DE19841229A1

DE19841229A1 - Die casting machine for light metal casting in an evacuated form

Info

Publication number: DE19841229A1
Application number: DE1998141229
Authority: DE
Inventors: Hans-Guenther Thurner
Original assignee: Magna BDW Technologies GmbH
Current assignee: Magna BDW Technologies GmbH
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2000-03-16
Also published as: EP0985473A1

Abstract

Es wird eine Druckgießmaschine für den Leichtmetallguß beschrieben. In einer evakuierten Form, die aus zwei Formhälften besteht, sind Öffnungen zum Einspritzen von flüssigem Metall und Ausstoßen der gegossenen Teile sowie mit Kühlkanälen versehen. An alle Trennflächen innerhalb der Form, gleichgültig welche geometrische Gestalt diese haben, wird über Kanäle in der Form ständig Sauerstoff unter Druck etwas oberhalb der Atmosphäre angelegt. Dieser ständige Sauerstoffstrom gelangt ebenfalls ständig nach außen und in das Innere der Form. Das Vakuum zieht keine Luft oder schädliche Gase von außen in die Form.A die casting machine for light metal casting is described. In an evacuated mold, which consists of two mold halves, openings for injecting liquid metal and ejecting the cast parts as well as cooling channels are provided. Channels in the mold constantly apply oxygen under pressure slightly above the atmosphere to all dividing surfaces within the mold, regardless of their geometric shape. This constant flow of oxygen also constantly flows outside and inside the mold. The vacuum does not draw air or harmful gases into the mold from the outside.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leichtmetall-Druck gieß-Maschine, bei der die mit flüssigem Leichtmetall zu füllende Form kurz vor dem Füllen evakuiert ist.The present invention relates to light metal printing casting machine, in which the with liquid light metal too filling form is evacuated shortly before filling.

Es ist bekannt, statt die Form zu evakuieren, die Form unter erheblichem Druck mit Sauerstoff zu füllen, um dann das flüs sige Metall mit erhöhter Geschwindigkeit in die Form einzu spritzen. Mit diesem Verfahren verzichtet man auf das Evaku ieren und erzielt eine gewünschte Qualität des Druckgußteiles. Aber die Vorfüllung mit Sauerstoff und das Einspritzen des flüssigen Metalls unter erhöhter Geschwindigkeit in die Sauer stoffatmosphäre in der Form ist sehr aufwendig.It is known, instead of evacuating the form, the form below to fill considerable pressure with oxygen in order to then flow metal into the mold at increased speed inject. With this method, the evacu is dispensed with and achieve a desired quality of the die-cast part. But the pre-filling with oxygen and the injection of the liquid metal at high speed into the acid atmosphere in the mold is very complex.

Auch beim bekannten Vakuum-Druckgießen werden zunehmend Formen verwendet, die wegen der komplizierten Gestaltung der zu gie ßenden Teile immer komplizierter werden. So werden gehärtete Formeinsätze in eine Grundform beispielsweise durch Mitein anderverschrauben eingefügt. Es greifen Ausstoßer, Auswerfer oder Schieber durch die Form und es wird immer schwieriger, diese Formen für das erforderliche pure Vakuum abzudichten, und die Form innen von schädlichen Gasen frei zu halten. Hier bei ist zu berücksichtigen, daß die gegossenen Teile nach je dem Spritzvorgang aus einer geöffneten Form entnommen werden müssen, um anschließend die Form wieder zu schließen und das Vakuum für einen neuen Spritzvorgang aufzubauen. Bei kompli zierten Formen treten immer wieder Dichtprobleme auf.Molds are also increasingly used in the known vacuum pressure casting used because of the complicated design of the gie eating parts are becoming more and more complicated. So be hardened Mold inserts into a basic shape, for example by being together screwed in. There are ejectors, ejectors or slider through the shape and it becomes more difficult to seal these molds for the required pure vacuum, and keep the shape free of harmful gases inside. Here at is to be considered that the cast parts depending on be removed from an open mold during the spraying process to then close the mold again and the Build vacuum for a new spraying process. With compli Ornate forms repeatedly encounter sealing problems.

Um diese Probleme zu beherrschen, wird erfindungsgemäß vorge schlagen, in die Form Sauerstoff mit geringem, knapp über dem Atmosphärendruck liegenden Druck an die Stellen der Form ein zuleiten, die als Fugen, Trennflächen oder Kanäle Ursachen für die Undichtigkeit sind. Beispielsweise wird der eingeleitete Sauerstoff an die Flächen geleitet, mit denen gehärtete Ein sätze in der Grundform aufliegen oder an die Flächen, an denen die Formhälften in der geschlossenen Stellung aufeinander lie gen oder an die Führungsbohrungen für Auswerfer oder für ande re mechanische Einsätze in der Form oder ähnliches. Der ge ringfügige Druck des Sauerstoffs liegt erfindungsgemäß zwi schen 0,3 und 1 at, etwa im Bereich von 0,5 at und wird stän dig aufrechterhalten, also nicht nur während der Evakuierpha se. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann auch beim Schließen der Form der Druck auf 2 bis 3 bar erhöht werden, um eingeschlossene Luft zu verdrängen. In jedem Fall dringt eine über den Druck eingestellte oder gesteuerte Menge von Sauer stoff sowohl in die Form als auch durch die Undichtigkeiten nach außen. Das Nach-Außen-Dringen ist erwünscht, um eine Zirkulation bei dem geringen Druck aufrechtzuerhalten und soweit Sauerstoff in die Form gelangt und mit dem eingespritz ten flüssigen Metall reagiert, ist auch das kein Nachteil. Nach den Erfahrungen mit dem Verfahren, das mit Sauerstoff statt mit Vakuum arbeitet, kann eine erhöhte Porenfreiheit in den Strukturen des fertigen Teiles erwartet werden. Diese er höhte Porenfreiheit wird sich insbesondere in der Oberfläche der gegossenen Teile wiederfinden, was eine erwünschte Güte der gegossenen Teile erzielt.In order to master these problems, the invention proposes beat in the form of oxygen with little, just above that Atmospheric pressure at the points of the mold which cause as joints, parting surfaces or channels for the leaks are. For example, the one initiated Oxygen passed to the surfaces with which hardened one sentences in the basic form or on the surfaces where the mold halves were in the closed position or to the guide holes for ejectors or for others re mechanical inserts in the form or the like. The ge According to the invention, the slight pressure of the oxygen is between between 0.3 and 1 at, approximately in the range of 0.5 at and becomes constant maintain dig, not only during the evacuation phase According to an advantageous embodiment, the Closing the mold the pressure can be increased to 2 to 3 bar to dislodge trapped air. In any case, one penetrates amount of acid adjusted or controlled by pressure fabric both in the form and through the leaks outward. The outward penetration is desirable to one Maintain circulation at low pressure and as far as oxygen gets into the mold and with the injected reacting th liquid metal is not a disadvantage either. After the experience with the procedure that with oxygen instead of working with vacuum, there can be increased pore freedom the structures of the finished part are expected. This he Increased pore clearance is particularly evident in the surface of the cast parts find what a desired goodness of the cast parts.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand der beige fügten Zeichnungen.Further details, features and advantages result from the following description of the invention with reference to the beige added drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Druckgieß-Ma schine gemäß der vorliegenden Erfindung und Fig. 1 is a schematic representation of a die casting machine according to the present invention and

Fig. 2 im schematischen Schnitt Einzelheiten der Erfindung. Fig. 2 in schematic section details of the invention.

In Fig. 1 ist eine Druckgießmaschine 10 zum Vergießen von Leichtmetallegierungen wie Aluminium- oder/und Magnesium legierungen dargestellt. Zwischen einer Kopfplatte 12 ist mittels eines Kniehebelmechanismus 14 und einem Schließzy linder 15 eine bewegliche Aufspannplatte 16 mit einer darauf befestigten beweglichen Formhälfte 18 gegenüber einer festen Aufspannplatte 20 bewegbar, auf der eine feste Formhälfte 22 angeordnet ist. Sobald die beiden Formhälften 18 und 22 fest aufeinander gepresst sind, wird das Innere 24 der Form evaku iert und in das Vakuum wird das flüssige Metall aus einer Druckkammer 26 mittels vom Zylinder 30 angetriebenen Druck kolben 28 eingespritzt.In Fig. 1, a die casting machine 10 for casting light metal alloys such as aluminum and / or magnesium alloys is shown. Between a head plate 12 by means of a toggle mechanism 14 and a closing cylinder 15, a movable platen 16 with a movable mold half 18 fastened thereon is movable relative to a fixed platen 20 on which a fixed mold half 22 is arranged. As soon as the two mold halves 18 and 22 are pressed firmly against one another, the interior 24 of the mold is evacuated and the liquid metal is injected into the vacuum from a pressure chamber 26 by means of piston 30 driven by the pressure piston 28 .

Bei wiedergeöffneter Form wird das flüssige Teil aus dem Inne ren 24 mittels Auswerferstiften 32, die von einem Zylinder 34 angetrieben werden, ausgeworfen. Während des ganzen Betriebes wird Sauerstoff aus Sauerstoffflaschen 40 in die verschiedenen und verschieden geformten Flächen, die innerhalb der Form auf einanderliegen, eingeleitet. In den Leitungen 42 befinden sich Druckminderer 44, die den Druck der Sauerstoffflaschen 40 auf einen geringen Überdruck reduzieren. Über einen Verteiler 46, der zugleich einen Druckregler enthalten kann, und weiteren Leitungen 48 gelangt der Sauerstoff als dichtendes und ver drängendes Medium an die verschiedenen Fugen und Spalten, die sich in der Form gewollt oder ungewollt während des Betriebes ausbilden, was anhand von Fig. 2 nachstehend näher erläutert wird. Der Druckverteiler und Druckregler 46 sorgen hierbei, daß die verschiedenen Leitungen 48 gegebenenfalls unterschied liche Drücke weiterleiten oder Druckschwankungen ausgleichen. Insbesondere beim Schließen der Form kann der Druck auch er höht werden.When the mold is opened again, the liquid part is ejected from inside 24 by ejector pins 32 , which are driven by a cylinder 34 . During the entire operation, oxygen is introduced from oxygen cylinders 40 into the various and differently shaped surfaces that lie on top of one another within the mold. In the lines 42 there are pressure reducers 44 which reduce the pressure of the oxygen cylinders 40 to a slight excess pressure. Via a distributor 46 , which can also contain a pressure regulator, and further lines 48 , the oxygen, as a sealing and displacing medium, reaches the various joints and gaps, which are intentionally or unintentionally formed during operation, which is shown in FIG. 2 is explained in more detail below. The pressure distributor and pressure regulator 46 ensure that the different lines 48 pass on different pressures or compensate for pressure fluctuations. In particular when closing the mold, the pressure can also be increased.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls schematisch die beiden Formhälften 18 und 22, die im vorliegenden Beispiel bei kompliziert ge formten Teilen oft notwendige gehärtete Einsätze 50 in der beweglichen Formhälfte 18 und 52 in der festen Formhälfte 22 aufweisen. Eine der Sauerstoffzuleitungen 48, die Zuleitung 48a, mündet in einen Kanal 54, der zunächst mit einer Fase 56 in Verbindung steht, welche üblicherweise in den Randecken zwischen dem gehärteten Einsatz 50 und der beweglichen Form hälfte 18 aus Montage- und Demontagegründen freigelassen wird. Die sich hieran anschließenden Flächen zwischen dem gehärteten Einsatz 50 und der beweglichen Formhälfte 18 sitzen normaler weise dicht aufeinander und bilden keine Fuge. Dennoch steht im Betrieb oft ein geringfügiger Zwischenraum 58, beispiels weise durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Materialien. In diesen Zwischenraum dringt im Sinne der eingezeichneten kleinen Pfeile der zugeführte Sauerstoff ein und dichtet diese Zwischenräume gegenüber dem Vakuum im Innern 24 ab. Die Luft wird durch Sauerstoff ersetzt. Fig. 2 also shows schematically the two mold halves 18 and 22 , which in the present example often have hardened inserts 50 in the movable mold half 18 and 52 in the fixed mold half 22 with complicated ge molded parts. One of the oxygen supply lines 48 , the supply line 48 a, opens into a channel 54 , which is initially connected to a chamfer 56 , which is usually left free in the corners between the hardened insert 50 and the movable mold half 18 for assembly and disassembly reasons. The adjoining surfaces between the hardened insert 50 and the movable mold half 18 normally sit close together and do not form a joint. Nevertheless, there is often a slight gap 58 during operation, for example due to the different expansion coefficients of the two materials. The supplied oxygen penetrates into this space in the sense of the small arrows shown and seals these spaces from the vacuum in the interior 24 . The air is replaced by oxygen.

In gleicher Weise wird über einen an eine Zuleitung 48c an schließenden Kanal 60 die Fase 62 und eventuelle Zwischenräume 64 zwischen der festen Formhälfte 22 und dem Einsatz 52 einge leitet, wodurch an dieser Stelle vorhandene oder entstehende Undichtigkeiten abgedichtet werden.In the same way, the chamfer 62 and any gaps 64 between the fixed mold half 22 and the insert 52 are passed in via a supply line 48 to a closing channel 60 , as a result of which existing or emerging leaks are sealed at this point.

Auf der Seite der beweglichen Formhälfte 18 und dem Einsatz 50 kreuzen die Führungskanäle der Auswerferstifte 32 den Zwi schenraum 58, so daß über den Toleranzabstand der Auswerfer stifte zu den zugehörigen Führungskanälen hier dichtend wir kender Sauerstoff sowohl in das Innere 24 der Form als auch nach außen gelangt, was ebenfalls durch eingezeichnete kleine Pfeile angedeutet ist. Diese Möglichkeit der Entspannung des leichten Sauerstoffdrucks nach außen ermöglicht einen stän digen Sauerstoffstrom. Selbstverständlich können die Führungs kanäle der Auswerferstifte 32 auch direkt mit einem Kanal mit Sauerstoff versorgt werden.On the side of the movable mold half 18 and the insert 50 , the guide channels of the ejector pins 32 cross the intermediate space 58 , so that, via the tolerance distance of the ejector pins to the associated guide channels, we sealingly seal the oxygen in both the interior 24 of the mold and the outside arrives, which is also indicated by small arrows. This possibility of relaxing the slight oxygen pressure to the outside enables a constant flow of oxygen. Of course, the guide channels of the ejector pins 32 can also be supplied directly with a channel with oxygen.

Auf der Seite der festen Formhälfte 22 ist eine Vakuumleitung 66 angedeutet, über die die Form evakuiert wird. Sie kann aus einer Hülse oder einem Rohr bestehen, dessen Außenwandungen oder Grenzwandungen zur Form ebenfalls Zwischenräume aufweisen oder ausbilden können, die abzudichten sind. Ferner können in der Form eingesetzte Kanäle wie 54 und 60 aus Hülsen bestehen, die selbst Ausgänge von den Zwischenräumen in der Form schaf fen, so daß auch hierhinein Sauerstoff eindringt. In gleicher Weise wirkt die in der festen Formhälfte eingesetzte Druck kammer 26 wie eine solche Hülse bei der eventuell auftretende Spalte ebenfalls durch den durchströmenden Sauerstoff abge dichtet werden. Auch diese Sauerstoffwege sind durch kleine Pfeile angedeutet. Die sich ständig öffnende und schließende Trennfläche zwischen beweglicher und fester Formhälfte kann von einer Leitung 48b über einen Kanal 70 und einer Ringlei tung 72 mit Sauerstoff versorgt werden. Außerhalb der Ringlei tung 72 ist eine Dichtung 74 eingelegt. Beide Formhälften wer den ständig gekühlt, was im vorliegenden Fall durch einen Ringkanal 76 angedeutet ist. Die Zuführung von Kühlmittel er folgt über eine Hülse 78, die im eingezeichneten Beispiel durch die feste Formhälfte 22 und den Einsatz 52 durchgeführt ist. Auch derartige Kühlkanäle können Undichtigkeiten herbei führen, so daß auch diese von der Sauerstoffzirkulation zu er fassen sind.A vacuum line 66 is indicated on the side of the fixed mold half 22 , via which the mold is evacuated. It can consist of a sleeve or a tube, the outer walls or boundary walls of which also have or can form gaps between the form which are to be sealed. Furthermore, channels used in the mold, such as 54 and 60, can consist of sleeves, which themselves create exits from the gaps in the mold, so that oxygen also penetrates into them. In the same way, the pressure chamber 26 used in the fixed mold half acts like such a sleeve in the event of any gaps also being sealed by the oxygen flowing through. These oxygen paths are also indicated by small arrows. The constantly opening and closing interface between the movable and fixed mold half can be supplied with oxygen from a line 48 b via a channel 70 and a ring line 72 . Outside the ring line 72 , a seal 74 is inserted. Both mold halves who the constantly cooled, which is indicated in the present case by an annular channel 76 . The supply of coolant he follows via a sleeve 78 , which is carried out in the example shown by the fixed mold half 22 and the insert 52 . Even such cooling channels can cause leaks, so that they can be grasped by the oxygen circulation.

Die Zuführung von Sauerstoff erfolgt beispielsweise mit einem Druck von 0,5 at unabhängig von der Stellung der Formhälften ständig. Auf diese Weise wird allen konstruktiv bedingten und zeitweise auftretenden Undichtigkeiten ein geringer, aber per manenter Sauerstoffgegenstrom entgegengesetzt, der ein Nach strömen von Luft in das Innere 24 der Form verhindert. Im In neren 24 der Form entsteht der zusätzliche Vorteil durch die Reaktion des Gießmaterials mit dem Sauerstoff, was eine Wärme behandlung des Formteils ermöglicht und bessere Materialeigen schaften erzeugt.The supply of oxygen takes place, for example, at a pressure of 0.5 at, regardless of the position of the mold halves. In this way, all constructive and occasional leaks are counteracted by a small but permanent oxygen countercurrent which prevents air from flowing into the interior 24 of the mold. In the interior 24 of the mold, the additional advantage arises from the reaction of the casting material with the oxygen, which enables heat treatment of the molded part and produces better material properties.

Claims

1. Die casting machine for light metal casting in an evacuated form, which consists of two mold halves and with openings for injecting liquid metal and ejecting the cast parts and with cooling channels is seen ver, characterized in that at all gaps ( 56 , 62 ) and to all separating surfaces ( 58 , 64 ) within the mold, irrespective of their geometric shape or whether they are movably or immovably connected to one another, via channels ( 48 ) in the mold, oxygen under pressure is constantly applied slightly above the atmosphere, which is also constant flows out and into the interior ( 24 ) of the mold for the purpose of protecting the vacuum.

2. Die casting machine according to claim l, characterized, that the oxygen pressure depending on the closed position of the mold is variable.

3. Die casting machine according to claims 1 and 2, characterized, that when closing the mold the pressure from 0.3 to 1 bar, is preferably increased from 0.5 bar to 2 to 3 bar.