DE19507995A1 - Formmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Formmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

eine derartige Druckgießmaschine ist aus der GB-A 746 712 bekannt. Hier sei aber gleich erwähnt, daß sich die Erfindung keineswegs auf Druckgießmaschinen beschränkt, sondern daß sie auch auf Schmiedemaschinen und andere Formmaschinen, bei denen eine Hohlform verwendet wird, anwendbar ist.

Die bekannte Maschine löst mit Hilfe des verengten Durchlasses das Problem, wie der Anguß bei Abschluß eines Maschinenzyk­ lus von der sog. Tablette, d.i. der in der Gießkammer ver­ bleibende Metallrest getrennt werden kann. Daneben löst aber diese Konstruktion auch noch ein anderes bekanntes Problem, das besonders beim Formen von Metall eine Rolle spielt: das Problem der sog. "Randschalen".

Wird flüssiges Metall in eine Gießkammer eingebracht, so tre­ ten zunächst einmal die Außenflächen des flüssigen Körpers mit den kühleren Flächen der Zufuhr- bzw. Gießkammer in Kon­ takt. Dies führt zu einer rascheren Abkühlung an der Außen­ seite. Gegebenenfalls führt dies aber auch zu einer Verände­ rung des kristallinen Gefüges des Metalles. Besonders kritisch wird die Sache, wenn an Stelle von flüssigem Metall teigiges, nämlich thixotropes, Metall geformt werden soll, weil dabei die Gefügeveränderungen besonders unangenehm sein können.

Die aus der GB-A- bekannte Lösung mit dem verengten Durchlaß führt nun zwangsläufig auch dazu, daß die jeweilige Randscha­ le sich vor der Verengung aufstaut und abgeschält wird, wobei sie als Tablette zurückbleibt.

Der Nachteil der bekannten Lösung liegt nun darin, daß sich das Material in der Gießkammer (bzw. Zufuhrkammer) anstaut und beim Nachdrücken des Gießkolbens allenfalls doch in den Formhohlraum gelangt. Nun ist es zwar möglich, die Tablette so groß zu bemessen, daß der Formhohlraum während der Nach­ druckphase nicht unbedingt mit Randschalenmaterial beschickt werden muß. Dies ist aber aus zwei Gründen nachteilig: Zum einen ist es bei in der Gießkammer verbleibendem Randscha­ lenmaterial nicht beherrschbar und daher auch nicht ausge­ schlossen, daß nicht doch Randschalenmaterial in den Formhohl­ raum gelangt. Zum anderen aber bedeutet, dies zusätzlichen Material- bzw. Energieaufwand wenn man mit Absicht eine über­ mäßig große Tablette zu diesem Zwecke erzeugen wollte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Randscha­ lenproblem besser zu beherrschen, und dies gelingt erfindungs­ gemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Dieses Kennzeichen des Hauptanspruches ist zweiteilig, und zwar deshalb, weil es mit einem bloß irgendwie bezüglich der Längsachse der Zufuhrkammer, z. B. flanschartig, in Radialrich­ tung erweiternden Raum nicht getan wäre. Denn naturgemäß kann dieser sich in Radialrichtung erweiternde Raum nur relativ eng ausgebildet sein, und schon bei engen Angüssen ist es dem Fachmanne bekannt, daß in ihnen das Material am raschesten erstarrt, womit dann die Aufnahmekapazität eines solchen Rau­ mes sehr begrenzt wäre. Gerade aber bei thixotropem Material, bei dem die Temperatur schon nahe an der Solidustemperatur liegt, stellt sich dieses Problem in verschärftem Masse. Dies ist der Grund, warum sich dieser radial erweiternde Raum nach außen hin auch in seinem Querschnitt erweitern muß, d. h. in einem Schnitt entlang der Längsachse der Zufuhrkammer.

Dabei versteht es sich, daß der Raum gegebenenfalls nicht unbedingt unmittelbar vor dem verengten Durchlaß gelegen sein muß, obwohl dies, entsprechend Anspruch 3, bevorzugt ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:

Fig. 1 eine Druckgießmaschine nach dem Stande der Technik,

Fig. 2 eine Detaildarstellung der bekannten Maschine, jedoch mit der erfindungsgemäßen Ausbildung,

Fig. 3 eine weitere Druckgießmaschine nach dem Stande der Technik in axonometrischer Darstellung; und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, jedoch mit einer erfindungsgemäßen Ausbildung.

Gemäß Fig. 1 weist eine nur teilweise dargestellte Druck­ gießmaschine in bekannter Weise einen stationären Formträger 1 und einen dazu entlang von Führungssäulen 3 relativ bewegli­ chen Formträger 2 auf. Am stationären Träger 1 ist eine Gieß­ kammer 4 mit einer Einfüllöffnung 5 befestigt, in der ein Gießkolben 6 linear beweglich ist. Durch diesen Gießkolben wird über die Öffnung 5 eingefülltes Metall in einen Formhohl­ raum 7 eingebracht, der einerseits durch eine am Träger 2 be­ festigte bewegliche Formhälfte 9 und anderseits durch eine mit dem stationären Träger 1 verbundene Formhälfte 8 begrenzt wird.

Während bei herkömmlichen Druckgießmaschinen die mit dem sta­ tionären Träger 1 verbundene Formhälfte an diesem starr befe­ stigt ist und es auch Ausführungen gibt, bei denen sich die Formhälften vertikal zueinander bewegen (wie dies auch bei Schmiedemaschinen der Fall ist), ist beim dargestellten Stande der Technik nach der eingangs genannten GB-A- die Formhälfte 8 mit dem Träger 1 über Federn 10 verbunden, die dieser Form­ hälfte 8 einen gewissen Bewegungsspielraum bis zu Anschlägen 11 lassen, doch können diese Anschläge gegebenenfalls entfal­ len.

An der der Gießkammer 4 zugekehrten Rückseite der Formhälfte 8 ist eine Platte 14 vorgesehen, die einen eingeschraubten, einen verengten Durchlaß 18 begrenzenden Teil 17 trägt. An der Platte 14 sind Führungsstangen 15 befestigt, die in Lö­ chern 12 des stationären Trägers 1 geführt sind. Ein Kopfteil 13 an ihrem, bezogen auf Fig. 1, linken Ende begrenzt die Be­ weglichkeit der Platte 14. Die Platte 14 kann verschieden ausgebildet sein, beispielsweise so, wie dies aus Fig. 2 er­ sichtlich ist.

Wenn die beiden Formhälften 8, 9 gegeneinandergepreßt werden, drückt die bewegliche Formhälfte 9 die Federn 10 so lange zu­ sammen, bis die stationäre Formhälfte 8 am Träger 1 anliegt, ganz ähnlich, wie dies aus der Fig. 2 hervorgeht. Wird nun mit Hilfe des Kolbens 6 in der Gießkammer 4 befindliches Metall durch den verengten Durchlaß 18 hindurch in den Formhohlraum 7 geschossen, wird die mit dem kälteren Material der Gießkam­ mer 4 in Berührung stehende und daher abgekühlte Randschale des Metalles durch den den Durchlaß 18 begrenzenden Teil 17 abgestreift und wird, wenigstens teilweise, in der Tablette 26 verbleiben. Durch Zurückfahren der beweglichen Formhälfte 9 in die aus Fig. 1 ersichtliche Lage wird dann der Anguß 41 von der Tablette 26 abgerissen, wobei die Tablette 26 durch das Nachgeben der durch die Federn 10 in die aus Fig. 1 ersicht­ liche Lage und das Abheben vom Träger 1 entnommen werden kann.

Wenn dieser Vorgangsablauf nun bei einer erfindungsgemäßen Ausbildung gemäß Fig. 2 wiederholt wird, befinden sich die Formhälften 8, 9 zunächst in der ersichtlichen zusammengescho­ benen Lage. Nun wird ein etwa kolbenförmiges, an auf eine zwi­ schen Solidus- und Liquidustemperatur liegende Temperatur auf­ geheiztes und daher thioxotropes Stück Metall über die etwas längliche Einfüllöffnung 5 in die Gießkammer 4 eingelegt. Die Stangen 15 in einem Niveau oberhalb der Gießkammer sind zweckmäßig außerhalb einer die Achse A der Gießkammer 4 durchsetzenden Vertikalebene angeordnet, um das Einlegen, das z. B. mittels eines Handhabungsgerätes geschehen kann, nicht zu behindern.

Durch das Anliegen der Mantelfläche dieses Stückes Metall an der kalten Gießkammer 4 kühlen die Randschichten stärker ab als die Mitte, d. h. es bildet sich die sog. Randschale, die bei thixotropem Material besonders ausgeprägt und vor allem auch durch Oxyd verunreinigt sein kann. Diese Randschale wird, wie bei der Ausführung nach Fig. 1 durch den den Durchlaß 18 begrenzenden Teil 17 abgetrennt. Um aber dieses Randschalen­ material aus dem Inneren der Gießkammer 4 zu bekommen, ist erfindungsgemäß ein sich, ausgehend von der Längsachse A radial nach außen erweiternden Raum 16 vorgesehen. Dieser Raum 16 besitzt vom Inneren der Gießkammer 4 aus, im Bereiche von deren ringförmigen Stirnfläche eine verengte Übergangs­ stelle, erweitert sich aber dann auch in seinem Querschnitt, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Dieser in seinem Querschnitt erweiterte Abschnitt ist vorzugsweise durch wenigstens eine zur Achse A schräg liegende Begrenzungswand 16′ bzw. 16′′ begrenzt, wobei sich zur besseren Entformung dieser Winkel gegen die Formhälfte 8 hin öffnet. Auf diese Weise kann der sich so bildende Teil nach dem Verschieben der Platte 114 nach links samt der daran hängenden Tablette entnommen werden.

Es ist klar, daß die von den Flächen 16′ bzw. 16′′ zur Achse A eingenommenen Winkel nicht unbedingt gleich sein müssen, und gegebenenfalls mag es sogar genügen, wenn nur eine dieser Flä­ chen schräg zur Achse A liegt. Ferner ist ersichtlich, daß es vorteilhaft ist, wenn der von den Flächen 16′, 16′′ begrenzte Raum 16 bezüglich der Vorwärtsbewegungsrichtung des Kolbens 6 gegen den Formhohlraum 7 hin zurückspringt und so die Zufuhr­ kammer 4 umrundet, obwohl es auch denkbar wäre, einen entspre­ chenden Teilraum des sich erweiternden Raumes 16 in der Platte 114 vorzusehen. Überdies ist zu ersehen, daß gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 der, zweckmäßig auswechselbare und daher (durch eine an sich beliebige Verbindungseinrichtung) lösbar verbundene Teil 17 nicht gegen die Gießkammer 4 vor­ ragt, um dem Metalle Gelegenheit zu geben, in den von den Wänden 16′, 16′′ begrenzten Außenraum des Raumes 16 einzu­ strömen. Es versteht sich ferner, daß zwar eine ringförmige Ausbildung des Raumes 16 bevorzugt ist, daß aber (in Stirn­ ansicht) eine sternförmige mit mehreren radial vom Inneren der Gießkammer 4 ausgehenden, strahlenartigen Kanälen und ent­ sprechend erweiterten Sackräumen (oder auch einem durch die Wände 16′, 16′′ begrenzten Ringraum) ebenso möglich wären.

Durch diese Maßnahmen wird die Verengung zwischen der Stirn­ wand der Gießkammer 4 und der Platte 17 relativ kurz gehal­ ten, so daß das Metall daran nicht erstarren kann, sondern weiter in den von den Wänden 16′, 16′′ begrenzten ringkonusför­ migen Außenraum strömt, so daß ein Zurückstauen von Rand­ schalenmaterial in die Gießkammer 4 mit Sicherheit vermieden wird.

Während die bisher besprochenen Figuren eine Ausführung mit erheblichen Abänderungen der Druckgießmaschine selbst gegen­ über dem Herkömmlichen zeigen, soll an Hand der Fig. 3 und 4 eine denkbare Ausführung erläutert werden, die alle Änderungen in den Bereich der Formhälften 8, 9 verlegt, so daß eine her­ kömmliche Druckgießmaschine umgerüstet bzw. wahlweise in der erfindungsgemäßen oder in einer herkömmlichen Weise betrieben werden kann.

Die Fig. 3 zeigt die Trägerplatten 1, 2, wie sie aus der DE- A 40 15 174 bekannt geworden sind, wobei der gesamte Inhalt dieser Schrift hier durch Bezugnahme hier als geoffenbart gel­ ten soll. Wesentlich ist gegenüber dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, daß sich die Gießkammer 4 und ihr Hohl­ raum bis auf die an die Formhälfte 9 unmittelbar angrenzende Vorderfläche der stationären Form 8 hin erstreckt (wie strich­ liert angedeutet), welche Vorderfläche die Trennebene zwischen den beiden Formhälften 8, 9 bildet. In diesem Bereiche mündet die Gießkammer 4 in einen etwa flach-pyramidenstumpfförmigen Hohlraum 21, der zur Aufnahme eines ebenso ausgebildeten und an ihr mittels T-förmiger Führungsschlitzen 19 geführten Schiebers 17a, 17b dient.

Die beiden Teile des Schiebers 17a, 17b werden mittels der Kolbenstangen 22 (nur eine ist sichtbar) zweier Zylinder- Kolben-Aggregate 23 geführt und betätigt, welche Aggregate 23 entsprechende Zu- und Abführleitungen 20 für ein Fluid besit­ zen. Der durch die beiden Schieberteile 17a, 17b begrenzte verengte Durchlaß 18 mündet an der Seikte der Formhälfte 9 in einen Angußkanal 141, der sich in diesem Ausführungsbeispiel verzweigt und in zwei Formhohlräume 7 mündet.

Der in einer Horizontalebene geführte Schnitt der Fig. 4 nach der Linie IV-IV der Fig. 3 zeigt die Gieß- oder Zufuhrkammer 4, die gegebenenfalls mittels Heizspiralen 4′ induktiv beheizt sein kann, in der der Kolben 6 jene Lage einnimmt, die er etwa am Ende eines Schusses haben wird.

Der zweiteilige Schieber 17a, 17b ist über ein durch den ver­ engten Teil des T-Schlitzes durchsetzendes Verbindungsstück 24 mit einem im Inneren des T-Querbalkens laufenden und mit der jeweiligen Kolbenstange 22 verbundenen Gleitteil 25 verbunden. Der Schieber kann beispielsweise am Verbindungsstück 24 lösbar (z. B. Schrauben) befestigt sein, oder er ist einstückig mit dem Verbindungsstück 24 ausgebildet und dieses mit dem Gleit­ teil 25 lösbar verbunden.

Ein sicheren Gegeneinanderklemmen der beiden Schieberteile 17a, 17b in der Schließstellung der beiden Formhälften 8, 9 ist durch die schon erwähnte pyramidenstumpfförmige Ausbildung der Vertiefung 21 gewährleistet, die seitlich durch Druck­ stücke 29 ausgekleidet ist, an deren konvergierenden Pyrami­ denstumpfflächen 27 die entsprechend geformten Außenflächen 28 des Schiebers 17a, 17b beim Zusammenfahren der Formhälften 8, 9 entlanggleiten, so daß die Schieberteile 17a, 17b dabei gegeneinandergepreßt werden. So hat der Schieber 17a, 17b eine doppelte Funktion, indem er den Teil 17 des ersten Aus­ führungsbeispieles ebenso ersetzt, wie die Platte 114, da er den Raum 16 teilweise begrenzt.

Im Bereiche des verengten Durchlasses 18 weist der Schieber 17a, 17b vorzugsweise eine gegen den durch die Wände 16′, 16′′ begrenzten Außenraum des erweiterten Raumes 16 weisende, d. h. abgeschrägte Ablenkfläche 30 auf. Die übrigen gegen die Gießkammer 4 gewandte Vorderseite des Schiebers 17a, 17b bildet mit der Innenseite der Vertiefung 21 einen kaum merk­ lichen, hier vergrößert dargestellten Spalt, dessen innerer Teil durch erstarrendes Metall rasch abgeschlossen sein wird.

Hinter den beiden Schieberteilen 17a, 17b steigt, wie schon erwähnt, der Angußkanal 141 hoch (vgl. Fig. 3). Es ist gün­ stig, wenn in diesem Bereiche eine sackartige Vertiefung 39 besteht. Denn selbst wenn auf Grund besonderer Umstände Rand­ schalenmaterial durch den verengten Durchlaß gelangen sollte, fängt es sich hier in diesem sackartigen Bereich. Dieser Be­ reich wird zweckmäßig durch ein widerstandsfähiges Ausklei­ dungsmaterial 31 ausgekleidet. Nach dem Stande der Technik ist hier auch ein Verdichtungskolben 32 angeordnet.

Aus dem obigen ist ersichtlich, daß die Erfindung mannigfa­ chen Abänderungen unterworfen werden kann. Vor allem zeigt gerade Fig. 4, daß die Erfindung mit denselben Vorteilen bei einer Schmiedemaschine angewendet werden kann, wenn man sich eine um 90° gedrehte Anordnung vorstellt, bei der der Kolben 6 von oben durch den verengten Durchlaß 18 hindurch eine Schmiedeform befüllt, die hier im Bereiche des Hohlraumes 39 gelegen wäre. Aus Fig. 4 ist ferner ersichtlich, daß die Begrenzungsflächen 16′ und 16′′ einen unterschiedlichen Nei­ gungswinkel bezüglich der Längsachse A einnehmen.

Damit der erweiterte Raum 16 von der zwischen den beiden Form­ hälften 8, 9 gelegenen Teilungsebene her zugänglich ist, ist ersichtlich, daß die Gießkammer 4 sich wenigstens zum Teil bis in die stationäre Form 8 hinein erstrecken muß, wobei der erweiterte Raum 16 entweder von der Stirnfläche der Gießkam­ mer begrenzt ist (was bevorzugt ist) und/oder wenigstens zum Teil von Flächen der stationären Form 8 (das wäre hier also durch die Stirnfläche 21′ der Vertiefung 21). Theoretisch wäre es sogar möglich, den erweiterten Raum in der bewegbaren Form­ hälfte 9 auszubilden, falls die Gießkammer die gesamte sta­ tionäre Formhälfte 8 durchquert und damit der beweglichen Formhälfte 9 unmittelbar gegenüber läge. Auch könnte der er­ weiterte Raum rund um die Mantelfläche der Gießkammer 4 herum angeordnet und von letzterer begrenzt sein, wobei eine ent­ sprechende radiale Verbindung (z. B. entlang der Stirnfläche der Gießkammer) vorzusehen ist.

An Stelle eines Schiebers 17a, 17b ist aus dem Stande der Technik von Spritzgießmaschinen auch ein aufklappbarer zwei­ teiliger Begrenzungsteil für einen verengten Durchlaß bekannt geworden, der im Rahmen der Erfindung ebenso Verwendung finden könnte. Ferner wäre es bei bestimmten Anwendungen denkbar, an Stelle eines Kolbens 6 eine Schnecke als Druckvorrichtung zu verwenden.

Claims (9)

1. Formmaschine zum Herstellen eines geformten metalli­ schen Gegenstandes, mit einer der Form des Gegenstandes ent­ sprechenden Hohlform (7), in die das Metall mit Hilfe einer Druckeinrichtung (6) über eine sich entlang einer Längsachse (A) erstreckende Zufuhrkammer (4) vorbestimmten Querschnittes einführbar ist, wobei zwischen Hohlform (7) und Zufuhrkammer (4) ein querschnittsverengter Durchlaß (18) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem verengten Durchlaß (18), an der Seite der Zufuhrkammer (4), ein gegenüber dem vorbe­ stimmten Querschnitt der Zufuhrkammer (4) radial auswärts er­ weiterter Raum (16) vorgesehen ist, und daß sich dieser Raum (16), bezüglich der Längsachse (A), radial nach außen hin in seinem Querschnitte erweitert.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Druckgießmaschine, vorzugsweise Kaltkammer-Druck­ gießmaschine, insbesondere Horizontal-Kaltkammer-Druckgieß­ maschine, ausgebildet ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der erweiterte Raum (16) sich von der Stelle der Erweiterung vor dem Durchlaß (18) zurück gegen eine die Zufuhrkammer (4) umrundende Lage erstreckt.

4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Begrenzungsfläche (16′, 16′′) des sich erweiternden Raumes (16) - gesehen in einem Axialschnitt - bezüglich der genannten Längsachse (A) unter einem sich nach einer Seite hin, zweckmäßig gegen die Form (8, 9) hin, öffnenden Winkel verläuft.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sich erweiternde Raum (16), ausgehend von einem längsachs­ nahen Mittelbereich, nach außen hin ein ringförmiger Konus ist.

6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der sich erweiternde Raum (16) ge­ gen die Form (8, 9) hin durch ein abnehmbares, vorzugsweise als Schieber (17a, 17b), insbesondere als zweiteiliger Schie­ ber (17a, 17b), ausgebildetes Plattenelement (17) begrenzt ist.

7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der querschnittsverengte Durchlaß (18) in einem lösbar mit der Hohlform (7) verbundenen Teil (17; 17a, 17b) ausgebildet ist.

8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der erweiterte Raum (16) innerhalb einer Formhälfte (8) ausgebildet und vorzugsweise mindestens zum Teil durch eine Fläche der Gießkammer (4) begrenzt ist (Fig. 4).

9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Seite der Form (8, 9), ins­ besondere der beweglichen Formhälfte (8), dem erweiterten Raum (16) gegenüber, ein sackartiger Aufnahmeraum (39) vorgesehen ist.