DE2355594A1

DE2355594A1 - Vorrichtung zum einstellen der beim druckgiessen erforderlichen presskolbengeschwindigkeiten, -druecke und druckaufbauzeiten

Info

Publication number: DE2355594A1
Application number: DE19732355594
Authority: DE
Inventors: Valentin Emmerich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-11-07
Filing date: 1973-11-07
Publication date: 1975-05-15
Also published as: CH585080A5; IT1025454B

Description

Valentin Emmerich
798 uavensburg

Vorrichtung zum Einstellen der beim Druckgiessen erforderlichen Presskolbengeschwindigkeiten, -drücke und Druckaufbauzeiten.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen der beim Druckgiessen erforderlichen Presskolbengeschwindigkeiten, -drücke und Druckaufbauzeiten, mit separaten Steuerkreisen für Formfüll- und Nachdreckphase.

Die bisher bekannt gewordenen Vorrichtungen dieser Art weisen im wesentlichen separate Steuerkreise für Formfüll- und Nachdruckphase auf, wobei die während der Nachdruckphase im Presszylinder geforderten Presskolbendrücke durch Zuschaltung eines Multiplikatorkolbens erreicht werden=

Während der Produktion wird die Dauer des Arbeitszyklus einer Druckgiessmaschine im wesentlichen von der Erstarrungszeit des in der Druckgiessform gegossenen Giesslings bestimmt. Um die Druckgiessformtemperatur, und damit die Erstarrungszeit niedriger halten zu können, ist es erforderlich, das in die

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Druckkammer eingefüllte flüssige Metall mit noch höherer Geschwindigkeit in die Druckgiessform einzubringen um zu vermeiden, daß noch vor der vollständigen Ausfüllung des Formhohlraumes ein Teil des flüssigen Metalls an einzelnen Stellen der Formgravur erstarrt ist. Die anschließende Nachdruckphase muß bei niedrigerer Formtemperatur noch erheblich rascher einsetzen, um das in der Druckgiessform befindliche flüssige Metall, welches infovlge der turbulenten Einströmung mit Luft durchsetzt ist, noch vor teilweiser Erstarrung stark zu verdichten und wegen der insgesamt rascheren Erstarrung und Volumenkontraktion noch schneller flüssiges Metall nachzudrücken. Weiterhin ist bei bisher bekannten Vorrichtungen die Nachdruckaufbauzeit von der Höhe des Nachdruckes abhängig, da besonders bei geringer Nachdruckhöhe und somit geringer Energiereserven im Druckmittelspeicher fUr die Nachdruckphase, infolge der zu beschleunigenden Massen, wie großer Multiplikatorkolben und relativ große Druckmittelmengen, nur ein verhältnismäßig langsamer Nachdruckaufbau erreicht werden kann. Desweiteren wirken sich die beim Nachdruckaufbau beschleunigten Massen sehr negativ auf die Gußqualität und die schließteilseitige Ausnutzung der Maschine aus, da sie hohe Druckspitzen und DrucksciWntgkungen zu Beginn des Nachdrucks verursachen, welche auf das in den Formhohlraum eingefüllte Metall übertragen werden. Da Gießlinge in der Regel starke Wanddickenschwankungen aufweisen und sich somit der rasch einsetzende Erstarrungsvorgang auch räumlich am Gießling sehr unterschiedlich vollzieht, bewirken die durch hohe bewegte Massen in der N_achdruckphase hervorgerufe-

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nen Druckschwankungen besonders im Bereich der sehr rasch erstarrenden, dünnwandigen Zonen, starke Schwankungen der Gußqualität und innere Spannungen.

Bei den bisher bekannt gewordenen Vorrichtungen ist während der FomfUllphase eine Steigerung der Preßkolbengeschwindigkeit möglich, wenn durch Vergrößerung und zweckmäßigere Anordnung der in den Trennebenen der Druckgießform befindlichen EntlUftungskanäle eine bessere Entlüftung des Formhohlraumes ermöglicht wird.

Zwar wurde versucht, die zu Beginn der Nachdruckphase auftretenden Druckspitzen mittels verschiedener technischer Hilfs* mittel auszuschalten, jedoch kann aus physikalischen Gründen gesagt werden, daß befriedigende Lösungen nur durch Reduktion der bewegten Massen erreicht werden können. So wurde teilweise bereits auf den Multiplikatorkolben verzichtet, jedoch konnte trotz hohen Antriebs- und Pumpenaufwandes ein gegenüber dem Druckmittelspeicher fUr die Formfüllphase nur gerinfUgig höherer Ladedruck im Druckmittelspeicher für die Nachdruckphase erreicht werden« Um die geforderte Nachdruckkraft erreichen zu können, ist zwangsläufig ein erheblich größerer Preßkolbendurchmesser als bei Multiplikatorsystemen, sowie eine größere Druckmittelmenge während der FormfUllphase erforderlich. Da der im Preßzylinder gemessene Druckverlauf nur dieLänge der Druckmittelsäule, nicht aber die Druckmittelmenge berücksichtigt, kann auf diese Weise kein direkter Vergleich der Systeme vorgenommen werden.

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Aus den oben angeführten Erkenntnissen resultiert die Aufgabe der Erfindung, welche grundsätzlich darin besteht, die Produktivität des Druckgießvorganges noch weiter zu steigern und dabei zu erreichen, daß die bewegten Massen verringert werden, die Nachdruckaufbauzeit verkürzt, die Reproduzierbarkeit verbessert und die Nachdruckaufbauzeit unabhängig von der Nachdruckkraft regelbar ausgeführt wird, bei gleichzeitiger Verbilligung der Vorrichtung«

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß unter Wegfall des bisherigen Multiplikatorkolbens zur Erreichung eines ausreichenden Druckmitteldrucks im Preßzylinder während der Nachdruckphase, eine, einen Stufenkolben enthaltende Hochdruck-Ladeeinrichtung vorgesehen ist, welche den Druckmittelspeicher für die Nachdruckphase mit Drockenergie speist. Da nunmehr auf den bei bisher bekannten Vorrichtungen verwendeten Multiplikatorkolben verzichtet werden kann, so ist eine Verringerung der bewegten Massen erreichte,

Außerdem wird die während der Nachdruckphase benötigte Druckmittelmenge zwangsläufig stark verringert, da lediglich die Preßkolbenkopffläche, anstatt der mehrfach größeren Multiplikatorkolbenfläche, beaufschlagt werden muß. Um während der Nachdruckphase im Preßzylinder einen gleich hohen Druckmitteldruck wie bei bisherigen Multiplikatorsystemen erreichen zu können, wird der volumenmäßig sehr klein bemessene Druckmittel-

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speicher für die Nachdruckphase mittels der erfindungsgemäßen kleinen Ladeeinrichtung mit entsprechend hoher Druckenergie versorgt. Dabei ist seitens der Antriebsaggregate kein zusätzlicher Antriebs- und Pumpenaufwand erforderlich. Oa auch bei niedriger N'achdruckhö'he noch relativ hohe Druckenergie im Druckmittelspeicher für die Nachdruckphase vorhanden ist_# und keine großen Massen beschleunigt v/erden müssen, ist die Nachdruckaufbauzeit einerseits weitgehend unabhängig von der Nachdruckhöhe, und andererseits eine Verkürzung der Nachdruckaufbauzeit möglich. Die bisher auftretenden Druckspitzen am Ende der Formfüllphase sind weitgehend beseitigt. Die erwähnte hohe Druckenergie im Druckmittelspeicher für die Nachdruckphase bewirkt weiterhin eine Verbesserung der Reproduzierbarkeit, da geringfügige Störeinflüsse sich nicht in gleichem Maße negativ auswirken. Wegen des geringen Druckmittelbedarfs und der vorhandenen hohen Druckmittelenergie können die zwischen dem folglich sehr kleinen Druckmittelspeicher für die Machdruckphase und dem Preßzylinder angeordneten Ventile und Druckmittelleitungen im Durchflußquerschnitt sehr verkleinert v/erden. Desweiteren wird durch den Wegfall des Multiplikatorkolbens und Multiplikatorzylinders eine weitere Verbilligung der Vorrichtung erreicht. Die gewünschte vergleichsweise Produktivitätssteigerung ist zwangsläufig die Folge der oben erwähnten Verbesserungen/

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WeitereEinzelheiten der Erfindung sind anhcnd der Zeichnung erläutert, in wej
dargestellt ist.

erläutert, in welcher ein Anordnungsbeispiel schematisch

Das Einpreßaggcegat besteht im wesentlichen aus dem Preßzylinder 1 mit Prei3kolben 2 und Preßkolbenstange 3. Mit 4 ist eine Schaltscheibe bezeichnet, die auf der Preßkolbenstange 3 befestigt ist, und während der Bewegung des Preßkolbens 2 mit dem Endschalter 5 zusammenwirkt«

Als Druckmittelquelle für die Formfüllphase dient ein Druckmittelspeicher ό, der über die Druckmittelleitung 7, in welcher sich ein Rückschlagventil 33 befindet, sowie über die Druckmittelleitung 8 aufgeladen wird. Vom Druckmittelspeicher 6 führt eine weitere Druckmittelleitung 9, in der ein Rückschlagventil 10, ein Drosselventil 11 und ein weiteres Rückschlagventil 50 angeordnet sind, zum Zylinderraum 13 des Preßzylinders 1. Gesteuert wird das Rückschlagventil 10 über die Druckmittelleitung 10a von einem Wegeventil 12, welches ssinerseits über die elektrische Impulsleitung ¹¹E" mit dem von der Schaltscheibe 4 gesteuerten Endschalter 5 in Verbindung steht, und die Druckmittelleitung 40 mit dem Druckmittelbehälter 28 verbindeto

Als Druckmittelquelle für die Nachdruckphase dient der Druckmittelspeicher 14, von welchem die Druckmittelleitung 15, in der sich ein Rückschlagventil 16 befindet, zum Zylinderraum 17 des Verdichterzylinders 18 führt. Vom Zylinderraum

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führt die Druckmittelleitung 19_f in welcher sich ein Rückschlagventil 20 befindet, zur Druckmittelleitung 7. Von der Druckmittelleitung 7 führt die Druckmittelleitung 21, in welcher sich ein Druckventil 22 und ein Wegeventil 23 befindet, zum Zylinderraum 29 des Verdichterzylinders 18 mit Stufenkolben 51. Die Steuerung des Wegeventils 23 erfolgt einerseits mittels Nocken 24, andererseits mittels Druckmittelleitung 25, welche mit dem Zylinderraum 26 des Verdichterzylinders 18 in Verbindung steht. Die Druckmittelleitung 27 verbindet das Wegeventil 23 mit dem Zylinderraum 26 und führt anschließend zum Druckmittelbehälter 28 . Vom Druckmittelspeicher 14 führt eine zweite Druckmittelleitung 30, in welcher sich ein Rückschlagventil 31 und ein Drosselventil 32 befinden, zum Zylinderraum 13 des Preßzylinders 1. Gesteuert wird das Rückschlagventil 31 über die Druckmittelleitung 35 von einem (vereinfacht dargestellten)Zuschaltventil 34, welches einerseits von der Druckmittelleitung 36, in welcher sich ein Drosselventil 37 befindet, zum Zylinderraum 13 des Preßzylinders 1 führt, und andererseits von der Druckmittelleitung 38, welche mit der Druckmittelleitung 21 in Verbindung steht, gesteuert wird. Die Druckmittelleitung 39 verbindet das Zuschaltventil 34 mit dem Druckmittelbehälter 28.

Die Druckmittelleitung 42, in welcher sich ein Rückschlagventil 43 befindet,, verbindet den Zylinderraum 41 des Preßzylinders 1 mit dem Druckmittelbehälter 28. Die Druckmittelleitung 8, in welcher ein Wegeventil 44 angeordnet ist, steht einerseits mit einer(nicht dargestellten)Druckmittelpumpe, und andererseits mit dem Zylinderraum 41 des Preßzylinders 1 in Verbindung.

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Gesteuert wird das Rückschlagventil 43 von der Druckmittelleitung 45, welche mit der Druckmittelleitung 8 verbunden ist. Eine v/eitere Druckmittelleitung 46, in welcher ein Rückschlagventil 47 angeordnet ist, verbindet das Wegeventil 44 mit dem Zylinderraum 13 des Preßzylinders 1. Gesteuert wird das Rückschlagventil 47 mittels der Druckmittelleitung 48, welche mit der Druckmittelleitung 8 verbunden ist. Eine weitere Druckmittelleitung 49 verbindet das 'Wegeventil 44 mit dem Druckmittelbehälter 28.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Einpreßaggregates ist wie folgt:

In der ersten Arbeitsphase wird mittels einer(nicht näher dargestellten)Druckmittelpumpe, Druckmittel in die Druckmittelleitung 8 gedrückt. Dieses Druckmittel gelangt dann über Wegeventil 44, Druckmittelleitung 46 und Rückschlagventil 47 in den Zylinderraum 13 des Preßzylinders 1, beaufschlagt die Preßkolbenkopffläche 52 und bewegt den Preßkolben 2 langsam nach vorne (Pfeil), bis der nicht dargestellte, in der Druckkammer geführte Kolben die in der Druckkammer befindliche Einfüllöffnung überdeckt und das flüssige Metall in der Druckkammer bis zum Anguß der dahinter befindlichen Druckgießform hochsteigt. Das im Zylinderraum 41 befindliche Druckmittel kann indessen drucklos über die Druckmittelleitung 42 und das Rückschlagventil 43 in den Druckmittelbehälter 28 entweichen, da die Druckmittelleitung 8 über das Wegeventil und die Druckmittelleitung 49 mit dem Druckmittelbehälter verbunden ist. Überfährt nun die Schaltscheibe 4 an einer vor-

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her eingestellten btelle des Hubes der Kolbenstange 3 den bchaltnocken des Endschalters 5_e so gibt dieser ein elektrisches Kommando über die elektrische Impulsleitung ¹¹E" an das Wegeventil 12 weiter, welches das mittels Druckmittelleitung IGa auf seinen Dichtsitz gepreßte Rückschlagventil 10 über die Druckmittelleitung 40 drucklos zum Druckmittelbehälter 28 schaltet. Hierdurch wird die sogenannte Formfüllphase eingeleitet, und das im Druckmittelspeicher 6 befindliche Druckmittel über die Druckmittelleitung 9, das Rückschlagventil 1G, das Drosselventil 11 und das Rückschlagventil 50 in den Zylinderraum 13 geleitet, wo das Druckmittel die Preßkolbenkopf fläche 52 beaufschlagt und den Preßkolben 2 mit der am D osselventil 11 eingestellten Geschwindigkeit nach vorne (Pfeilrichtung) bewegt. 'Während der Formfüllphase überfährt nach beendeter Beschleunigung des Preßkolbens 2 dieser die Bohrung 53 im Zylinder I₁ so daß sich der im Zylinderraum 13 befindliche Druck in der Druckmittelleitung 36, über das Drosselventil 37, zum Zuschaltventil 34 fortpflanzen kann. Während der Formfüllphase liegt der Druck im Zylinderraum 13 unter dem Kaximaldruck des Druckmittelspeichers 6. Das in der Druckkammer befindliche flüssige Metall wird nun mit hoher Geschwindigkeit in die Druckgießform gepreßt. Am Ende der Formfüllphase wird der Preßkolben 2 nebst Preßkolbenstange 3 rasch verzögert, wodurch sich hinter der Preßkolbenkopffläche 52 eine Druckspitze, hervorgerufen durch die Verzögerung des nachströmenden Druckmittels, aufbaut, welche die Rückschlagventile 50 und 47 sofort selbsttätig schließt, und sich über die Druckmittelleitung 36 und das Drosselventil 37 zum

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Zuschaltventil 34 mit der am Drosselventil 37 eingestellten Geschwindigkeit fortpflanzt.

Das Zuschaltventil 34 schaltet daraufhin, entgegen dem in der Druckmittelleitung 38 anstehenden Pumpendruck^ die Druckmittelleitung 35 über die Druckmittelleitung 39 zum Druckmittelbehälter 28 frei, wodurch sich das Rückschlagventil 31 öffnet, und das im Druckmittelspeicher 14 gespeicherte Druckmittel, dessen Speieherdruck wahlweise bis zum vielfachen ' / die

Druck des Speichers 6 aufgeladen ist, über Druckmittelleitung 30, das Rückschlagventil 31 und das Drosselventil 32 in den Zylindorraum 13 des Preßzylinders 1 gelangt,den Druck des im Zylinderraum 13 eingeschlossenen Druckmittels mit der am Drosselventil 32 eingestellten Geschwindigkeit auf den Ladedruck des Druckmittelspeichers 14 erhöht, um somit auf die Preßkolbenkopffläche 52 einen erhöhten Druck auszuüben, wodurch das in der Druckgießform befindliche flüssige Metall stark verdichtet, und während der Erstarrung des Gießlings weiter flüssiges Metall in die Druckgießform nachgedrückt wird.

Während des Erstarrungsvorganges wird mittels der (picht dargestellten) Druckmittelpumpe, der Druckmittelspeicher 6 über die Druckmittelleitungen 8, 7₁ sowie das Rückschlagventil 33;. nachgeladen. Das Rückschlagventil 33 soll verhindern, daß sich der Druckmittelspeicher 6 bei abfallendem Pumpendruck entlädt. Der im Druckmittelspeicher 14 infolge der Druckmittelentnahme abgefallene Druck hat über die Druckmittelleitung 15 und das Rückschlagventil 16 einen Druckabfall im Zylinderraum 17 be-

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wirkt, wodurch Druckmittel über die Druckmittelleitungen 8„ 7 und 21, sowie das Druckventil 22 und das Wegeventil 23 in den Zylinderraum 29 des Verdichterzylinders 18 gelangt und dort die große Kolbenfläche des Stufenkölbens 51 beaufschlagt, wodurch dieser in Pfeilrichtung bewegt wird und das im Zylinderraum 17 befindliche Druckmittel Über die Druckmittelleitung 15 und das Rückschlagventil 16 in den Druckmittelspeicher 14 verdrängt. Das Rückschlagventil 20 soll hierbei verhindern, daß das aus dem Zylinderraum 17 verdrängte Druckmittel über die Druckmittelleitung 19 in den mit geringerem Druck aufgeladenen Druckmittelspeicher 6 gelangen kann.

Ist der Stufenkolben 51 in seiner vordersten Position angelangt, so gibt dieser selbsttätig steuernd die im Verdichterzylinder befindliche Anschlußbohrung der Druckmittelleitung 25 frei, wodurch die Druckmittelleitung 25 mit Druck beaufschlagt wird, und das Wegeventil 23 umschaltet. Dadurch wird der Zylinderraum 29 über die Druckmittelleitung 27 zum Druckmittelbehälter 28 freigeschaltet, so daß das von der Druckmittelpumpe über die Druckmittelleitungen 8, 7, 19 und das Rückschlagventil 20 in den Zylinderraum 17 einströmende Druckmittel auf die kleine Fläche des Stufenkolbens 51 wirkt, diesen zurückschiebt und gleichzeitig die Druckmittelleitung 25 vom Stufenkolben 51 über den Zylinderraum 26 und die Druckmittelleitung 27 zum Druckmittelbehälter 28 freigeschaltet wird. Das Rückschlagventil 16 soll dabei verhindern, daß das in den Druckmittelspeicher 14 bereits verdrängte Druckmittel wieder über die Druckmittelleitung 15 in den Zylinderraum 17 zurückströmen kann. Ist der Stufen-

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kolben 51 in seiner hintersten Position angelangt, so schaltet er über den Nocken 24 das Wegeventil 23 in seine «usgangslage zurück. Diese Arbeitsspiele des Stufenkolbens 51 wiederholen sich so oft, bis der im Druckmittelspeicher 14 gewünschte Druck erreicht ist, und das Druckventil 22 die Zufuhr von Druckmittel aus der Druckmittelleitung 21 unterbricht.

Nach vollständiger Erstarrung des in der Druckgießform gegossenen Gießlings wird dieser aus der üruckgießform entnommen, wobei der noch anhaltende Nachdruck das Ausstoßen des Gießrestes aus der Druckkammer bewirkt. Das Wegeventil 12 wird nun durch den Abfall des elektrischen Kommandos in seine Ausgangslage zurückgeschaltet, und das Rückschlagventil 10 über die Druckmittelleitung 11 geschlossen. Danach wird das Wegeventil 44 durch ein elektrisches Kommando nach rechts umgeschaltet, wodurch Druckmittel von der Druckmittelpumpe über die Druckmittelleitung 8 und das Wegeventil 44 in den Zylinderraum 41 des Preßzylinders 1 gelangt, über die Druckmittelleitung 45 das Rückschlagventil 43 schließt, und den Preßkolben 2 in seine Ausgangslage (Pfeil A) zurückschiebt. Weiterhin bewirkt der sich in der Druckmittelleitung 48 aufbauende Druck über den nicht dargestellten Steuerkolben des Rückschlagventils 47 dessen Öffnung, entgegen dem im Zylinderraum 13 anstehenden Druck, wodurch das im Zylinderraum 13 befindliche Druckmittel über die Druckmittelleitung 46, das Rückschlagventil 47, das Wegenventil 44 und die Druckmittelleitung 49 zum Druckmittelbehälter 28 entweichen kann. Der Druckabfall im Zylinderraum 13 bewirkt gleichzeitig über das Drosselventil 37 einen Druckabfall in der Druckmittelleitung 3ό, so daß der in der Druckmittelleitung 38 an-

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stehende Pumpendruck das Zuschaltventil 34 in seine Ausgangslage zurückschaltet, und durch den in der Druckmittelleitung 15 anstehenden Druck das Rückschlagventil 31 über die Druckmittelleitung 35 wieder geschlossen wird. Nach erneutem Einfüllen von flüssigem Metall in die Druckkammer kann ein neuer Arbeitszyklus der Haschine beginnen.

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Claims

Anspruch

Vorrichtung zum Einstellen der beim Druckgießen erforderlichen Preßkolbengeschwindigkeiten, -drücke und Druckaufbauzeiten, wobei separate Steuerkreise für die Formfüll- und Nachdruckphase vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß unter Wegfall des bisherigen Multiplikatorkolbens zur Erreichung eines ausreichenden Druckmitteldrucks im Preßzylinder während der Nachdruckphase, eine, einen Stufenkolben enthaltende Hochdruck-Ladeeinrichtung vorgesehen ist, welche den Druckmittelspeicher für die Nachdruckphase mit Druckenergie speist.

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