DE1272492B - Druckgiessmaschine - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B22d

Deutsche Kl.: 31 b2 -17/30

Nummer: 1272 492

Aktenzeichen: P 12 72 492.4-24 (G 46676)

Anmeldetag; 22. April 1966

Auslegetag: 11. Juli 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckgießmaschine mit einem eine Einlaßöffnung enthaltenden Gießzylinder und einem in diesem hin- und herbeweglichen Druckkolben, der in mindestens einer Umfangsnut einen federnd gegen die Zylinderwand anliegenden ausdehnbaren Kolbenring aufweist.

Bei derartigen Maschinen macht die Schmierung zwischen dem Kolbenring und der Zylinderwand während des Gießvorganges wegen der hohen Temperaturen und hohen Drücke besondere Schwierigkeiten. Beim Druckgießen wird bekanntlich geschmolzenes Metall in die Druckgießform unter dem von einem Druckkolben ausgeübten Druck gezwungen.

Beim Warmkammerverfahren sind der Druckkolben und der Gießzylinder in einen Behälter eingetaucht, der heißes geschmolzenes Metall enthält, wobei das geschmolzene Metall durch einen Einlaß in den Gießzylinder einströmt. Der Druckkolben schließt beim Druckhub die Einlaßöffnung und drückt das eingeschlossene geschmolzene Metall in die Gießform, wobei sich Drücke in der Größenordnung von 176 kg/cm² ergeben. Dieser Druck wird auf dem in der Gießform befindlichen Metall aufrechterhalten, bis sich dieses verfestigt hat. Danach wird der Druckkolben in eine mittlere Stellung zurückgezogen, in der er die Einlaßöffnungen des Gießzylinders noch verschließt. Hierdurch entsteht ein Vakuum unter dem Druckkolben, durch das das geschmolzene Metall zurückgesaugt wird. Danach wird die Gießform geöffnet und der Druckkolben weiter zurückgezogen, bis er die Einlaßöffnungen zum Gießzylinder freilegt. Ein mit hoher Geschwindigkeit über eine Oberfläche bei den auftretenden hohen Drücken gleitender Ring würde die bestmögliche Schmierung erfordern. Die üblichen Kolbenringe schließen indessen eine Schmierung aus, so daß derartige Ringe nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit zusammenbrechen und Leckagen verursachen. Dies ist auf die erhebliche Reibungswärme zurückzuführen, die sich beim Druckhub ergibt. Aber schon vor einem Zusammenbruch eines derartigen Kolbenringes ergeben sich Vakuumverluste beim Rückhub des Druckkolbens, da sich der Kolbenring sehr schnell abnutzt. Hierdurch kann geschmolzenes Metall nachtropfen, wenn die Gießform geöffnet ist.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Kolbenringes, der die Aufrechterhaltung des Druckes beim Druckhub gewährleistet, eine Leckage beim Rückhub vermeidet und Selbstschmierung gestattet, wodurch der Kolbenring eine wesentlich erhöhte Lebenszeit erhält. Die Erfindung besteht darin, daß der Druckgießmaschine

Anmelder:

General Motors Corporation,

Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. K. Walther, Patentanwalt,

1000 Berlin 19, Bolivarallee 9

Als Erfinder benannt:
William Eugene Thompson,
Anderson, Ind. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 3. Mai 1965 (452 658)

Kolbenring auf der Druckseite am Außenumfang eine kegelstumpfartige Verjüngung aufweist. Vorteilhaft beträgt der Winkel der Verjüngung zwischen 5 bis 20° zur Achse des Kolbenringes.

In der Zeichnung ist die Erfindung näher veranschaulicht. In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein senkrechter Teilschnitt durch das Druckgießaggregat einer Warmkammer-Druckgießmaschine,

Fig. 2 ein senkrechter Teilschnitt durch den Druckkolben und drei Kolbenringe in größerem Maßstab und

Fig. 3 ein senkrechter Schnitt durch einen Kolbenring und einen Teil des Druckkolbens und der Zylinderwand in noch größerem Maßstab.

In F i g. 1 ist das Druckgießaggregat einer Warmkammer-Druckgießmaschine dargestellt. Ein Druckkolben 10 führt in einem senkrecht angeordneten Gießzylinder 11 eine hin- und hergehende Bewegung aus. Der Gießzylinder 11 ist mit einer nicht gezeichneten Druckgießform durch einen Schwanenhals 12 und eine Gießdüse 13 verbunden. Der Druckkolben 10, der Gießzylinder 11 und der Schwanenhals 12 sind in ein Bad aus geschmolzenem Metall eingetaucht, das in einem Behälter 14 enthalten ist. Das Metall wird mittels eines Ofens 15 beheizt. Befindet sich der Druckkolben 10 in der oberen Totpunktlage, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, so kann geschmolze-

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nes Metall in den Gießzylinder 11 und den Schwanenhals 12 durch eine Einlaßöffnung 16 einfließen.

Bei Abwärtsbewegen des Druckkolbens 10 verschließt dieser die Einlaßöffnung 16, und das in dem Gießzylinder 11 und dem Schwanenhals 12 befindliehe geschmolzene Metall wird durch die Gießdüse 13 in die nicht dargestellte Druckgießform gedrückt. Nachdem das Metall sich in der Druckgießform verfestigt hat, wird der Druckkolben 10 in eine mittlere Stellung zurückbewegt, in der er die Einlaßöffnung 16 des Gießzylinders 11 noch verdeckt. Unterhalb des Druckkolbens 10 wird daher ein Vakuum gebildet, das das geschmolzene Metall von der Druckgießform zurückzieht. Die nicht dargestellte Druckgießform kann nunmehr geöffnet werden, worauf der Druckkolben 10 in seine obere Totpunktlage gemäß Fig. 1 zurückbewegt wird.

Während des Gießvorganges wird die Druck- und Vakuumabdichtung durch einen oder mehrere Kolbenringe 17 aufrechterhalten. Die Kolbenringe 17 haben Schlitze 18 und liegen in Ringnuten 19 des Druckkolbens 10 mit axialem Abstand voneinander. Die Ringnuten 19 in der Oberfläche des Druckkolbens 10 liegen in senkrecht zur Längsachse des Druckkolbens liegenden Ebenen. Die axiale Ausdehnung 20 der Nuten 19 ist etwas größer als die Dicke 21 des Kolbenringes 17. Ferner ist der Grunddurchmesser der Nut 19 kleiner als der Innendurchmesser des Kolbenringes 17.

Beim Druckhub gleitet der Kolbenring 17 in der Nut 19 nach oben in die in F i g. 3 dargestellte Lage. Es bleibt dann ein Raum 22 unterhalb und innerhalb des Kolbenringes 17 frei, in den geschmolzenes Metall fließt. Der hohe Druck des geschmolzenen Metalls zusammen mit der Nachgiebigkeit des KoI-benringes drückt dessen zylindrische Außenfläche 23 gegen die Wand des Gießzylinders 11 und bewirkt damit die Abdichtung.

Beim Rückhub gleitet der Kolbenring 17 gegen die untere Fläche der Nut 19, und die Abdichtung wird im wesentlichen durch die Nachgiebigkeit des Kolbenringes gewährleistet. Die Wirksamkeit der Vakuumabdichtung hängt also im wesentlichen von der Nachgiebigkeit der Kolbenringe ab und wird verbessert, wenn starke Abnutzung infolge von Reibungen verhindert wird und wenn zwei oder mehr Kolbenringe mit in Umfangsrichtung überlappenden Schlitzen 18 verwendet werden. Die Abnutzung der Kolbenringe kann wirksam durch eine geeignete Schmierung verhindert werden.

Bei bekannten Kolbenringen wird die untere vorlaufende Kante des Kolbenringes an der Wandung des Gießzylinders 11 befindliches geschmolzenes Metall abkratzen oder entfernen, so daß eine ungenügende Reibung zwischen dem Kolbenring und der Zylinderwandung eintritt. Bei den Drücken und den Geschwindigkeiten beim Druckgießen wird eine sehr große Reibungswärme erzeugt, die Schäden an den Kolbenringen nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit bedingen und damit die Abdichtung gegen Druck und Vakuum verschlechtern.

Erfindungsgemäß weisen die Kolbenringe 17, wie Fig. 3 am besten zeigt, eine kegelstumpfförmige Verjüngung 24 auf der Druckseite am Außenumfang auf. Der Winkel der Verjüngung 24 zur Längsachse des Kolbenringes beträgt 5 bis 20°. Beim Druckgießen von Zink wurde als bester Winkel ein Winkel von 15° festgestellt. Die Aufgabe dieser Verjüngung 24 besteht darin, einen dünnen Film geschmolzenen Metalls zwischen den Gießzylinder und die zylindrische Außenfläche 23 des Kolbenringes 17 zu bringen, um die tragenden Oberflächen zu schmieren und die Abdichtung zu verbessern.

Der Kolbenring 17 kann beliebige Dicken 21 haben, er braucht jedoch nicht mehr als etwa 6,35 mm Stärke aufzuweisen. Die dargestellte bevorzugte Ausführungsform verwendet drei dünne Kolbenringe 17, da festgestellt wurde, daß eine Anzahl dünner Kolbenringe eine bessere Abdichtung ergeben als ein einziger breiter Dichtungsring. Die erforderliche Tiefe der Verjüngung 24 ist abhängig von dem Winkel der Verjüngung und der Dicke 21 des Kolbenringes. Die Tiefe der Verjüngung sollte normalerweise aber nicht größer als 1,6 mm sein, und bei einem Kolbenring von 6,35 mm Dicke ergibt sich eine Tiefe 25 der Verjüngung von 0,076 mm. Auf jeden Fall muß der mit der Verjüngung versehene Kolbenring 17 eine ausreichende zylindrische Fläche 23 aufweisen, um eine ausreichende Dichtung gegen die Wandung des Gießzylinders 11 zu erhalten.

Ein mit einer Verjüngung versehener Kolbenring kann in gleicher Weise auch bei Kaltkammer-Druckgießmaschinen verwendet werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Druckgießmaschine mit einem eine Einlaßöffnung enthaltenden Gießzylinder und einem in diesem hin- und herbeweglichen Druckkolben, der in mindestens einer Umfangsnut einen federnd gegen die Zylinderwand anliegenden ausdehnbaren Kolbenring aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (17) auf der Druckseite am Außenumfang eine kegelstumpfartige Verjüngung (24) aufweist.

2. Kolbenring für den Druckkolben einer Druckgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Verjüngung (24) zur Achse des Kolbenringes (17) zwischen 5 und 20° beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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