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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Gießkolben für eine Druckgießmaschine,
insbesondere für
eine Vakuum-Druckgießmaschine,
wobei der Gießkolben
mit einer Kolbenstange innerhalb einer Gießkammer beweglich geführt ist
und der Gießkolben
mindestens eine zumindest teilweise umfänglich und umlaufend ausgebildete
Dichtung zur Kontaktierung einer Innenwandung der Gießkammer
aufweist.
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Gießkolben
mit mindestens einer umfänglich und
umlaufend ausgebildeten Dichtung sind zum Beispiel aus der
DE 30 18 215 A1 ,
der
DE 27 53 336 A1 und
der
DE 40 02 263 A1 bekannt.
Die bekannten Dichtungen, insbesondere die bekannten Dichtringe bestehen
dabei aus Metall. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Abdichtung
zwischen der Mantelfläche
des Gießkolbens
und der sie umgebenden Innenfläche
der Gießkammer
mangelhaft ist, was einerseits zu einer verkürzten Lebensdauer der Druckgießmaschine
insgesamt und andererseits zu einer reduzierten Druckgussqualität führt. Undichtigkeiten im
System Füllkammer/Gießkolben
entstehen beim Vakuumdruckgießen
insbesondere auf Grund der thermischen Belastung in Folge der Flüssigmetallbeschickung
in die Füllbeziehungsweise
Gießkammer. Dabei
ergeben sich in der Gießkammer
lokal unterschiedliche Spannungsfelder, die entsprechende Verformungen
verursachen. Durch die asymmetrische Temperaturbelastung nimmt die
Gießkammer eine gekrümmte Form
an und verursacht damit eine potentielle Leckage zwischen der Gießkammer
und dem Gießkolben
während
der Entlüftung
eines Formholraums. Bekannte Dichtungen aus Metall sind nicht in
der Lage die genannten Verformungen in der Gießkammer in genügendem Maße auszugleichen.
Zudem tritt bei der Verwendung von bekannten Metalldichtungen ein
relativ hoher Verschleiß an
der der Mantelfläche
des Gießkolbens
umgebenden Innenfläche
der Gießkammer
auf Grund der auftretenden hohen Reibungskräfte auf.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Gießkolben
der eingangs genannten Art bereitzustellen, der einerseits eine
hohe Dichtigkeit zwischen einer Innenwandung einer Gießkammer und
dem Gießkolben
gewährleistet
und andererseits einen Kammerverschleiß durch die Dichtung verhindert.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe dient ein gattungsgemäßer Gießkolben gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs
1.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Ein
erfindungsgemäßer Gießkolben
für eine Druckgießmaschine,
insbesondere für
eine Vakuum-Druckgießmaschine
ist an einer Kolbenstange befestigt und innerhalb einer Gießkammer
beweglich geführt.
Dabei weist der Gießkolben
mindestens eine, zumindest teilweise umfänglich und umlaufend ausgebildete
Dichtung zur Kontaktierung einer Innenwandung der Gießkammer
auf. Erfindungsgemäß besteht
die Dichtung aus einem nicht-metallischen, temperaturbeständigen und
elastischen Material. Das Material der Dichtung ist dabei aus der Gruppe
bestehend aus Silikonen, Teflon, Viton, Gummi, temperaturbeständigen Kunststoffen
oder einer Kombination daraus gewählt. Aber auch andere nicht-metallische,
temperaturbeständige
und elastische Materialien sind denkbar. Das Dichtungsmaterial kann
dabei eine Temperaturbeständigkeit
in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 400°C aufweisen.
Durch die Verwendung eines nicht-metallischen, temperaturbeständigen und
elastischen Materials ist einerseits gewährleistet, dass die in der
Gießkammer
auftretenden Verformungen durch die erfindungsgemäßen flexiblen
Dichtungen ausgeglichen werden und somit mögliche Leckagen minimiert werden.
Andererseits werden Leckagen, die in Folge der tribologischen Verhältnisse
und den daraus resultierenden Verschleißmechanismen an der Gießkammer
und im Gießkolben
auftreten durch die erfindungsgemäßen Dichtungen reduziert beziehungsweise
verhindert. Durch die hohe Dichtwirkung der erfindungsgemäßen Dichtung
ergibt sich zudem der Vorteil, dass es zu keiner vorzeitigen Ansaugung von
Metall in die Form kommt. Dies erhöht die Qualität des Gussteils
signifikant. Im Vergleich zu herkömmlichen, metallischen Dichtungen,
die Dichthaltezeiten von 40 bis 45 Sekunden aufweisen, ergeben sich
bei den erfindungsgemäßen nicht-metallischen Dichtungen
Dichthaltezeiten bis zu 240 Sekunden.
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In
vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gießkolbens ist die Dichtung als Dichtschnur
oder O-Ring ausgebildet. Aber auch andere Dichtungsformen sind möglich. Des
Weiteren kann der Querschnitt der Dichtung rund, halbrund, rechteckig,
quadratisch oder trapezförmig
ausgebildet sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt die
mindestens eine Dichtung an der Oberfläche des Gießkolbens auf und ist damit lösbar oder
nicht-lösbar
verbunden. Die Dichtung kann zum Beispiel mit der Oberfläche des
Gießkolbens
verklebt sein. Durch diese Ausgestaltungen ist eine einfache Montage
und bei lösbar
angeordneten Dichtungen auch ein einfacher Wechsel der Dichtungen
bei Verschleiß gewährleistet.
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In
weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist die mindestens
eine Dichtung in einer in dem Gießkolben ausgebildeten Nut angeordnet.
Die Nut kann dabei eine gerade Nut oder eine Schwalbenschwanznut
sein. Die Nuten können
dabei zudem hinterschnitten ausgebildet sein. Die Form der Nut richtet
sich nach den technischen Gegebenheiten, insbesondere nach der Form
und Anordnung der Nut am Gießkolben
und der Ausgestaltung der Dichtung. Durch die Ausbildung einer Nut
und der entsprechenden Anordnung der Dichtung in der Nut ist eine
sichere Befestigung der Nut an dem Gießkolben gewährleistet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Gießkolben
mehrteilig ausgebildet. Die mehrteilige Ausbildung des Gießkolbens
erleichtert die Montage wie auch die Demontage der Dichtung. Zur
Befestigung der mindestens einen Dichtung kann der Gießkolben
zudem eine Klemmhülse
umfassen. Auch diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfach Montage
wie auch die Demontage der Dichtung.
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In
weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung besteht der
Gießkolben
aus einer Metall-Legierung, insbesondere einer Kupfer-Legierung oder
Kupferberyllium-Legierung, einer Stahl-Legierung oder einer Grauguss-Legierung.
Das Material des Gießkolbens
richtet sich dabei nach den Anforderungen innerhalb der Druckgießmaschine
beziehungsweise deren Verwendung. Gießkolben aus Kupfer-Legierungen
weisen zum Beispiel im Vergleich zu Strahlkolben relativ große Kühlleistungen auf.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
den in den folgenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gießkolbens gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gießkolbens gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
und
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3 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gießkolbens gemäß einer
dritten Ausführungsform.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Gießkolbens 10 für eine Druckgießmaschine, insbesondere
für eine
Vakuum-Druckgießmaschine (nicht
dargestellt). Man erkennt, dass der Gießkolben 10 an einer
Kolbenstange 12 befestigt ist und innerhalb einer Gießkammer 14 beweglich
geführt
wird. Der Gießkolben 10 weist
gemäß dem dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel
zwei umfänglich
und umlaufend ausgebildete Dichtungen 18 zur Kontaktierung
einer Innenwandung 16 der Gießkammer 14 auf. Man
erkennt, dass die beiden Dichtungen 18 in jeweils einer
entsprechend in dem Gießkolben 10 ausgebildeten
Nut 20 angeordnet sind. Die in diesem Ausführungsbeispiel
dargestellten Nute 20 sind dabei gerade ausgebildet, die
Dichtungen 18 weisen jeweils einen ungefähr rechteckigen
Querschnitt auf.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Gießkolbens 10 gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
Im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Ausführungsform
ist eine der Dichtungen 18 in einer Schwalbenschwanznut 20 angeordnet,
die zudem hinterschnitten ausgebildet ist. Auch der Gießkolben 10 gemäß der zweiten
Ausführungsform
weist zwei Dichtungen 18 auf, die wie in dem gemäß 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
als O-Ring ausgebildet sind. Man erkennt, dass die Dichtungen 18 eine Abdichtung
zwischen der Mantelfläche
des Kolbens 10 und der Innenwandung 16 der Gießkammer 14 ausbilden.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung eines Gießkolbens 10 gemäß einer
dritten Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform
ist der Gießkolben 10 mehrteilig,
nämlich
zweiteilig ausgebildet. Der Gießkolben 10 besteht
dabei aus zwei Kolbenelementen 22, 24 die miteinander
verbunden werden. In dem Kolbenelement 24 ist dabei eine
Nut 20 ausgebildet, in der die Dichtung 18 zu
liegen kommt. Die Dichtung 18 bildet wiederum eine Abdichtung
zwischen der Mantelfläche
des Gießkolbens 10 und
der Innenwandung 16 der Gießkammer 14.
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In
einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform umfasst der Gießkolben 10 eine
Klemmhülse,
die zur Befestigung der mindestens einen Dichtung 18 dient.
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Die
in dem vorgenannten Ausführungsbeispiel
gezeigten Dichtungen 18 bestehen dabei jeweils aus einem
nicht-metallischen, temperaturbeständigen und elastischen Material.
Sie können
neben einer Ausbildung als O-Ring auch als Dichtschnur ausgebildet
sein. Auch andere Formen sind denkbar. Entsprechendes gilt für den Querschnitt
der Dichtungen 18, die neben der dargestellten rechteckigen Querschnittsform
auch runde, halbrunde, quadratische oder trapezförmige Querschnitte aufweisen
kann. Das Material der Dichtung 18 ist dabei in einem Temperaturbereich
zwischen Raumtemperatur und ca. 400°C temperaturbeständig und
aus der Gruppe bestehend aus Silikonen, Teflon, Viton, Gummi, temperaturbeständigen Kunststoffen
oder einer Kombination daraus gewählt.
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Die
in den Ausführungsbeispielen
dargestellten Gießkolben 10 bestehen
jeweils aus einer Metall-Legierung. Die Zusammensetzung der Legierung kann
variieren, wobei es sich üblicherweise
um eine Cu-Legierung oder CuBe-Legierung, eine Stahl-Legierung oder eine
Grauguss-Legierung handelt.