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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einfüllen einer flüssigen Schmelze in eine Gießkammer einer Druckgießmaschine mit einer Wand, die eine innere Oberfläche aufweist und einer Auslassöffnung, wobei ein Randbereich der inneren Oberfläche eine umlaufende, geschlossene Kontur der Auslassöffnung bildet.
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Füllkammern von Druckgussmaschinen werden vorwiegend über mittig angeordnete Einfüllöffnungen befüllt. Durch die als Gießrinne ausgebildete Öffnung strömt das flüssige Gießmetall und fällt durch die Schwerkraft senkrecht auf den Boden der Füllkammer. Dabei trifft die Gießmetallschmelze kontinuierlich auf eine relativ kleine Fläche des Füllkammerbodens auf. Dies hat zur Folge, dass an dieser Stelle Auswaschungen entstehen, die zum Ausfall der Füllkammer sowie der dazugehörigen Gießstempel führen.
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Um diesem Problem zu begegnen, wurden in der Vergangenheit Verschleißeinsätze, beispielsweise in Form von Buchsen, in die Füllkammer eingesetzt. Diese haben jedoch den Nachteil, dass auch sie von Auswaschungseffekten betroffen sind, wenn die Schmelze auf einen kleinen Bereich fällt. Der sich hieraus ergebende verschleißbedingte Austausch der Buchsen führt dann zur vorübergehenden Stilllegung der Druckgießmaschine.
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Eine alternative Lösung ist aus der OS 36 32 929 bekannt, in der mit Hilfe eines Strömungsleitelements die Schmelze beim Eintritt in die Füllkammer verteilt wird, um zu vermeiden, dass sie stets auf die gleiche Stelle des Füllkammerbodens fällt. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass ein verhältnismäßig komplexer Aufbau der Einfülltülle zu hohen Herstellkosten und einer empfindlichen Apparatur führt. Ferner muss das Strömungsleitelement häufig gereinigt werden, da daran permanent ein Metall- und Oxidaufbau stattfindet. Unterhalb des Strömungsleitelements entstehen Verwirbelungen in der Schmelze, die massive Oxideinschwemmungen nach sich ziehen. Diese Oxideinschlüsse reduzieren die Qualität der Bauteile erheblich.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik macht es sich die Erfindung insbesondere zur Aufgabe, eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art so weiter auszubilden, dass mit einem simplen Aufbau eine Verschleißreduktion der Füllkammer der Druckgießmaschine realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die darauf zurückbezogenen abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Ausführungen der Erfindung dar.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zum Einfüllen einer flüssigen Schmelze in eine Gießkammer bzw. Füllkammer einer Druckgießmaschine vor, mit: einer Wand, die eine innere Oberfläche aufweist, und einer Auslassöffnung, wobei ein Randbereich der inneren Oberfläche eine umlaufende, geschlossene Kontur der Auslassöffnung bilden kann. Weiterhin kann die innere Oberfläche an ihrem der Auslassöffnung zugewandten Endbereich zumindest abschnittsweise einen stumpfen Winkel mit einer Querschnittsfläche der Auslassöffnung einschließen. Dies bietet den Vorteil, dass der Einlauf der Metallschmelze schräg in die Füllkammer der Druckgießmaschine eingeleitet und somit gegen eine Innenwand der Füllkammer gelenkt wird.
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Weiterhin kann die innere Oberfläche an ihrem der Auslassöffnung zugewandten Endbereich einen ersten Abschnitt aufweisen, der den ersten, stumpfen Winkel mit der Querschnittsfläche der Auslassöffnung einschließt und einen zweiten Abschnitt aufweisen, der einen zweiten Winkel mit einer die Auslassöffnung bildenden Querschnittsfläche einschließen kann. Dadurch kann eine homogene, weniger turbulente Füllung der Füllkammer mit Metallschmelze erreicht werden.
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Darüber hinaus kann der zweite Wickel im Wesentlichen rechtwinklig oder stumpf sein. Der spitze Winkel kann dabei im Bereich von 0° bis 90° liegen, der stumpfe Winkel im Bereich von 90° bis 180° und der rechtwinklige im Bereich von 85° bis 95° liegen.
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Zusätzlich oder alternativ kann sich der Querschnitt der Vorrichtung zu der Auslassöffnung hin verjüngen.
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Außerdem kann beim Einfüllen der Schmelze in die Gießkammer, die Strömung der Schmelze im Wesentlichen tangential an eine innere Oberfläche einer Wandung der Gießkammer leitbar sein. Dadurch hat die Metallschmelze beim Auftreffen auf die Füllkammerwand einen geringen, nahezu drucklosen Kontakt. Folglich kann der Verschleiß der Füllkammerinnenseite verlangsamt und auf ein Minimum reduziert werden.
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Ferner kann die Wand in Form eines Trichters oder einer Gießwanne ausgebildet sein.
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Außerdem können der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt in einer Umfangsrichtung der Wand gekrümmt ausgebildet sein, wobei die innere Oberfläche der Wand konkav gewölbt ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert. Die Ansprüche, die Figuren und die Beschreibung enthalten eine Vielzahl von Merkmalen, die im Folgenden im Zusammenhang mit beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Der Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln und in anderen Kombinationen betrachten, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die an entsprechende Anwendungen der Erfindung angepasst sind.
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Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1 Eine schematische Schnittansicht durch eine Füllkammer einer Druckgussmaschine;
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2a, b, c jeweils eine seitliche Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Einfüllvorrichtung entlang der Schnittlinie B-B aus 3a;
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3a eine Draufsicht auf eine Oberseite der erfindungsgemäßen Einfüllvorrichtung und
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3b eine Draufsicht auf die Unterseite einer erfindungsgemäßen Einfüllvorrichtung.
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Zuerst soll im Folgenden anhand von 1 die Befüllung der Gießkammer 11 einer Druckgießmaschine prinzipiell erläutert werden. 1 stellt eine Schnittansicht einer waagrecht ausgerichteten Füllkammer einer Druckgießmaschine für Metalle dar. Die Füllkammer 11 ist dabei von einer vertikalen Ebene, die durch die Achsen X und Y definiert wird, geschnitten. An einem oberen, radialen Bereich weist die Gießkammer 11 eine Einfüllöffnung 13 auf, die in 1 schräg nach rechts geneigt ist. Die Darstellung in 1 ist nur beispielhaft, im Sinne der Erfindung kann die Einfüllöffnung 13 auch nach links ausgerichtet sein.
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Zur Verdeutlichung der Problemstellung der Erfindung ist ein Bereich W dargestellt, in dem im Stand der Technik, d. h. bei Füllkammern mit herkömmlichen Eingießverfahren, Auswaschungen entstehen.
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Die Gießkammer 11 bzw. die Füllkammer wird von einer Gießkammerwand 14 umgeben, welche die genannte Einfüllöffnung 13 aufweist. In der Gießkammer 11 ist beispielhaft eine Verschleißbuchse 12 vorgesehen zum Schutz der inneren Oberfläche der Gießkammerwand 14 vor Verschleißerscheinungen. Die flüssige Metallschmelze 10 kommt somit beim Einfüllen in die Gießkammer 11 mit einer inneren Oberfläche 15 der Verschleißbuchse 12 in Kontakt, so dass nur diese der Gefahr von Auswaschungen ausgesetzt ist. Wie aus 1 ersichtlich ist, wird die flüssige Schmelze 10 über die Öffnung 13 in das Innere der Gießkammer 11 eingebracht, wobei die Schmelze 10 durch die Gewichtskraft, die entlang der Y-Achse, also in 1 nach unten wirkt, in die Gießkammer 11 strömt. Ein maximaler Füllstand der Gießkammer 11 ist durch die Referenzlinie H gekennzeichnet.
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Durch die schräg nach rechts geneigte Strömungsrichtung der Metallschmelze fließt diese an der Füllkammerinnenwand 15 entlang, bis die Füllkammer 11 bis zu ihrer maximalen Füllhöhe H befüllt wird. Die Lebensdauer der Füllkammer 11 wird somit verlängert, da insbesondere die Gefahr von Auswaschungen im unteren Füllkammerbereich 11 verringert wird. Gleichzeitig wird dadurch auch die Lebensdauer, d. h. die Standzeit des Gießkolbens, verlängert.
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In die Einfüllöffnung 13 ist die Einfüllvorrichtung 20 eingesetzt, die beispielsweise als Einfüllstutzen oder als Einfülltülle ausgebildet ist. Die Vorrichtung 20 weist eine obere, erste Öffnung (nicht dargestellt) auf, über die sie mit Metallschmelze 10 befüllbar ist. Ein Schnitt durch die erfindungsgemäße Einfüllvorrichtung 20 ist beispielsweise in 2a dargestellt. Als Schnittfläche dient hier die Ebene aus 1, die durch die Achsen X und Y aufgespannt wird. Die Vorrichtung 20 weist an ihrem unteren Endbereich eine Auslassöffnung 23 auf. Durch diese Auslassöffnung 23 tritt die flüssige Metallschmelze 10 aus der Vorrichtung 20 wieder heraus. Die Außenwand 21 der Tülle bildet einen umlaufenden, trichterförmigen Körper, der eine Einlass- und eine Auslassöffnung 23 aufweist. Sie weist dabei eine äußere Oberfläche und eine innere Oberfläche 22 auf. In einem unteren Abschnitt grenzt die Wand an die Auslassöffnung 23 an. Mit anderen Worten, die innere Oberfläche 22 bildet mit ihrer unteren, stirnseitigen Kante die Kontur der Auslassöffnung 23. Wie aus den 2a und 3a ersichtlich ist, weist die innere Wandung 22 Bereiche 22a, 22b, 22c auf, die verschiedene Winkel mit einer Querschnittsfläche der Auslassöffnung 23 einschließen. Wie aus der seitlichen Schnittansicht ersichtlich, ist dieser Winkel im ersten Abschnitt 22a stumpf und im zweiten Abschnitt 22b spitz. In einem zwischen diesen Abschnitten liegenden dritten Abschnitt kann der Winkel spitz, stumpf oder rechtwinklig sein.
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Die Auslassöffnung 23 in 3a und 3b weist eine kreisrunde bzw. ovale Querschnittsform auf. In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind auch andere Querschnittsformen, wie beispielsweise dreieckig, viereckig usw. möglich, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Die Querschnittsfläche der Auslassöffnung 23 weist eine radiale Richtung und eine axiale Richtung A, auf die beispielsweise in 2a, b, c durch die Achse A dargestellt ist und im Wesentlichen parallel zur Y-Achse aus 1 ausgerichtet ist. Mit dieser axialen Richtung A, die stets senkrecht zur Querschnittsfläche der Auslassöffnung 23 steht, schließt der erste Abschnitt 22a der inneren Oberfläche 22 einen ersten spitzen Winkel ein und der zweite Abschnitt 22b der inneren Oberfläche 22 einen zweiten, spitzen Winkel ein. Diese Winkel sind dabei aus der Geometrie bekannte, sogenannte Z-Winkel.
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Durch die unterschiedlichen Neigungen der Abschnitte der inneren Oberfläche 22 kann die Strömungsrichtung der Schmelze aus einer vertikalen Fallrichtung heraus seitlich schräg abgelenkt werden. Dadurch wird, wie in 1 ersichtlich, die Schmelze im Bereich T tangential an die innere Oberfläche 15 der Verschleißbuchse 12 gelenkt und folgt dann der gekrümmten Form der Verschleißbuchse 12 in den Bereich des Füllkammerbodens. Durch diese Umlenkung der Strömungsrichtung der Schmelze kann eine wenig turbulente Füllung der Füllkammer realisiert werden, wodurch die Oxyd-Ausbildung in der Schmelze verringert wird. Dadurch kann die Qualität des Gussgefüges wesentlich verbessert werden.
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In den 2b und 2c sind leicht abgewandelte, alternative Ausführungsformen der Vorrichtung 20 dargestellt, bei denen die Auslassöffnung 23 in unterschiedliche Auslassrichtungen geneigt ist. Allen drei Ausführungsbeispielen gemein ist, dass die zunächst der Schwerkraft folgende Strömungsrichtung der Schmelze abgelenkt wird in Richtung einer Innenwand 15 der Füllkammer 11 bzw. der Verschleißbuchse und nach dem Auftreffen auf die Innenwand 15 entlang dieser bis zum Boden der Füllkammer 11 gleitet.
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Die in Vorgehenden genannten Bereichsangaben umfassen auch die Randwerte.
