DE1758802B1 - Vorrichtung zum Druckgiessen von geschmolzenen Metallen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Druckgießen von geschmolzenem Metall mit einem Behälter für das geschmolzene Metall, in den ein im wesentlichen U-förmiges, hohles Anschlußstück eintaucht, dessen eine Öffnung mit einer Druckgießform in Verbindung steht und in dessen anderem Schenkel ein Schußzylinder angeordnet ist, zwischen dessen äußerer Wand und der Innenwand des Anschlußstückes in einem Teilbereich ein Zwischenraum vorhanden ist.

Für das Druckgießen von Metallen, insbesondere mit einem hohen Schmelzpunkt, sind bereits Vorrichtungen bekannt. Diese enthalten ein Gefäß mit dem geschmolzenen, durch Druckgießen zu verarbeitenden Metall, ein im wesentlichen U-förmiges Anschlußstück mit einer inneren Leitung, das in dem Gefäß für das geschmolzene Metall angeordnet ist, eine Druckgießform, die mit dem einen Ende der Leitung des Anschlußstückes verbunden ist, einen Schußzylinder, der an dem gegenüberliegenden Ende des Anschlußstückes montiert ist, und einen Kolben in dem Schußzylinder, der bei der Vorwärtsbewegung das geschmolzene Metall aus dem Zylinder durch das Anschlußstück in die Druckgießform hineindrückt.

Ein Problem bei Vorrichtungen der beschriebenen Art, die bei hoher Temperatur betrieben werden sollen, besteht darin, daß diejenigen Teile der Vorrichtung, die mit dem geschmolzenen Metall in Berührung kommen, aus solchen Stoffen bestehen müssen, die gegen die erosive und korrosive Wirkung des zu bearbeitenden Metalls beständig sind.

Es ist bekannt, daß die Boride, Karbide und Nitride von hitzebeständigen Metallen chemisch widerstandsfähig sind gegen die Einwirkung von geschmolzenen Metallen, wie Aluminium u.dgl. So wird beispielsweise Zirkonborid als Auskleidung für Schußzylinder verwendet. Es ist aber auch bekannt, daß diese Stoffe gewisse Eigenschaften haben, die ihre Verwendung als Konstruktionsmaterial im vorliegenden Fall begrenzen oder verhindern. So ist es z.B. bekannt, daß man Titandiborid zu Fonnkörpern in beliebiger Form oder behebigen Mustern formen kann, daß aber die entstandenen Formkörper etwas spröde sind. Wenn man also ein sprödes Material wie Titandiborid als Konstruktionsmaterial verwendet, so muß darauf geachtet werden, daß es nicht auf Biegefestigkeit oder Zugfestigkeit beansprucht wird. Gegenstände aus hitzebeständigen Stoffen wie Titandiborid können auch nicht mit Metall verstärkt werden, wenn man sie bei hohen Temperaturen verwenden will, weil die verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten das feuerfeste Material einer Zugspannung unterwerfen und daher zur Bildung von Rissen oder zum Bruch führen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung der beschriebenen Art zum Druckgießen von geschmolzenen Metallen, und zwar insbesondere auch von Metallen mit einer sehr hohen Schmelztemperatur, den Schußzylinder aus einem Material herzustellen und so anzuordnen, daß er gegenüber den hohen Temperaturen des geschmolzenen Metalls äußerst widerstandsfähig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schußzylinder aus Titandiborid besteht und daß der Zwischenraum mindestens 1,2 mm breit ist und sich bis auf einen geringen Auflagebereich für den Schußzylinder ganz um diesen erstreckt.

Auf Grund der Anordnung des Schußzylinders in einer Weise, daß er keinen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, ergibt sich die Möglichkeit seiner Herstellung aus hitzebeständigen und chemisch widerstandsfähigen Metallen, die spröde sind und einer mechanischen Beanspruchung nicht ausgesetzt werden dürfen. Es hat sich gezeigt, daß, wenn der Zwischenraum mindestens 1,2 mm breit ist und sich bis auf einen geringen Auflagebereich für den Schußzylinder ganz um diesen erstreckt, der Schußzylinder innen und außen mit dem unter Druck stehenden flüssigen Metall in Verbindung steht, so daß ein Druckausgleich stattfindet und er keinen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnung erläutert.

F i g. 1 ist ein seitlicher Schnitt einer üblichen Vorrichtung zum Druckgießen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung;

F i g. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt durch den Schußzylinder und das Anschlußstück entlang der Linie 2-2 nach F i g. 1.

Die Erfindung betrifft die Anordnung eines Schußzylinders und eines Anschlußstückes unter Verwendung einer durch einen Kolben betriebenen Anlage zum Druckgießen von geschmolzenem Metall in die Druckgießform. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ein im wesentlichen U-förmiges hohles Anschlußstück enthält. Das Anschlußstück steht an einem seiner Enden mit der Druckgießform in Verbindung. Im Innern des Anschlußstückes ragt ein Vorsprung hervor, auf dem ein hohler Sehußzylinder aufliegt und sich unter ihm bis in das Anschlußstück hinein erstreckt. Der Schußzylinder berührt die innere Oberfläche des Anschlußstückes nicht, so daß ein Zwischenraum zwischen der inneren Oberfläche des Anschlußstückes und der äußeren Oberfläche des hohles Schußzylinders entsteht. Der in der Anlage beim Vorwärtsbewegen des Kolbens entstehende Flüssigkeitsdruck wird daher von innen und von außen auf den in das Anschlußstück hineinragenden Teil des Schußzylinders einwirken, so daß der Schußzylinder keiner Zugspannung unterworfen wird.

Nach der F i g. 1 besteht die Vorrichtung aus einem Ofen 10, in welchem sich ein Behälter 12 für das geschmolzene Metall 13 befindet. Innerhalb des geschmolzenen Metalls befindet sich ein Anschlußstück 14, das an einem seiner Enden mit der Druckgießform 16 verbunden ist. Die Druckgießform ist von üblicher Art und daher hier im einzelnen nicht abgebildet. Die innere Wandung des anderen Endes des Anschlußstückes 14 hat einen ringförmigen Vorsprung 18, der den Schußzylinder 20 aufnimmt und hält. Innerhalb des Anschlußstückes 14 befindet sich eine Pumpe am oberen Ende des Schußzylinders 20. Die Pumpe enthält ein Gehäuse 22 innerhalb des oberen Teiles des Anschlußstückes 14 und einen Kolben 24, der innerhalb der Bohrung 21 des Schußzylinders 20 beweglich ist. Die Mittel zum Hin- und Herbewegen des Kolbens sind an sich bekannt und werden daher hier nicht im einzelnen beschrieben. Die F i g. 2 zeigt im Querschnitt in vergrößertem Maßstabe einen Teil des Anschlußstückes und den Schußzylinder. Das hier abgebildete Ende des hohlen Anschlußstückes 14 hat in dem oberen Teil an der Innenwandung einen ringförmigen Vorsprung 18, der bei 19 zweckmäßigerweise stufenförmig eingekerbt

ist, um den Schußzylinder 20 aufzunehmen und zu halten. Der Schußzylinder 20 hat in der Nähe seines oberen Endes einen nach auswärts ragenden Flansch 23 zum Eingriff in das Anschlußstück 14. Das untere Ende des Schußzylinders 20 ragt bis in den oberen Teil des hohlen Anschlußstückes 14 hinein, so daß die äußere Wandung des Schußzylinders und die innere Wandung des Anschlußstückes einen Zwischenraum mit ringförmigen Querschnitt bilden. Der Kolben 24 steht in Verbindung mit der Bohrung 21 des Schußzylinders 20. Er hat eine Einfüllöffnung 25, um das Eintreten von geschmolzenem Metall zu ermöglichen, ohne den Kolben ganz aus dem Zylinder herauszuziehen.

Beim Betriebe sind der Schußzylinder und das Anschlußstück in dem geschmolzenen Metall unterhalb der Oberfläche angeordnet. Beim Herausziehen des Kolbens aus dem Schußzylinder fließt das Metall hinein. Nach dem Füllen der Vorrichtung mit geschmolzenem Metall drückt man den Kolben in den Schußzylinder, um die Metallschmelze gegen die Druckgießform zu fördern. Beim Abwärtsbewegen des Kolbens wird ein erhöhter Flüssigkeitsdruck auf den Schußzylinder ausgeübt. Da sich aber das geschmolzene Metall auch um den Zylinder herum befindet, wird dieser Druck gleichmäßig auf die innere und auf die äußere Wandung des Schußzylinders ausgeübt, so daß keine Biegebeanspruchung oder Zugbeanspruchung mit den Folgen eines Bruches auftritt. Beim vollständigen Hub des Kolbens wird die Druckgießform gefüllt. Man wiederholt das Verfahren so oft, wie es gewünscht ist.

In einer Vorrichtung nach F i g. 1 mit einem Schußzylinder aus Titandiborid wurden Druckgießstücke aus Aluminium mit einem Gewicht von etwa 0,7 kg fünfmal stündlich hergestellt.

42 000 Druckgüsse wurden hierbei durchgeführt. Alle Gußstücke waren von ausgezeichneter Qualität. Bei einer folgenden Besichtigung des Schußzylinders wurde festgestellt, daß er in ausgezeichneter Verfassung war und keine Sprünge oder Abtragungen aufwies. Das ist im wesentlichen damit zu erklären, daß der Schußzylinder während des Druckgießens nicht auf Biegung oder Zug beansprucht wird.

Der Schußzylinder besteht vorzugsweise aus einem harten, dichten, hitzebeständigen Material, das beständig ist gegen Metalle mit einem hohen Schmelzpunkt, wie Aluminium u. dgl. Geeignetes Material für die Schußzylinder sind beispielsweise die Boride, Carbide und Nitride von Elementen der Gruppen IVb, Vb und VIb des Periodischen Systems, ferner Aluminiumoxyd und Formkörper aus Kohlenstoff, die mit Siliziumcarbid überzogen sind. Bevorzugt ist Titandiborid, da es sehr hitzebeständig ist. Man kann aber selbstverständlich auch andere Stoffe verwenden, die durch das geschmolzene Metall nicht angegriffen werden.

Die beschriebene Vorrichtung kann natürlich manche andere Anordnungen aufweisen. So braucht z. B. der Vorsprung an der inneren Wandung des Anschlußstückes nicht ringförmig zu sein. Er kann auch radial oder andersartig ausgebildet sein, um den Schußzylinder zu stützen. Ebenso braucht der auswärts vorspringende Flansch des Schußzylinders nicht ringförmig zu sein; notwendig ist lediglich, daß er in den Vorsprung des Anschlußstückes eingreift.

Typisch ist natürlich nicht die beschriebene Art, den Schußzylinder innerhalb des Anschlußstückes zu montieren. Andere Arten des Montierens können ebenso gut sein. Wichtig ist aber, daß zwischen der inneren Wandung des Anschlußstückes und der äußeren Wandung des Schußzylinders ein Zwischenraum vorhanden ist. Dieser Zwischenraum muß so groß sein, daß das geschmolzene Metall mindestens durch Kapillarwirkung in ihn eindringt. Versuche haben gezeigt, daß der Zwischenraum zwischen der äußeren Wandung des Schußzylinders und der inneren Wandung des Anschlußstückes wenigstens etwa 1,2 mm breit sein muß.

Aus dem Gesagten geht hervor, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Druckgießen von Metallen mit einem hohen Schmelzpunkt wesentliche Verbesserungen mit sich bringt, da sie es erlaubt, spröde, hitzebeständige Stoffe als Konstruktionsmaterial zu verwenden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Druckgießen von geschmolzenem Metall mit einem Behälter für das geschmolzene Metall, in den ein im wesentlichen U-förmiges, hohles Anschlußstück eintaucht, dessen eine Öffnung mit einer Druckgießform in Verbindung steht und in dessen anderem Schenkel ein Schußzylinder angeordnet ist, zwischen dessen äußerer Wand und der Innenwand des Anschlußstückes in einem Teilbereich ein Zwischenraum vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schußzylinder (20) aus Titanborid besteht und daß der Zwischenraum mindestens 1,2 mm breit ist und sich bis auf einen geringen Auflagebereich für den Schußzylinder (20) ganz um diesen erstreckt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY