DE19943096B4

DE19943096B4 - Method and devices for filling the pressure chamber of a horizontal die casting machine with metal and alloys

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Publication number: DE19943096B4
Application number: DE19943096A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Kahn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: DE19943096A1

Abstract

Das Verfahren ermöglicht das genaue und schnelle Dosieren einer Druckkammer für das Druckgießverfahren. Das Verfahren sieht vor, daß die Metall-Legierung in eine Chargierkammer gebracht wird, die über einen Durchflußquerschnitt direkt mit der Druckkammer verbunden wird und Druckkammer und Chargierkammer zusammen um die Längsachse der Druckkammer so gedreht werden, daß die für einen Abguß notwendige Metallmenge aus der Chargierkammer in die Druckkammer befördert wird. Das Verfahren ist für die Verarbeitung von Metallen nach dem Druckgießverfahren vorgesehen.The method enables the accurate and rapid dosing of a pressure chamber for the die casting process. The method provides that the metal alloy is placed in a charging chamber, which is connected via a flow area directly to the pressure chamber and pressure chamber and charging chamber are rotated together about the longitudinal axis of the pressure chamber so that the amount of metal necessary for a casting from the charging chamber is transported into the pressure chamber. The method is intended for the processing of metals by die casting.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zum automatischen Gießen von Bauteilen nach dem Druckgießverfahren, bei dem Metall oder Metall Legierungen mit Hilfe einer Chargierkammer durch eine Drehbewegung in kurzer Zeit und ohne Turbulenzen in die Druckkammer eingebracht und anschließend druckgegossen werden.object The invention is a method and corresponding devices for automatic casting of components after die casting, at the metal or metal alloys by means of a charging chamber by a rotary movement in a short time and without turbulence in the pressure chamber introduced and then be die-cast.

Als Stand der Technik sind zahlreiche Vorrichtungen wie mechanisch bewegte Schöpf- und Gießlöffel, pneumatisch oder mechanisch betätigte Dosieröfen und Dosiertransporttiegel mit Stopfenverschluß bekannt, bei denen flüssiges Metall von oben mit frei fallendem Gießstrahl in die horizontale Druckkammer fällt. (vergl. "Beschickungseinrichtung" in Gießerei Lexikon, S. Hasse, Verlag Schiele und Schön, Ausgabe 1997, Seite 137–139, sowie "Automatische Beschickung der Druckgießmaschinen mit flüssigem Metall", O. Asbeck, in Gießerei, 49. Jahrgang, Heft 14 Seite 391–395).When The prior art is numerous devices such as mechanically moving Bale and ladles, pneumatic or mechanically operated metering and Dosing transport crucible with stopper closure known in which liquid metal from above with free falling pouring stream falls into the horizontal pressure chamber. (See "Feeder" in Foundry Lexicon, S. Hasse, publishing house Schiele and Schön, 1997 edition, pages 137-139, as well as "Automatic Charging the die casting machines with liquid Metal ", O. Asbeck, in foundry, Volume 49, volume 14 pages 391-395).

Schmelzeturbulenzen bis hinein in die 1. Phase des Druckgußprozesses, Oxidbildung, Schwankungen der Gießtemperatur und eine erhöhte Gasaufnahme führen zu erheblicher Beeinträchtigung der Schmelzequalität und damit zu Prozeßunsicherheiten und Schwankungen in der Produktqualität. Unter der Einfüllöffnung der Druckkammer tritt erhöhter Verschleiß durch Ausspülungen beim Aufprall des Gießstrahles auf. Bei den langen Füllzeiten kommt es zu Vorerstarrungen und zur Randschalenbildung in der Druckkammer, was Ausschuß und Produktionsstörungen verursachen kann.melt turbulence into the first phase of the die casting process, oxide formation, fluctuations the casting temperature and an increased Lead gas intake to considerable impairment the melt quality and thus to process uncertainties and fluctuations in product quality. Under the filling opening of the Pressure chamber occurs elevated Wear through irrigations upon impact of the pouring stream on. With the long filling times comes it to Vorerstarrungen and the edge shell formation in the pressure chamber, what committee and production disruptions can cause.

Schließlich ist in den meisten Fällen die Dosiergenauigkeit beeinträchtigt, eine weitere Ursache für erhöhten Materialaufwand und Ausschuß.Finally is in most cases dosing accuracy is impaired, another cause for increased Material expenditure and committee.

Die DE-OS 28 17 499 beschreibt eine Einrichtung für pneumatisch beaufschlagte Öfen zur dosierten Abgabe von Metall insbesondere an Druckgießmaschinen, bei der dem Ofen ein Kippgefäß mit einem Fühler zur Dosierung der Metallmenge zugeordnet ist.The DE-OS 28 17 499 describes a device for pneumatically actuated furnaces for the metered delivery of metal, in particular to die casting machines, in which the furnace is associated with a tilting vessel with a sensor for metering the amount of metal.

Die vorgeschlagene Einrichtung führt zu vermehrter Oxidbildung durch Umschüttvorgänge und zu ungleichmäßigen Gießtemperaturen bei der Verwendung des zusätzlichen Kippgefäßes an offener Atmosphäre. Am Fühler kann es leicht zu Metallansätzen kommen, wodurch die Prozeßsicherheit vermindert wird. Die Dosiergenauigkeit ist immer noch stark eingeschränkt, da sowohl das Ansprechen des Fühlers, als auch die Druckentlastung eine relativ lange Zeit benötigen, in welcher undefiniert Metall zufließen kann.The proposed device leads to increased oxide formation by Umschüttvorgänge and uneven casting temperatures when using the extra Tilting vessel in an open atmosphere. At the feeler can it's easy to metal approaches come, thereby increasing the process security is reduced. The dosing accuracy is still severely limited because both the response of the feeler, as well as the pressure relief need a relatively long time, in which can flow undefined metal.

Die DE 41 23 463 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Gußstücken mittels einer Druckgießmaschine, bei dem das Einbringen von schmelzflüssigem Metall aus einem Vorratsbehälter in eine Druckkammer aufgrund einstellbarer Druckdifferenzen zwischen beiden erfolgt und nach einer Füll- und Dosierphase ein füllkammerseitiger Gießkolben die Metallschmelze in einen Formhohlraum drückt. Bei dem Verfahren handelt es sich um eine Weiterentwicklung bekannter Vakuum Druckgießverfahren mit automatischer Metallansaugung (vergl. "Vacural-Verfahren" Gießereilexikon S. 1309–1311), bei dem die Schmelze von unten entgegen der Schwerkraft durch den in Form und Druckkammer aufgebauten Unterdruck über ein Saugrohr direkt aus einem Warmhalteofen angesaugt wird. Die Vakuum-Druckgießverfahren erfordern einen erheblichen Aufwand bei der Herstellung gasdichter Formen und besitzen im Vergleich zu den konventionellen Druckgießverfahren eine niedrigere Produktivität, bedingt durch die notwendigen Zeiten zum Aufbau des Unterdrucks. Außerdem muß der Ofen direkt mit der Druckkammer verbunden werden.The DE 41 23 463 A1 describes a method for producing castings by means of a die casting machine, wherein the introduction of molten metal from a reservoir into a pressure chamber due to adjustable pressure differences between the two and after a filling and dosing phase a filling chamber side casting piston presses the molten metal in a mold cavity. The method is a further development of known vacuum die casting method with automatic metal suction (see "Vacural method" foundry encyclopedia pp 1309-1311), in which the melt from below against gravity through the pressure built up in the form and pressure chamber via a Suction pipe is sucked directly from a holding furnace. The vacuum die casting process requires a considerable effort in the production of gas-tight molds and, compared to the conventional die-casting processes, has a lower productivity due to the times required to build up the negative pressure. In addition, the oven must be connected directly to the pressure chamber.

Beim Thixocasting (vergl. H. Kaufmann in Gießerei 81 (1994) Nr. 11 Seite 343/344) werden einzelne Legierungsbolzen auf Spulen-Karussellen induktiv aufgeheizt und mit Greifaggregaten in die entsprechend modifizierten Einfüllöffnungen von Druckgießmaschinen eingelegt und verpreßt. Die Notwendigkeit des Händlings der teilflüssigen Bolzen engt die Prozeßparameter weitgehend ein und führt in der Praxis zu erheblichen Produktivitätseinbußen und erhöhtem Automatisierungsaufwand im Vergleich zu konventionellem Druckguß.At the Thixocasting (see H. Kaufmann in Foundry 81 (1994) No. 11 page 343/344) are single alloy bolts on spool carousels heated inductively and with gripping units in the corresponding modified filling openings of die casting machines inserted and pressed. The need of the trade the semi-liquid Bolt narrows the process parameters largely introduces and leads in practice to significant productivity losses and increased automation effort compared to conventional die casting.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und Vorrichtungen für das prozeßsichere automatische Gießen von Bauteilen nach dem Druckgießverfahren zu schaffen, bei dem die Druckkammer turbulenzarm ohne Oxidation, Gasaufnahme und Gießtemperaturschwankungen in kurzer Zeit mit einer genau dosierten Metallmenge gefüllt wird.The The invention has as its object, a method and devices for the process-safe automatic casting of components according to the die casting process in which the pressure chamber is low in turbulence without oxidation, Gas absorption and casting temperature fluctuations is filled in a short time with a precisely metered amount of metal.

Die Aufgabe wird beim erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß das Metall oder die Metall-Legierung mit Hilfe einer über einen Durchflußquerschnitt direkt mit der Druckkammer der Druckgießmaschine verbundene Chargierkammer durch eine gemeinsame Drehbewegung in kurzer Zeit eingebracht und anschließend verpreßt wird.The Task is the process of the invention solved by that this Metal or the metal alloy with the help of one over one flow area Charging chamber connected directly to the pressure chamber of the die casting machine a common rotational movement is introduced in a short time and then pressed.

Im Gegensatz zur Befüllung von oben mit der Einschnürung des Gießstrahles entsprechend dem Fallgesetz und dem eingeschränkten Durchflußquerschnitt bei unvermeidbaren Turbulenzen und Oxidneubildung, wird bei dem neuartigen Verfahren die Schmelze durch einen sich vergrössernden Querschnitt in die Druckkammer gehoben. Das Metall gelangt nach dem Prinzip kommunizierender Röhren gleichmäßig und ohne Turbulenzen in die Druckkammer, wobei die Füllgeschwindigkeit durch die Gestaltung des Durchflußquerschnittes und den zeitlichen Ablauf der Drehbewegung gezielt eingestellt wird.In contrast to the filling from above with the constriction of the pouring stream according to the case law and the restricted flow area with unavoidable turbulence and oxide formation, in the novel method, the melt is lifted by an increasing cross-section in the pressure chamber. The metal comes after the principle of communicating tubes evenly and without turbulence in the pressure chamber, the filling speed is set by the design of the flow area and the timing of the rotational movement targeted.

Der Kolben kann direkt nach der schnellen Befüllung aktiviert werden, so daß Vorertarrungen in der Druckkammer, die besonders beim Einsatz von Legierungen mit geringem Wärmeinhalt (z. B. Mg-Legierungen) auftreten, oder Verunreinigungen der Legierung (z. B. durch Eisenaufnahme bei Al-Legierungen) hier sicher vermieden werden. Die kurzen Zeiten für das Füllen und die Auslösung des Schusses kurz nach dem Schließen der Form bringen besonders bei größeren Metallmengen, wie z. B. für das Druckgießen von PKW-Kurbelgehäusen notwendig, eine Verkürzung der Zykluszeiten und damit eine höhere Produktivität.Of the Piston can be activated directly after fast filling, so that paralysis in the pressure chamber, especially when using alloys with low heat content (eg Mg alloys) or impurities of the alloy (eg by iron absorption in Al alloys) safely avoided here become. The short times for the filling and the triggering of the shot shortly after closing the mold bring especially for larger quantities of metal, such as For example Die-casting of car crankcases necessary, a shortening cycle times and therefore higher productivity.

Mit dem neuen Verfahren läßt sich auf einfache Weise ein hoher Füllgrad in der Druckkammer einstellen, wodurch die 1. Phase des Druckgießprozesses verkürzt, Überschlagwellen vermieden und ein früherer Formfüllbeginn ermöglicht werden. Das günstigere Volumen-Oberflächenverhältnis erhöht die Prozeßsicherheit durch geringere Temperaturverluste sowie Vermeidung zusätzlicher Oxidbildung und erhöhter Wasserstoffaufnahme in der Druckkammer. Ein hoher Füllgrad ist darüber hinaus besonders vorteilhaft beim sogenannten horizontalen Squeezecasting, welches für die Erzeugung von wärmebehandelbaren und schweißbaren Sicherheitsbauteilen angewendet wird, da hier mit großen Anschnittquerschnitten in der Form und langsamen Kolbengeschwindigkeiten gearbeitet wird, was bei niedrigem Füllgrad leicht zu mangelhafter Formfüllung und Kaltlauf führt.With The new method can be in a simple way, a high degree of filling adjust in the pressure chamber, thereby increasing the 1st phase of the die casting process shortens, rollover waves avoided and a previous one Formfüllbeginn allows become. The cheaper Volume surface ratio increases process safety due to lower temperature losses and avoidance of additional Oxide formation and elevated Hydrogen absorption in the pressure chamber. A high degree of filling is about that also particularly advantageous in so-called horizontal squeeze casting, which for the production of heat-treatable and weldable Safety components is used, as here with large gate cross-sections working in the mold and slow piston speeds, what with low degree of filling easy to deficient mold filling and cold running leads.

Die schichtende Befüllung der Druckkammer ermöglicht einen gleichmäßigen Temperaturhaushalt der Druckkammer, einen verminderten Verschleiß infolge von lokalen Schmelzeauswaschungen und eine genauere Passung mit dem Kolben, wodurch die Gefahr von Kolbenklemmern, Schmelzespritzern und kurzer Lebensdauer des Gießaggregates vermindert wird.The layering filling the pressure chamber allows a uniform temperature of the household Pressure chamber, a reduced wear due to local Schmelzeauswaschungen and a closer fit with the piston, reducing the risk of Piston clamps, melt sprays and short life of the casting unit is reduced.

Durch den Verzicht auf den frei fallenden Gießstrahl werden die Oxidbildungen, Schmelzereaktionen und Temperaturverluste beim Befüllen der Druckkammer minimiert und ein gleichmäßigerer und prozeßsicherer Verfahrensablauf erreicht.By the abandonment of the free falling pouring stream becomes the oxide formations, Melting reactions and temperature losses during filling of the pressure chamber minimized and more even and more process-safe Procedure achieved.

Dadurch kann der Anteil an Ausschußteilen infolge von Kaltlaufstellen, Oxidnestern, Warmrissen und Poren minimiert werden.Thereby can the proportion of rejects due minimizes cold spots, oxide fissures, hot cracks, and pores become.

Die Chargierkammer ermöglicht außerdem die mechanische und zeitliche Entkopplung von Druckgieß- und Ofenprozeß, wodurch die Möglichkeiten für Maschinengestaltung, die Ofenkonstruktion und die Automatisierung erheblich erweitert werden. So können konventionelle Kaltkammerdruckgießmaschinen nachgerüstet sowie vorhandene Schöpf- oder Dosieröfen an das neue Verfahren adaptiert werden. Schließlich ist es möglich, mit einer Ofenanlage mehrere Druckgießmaschinen zu bedienen, wodurch die Investitionskosten gesenkt und Platz- bzw. Händlingaufwand eingespart werden. Die Chargierkammer wirkt dabei als zeitlicher Puffer, so daß der Dosiervorgang parallel zum Druckgießprozeß in der Nebenzeit stattfinden kann.The Charging chamber allows also the mechanical and temporal decoupling of Druckgieß- and furnace process, whereby the possibilities for machine design, the furnace construction and the automation are considerably extended become. So can retrofitted conventional cold chamber die casting machines as well existing scoop or dosing furnaces adapted to the new method. Finally, it is possible with a furnace to operate several die casting machines, thereby the investment costs are reduced and space or Händlingaufwand be saved. The charging chamber acts as a time buffer, so that the dosing process parallel to the die casting process in the Nebenzeit can take place.

Die Chargierkammer selbst kann unterschiedlich gestaltet, gegebenenfalls aus verschiedenen schmelzeresistenten bzw. wärmeisolierenden Materialien bestehen und beheizt werden. So sind auch längere Verweilzeiten der Schmelze ohne unzulässige Temperaturverluste oder Schmelzereaktionen möglich. Im Gesamtprozeß kann mit im Vergleich zu konventionellen Druckgießzellen niedrigeren Gießtemperaturen gearbeitet werden, so daß Abbrandverluste und Gasaufnahme der Schmelze, Energieverbrauch der Öfen und Wärmebelastungen der Werkzeuge sinken.The Charging chamber itself can be designed differently, if necessary made of various melt-resistant or heat-insulating materials exist and are heated. So are longer residence times of the melt without invalid Temperature losses or melt reactions possible. In the overall process can with lower casting temperatures compared to conventional die casting cells to be worked so that burnup losses and gas uptake of the melt, energy consumption of the furnaces and heat stress the tools sink.

Im Vergleich zu konventionellen Druckkammern, die von oben für Gießroboter oder offene Rinnen von Dosieröfen zugänglich sein müssen, kann mit Hilfe der neuartigen Chargierkammer eine kürzere Baulänge der Druckkammer realisiert werden. Der Durchströmquerschnitt an der Druckkammer muß dabei nicht mehr direkt zugänglich sein, sondern kann durch die Ankopplung der entsprechend gestalteten Chargierkammer erreicht werden.in the Comparison to conventional pressure chambers from the top for casting robots or open channels of dosing furnaces accessible have to be can with the help of the novel Chargierkammer a shorter length of the Pressure chamber can be realized. The flow area at the pressure chamber must be there no longer directly accessible may be, but by the coupling of the appropriately designed Charging chamber can be achieved.

Die Befüllung der Chargierkammer erfolgt turbulenzarm durch Eintauchen unterhalb der Badoberfläche im Tiegelofen nach konventionellen Verfahren, direktes Schöpfen aus einem Schmelzebehälter unterhalb der Gießmaschine oder durch ein geschlossenes Rohr und einen Einfüllkanal aus einem Dosierofen.The filling the charging chamber is low-turbulence by immersion below the bath surface in the crucible furnace by conventional methods, direct scooping out a melt container below the casting machine or through a closed pipe and a filling channel from a metering furnace.

Die Dosiergenauigkeit und damit die Gewichtstoleranz der gefertigten Bauteile läßt sich insbesondere beim Einsatz von Dosieröfen, welche als geschlossene Systeme eine höhere Schmelzequalität sicherstellen, deutlich steigern. Die genaue Quantifizierung erfolgt bereits in der Chargierkammer mit Hilfe eines Füllstandssensors über der Badoberfläche oder durch eine Rücklaufkante. Alternativ kann die Rücklaufkante im Durchflußquerschnitt zur Druckkammer angeordnet sein und die Chargierkammer ein Schmelzevolumen für mehrere Schüsse aufnehmen. Bei einer Verfahrensvariante wird das Metall in fester Form quantifiziert in die Chargierkammer eingebracht und dort als Einzelschußmenge erwärmt. Die Erwärmung in unmittelbarer Nähe der Druckkammer ermöglicht den Verzicht auf jeglichen Aufwand für das Handling des flüssigen bzw. teilflüssigen Metalls und garantiert durch die kurzen Transportwege und -Zeiten optimale metallurgische Bedingungen.The metering accuracy and thus the weight tolerance of the manufactured components can be significantly increased, especially when using metering furnaces, which ensure a higher melt quality as closed systems. The exact quantification already takes place in the charging chamber with the aid of a fill level sensor over the bath surface or through a return edge. Alternatively, the return edge can be arranged in the flow area to the pressure chamber and record the charging chamber a melt volume for several shots. In a variant of the method, the metal is quantified introduced into the charging chamber in solid form and heated there as a single shot. The heating in the immediate vicinity of the pressure chamber allows the abandonment of any Effort for the handling of liquid or semi-liquid metal and guaranteed by the short transport routes and times optimal metallurgical conditions.

Da bei dem neuen Verfahren im Vergleich zum bekannten Thixocasting-Verfahren keine teilflüssigen Materialbolzen gehandelt werden müssen, wird das Prozeßfenster für die Temperaturführung deutlich erweitert und die Möglichkeiten für den Einsatz einer schnellen und hochproduktiven Induktionsheizung geschaffen. Eine vertikale oder eine horizontale Position der Induktionsspule sowie verschiedene Geometrieen des Einsatzmaterials sind prinzipiell möglich. Die Chargierkammer mit Induktionsspule kann entweder fest mit der Druckkammer verbunden und gedreht werden, oder aber sie wird aus der Spule gefahren und an die Druckkammer angedockt.There in the new method compared to the known thixocasting method no part-liquids Material bolts must be traded, the process window for the temperature control significantly expanded and the possibilities for the Use of a fast and highly productive induction heating created. A vertical or horizontal position of the induction coil as well as different geometries of the feedstock are in principle possible. The charging chamber with induction coil can either be fixed to the Pressure chamber to be connected and rotated, or she will be out drove the coil and docked to the pressure chamber.

Die Chargierkammer ist außerdem geeignet als Gefäß zum Rühren und metallurgischen Behandeln der Schmelze unmittelbar vor der Verwendung in der Druckgießmaschine. Auf diese Weise lassen sich z. B. Rheomaterialeigenschaften einstellen sowie Keime oder feste Partikel fein in der Schmelze verteilen.The Charging chamber is also suitable as a vessel for stirring and metallurgical treatment of the melt immediately before use in the die casting machine. In this way, z. B. Set rheological properties and finely disperse germs or solid particles in the melt.

Bei oxidationsempfindlichen Legierungen kann die Badoberfläche der Schmelze in der Chargierkammer und der Druckkammer mit einem Inertgas geschützt werden.at oxidation-sensitive alloys, the bath surface of the Melt in the charging chamber and the pressure chamber with an inert gas protected become.

Bei der Anwendung des neuen Verfahrens beim Druckgießen mit Vakuum wird auf die aufwendige und langwierige Metallansaugung aus dem Ofen gänzlich verzichtet und das Vakuum in Form, Druckkammer und über dem Badspiegel in der Chargierkammer erzeugt.at the application of the new process in pressure die casting with vacuum is on the consuming and tedious metal suction from the oven completely omitted and the vacuum in the mold, pressure chamber and above the bath level in the charging chamber generated.

Nach der Drehbewegung kann durch das abgestimmte Vorrücken des Kolbens der Durchflußquerschnitt rechtzeitig verschlossen werden. Die Abdichtung gegenüber der Atmosphäre erfolgt durch Ankoppeln der dichten Chargierkammer an die Druckkammer bzw. durch das Verschließen des Nachfüllkanals an der Chargierkammer.To the rotational movement can by the coordinated advancement of the piston of the flow area be closed in time. The seal against the the atmosphere is done by coupling the dense Chargierkammer to the pressure chamber or by closing of the refill channel at the charging chamber.

Die Vorteile liegen in einer Verkürzung der Prozeßzeiten durch die Möglichkeit der Evakuierung eines relativ kleinen Raumes direkt nach dem Schließen der Form und den Verzicht auf lange Ansaugzeiten aus dem Ofen.The Advantages lie in a shortening the process times by the possibility the evacuation of a relatively small space immediately after closing the Shape and the absence of long intake times from the oven.

Die bei konventionellen Vakuumgießverfahren mit Füllung der Druckkammer von oben bestehende Gefahr der Metallansaugung in die Form vor Auslösung des Schusses wird mit dem neuen Verfahren sicher vermieden.The in conventional vacuum casting with stuffing the pressure chamber from above existing danger of metal suction in the shape before triggering the shot is safely avoided with the new method.

Für die Drehbewegung der Druckkammer sind Gleitlager in der festen Aufspannplatte bzw. der festen Formhälfte oder eine drehbare Druckkammerverlängerung einfach zu realisieren. Der mechanische Antrieb kann beispielsweise mit konventionellen Hydraulikzylinder-Hebelsystemen oder über einen Motor mit Zahnradgetriebe erfolgen.For the rotary motion the pressure chamber are plain bearings in the fixed platen or the solid mold half or simply to realize a rotatable pressure chamber extension. The mechanical drive, for example, with conventional hydraulic cylinder lever systems or over a motor with gear transmission done.

Im nachfolgenden ist die Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:in the The following is the invention with reference to some embodiments explained in more detail. In the associated Drawings show:

1 einen Schnitt durch eine zweiteilige Druckkammer mit ankoppelbarer Chargierkammer als Schöpflöffel 1 a section through a two-part pressure chamber with couplable Chargierkammer as a ladle

2 einen Schnitt durch eine Druckkammer mit drehbarer Verlängerung als Bestandteil der Chargierkammer und Schmelzevorrat zum Schöpfen. 2 a section through a pressure chamber with rotatable extension as part of the charging chamber and melt reservoir for scooping.

3 einen Längsschnitt zu 2 zur Verdeutlichung des Schöpf- und Füllvorganges 3 a longitudinal section to 2 to illustrate the scooping and filling process

4 einen Schnitt durch eine beheizbare Chargierkammer mit Rücklaufkante in der Druckkammer 4 a section through a heated charging chamber with return edge in the pressure chamber

5 einen Schnitt durch eine isolierte Chargierkammer mit Nachfüllkanal und Sensor 5 a section through an insulated charging chamber with refill channel and sensor

6 einen Schnitt durch eine lange Druckkammer/Chargierkammer zur Einbringung von Metall-Bolzen aus transportablen Tiegeln. 6 a section through a long pressure chamber / charging chamber for the introduction of metal bolts from portable crucibles.

7 einen Schnitt einer induktiv beheizten Chargierkammer 7 a section of an inductively heated charging chamber

Die in 1 dargestellte Vorrichtung besitzt eine zweiteilige Druckkammer (1) mit eingearbeitetem Durchflußquerschnitt (5) und Kolben (3), an welche mit Hilfe einer Mechanik (17), die Chargierkammer (4) angekoppelt wurde. Diese ist mit flüssigem Metall bzw. -Legierung (2) quantifiziert gefüllt. Die Chargierkammer (4) wird mit Hilfe des Händlings (10) zwischen Druckkammer (1) und Ofen (11) verfahren, in das Schmelzebad (7) eingetaucht und mit Hilfe der Rücklaufkante (14) quantifiziert gefüllt.In the 1 illustrated device has a two-part pressure chamber ( 1 ) with incorporated flow area ( 5 ) and pistons ( 3 ), to which by means of a mechanism ( 17 ), the charging chamber ( 4 ) was docked. This is with liquid metal or alloy ( 2 ) quantified filled. The charging chamber ( 4 ) with the help of the 10 ) between pressure chamber ( 1 ) and oven ( 11 ), into the melt bath ( 7 ) and with the help of the return edge ( 14 ) quantified filled.

Die Druckkammer (1) ist zweiteilig mit dem festen vorderen Teil in der festen Formhälfte (21) und der drehbaren Druckkammerverlängerung (23). Die Drehbewegung erfolgt um die Hauptachse (6) des Gießaggregates mit Hilfe des Zahnkranzes (24), Antriebsritzels (25) und Motors (26), der fest mit der Aufspannplatte (22) verbunden ist. Dabei kann die Verzahnung eine axiale Anpreßkraft erzeugen.The pressure chamber ( 1 ) is in two parts with the fixed front part in the fixed mold half ( 21 ) and the rotatable pressure chamber extension ( 23 ). The rotational movement takes place about the main axis ( 6 ) of the casting unit with the aid of the ring gear ( 24 ), Drive pinion ( 25 ) and motors ( 26 ) fixed to the clamping plate ( 22 ) connected is. The toothing can generate an axial contact pressure.

2 zeigt eine einteilige Chargierkammer (4), welche die Funktionen der drehbaren Druckkammerverlängerung (23 in 1) und des Eintauchens und Dosierens mittels Rücklaufkante (14 in 1) in sich vereint. Dazu wird das Schmelzevolumen (7) zum Schöpfen direkt unterhalb der Drehachse (6) bereitgehalten. Der Niveausensor (13) überwacht hier die genaue Quantifizierung der Metallmenge (2) in der Chargierkammer (4). Das Schmelzevolumen (7) ist durch die Isolation (12) vor Wärmeverlust geschützt und kann entweder kontinuierlich durch Verbindung mit einem Warmhalteofen oder schrittweise durch Nachfüllen auf einem ausreichend konstanten Niveau gehalten werden. Das Gehäuse (28) schützt das Schmelzevolumen (7) vor den Einflüssen der Atmosphäre und kann mit einem Inertgas geflutet werden. 2 shows a one-piece charging chamber ( 4 ), which the functions of the rotary pressure chamber extension ( 23 in 1 ) and immersion and dosing by means of return edge ( 14 in 1 ) united. For this purpose, the melt volume ( 7 ) for scooping directly below the axis of rotation ( 6 ). The level sensor ( 13 ) monitors the exact quantification of the amount of metal ( 2 ) in the charging chamber ( 4 ). The melt volume ( 7 ) is due to the isolation ( 12 ), and can be maintained at a sufficiently constant level either continuously by connection to a holding furnace or step by step refilling. The housing ( 28 ) protects the melt volume ( 7 ) from the influences of the atmosphere and can be flooded with an inert gas.

Die Gestaltung der Chargierkammer (4) kann von konventionellen Schöpfvorrichtungen bekannten Varianten übernommen werden, wobei anstelle der Ausgießsschnauze der Durchflußquerschnitt (5) in einen Hohlzylinder mündet, aus dem die Schmelze durch den Kolben (3) verdrängt wird. Die Drehbewegung um die Achse (6) und das axiale Anpressen zur Abdichtung mit der Druckkammer (1) erfolgt wie in 1 beschrieben. Die Chargierkammer (4) kann als Baugruppe aus unterschiedlichen Werkstoffen zusammengesetzt sein.The design of the charging chamber ( 4 ) can be adopted from conventional scooping known variants, wherein instead of the pouring spout of the flow area ( 5 ) opens into a hollow cylinder, from which the melt through the piston ( 3 ) is displaced. The rotation about the axis ( 6 ) and the axial pressing for sealing with the pressure chamber ( 1 ) takes place as in 1 described. The charging chamber ( 4 ) can be composed as an assembly of different materials.

3 zeigt in einem Schnitt senkrecht zu 2, die gemeinsame Drehbewegung um die Drehachse (6) und den feststehenden Kolben (3) von Druckkammer (1) und Chargierkammer (4) auf dem Drehkreis (18), bei welcher das Metall (2) über den Durchflußquerschnitt (5) schichtend in die Druckkammer (1) eingebracht wird. Dabei nimmt der Füllgrad (19) mit fortschreitender Drehbewegung zu. Beim Eintauchen der Chargierkammer (4) in das Schmelzevolumen (7) ist die Schmelze (2) über die Rücklaufkante (14) eingeflossen und beim Anheben quantifiziert worden. Die Drehung erfolgt bis zu einem Winkel bei dem der Durchflußquerschnitt (5) oberhalb des Füllgrades (19) liegt. 3 shows in a section perpendicular to 2 , the common rotational movement about the axis of rotation ( 6 ) and the fixed piston ( 3 ) of pressure chamber ( 1 ) and charging chamber ( 4 ) on the turning circle ( 18 ), in which the metal ( 2 ) over the flow area ( 5 ) layered into the pressure chamber ( 1 ) is introduced. The degree of filling ( 19 ) with progressive rotation. When submerging the charging chamber ( 4 ) in the melt volume ( 7 ) is the melt ( 2 ) over the return edge ( 14 ) and quantified on lifting. The rotation occurs up to an angle at which the flow area ( 5 ) above the degree of filling ( 19 ) lies.

4 zeigt eine Chargierkammer (4) für ein Schmelzevolumen (7), das mit der Heizung (20) und der Isolation (12) auf Temperatur gehalten wird. Nach einer 270°-Drehung ausgehend von der senkrecht unter der Druckkammer liegenden Chargierkammerposition um die Achse (6) zusammen mit der Druckkammer (1) ist die Metallmenge (2) entsprechend dem Füllgrad (19) eingebracht. Der Füllgrad (19) wird durch die Geometrie des Rücklaufkanteneinsatzes (14) im Durchflußquerschnitt (5) definiert, so daß die Quantifizierung unmittelbar in der Druckkammer (1) erfolgt. Das Schmelzevolumen (7) wird über den an einer Stirnseite angeordneten verschließbaren Nachfüllkanal (15) zu gegebener Zeit ergänzt. 4 shows a charging chamber ( 4 ) for a melt volume ( 7 ), with the heating ( 20 ) and isolation ( 12 ) is kept at temperature. After a 270 ° rotation, starting from the charging chamber position perpendicular to the pressure chamber about the axis ( 6 ) together with the pressure chamber ( 1 ) is the amount of metal ( 2 ) according to the degree of filling ( 19 ) brought in. The degree of filling ( 19 ) is determined by the geometry of the return edge insert ( 14 ) in the flow area ( 5 ), so that the quantification directly in the pressure chamber ( 1 ) he follows. The melt volume ( 7 ) is arranged on the end side of a closable refill channel ( 15 ) in due course.

5 zeigt eine Chargierkammer (4) mit Isolation (12), die über das Dosierrohr (8) eines Ofens und den Nachfüllkanal (15) turbulenzarm und quantifiziert mit Metall (2) gefüllt ist. Die Dosiergenauigkeit wird mit Hilfe des Sensors (13) sichergestellt. 5 shows a charging chamber ( 4 ) with isolation ( 12 ), via the metering tube ( 8th ) of a furnace and the refill channel ( 15 ) low turbulence and quantified with metal ( 2 ) is filled. The dosing accuracy is determined by means of the sensor ( 13 ) ensured.

Der Durchflußquerschnitt (5) führt tangential von der zylindrischen Chargierkammer weg und mündet vor dem Kolben (3) in die Druckkammer (1). Die Drehung um die Achse (6) erfolgt mit Hilfe eines Hydraulikzylinders (16) auf dem Kreis (18).The flow area ( 5 ) leads tangentially away from the cylindrical Chargierkammer and flows in front of the piston ( 3 ) into the pressure chamber ( 1 ). The rotation around the axis ( 6 ) by means of a hydraulic cylinder ( 16 ) on the circle ( 18 ).

6 zeigt eine längere Druckkammer (1), bei der der Durchflußquerschnitt (5) so bemessen ist, daßdas Metall (2) bei der Drehung um die Achse (6) in die Druckkammer (1) einrollt. 6 shows a longer pressure chamber ( 1 ), in which the flow area ( 5 ) is dimensioned such that the metal ( 2 ) when rotating about the axis ( 6 ) into the pressure chamber ( 1 ) rolls in.

Die Chargierkammer (4) besteht aus Tiegelmaterial und ist aus der horizontalen Induk-tionsspule (9) verfahrbar. Es können auch längere Spulen und mehrere Chargierkammern im Durchlaufverfahren angewendet werden.The charging chamber ( 4 ) consists of crucible material and is made of the horizontal induction coil ( 9 ) movable. It is also possible to use longer coils and several charging chambers in a continuous process.

7 zeigt eine Druckkammer (1) mit Gleitlagern (27) in der festen Formhälfte (21) und der ausgesparten Aufspannplatte (22) gelagert, die zusammen mit einer vertikal angeordneten Chargierkammer (4) um den Kolben (3) bzw. die Achse (6) gedreht werden kann. Das Metall (2) wird in fester Form in die ausgeschwenkte Chargierkammer eingebracht und mit Hilfe der Induktionsspule (9) auf Verarbeitungstemperatur aufgeheizt, wobei das Ankoppeln der Chargierkammer (4) an die Druckkammer (1) erfolgt. Durch den Durchflußquerschnitt (5) gelangt das Metall bei der Drehung in die Druckkammer (1). Anstelle einer ausschwenkbaren Chargierkammer (4) können auch mehrere wechselbare Chargierkammern angekoppelt werden. 7 shows a pressure chamber ( 1 ) with sliding bearings ( 27 ) in the solid mold half ( 21 ) and the recessed clamping plate ( 22 ), which together with a vertically arranged charging chamber ( 4 ) around the piston ( 3 ) or the axis ( 6 ) can be rotated. The metal ( 2 ) is introduced in solid form in the swung Chargierkammer and using the induction coil ( 9 ) heated to processing temperature, wherein the coupling of the charging chamber ( 4 ) to the pressure chamber ( 1 ) he follows. Through the flow area ( 5 ) the metal passes during the rotation in the pressure chamber ( 1 ). Instead of a swing-out charging chamber ( 4 ), several exchangeable charging chambers can also be connected.

11: Druckkammerpressure chamber
22: Metall bzw. Legierungmetal or alloy
33: Kolbenpiston
44: Chargierkammercharging chamber
55: Durchflußquerschnittflow area
66: Längsachse Druckkammer = Drehachselongitudinal axis Pressure chamber = rotation axis
77: Schmelzebadmolten bath
88th: Dosierrohrdosing
99: Induktionsheizunginduction heating
1010: HändlingroboterHändlingroboter
1111: WarmhalteofenHolding furnace
1212: Isolationisolation
1313: Niveausensorlevel sensor
1414: RücklaufkanteReturn edge
1515: Nachfüllkanalrefill channel
1616: Hydraulikzylinderhydraulic cylinders
1717: Klemm-MechanikLocking tuner
1818: Drehkreisturning circle
1919: Füllgrad in DruckkammerFilling level in pressure chamber
2020: Heizungheater
2121: feste Formhälftefirm mold
2222: Aufspannplatteplaten
2323: drehbare Druckkammerverlängerungrotatable Pressure chamber extension
2424: Zahnkranzsprocket
2525: Antriebsritzelpinion
2626: Motorengine
2727: Gleitlagerbearings
2828: Gehäusecasing

Claims

Method for filling a pressure chamber ( 1 ) with metal alloy ( 2 ), which from this with a piston ( 3 ) is displaced in an immediately adjoining mold cavity and held there during the solidification by the piston under high pressure, characterized in that the metal alloy in a charging chamber ( 4 ), the charging chamber ( 4 ) via a first metal-free flow area ( 5 ) directly to the pressure chamber ( 1 ), pressure chamber ( 1 ) and charging chamber ( 4 ) together about the longitudinal axis ( 6 ) of the pressure chamber ( 1 ) are rotated so that the amount of metal necessary for a casting from the charging chamber into the pressure chamber ( 1 ).

Method according to claim 1, characterized in that the flow area ( 5 ) after the rotary movement above the filling level ( 19 ) in the pressure chamber ( 1 ) lies.

Method according to Claims 1 to 2, characterized in that the flow cross-section ( 5 ) by the movement of the piston ( 1 ) is closed.

Method according to claims 1 to 3, characterized in that the filling of the pressure chamber ( 1 ) with metal ( 2 ) layer by layer, by controlled rotational movement ( 18 ) with increasing degree of filling as the angle of rotation increases ( 19 ) he follows.

Method according to one of claims 1-4, characterized in that the introduction of the metal alloy ( 2 ) by immersing the charging chamber ( 4 ) in a melt bath ( 7 ) and quantification by metal reflux when lifting from the melt bath ( 7 ) he follows.

Method according to one of claims 1-4, characterized in that the introduction of the metal alloy ( 2 ) into the charging chamber ( 4 ) by conveying melt with a metering tube ( 8th ) takes place from a reservoir.

Method according to one of claims 1-6, characterized in that in the charging chamber ( 4 ) a quantity of metal ( 2 ) is filled, which corresponds exactly to the casting weight.

Method according to one of claims 1-6, characterized in that in the charging chamber ( 4 ) a quantity of metal ( 2 ) is filled, which corresponds to the multiple of the casting weight.

Process according to one of Claims 1 4, 7 or 8, characterized in that the amount of metal ( 2 ) in solid form into the charging chamber ( 4 ) is introduced and there is at least partially liquefied by heating.

Method according to one of claims 1-9, characterized in that the charging chamber ( 4 ) already after closing the flow area ( 5 ) with the piston ( 3 ) is turned back and refilled.

Method according to one of claims 1-10, characterized in that in the charging chamber ( 4 ) of the pressure chamber ( 1 ) And the mold cavity, a negative pressure is generated.

Method according to one of claims 1-11, characterized in that in the charging chamber ( 4 ) Rheological properties of the melt ( 2 ).

Method according to one of claims 1-12, characterized in that in the charging chamber ( 4 ) Foreign phases in the form of particles or fibers in the melt ( 2 ) are introduced and distributed.

Method according to one of claims 1-13, characterized in that in the charging chamber ( 4 ) and into the pressure chamber ( 1 ) Inert gas is introduced.

Process according to one of Claims 1-14, characterized in that the charging chamber ( 4 ) and the pressure chamber ( 1 ) be evacuated.

Device for filling a pressure chamber ( 1 ) and pressure chamber extension ( 23 ) with metal alloy ( 2 ) in which a linearly displaceable piston ( 3 ) and in the solid mold half ( 21 ), which with the clamping plate ( 23 ), is characterized in that the mechanics ( 17 ) with metal ( 2 ) filled charging chamber ( 4 ) dense with a flow area ( 5 ) with the pressure chamber ( 1 ) and that the charging chamber ( 4 ) with the pressure chamber extension ( 23 ) about the longitudinal axis ( 6 ) of the pressure chamber ( 1 ) via pinion ( 25 ) and sprocket ( 24 ) by means of motor ( 26 ) is rotatable.

Apparatus according to claim 16, characterized in that the rotatable pressure chamber ( 1 ) or pressure chamber extension ( 23 ) into the charging chamber ( 4 ) is integrated.

Device for filling a pressure chamber ( 1 ) with metal alloy ( 2 ) in which a linearly displaceable piston ( 3 ), characterized in that the charging chamber ( 4 ) with isolation ( 12 ) close to melt via a tangentially arranged Durchflußquerschnit ( 5 ) with the pressure chamber ( 1 ) and from the dosing tube ( 8th ) through the filling channel ( 15 ) with metal ( 2 ) and by means of hydraulic cylinders ( 16 ) the pressure chamber ( 1 ) and the charging chamber ( 4 ) around the axis ( 6 ) is rotatable.

Apparatus according to claim 18, characterized in that a level sensor ( 13 ) in the charging chamber ( 4 ) is arranged.

Apparatus according to claim 16, characterized in that the charging chamber ( 4 ) with isolation ( 12 ) a melt volume ( 7 ) for several casts, which with the heating ( 20 ) is maintained at casting temperature and the return edge ( 14 ) the degree of filling ( 19 ) in the pressure chamber ( 1 ) Are defined.

Apparatus according to claim 16 or 17, characterized in that the one-piece pressure chamber ( 1 ) with sliding bearings ( 27 ) in the solid mold half ( 21 ) or the clamping plate ( 22 ) is rotatably mounted.

Apparatus according to claim 16, characterized in that the charging chamber ( 4 ) in its central axis perpendicular to the main axis ( 6 ) and from the heating coil ( 9 ), for example, an induction heater is surrounded.

Apparatus according to claim 22, characterized in that the charging chamber ( 4 ) is swing out.

Apparatus according to claim 22, characterized in that a plurality of charging chambers ( 4 ) with corresponding coils ( 9 ) alternately to the pressure chamber ( 1 ) can be coupled.

Apparatus according to claim 16, characterized in that the charging chamber ( 4 ) from the horizontal coil ( 9 ) linearly under the pressure chamber ( 1 ) and the flow cross-section ( 5 ) is dimensioned so that the metal ( 2 ) when rotating about axis ( 6 ) rolls into the pressure chamber.

Apparatus according to claim 25, characterized in that the coil ( 9 ) is formed long and in several parts and that several charging chambers ( 4 ) with metal content ( 2 ) in individual power stages of the coil ( 9 ) heated, pushed through and successively to the pressure chamber ( 1 ) are coupled and disconnected.