DE10252183B4

DE10252183B4 - Vorrichtung zur Entlüftung von Druckgussformen

Info

Publication number: DE10252183B4
Application number: DE2002152183
Authority: DE
Inventors: Hugo Kunz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-11-09
Filing date: 2002-11-09
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2022-11-10
Also published as: DE10252183A1

Abstract

Vorrichtung zur Entlüftung von Druckgussformen mit zwei zu öffnenden und zu schließenden Hälften in Form von Platten (20, 30), welche zwischen sich miteinander verbundene Hohlräume (22) einschließen, einem Einlass (11) für aus der Druckgussform austretendes, heißes, flüssiges Metall und mit einer Entlüftungsöffnung (21) für die Hohlräume (22) und/oder einem Vakuumanschluss, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Hohlräume (22) ein Labyrinth (12, 13) für das flüssige Metall bilden, wobei das Labyrinth (12, 13) dreidimensional ist und mindestens zwei hintereinander geschaltete und im Umriss mindestens annähernd kreisförmige Labyrinthe (12, 13) vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entlüftung von Druckgussformen mit zwei zu öffnenden und zu schließenden Hälften in Form von Platten, welche zwischen sich miteinander verbundene Hohlräume einschließen, mit einem Einlass für aus der Druckgussform austretendes, heißes, flüssiges Metall und mit einer Entlüftungsöffnung für die Hohlräume und/oder einem Vakuumanschluss.
Vorrichtungen zur Entlüftung von Druckgussformen sind bereits bekannt. Sie werden insbesondere bei Vakuumdruckguss eingesetzt, bei dem ein Vakuum in der Gussform und in der Füllkammer erzeugt wird, wodurch das geschmolzene Metall durch den herrschenden Unterdruck sich besser in der Form verteilen kann. Damit wird verhindert, dass die sonst vorhandene Luft vom geschmolzenen Metall in Form von Blasen eingeschlossen wird, was u.a. zu einer unerwünschten Porosität des Gussteils führen kann. Dabei muss jedoch darauf geachtet werden, dass das heiße Metall nicht durch den Vakuumanschluss nach außen gelangt und zu einer Beschädigung des Vakuumerzeugers führt.
Aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen weisen daher in der Regel breite, gekühlte Kanäle auf, deren sich gegenüber stehende Wände mit waschbrettartigen Profilen ausgestaltet sind, sodass diese einen mäanderförmigen Weg bilden, auf dem das aus der Gussform austretende, heiße, flüssige Metall gebremst und vor Erreichen des Vakuumerzeugers durch Erstarren gestoppt wird. In der Praxis haben sich diese Vorrichtungen jedoch oft als unzureichend erwiesen, weil der Bremsweg insbesondere aufgrund des hohen Drucks des Metalls zu kurz ist, sodass flüssiges Metall austreten und in den Vakuumanschluss und eventuell sogar bis zum Vakuumerzeuger gelangen kann. Eine lineare Verlängerung des Bremswegs liefert keine befriedigende Lösung, insbesondere in Anbetracht dessen, dass aus Platzgründen häufig eine kompakte Ausgestaltung der Vorrichtung erforderlich ist.
Aus der DE 195 00 005 C2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Evakuierung und/oder Druckmessung in einer Druck- oder Spritzgussform bekannt geworden. Die Evakuierung erfolgt durch Formspalte, denen Temperierbohrungen direkt zugeordnet sind und/oder die Druckmessung erfolgt über Spalte, die mit den Spalten zur Evakuierung der Form in direkter Verbindung stehen.
Aus der DE 43 22 628 C1 ist eine Vorrichtung zum Reinigen der Abluft von Anlagen zur Verfestigung von Schmelzen bekannt geworden. In einem Bereich zwischen einer Aufgabestelle für die Schmelze und einem Abluftstutzen in einer Absaughaube sind flächenförmige Einbauten vorgesehen, die labyrinthartig in die Strömung hereinragen und als Kristallisationsflächen für den dampfförmigen Teil des Produkts dienen, das dann in fester Form entnommen werden kann und nicht in den Abluftstrom gelangt.
Aus der DE 198 19 114 C1 ist ein rohrförmiger feuerfester Kanal als Durchlauf für flüssige Metalle bekannt geworden, der in ein wärmeisolierendes Außenfutter einsetzbar und mit dem Außenfutter mittels einer feuerfesten Mörtelschicht verbindbar ist. Um ein Eindringen von flüssigem Metall in die Mörtelschicht zu verhindern, auch wenn diese schwindet, überdeckt das Außenfutter die metalleinlaufseitige Stirnfläche des Kanals.
Aus der DE 27 51 431 C2 ist ein Entlüftungsventil für Druckgießformen bekannt geworden, das einen von dem aus dem Formhohlraum der Gießform herkommenden Entlüftungskanal mit Gießmaterial beaufschlagbaren Betätigungskolben aufweist. Das Gießmaterial wird in eine Kanalfortsetzung geleitet, die eine Verästelung von Zweigkanälen aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Entlüftung von Druckgussformen zu schaffen, die sich unter Vermeidung der oben genannten Nachteile für den Einsatz beim Vakuumdruckguss eignet.
Die gestellte Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass die miteinander verbundenen Hohlräume ein Labyrinth für das flüssige Metall bilden, wobei das Labyrinth dreidimensional ist. Üblicherweise sind Labyrinthe zweidimensional ausgestaltet. Mit der dreidimensionalen Ausgestaltung der Labyrinthe können jedoch auch in einem kleinen Volumen ausreichend lange Bremswege untergebracht werden, auf denen das flüssige Metall mit Sicherheit erstarren kann.
(Fortsetzung ursprüngliche Seite 3)
Zur Verwirklichung einer noch höheren Wirksamkeit können mindestens zwei hintereinander geschaltete und im Umriss mindestens annähernd kreisförmige Labyrinthe vorgesehen sein.
Dabei kann mindestens eine der Platten, vorzugsweise aber beide Platten gekühlt sein kann. Die Kühlung der Platte oder der Platten steigert die Effektivität der Vorrichtung bei der Erstarrung des Metalls erheblich. Vorzugsweise kann die mindestens eine Platte mit Wasser gekühlt sein.
Zur effizienten Wärmeableitung können die Platten mindestens bereichsweise aus Kupfer oder einem anderen gut wärmeleitenden Material gefertigt sein.
Zusätzlich kann am Vakuumanschluss ein Ventil angeordnet sein, das nach Ablauf einer angemessenen und vorgebbaren Zeitspanne nach dem Einlass des Gießmaterials in die Gussform schließt und dadurch eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme darstellt.
Nach Beendigung des Druckgießens ist es notwendig, die Hohlräume vom erstarrten Metall zu befreien. Dazu können die Platten zweckmäßigerweise Auswerfer für das erstarrte Metall aufweisen, die beim Öffnen der Platten automatisch wirksam werden. In einer bevorzugten, konstruktiv einfachen Ausführung können die Auswerfer federgelagerte Bolzen sein, welche beim Schließen der Platten unter Komprimierung einer Feder einwärts bewegt werden und beim Öffnen der Platten durch die Entspannung der Feder heraus schnappen und dabei auf das erstarrte Metall treffen und es auswerfen.
Zweckmäßigerweise kann die Vorrichtung Teil einer Gussform sein, so dass sie mit der Gussform eine Einheit bildet.
Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, die Vorrichtung als separates Bauteil auszuführen, das mittels eines austausch baren Adapterteils an einer Druckgussform angeschlossen werden kann. Das ermöglicht auf einfache Weise den Einsatz derselben Vorrichtung bei verschiedenen Gussformen.
Bei gesteigertem Metalldurchfluss unter bspw. höherem Arbeitsdruck kann der Fall auftreten, dass nur eine Vorrichtung zur Erstarrung des Metalls unzureichend ist. In diesem Falle kann Abhilfe geschaffen werden, wenn am Vakuumanschluss eine weitere, identische Vorrichtung anschließbar ist. Die Kopplung kann mit einem Adapterteil erfolgen, so dass eine derartige Kaskadenschaltung auf einfache Weise zu realisieren ist.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entlüftung von Druckgussformen anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen zentralen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entlüftung von Druckgussformen mit geschlossenen Platten;
2 eine Innenansicht einer geöffneten Platte der Vorrichtung aus 1;
3 eine Innenansicht der anderen geöffneten Platte der Vorrichtung aus 1.
1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 im geschlossenen Zustand mit einer ersten, als Entlüftungsplatte bezeichneten Platte 20, an derer oberen Stirnseite an einer Öffnung 21 ein in der Figur nicht gezeigter Vakuumanschluss angeordnet werden kann, und einer zweiten als Kühlplatte bezeichneten Platte 30, an deren oberer Stirnseite an Öffnungen 31a, 31b Zu- und Abführungen für ein Kühl mittel angeordnet werden kann. Das Kühlmittel wird auf nicht näher gezeigtem Wege von der Kühlplatte 30 zur Entlüftungsplatte 20 hin und von dort wieder zur Platte 30 zurückgeleitet, so dass beide Platten 20, 30 gekühlt werden. Eine Einlassöffnung 11 für das aus der Druckgussform austretende, heiße, flüssige Metall befindet sich an der unteren Stirnseite an der Trennfläche der beiden Platten 20 und 30. Es sind zwei hintereinander geschaltete Hohlraum-Labyrinthe 12, 13 für das Metall vorgesehen, welche in 1 nur angedeutet sind und in den 2 und 3 im Detail dargestellt sind. Eine Öffnung 16 führt vom zweiten Labyrinth 12 über eine Öffnung 21 zum Vakuumanschluss. Der federgelagerte Bolzen 17 fungiert als ein Auswerfer für das erstarrte Metall.
2 zeigt eine Innenansicht der geöffneten Entlüftungsplatte 20 der Vorrichtung 10 aus 1, in der Profile 22 und 23 aus Kupfer Teile der zwei hintereinander geschalteten Hohlraum-Labyrinthe 12 und 13 bilden, dessen Komplementärteile 32 und 33 in 3 zu sehen sind. Die Öffnung 16 führt vom zweiten Labyrinth 13 über die Öffnung 21 zum Vakuumanschluss. Die Kreise 27, 28 sind Durchlassöffnungen für die federgelagerten Bolzen 17.
3 zeigt eine Innenansicht der geöffneten Kühlplatte 30 der Vorrichtung 10 aus 1. Die Profile 22 aus 2 und 32 aus 3 bilden das erste, im Umriss kreisförmige Hohlraum-Labyrinth 12. Mit 2 und 3 kann man nun den Weg des aus der Druckgussform austretenden flüssigen Metalls verfolgen. Nach der Einlassöffnung 11 verzweigt sich der Weg symmetrisch nach links und rechts, nach 24a und 24b in 2, fortschreitend nach 34a und 34b in 3. usw. bis sich die Verzweigungen im Kanal 25 (2) am Ausgang des ersten Labyrinths 12 treffen. Am Eingang an der Peripherie des zweiten Labyrinths 13 verzweigt sich der Weg des Metalls wieder. Nach symmetrischen Wegen im zweiten Labyrinth 13 treffen sich die Verzweigungen wieder in der Mitte 35 des zweiten Labyrinths 13. Der Weg führt dann weiter durch die Öffnung 16 zur Öffnung 21, an der, ggf. unter Vorschaltung eines Ventils ein Vakuumerzeuger anschließbar ist. Das flüssige Metall muss also vom Eingang 11 bis zur Öffnung 21 einen Weg zurücklegen, der einem Vielfachen der Länge der Entlüftungs- bzw. Kühlplatte 20, 30 entspricht. Es besteht somit genügend Zeit, das Metall zwischen den gekählten Platten 20, 30 zur Erstarrung zu bringen.

Claims

Vorrichtung zur Entlüftung von Druckgussformen mit zwei zu öffnenden und zu schließenden Hälften in Form von Platten (20, 30), welche zwischen sich miteinander verbundene Hohlräume (22) einschließen, einem Einlass (11) für aus der Druckgussform austretendes, heißes, flüssiges Metall und mit einer Entlüftungsöffnung (21) für die Hohlräume (22) und/oder einem Vakuumanschluss, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Hohlräume (22) ein Labyrinth (12, 13) für das flüssige Metall bilden, wobei das Labyrinth (12, 13) dreidimensional ist und mindestens zwei hintereinander geschaltete und im Umriss mindestens annähernd kreisförmige Labyrinthe (12, 13) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Platten (20, 30) gekühlt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Platte (20, 30) wassergekühlt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (20, 30) mindestens bereichsweise aus Kupfer oder einem anderen gut Wärme leitenden Material gefertigt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Vakuumanschluss ein Ventil angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (20, 30) Auswerfer (17) für das erstarrte Metall aufweisen, die beim Öffnen der Platten (20, 30) automatisch wirksam werden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerfer (17) federgelagerte Bolzen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie Teil einer Druckgussform ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mittels eines austauschbaren Adapterteils an einer Druckgussform anschließbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Vakuumanschluss eine weitere, identische Vorrichtung anschließbar ist.