DE2439470C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Fallgeschwindigkeit von Gießformen - Google Patents

Description

Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentan-Spruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 sind aus der deutschen Offenlegungsschrift 35 674 bekannt. Bei diesem bekannten System wird der Druck in der den Gießbehälter enthaltenden Kammer gemessen und nach einem vorgegebenen Programm gesteuert, um die Durchflußmenge des geschmolzenen Metalls vom Gießbehälter in die Gießform vom Absinken des Metallspiegels im Gießbehälter unabhängig zu machen.

Mit einem derartigen System läßt sich eine konstante Geschwindigkeit der Schmelze im Gießrohr erzielen, was bei weitem nicht den günstigsten Fall darstellt, da es abhängig von der jeweiligen Form der Gießlinge in der Regel zu unzulässig hohen Geschwindigkeiten in den engen Querschnitten und zu viel zu geringen Geschwindigkeiten in den weiten Querschnitten des einzelnen Gießlings kommt.

Wollte man versuchen, die Schwierigkeit mit dem bekannten System durch experimentelle Festlegung eines Wirkungsprogramms für den Gießablauf jedes einzelnen Gießlings zu beheben, so wäre die Anfertigung einer großen Anzahl von Probegießlingen erforderlich, was den Gießprozeß verteuern würde, ohne die erforderliche Präzision zu gewährleisten.

Nur in Sonderfällen wird eine von der Gestalt des einzelnen Gießlings abhängige Geschwindigkeitssteuerung durch den Einbau von Kontaktgebern in die Gießform selbst erreicht, was zu einer erheblichen konstruktionsmäßigen Komplizierung und damit zu einer Verteuerung des Werkzeugs führt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Füllgeschwindigkeit der Form in allen ihren Bereichen nicht nur unabhängig vom Druckabfall in der den Gießbehälter enthaltenden Kammer, sondern insbesondere auch unabhängig von der Gestalt der Gießform selbst zu steuern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß wird der Vorteil erreicht, daß auch bei Gießformen mit komplizierter Gestalt alle Teile der Gießform, unabhängig von deren Querschnittsänderungen, gleichmäßig schnell gefüllt werden, was zu einer optimalen Gleichmäßigkeit in den Eigenschaften des fertigen Gußstücks führt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden eingehender anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 in einem Diagramm die Änderung der Gasdrücke während des Gießens eines Gießlings in dem Fall, daß der Förderdruck Ap durch Erhöhung des Drucks in der Kammer mit dem Gießbehälter erfolgt,

Fig. 2 ein ähnliches Diagramm, wenn der Förderdruck Δρ durch Herabsetzung des Drucks in der Gießform erfolgt,

Fig.3 eine Ausführungsmöglichkeit der Erfindung bei Verwendung eines elektrischen Folge- und Steuersystems, wobei mit vollen Linien der Betrieb der Einrichtung bei Erzeugung des Förderdrucks Δρ durch Erhöhung des Drucks in der Kammer mit dem Gießbehälter und mit gestrichelten Linien der bei Erzeugung des Förderdrucks durch Herabsetzung des Drucks in der Gießform angedeutet ist.

Unter der Bedingung, daß sich die Gießform mit Schmelze bei konstanter Fördermenge füllen sollte, gilt die durch die ausgezogene Linie in F i g. 1 gezeigte Änderung des Drucks P2, die in der Kammer 2 mit der Gießform (F i g. 3) infolge der Abnahme des Volumens dieser hermetisch abgeschlossenen Kammer auftritt. Von Punkt 3 an bleibt in diesem Diagramm der Druck P2 konstant, da die Gießform gefüllt ist und die Zufuhr von Metall unterbrochen wird. Um diese Bedingung zu realisieren, ist es erforderlich, den Druck Pi zu ändern, und zwar nach dem in Fig. 1 mit voller Linie angedeuteten Gesetz, wobei angenommen wird, daß das Metall bis zu Punkt 1 im Gießrohr steigt, von Punkt 1 bis Punkt 2 den Bereich des Gießlings mit einer bestimmten Gestalt ausfüllt, nach Punkt 2 den Bereich des Gießlings mit einer anderen Gestalt ausfüllt und in Punkt 3 die Gießform vollständig gefüllt ist.

Gezeigt mit voller Linie in F i g. I ist die erforderliche Änderung des Förderdrucks Δρ, erhalten durch einfache Substraktion: P₂-Pi.

Um das gewünschte Gesetz des Formfüllens (die Änderung von P2 in Fi g. la) zu erhalten, ist es folglich erforderlich, eine Drossel zu steuern, durch die Gas in die Kammer mit dem Gießbehälter 1 einströmt (F i g. 3), und zwar so, daß das komplizierte Gesetzt der Änderung von P\ nach Fig. Ic oder gleichbedeutend der von Δρ nach Fig. Ib realisiert wird.

Aus der Tatsache, daß die geraden Linien der

Diagramme approximative Kurven darstellen und normalerweise die Gießform viel komplizierter ist als die dargestellte, die nur eine Änderung der Gestalt aufweist, wird die Kompliziertheit dieser Aufgabe offensichtliclL

In den gleichen Diagrammen (Fig. la, b, c) sind auch die Ableitungen

Falls es aus technologischen Gründen erforderlich ist, in einem bestimmten Bereich des Gießiings die Fördermenge des einströmenden Metalls zu ändern, werden als Impulse zur Signalgabe zum Stellmechanismus auch die sprungartigen Änderungen von

i/P, d\p , JP₁

-,— - r und -r^
dt dt dt

gezeigt Man sieht, daß sich die Ableitungen nach Fig. Ib und Ic in charakteristischen Momenten des Gießvorgangs sprungartig ändern, während

dP,

dt

einen konstanten Wert hat, der die technologisch vorgegebene Bedingung einer konstanten Fördermenge des die Gießform zu füllenden flüssigen Metalls bestimmt

Es ist folglich zweckmäßig, zur Steuerung des Vorgangs die Bedingung vorzugeben, den Parameter

dt

(im Beispiel eine Konstante) im Laufe des Gießvorgangs zu messen und den vorgegebenen Charakter seiner Änderung (z. B. konstanter Wert) aufrechtzuerhalten.

d Ip
~dT

. dPt
und -τ-¹
dt

verwendet.

ίο Diese Änderungen können mit Hilfe von elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Einrichtungen registriert werden, und nach Vergleich mit dem vorgegebenen Programm kann durch Rückkopplung die Steuerung des vorgegebenen technologischen Vorgangs erfolgen. In F i g. 3 ist als Beispiel das Blockschema einer für diesen Zweck aufgebauten Einrichtung gezeigt

Die Kammer 1 mit dem Gießbehälter ist mit einem Manometer 4 verbunden, während die Kammer 2 mit der Gießform mit einem Manometer 3 verbunden ist, das statt dessen jedoch auch mit dem Hohlraum der Gießform verbunden werden kann. Beide Manometer 3 und 4 sind ferner mit einer Meßstufe 5 verbunden, von dessen Ausgang Signale zu einer Differenzierstufe 6 geleitet werden. Die Differenzierstufe 6 ist an eine Vergleicherstufe 7 angeschlossen, die ihrerseits mit einer Vorgabeschaltung 8 verbunden ist. Das Signal der Vergleicherstufe 7 wird einem Verstärker 9 zugeführt, der mit einem ein Stellglied 11 bzw. 12 steuernden Steuerkreis 10 verbunden ist

Hierzu 3 lilatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung der Füllgeschwindigkeit von Gießformen beim Niederdruckgießen, Gegendruckgießen oder Vakuumgießen, wobei der Druck in einer den Gießbehälter enthaltenden Kammer gemessen und gegebenenfalls gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Parameter der Steuerung des Gießvorgangs die Änderungsgeschwindigkeit (dPHdt) des Drucks in der Gießform verwendet wird und zur Nachführung des Vorganges sowie zur Inipulsgabe an Stellmechanismen sprungartige Änderungen des Druckunterschiedes (dApldt) zwischen der den Gießbehälter enthaltenden Kammer und der Gießform — falls das Fördern der Schmelze durch Erhöhung des Drucks (P 2) in der Kammer mitdem Gießbehältei erfoSgt — bzw. sprunghafte Änderungen des Drucks (dP Mdt) in der Kammer mit dem Gießbehälter — falls das Fördern der Schmelze durch Herabsetzung des Drucks in der Gießform erfolgt — verwendet werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem in einer geschlossenen Kammer angeordneten Gießbehälter und einem an diese Kammer angeschlossenen Manometer, das über eine mit einer Vorgabeschaltung verbundene Vergleicherstufe und einen Steuerkreis auf ein den Gießdruck steuerndes Stellglied gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Druck in der Gießform messendes weiteres Manometer (3) vorgesehen ist, und daß beide Manometer (3,4) über eine Meßstufe (5) an eine Differenzierstufe (6) angeschlossen sind, die mit der Vsrgleicherstufe (7) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (11 bzw. 12) mit der den Gießbehälter enthaltenden Kammer (1) oder mit der Gießform (2) verbunden ist.