DE19807568A1 - Spritzgußmaschine und Spritzgußverfahren - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgußmaschine (injection molding machine) zum Formen eines Erzeugnisses mit einem gewünschten Profil bzw. einer gewünschten Form durch Injizieren von geschmolzenem Metall in eine Metallform mit Hilfe eines Kolbens und auf ein Spritzgußverfahren zum Formen eines solchen Erzeugnisses.

Die Fig. 3A und 3B der begleitenden Zeichnungen illustrieren eine typische Bekannte Metallspritzgußmaschine mit einem Schmelztiegel (nicht gezeigt) zur Aufbewahrung von geschmolzenem Metall 10' und einem Kolben 12', dessen unterer Bereich in das geschmol­ zene Metall 10' in dem Schmelztiegel eingetaucht ist, wobei das geschmolzene Metall 10' von dem Kolben 12' einer Injektionsdüse 14' zugeführt und dann in eine Metallform 16' inji­ ziert wird. Der Kolben 12' weist einen in das geschmolzene Metall 10' eintauchenden Zylin­ derabschnitt 18' und ein Kolbenelement 20' auf, das sich innerhalb des Zylinderabschnitts 18' gleitend hin und her bewegt, wobei der Zylinderabschnitt 18' ein durch ein oberen Be­ reich seiner Seitenwand gebohrtes Durchgangsloch 25' aufweist, durch das das geschmol­ zene Metall 10' in den Zylinderabschnitt 18' geführt wird. Eine Stange 24' ist mit dem Kol­ benelement 20' an einem seiner Enden und mit einer entsprechenden Stange 28' eines weiteren in einem hydraulischen Zylinder 26' untergebrachten Kolbenelement 30' an dem anderen Ende verbunden.

Die gezeigte bekannte Spritzgußmaschine funktioniert wie im Folgenden beschrieben. Wie in Fig. 3A gezeigt, wird zunächst das Kolbenelement 30' des Hydraulikzylinders 26' ange­ hoben, um das Kolbenelement 20' des Kolbens 12' mittels der Stangen 24' und 28' über das Durchgangsloch 22' zu heben. Da das Durchgangsloch 22' unter der Oberfläche L' des ge­ schmolzenen Metalls 10' angeordnet ist, strömt das geschmolzene Metall 10' in den Zylin­ derabschnitt 18'. Daraufhin wird das Kolbenelement 30' des Hydraulikzylinders 26' nach un­ ten bewegt, um das Kolbenelement 20' des Kolbens 12' abzusenken, und nach dem das Kolbenelement 20' das Durchgangsloch 22' passiert hat, wird das geschmolzene Metall 10' in den Zylinderabschnitt 18' und zu einer Bewegung aus der Düse 14' heraus gedrängt, bis es durch den Auslaß der Düse 14' in einen Hohlraum der Metallform 16' injiziert wird. Wenn das Metall in der Metallform 16' erstarrt ist, wird die Metallform 16' öffnet, um das Gußer­ zeugnis herauszunehmen. Danach wird das Kolbenelement 30' des Hydraulikzylinders 26' angehoben, um das Kolbenelement 20' des Kolbens 12' hochzuziehen, wie in Fig. 3B ge­ zeigt. Dann bewegt sich das geschmolzene Metall 10' in dem Zylinderabschnitt 18' von der Düse 14' zurück, wenn das Kolbenelement 20' hochgezogen wird und wenn das Kolbenele­ ment 20' das Durchgangsloch 22' passiert hat, fällt es, bis seine Oberfläche mit dem Pegel L' der Oberfläche des geschmolzenen Metalls 10' in dem Schmelztiegel übereinstimmt, weil das Innere des Kolbens 12' unter Atmosphärendruck steht.

Bei der oben beschriebenen Metallgußmaschine nach dem Stand der Technik wird das ge­ schmolzene Metall 10' in der Düse 14' bei jedem Spritzgußzyklus zu einer Vor- und Rück­ bewegung zwischen dem Düsenende und dem Pegel des geschmolzenen Metalls 10' in dem Schmelztiegel gebracht, so daß es ein relativ langen Transportweg durchfährt, wobei das geschmolzene Metall 10' bei der Injektion in großem Umfang Blasen aufnehmen kann. Zu­ sätzlich bedeutet ein langer Transportweg eine lange Spritzgußzykluszeit und eine geringe Effizienz.

In Anbetracht der oben beschriebenen technologischen Probleme ist es Aufgabe dieser Er­ findung, eine Druckgußmaschine mit einer einfachen Struktur anzugeben, die ausgelegt ist zu einem Druckgußbetrieb mit einer kurzen Zykluszeit bei dem das geschmolzene Metall darin kaum Luftblasen aufnimmt, und ein mit der Maschine durchzuführendes Druckgußver­ fahren anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Druckgußmaschine mit einem Kol­ ben mit einem Zylinderabschnitt mit einem durch einen oberen Bereich seiner Seitenwand gebohrten Durchgangsloch zum Einführen des geschmolzenen Metalls, einer Düse zum Injizieren von von dem Kolben zugeführtem geschmolzenen Metall in eine Metallform und einem Kolbenelement zur gleitenden Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinders. Bei der Druckgußmaschine ist durch das Kolbenelement ein Verbindungsloch gebohrt und steht mit dem Durchgangsloch in einer vorbestimmten Position in Verbindung. Das Verbindungsloch läuft von der Seitenwand des Kolbenelements durch sein Inneres und weist ein in sich an­ geordnetes Rücksperrventil auf, um nur eine Strömung von der Seitenwand des Kolbenele­ ments her zu erlauben.

Vorzugsweise ist das Verbindungsloch an der Seitenwand des Kolbenelements offen und steht in Verbindung mit einer den ganzen Weg um die Seitenwand des Kolbenelements her­ um gebildeten Rille. Durch diese Anordnung steht das Verbindungsloch des Kolbenelements in Verbindung mit dem Durchgangsloch, wann immer das Kolbenelement an einem vorbe­ stimmten Pegel liegt, unabhängig von der Position seiner Öffnung an der Seitenwand.

Bei der erfindungsgemäßen Druckgußmaschine wird das geschmolzene Metall durch das in der Seitenwand angeordnete Durchgangsloch, das Verbindungsloch und das Rücksperr­ ventil des Kolbenelements nach dem Anheben des Kolbenelements in den Zylinder geführt. Wenn das Kolbenelement abgesenkt wird, ist das Rücksperrventil in dem Kolbenelement einem umgekehrt gerichteten Druck ausgesetzt, und daher kann das geschmolzene Metall innerhalb des Zylinders nicht durch das Verbindungsloch ausströmen und wird daher aus­ nahmslos durch die Düse in die Metallform injiziert. Wenn das Kolbenelement innerhalb des Zylinders ohne Öffnen der Metallform nach dem Injizieren angehoben wird, herrscht im Inne­ ren des Zylinders ein negativer Druck, und wenn das Verbindungsloch mit dem Durchgangs­ loch des Zylinders in Verbindung steht, wird das geschmolzene Metall durch das Durch­ gangsloch, das Verbindungsloch und das Rücksperrventil in den Zylinder eingeführt. Wenn die Metallform danach geöffnet wird, wird das geschmolzene Metall innerhalb der Düse wie das außerhalb angeordnete geschmolzene Metall dem Atmosphärendruck ausgesetzt, das Rücksperrventil in dem Kolbenelement wird jedoch einem das Rücksperrventil in dem Kol­ benelement schließenden Druck ausgesetzt, so daß das geschmolzene Metall innerhalb der Düse nicht ausströmen kann und innerhalb der Düse verbleibt, auch wenn der Pegel der Oberfläche des geschmolzenen Metalls über dem Pegel der Oberfläche des äußeren ge­ schmolzenen Metalls liegt.

Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen ein Druckgußverfahren, das mit der oben beschrie­ benen Maschine durchgeführt wird. Bei dem Verfahren wird das geschmolzene Metall durch das Durchgangsloch in den Zylinderabschnitt geführt, und dann wird das geschmolzene Metall in dem Zylinderabschnitt durch gleitendes Bewegen des Kolbenelements in eine mit dem Durchgangsloch ausgerichtete Position in die Metallform injiziert, bevor die Metallform zum Herausnehmen eines Gußerzeugnisses geöffnet wird.

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels für eine erfin­ dungsgemäße Druckgußmaschine und zeigt ihren Kolben.

Fig. 2A, 2B, 2C und 2D sind schematische Querschnittsansichten des Ausführungs­ beispiels für die erfindungsgemäße Druckgußmaschine und zeigen Gußschritte.

Fig. 3A und 3B sind schematische Querschnittsansichten einer bekannten Druckgußma­ schine und zeigen Gußschritte.

Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, die ein erfin­ dungsgemäßes Ausführungsbeispiel zeigen. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist eine Druckgußmaschine ausgelegt zum Druckguß geschmolzenen Metalls 10, etwa Zink, und weist auf einen Schmelztiegel (nicht gezeigt) zur Aufbewahrung des geschmolzenen Metalls 10 und einen Kolben 12 mit einer in das geschmolzene Metall 10 in dem Schmelztiegel ge­ tauchten unteren Hälfte. Der Kolben 12 weist einen Injektionsweg 15 zum Zuführen des ge­ schmolzenen Metalls 10 zu einer an dem Vorderende des Injektionswegs 15 angeordneten und mit einer Injektionsöffnung 17 der Metallform 16 verbundenen Injektionsdüse 14 auf.

Der Kolben 12 weist auf einen in das geschmolzene Metall 10 eingetauchten Zylinderab­ schnitt 18 und ein zur gleitenden Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinderabschnitts 18 ausgelegtes Kolbenelement 20, und durch die Seitenwand des Zylinders 18 ist an einem oberen Bereich davon ein Durchgangsloch 22 gebohrt, um das geschmolzene Metall 10 in den Zylinderabschnitt 18 zu führen.

Der Kolben 20 weist ein zum in Verbindung Stehen mit dem an einem oberen Bereich des Zylinderabschnitts 18 vorgesehenen Durchgangsloch 22 ausgelegtes Verbindungsloch 32 auf, das von der Seitenwand durch sein Inneres zum Boden des Kolbens 20 läuft, und in dem Verbindungsloch 32 ist ein Rücksperrventil 34 angeordnet, um nur eine Strömung von der Seitenwand auf den Boden des Kolbens 20 hin zuzulassen. Entlang des gesamten We­ ges um die Seitenwand des Kolbenelements herum ist eine Rille 33 ausgebildet und steht mit dem Verbindungsloch 32 mit Hilfe der Öffnung des letztgenannten an der Seitenwand des Kolbenelements 20 in Verbindung.

Eine Stange 24 ist mit dem Kolbenelement 20 an einem seiner Enden befestigt und an dem entgegengesetzten Ende mit einer weiteren Stange 28 eines weiteren Kolbenelements 30 eines über dem Kolben 12 angeordneten Hydraulikzylinders 26 verbunden. Der Hydraulikzy­ linder 26 ist ausgelegt dazu, durch über bzw. unter dem Kolbenelement 30 angeordnete Öff­ nungen 36 und 37 Hydrauliköl zugeführt zu bekommen und abzugeben.

Bei einer Druckgußmaschine mit der obigen Struktur liegt der Pegel L der Oberfläche des geschmolzenen Metalls 10 in dem Schmelztiegel über dem Durchgangsloch 22 des Zylin­ derabschnitts 18, so daß geschmolzenes Metall 10 durch das Durchgangsloch 22 in den Zylinderabschnitt 18 zugeführt wird. Bei einem Druckgußzyklus wird zunächst das Kol­ benelement 20 angehoben, wie in Fig. 2A gezeigt, bis das Seitendurchgangsloch 22 des Zylinders 18 Bindung mit dem Verbindungsloch 32 des Kolbenelements 20 kommt, und das geschmolzene Metall 10 strömt durch das Durchgangsloch 22, das Verbindungsloch 32 und das Rücksperrventil 34 in den Zylinderabschnitt 18. Wenn das Kolbenelement 20, wie in Fig. 2B gezeigt, abgesenkt wird, wird das Rücksperrventil 34 in dem Kolbenelement 20 einem von dem Inneren des Zylinderabschnitts 18 zu dem äußeren gerichteten Druck aus­ gesetzt, so daß das Rücksperrventil 34 geschlossen wird und kein geschmolzenes Metall 10 in dem Zylinder durch das Verbindungsloch 32 ausströmen kann.

Das geschmolzene Metall 10 in dem Zylinderabschnitt 18 wird über den Injektionsweg 15 in die Metallform 16 injiziert, wenn das Kolbenelement 30 des Hydraulikzylinders 26 abgesenkt wird, um das Kolbenelement 20 herunterzudrücken. Nach dem Injizieren wird das Kol­ benelement 20 innerhalb des Zylinderabschnitts 18 ohne Öffnen der Metallform 16 angeho­ ben, wie in Fig. 2C gezeigt. Folglich herrscht innerhalb des Zylinderabschnitts 18 ein nega­ tiver Druck, so daß wenn das Verbindungsloch 32 in Verbindung mit dem Durchgangsloch 22 des Zylinderabschnitts 18 kommt, das geschmolzene Metall 10 durch das Durchgangs­ loch 22, das Verbindungsloch 32 und das Rücksperrventil 34 in den Zylinderabschnitt 18 gezogen wird. Danach wird die Metallform 16 geöffnet und ein Gußerzeugnis 40 aus der Metallform herausgenommen, wenn das injizierte Metall ausreichend abgekühlt ist.

In diesem Zustand ist das geschmolzene Metall 10 in der Düse 14 wie das außerhalb ange­ ordnete geschmolzene Metall 10 dem Atmosphärendruck ausgesetzt. Jedoch liegt der Oberflächenpegel des geschmolzenen Metalls 10 in der Düse 14 höher als der des äußeren geschmolzenen Metalls 10, so daß das Rücksperrventil 34 in dem Kolbenelement 20 einem Schließdruck ausgesetzt ist, und damit kann das geschmolzene Metall 10 in der Düse 14 nicht ausströmen und wird innerhalb der Düse 14 gehalten. Dann beginnt ein weiterer Druckgußzyklus aus diesem Zustand heraus in der oben beschriebenen Weise. Zu beachten ist, daß die Düse 14 mit dem geschmolzenen Metall 10 gefüllt ist, und das vordere Ende des geschmolzenen Metalls 10 sich in diesem Zustand nicht zurückbewegt.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel für die Druckgußmaschine und das Ver­ fahren zum Steuern des Druckgußzyklus kann die für einen Druckgußzyklus erforderliche Zeit reduziert werden, weil der Kanal des geschmolzenen Metalls 10 zum Injizieren ge­ schmolzenen Metalls in die Metallform 16 wegen der Wirkung des Rücksperrventils 34 in dem Kolbenelement 20 sehr kurz ausgeführt werden kann. Ferner nimmt das geschmolzene Metall in dem Zylinder in minimalem Umfang Luftblasen auf, wenn es sich in dem Druckguß­ zyklus bewegt, und da der Injektionsweg hinab zu der Metallform 16 sehr kurz ausgeführt ist, kann eine bessere Qualität der Erzeugnisse realisiert werden.

Daher erzeugt eine erfindungsgemäße Druckgußmaschine keine fehlerhaften Erzeugnisse mit Luftblasen unter der Oberfläche. Ihre Struktur ist einfach, und sie bietet einen zuverläs­ sigen Druckgußbetrieb.

Bei dem erfindungsgemäßen Druckgußverfahren wird ein in dem Kolben 12 angeordnetes Kolbenelement 20 mit einem Rücksperrventil 34 verwendet und die Metallform 16 nur nach dem Druckgußschritt geöffnet, um die Bewegung des geschmolzenen Metalls 10 aus der Düse 14 herauszuminimieren, so daß Druckgußerzeugnisse hoher Qualität schnell herge­ stellt werden können.

Claims (3)

1. Druckgußmaschine mit einem Kolben (12) einer Düse (14) zum Injizieren von dem Kolben (12) zugeführtem geschmolzenen Metalls (10) in eine Metallform (16), wobei der Kolben (12) aufweist einen Zylinderabschnitt (18) mit einem durch einen oberen Bereich sei­ ner Seitenwand gebohrten Durchgangsloch (22) zum Einführen geschmolzenen Metalls (10) und ein Kolbenelement (20) zur gleitenden Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinderab­ schnitts (18), dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenelement (20) versehen ist mit einem Verbindungsloch (32), das an einer vorbestimmten Position mit dem Durchgangsloch (22) in Verbindung steht und sich von der Seitenwand des Kolbenelements (20) aus durch dessen Inneres erstreckt, und daß das Verbindungsloch (32) mit einem darin angeordneten Rück­ sperrventil (34) versehen ist, um nur eine Strömung von der Seitenwand des Kolbenele­ ments (20) aus zuzulassen.

2. Druckgußmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbin­ dungsloch (32) an der Seitenwand des Kolbenelements (20) offen ist und mit einer entlang des gesamten Weges um die Seitenwand des Kolbenelements (20) herum ausgebildeten Rille (33) in Verbindung steht.

3. Druckgußverfahren mit den Schritten: Vorsehen eines Kolbens (12) und einer Düse (14) zum Injizieren von dem Kolben (12) zugeführtem geschmolzenen Metalls in eine Metall­ form (16); Ausbilden eines Durchgangslochs (22) durch einen oberen Bereich einer Seiten­ wand eines Zylinderabschnitts (18) des Kolbens (12) zum Einführen des geschmolzenen Metalls (10); und Vorsehen eines Kolbens (20), der sich innerhalb des Zylinderabschnitts 18) gleitend hin und her bewegt, um geschmolzenes Metall (10) in die Metallform (16) zu injizieren, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die weiteren Schritte: Ausbilden eines Verbindungslochs (32) in dem Kolben (20) wobei das Verbindungsloch (32) an einer vorbestimmten Position mit dem Durchgangsloch (22) in Verbindung steht und sich von der Seitenwand des Kolbenelements (20) aus durch dessen Inneres erstreckt; Vorsehen eines Rücksperrventils (34) in dem Verbindungsloch (32), um nur eine Strömung von der Seiten­ wand des Kolbenelements (20) aus zuzulassen; Zuführen des geschmolzenen Metalls (10) durch das Durchgangsloch (22) in den Zylinderabschnitt (18); und Injizieren des geschmol­ zenen Metalls (10) in dem Zylinderabschnitt (18) in die Metallform (16) durch Bewegen des Kolbens (20) zum Gleiten und dann in eine mit dem Durchgangsloch (22) ausgerichtete Position, bevor die Metallform (16) zum Herausnehmen eines Gußerzeugnisses geöffnet wird.