DE10327165B4

DE10327165B4 - Vorrichtung zur Herstellung von Leichtmetallgusserzeugnissen

Info

Publication number: DE10327165B4
Application number: DE2003127165
Authority: DE
Inventors: Bernhard Kern
Original assignee: Kern Magnesium Giesstechn GmbH; Kern Magnesium-Giesstechnik GmbH
Current assignee: Metallgiesserei Wilhelm Funke & Co Kg De GmbH
Priority date: 2003-06-15
Filing date: 2003-06-15
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2023-06-16
Also published as: DE10327165A1

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung von Leichtmetallgusserzeugnissen, die als nach außen hin druckdichtes System ausgebildet ist und innerhalb dieses druckdichten Systemes eine eine Heizung aufweisende Schmelzeinrichtung, eine Metallzuleitung, ein Differenzdrucksystem und eine Schleuseneinrichtung aufweist sowie mit einer die Dichtung zwischen Schmelzeinrichtung und Gusswerkzeug herstellenden Dichtungsbaugruppe, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Gusswerkzeuges (1), der die Eintrittsöffnung für das Gussmaterial bildet und der Teil der Schmelzeinrichtung (2), der die Austrittsöffnung des geschmolzenen Gussmateriales bildet, unmittelbar in- oder aneinander fügbar ausgebildet sind und die Schmelzeinrichtung (2) und/oder das Gusswerkzeug (1) mit einem flexiblen Rondenflansch (3) aus metallischem Material, einer Radialdichtung (15) und einer Axialdichtung (16) ausgestattet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Leichtmetallgusserzeugnissen, insbesondere von Teilen aus Magnesium bzw. Magnesiumlegierungen.
Bekannt ist nach der DE 100 25 014 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Leichtmetallgussteilen, bei dem zur praktikablen und funktionsfähigen Herstellung von Leichtmetallgussteilen, insbesondere von Teilen aus Magnesium bzw. Magnesiumlegierungen, innerhalb eines nach außen hin druckdicht geschlossenen Systemes die Aufheizung des flüssigen Metalles erfolgt. Die Aufheizung des flüssigen Metalles erfolgt im an dem Angusssystem angrenzenden unteren Teil der Schmelzeinrichtung. Die Überführung des flüssigen Metalles vom Schmelzzustand von ca. 630°C auf den Erstarrungszustand wird von der Werkzeugseite aus bis zum unteren Bereich des Ventilsitzes bewirkt. Dabei wird die Zu- und Rückführung des Schutzgases über ein Differenzdrucksystem vorgenommen. Dazu ist der Behälter der Schmelzeinrichtung mit dem Differenzdrucksystem verbunden. Die Herstellung eines homogenen Überdruckes an Schutzgas verhindert die Verbindung der Schmelze mit Sauerstoff und vermeidet qualitätsmindernde Einschlüsse im Material der Leichtmetallgussteile. Eine Serienproduktion der Leichtmetallgussteile wird so ermöglicht. Nachteilig an der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtung ist jedoch die zwischen der Schmelzeinrichtung und der Werkzeugeinrichtung erforderliche wärmeisolierende Schicht. Auch bei dieser Vorrichtung für die Einführung der Metallschmelze in die Werkzeugeinrichtung eine sogenannte Venturi-Düse erforderlich. Die Befestigung der Schmelzeinrichtung und der wärmeisolierenden Schicht mit der Werkzeugeinrichtung erfolgt über eine metallische Grundplatte, die mit der Werkzeugeinrichtung mittels mechanischer Befestigungselemente verbunden ist. Durch diese sich daraus ergebenden Wärmeleitstrukturen entstehen inhomogene, technisch schwer beherrschbare Temperaturfelder. Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Schaffung einer Vorrichtung zur Herstellung von Leichtmetallgussteilen, die die Entstehung technisch leichter beherrschbarer Temperaturfelder von Schmelzeinrichtung und Werkzeugeinrichtung ermöglicht, Betriebsstörungen verhindert, die Anlagenverfügbarkeit erhöht, sowie durch die beschriebene Anordnung ermöglichende Unfallgefahren verhindert.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 beschriebenen Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Vorteilhafte Weiterbildungen werden mit den Merkmalen beschrieben, die in den Patentansprüchen 2 bis 5 aufgeführt sind.
Durch die Vorrichtung wird die Erzeugung homogener Temperaturfelder möglich und damit eine praktikable Steuerung und/oder Regelung der Differenztemperaturen von Schmelzeinrichtung und Werkzeugeinrichtung durchführbar. Durch zeitweise hervorgerufene Undichtheiten an den Verbindungsstellen zwischen der wärmeisolierenden Schicht, dem Verbindungselement (Ventildüse) und der auf der Werkzeugeinrichtung befestigten Grundplatte werden verhindert. So kann es durch die trichterförmige Ausbildung der Ventildüse und dadurch entstehende Vakuumunterschiede (Venturaeffekt) zu Einschlüssen im Leichmetallgussmaterial kommen. Auch können bei der bisherigen Lösung bei Abweichungen vom empirisch ermittelten Abstand zwischen dem Angussadapter und dem Werkzeug durch dabei austretendes Schmelzmaterial zu Unfallgefahren und Betriebsstörungen führen. Nachfolgend soll die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt
1: den schematischen Querschnitt der bisherigen Vorrichtung,
2: eine vergrößerte Schnittdarstellung der Vorrichtung innerhalb des Angussbereiches,
3: die schematische Darstellung des Querschnittes der Vorrichtung,
4: die schematische Gesamtansicht der Vorrichtung im getrennten Zustand und
5: die schematische Gesamtansicht im zusammengefügten Zustand.
In der 1 wird der schematische Aufbau der zu verbessernden Vorrichtung wiedergegeben. Das Gusswerkzeug 1, bestehend aus dem Vakuumbehälter 4, der Giessform 12 und dem Grundträger 7, ist für die Durchführung des Druckgussvorganges über den Angussadapter 9 mit der Schmelzeinrichtung 2 verbunden. Der als Metallplatte ausgebildete Grundkörper 7 ist auf den Vakuumbehälter 4 aufgesetzt und die Verbindungsfläche zwischen dem Vakuumbehälter 4 und dem Grundkörper 7 durch die Dichtung 5 nach außen hin abgedichtet. In den Grundkörper 7 ist der Angussadapter 9 eingebracht und mechanisch befestigt. Der Angussadapter 9 enthält die Ventildüse 10, die eine trichterförmige Düsenform aufweist. Die für den Gussvorgang gezielt hervorgerufenen Druckdifferenzen entlang der Ventildüse 10 können ebenfalls bei vorhandenen mechanischen Toleranzen zu Einschlüssen führen, die erst durch notwendige aufwendige Qualitätskontrollen erkannt werden. Der fehlende vertikale Längenausgleich der Dichtungen kann weiterhin eine Ursache für den Austritt von flüssigem Gussmaterial sein. Dies kann nur durch die Einhaltung von empirisch ermittelten sehr geringen mechanischen Toleranzen verhindert werden. Zur Abdichtung an den Berührungsflächen zwischen dem Angussadapter 9 und dem Grundkörper 7 sowie zwischen dem Angussadapter 9 und der Schmelzeinrichtung 2 dienen die Dichtungen 6. Dargestellt ist weiterhin die in der sich zum Angussbereich hin verjüngenden Giessretorte der Schmelzeinrichtung 2 angeordnete Heizung 8 sowie das an der Eintrittsöffnung der Ventildüse 10 angeordnete Ventil 11.
Der vergrößerte schematische Ausschnitt der Darstellung des Angussbereiches in der 2 soll die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergeben. Die Anwendung des Angussadapters 9 ist bei dieser Anordnung nicht mehr erforderlich. Die Schmelzeinrichtung 2 ist mit einem Flanschteil verbunden, das die Form eines dünnwandigen, kreisförmigen Rondenflansch 3 aufweist. Für die Durchführung des Gussvorganges wird die Schmelzeinrichtung 2 mit dem Rondenflansch 3 auf das Gusswerkzeug 1 aufgesetzt. Dabei werden die Berührungsflächen an der Austrittsöffnung der Schmelzeinrichtung 2 unmittelbar in der Trennebene 14 an die Giessform 12 des Gusswerkzeuges 1 gefügt. Der Rondenflansch 3 dient zur metallischen Axialdichtung und übernimmt durch seine Flexibilität dabei automatisch einen erforderlichen Längenausgleich. Damit ist die Vorrichtung für die unterschiedlichen Anwendungsfälle universell anwendbar. Zur Abdichtung zwischen dem Rondenflansch 3 und dem Vakuumbehälter 4 kommen wahlweise die Radialdichtung 15 oder die Axialdichtung 16 zum Einsatz. Ein Grundträger 7 zur Befestigung des Angussadapters 9 ist ebenfalls nicht mehr erforderlich. Weiterhin ist bei der Darstellung in der 2 die Anordnung der Heizung 8 in der sich zur Giessform 12 hin verjüngenden Schmelzeinrichtung 2 sowie das zur Zuführungssteuerung des geschmolzenen Gussmateriales dienende Ventil 11 wiedergegeben.
In der 3 ist die schematische Gesamtansicht der Vorrichtung dargestellt. Sie zeigt die auf die Giessform 12 des Gusswerkzeuges 1 unmittelbar aufgesetzte Schmelzeinrichtung 2. Der Rondenflansch ist mit seinem abgewinkelten Rand auf den Vakuumbehälter 4 aufgesetzt. In der Trennebene 14 berühren sich die Schmelzeinrichtung 2 und die Giessform 12. Die Darstellung gibt den zusammengefügten Zustand wieder. Der Evakuierungsanschluss 17 kann wahlweise am Rondenflansch 3 oder seitlich am Vakuumbehälter 4 angebracht sein. Die Berührungsflächen zwischen der Schmelzeinrichtung 2 und der Giessform 12 stellen eine metallische Dichtung dar und können beispielsweise plan oder konisch ausgeführt sein. Eine wärmeisolierende Schicht im Angussbereich ist gegenüber der Vorrichtung des Standes der Technik nicht mehr erforderlich. In der 3 ist weiterhin die Anordnung der Heizung 8 innerhalb der an der Schmelzeinrichtung 2 angebrachten Isolierung 13 dargestellt.
Die schematischen Darstellungen in den 4 und 5 geben die zwei vorkommenden Grundzustände der Vorrichtung wieder. So wird in der 4 die getrennte Anordnung der Schmelzeinrichtung 2 mit dem Rondenflansch 3 von dem Gusswerkzeug 1 wiedergegeben. In der praktischen Ausführung ist dazu die Bewegung des Gusswerkzeuges 1 von der feststehenden Schmelzeinrichtung 2 mit dem Rondenflansch 3 wegführend, die Bewegung der Schmelzeinrichtung 2 mit dem Rondenflansch 3 von dem feststehenden Gusswerkzeug 1 wegführend oder die Bewegung beider zueinander möglich. Die 5 zeigt den zusammengefügten Zustand der Vorrichtung.

1: Gusswerkzeug
2: Schmelzeinrichtung
3: Rondenflansch
4: Vakuumbehälter
5: Dichtung
6: Dichtung
7: Grundträger
8: Heizung
9: Angussadapter
10: Ventildüse
11: Ventil
12: Giessform
13: Isolierung
14: Trennebene
15: Radialdichtung
16: Axialdichtung
17: Evakuierungsanschluss

Claims

Vorrichtung zur Herstellung von Leichtmetallgusserzeugnissen, die als nach außen hin druckdichtes System ausgebildet ist und innerhalb dieses druckdichten Systemes eine eine Heizung aufweisende Schmelzeinrichtung, eine Metallzuleitung, ein Differenzdrucksystem und eine Schleuseneinrichtung aufweist sowie mit einer die Dichtung zwischen Schmelzeinrichtung und Gusswerkzeug herstellenden Dichtungsbaugruppe, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Gusswerkzeuges (1), der die Eintrittsöffnung für das Gussmaterial bildet und der Teil der Schmelzeinrichtung (2), der die Austrittsöffnung des geschmolzenen Gussmateriales bildet, unmittelbar in- oder aneinander fügbar ausgebildet sind und die Schmelzeinrichtung (2) und/oder das Gusswerkzeug (1) mit einem flexiblen Rondenflansch (3) aus metallischem Material, einer Radialdichtung (15) und einer Axialdichtung (16) ausgestattet sind.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rondenflansch (3) plan oder konisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rondenflansch (3) eine dünnwandige, kreisförmige Form aufweist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzeinrichtung (2) und/ oder dem Gusswerkzeug (1) eine die zwischen ihnen erforderliche Differenztemperatur erzeugende Steuer- und/oder Regeleinrichtung zugeordnet ist.