DE19923162A1

DE19923162A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Gußteilen, insbesondere Aluminiumgußteilen

Info

Publication number: DE19923162A1
Application number: DE1999123162
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Rolle
Original assignee: Mecana S A Maschinenfabrik Sch
Current assignee: Mecana S A Maschinenfabrik Sch
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-11-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Gußteilen, insbesondere Aluminiumgußteilen und eine Vorrichtung zum Herstellen von Gußteilen, insbesondere von Aluminiumgußteilen, bestehend aus mindestens einer Gießvorrichtung und mindestens zwei Kokillen. DOLLAR A Durch die Verlagerung der Kokillen mit dem erstarrenden Gußteil aus der Gießvorrichtung heraus wird es möglich, während des Erstarrungsvorganges bereits mit der weiteren Kokille ein weiteres Gußteil zu gießen, wonach dann die weitere Kokille während des Erstarrungsvorganges aus der Gießvorrichtung entfernt wird. Somit wird die Kapazität der Gießvorrichtung nicht mehr durch die Erstarrungszeit limitiert, sondern die tatsächliche Kapazität der Gießvorrichtung kann genutzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Gußteilen, insbesondere Aluminiumgußteilen und eine Vorrichtung zum Herstellen von Gußteilen, insbesondere von Aluminiumgußteilen, bestehend aus mindestens einer Gießvorrichtung und mindestens zwei Kokillen.

Durch Gießen können viele Metallteile, insbesondere Aluminiumteile in großen Mengen und speziellen technischen Eigenschaften hergestellt werden, z. B. Motorkolben, Ansaugkrümmer, Zylinderköpfe und Motorblöcke.

Die Auswahl des Anlagentyps wird in der Regel von der geforderten Produktionsleistung bestimmt. Für geringe Produktionsmengen werden üblicherweise stationäre Reihen-Gießzellen eingesetzt, die aus ein bis drei Gießvorrichtungen bestehen. In diesen Zellen wird mit einer durchschnittlichen Produktionsleistungen von ca. 10 Gußteilen pro Stunde und pro Gießvorrichtung gearbeitet, d. h. 10 bis 30 Gußteilen pro Zelle.

Wird eine größere Produktionsmenge benötigt, werden Gießkarussels oder ähnliche Systeme verwendet, auf denen bis zu sechs Gießvorrichtungen montiert sind und mit denen bis zu 60 Gußteile pro Stunde hergestellt werden können.

Für die Herstellung von Motorkolben werden normalerweise Gießzellen verwendet, die aus maximal drei in Reihe aufgestellten Gießvorrichtungen bestehen. Bei der Verwendung von Zweifach-Kokillen kann hier aufgrund der geringen Gußteilgröße und der daraus resultierenden kurzen Erstarrungszeit eine Produktionsleistung von bis zu 300 Motorkolben pro Stunde erreicht werden.

Aus der DE 42 38 689 C2 ist eine Anlage zur Herstellung von Gußstücken bekannt, die aus zwei Stationen besteht und druckmittelbetätigte Mechanismen zum Öffnen und Schließen der geteilten Kokillen aufweist, die die beiden Stationen wechselweise beaufschlagen, so daß diese wechselweise Arbeits- und Gießstation sind.

Bei allen bekannten Systemen stellt die Erstarrungszeit den die Taktzeit limitierenden Faktor dar, so daß bei zunehmender Erstarrungszeit die theoretisch mögliche Leistungsfähigkeit der Gießvorrichtung um bis zu ca. 60% eingeschränkt wird.

Aufgabe der Erfindung ist somit, diese Kapazitätsbeschränkung zu vermindern bzw. zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen von Gußteilen, insbesondere Aluminiumgußteilen mit folgenden Verfahrensschritten gelöst:

- Gießen des Gußteiles mittels einer über eine Gießvorrichtung befüllbaren ersten Kokille,
- Entnehmen der ersten Kokille aus der Gießvorrichtung,
- während des Erstarrens des Gußteiles in der ersten Kokille Gießen mindestens eines weiteren Gußteiles in einer weiteren Kokille,
- Rückführen der ersten Kokille zu der Gießvorrichtung,
- Öffnen der ersten Kokille, Entnahme des Gußteiles, Reinigung der Kokille, Schließen und Verspannen der Kokille,
- Gießen des nächsten Gußteiles in der ersten Kokille.

Durch die Verlagerung der ersten Kokille mit dem erstarrenden Gußteil aus der Gießvorrichtung heraus wird es möglich, während des Erstarrungsvorganges bereits mit der weiteren Kokille ein weiteres Gußteil zu gießen, wonach dann die weitere Kokille während des Erstarrungsvorgangs aus der Gießvorrichtung entfernt wird. Somit wird die Kapazität der Gießvorrichtung nicht mehr durch die Erstarrungszeit limitiert, sondern die tatsächliche Kapazität der Gießvorrichtung kann genutzt werden.

Bei Gießvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik steht die Gießvorrichtung während des Erstarrungsvorganges still. Der Arbeitszyklus ist hierbei wie folgt:

- Erstarrungszeit
- Öffnen der Kokille
- Entnahme des Gußteiles
- Reinigung der Kokille
- Filter und Kerne einlegen
- Schließen und Verspannen der Kokille
- Gießen
- Erstarrungszeit (bis ca. 2/3 der für die anderen Vorgänge benötigten Zeit)

Gemäß der Erfindung erfolgen nur noch die Schritte vom Öffnen der Kokille bis zum Gießen in der Gießvorrichtung. Nach dem Gießen wird die gespannte Kokille aus der Gießvorrichtung entnommen und in einen äußeren Kreislauf integriert, in dem die Erstarrung stattfindet.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Gießvorgang sowie das Öffnen der Kokille, die Entnahme des Gußteiles, das Reinigen der Kokille, gegebenenfalls das Einlegen von Filtern und Kernen, sowie das Schließen und Verspannen der Kokille im Bereich der Gießvorrichtung und das Erstarren der Gußteile und das Rückführen der Kokille zu der Gießvorrichtung in einem äußeren Kreislauf auf einem Drehtisch erfolgt.

Im Rahmen der Erfindung liegt eine Vorrichtung zum Herstellen von Gußteilen, insbesondere von Aluminiumgußteilen, bestehend aus mindestens einer Gießvorrichtung und mindestens zwei Kokillen, wobei die Kokillen während des Erstarrungsvorganges aus der Gießvorrichtung entnehmbar sind.

Eine Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Kokillen während des Erstarrungsvorganges auf einem Drehtisch angeordnet sind.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Kokillen ständig mit einer Kühlvorrichtung verbunden sind.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß Mittel zum Verriegeln der Kokillen während des Erstarrungsvorganges vorgesehen sind.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Kokillen im Schwerkraftgußverfahren befüllbar sind.

Es kann auch zweckmäßig sein, daß die Kokillen im Niederdruckgußverfahren befüllbar sind.

Die Vorteile der Erfindung bestehen im wesentlichen darin, daß bei gleichem Produktionsausstoß die Anzahl der für eine bestimmte Produktionsmenge erforderlichen Gießvorrichtungen um bis zu 2/3 reduziert werden kann bzw. der Produktionsausstoß um 2/3 gesteigert werden kann, ohne daß zusätzliche Gießvorrichtungen benötigt werden. Hierdurch reduzieren sich die Produktionskosten, der Platzbedarf und die Personal- und Wartungskosten. Zudem kann der Maschinenbediener an der Gießvorrichtung bleiben, wohingegen er bei Reihengießvorrichtungen von einer Gießvorrichtung zu der nächsten laufen muß.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2a und Fig. 2b räumliche Ansichten von erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Schwerkraftgießen von Kolben und Zylinderköpfen,

Fig. 3 eine räumliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Niederdruckgießen,

Fig. 4a und Fig. 4b Ablaufschemata mit zwei bzw. drei belegten Drehtischstationen.

In Fig. 1 ist eine Gießvorrichtung 1 in Form eines Gießroboters dargestellt, die flüssiges Metall in die dafür vorbereiteten Kokillen 2 gießt. Anschließend werden die gekühlten Kokillen 2 für die Dauer des Erstarrungsvorganges auf einen Drehtisch 3 verbracht, wo während eines Umlaufes die Abkühlung der Gußteile (hier: Zylinderköpfe) erfolgt. Anschließend werden die Kokillen 2 wieder auf die Linearbahn 4 verbracht, auf der neben der Gießvorrichtung 1 auch Vorrichtungen zum Öffnen und Verschließen der Kokillen 2, zur Entnahme des Gußteiles aus der Kokille 2 und zum Reinigen der Kokille 2 angeordnet sind. Nach dem Durchlaufen dieser Stationen kann einerseits das fertige Gußteil abtransportiert werden, andererseits wird die Kokille 2 durch Einlegen von Filtern und Kernen 5 für den nächsten Gießvorgang vorbereitet und anschließend geschlossen und verspannt. Durch das Verbringen der Kokillen 2 auf den Drehtisch während der Erstarrungszeit können mit weiteren Kokillen 2 die Schritte der Entnahme des Gußteils und des Vorbereitens der Kokille 2 für den nächsten Gießvorgang im Bereich der Linearbahn 4 durchgeführt werden, ohne daß es in diesem Bereich zu einem Stillstand kommt.

In Fig. 2a ist dargestellt, wie die Kokille 2 in eine entsprechende Kokillenaufnahme 6 des Drehtisches 3 eingeschoben bzw. aus dieser zur Bearbeitung entnommen werden kann. Weiterhin ist zu erkennen, daß die Kokille 2 ständig mit dem Kühlsystem über Schläuche 7 verbunden ist. Bei Dieselkolben kann die Gießvorrichtung 1 entsprechend den technologischen Anforderungen zum Gießvorgang in eine Schräglage geschwenkt werden. Der Drehtisch 3 schwenkt mit der Maschine mit (bei kleinen Dimensionen) oder fährt vor dem Schwenken aus der Gießvorrichtung 1 heraus (bei großen Dimensionen). Die zum Kolbenguß verwendeten Kokillen 2 sind verhältnismäßig klein und werden deshalb auf einer Platte montiert, die während des Ein-/Ausfahrens des Drehtisches 3 als Stütze bzw. Führung dient.

Bei Vorrichtungen zum Gießen von Zylinderköpfen bzw. Motorblöcken (Fig. 2b) mit Schwerkraft wird eine stationäre Gießmaschine eingesetzt (kein Schwenken während des Gießens). Da die Kokillen 2 für das Zylinderkopf bzw. Motorblockgießen verhältnismäßig groß sind, sind sie selbsttragend und können daher ohne zusätzliche Abstützung in den Drehtisch ein- oder ausgefahren werden.

Eine derartige Produktionszelle kann je nach der herzustellenden Kolbengröße zwei bis drei Reihen- Gießmaschinen ersetzen.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Gießen von Zylinderköpfen bzw. Motorblöcken mit Niederdruck erlaubt das erfindungsgemäße Vorsehen eines Drehtisches 3 eine zusätzliche Leistungssteigerung des kombinierten Gießvorrichtungs- und Gießofensystems.

Im normalen Anwendungsfall ist während der notwendigen Erstarrungszeit nicht nur die gesamte Gießvorrichtung 1, sondern auch der Gießofen blockiert. Bei Einsatz eines Drehtisches 3, auf dem die Erstarrung stattfindet, können die Gießvorrichtung und der Ofen während der Erstarrungszeit parallel einen oder zwei weitere Zyklen durchlaufen. Eine spezielle Vorrichtung zum Aufrechterhalten des Niederdrucks (beim Abheben vom Gießofen) muß allerdings hierfür vorgesehen sein.

Das Gießen erfolgt hierbei nicht per Schwerkraft, sondern mittels eines Druckofens von unten. Die Kokillen 2 erfordern im Gegensatz zum Schwerkraft-Gießen keinen komplexen Aufbau, da sie horizontal unterteilt sind und daher auch nach der Entnahme aus der Gießvorrichtung automatisch geschlossen bleiben. Der Ofen kann wie bei herkömmlichen Gießvorrichtungen für den Wechsel leer-voll verschoben werden.

Fig. 4 zeigt schließlich die Ablaufschemata beim Gießen von Zylinderköpfen für einen mit zwei und einen mit drei Kokillen 2 belegten Drehtisch 3, wobei die Schritte 1 bis 15 die Vorbereitung der Kokille 2 für das Gießen sowie den Gießvorgang selbst umfassen (beginnend mit dem Lösen der Kokillenverklammerung und endend mit dem Zurückschwenken der Gießpfanne der Gießvorrichtung 1), Schritt 16 das Aufnehmen der Kokille 2 durch den Drehtisch 3 (der hier in die Gießvorrichtung 1 eingefahren und nach Aufnahme der Kokille 2 wieder ausgefahren wird), Schritt 17 das Drehen des Drehtisches und Schritt 18 das Absetzen der Kokille 2 in der Gießvorrichtung 1 umfassen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Gußteilen, insbesondere Aluminiumgußteilen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Gießen des Gußteiles mittels einer über eine Gießvorrichtung (1) befüllbaren ersten Kokille (2),
- Entnehmen der ersten Kokille (2)aus der Gießvorrichtung (1),
- während des Erstarrens des Gußteiles in der ersten Kokille (2) Gießen mindestens eines weiteren Gußteiles in einer weiteren Kokille (2),
- Rückführen der ersten Kokille (2) zu der Gießvorrichtung (1),
- Öffnen der ersten Kokille (2), Entnahme des Gußteiles, Reinigung der Kokille(2), Schließen und Verspannen der Kokille (2),
- Gießen des nächsten Gußteiles in der ersten Kokille (2).

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießvorgang sowie das Öffnen der Kokille(2), die Entnahme des Gußteiles, das Reinigen der Kokille (2), gegebenenfalls das Einlegen von Filtern und Kernen, sowie das Schließen und Verspannen der Kokille (2) im Bereich der Gießvorrichtung (1) und das Erstarren der Gußteile und das Rückführen der Kokille (2) zu der Gießvorrichtung (1) in einem äußeren Kreislauf auf einem Drehtisch (3) erfolgt.

3. Vorrichtung zum Herstellen von Gußteilen, insbesondere von Aluminiumgußteilen, bestehend aus mindestens einer Gießvorrichtung und mindestens zwei Kokillen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillen (2) während des Erstarrungsvorganges aus der Gießvorrichtung (1) entnehmbar sind.

4. Vorrichtung zum Herstellen von Gußteilen gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillen (2) während des Erstarrungsvorganges auf einem Drehtisch (3) angeordnet sind.

5. Vorrichtung zum Herstellen von Gußteilen gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillen (2) ständig mit einer Kühlvorrichtung verbunden sind.

6. Vorrichtung zum Herstellen von Gußteilen gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Verriegeln der Kokillen (2) während des Erstarrungsvorganges vorgesehen sind.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillen (2) im Schwerkraftgußverfahren befüllbar sind.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillen (2) im Niederdruckgußverfahren befüllbar sind.