DE1583714C - Hot chamber die casting device for metals - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Warmkammerdruckgießvorrichtung für Metalle, bei der zwischen dem Druckzylinder und der zur Gießdüse führenden Förderleitung ein aus Eisen bestehendes Kniestück vorgesehen ist, das mittels einer hitzebeständigen Dichtung an den Druckzylinder angeschlossen ist.The invention relates to a hot chamber die casting device for metals, in which between the The pressure cylinder and the feed line leading to the casting nozzle are an elbow made of iron is provided, which is connected to the pressure cylinder by means of a heat-resistant seal.
Beim Druckgießen ist es seit langem erwünscht, zum Verarbeiten von hochschmelzenden Metallen, wie Aluminium u. dgl., die sogenannte Heißkammer-Technik anzuwenden. Hierbei ist der Druckzylinder untergetaucht in ein Gefäß mit dem zu verarbeitenden geschmolzenen Metall.In die casting, it has long been desirable to process refractory metals, such as aluminum and the like, to use the so-called hot chamber technology. Here is the pressure cylinder submerged in a vessel with the molten metal to be processed.
Eine derartige Heißkammer zum Verarbeiten von Aluminium u. dgl. enthält ein Gefäß mit dem geschmolzenen, zu verarbeitenden Metall, ein praktisch U-förmiges, gegabeltes Kniestück mit einer Öffnung darin, das senkrecht in dem geschmolzenen Metall aufgehängt ist, wobei im Inneren in der Nähe des einen Endes des Kniestückes ein Vorsprung angeordnet ist, eine Spritzgußform am oberen anderen Ende des Kniestückes, einen Druckzylinder mit einem Flansch, welcher dem Vorsprung im Kniestück entspricht, und einen Druckkolben, der sich im Druckzylinder bewegt und beim Vorwärtsbewegen das geschmolzene Metall in die Spritzgußform hineindrückt. Zum erfolgreichen Betreiben einer solchen Vorrichtung ist es erforderlich, daß eine gute Abdichtung zwischen dem Vorsprung im Kniestück und dem Flansch des Druckzylinders vorhanden ist. Ohne eine solche Dichtung ist es fast unmöglich, Gußstücke mit den gewünschten Eigenschaften herzustellen. Such a hot chamber for processing aluminum and the like contains a vessel with the molten, Metal to be processed, a practically U-shaped, forked knee with an opening in it, which is suspended vertically in the molten metal, being inside near the at one end of the elbow a protrusion is arranged, an injection mold at the upper other End of the elbow, a pressure cylinder with a flange that fits the projection in the elbow corresponds to, and a plunger that moves in the pressure cylinder and when moving forward pushing the molten metal into the injection mold. To successfully operate one Device requires that a good seal between the protrusion in the knee and the flange of the printing cylinder is present. Without such a seal it is almost impossible to make castings with the desired properties.
Bisher wurde die Abdichtung an dieser Stelle dadurch erreicht, daß aufeinanderpassende Stellen des Druckzylinders und des Kniestückes mit überlappenden Oberflächen mechanisch aneinandergedrückt wurden. Eine solche Dichtung verhält sich aber nicht immer zufriedenstellend, insbesondere dann, wenn das Kniestück und der Druckzylinder aus verschiedenem Material hergestellt sind.So far, the seal has been achieved at this point in that matching points of the Pressure cylinder and the knee joint mechanically pressed together with overlapping surfaces became. Such a seal does not always behave satisfactorily, especially when the elbow and the pressure cylinder are made of different materials.
Auch die Verwendung einer Legierung von Chrom-Kobalt-Wolfram, die für gleiche Zwecke in der britischen Patentschrift 812 241 beschrieben ist, brachte nicht den gewünschten Erfolg.Also the use of an alloy of chromium-cobalt-tungsten, which is used for the same purposes in the British patent 812 241 is described, did not bring the desired success.
Der Einsatz von verbessertem Graphit wurde nach der USA.-Patentschrift 1137 373 in der Technik nur für Dichtungszwecke in der Kälte beschrieben.The use of improved graphite was only in the art according to US Pat. No. 1,137,373 described for sealing purposes in the cold.
Beim Verarbeiten von hochschmelzenden Metallen, wie Aluminium u. dgl., besteht der Druckzylinder üblicherweise aus einem keramischen Material, wie Titandiborid, und das Kniestück besteht aus einem eisenhaltigen Material, wie Gußeisen. Beim Aufeinanderpressen der überlappenden Oberflächen dieser Teile wird ein nur kleiner Erfolg erzielt, da die verschiedenen Materialien verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten besitzen, so daß die Verbindung sich löst, wenn sie wechselnden Temperaturen ausgesetzt wird.When processing refractory metals such as aluminum and the like, the pressure cylinder exists usually made of a ceramic material such as titanium diboride and the elbow is made of one ferrous material such as cast iron. When pressing the overlapping surfaces together These parts will have little success because the different materials are different thermal Have expansion coefficients, so that the connection loosens when they change temperatures is exposed.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Abdichtung zwischen dem Vorsprung des Kniestückes und dem Flansch des Druckzylinders zu verbessern.The object of the present invention is to improve the seal between the projection of the To improve the elbow and the flange of the pressure cylinder.
Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß als Dichtung eine elastische Modifikation von geblähtem Graphit Verwendung findet. Der geblähte elastische Graphit gleicht — trotz erheblicher Vorspannung beim Zusammenbau der Maschinenteile — alle durch die Erhitzung durch das geschmolzene Material entstehenden Ausdehnungen aus. Da der geblähte Graphit auch gegen geschmolzene Metalle absolut beständig ist, ist seine Verwendung sehr günstig.This object of the invention is achieved in that the seal is an elastic modification of expanded graphite is used. The expanded, elastic graphite resembles - despite considerable pretensioning when assembling the machine parts - all due to the heating by the melted Material resulting from expansions. Because the expanded graphite also works against molten metals is absolutely stable, its use is very cheap.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der innere Vorsprung im Kniestück eine trichterförmig abgeschrägte Oberfläche hat. Dadurch kann die Dichtung aus dem geblähten Graphit besser den beiden Teilen angepaßt werden.It is particularly advantageous if the inner projection in the elbow is a funnel-shaped bevelled edge Surface has. This allows the expanded graphite seal to better fit the two parts be adjusted.
ίο Des ferneren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Druckzylinder aus Titandiborid besteht. Dieses hochschmelzende keramische Material hat sich gegen geschmolzene Metalle als sehr widerstandsfähig erwiesen.ίο Furthermore, it has proven advantageous if the printing cylinder is made of titanium diboride. This refractory ceramic material has proved to be very resistant to molten metals.
Die Erfindung wird nunmehr an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert.The invention will now be explained on the basis of exemplary embodiments.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im
Schnitt, einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
F i g. 2 ist ein etwas vergrößerter Querschnitt, der die Lage der elastischen, für geschmolzenes Metall
undurchlässigen Dichtung zwischen dem Druckzylinder und dem Kniestück zeigt;Fig. 1 shows a side view, partly in section, of a device according to the invention;
F i g. Figure 2 is a somewhat enlarged cross-section showing the location of the resilient, molten metal impermeable seal between the pressure cylinder and the elbow;
F i g. 3 ist ein Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung.F i g. Figure 3 is a cross-section through another embodiment of the seal according to the invention.
=5 Bei erfindungsgemäß abgedichteten Vorrichtungen können der Druckzylinder und das Kniestück sich thermisch ausdehnen oder zusammenziehen, ohne daß hierbei die Dichtung zwischen ihnen unwirksam wird.= 5 In the case of devices sealed according to the invention, the pressure cylinder and the knee joint can be thermally expand or contract without thereby rendering the seal between them ineffective will.
Die Vorrichtung nach F i g. 1 enthält einen Ofen 10. In diesem befindet sich das Gefäß 12 mit dem geschmolzenen, zu verarbeitenden Metall 13. Im Gefäß 12 ist ein gegabeltes Kniestück 14 aufgehängt. Eines seiner Enden ist mit der Spritzgußform 16 verbunden. Diese Spritzgußform ist von üblicher Ausführung und soll hier im einzelnen nicht gezeigt werden.The device according to FIG. 1 contains an oven 10. In this is the vessel 12 with the molten metal to be processed 13. In the vessel 12, a forked elbow 14 is suspended. One of its ends is connected to the injection mold 16. This injection mold is of conventional design and should not be shown here in detail.
Die Wandung des anderen Endes des Kniestückes 14 hat im Inneren einen umlaufenden Vorsprung 18, auf welchem die elastische Dichtung 17 ruht. Der Druckzylinder 20 hat einen sich nach auswärts erstreckenden Flansch 21, welcher die Dichtung 17 aufnimmt. Im oberen Ende des Kniestückes 14 und über dem Druckzylinder 20 befindet sich eine Pumpe.The wall of the other end of the elbow 14 has a circumferential projection 18 inside, on which the elastic seal 17 rests. The printing cylinder 20 has an outwardly extending one Flange 21 which receives the seal 17. In the upper end of the knee 14 and A pump is located above the pressure cylinder 20.
Die Pumpe ist so angeordnet, daß die Dichtung 17 zwischen dem Vorsprung des Kniestückes 14 und dem Flansch 21 des Druckzylinders 20 etwas zu-The pump is arranged so that the seal 17 between the projection of the elbow 14 and the flange 21 of the pressure cylinder 20 slightly to-
, sammengedrückt wird, so daß eine elastische, für geschmolzenes Metall undurchlässige Dichtung zwisehen dem Druckzylinder und dem Kniestück entsteht. Die Pumpenvorrichtung enthält ein Gehäuse 22, das innerhalb des oberen Teils des Kniestückes 14 und in Berührung mit dem Druckzylinder 20 und einem Druckkolben 24 angeordnet ist. Der Druckkolben 24 bewegt sich innerhalb der Bohrung 23 des Druckzylinders 20. Die Mittel zum Betreiben des, is compressed so that a resilient seal impermeable to molten metal is interposed the pressure cylinder and the elbow. The pump device includes a housing 22, which is within the upper part of the elbow 14 and in contact with the pressure cylinder 20 and a pressure piston 24 is arranged. The pressure piston 24 moves within the bore 23 of the Printing cylinder 20. The means for operating the
Druckzylinders sind bekannt und sollen hier im einzelnen nicht beschrieben werden.Printing cylinders are known and will not be described here in detail.
Die F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab eineThe F i g. 2 shows a on an enlarged scale
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung zwischen dem Druckzylinder 20 und dem Kniestück 14. Das Kniestück 14 hat einen umlaufenden .Vorsprung 18, der die elastische ringförmige Dichtung 17 aufnimmt und hält. Der Flansch 21 des Druck-Zylinders 20 ruht auf der Dichtung 17. Die Abdichtung zwischen dem Kniestück und dem Druckzylinder wird verbessert durch das Gehäuse 22, welches einen abwärts gerichteten Druck auf denEmbodiment of the seal according to the invention between the pressure cylinder 20 and the elbow 14. The elbow 14 has a circumferential projection 18 which forms the elastic ring-shaped seal 17 absorbs and holds. The flange 21 of the pressure cylinder 20 rests on the seal 17. The seal between the elbow and the pressure cylinder is improved by the housing 22, which puts a downward pressure on the
Druckzylinder mit dem Flansch ausübt. Die Dichtung 17 besteht vorzugsweise aus geblähtem Graphit, der weiter unten näher beschrieben wird. Ein Kolben 24 bewegt sich innerhalb der Bohrung 23 des Druckzylinders 20. Wenn der Kolben in dem Druckzylinder abwärts bewegt wird, so drückt er das geschmolzene Metall in die nicht abgebildete Spritzgußform.Exerts pressure cylinder with the flange. The seal 17 is preferably made of expanded graphite, the is described in more detail below. A piston 24 moves within the bore 23 of the pressure cylinder 20. When the piston is moved down in the pressure cylinder, it pushes the molten one Metal into the injection mold, not shown.
Die F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Unterbringung des Druckzylinders 20 im Kniestück 14. Das Kniestück 14 hat einen abgeschrägten Vorsprung 16. Eine entsprechend geformte elastische Dichtung 26 steht in Berührung mit diesem Vorsprung. Der Flansch 21 des Druckzylinders 20 ruht auf der Dichtung 26, wobei der Zwischenraum zwischen dem Druckzylinder und dem Kniestück abgedichtet wird.The F i g. 3 shows another embodiment of the accommodation of the pressure cylinder 20 in the elbow 14. The elbow 14 has a beveled projection 16. A correspondingly shaped elastic Seal 26 is in contact with this projection. The flange 21 of the printing cylinder 20 is at rest on the gasket 26, the gap between the pressure cylinder and the elbow being sealed will.
Bei Betrieb der beschriebenen Vorrichtung befinden sich der Druckzylinder und das Kniestück unter der Oberfläche des Bades aus geschmolzenem Metall. Beim Heben des Kolbens wird das Kniestück mit dem Metall gefüllt. Nach dem Füllen des Druckzylinders und des Kniestückes drückt man den Kolben abwärts, wodurch das geschmolzene Metall in die Spritzgußform gefördert wird. Beim weiteren Herabdrücken des Kolbens im Druckzylinder wird ein wachsender Flüssigkeitsdruck ausgeübt auf das Gebiet zwischen dem Kniestück und dem Druckzylinder. Da aber dieses Gebiet mittels der erfindungsgemäßen Dichtung gut abgedichtet ist, so wird das zu verarbeitende Metall unter einem gleichmäßigen Druck in die Spritzgußform gefördert. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Gußstücke die gewünschten physikalischen Eigenschaften haben.When the device described is in operation, the pressure cylinder and the elbow are located beneath the surface of the bath of molten metal. When the piston is lifted, the elbow will filled with the metal. After filling the pressure cylinder and the knee, press the Plunger down, pushing the molten metal into the injection mold. With further When the piston in the pressure cylinder is pressed down, an increasing fluid pressure is exerted on the Area between the knee and the pressure cylinder. But since this area by means of the invention Seal is well sealed, so the metal to be processed is under a uniform Pressure promoted in the injection mold. This ensures that the castings are the desired have physical properties.
Eine Vorrichtung nach F i g. 1 mit einer ringförmigen Dichtung aus geblähtem Graphit zwischen einem Druckzylinder aus Titandiborid und einem Kniestück aus Gußeisen wurde verwendet, um stündlich 300 Gußstücke aus Aluminium mit einem Gewicht von etwa 700 g herzustellen. Auf diese Art wurden 41500 Gußstücke fortlaufend hergestellt. Alle Gußstücke waren von ausgezeichneter Qualität.A device according to FIG. 1 with an annular seal made of expanded graphite between a pressure cylinder made of titanium diboride and a knee joint made of cast iron was used to hourly 300 aluminum castings with a weight of about 700 g. In this manner 41,500 castings were continuously produced. All castings were of excellent quality.
Entsprechend wurde eine ähnliche Vorrichtung mit einer Abdichtung nach F i g. 3 verwendet. Auch hierbei bestand der Druckzylinder aus Titandiborid, das Kniestück aus Gußeisen und die Dichtung aus geblähtem Graphit. Stündlich wurden 300 Gußstücke aus Aluminium mit einem Gewicht von etwa 700 g hergestellt. Fortlaufend wurden 41650 Gußstücke gewonnen. Praktisch alle Gußstücke waren von ausgezeichneter Qualität.A similar device with a seal according to FIG. 3 used. Also The pressure cylinder was made of titanium diboride, the knee was made of cast iron and the seal was made of expanded graphite. Every hour 300 castings were made of aluminum with a weight of about 700 g manufactured. 41,650 castings were continuously obtained. Virtually all of the castings were excellent Quality.
Der Ausdruck »geblähter Graphit« bezeichnet jede Form von Graphit, der mit einem Mittel behandelt ist, durch welches er gebläht und in der »c«-Richtung mindestens doppelt, vorzugsweise 80mal dicker ist als die ursprüngliche Dicke.The term "expanded graphite" refers to any form of graphite that has been treated with an agent by which it is puffed up and at least twice, preferably 80 times thicker in the "c" direction than the original thickness.
Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen geblähten Graphits ist in der USA.-Patentschrift 1137 373 beschrieben.One method of making such expanded graphite is in U.S. Patent 1137 373 described.
Nach diesem Verfahren werden Graphitteilchen mit einem starken Oxydationsmittel, wie mit einer Mischung von Schwefelsäure und Salpetersäure, behandelt, worauf man die so behandelte feuchte Masse auf eine Temperatur unter dem Siedepunkt der Säuren erwärmt, den behandelten Graphit auswäscht, um überschüssige Säure oder Salze zu entfernen, und den ausgewaschenen Graphit dann auf Rothitze erwärmt, bis eine genügende Expansion erreicht ist. Den erhaltenen geblähten Graphit mischt man dann mit einem Bindemittel und formt ihn dann in üblicher Weise.According to this process, graphite particles are treated with a strong oxidizing agent such as a Mixture of sulfuric acid and nitric acid, treated, whereupon the so treated moist mass heated to a temperature below the boiling point of the acids, washes out the treated graphite, to remove excess acid or salts, and then heat the leached graphite to red heat, until sufficient expansion is achieved. The expanded graphite obtained is then mixed with a binder and then shapes it in the usual way.
Nach einem anderen, ähnlichen Verfahren werden Graphitteilchen mit einem Oxydationsmittel, wie einer Mischung von Schwefelsäure und Salpetersäure, behandelt, worauf die feuchten, oxydierten Graphitteilchen zum Entfernen der überschüssigen Säuren oder Salze gewaschen werden. Dann erhitzt man die so behandelten Graphitteilchen schnell auf eine Temperatur von etwa 1000° C, wobei praktisch sofort eine Blähung der Graphitteilchen stattfindet. Die so erhaltenen geblähten Graphitteilchen werden dann in üblicher Weise geformt.Another, similar process is used to treat graphite particles with an oxidizing agent such as a mixture of sulfuric acid and nitric acid, whereupon the moist, oxidized graphite particles washed to remove excess acids or salts. Then you heat them up so treated graphite particles quickly to a temperature of about 1000 ° C, with practically immediately the graphite particles expand. The expanded graphite particles thus obtained are then shaped in the usual way.
Nach dem letzteren Verfahren gewonnener geblähter Graphit ist das bevorzugte Material für die Herstellung von erfindungsgemäßen Dichtungen. Ein solcher Graphit haftet gut an den abzudichtenden Oberflächen und verhindert ein Durchsickern mittels Kapillarwirkung.Expanded graphite obtained by the latter process is the preferred material for the Manufacture of seals according to the invention. Such graphite adheres well to those to be sealed Surfaces and prevents seepage by means of capillary action.
Fachleute wissen, daß Einzelteile der üblichen Spritzgußvorrichtungen aus sehr verschiedenen hitzebeständigen Stoffen hergestellt werden können. Die einzige Voraussetzung hierbei ist, daß das jeweilige Material widerstandsfähig ist gegen das zu verarbeitende Metall. Beim Verarbeiten von Aluminium ist es sehr zweckmäßig, einen Druckzylinder aus Titandiborid und ein Kniestück aus Gußeisen zu verwenden; mit gutem Erfolg können aber auch andere Materialien hierfür gebraucht werden.Those skilled in the art know that individual parts of the usual injection molding apparatus are made up of very different heat-resistant Fabrics can be made. The only requirement here is that the respective Material is resistant to the metal to be processed. When processing aluminum it is very useful to add a pressure cylinder made of titanium diboride and an elbow made of cast iron use; however, other materials can be used for this with good success.
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