlage kann in einem Pufferbehälter der
Vakuumanlage eine Druckanstiegsmessung vorgenommen werden.
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Aus
der
DE 101 44 945
B4 ist eine Vakuumdruckgießvorrichtung bekannt, bei der
der Formhohlraum mit konstanter Saugleistung so lange abgepumpt
wird, bis ein Vakuumventil abhängig
von der Stellung eines Einpresskolbens innerhalb einer möglichst
kurzen Schließzeit
geschlossen wird.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art derart weiterzubilden, dass es eine verbesserte Entlüftung des Formhohlraumes
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Eine
verbesserte Entlüftung
des Formhohlraumes kann dadurch erzielt werden kann, dass man die
Saugleistung der Vakuumanlage beim Entlüften variiert. Bei der Bereitstellung
einer sehr hohen Saugleistung kann es aufgrund der sich ausbildenden
Strömungsdynamik
im Bereich der engen Spalte, über
die die Vakuumanlage mit dem Formhohlraum in Strömungsverbindung steht, zu einer
Verengung des effektiven Strömungsquerschnitts
kommen. Dies kann zur Folge haben, dass während der kurzen Evakuierungszeit
nur eine sehr begrenzte Luftmenge aus dem Formhohlraum entweichen kann,
so dass letztlich trotz Bereitstellung einer hohen Saugleistung
eine erhebliche Luftmenge im Formhohlraum verbleibt. Wird dagegen
die Saugleistung während
der Entlüftung
des Formhohlraumes variiert, so kann die Ausbildung einer strömungsdynamischen
Verengung des effektiven Strömungsquerschnitts
zumindest gering gehalten werden. Dies hat zur Folge, dass eine
deutlich größere Luftmenge während der
zur Verfügung
stehenden Evakuierungszeit aus dem Formhohlraum entweichen kann. Somit
wird die Gefahr vermindert, dass sich in dem aushärtenden
Gießmaterial
Lufteinschlüsse
ausbilden.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
speichert man mehrere Saugleistungskurven, die jeweils einen Verlauf
der Saugleistung während
der Entlüftung
des Formhohlraumes darstellen, ab, gibt dem Benutzer die Saugleistungskurven
zur Auswahl vor und bei Bedarf ruft man eine abgespeicherte Saugleistungskurve
zur Steuerung der Saugleistung der Vakuumanlage aus dem Speicher
ab. Dies gibt beispielsweise die Möglichkeit, in einem Speicherglied mehrere
Saugleistungskurven abzuspeichern, die jeweils an die Ausgestaltung
eines bestimmten Formhohlraumes angepasst sind, um den jeweiligen Formhohlraum
in optimaler Weise, insbesondere während des Einfüllens von
Gießmaterial,
abzusaugen. Der Benutzer kann dann in Abhängigkeit von dem jeweils zum
Einsatz kommenden Formhohlraum die jeweils optimale Saugleistungskurve
zur Steuerung der Saugleistung der Vakuumpumpe aus dem Speicher
abrufen.
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Von
Vorteil ist es, wenn man die Saugleistung der Vakuumanlage während der
Entlüftung
des Formhohlraumes erhöht.
Dies gibt die Möglichkeit,
zu Beginn des Entlüftungsvorgangs
die Saugleistung gering zu halten, um sie dann anschließend zu
erhöhen.
Die anfänglich
geringe Saugleistung stellt sicher, dass sich praktisch keine strömungsdynamischen
Verengungen des effektiven Strömungsquerschnittes
ausbilden. Somit kann trotz der anfänglich eher geringen Saugleistung
eine beträchtliche
Luftmenge innerhalb sehr kurzer Zeit abgesaugt werden. Mit zunehmender
Verringerung des Drucks im Formhohlraum kann dann während der
Evakuierungszeit die Saugleistung erhöht werden. Insbesondere kann vorgesehen
sein, dass man mit zunehmender Verringerung des Drucks im Formhohlraum
die Saugleistung kontinuierlich erhöht.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn man zu Beginn der Entlüftung des
Formhohlraumes eine minimale Saugleistung wählt und diese während der Entlüftung erhöht, wobei
sie am Ende der Entlüftung einen
Maximalwert erreicht. Je kleiner die Luftmenge ist, die sich noch
im Formhohlraum befindet, desto größer kann die Saugleistung der
Vakuumanlage gewählt
werden, ohne dass der Strömungsquerschnitt aufgrund
strömungsdynamischer
Effekte verkleinert wird.
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Günstig ist
es, wenn man die Saugleistung zeitabhängig variiert. Die Entlüftung kann
beispielsweise einige Sekunden, insbesondere drei bis fünf Sekunden
dauern. Zu Beginn der Entlüftung
kann die Saugleistung minimal gewählt werden, insbesondere kann
ein Wert Null für
die Saugleistung gewählt
werden, die dann mit zunehmender Entlüftungszeit bis auf einen Maximalwert
gesteigert wird.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, dass man die Saugleistung in Abhängigkeit
von der Stellung des Einpresskolbens der Gießvorrichtung variiert. Wie
eingangs erwähnt,
führt der
Einpresskolben eine Verschiebebewegung aus. Der vom Einpresskolben zurückgelegte
Weg in der Gießkammer
kann mittels eines Weggebers erfasst werden. Somit kann in Abhängigkeit
von der Stellung des Einpresskolbens die Saugleistung gesteuert
werden.
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Von
Vorteil ist es, wenn man während
der Entlüftung
des Formhohlraumes die pro Zeiteinheit aus dem Formhohlraum abgesaugte
Luftmenge erfasst. Hierzu kann ein Messglied zum Einsatz kommen,
mit dessen Hilfe die tatsächlich
aus dem Formhohlraum pro Zeiteinheit abgesaugte Luftmenge, also
der Luftmengendurchfluss, gemessen werden kann. Die pro Zeiteinheit
abgesaugte Luftmenge kann dann zur Optimierung der Saugleistungskurve herangezogen
werden dergestalt, dass man die Saugleistung derart variiert, dass
eine möglichst
große
Luftmenge innerhalb sehr kurzer Zeit dem Formhohlraum entnommen
werden kann.
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Günstig ist
es, wenn man die pro Zeiteinheit abgesaugte Luftmenge auf einer
Anzeigeeinrichtung grafisch anzeigt. Die pro Zeiteinheit abgesaugte
Luftmenge kann kontinuierlich erfasst werden, so dass der Benutzer
an der Anzeigeeinrichtung auf einfache Weise den Verlauf der abgesaugten
Luftmenge zeitabhängig
oder in Abhängigkeit
von der Stellung des Einpresskolbens erkennen kann. Optimalerweise
erreicht die pro Zeiteinheit abgesaugte Luftmenge einen Minimalwert,
sobald das flüssige
Gießmaterial den
sogenannten Anschnitt des Formhohlraumes erreicht hat, d. h. dessen
Eintrittsöffnung.
Zu diesem Zeitpunkt sollte die pro Zeiteinheit abgesaugte Luftmenge
im Idealfall einen Minimalwert erreicht haben, der sich dann bei
der anschließenden
Gießphase,
in der das Gießmaterial
im Formhohlraum einem sehr starken Pressdruck unterliegt, nicht
mehr sehr ändert.
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Zur
Beurteilung der Qualität
des hergestellten Gussteiles ist es günstig, wenn man die pro Zeiteinheit
abgesaugte Luftmenge mit vorgegebenen Grenzwerten vergleicht und
in Abhängigkeit
vom Ergebnis des Vergleichs eine Signaleinrichtung ansteuert. Dies
gibt die Möglichkeit,
einem Benutzer ein optisches oder akustisches Signal bereitzustellen,
falls nur eine unzureichende Luft menge abgesaugt werden konnte.
Eine unzureichende Luftabsaugung kann beispielsweise vorliegen,
wenn die Saugleistung zu Beginn der Evakuierungszeit zu groß gewählt wurde
oder wenn der Strömungsweg
zwischen dem Formhohlraum und der Vakuumanlage verstopft ist. In
einem solchen Fall kann der Benutzer dann anhand der Signaleinrichtung,
beispielsweise einer Signallampe erkennen, dass das hergestellte
Gussteil nicht die geforderte Qualität aufweisen kann, da Lufteinschlüsse vorliegen.
Es handelt sich daher um ein Ausschussteil.
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Wie
eingangs erwähnt,
betrifft die Erfindung auch eine Vakuumanlage zur Durchführung des
voranstehend erläuterten
Verfahrens. Um die Vakuumanlage derart weiterzubilden, dass sie
eine verbesserte Entlüftung
des Formhohlraumes ermöglicht, wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen,
dass die Vakuumanlage eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Saugleistung
aufweist. Die Steuereinrichtung umfasst ein Speicherglied, in dem
mehrere Saugleistungskurven, die jeweils einen Verlauf der Saugleistung
während
der Entlüftung
des Formhohlraumes darstellen, speicherbar sind, und bei Bedarf
ist vom Benutzer eine Saugleistungskurve aus dem Speicher abrufbar.
Wie bereits erwähnt,
ist es günstig,
wenn man den Verlauf der Saugleistung an die Ausgestaltung des Formhohlraumes
anpasst. Für
unterschiedlich ausgestaltete Formhohlräume können unterschiedliche Saugleistungskurven
zum Einsatz kommen, die im Speicherglied der Steuereinrichtung abgespeichert
und bei Bedarf abgerufen werden können. Die Saugleistung der
Vakuumanlage kann somit während
der Entlüftung
gezielt verändert
werden. Die Entlüftung
erfolgt vorzugsweise während
der Formhohlraum mit flüssigem
Gießmaterial
befüllt
wird.
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Vorzugsweise
umfasst die Vakuumanlage eine Vakuumpumpe mit steuerbarer Saugleistung. Wird
der Formhohlraum mittels einer Vakuumpumpe abgesaugt und nicht etwa
allein mittels eines Unterdruckbehälters, so hat dies den Vorteil,
dass die Saugleistung variiert werden kann unabhängig von der Luftmenge, die
man dem Formhohlraum bereits entnommen hat. Verwendet man zur Entlüftung nur einen
Unterdruckbehälter,
so füllt
sich dieser mit der abgesaugten Luft und die Saugleitung kann nicht
erhöht
und nur sehr eingeschränkt
gesteuert werden. Außerdem
werden in der Praxis oft mehrere Vakuumanlagen unterschiedlicher
Gießvorrichtungen
an einen gemeinsamen Unterdruckbehälter angeschlossen. Aufgrund
der asynchronen Arbeitsweise der Gießvorrichtungen kann dies dazu
führen,
dass das vom Unterdruckbehälter
bereitgestellte Vakuum nicht ausreicht, um mehrere Formhohlräume zur
gleichen Zeit zu entlüften.
Dieser Nachteil wird durch Einsatz einer Vakuumpumpe mit steuerbarer
Saugleistung behoben.
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Als
Vakuumpumpe kommt vorzugsweise eine Druckluftpumpe zum Einsatz,
die über
eine Druckluftzuleitung mit einer Druckluftquelle verbindbar ist,
wobei in die Druckluftzuleitung ein steuerbares Ventil geschaltet
ist. Die Saugleistung der Druckluftpumpe hängt ab von der Druckluftmenge,
die ihr pro Zeiteinheit zugeführt
wird. Die Druckluftmenge und damit auch die Saugleistung kann mittels
des steuerbaren Ventiles variiert werden, so dass der Formhohlraum
in optimaler Weise abgesaugt werden kann.
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Das
steuerbare Ventil ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vakuumanlage
als Proportionalventil ausgebildet.
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Die
Steuereinrichtung kann eine Anzeigeeinrichtung, insbesondere einen
Monitor aufweisen, zur Anzeige des Verlaufs der Saugleistung in
Abhängigkeit von
der Stellung des Einpresskolbens oder auch in Abhängigkeit
von der Evakuierungszeit.
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Mittels
einer Eingabeeinrichtung, beispielsweise einer Tastatur oder auch
einer Schnittstelle, über
die die Steuereinrichtung mit einem externen elektronischen Steuergerät verbindbar
ist, kann die Steuereinrichtung bei einer bevorzugten Ausgestaltung
programmiert werden.
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Vorzugsweise
ist die Saugleistung der Vakuumanlage zeitabhängig steuerbar.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass die Saugleistung in Abhängigkeit
von der Stellung des Einpresskolbens der Gießvorrichtung steuerbar ist.
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Günstigerweise
umfasst die Vakuumanlage ein Messglied zum Erfassen der pro Zeiteinheit
aus dem Formhohlraum abgesaugten Luftmenge. Wie bereits erläutert, kann
mittels des Messgliedes die pro Zeiteinheit tatsächlich aus dem Formhohlraum entnommene
Luftmenge, also der Luftmengendurchfluss, gemessen werden. Das Messergebnis
kann dann zur Optimierung der Saugleistungskurve herangezogen werden
dergestalt, dass man die Saugleistung während des Befüllens des
Formhohlraumes derart variiert, dass eine möglichst große Luftmenge innerhalb sehr
kurzer Zeit evakuiert werden kann.
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Das
Messglied zum Erfassen der pro Zeiteinheit aus dem Formhohlraum
abgesaugten Luftmenge ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Vakuumanlage
mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden, beispielsweise mit dem Monitor der
Steuereinrichtung.
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Die
Erfindung betrifft darüber
hinaus auch eine Gießvorrichtung
mit einem mit flüssigem
Gießmaterial
befüllbaren
Formhohlraum und mit einer mit dem Formhohlraum verbundenen Vakuumanlage, wie
sie voranstehend erläutert
wurde. Der Formhohlraum kann über
einen Entlüftungskanal
der Gießvorrich tung
und eine sich daran anschließende
Absaugleitung mit der Vakuumanlage verbunden sein. Am Ausgang des
Entlüftungskanals
ist vorzugsweise ein Schließventil
angeordnet. Während
des Befüllens des
Formhohlraumes ist das Schließventil
geöffnet, um
einen Strömungsweg
vom Formhohlraum zur Vakuumanlage freizugeben. Nach Abschluss des
Füllvorganges
wird das Schließventil
geschlossen, um zu vermeiden, dass flüssiges Gießmaterial aus dem Formhohlraum
entweichen kann.
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Die
nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient
im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
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1:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gießvorrichtung
mit einer erfindungsgemäßen Vakuumanlage;
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2:
eine Vorderansicht der Vakuumanlage aus 1;
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3:
eine Rückansicht
der Vakuumanlage aus 1;
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4:
eine schematische Darstellung des Verlaufs der Saugleistung und
des sich in einem Formhohlraum der Gießvorrichtung ausbildenden Unterdrucks
in Abhängigkeit
von der Entlüftungszeit und
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5:
eine schematische Darstellung des Verlaufs der pro Zeiteinheit aus
dem Formhohlraum abgesaugten Luftmenge in Abhängigkeit von der Entlüftungszeit.
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In 1 ist
schematisch eine erfindungsgemäße Gießvorrichtung
in Form einer Druckgießvorrichtung 10 dargestellt,
mit deren Hilfe Gussteile aus einer metallischen Schmelze, beispielsweise
einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung, hergestellt werden können. Die
Druckgießvorrichtung 10 umfasst
eine erste, bewegliche Formhälfte 11 und
eine zweite, feststehende Formhälfte 12.
Diese wirken in üblicher
Weise mit einer an sich bekannten und deshalb in der Zeichnung nicht
dargestellten Formschließeinheit
zusammen. Letztere umfasst eine bewegliche und eine feststehende
Aufspannplatte, die in der Zeichnung zur Erzielung einer besseren Übersicht
nicht dargestellt sind und an denen jeweils eine der beiden Formhälften 11, 12 in
bekannter Weise gehalten ist. Mittels der Formschließeinheit
kann auf die beiden Formhälften 11, 12 eine
vorgebbare Schließkraft
ausgeübt
werden.
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Die
beiden Formhälften 11, 12 bilden
zwischen sich einen Formhohlraum 14 aus, der die Form des
zu gießenden
Gussteiles aufweist und in den ein Gießmaterial eingepresst werden
kann. Hierzu weist der Formhohlraum 14 eine Eintrittsöffnung auf,
die üblicherweise
als ”Anschnitt” bezeichnet
wird und in 1 mit dem Bezugszeichen 15 belegt
ist. Der Anschnitt 15 steht über einen Einlasskanal 17 mit
einer Gießkammer 18 in
Verbindung, die eine Einfüllöffnung 19 aufweist
und in der ein Einpresskolben 21 verschieblich gelagert
ist.
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Der
Einpresskolben 21 ist an einer Kolbenstange 22 gehalten,
die mit ihrem dem Einpresskolben 21 abgewandten Ende an
einer Arbeitshydraulik 23 festgelegt ist, mit deren Hilfe
der Einpresskolben 21 innerhalb der Gießkammer 18 zwischen
einer zurückgeschobenen
Stellung, in der er die Einfüllöffnung 19 freigibt,
und der in 1 dargestellten vorgeschobenen
Stellung hin und her verschiebbar und mit sehr hohem Druck beaufschlagbar
ist.
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Die
Kolbenstange 22 trägt
endseitig ein Messlineal 25, das mit einem Weggeber 26 zusammenwirkt.
Mittels des Weggebers 26 kann die Stellung des Einpresskolbens 21 relativ
zur Einfüllöffnung 19 erfasst
werden.
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Die
Druckgießvorrichtung 10 weist
eine Vakuumanlage 30 auf, die über eine erste Absaugleitung 31 und
eine zweite Absaugleitung 32 mit einem ersten Entlüftungskanal 34 bzw.
einem zweiten Entlüftungskanal 35 des
Formhohlraumes 14 verbunden ist. Am Ausgang der beiden
Entlüftungskanäle 34 und 35 ist
jeweils ein Schließventil 36 bzw. 37 angeordnet.
Mittels der beiden Schließventile 36 und 37 kann
die Strömungsverbindung
zwischen dem Formhohlraum 14 und der Vakuumanlage 30 wahlweise hergestellt
und unterbrochen werden. Bei den beiden Schließventilen 36 und 37 handelt
es sich um elektrisch steuerbare Magnetventile.
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Mittels
der Vakuumanlage 30 kann der Formhohlraum 14 evakuiert
werden während
er gleichzeitig mit Gießmaterial
befüllt
wird. In den 2 und 3 ist die
Vakuumanlage 30 stark schematisch dargestellt. Sie weist
auf ihrer Frontseite 39 eine elektrische Steuereinrichtung 40 auf
mit einer Eingabeeinrichtung in Form einer Tastatur 41 und
mit einer Anzeigeeinrichtung in Form eines Monitors 42.
Auf ihrer Rückseite 44 weist
die Vakuumanlage 10 eine Pumpe mit steuerbarer Saugleistung
in Form einer Druckluftpumpe 45 auf. Hierbei handelt es
sich um eine Vakuumpumpe, die mittels Druckluft betrieben wird.
Die Druckluft wird der Druckluftpumpe 45 über eine
Druckluftzuleitung 47 zugeführt, die an ihrem freien Ende
einen Druckluftanschluss 49 trägt und in die ein von der Steuereinrichtung 40 steuerbares Ventil
in Form eines Proportionalventils 50 sowie ein Absperrventil 52 geschaltet
sind. An den Druckluftanschluss 49 ist eine Druckluftversorgungsleitung 48 angeschlossen,
die mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Druckluftquelle
verbunden ist.
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Die
Druckluftpumpe 45 weist auf der Rückseite 44 der Vakuumanlage 30 einen
Saugstutzen 54 auf, der sich im Abstand zur Druckluftpumpe 45 an der
Unterseite 55 der Vakuumanlage 30 T-förmig verzweigt
und in einen ersten Sauganschluss 57 und einen zweiten
Sauganschluss 58 einmündet.
An den ersten Sauganschluss 57 ist die erste Absaugleitung 31 angeschlossen,
und an den zweiten Sauganschluss 58 ist die zweite Absaugleitung 32 angeschlossen.
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Die
angesaugte Luft kann auf der Rückseite der
Vakuumanlage 30 über
einen Abluftauslass 59 an die Umgebung abgegeben werden.
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In
den Saugstutzen 54 ist ein Luftmengendurchflussmesser 63 geschaltet,
mit dessen Hilfe die pro Zeiteinheit aus dem Formhohlraum 14 abgesaugte
Luftmenge erfasst werden kann. Der Luftmengendurchflussmesser 63 steht über eine
Signalleitung 64 mit der Steuereinrichtung 40 in
elektrischer Verbindung, und das Proportionalventil 50 sowie
das Absperrventil 52 stehen über Steuerleitungen 66 bzw. 67 ebenfalls
mit der Steuereinrichtung 40 in elektrischer Verbindung.
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Über eine
weitere, in der Zeichnung nicht dargestellte Signalleitung ist die
Steuereinrichtung 40 mit dem Weggeber 26 elektrisch
gekoppelt.
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Zur
Herstellung eines Gussteiles wird eine metallische Schmelze mittels
des Einpresskolbens 21 in den Formhohlraum 14 eingepresst.
Der Einpresskolben 21 nimmt zu Beginn des Gießvorganges seine
zurückgezogene
Stellung ein, in der er die Einlassöffnung 19 freigibt,
so dass die metallische Schmelze in die Gießkammer 18 eingefüllt werden kann.
Anschließend
wird der Einpresskolben 21 mittels der Arbeitshydraulik 23 in
die Gießkammer 18 eingeschoben.
Der vom Einpresskolben 21 zurückgelegte Weg wird vom Weggeber 26 erfasst
und ein entsprechendes Wegsignal wird an die Steuereinrichtung 40 übertragen.
Während
des Einfüllens
des Gießmaterials
wird der Formhohlraum 14 mittels der Vakuumanlage 30 abgesaugt,
wobei die Saugleistung der Vakuumpumpe während des Absaugens variiert
wird. Die Variation der Saugleistung wird erreicht, indem man den Öffnungsquerschnitt
des Proportionalventiles 50 durch entsprechende Steuersignale
der Steuereinrichtung 40 verändert. In 4 ist die
Variation der Saugleistung der Vakuumanlage 30 während des
Einfüllvorganges
zeitabhängig
dargestellt in Form der Saugleistungskurve 70. Es wird deutlich,
dass die Saugleistung ausgehend vom Wert Null zu Beginn des Einfüllvorganges
auf den Maximalwert von 100% am Ende des Einfüllvorganges, d. h. nach Ablauf
von fünf
Sekunden, gesteigert wird. Hierbei durchläuft die Saugleistungskurve 70 nach etwa
1,5 Sekunden einen Hochpunkt und nach etwa 2,2 Sekunden einen Tiefpunkt,
um sich anschließend bis
zum Erreichen des Maximums kontinuierlich zu erhöhen. Die Veränderung
der Saugleistung wurde vorgenommen, damit innerhalb sehr kurzer
Zeit eine möglichst
große
Luftmenge aus dem Formhohlraum 14 entweichen kann. Hierbei
wird zunächst
eine sehr geringe Saugleistung gewählt, um strömungsdynamische Verengungen
des effektiven Strömungsquerschnitts
insbesondere im Bereich der beiden Entlüftungskanäle 34 und 35 und
der Schließventile 36 und 37 zu
vermeiden. Die mit dem Absaugen des Formhohlraumes 14 einhergehende
Verringerung des Druckes ist in 4 durch
den Kurvenverlauf 72 wiedergegeben, die den im Formhohlraum 14 herrschenden
Druck zeitabhängig
wiedergibt. Es wird deutlich, dass sich der Druck im Formhohlraum
während
der Entlüftung
sehr stark verringert, am Ende der Entlüftung beträgt der Druck circa 80 mbar.
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In 5 ist
der vom Luftmengendurchflussmesser 63 während des Absaugens des Formhohlraumes 14 erfasste
Luftmengendurchfluss anhand des Kurvenverlaufes 74 wiedergegeben.
Es wird deutlich, dass zu Beginn des Einfüllvorganges und damit zu Beginn
der Evakuierungszeit eine verhältnismäßig große Luftmenge
pro Zeiteinheit abgesaugt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass
zu Beginn der Evakuierungszeit eine verhältnismäßig geringe Saugleistung gewählt wird.
Diese zwar geringe Saugleistung ist dennoch ausreichend, um pro
Zeiteinheit eine sehr große
Luftmenge abzusaugen. Die pro Zeiteinheit abgesaugte Luftmenge (Luftmengendurchfluss)
verringert sich dann mit zunehmender Einfüllzeit, um nach Abschluss der
sogenannten ersten Gießphase,
d. h. zum Zeitpunkt tv, einen Minimalwert
zu erreichen, der anschließend
keiner merklichen Veränderung
mehr unterliegt. Unter der ersten Gießphase wird hierbei der Zeitabschnitt
des Füllvorganges
verstanden, innerhalb dessen das flüssige Gießmaterial vom Einpresskolben 21 mit
verhältnismäßig geringer
Geschwindigkeit soweit in die Gießkammer 18 eingeschoben
wird, dass es den Anschnitt 15 erreicht. Nach Abschluss
der ersten Gießphase
wird der Einpresskolben während
der anschließenden
zweiten Gießphase
innerhalb sehr kurzer Zeit mit hoher Geschwindigkeit weiter in die
Gießkammer 18 eingeschoben
und dadurch der Formhohlraum 14 vollständig mit flüssigem Gießmaterial befüllt. Während der
zweiten Gießphase
wird dem Formhohlraum 14 pro Zeiteinheit praktisch immer dieselbe
Menge an Luft entnommen, so dass sich der Druck im Formhohlraum
weiter verringert, wobei die Saug leistung der Vakuumanlage 30 weiter
erhöht wird,
bis auch die zweite Gießphase
abgeschlossen ist und die Schließventile 36 und 37 die
Strömungsverbindung
des Formhohlraumes 14 mit der Vakuumanlage 30 unterbrechen.
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Falls
beim Absaugen des Formhohlraumes 14 eine Undichtigkeit
auftritt, so hat dies zur Folge, dass sich auch nach Abschluss der
ersten Gießphase
ein erhöhter
Luftmengendurchfluss einstellt, wie er in 5 strichpunktiert
anhand des Kurvenverlaufes 74a illustriert ist.
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Der
Verlauf der Saugleistungskurve 70, der Unterdruckkurve 72 und
auch der Luftmengendurchflusskurve 74 bzw. 74a können dem
Benutzer am Monitor 42 angezeigt werden. Die Saugleistungskurve 70 kann
der Benutzer durch Eingabe entsprechender Steuerbefehle der Steuereinrichtung 40 vorgeben.
Letztere kann insbesondere ein Speicherglied aufweisen, in dem mehrere
Saugleistungskurven abgespeichert sind. Dies gibt dem Benutzer die
Möglichkeit,
die zum Absaugen eines bestimmten Formhohlraumes optimale Saugleistungskurve
auszuwählen.
Anhand des Verlaufs des Luftmengendurchflusses 74 kann
der Benutzer beim Absaugen des Formhohlraumes 14 erkennen,
ob er die optimale Saugleistungskurve gewählt hat. Dies ist dann der
Fall, wenn sich der in 5 dargestellte Kurvenverlauf 74 ergibt.
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Weicht
der gemessene Luftmengendurchfluss zu Beginn oder am Ende der Evakuierungszeit um
einen vorgegebenen Wert vom Idealwert gemäß dem Kurvenverlauf 74 ab,
so wird dies von der Steuereinrichtung 70 erkannt und dem
Benutzer ein entsprechendes Signal bereitgestellt. Hierzu umfasst
die Vakuumanlage 30 auf ihrer Oberseite 76 eine
Signaleinrichtung in Form einer Signallampe 78. Diese leuchtet,
sobald ein von der Steuereinrichtung 40 vor gegebener Grenzwert
des Kurvenverlaufs 74 des Luftmengendurchflusses überschritten
oder unterschritten wird. Anhand der Signallampe 78 kann
der Benutzer somit erkennen, ob der Formhohlraum 14 ordnungsgemäß abgesaugt
wurde oder ob eine Störung
vorliegt. Ist Letzteres der Fall, so handelt es sich bei dem hergestellten
Gussteil um ein Ausschussteil.
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Der
Anteil an Ausschuss kann durch die Bereitstellung der Vakuumanlage 30,
die eine Variation der Saugleistung während der Entlüftung des
Formhohlraumes 14 ermöglicht,
erheblich reduziert werden.