DE1904910A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metall-Pressguss - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metall-PressgussInfo
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Description
Amaeldarin: TOVUTA CBHRAL RESEARCH & DE1ZELO3JiEKT LABORATORIES, INC.
2-12, HXSAXA7A, SHCWA-XU, NAGGYA-SHI, A2CHWCEN, JAFAN.
Die Erfindung besieht· sieh auf eine Verbesserung beia
wobei geschaolzsnes oder holhgeschaolzenes Metall durch einen Preßkolben
in eine Hetallforsi gepreßt,und unter hohes Druck verfestigt wird, damit
Werkstücke in verschiedenen gewünschten Forsten gefertigt werden. Hit
Preßguß ist dabai dasjenige Verfahren geneint, welches in der englischen
Sprache "Liquid Metall Forging" genannt wird. Die Vorrichtung gesflß der
Erfindung aaeht von einem as Preßstenpal angebrachten Dichiungsglisd Gebrauch, welches ein Eindringen von flüssigen Metall in den Spielraua
zwischen der Fon» und asm Preßstempel verhindert, wodurch der Druck von
Preßsterapei auf aae flUeeige Metall «it größerer Effektivität aufgegeben
wird, und wodurch die Lebensdauer von Foro und Pr«tßste«pel verlängert
wird.
In der nachfolgenden Beschreibung und in den Ansprüchen soll d«r Ausdruck
"Flüssige:; Metall* geschmolzenes, halbgeschedJUcne« ynd teilweise
geschisolzenes Metall, welches iruckverfestigt werden 3oll? einschließen«
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Metollforra gegossen, woraufhin ein Preßstempel van ©isiar
ein bestimmtes Spiel gegenüber der Wandoberfläche des
der Form in dieselbe eingesetzt wird. Sodann wird ein großer
scher Druck durch den Preßsteaipel auf das flüssige Metall aufg©g©fe@sif
bis die Verfestigung des flüssigen Metalls abgeschlossen ist· Das sieh
so ergebende Produkt zeichnet sich durch feines Korn und durch kompakt®
innere Struktur aus· Damit der Preßstetüpsldrtick (im allgemeinen vor»
500 bis 2000 kg/cm ) wirksam aufrecht erhalten werden kann, bis dl® V®r·
festigung des flüssigen Metalls abgeschlossen ist, wird das Spiel
slien dem Preßstsmpel und der Wandoberfläche des Praß-Abschnities der
Metallforcn so klein wie mBgiich gemacht (von 0.01 bis 0.05mm), und dos
flüssige Metall, welches bei Aufgeben des Druckes in den PreßsisapsJU=
Spielraum hinejuigsquetscht wird, wird schnell abgekühlt^ damit es <sls
eins Dichtung ecbsitet, die nochfolgsnd eis BSfEietsiIise?i)@ Selbetofetlieh=»
tung" bezeichnet sein wird. Es ergibt sich dabei ab®% ein® st&sk® Tendenz
für die Selbst abdichtung, den Preßstempel und dl© Föcti zusasimenzufrierefi.
Wenn der Preßstsrapel-Spielraum zu klein ist, kommen die WandoberflHch® der
Form und der Preßstempel in Berührung miteinander und verursachen "Fressen",
wobei der Schaden wächst, bis die Form infolge der ungeheuren Reibung
zwischen der metallischen Selbstabdichtung bzw« dem Austrieb und der Ferai
zerbricht« Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Druckwirkung des
Preßstempels verringert wird, sodaß es unmöglich wird, einen genügend
starken Druck auf den zentralen Teil des flüssigen Metalls auszuüben;
weil der diesen Teil umgebende Teil des flüssigen Metalls schnell verfestigt, wodurch ein Druckwiderstand erzeugt wird, den des: Preßstempel
nicht überwinden kann.
Wenn das zu verfressende flüssige Metall ein zur Gxvppe des Alusnirciums
oder des Kupfer? gehörendes Metall ist, äst die Reibung und des Scheiden
an der Form verhältnismäßig klein. Wenn jedoch das flüssige Metall
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eines der Netalle der Eisengruppe ist, ist die Härte der metallischen
Selbstabdichtung bemerkenswert hoch, wenn das Netall zu Eisenoxyd oder
dergleichen wird. Deshalb werden die Form und der Preßstempel stark beschädigt, wenn der Druck aufgegeben wird, und das in einem Ausmaß, daß
die vorgenannten Teile nur ein einziges NaI und dann weiterhin nicht
mehr verwendet werden können· Es wurde schon vorgeschlagen, eine Formverstärkung in Form einer abriebfesten Legierung zu verwenden, z.B« eine
Molybdän-Legierung, die ein dem Teil der Form angebracht ist, welcher cm
meisten dem Abrieb ausgesetzt ist« Nan fand jedoch, daß dies fast zwecklos
sei· Insbesondere haben die oben erwähnten Nachteile und Mißstände
beim Druckguß von flussigen Netallen der Eisengruppe zu mageren Ergebnissen
gefuhrt und auch nicht zu einem Fortschritt in der Technik des Druckgusses flüssiger Netalle·
Gemäß der Erfindung wird der Druck durch den Preßstempel oder den Tauchkolben
wie üblich erfolgt, jedoch ist der PreSstempei, anstatt daß er
direkt gegen das flussige Metoll druckt, mit einem Dichtungsglied in Form
einer Netallplatte versehen, die zwischen dem flussigen Netall und der
den Druck erzeugenden Oberfläche des Preßstempele gelegen ist, wobei dann,
wenn durch den Preßstempel Druck auf das flüssige Netall aufgegeben wird,
die Netallplatte infolge der sich ergebenden hohen Temperatur und des
hohen Druckes plastisch veformt. Der Rand der Dichtungsplatte wird auf
diese V/eise verformt, damit er sich eng in die Wandoberfläche des Preßabschnittes der Form einpaßt, und dabei als eine Dichtung wirkt, um den
Eintritt von flüssigem Netall in den Spalt zwischen der Form und dem Preßstempel zu verhindern. Des hat zur Folge, daß kein Austrieb gebildet
wird, daß Abriebs- und Austriebsschäden verhindert werden, und daß der Preßdruck des Preßstempels mit größerer Effektivität auf das flussige
Metall aufgegabnwird. Der Rand der Dichtungsplatte hat infolge der hohen
Temperatur eine verminderte Härte und gleitei während der gesamten Zeit,
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«4-
in welcher der Preßsteapel abgesenkt wird, in sanfter und weicher Berührung
gegenüber der Wandungsoberfläche der Metallforn.
Aus der vorstehendsn kurzen Beschreibung wird ersichtlich, daß der Erfindung
primär die Aufgabe zugrunde liegt, eine Verbesserung beim Druckguß
von flussigem Netall zu schaffen, welche die Nachteile und Mißstände
der oben uarissenen konventionellen Druckguß-Methode fur flüssiges Metall
Überwindet·
Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, bei« Druckguß eine Verbesserung
zu schaffen, welche den Druckguß von Metallen der Eisengruppe zuläßt, und zwar ohne Bruch oder Riß der Form oder des Preßstempels außer
etwa nach mehrfachem Gebrauch - , und im Gegensatz zu der konventionellen
Druckguß-Methode für flüssiges Metall, bei welcher die Form und
die zugehörigen Teile nur einmal verwendet werden können.
Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein Druckgußstempel-Zugehör
zu schaffen,' welches sich während des Druckgußvorganges unter Hitze und Druck verformt, um das Spiel zwischen dem Preßstempel und der
Form abzudichten und dadurch die Verwendung eines größeren Spiels zu erlauben und die Bildung von Austrieben zu verhindern, welche Beschädigung
oder Bruch der Form zurfölge haben.
Der Erfindung wird am besten verbindlich aus der nachfolgenden Beschreibung
bestimmter Ausführungsbeispiele, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in ollen Figuren gleiche
Teile bezeichnen:
Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Einrichtung, welche ein AusführungsbeJspiel
der Erfindung darstellt,
Fig. 2 und Fig* 3 sind teilweise Schnitte, ähnlich Fig. 1, welch« ander«
Ausführungsbeispiele zeigen, und
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Fig. 4 bis Fig. 6 sind Schnitte der Einrichtung gemäß Fig. 3, wobei
der Tauchkolben in aufeinander folgenden augesenkten Positionen wahrend
des Druckgußvorganges dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel gemäß der Erfindung, welches sich von
einer konventionellen Druckgußvorrichtung für flussiges Metall dadurch
unterscheidet, daß eine dünne Metallplatte 12 zum Preßstempel 3 hinzugefügt ist» Die Platte 12 wird zeitweilig durch einen Klebstoff z.B. einen
Kunststoff, an der Oberflache 4 des druckenden Endes des Preßstempels 3
angeheftet. Der Rest, der in übrigen konventionellen Vorrichtung, enthalt
eine Metallform 1 mit einem zylinderischen Formrau» im Inneren, wobei
der obere Teil des Zylinders der Preßabschnitt 2 und der untere Teil der Gußformgebungsobschnitt 6 ist. Der Formraum kann auch andere und sogar
unregelmäßig geformte Querschnitte haben· Die Form 1 ist auf einem Gestell
8 mittels Schrauben 9 befestigt»
Beim konventionellen Verfahren wird flüssiges Metall 11 in die Form gegossen
und mit dem Preßstempel bzw. Tauchkolben 3, der sich durch Flude,
hydraulische Mittel oder andere (nicht gezeichnete) Druckmittel in Längsrichtung
innerhalb des Druckabschnittes 2 bewegen kann, gepreßt, bis das Metall sich in einer dichten, feinkörnigen runden Stange verfestigt hat»
Zwischen dem Preßstempel 3 und der Wandoberflache des Preßabschnittes 2 besteht ein fast gleichförmiges Spiel 5, und das flussige Metall dringt
in diesen Spalt hinein, um, wie oben beschrieben, Austriebe zu bilden.
Der Auewerferstift 10 ist durch eine Öffnung im Gestell 8 beweglich, um
das Druckguß-Werkstück aus der Form 1 auszuwerfen, wenn der Druckgußvorgang
abgeschlossen ist»
Die dünne Metallplatte 12 ist aus einem Werkstoff hergestellt, dessen
Schmelzpunkt ungefähr so groß oder größer ist als derjenige des flüssigen
Metalls 11, welches zu formen ist, wobei die Metallplatte als eine Scheibe
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ausgebildet ist, deren Durchmesser fast derselbe oder ein wenig größer
als derjenige des Preß-Abschnittes 2 ist. Der Rand 12T der Platte 12 ist
vorzugsweise in einer Richtung uitgekrempt oder umgebogen· Die dünn« Metallplatte
12 ist an der Endfläche 4 des Preßstempels angeordnet und daran befestigt, und zwar in einer Weise, daß der einwärts umgebogene Rand 12T
zur Oberflache des flussigen Metalls 11, welches geformt werden soll, hinweist·
Die Scheibe 12 kann leicht koaxial an der 6&n Druck erzeugenden End-
^ fluche 4 des Preßstempeis (angebracht werden, indem ein zentraler Ansatz
31 am Preßctempjl in ein zentrales Loch 122 in der Scheibe 12 eingepaßt
wird, wie z.B. in Fig. 2 gezeigt wird. Die Scheibe 12 kann aber auch an der Endfläche 4 des Preßstempels angebracht werden, indem dazwischen sine
dünne Platte 13 aus gepreßtem Fiberglas oder aus Fiberkeramik von praktisch
derselben scheibenartigen Form wie die Metallscheibe eingesetzt wird, wie Fig. '<) zeigt. Die Scheibe 12, mit oder ohne Scheibe 13, sauß
fur eine Zeit lung koaxial an die Endfläche des Preßstempels 4 angebracht werden, und zwar durch irgendwelche geeignete Befestigungsmittel,
»ie etwa die vorerwähnten Mittel oder Kleister, Klebstoff, Stifte, Schrauk
ben o. dgl.
Beim Gebrauch dir beschriebenen erfindungsgemäßen Ausfuhrungsformen wird,
wenn der Preßst jrapel 3 in den Preßabschnitt 2 der Form hineingestoßen
wird, um das flüssige Metall zu pressen, das Gas an der Oberfläche des flüssigen Metalls 11 durch das Spiel 5 an der umgebogenen Krempe 121 der
Metallplatte 12 vorbei entweichen. Wenn der Preßstempel 3 weiter abgesenkt
wird und die Plitte 12 die Oberläche dee flüssigen Metalls 11 berührt,
wird die Temperatur der Platte 12 schnell bis auf die Temperatur des
flüssigen Metalls gesteigert, und die Platte 12 wird plastisch verformt· Während des Abs snkens des Preßstempels 3 wird die umgebogene Krempe .121
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der Platte aufwärts gestoßen und nach außen aufgespreizt, und zwar durch
den Druck des geschmolzenen Metalls 11, sodaß der äußere Rand sich eng
an die Zylinderwandung des Preßabschnittes 2 der Form anlegt. Dies verhindert,
daß flüssiges Metall 11 in den Spielraum 5 eindringt, da der Eintritt in den Spielraum nunmehr durch die Platte 12 verschlossen ist.
Es entsteht deshalb kein Austrieb. Dementsprechend wird eine Beschädigung der Metallform, wie sie Üblicherweise durch Austrieb beim konventionellen
Druckguß verursacht wird, vermieden, und gleichzeitig wird der Druck des
Preßstempels 3 sehr effektiv auf das flüssige Metall aufgegeben, weil der Rand der Krempe 121 der Platte 12, der die Zylinderwandung des Druckabschnittes der Form berührt, erweicht ist und sich sanft unter minimaler
Reibung längs der Wand bewegt· Die Figuren 4 bis 6 zeigen aufeinander folgende Positionen des Preßstempels in der Form und die resultierende
Deformation der dUnnen Platte 12, während der Preßstempel abgesenkt wird.
Wenn man den Druckguß eines Metalls der Eisenfamilie zugrunde legt, besteht die Platte 12 vorzugsweise aus rostfreiem Stahl·von 0.3mm Dicke,
wobei die Platte unter ZwisehenfUgung einer dUnnen Fiberglasplatte 13
an der Endfläche des Preßstempels 3 angebracht ist. Das flüssige Metall
12, welches geformt werden soll, ist geschmolzenes Gußeisen, und der
Durchmesser des zylindrischen Preßabschnittes 2 der Fora beträgt 45mm.
Wenn das flüssige Metall 11 unter einem Druck von 25O0kg/cm gepreßt
wird, berührt die rostfreie Stahlplatte 12 das flussige Metall, woraufhin
der äußere Rand der Krempe 121 aufwärts und nach außen gedruckt wird
durch den Druck des flüssigen Metalls (wie durch die Pfeile in Fig. 4 angedeutet
wird), um sich eng in den zylindrischen PreßabschnittZeinzupassen.
Bei weiterer Abwärtsbewegung des Tauchkolbens wird dann die Platte 12 unter großen Druck weiter deformiert, wie Fig. 5 zeigt, und
nimmt dann endlich die in Fig. 6 gezeigte Form ein·
Die rostfreie Stahlplatte 12 wird durch die große Temperatur erweicht,
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und ihre Bewegung gegenüber der Netollform 1 wird sanft durchgeführt,
weil die Fiberglasscheibe 13 geschmolzen ist und als ein Schmiermittel wirkt, um die Reibung zwischen der rostfreien Stahlplatte 12 und der
Netallfora 1 zu verringern· Wenn der Druckvorgang abgeschlossen ist,
ist die rostfreie Stahlplatte 12 an die Oberfläche Ob^ Werkstücks angeklebt
oder angeheftet, kann aber leicht durch einfache Mechanische Vorgänge, z.B. schleifen, entfernt werden, wenn das Werkstück aus der
For« entnommen ist·
Es ist aus der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres ersichtlich,
daß die Erfindung den konventionellen Druckguß verbessert, und zwar
durch Verwendung eines Dichtungsgliedes in Form einer dünnen Netallplatte, welche an der den Druck erzeugenden Oberfläche des Preßstempels
angebracht wird, damit sie die Oberfläche des flüssigen Netalls berührt· Die so hinzu gefügte Platte verhindert die Bildung von Austrieb
im Spielraum zwischen dem Preßstempel und der Form, und das hat zur Folge, daß die Reibung zwischen dem Austrieb und der Netallform
vollkommen eliminiert wird. So wird die Lebensdauer oder Standzeit der Netallform wesentlich verlängert. Gleichzeitig wird der Druck des
Preßstempels ohne unvorteilhafte Verluste durch Überwindung von Austriebs-Rsibung
aufrecht erhalten und wirksam auf das flüssige Netall aufgegeben. Der Vorgang wird, wie beschrieben, sehr leicht ausgeführt
und kann bei allen Arten von Netallen wirksam angewendet werden.
Wenngleich die Erfindung ah Hand von bestimmten Ausführungsbeispielen
beschrieben wurde, ist es doch offensichtlich, daß im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens die verschiedenartigsten Abwandlungen
möglich sind. Die Erfindung ist deshalb nicht auf eines der gezeichneten
und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschrankt.
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Claims (10)
1) Druckgußverfahren für Metall, gekennzeichnet durch folgende Verfahrentstufen: zunächst Eindringen von flossigem Metall (11) in eine Form (1),
dann Einfuhren eines Tauchkolbens (3) in die For« (1), wobei der Tauchkolben
(3) Querschnittsabmessungen hat, welche ein Spiel gegenüber den
Wandungen (2) der Form (1) ergeben, und wobei der Tauchkolben (3) ein
Dichtungsstuck (12) hat, welches zwischen den Tauchkolben (3) selbst und die Oberfläche des flussigen Metalls (11) eingefügt ist, sodann
aufgeben hohen Druckes, um den Tauchkolben (3) zu bewegen und die Flüssigkeit (11) zu verdichten, bis sie verfe stigt, wahrend gleichzeitig
das Spiel 5 gegen den Eintritt von Flüssigkeit (11) abgedichtet wird, indem das DichtungsstUck (12) verformt wird, um einen engen
Sitz in der Form (1) zu erhalten·
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das DichtungsstUck
(12) eine dünne Metallplatte ist, welche der Verformung durch
Hitze und Druck ausgesetzt ist und eine Oberfläche hat, welche ein
- wenig grüßet als der Querschnitt des Tauchkolbens (3) ist.
3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das DichtungsstUck
(12) weiterhin eine zweite dünne Platte (13) aus glasartigem
Werkstoff aufweist, der einen Schmelzpunkt unterhalb desjenigen des flussigen Metalls (11) hat und zwischen der ersten Platte (12) und
dem Tauchkolben (3) liegt, wodurch die zweite Platte (13) schmilzt und die Bewegung der ersten Platte (12) längs der Wandungen (2) der \
Form (1) schmiert·
4) Einrichtung fUr den Druckguß von MetdLl, gekennzeichnet durch «in· Form.
(1), in der ein Tauchkolben (3) mit Spiel (5) beweglich ist, um hohen Druck auf das flussige Metall (11) in der Form (1) aufzugeben, wobei
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ein DichtungsttUck (12) zwischen die Druckfläche (4) den Tauchkolbens
(3) und das flüssige Netall (11) in der Form (1) eingefügt ist, welches
. durch Hitze und Druck verformbar ist, um das Spiel (5) zwischen dem
Tauchkolben (3) und der Form (1) gegen Eintritt von flüssigem Metall
(11) abzudichten.
5) Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsstück (12) eine dünne Metallplatte ist, welche an der Druckfläche (4)
^ des Tauchkolbens (3) befestigt ist und einen Querschnitt hat, der ein
wenig größer als der Querschnitt des Tauchkolbens (3) ist·
6) Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, düB das Dichtungsstück
(12) eine dünne Metallplatte mit einem Rend (121) ist, dar durch Hitze und Druck verformbar ist, nömlieh SO4, daß sich eine enge Berührung
mit den Wandungen (2) der Form (1) -ergibt.
7) Einrichtung tiach Anspruch 6 e dadurch gekennzeichnet, daß d®r Rand (121)
der Metallplatte auf seinem ganzen Umfang hinwärts gekrümmt ist und
dadurch die Platte (12) in einen fkstsn Teller «ausbildet, wobei die gekrümmte Kante des Randes (121) vom Preßstesnpel (3,4) hinweg ynd zu d&x
k den Druck aufnehmenden Oberfläche des flüssigen Metalls (11) in der
For« (1) hingeboger» ist«
8) Einrichtung nach Anspruch ö, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Metallplatte
(12) Knciehilicfo ihrer Form zur Druckfläche (4) d@s Tssuchkolbene
(3) paßt und dabei Abmessungen hat, die ein wenig größer
elf diejenigen der Druckfläche (4) des Toushkolfe®??«
9) Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekeGiK^iefonet, döß dos
^iUck (12) außerdem eine zweite Sünne PJ.stte 03) sus ainera gjlessesrtifen
Werkstoff aufweist, der eiii© SebtselsigEperetur antorhßlb cä@j?ledigen der
ersten "' "''Platte (12) und siüfci:hixb der Temperatur de» zw
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flussigen Metalls (11) hat, wobei weiterhin die zweite Platte (13)
zwischen der Tauchkolben (3) und die erste Platte (12) eingefugt ist,
und während des Druckguß-Vorgangs schmilzt, um die Bewegung der ersten Platte (12) sowie des damit verbundenen Preßstempels (3,4) längs der
For anwendungen (2) zu schmieren»
10) Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Platte (12) eine dünne Scheibe aus rostfreiem Stahl ist, während die
zweite Platte (13) eine dünne Scheibe aus Fiberglas ist, wobei jede
Scheibe (12,13) auf ihrem Umfang einwärts gekrUmnt ist, sodaß sich ein tellerartiger Rand (121) bildet, der von der Druckfläche (4) des Preßstempels
(3) hinweg und zu dem zu formenden flussigen Metall (11) in
der Form (1) hin gebogen ist.
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Applications Claiming Priority (1)
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