DE102017206813B3

DE102017206813B3 - Gießvorrichtung zum Druckgießen

Info

Publication number: DE102017206813B3
Application number: DE102017206813.2A
Authority: DE
Inventors: Nils Erik Brücker; Horia-Ioan Stanescu; Andreas Gebauer-Teichmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2017-04-24
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2037-04-25

Abstract

Es wird eine Gießvorrichtung vorgeschlagen. Die Gießvorrichtung zum Druckgießen weist
- eine Gießrinne (10) zum Fördern von Schmelze (25) auf, wobei die Gießrinne (10) einen ersten Bereich (11) und einen zweiten Bereich (15) aufweist, wobei der erste Bereich (11) als eine Förderrinne (12) mit einem gekrümmten Abschnitt (13) ausgebildet ist und der zweite Bereich (15) als ein bogenförmiger Rohrabschnitt ausgebildet ist, der an dem gekrümmten Abschnitt (13) angeordnet ist und
- eine Füllkammer (20) mit einer Öffnung (21) und einer Mittelachse (22) auf, die parallel zu einer x-Achse verläuft, wobei die x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse jeweils orthogonal zueinander angeordnet sind, und wobei ein Endabschnitt (16) des bogenförmigen Rohrabschnitts in die Öffnung (21) eingebracht ist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung zum Druckgießen.
Gießvorrichtungen sind seit langem aus dem Stand der Technik bekannt. Gießrinnen werden zum Fördern von Schmelze von einem beheizten Ofen in Richtung zu einer Füllkammer verwendet. Dabei gelangt die Schmelze vom Ofen über die Gießrinne durch eine Öffnung, die oben in die Füllkammer eingelassen ist, in die Füllkammer. Die Herausforderung hierbei liegt darin, die Schmelze für die notwendige Zeitspanne flüssig zu halten und zeitnah in die Füllkammer zu fördern, um ein vorzeitiges Abkühlen der Schmelze zu vermeiden. Die in die Füllkammer eingebrachte Schmelze wird mittels eines Kolbens in Richtung einer Gussform zur Herstellung von Gussteilen gefördert.
JP 2006/305616 A zeigt ein Verfahren zum Zuführen von Schmelze, wobei eine Düse verwendet wird, die eine definierte Geometrie aufweist und mit der eine turbulente Strömung vermieden werden soll. In CN 201308986 Y ist ebenfalls eine Gießvorrichtung offenbart. Ein Verfahren zur Regelung von Gießparametern in einer Druckgießmaschine ist aus der DE 41 12 753 A1 bekannt. Die DE 102015 117 237 B3 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung eines realen Volumens einer spritzgießfähigen Masse in einem Spritzgießprozess..
Nachteilig an den bekannten Gießvorrichtungen ist, dass eine durch die oben liegende Öffnung der Füllkammer geförderte Schmelze von oberhalb in einem unten liegenden Bereich der inneren Mantelfläche der Füllkammer auftrifft und die Füllkammer im Inneren infolge der Hitzeentwicklung der Schmelze im Laufe der Zeit stark geschädigt wird. Diese Schädigung behindert den Gießvorgang und bewirkt ein „Ruckeln“ des Kolbens, der zum Fördern der Schmelze in Richtung einer Gießform in der Füllkammer bewegbar angeordnet ist.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Nachteile zu vermeiden und somit die Lebensdauer der Füllkammer zu verlängern und die Instandsetzungskosten zu reduzieren.
Offenbarung der Erfindung
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche geben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die vorstehend identifizierte Aufgabe wird gelöst durch eine Gießvorrichtung zum Druckgießen aufweisend

- eine Gießrinne zum Fördern von Schmelze, wobei die Gießrinne einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich als eine Förderrinne mit einem gekrümmten Abschnitt ausgebildet ist und der zweite Bereich als ein bogenförmiger Rohrabschnitt ausgebildet ist, der an dem gekrümmten Abschnitt angeordnet ist und
- eine Füllkammer mit einer Öffnung und einer Mittelachse, die parallel zu einer x-Achse verläuft, wobei die x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse jeweils orthogonal zueinander angeordnet sind, und wobei ein Endabschnitt des bogenförmigen Rohrabschnitts in die Öffnung eingebracht ist.

Durch das Vorsehen des bogenförmigen Rohrabschnitts ist es möglich, die Schmelze von einer Seite her in eine Öffnung in die Füllkammer einzuführen. Auf ein Einfüllen von oberhalb der Füllkammer, wie aus dem Stand der Technik bekannt, kann damit verzichtet werden. Damit erfolgt kein Einleiten der Schmelze über die gesamte Höhe des Innenraums der Füllkammer, die in einem unten liegenden Bereich der inneren Mantelfläche (Boden bzw. Bodenbereich) der Füllkammer auftrifft. Vielmehr wird die Schmelze über den Endabschnitt des bogenförmigen Rohrabschnitts seitlich in die die Füllkammer eingebracht. Hierdurch lässt sich eine Schädigung der Füllkammer reduzieren.
Vorzugsweise ist die Gießvorrichtung eingerichtet, Gussteile im Druckgießverfahren herzustellen. Besonders bevorzugt weist die Gießvorrichtung einen beispielsweise elektrisch beheizten Ofen oder Warmhalteofen auf. Der Ofen kann über die gegebenenfalls ebenfalls beheizbare, zumindest aber wärmeisolierte Gießrinne mit der gegebenenfalls ebenfalls beheizbaren oder wärmeisolierten Füllkammer verbunden sein. Damit lässt sich die Schmelze ausreichend warm und damit flüssig halten. Ein Kolben, insbesondere Gießkolben, kann eingerichtet sein, die Schmelze von der Füllkammer in eine Gussform zu fördern.
Bevorzugt ist die Gießvorrichtung zum Druckgießen als eine Druckgießanlage ausgebildet.
Vorzugsweise weisen die Komponenten der Gießrinne, die mit der Schmelze während des Förderns der Schmelze in Kontakt sind, eine Beschichtung auf, die kaum bzw. nicht wärmeempfindlich und/oder wärmeresistent ist. Insbesondere kommen hierfür Keramiken oder Verbundkeramiken in Betracht.
Vorzugsweise ist die Gießrinne aus einer glasfaserverstärkten Keramik gefertigt. Insbesondere ist die Füllkammer aus Stahl oder einer Stahllegierung gefertigt.
Vorzugsweise ist die Schmelze eine Metallschmelze, insbesondere eine Legierungsschmelze, wie bspw. eine Aluminium-Silizium-Legierungsschmelze.
Vorzugsweise ist unter einer Gießrinne ein Bauteil zur Förderung von Schmelze zu verstehen. Die Gießrinne kann einen geraden Verlauf aufweisen; sie kann aber auch einen Verlauf aufweisen, der vom geraden Verlauf abweicht. Bevorzugt ist die Gießrinne nach oben hin offen ausgebildet. Vorzugsweise ist der gekrümmte Abschnitt ein Abschnitt, der an der Gießrinne anschließt und gegenüber der Gießrinne ein zunehmendes Gefälle aufweist. Bevorzugt ist der gekrümmte Abschnitt als Verbindungsbereich des zweiten Bereichs mit der Förderrinne zu verstehen.
Vorzugsweise ist der bogenförmige Rohrabschnitt ein zumindest teilweise gebogenes Rohr. Bevorzugt ist der bogenförmige Rohrabschnitt mit dem gekrümmten Abschnitt verbindbar bzw. am gekrümmten Abschnitt anschließbar. Bevorzugt weist der bogenförmige Rohrabschnitt ebenfalls ein Gefälle auf, das an seinem unteren Ende am Endabschnitt wieder abnimmt. Der Endabschnitt kann als Anschlussbereich in die Öffnung der Füllkammer verstanden werden. Besonders bevorzugt ist der Endabschnitt als ein gerader Abschnitt ausgebildet, d.h. er ist krümmungsfrei ausgebildet.
Vorzugsweise wird die Gießvorrichtung mit einer ±10° horizontal angeordneten x-Achse verwendet. Bevorzugt wird die Gießvorrichtung mit einer ±10° horizontal angeordneten y-Achse verwendet. Besonders bevorzugt wird die Gießvorrichtung mit einer ±10° vertikal angeordneten z-Achse verwendet.
Vorzugsweise ist eine Unterkante der Öffnung im Bereich auf einer halben Höhe der Füllkammer angeordnet. Hierdurch wird eine turbulenzarme Einfüllung der Schmelze bei geringem Lufteinschluss in der Schmelze bereitgestellt. Ferner lässt sich eine Beschädigung im Innenraum der Füllkammer deutlich reduzieren. Die liegt daran, dass der Weg, den die Schmelze bis zum Boden der Füllkammer zurücklegen muss, reduziert ist. Dabei weist die Öffnung an der inneren Mantelfläche der Füllkammer eine ovale Form auf.
Vorzugsweise weist die Öffnung einen Durchmesser auf, der in einem Bereich von bis zu 95% des halben Innendurchmessers der Füllkammer liegt. Durch das Vorsehen dieser Öffnung ist ausreichend Schmelze bei einem schädigungsarmen Einbringen der Schmelze in die Füllkammer förderbar.
Bevorzugt weist die Öffnung einen Durchmesser auf, der bei 90 % des halben Innendurchmessers der Füllkammer liegt. Versuche haben gezeigt, dass sich bei diesem Durchmesser der Verschleiß der Füllkammer am besten reduzieren lässt.
Vorzugsweise wird der Endabschnitt verwendet, eine Zuführung der Schmelze von einer Seite der Füllkammer in die Füllkammer zu ermöglichen. Eine seitliche Einfüllung der Schmelze in die Füllkammer verhindert bzw. vermindert eine Schädigung im Inneren der Füllkammer. Bevorzugt erfolgt eine Zuführung der Schmelze seitlich axial in die Füllkammer. Besonders bevorzugt erfolgt eine Zuführung der Schmelze tangential in die Füllkammer.
Vorzugsweise weist der Endabschnitt eine Mittelachse auf, die in einer x-z-Ebene mit der Mittelachse der Füllkammer einen Winkel im Bereich von größer 0° bis 45° ausbildet. Bevorzugt ist der Winkel ein spitzer Winkel. Je geringer der Winkel ist, desto geringer fällt eine Beschädigung der inneren Mantelfläche der Füllkammer aus.
Vorzugsweise folgt die Mittelachse des Endabschnitts einer gedachten Verlängerung des Endabschnitts in einer linearen Richtung. Mit anderen Worten folgt die Mittelachse des Endabschnitts einer tangentialen Verlängerung der Mittelachse des Endabschnitts.
Vorzugsweise bildet die Mittelachse des Endabschnitts mit der Mittelachse der Füllkammer in einer x-y-Ebene einen Winkel im Bereich von größer 0° bis 45° aus. Bevorzugt ist der Winkel ein spitzer Winkel. Je geringer der Winkel ist, desto geringer fällt eine Beschädigung der inneren Mantelfläche der Füllkammer aus.
Vorzugsweise ist der zweite Bereich gegenüber dem ersten Bereich am gekrümmten Abschnitt drehbar angeordnet. Hierdurch ist es möglich, den zweiten Bereich relativ zum ersten Bereich einzustellen. Damit kann ein Zuführen der Schmelze in die Füllkammer auf einfache Weise an die räumliche Lage bzw. Position der Füllkammer angepasst werden.
Vorzugsweise ist die Mittelachse des Endabschnitts zu einer Mittelachse der Förderrinne in der x-y-Ebene in einem Winkel im Bereich von vorzugsweise größer 0° bis kleiner 180°, bevorzugt im Bereich von 25° bis 155° oder besonders bevorzugt von 90° angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine weitere Möglichkeit, den zweiten Bereich relativ zum ersten Bereich einzustellen. Damit kann ein Zuführen der Schmelze vom Ofen zur Förderrinne bzw. Gießrinne in die Füllkammer auf einfache Weise an die räumliche Lage bzw. Position der einzelnen Komponenten der Gießvorrichtung angepasst werden.
Vorzugsweise ist eine gemeinsame Mittelachse, die durch einen Kontaktbereich des gekrümmten Abschnitts und des zweite Bereich verläuft, parallel zur Füllkammer ist oder in einem Winkel im Bereich von größer 0° bis 10° gegenüber der Füllkammer geneigt ist. Bei einem parallelen Verlauf ist ein maximales Gefälle für die Schmelze im Kontaktbereich erzielbar. Bei einem Winkel im Bereich von im Bereich von größer 0° bis 10° stellt sich ein geringeres Gefälle im Kontaktbereich bei einer turbulenzarmen Fließgeschwindigkeit ein. Im Bereich von größer 10° wird eine noch turbulenzärmere Fließgeschwindigkeit ermöglicht.
Vorzugsweise weist der bogenförmige Rohrabschnitt einen Krümmungswinkel in einem Bereich von 80° bis 100° auf oder als ein 90°-Rohrabschnitt ausgebildet. Damit kann ein einfach herzustellendes Bauteil bereitgestellt werden. Bevorzugt weist der Endabschnitt 16 des bogenförmigen Rohrabschnitts einen geraden Verlauf auf.
Vorzugsweise weist der Endabschnitt 16 dasselbe Gefälle auf, wie die Förderrinne oder der Endabschnitt weist gegenüber der Förderrinne ein Gefälle in einem Winkel von vorzugsweise größer 0° bis 20°, bevorzugt von 5° bis 15° oder besonders bevorzugt von 10° auf. Hierdurch lässt sich die Fließgeschwindigkeit der Schmelze über eine Neigung des zweiten Bereichs zusätzlich beeinflussen. Hierdurch lässt sich auch der Eintrittswinkel der Schmelze in die Füllkammer über eine Neigung des zweiten Bereichs einstellen. Vorzugsweise kann das zweite Gefälle gegenüber dem ersten Gefälle stärker geneigt sein. Bevorzugt kann das erste Gefälle gegenüber dem zweiten Gefälle stärker geneigt sein. Alternativ entspricht das erste Gefälle dem zweiten Gefälle.
Vorzugsweise ist am Endabschnitt ein auskragender dritter Bereich angeschlossen. Hierdurch ist es möglich, die Schmelze innerhalb der Füllkammer so zu führen, dass eine Beschädigung der inneren Mantelfläche weiter reduziert wird. Bevorzugt ist ein Ende des auskragenden dritten Bereichs in einer Axialrichtung orientiert, d.h. parallel zur Mittelachse der Füllkammer. Hierdurch lässt sich die Schmelze auf einfache Weise turbulenzarm in Längsrichtung der Füllkammer einbringen.
Bei einem Verfahren zur Ermittlung einer Mindestfüllhöhe F_Hmin einer Schmelze in einer Füllkammer einer Gießvorrichtung zum Druckgießen gilt: $V_{M} = π \cdot {(\frac{K_{D}}{2})}^{2} \cdot K_{L}$
$V_{F} = V_{M} \cdot \frac{φ_{F}}{100}$
$V_{F_{H}} = {(\frac{K_{D}}{2})}^{2} \cdot K_{L} \cdot (a r c c o s (\frac{\frac{K_{D}}{2} - F_{H}}{F_{H}}) - (\frac{K_{D}}{2} - F_{H}) \cdot \frac{\sqrt{2 - \frac{K_{D}}{2} \cdot F_{H} - F_{H}^{2}}}{{(\frac{K_{D}}{2})}^{2}})$
$V_{F_{H}} \leq V_{F}; dann ist F_{H m i n} d i e m i n d e s t e F ü l l h ö h e f ü r d i e S c h m e l z e$
wobei V_M einem Materialvolumen, K_D einem Durchmesser eines Kolbens, der in der Füllkammer verlagerbar angeordnet ist, K_L einer Kolbenweglänge, V_F einem Füllgradvolumen, ϕ_F einem Füllgrad, F_H einer Füllhöhe der Schmelze und F_VH einem Zylindervolumen der Füllkammer entspricht.
Die Füllhöhe F_H lässt sich mit der Formel für das Volumen eines liegenden Zylinders V_FH bestimmen. Dabei lässt sich die Formel V_FH nicht algebraisch für F_H umstellen, somit gilt: Wenn V_FH ≤ V_F , dann ergibt sich daraus das gesuchte F_H. F_H muss hierbei angenähert werden, bis die Forderung (siehe oben) erfüllt ist. Daraus ergibt sich dann die seitliche Anordnung der Öffnung der Füllkammer.
Durch das Vorsehen des Verfahrens lässt sich die Mindestfüllhöhe F_Hmin der Schmelze in der Füllkammer der Gießvorrichtung zum Druckgießen auf einfache Weise ermitteln.
Vorzugsweise weist die Gießvorrichtung einen Kolben, insbesondere eine Kolbenstange auf. Dabei ist der Kolben innerhalb der Füllkammer verlagerbar angeordnet. Infolge einer Verlagerung des Kolbens von einer Anfangsposition in eine Endposition lässt sich die in der Füllkammer befindliche Schmelze in Richtung einer Druckgussform aus der Füllkammer fördern.
Vorzugsweise erfolgt ein Einfüllen der Schmelze in die Füllkammer kontinuierlich. Hierdurch lässt sich ein Lufteinschluss in der Schmelze reduzieren. Diese Art der Formfüllung kann als eine „ruhige Füllung“ bezeichnet werden, da Turbulenzen in der fließenden Schmelze vermieden werden. Nach einem erfolgten Gießen eines Gussteils kann das fertig gegossene Gussteil entnommen werden und es kann mit einem Gießen eines weiteren Gussteils fortgefahren werden.
Ein „Ruckeln“ des Kolbens, wie es bei einer Beschädigung der inneren Mantelfläche der Füllkammer auftritt, lässt sich durch die Gießvorrichtung vermeiden.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:

1 eine perspektivische Ansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine Draufsicht gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1;
3 eine Ansicht von links gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1;
4 eine Frontalansicht gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1;
5a einen Längsschnitt durch eine Füllkammer gemäß 1 mit einer Kolbenstange vor einem Schuss;
5b einen weiteren Längsschnitt durch die Füllkammer mit der Kolbenstange während des Schusses;
6 eine Detailansicht A aus 5a; und
7 eine Detailansicht B aus 3.

Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Gießrinne 10 und eine Füllkammer 20 für eine Gießvorrichtung. Die Gießrinne 10 wird zum Fördern von Schmelze von einem beheizten Ofen (nicht gezeigt) der Gießvorrichtung in Richtung zur Füllkammer 20 verwendet. Die Gießrinne 10 weist einen ersten Bereich 11 und einen zweiten Bereich 15. Der erste Bereich 11 ist als eine Förderrinne 12 mit einem gekrümmten Abschnitt 13 ausgebildet. Der zweite Bereich 15 ist als ein bogenförmiger Rohrabschnitt ausgebildet. Der zweite Bereich 15 ist an dem gekrümmten Abschnitt 13 angeordnet. Vorzugsweise ist der zweite Bereich 15 gegenüber dem ersten Bereich 11 am gekrümmten Abschnitt 13 drehbar angeordnet. Die Füllkammer 20 weist eine Öffnung 21 auf. In die Öffnung 21 ist ein Endabschnitt 16 des bogenförmigen Rohrabschnitts in die Öffnung 21 eingebracht. Der Endabschnitt 16 weist einen geraden, d.h. krümmungsfreien, Verlauf auf. Die Schmelze wird dann über die Gießrinne 10 vom Ofen durch die Öffnung 21 in die Füllkammer 20 gefördert, um anschließend in eine Druckgussform (nicht gezeigt) eingebracht zu werden.
Die Füllkammer 20 weist eine Mittelachse 22 auf. Die Mittelachse 22 verläuft parallel zu einer x-Achse eines x-y-z-Koordinatensystems. Die x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse sind dabei jeweils orthogonal zueinander angeordnet. Die x-Achse und die y-Achse bilden eine x-y-Ebene aus. Die x-Achse und die z-Achse bilden eine x-z-Ebene aus. Die y-Achse und die z-Achse bilden eine y-z-Ebene aus.
Der Endabschnitt 16 wird verwendet, eine Zuführung von Schmelze von einer Seite der Füllkammer 20 in die Füllkammer 20 zu ermöglichen. Die Öffnung 21 befindet sich im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen nicht oben in der Füllkammer sondern an einer Seite der Füllkammer 20. Damit ist es möglich, Schmelze annähernd axial seitlich in die Füllkammer 20 gemäß 1 in den Innenraum der Füllkammer 20 einzubringen. Dabei weist die Öffnung 21 an der inneren Mantelfläche der Füllkammer 20 eine ovale Form auf. Eine seitliche Einfüllung der Schmelze in die Füllkammer 20 verhindert bzw. vermindert - im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik - eine Schädigung im Inneren der Füllkammer.
2 zeigt eine Draufsicht auf die Füllkammer 20 mit der angeschlossenen Gießrinne 10. Die Füllkammer 20 weist die Mittelachse 22 auf, die in der x-z-Ebene liegt. Der Endabschnitt 16 weist eine Mittelachse 17 auf. Die Mittelachse 17 des Endabschnitts 16 bildet mit der Mittelachse 22 der Füllkammer 20 in der x-z-Ebene einen Winkel α aus, der ca. 35° beträgt.
Die Mittelachse 17 des Endabschnitts 16 ist zu einer Mittelachse 14 der Förderrinne 12 in einer x-y-Ansicht in einem Winkel γ von ca. 90° angeordnet. Dabei weist der Endabschnitt 16 dasselbe Gefälle auf, wie die Förderrinne 12. Der bogenförmige Rohrabschnitt des zweiten Bereichs 15 ist als ein 90°-Rohrabschnitt ausgebildet, wobei der Endbereich 16 krümmungsfrei ausgebildet ist, wie unter 1 beschrieben.
3 zeigt eine Ansicht von links auf die Füllkammer 20 der Gießvorrichtung mit der angeschlossenen Gießrinne 10. Die Mittelachse 22 der Füllkammer 20 liegt auch in einer x-y-Ebene. Die Mittelachse 17 des Endabschnitts 16 bildet mit der Mittelachse 22 der Füllkammer 20 in der x-y-Ebene einen spitzen Winkel β aus, der ca. 5° beträgt.
4 zeigt eine Frontalansicht auf die Füllkammer 20 mit der angeschlossenen Gießrinne 10. Eine gemeinsame Mittelachse 19, die durch einen Kontaktbereich des gekrümmten Abschnitts 13 und des zweite Bereich 15 verläuft, ist parallel zu einer x-z-Ebene der Füllkammer 20 angeordnet.
Eine Unterkante der Öffnung 21 ist auf einer halben Höhe der Füllkammer 20 angeordnet. Die Öffnung 21 weist einen Durchmesser auf, der bei ca. 90% des halben Innendurchmessers der Füllkammer 20 liegt. Damit lässt sich eine turbulenzarme Einfüllung der Schmelze in die Füllkammer 20 erzielen.
5a zeigt einen Längsschnitt durch eine Füllkammer 20 gemäß 1 mit einer Kolbenstange 24 vor einem Schuss. Eine Schmelze (der Übersicht halber nicht gezeigt) ist dabei komplett in die Füllkammer 20 eingebracht. Infolge einer Betätigung der Kolbenstange 24 beginnt eine erste Schussphase. In dieser ersten Phase wird die Kolbenstange mit ca. 0,2 m/s (in der Blattebene) nach links bewegt, um die Schmelze zunächst langsam aber konstant in die Druckgussform zu fördern.
5b zeigt einen weiteren Längsschnitt durch die Füllkammer 20 mit der Kolbenstange 24 während des Schusses. Infolge einer weiteren Betätigung der Kolbenstange 24 folgt auf die erste Phase eine zweite Phase. In dieser zweiten Phase wird die Kolbenstange mit 4 m/s bis 6 m/s (in der Blattebene) nach links weiter bewegt, um die Schmelze zunächst schneller und konstant in die Druckgussform zu fördern.
In einer dritten Phase, die auf die zweite Phase folgt, wird weiterhin Schmelze zugeführt, um ein Nachverdichten der zu gießenden Bauteile zu bewerkstelligen.
6 zeigt eine Detailansicht B aus 3. Eine Unterkante der Öffnung 21 entspricht einer Mindestfüllhöhe der Schmelze F_Hmin. Vorliegend ist die Mindestfüllhöhe F_Hmin der Schmelze 25 in der Füllkammer 20 der Gießvorrichtung berechenbar, wie folgt: $V_{M} = π \cdot {(\frac{K_{D}}{2})}^{2} \cdot K_{L}$
$V_{F} = V_{M} \cdot \frac{φ_{F}}{100}$
$V_{F_{H}} = {(\frac{K_{D}}{2})}^{2} \cdot K_{L} \cdot (a r c c o s (\frac{\frac{K_{D}}{2} - F_{H}}{F_{H}}) - (\frac{K_{D}}{2} - F_{H}) \cdot \frac{\sqrt{2 - \frac{K_{D}}{2} \cdot F_{H} - F_{H}^{2}}}{{(\frac{K_{D}}{2})}^{2}})$
$V_{F_{H}} \leq V_{F}; dann ist F_{H m i n} d i e m i n d e s t e F ü l l h ö h e f ü r d i e S c h m e l z e$
Dabei entsprechen V_M einem Materialvolumen [mm³], K_D einem Durchmesser 30 [mm] eines Kolbens, der in der Füllkammer 20 verlagerbar angeordnet ist, K_L einer Kolbenweglänge 40 [mm], V_F einem Füllgradvolumen [mm³], ϕ_F einem Füllgrad [%], F_H einer Füllhöhe 50 der Schmelze [mm] und F_VH einem Zylindervolumen der Füllkammer 20 [mm³].
Die Füllhöhe F_H lässt sich mit der Formel für das Volumen eines liegenden Zylinders V_FH bestimmen. Dabei lässt sich die Formel V_FH nicht algebraisch für F_H umstellen, somit gilt: Wenn V_FH ≤ V_F , dann ergibt sich daraus das gesuchte F_H. F_H muss hierbei angenähert werden, bis die Forderung (siehe oben) erfüllt ist. Daraus ergibt sich dann die seitliche Anordnung der Öffnung 21 der Füllkammer 20.
7 zeigt eine weitere Detailansicht mit einer von der Gießrinne 10 in die Füllkammer 20 eingebrachte Schmelze 25. Nach Verlassen der Öffnung 21 folgt die Schmelze 25 einer Fließrichtung 18, wobei die Schmelze 25 zumindest teilweise axial oder tangential in die Füllkammer 20 eingebracht wird.
Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
Bezugszeichenliste

10: Gießrinne
11: erste Bereich
12: Förderrinne
13: gekrümmter Abschnitt
14: Mittelachse
15: zweiter Bereich
16: Endabschnitt
17: Mittelachse
18: Fließrichtung
19: Mittelachse
20: Füllkammer
21: Öffnung
22: Mittelachse
24: Kolbenstange
25: Schmelze
30: Durchmesser eines Kolbens
40: Kolbenweglänge
50: Füllhöhe der Schmelze
α: Winkel
β: Winkel
γ: Winkel

Claims

Gießvorrichtung zum Druckgießen aufweisend - eine Gießrinne (10) zum Fördern von Schmelze (25), wobei die Gießrinne (10) einen ersten Bereich (11) und einen zweiten Bereich (15) aufweist, wobei der erste Bereich (11) als eine Förderrinne (12) mit einem gekrümmten Abschnitt (13) ausgebildet ist und der zweite Bereich (15) als ein bogenförmiger Rohrabschnitt ausgebildet ist, der an dem gekrümmten Abschnitt (13) angeordnet ist und - eine Füllkammer (20) mit einer Öffnung (21) und einer Mittelachse (22), die parallel zu einer x-Achse verläuft, wobei die x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse jeweils orthogonal zueinander angeordnet sind, und wobei ein Endabschnitt (16) des bogenförmigen Rohrabschnitts in die Öffnung (21) eingebracht ist.
Gießvorrichtung nach Anspruch 1, zur Verwendung mit einer ±10° horizontal angeordneten x-Achse.
Gießvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei eine Unterkante der Öffnung (21) im Bereich auf einer halben Höhe der Füllkammer (20) angeordnet ist.
Gießvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei die Öffnung (21) einen Durchmesser aufweist, der in einem Bereich von bis zu 95% des halben Innendurchmessers der Füllkammer (20) liegt.
Gießvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei der Endabschnitt (16) verwendet wird, eine Zuführung der Schmelze (25) von einer Seite der Füllkammer (20) in die Füllkammer (20) zu ermöglichen.
Gießvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei der Endabschnitt (16) eine Mittelachse (17) aufweist, die in einer x-z-Ebene mit der Mittelachse (22) der Füllkammer (20) einen Winkel (α) im Bereich von größer 0° bis 45° ausbildet.
Gießvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei die Mittelachse (17) des Endabschnitts (16) mit der Mittelachse (22) der Füllkammer (20) in einer x-y-Ebene einen Winkel (β) im Bereich von größer 0° bis 45° ausbildet.
Gießvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei eine gemeinsame Mittelachse (19), die durch einen Kontaktbereich des gekrümmten Abschnitts (13) und des zweite Bereichs (15) verläuft, parallel zur Füllkammer (20) ist oder in einem Winkel im Bereich von größer 0° bis 10° gegenüber der Füllkammer (20) geneigt ist.
Gießvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei der bogenförmige Rohrabschnitt einen Krümmungswinkel in einem Bereich von 80° bis 100° aufweist oder als ein 90°-Rohrabschnitt ausgebildet ist.