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Verfahren und Vorrichtung zum Druckgießen mit Gießharzen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Druckgießen, insbesondere unter Vakuum, mit unter Zusatz
eines Härters härtenden Gießharzen, wobei Härter und Gießharz aus Vorratsbehältern
über eine Mischvorrichtung der Form zugeführt werden, und eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
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Zum serienweisen Herstellen und Umgießen von Gegenständen aus unter
Zusatz eines Härters erhärtenden Gießharzen hat sich das Druckgieß-Verfahren als
sehr vorteilhaft erwiesen. Bei diesem Verfahren wird die Form gegebenenfalls evakuiert
und das bereits mit dem Härter vermischte Gießharz unter Druck in die Form eingespritzt.
Der Druck wird beispielsweise erzeugt, indem man in einem kleinen Vorratsbehälter
die Oberfläche des Gießharzes unter Druck setzt, wobei die Behältermündung beim
Gießen mit dem Einguß der Form verbunden wird. Um ein schnelles Füllen der Form
(Leichtflüssigkeit des Gießharzes) und ein schnelles Aushärten, im ganzen gesehen
also ein schnelles Aufeinanderfolgen der Gießvorgänge, zu erreichen, wird das Harz
auf eine hohe Temperatur gebracht. Dies hat aber den Nachteil, daß damit gleichzeitig
die Standzeit des mit Härter vermischten Harzes verringert wird.
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Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden Gießharz und Härter
aus zwei getrennten Vorratsbehältern über eine Mischeinrichtung direkt der Gießform
zugeführt. Für das Harz-Härter-Gemisch selbst wird kein Vorratsbehälter verwendet.
Hierbei wird das Mischungsverhältnis Harz-Härter über die Niveaus in den beiden
Vorratsbehältern geregelt.
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Diese Methode ist jedoch ziemlich ungenau bzw. umständlich und hat
außerdem den Nachteil einer Rückwirkung des Gießvorganges auf das Komponentenverhältnis
des Gemisches, insbesondere bedingt durch den Rückstau am Ende jedes Gießprozesses.
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Weiter ist es bekannt, zwischen die Vorratsbehälter für Harz und
Härter und die Mischvorrichtungen sowie hinter diese Mischvorrichtungen Dosiervorrichtungen
einzuschalten, um jeweils genau eingestellte Stoffmengen vergießen zu können. Diese
starre Dosierung ist insbesondere beim Guß einer Serie von Gegenständen, deren Volumen
innerhalb gewisser Grenzen (Toleranz) schwankt, nachteilig.
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Die geschilderten Nachteile werden beim erfindungsgemäßen Verfahren
dadurch vermieden, daß das mit dem Härter versetzte Gießharzgemisch einem Vorratsgefäß
zugeleitet wird, aus dem das Gemisch zum aufeinanderfolgenden Füllen der Formen
entnommen wird, wobei durch die in Abhängigkeit vom Inhalt des Vorratsgefäßes gesteuerte
Mischvorrich-
tung für Gießharz und Härter laufend und unabhängig vom Gießvorgang
jeweils nur die für einen einzigen Gießvorgang benötigte Menge Gießharz mit Härter
in dieses Vorratsgefäß eingefüllt wird. Hierbei erfolgt die Niveaueinstellung im
Vorratsbehälter vorzugsweise jeweils zu Beginn des aufeinanderfolgenden Gusses einer
Serie volumengleicher Gegenstände unter Berücksichtigung von deren oberer Volumentoleranzgrenze.
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Das Merkmal, daß jeweils nur die für einen einzigen Gießvorgang benötigte
Menge Gießharz-Härter-Gemisch in Vorrat gehalten wird, ist besonders wichtig, da
hierdurch vermieden wird, daß größere Mengen des bereitgestellten Gemisches aushärten
und somit für die Produktion verlorengehen. Diese Gefahr besteht insbesondere bei
unvorhergesehenen Betriebsunterbrechungen.
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Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des
neuen Verfahrens, bei der für jede der beiden miteinander zu vermischenden Komponenten
je ein Vorratsbehälter vorgesehen ist und die Vorratsbehälter mit einer Mischvorrichtung
verbunden sind. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß
der Mischvorrichtung einVorratsbehälter für das Gemisch nachgeschaltet ist, der
Vorratsbehälter mit einem in den Eingußtrichter einer Form passenden Ausgußkegel
versehen und zwischen den Vorratsbehältern für die Komponenten und der Mischeinrichtung
je eine Dosierpumpe angeordnet ist.
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Wie bereits erwähnt, weisen die bekannten Gießvorrichtungen nachteiligerweise
keinen Vorratsbehälter
für das Harz-Härter-Gemisch auf. Bei einer
solchen bekannten Einrichtung ist die Mischvorrichtung in einem evakuierbaren Behälter
angeordnet. Die Gießformen werden in vakuumdichte Kapsein eingebracht, die mit dem
Vakuumbehälter dicht verbindbar sind. Das gießfertige Gemisch wird in freiem Strahl
in die Form gefüllt. Hierbei ist es nicht möglich, das Gemisch unter Druck in die
Form zu bringen. Es besteht daher, insbesondere beim Umgießen von Wickel od. dgl.,
immer die Gefahr der Hohlraumbildung. Dies wird beim Erfindungsgegenstand durch
Verwendung dichtend zusammenpassender Eingußtrichter und Ausgußkegel und der hierdurch
möglichen Einpressung des Gemisches in die Form sicher vermieden.
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Gemäß der weiteren Erfindung steht die Gießform auf einer heb- und
senkbaren Unterlage, deren Fläche in Gießstellung zusammen mit einer Haube die Vakuumkammer
für die Form bildet. Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß die Unterlage
als durch einen Druckluftzylinder nach oben verschiebbaren Tisch ausgebildet und
die Haube in Richtung der Tischbewegung gegen die Wirkung einer Feder verschiebbar
ist. Die Haube ist mit einem Führungsteil an der Außenwand des Vorratsbehälters
dicht abschließend geführt und über eine flexibel angeschlossene Leitung evakuierbar.
Die zeitliche Abstimmung der Funktionen ist derart, daß die Haube mit ihrem Rand
zuerst dichtend auf die Unterlage zu liegen kommt, wonach die Evakuierung einsetzt
und vorzugsweise so lange andauert, bis sich der Eingußtrichter der Form dichtend
über den Ausgußkegel des Vorratsbehälters schiebt.
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Diese Anordnung ist sowohl im Aufbau als auch in der Funktion bedeutend
einfacher als die zuletzt beschriebene bekannte Konstruktion und ermöglicht außerdem,
daß das Gießharz in die vorgängig evakuierte Form unter Druck eingebracht wird,
was bei der bekannten Einrichtung nicht möglich ist.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.
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Darstellungsgemäß befindet sich die Gießform 10 für den herzustellenden
Gegenstand auf einem Tisch 12, der von einer Hubvorrichtung, beispielsweise einem
Preßluftzylinderl4, getragen wird. Oberhalb der Form 10 befindet sich eine Haube
16, welche gegen die Wirkung einer Feder 18 auf der Außenwand des zylindrischen
Vorratsbehälters 20 gleiten kann. Hubzylinder 14 und Vorratsbehälter 20 sind auf
einem gemeinsamen Rahmen 21 angeordnet. Der Vorratsbehälter besitzt an seinem unteren
Ende einen Ausgußkegel 22, welcher in den Eingußtrichter 24 der Form 10 paßt. Ferner
mündet in den oberen Teil des Vorratsbehälters eine Druckgasleitung 23, durch welche
das Gießharz von oben unter Druck gesetzt werden kann. Der Ausguß des Behälters
ist durch ein Kegelventil 26 verschlossen, welches über einem Ventilstößel 28, darstellungsgemäß
durch einen Preßluftzylinder 30, betätigt werden kann. Der Vorratsbehälter20 ist
mit dem zu vergießenden Gießharz-Härter-Gemisch gefüllt.
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Der Vorratsbehälter 20 wird durch eine absatzlos (kontinuierlich)
arbeitende Gießharz-Härter-Mischvorrichtung gespeist. Diese besteht aus einer Dosierpumpe
32 für das Gießharz, einer weiteren Dosierpumpe 34 für den Härter und einer Mischvorrichtung
36
für die von den beiden Dosierpumpen-gelieferten Stoffe und den Vorratsgefäßen 33
und 35 für Gießharz und Härter. Der Antrieb der beiden Dosierpumpen 32 und 34 erfolgt
durch einen gemeinsamen Motor 38, welcher beide Pumpen über die gegebenenfalls erforderlichen
Getriebe, darstellungsgemäß über ein Reduziergetriebe 37, wobei zusätzlich noch
im Auftriebszweig der Dosierpumpe 34 für den Härter sich ein weiteres Einstellgetriebe40
mit einstellbar veränderlicher Übersetzung befindet. Die Inbetriebsetzung des Motors
38 und damit der beiden Dosierpumpen sowie auch der Mischvorrichtung 36 erfolgt
durch einen Niveauschalter 42 im Vorratsbehälter 20.
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Die Anordnung arbeitet nun wie folgt. Die leere Gießform befindet
sich auf dem Tisch 12 in der dargestellten unteren Lage. Wird jetzt, sei es von
Hand, sei es automatisch, der Gießvorgang eingeleitet, so wird durch den Druckzylinder
14 zunächst der Tisch 12 mit der GießformlO nach oben bewegt. Dabei stößt der Tisch
12 zunächst gegen den Rand der Hauben 16, die sich mittels ihres elastischen Randes
44 dicht an die Tischfläche anlegt. Die so aus Tisch 12 und Haube 16 gebildete Vakuumkammer
wird durch die Vakuumleitung 46 evakuiert. Gleichzeitig bewegt sich der Tisch weiter
nach oben, bis der Eingußtrichter 24 mit dem Ausgußkegel 22 in Berührung kommt.
Der Tisch bleibt in dieser Lage stehen, wobei der Druck im Zylinderl4 für eine gute
Dichtung zwischen Eingußtrichter und Kegel sorgt. Hat das Vakuum den erforderlichen
Wert erreicht, so wird der Gießvorgang durch Öffnen des Kegelventils 26 eingeleitet.
Der durch die Leitung 23 auf die Gießharzoberfläche im Gefäß ausgeübte Druck fördert
das Harz in die Gießform, bis diese gefüllt ist. Jetzt wird der Tisch wieder nach
unten gefahren, nachdem die Vakuumkammer der Haube 16, sei es automatisch, sei es
von Hand, zuvor belüftet wurde. Die gefüllte Gießform wird durch eine neue ersetzt,
und ein neuer Gießvorgang kann eingeleitet werden. Die ausgegossene Form bleibt
zum Aushärten stehen oder kommt bei warmhärtenden Gießharzen in den Ofen. Der Gießling
verbleibt in der Form bis zum Aushärten des Harzes oder zumindest so lange, bis
der Gegenstand ohne Gefahr der nachträglichen Formveränderung aus der Gießform entfernt
werden kann. Als Gießformen können Einfach- oder Mehrfachgießformen verwendet werden.
Auf diese Weise kann bei Verwendung einer der Aushärtezeit entsprechenden Zahl von
Formen eine ununterbrochene Fertigung erreicht werden.
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Das Nachfüllen des Vorratsbehälters erfolgt unabhängig vom Gießvorgang
durch die absatzlos arbeitende Mischvorrichtung. Sobald der Stand des Gießharz-Härter-Gemisches
im Vorratsbehälter 20 den durch den Niveauschalter bestimmenden Wert unterschritten
hat, setzt dieser die Motoren in Betrieb. Die beiden Dosierpumpen fördern Gießharz
und Härter in einem durch das veränderliche Einstellgetriebe 40 innerhalb der gegebenen
Grenzen beliebig einstellbare Mengenverhältnis. Die Mischvorrichtung liefert das
homogen gemachte Gießharz-Härter-Gemisch zum Vorratsbehälter, bis in diesem das
erwünschte Niveau erreicht ist und der Niveauschalter abstellt.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß im Vorratsbehälter stets die erforderliche
Menge an Gemisch vorhanden ist, wobei die Vorratsmenge zumindest etwas größer sein
muß als das Volumen der Form.
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Das Wiederauffüllen ist dabei völlig unabhängig vom
Gießvorgang.
Dies ist besonders wichtig beim Umgießen oder Vergießen von Gegenständen, z. B.
von elektrischen Wickeln, Spulen, Kondensatoren, Widerständen usw., da bei diesen
das Volumen des zu umgießenden Gegenstandes innerhalb gewisser Grenzen schwanken
kann und so die benötigte Menge Gießharz verschieden groß ist. Würde man statt dessen
bei jedem Gießvorgang zwangläufig eine fest dosierte Menge nachfüllen, so würde
sich im Lauf der Zeit das Vorratsgefäß leeren bzw. überlaufen, da sich die Volumenschwankungen
der Formen im allgemeinen nicht gegenseitig kompensieren. Andererseits hat die vorliegend
beschriebene Vorrichtung den Vorteil, daß stets nur eine Minimalmenge von Gießharz
und Härter gemischt wird. Bei unvorhergesehenem Stillsetzen der Anlage geht beispielsweise
nur eine unerhebliche Menge Gießharz zu Verlust. Dies ist wichtig, da bekanntlich
ein einmal angesetztes Gießharz-Härter-Gemisch durchhärtet und nicht, wie thermoplastische
Stoffe, wieder eingeschmolzen werden kann.
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Das Gießen erfolgt unter verhältnismäßig geringem Druck, der im allgemeinen
einige Atmosphären nicht überschreitet. Mit Rücksicht auf diesen geringen Druck
können die Formen sehr einfach und billig sein und beispielsweise aus einem Kunststoff
bestehen, was wiederum ihren Preis erheblich verringert.
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Der beim Gießen auf das im Vorratsbehälter befindliche Gießharzgemisch
ausgeübte Druck kann den Erfordernissen des Gießvorganges und der Gießform angepaßt
werden. Unter bestimmten Voraussetzungen kann er bis nahe auf Null verringert werden,
so lange, als er ausreicht, um das Gießharzgemisch in die Form zu befördern.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das in der Zeichnung
dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, statt
eines gemeinsamen Antriebmotors getrennte Antriebsmotoren für die beiden Dosierpumpen
32 und 34 vorzusehen, deren Drehzahlen durch geeignete Mittel so aufeinander abgestimmt
werden, daß das gewünschte Mischungsverhältnis erhalten wird.