DE10256427B3 - Vorrichtung zum Druckgießen von Metallen - Google Patents

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DE10256427B3 DE2002156427 DE10256427A DE10256427B3 DE 10256427 B3 DE10256427 B3 DE 10256427B3 DE 2002156427 DE2002156427 DE 2002156427 DE 10256427 A DE10256427 A DE 10256427A DE 10256427 B3 DE10256427 B3 DE 10256427B3
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Peter Dr.-Ing. Lutze
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AE GROUP AG, 36214 NENTERSHAUSEN, DE
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DRM Druckguss GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20Accessories: Details
    • B22D17/2015Means for forcing the molten metal into the die

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Druckgießen von Metallen, insbesondere Leichtmetallen, mit einer Druckkammer, aus der eingebrachtes flüssiges Metall mittels eines Gießkolbens durch einen gegenüber der Druckkammer verengten Gießlauf in eine Gießform drückbar ist, lässt sich eine verbesserte Entleerung der Druckkammer (5) - und damit eine Verkleinerung des Gießrests - dadurch erreichen, dass in dem Gießkolben mehrere kleinere Verdichterkolben eingesetzt sind, die zeitverzögert zur Bewegung des Gießkolbens aus der Kolbenstirnfläche heraus in Richtung des Gießlaufs drückbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Druckgießen von Metallen, insbesondere Leichtmetallen, mit einer Druckkammer, aus der eingebrachtes flüssiges Metall mittels eines Gießkolbens durch einen gegenüber dem Zylinder verengten Gießlauf in eine Gießform drückbar ist.
  • Druckgussmaschinen weisen üblicherweise einen hydraulisch betriebenen Gießkolben auf, der in einer entsprechenden zylindrischen Druckkammer translatorisch in der Achse der Druckkammer bewegbar ist. Üblicherweise ist die Bewegungsrichtung des Gießkolbens horizontal ausgelegt. Seit einiger Zeit sind jedoch auch sogenannte Vertikal-Gießmaschinen im Gebrauch, bei denen der Gießkolben lotrecht bewegbar ist, die Gießform somit von der Unterseite aus durch eine Formunterteil füllbar ist.
  • Der den Gießkolben treibende Hydraulikkolben weist dabei bauartbedingt einen ähnlichen Durchmesser wie der Gießkolben auf. Der durch den Gießkolben auf das flüssige Metall in der Druckkammer ausgeübte Druck ist daher ähnlich groß wie der Hydraulikdruck. Andererseits wird der Durchmesser des Gießkolbens benötigt, um über einen kurzen Bewegungsweg des Gießkolbens das Material zur Füllung in die Gießform innerhalb kurzer Zeit zu drücken. Während der Bewegung wird das flüssige Metall in der Druckkammer aufgrund seiner Abkühlung teigig, sodass das Nachspeisen des Gussstücks erschwert wird.
  • Bekannte Bauarten von Vertikal-Druckgussmaschinen produzieren einen Gießrest, dessen Masse etwa der Nutzmasse des Gußteils in der Gießform entspricht, sodass etwa 50 % des eingesetzten Materials im Kreislauf wieder verflüssigt werden muss, um für einen nächsten Schuss wieder verwendet werden zu können.
  • Durch DE 39 18 334 C2 und DE 39 23 760 A1 ist es insbesondere bei Horizontal-Druckgussmaschinen bekannt, den Gießlauf zum Anschnitt der Form gegenüber der Kolbenoberseite zu verengen und in den Gießlauf eine Verdichtungsstange bzw. einen Verdichtungskolben seitlich hineinzuführen, um zusätzliches Material aus dem Gießlauf in die Form zu drücken. Die Verdichtungsstange steht dabei senkrecht zu dem Gießkolben und zu der Längserstreckung des Gießlaufes.
  • Bei der aus der EP 897 768 A1 bekannten Druckgussmaschine wird der Gießkolben ebenfalls horizontal geführt, drückt jedoch das flüssige Metall in einen senkrecht abgewinkelten Gießlauf und die sich daran anschließende Form. Etwa fluchtend mit dem Gießkolben befindet sich eine Kammer, in der ein Presskolben gelagert ist, mit dem eine Nachverdichtung des in den Gießlauf und in die Form gedrückten flüssigen Metalls vorgenommen werden kann.
  • Die EP 1 057 560 A1 offenbart eine Vertikal-Druckgussmaschine, bei der der Gießkolben mit seinem Antrieb über ein Federelement verbunden ist, das bei einem Nachlauf des Antriebs gegenüber der Bewegung des Gießkolbens einen erhöhten, durch einen Drucksensor überwachten Überdruck aufbaut, der zur Nachverdichtung des flüssigen Metalls dienen kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Menge an anfallenden Gießresten mit einer möglichst einfachen Konstruktion deutlich zu reduzieren. Ausgehend von dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass in den Gießkolben mehrere kleinere Verdichterkolben eingesetzt sind, die Zeitverzögerung zur Bewegung des Gießkolbens aus der Kolbenstirnflächer heraus in Richtung des Gießlaufs drückbar sind.
  • Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Abkühlung des flüssigen Metalls in der Druckkammer von der Mantelwandung der zylindrischen Druckkammer aus erfolgt, sodass das Teigigwerden bzw. Erstarren des Metalls zylindrisch von radial außen nach radial innen verläuft. Der teigig gewordene bzw. erstarrte Außenzylinder des Metalls kann bereits die weitere Bewegung des Gießkolbens verhindern, wodurch eine relativ große Menge des Metalls als erstarrter Gießrest anfällt. Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen mehreren kleineren Verdichterkolben wird ein Ausdrücken von Metall aus dem noch flüssigen Innenbereich des Materials in der Druckkammer möglich. Darüber hinaus führt die auf die kleineren Flächen der Verdichterkolben ausübende treibende Hydraulikkraft zu einem wesentlich erhöhten Druck auf das Material, sodass auch bereits teigig gewordenes Material noch durch den Gießlauf gedrückt werden kann. Aufgrund der Anordnung der mehreren Verdichterkolben, deren Stirnflächen vorzugsweise jeweils um wenigsten den Faktor 10 kleiner sind als die Stirnfläche des Gießkolbens, kann daher noch Material in die Gießform gedrückt werden, das mit den üblichen Gießdrücken aufgrund der bereits erfolgten Erkaltung nicht mehr bewegbar gewesen wäre. Gleichzeitig kann die Größe des Pressrests vermindert werden, ohne die Nachspeisung zu behindern.
  • Der erfindungsgemäße Effekt der Minimierung des Gießrests wird noch dadurch erhöht, dass mehrere, dem Gießkolben zugeordnete Gießläufe vorgesehen sind, die in Bewegungsrichtung des Gießkolbens mit den Verdichterkolben fluchten. Dadurch wird erreicht, dass das durch die Verdichterkolben zusätzlich bewegte Material auf kürzest möglichem Wege in die Gießform gelangt. Vorzugsweise ist dabei jedem Gießlauf ein fluchtender Verdichterkolben zugeordnet.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere dann von besonderem Vorteil, wenn die Stirnfläche des Gießkolbens größer und die Stirnflächen der Verdichterkolben deutlich kleiner als die effektive Stirnfläche eines den Gießkolben treibenden Hydraulikkolbens sind. Dabei wird der Vorteil einer schnellen Gießformfüllung durch den großen Gießkolben kombiniert mit den Vorteilen von hohen Drücken zum Auspressen des Gießrests, die durch die kleinen Stirnflächen der Verdichterkolben erzeugt werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders vorteilhaft als Vertikal-Druckgießmaschine ausgebildet, in der sich der Gießkolben in der Druckkammer lotrecht bewegt.
  • Die Erfindung soll im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
  • 1 einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vertikal-Druckgießmaschine
  • 2 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Gießkolbens in einer erfindungsgemäßen Druckgießmaschine.
  • 1 lässt einen aufrecht stehenden Hydraulikkolben 1 erkennen, der in einer Hydraulikkammer 2 durch den Druck einer (nicht dargestellten) Hydraulikflüssigkeit nach oben verschiebbar ist. Der Hydraulikkolben 1 ist über eine Kolbenstange 3 mit einem Gießkolben 4 verbunden, der in einer zylindrischen Druckkammer lotrecht verschiebbar angeordnet ist. Die Druckkammer 5 weist eine Stirnwand 6 auf, in der sich mehrere Öffnungen 7 befinden. In der in 1 dargestellten unteren Ruhestellung des Gießkolbens 4 wird die Druckkammer 5 geöffnet, mit einer dosierten Menge flüssigen Metalls gefüllt und dann wieder verschlossen. Die Öffnungen 7 der Stirnwand 6 der Druckkammer 5 fluchten mit Gießläufen 8 in einem auf die Stirnwand 6 aufgesetzten Formunterteil 9, das stationär angeordnet ist. Eine Gießform 10 wird durch ein lotrecht verfahrbares Formoberteil 11 verschlossen, in dem das Formoberteil 11 mittels eines Hydraulikstellzylinders 12 nach unten verfahren wird. Üblicherweise werden Formunterteil 9 und Formoberteil 11 im geschlossenen Zustand der Gießform 10 gegeneinander verriegelt, sodass sich die geschlossene Gießform 10 unter der Einwirkung des Gießdrucks nicht ungewollt öffnet.
  • 1 lässt erkennen, dass der Gießkolben 4 eine Stirnfläche aufweist, die größer als die Stirnfläche des Hydraulikkolbens 1 ist. In der Stirnfläche des Gießkolbens 4 sind drei Verdichterkolben 13 angeordnet, deren Stirnflächen wesentlich kleiner sind als die Stirnfläche des Gießkolbens 4 und auch des Hydraulikkol bens 1. Die Verdichterkolben 13 sind mit ihrer Stirnfläche fluchtend mit der Stirnfläche des Gießkolbens ausgerichtet. In dieser relativen Position zum Gießkolben 4 verbleiben sie während des Beginns des Druckgießvorganges. Etwa gegen Ende des Vorschubs des Gießkolbens 4 werden die Verdichterkolben 13 durch den Hydraulikkolben 1 zeitverzögert aus der Stirnfläche des Gießkolbens 4 heraus nach oben in Richtung der Gießläufe 8 verschoben, um flüssiges Restmaterial mit hohem Druck in Richtung der Gießläufe 8 zu drücken.
  • Nachdem auf diese Weise die Gießform 10 gefüllt und das Metall abgekühlt ist, wird die Gießform 10 durch Verfahren des Formoberteils 11 mittels des doppelt wirkenden Stellzylinders 12 nach oben geöffnet und das gegossene Formstück ausgeworfen und in üblicher Weise nachbearbeitet.
  • 2 zeigt in vergrößerter Darstellung die Druckkammer 5 mit dem Gießkolben 4 und den in den in den Gießkolben 4 eingearbeiteten Verdichterkolben 13, mit denen jeweils eine Öffnung 7 in der Stirnwand 6 der Druckkammer 5 fluchtet. Schematisch angedeutet ist in 2 ferner das durch die Öffnungen 7 austretende Material 8', das durch die in 2 nicht dargestellten Gießläufe 8 in der dargestellten Form hindurchtritt und am Ende des Gießvorganges erkaltet.
  • Aufgrund der zusätzliche mehreren Verdichterkolben 13 mit jeweils kleiner Stirnfläche lassen sich somit erhebliche zusätzliche Restmengen dem Nutz-Gießvorgang zuführen und so die Menge des Gießrests deutlich verkleinern.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zum Druckgießen von Metallen, insbesondere Leichtmetallen, mit einer Druckkammer (5), aus der eingebrachtes flüssiges Metall mittels eines Gießkolbens (4) durch einen gegenüber der Druckkammer (5) verengten Gießlauf (8) in eine Gießform (10) druckbar ist, dadurch gekennzeich net, dass in dem Gießkolben (4) mehrere kleinere Verdichterkolben (13) eingesetzt, die zeitverzögert zur Bewegung des Gießkolbens (4) aus der Kolbenstirnfläche heraus in Richtung des Gießlaufs (8) drückbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen der Verdichterkolben (13) jeweils um wenigstens den Faktor 10 kleiner sind als die Stirnfläche des Gießkolbens (4).
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, dem Gießkolben (4) zugeordnete Gießläufe (8) vorgesehen sind, die in Bewegungsrichtung des Gießkolbens (4) mit dem Verdichterkolben (13) fluchten.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Gießlauf (8) ein fluchtender Verdichterkolben (13) zugeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des Gießkolbens (4) größer und die Stirnflächen der Verdichterkolben (13) deutlich kleiner als die effektive Stirnfläche eines den Gießkolben (4) treibenden Hydraulikkolbens (1) sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkolben (4) in der Druckkammer (5) lotrecht bewegbar angeordnet ist.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3923760A1 (de) * 1988-07-26 1990-02-01 Ube Industries Verdichtervorrichtung fuer eine druckgiessmaschine
DE3918334C2 (de) * 1988-06-10 1994-06-16 Ube Industries Druckgießmaschine
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