DE2603903A1

DE2603903A1 - Verfahren und vorrichtung zum giessen von niederdruckguss

Info

Publication number: DE2603903A1
Application number: DE19762603903
Authority: DE
Inventors: Peter Franklin Harrison; Josef Augustine Terenc Pereira
Original assignee: SOAG MACHINERY Ltd
Current assignee: SOAG MACHINERY Ltd
Priority date: 1976-01-28
Filing date: 1976-02-02
Publication date: 1976-08-05
Also published as: AU500201B2; JPS51103026A; ES444865A1; GB1491945A; FR2299931A1; DK43576A; GB1560076A; AU1081976A; IT1055044B

Description

Soag Machinery Limited J

Brentford, Middlesex / England

Verfahren und Vorrichtung zum Gießen von Niederdruckguß

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gießen von Niederdruckguß, bei dem geschmolzenes Metall durch ein in die Schmelze tauchendes Steigrohr nach oben in eine Gußform mittels auf die Metalloberfläche ausgeübten Gasdrucks gedrückt wird, wobei eine zweistufige Drucksteuerung verwendet wird, deren erste Stufe mit höherem Druck als die zweite Stufe arbeitet, um das geschmolzene Metall rasch von dem Metallpegel im Ofen im wesentlichen zum oberen Ende des Steigrohres anzuheben, und deren zweite Stufe dazu dient, die Gußform vollständig zu füllen und den Druck aufrecht zu erhalten, während das Gußstück sich abkühlt und schrumpft_/sowie eine Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens.

In einem Niederdruckgußapparat wird geschmolzenes Metall durch ein Steigrohr nach oben gedrückt, dessen unteres Ende sich bis unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in dem Bad oder dem Schmelztiegel erstreckt und dessen oberes Ende einen Stutzen mit einer Öffnung hat, der mit dem Einlaß der Form verbunden wird. Das geschmolzene Metall wird dadurch angehoben, daß auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalls im Schmelzofen ein Gasdruck aufgebracht wird, wodurch das geschmolzene Metall im Steigrohr aufsteigt und in die Form gelangt, in der es erstarrt. Daraufhin wird der Gasdruck reduziert, wodurch überschüssiges geschmolzenes Metall durch das Steigrohr wieder in

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das Bad oder den Schmelztiegel zurückfallen kann; daraufhin wird die Form geöffnet und das Gußstück daraus entfernt.

Die Anwendung eines zweistuf ic.en Drucksystems beim Gießen von Niederdruckguß ist bekannt und hat den Vorteil, daß in der ersten Stufe durch Verwendung höheren Drucks das geschmolzene Metall schnell vom Schmelz-fen zum oberen Ende des Steigrohres abgehoben wird und in der zweiten Stufe durch Verwendung eines niedrigeren Drucks die Gußform langsam gefüllt werden kann. Dadurch werden in der Form Lufteinschlüsse und folglich Gußstücke schlechter Qualität vermieden, die auftreten können, wenn der Volumenstrom des Gases zu stark ist. Die Verminderung des Druckes in der zweiten Stufe wird gewöhnlich dadurch erzielt, daß ein Drosselventil in das System eingebaut wird. So wie der Staudruck am Drosselventil mit fortschreitender Füllung des Hohlraums ansteigt, verringert sich der Volumenstrom des Gases? dies führt zu einer Verlängerung der Zeit für einen Gußzyklus. Zusätzlich wird es wegen dieser Verringerung der Gasströmung notwendig, zu Beginn der zweiten Füllstufe überschüssige Strömung zu haben, um am Ende des Füllprozesses eine ausreichende Strömung zu erhalten. Je schneller die Strömung am Anfang, desto hoher ist die Gefahr von Turbulenz im Metall.

Die Erfindung zielt darauf ab, die vorstehenden Nachteile dadurch zu vermeiden, daß ein Druckausgleich in der zweiten Stufe geschaffen wird, um dadurch einen im wesentlichen konstanten Volumenstrom des GaS₁ 3 beizubehalten, während die Form gefüllt wird un 'as Gußstück erstarrt.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Verfahren zum Gießen von Niederdruckguß der vorgenannten Art dadurch erreicht, daß der Volumenstrom des Druckgases in der zweiten Scufe durch eine druckgeregelte Durchflußsteuerung im wesentlichen konstant gehalten wird, wenn der Gegendruck während des Füllens der

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G. jxiorrn und des Erstarrens des Gußstückes ansteigt.

Die Erfindung besteht auch aus einer Vorrichtung zum Giessen von Niederdruckguß, die einen Schmelzofen für geschmolzenes Metall, ein Steigrohr, dessen eines Ende in den Ofen bis unterhalb die Oberfläche des geschmolzenen Metalls reicht und dessen anderes Ende mit einer Gußform verbunden ist, und einen zweistufigen Druckreglerkreis beinhaltet, der dazu dient, Gasdruck auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalls im Ofen zu geben, um das geschmolzene Metall durch das Steigrohr nach oben in die Form zu drücken, wobei die erste Stufe bei höherem Druck als die zweite arbeitet ,um das geschmolzene Metall rasch vom Metallpegel im Ofen im wesentlichen zum oberen Ende des Steigrohres anzuheben und die zweite Stufe dazu dient, die Form zu füllen und den Druck aufrechtzuerhalten, während das Gußstück erstarrt_/und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregelkreis der zweiten Stufe ein Drosselventil und ein mit diesem in Verbindung stehendes druckgesteuertes Durchflußregelventil enthält,durch die der Volumenstrom des Druckgases im wesentlichen konstant gehalten wird, wenn der Gegendruck während des Füllens der Gußform und des Erstarrens ues Gußstückes ansteigt.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird die Gasströmung in den Ofen während der ersten Stufe unabhängig geregelt und somit kann das Metall sehr rasch und mit minimalen Verlusten an Wärme und Zeit zum oberen Ende des Steigrohrs angehoben werden. Zusätzlich verkürzt ein schneller Druckaufbau in der Anfangsphase den gesamten Produktionszyklus. Während der zweiten Phase tritt die Metallschmelze im wesentlichen gleichmäßig in die Form ein und der Volumenstrom des in den Ofen strömenden Gases wird durch Verwendung eines druckgeregelten Stromregelventils konstant gehalten, wobei das

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Druckgefälle an d.-in Drosselventil, das vorher eingestellt wird, konstant y«aalten wird (mit einem einfachen Drosselventil verringert sich der Gasstrom mit steigendem Gegendruck) .

Zum besseren Verständnis des erfiudungsgemäßen Verfahrens sowie der vorschlagsgemaßen Vorrichtung wird auf die beigefügte Zeichnung verwiesen, die schematisch eine Ausführung der Druckregelung zeigt.

In der Zeichnung bedeutet 1 einen Ofen oder Schmelztiegel für geschmolzenes Metall 2_e Ein Steigrohr 3 taucht mit seinem einen Ende in den Ofen 1 bis unter die Oberfläche 4 des geschmolzenen Metalls 2, sein anderes Ende ist mit dem Einlaß einer Gußform 5 verbunden. Das geschmolzene Metall wird zur Gußform 5 dadurch angehoben, daß in zwei Stufen Gasdruck durch die Gas-Einlaßöffnungen 6 und 7 auf die Oberfläche 4 des Metalls 2 im Ofen 1 gegeben wird, wodurch das geschmolzene Metall im Steigrohr 3 bis in die Form 5 aufsteigt, in der das Metall erstarrt.

Der Regelkreis für Stufe eins besteht aus einer Druckgasquelle 8, einem Druckregelventil 9, das den Gasdruck in einem Speicher 10 auf einem hohen (festen) Niveau hält, einem elektromagnetisch betätigbaren 2-Wegeventil 11, wahlweise einem einstellbaren Drosselventil 12 und einem druckbetätigten Schalter 13.

Der Regelkreis für Stufe zwei beinhaltet eine Druckgasquelle 14, ein vorgesteuertes regelbares Druckregelventil 15, das je nach den Gießbedingungen eingestellt wird, einen Druckspeicher 16, sowie ein regelbares Drosselventil 17, das im Zusammenspiel mit einem druckgesteuerten Durchflussregelventil 18 arbeitet.

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Das Ventil 18 ist im wesentlichen ein vorgesteuerter Druckregler, bei dem einem konstanten Federdruck ein Steuerdruck überlagert wird, der von der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 17 aus zurückgeführt wird. Sobald der Gegendruck im Ofen 1 ansteigt, steigt dxe Einstellung des Ventils 18 an, um eine feste Druckdifferenz (entsprechend der Federeinstellung) am Drosselventil 17 einzuhalten. Ein membranbetätigtes 3- Wegeventil 19, das durch ein elektromagnetisch betätigtes 3-Wegeventil 20 ferngesteuert wird, verbindet den Ofen 1 entweder mit dem Speicher 16 zum Füllen (2. Stufe) oder mit der Antmosphäre zum Entlüften des Ofens bei 21.

Das zweistufige Drucksystem arbeitet wie folgt:

Zu Beginn der Druckbeaufschlagung des Ofens 1 werden beide Stufen eingeschaltet. Die Elektromagnetventile 11 (Stufe 1) und 20 (Stufe 2) werden erregt. Das Ventil 11 läßt das im Speicher 10 mit hohem (z.B. 30 bis 40 p.s.i.) gespeicherte Gas bei 6 in den Ofen 1 eintreten, entweder direkt, oder, falls angebracht, über das Drosselventil 12. Gleichzeitig wird das Ventil 20 erregt und bewirkt ein Umschalten des 3-Wegeventils 19 von seiner in der Zeichnung dargestellten ursprünglichen Stellung, in der der Ofen 1 entlüftet ist, auf eine Stellung, in der nun der Ofen 1 mit dem Speicher 16 über das Drosselventil 17 und den Druckausgleichsregler 18 verbunden ist.

Wenn der Druck im Ofen einen Wert erreicht, der dem Anstieg des geschmolzenen Metalls bis zum oberen Ende des Steigrohres entspricht, wird der Druckschalter 13 betäti ft, der seinerseits das Elektromagnetventil 11 abschaltet, die Verbindung zwischen dem Speicher 10 und dem Ofen 1 unterbricht und damit die Stufe eins beendet.

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Der Regelkreis der Stufe zwei bleibt weiter in Funktion. Zu diesem Zeitpunkt beginnt das geschmolzene Metall in die Form 5 einzufließen. Das Druckgas tritt nur vom Speicher aus' durch die Ventile 18,17 und 19 in den Ofen 1 ein. Die Gasströmung wird nunmehr langsamer und gleichmäßig sein. Der Speicher 16 wird auf einen Druck aufgeladen, der von den Gegebenenheiten dus Gußstückes bestimmt wird. Dieser Druck wird viel niedriger sein, als der Druck des Speichers 10 der Stufe eins, z.B. 5 bis 10 p.s.i.. Der Volumenstrom des Gases wird dadurch konstant gehalten, daß durch Verwendung des Druckregelventils 18 das Druckgefälle am Drosselventil 17 gleich gehalten wird.

So wie der Druck im Ofen 1 steigt, wird ein steigender Gegendruck erzeugt, der den Durchfluß durch das Drosselventil zu reduzieren versucht. Das Ventil 18 gleicht dies jedoch dadurch aus, daß es den Druck am Eingang des Drosselventils anhebt. Zu Beginn ist der Druck im Ofen 1 gleich Null und der Druck am Eingang des Drosselventils 18 entspricht der Einstellung der Feder des Ventils 18, die auf einen Druck unterhalb des Drucks im Speicher 16 eingestellt sein sollte. Der steigende Ofendruck erhöht automatisch die Einstellung des Ventils 18 über die Federeinstellung hinaus. Da die Federeinstellung des Ventils 18 konstant ist, wird die Druckdifferenz am Ventil im wesentlichen konstant gehalten. Die Höhe der Druckdifferenz entspricht der Einstellung der Feder. Der Druckausgleich bleibt wirksam, bis der Druck am Ventil 18 den Druck des Speichers 16 erreicht.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar in Verbindung mit einer Niederdruckguß-Maschine mit Kompensation des Schmelzen-Pegels, gemäß DT-GM 7 425 316 bzw. Patent-Anmeldung P 24 357 34.-

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29. Januar J.976

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Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren zum Gießen von Niederdruckguß, bei dem geschmolzenes Metall durch ein in die Schmelze tauchendes Steigrohr nach oben in eine Gußform mittels auf die Metalloberfläche ausgeübten Gasdrucks gedrückt wird, wobei eine zweistufige Drucksteuerung verwendet wird, deren erste Stufe mit höherem Druck als die zweite Stufe arbeitet, um das geschmolzene Metall rasch von dem Metallpegel im Ofen im wesentlichen zum oberen Ende des Steigrohres anzuheben, und deren zweite Stufe dazu dient, die Gußform vollständig zu füllen und den Druck aufrecht zu erhalten, während das Gußstück sich abkühlt und schrumpft, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom des Druckgases in der zweiten Stufe durch eine druckgeregelte Durchflußsteuerung im wesentlichen konstant gehalten wird, wenn der Gegendruck während des Füllens der Gußform und des Erstarrens des Gußstückes ansteigt.

2. Vorrichtung zum Gießen von Niederdruckguß, bestehend aus einem Ofen für geschmolzenes Metall, einem Steigrohr, dessen eines Ende in den Ofen bis unter die Oberfläche des geschmolzenen Metalls reicht und dessen anderes Ende mit einer Gußform verbunden ist, und einem zweistufigen Druckregelkreis , um Gasdruck auf die Oberfläche der Schmelze im Ofen auszuüben, um das geschmolzene Metall durch das Steigrohr nach oben in die Gußform zu drücken, j_»ei dem die erste Stufe bei höherem Druck als die zweite Stufe arbeitet, um das geschmolzene Metall im Ofen rasch im wesentlichen bis zum oberen Ende des Steigrohres anzuheben und bei dem die

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zweite Stufe dazu dient, die Gußform zu füllen und wä! rend des Erstarrens des Gußstücks den Druck aufrecht zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregelkreis der zweiten Stufe ein Drosselventil (17) und ein damit in Verbindung stehendes druckgesteuertes Durchflußregelventil (18) enthält, durch die der Volumenstrom des Druckgases im wesentlichen konstant gehalten wird, wenn der Gegendruck während des Füllens der Gußform (5) und des Erstarrens des Gußstücks ansteigt.

3. Gießvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe des Druckregelsystems in Reihe ein Druckregelventil (9),einen Speicher (10), ein elektromagnetisch betätigtes 2-Wegeventil (11) und einen druckbetätigten Schalter (13) beinhaltet.

4. Gießvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem elektromagnetisch betätigten 2-Wegeventil (11) und dem druckbetätigten Schalter (13) ein verstellbares Drosselventil (12) eingeschaltet ist.

5. Gießvorrichtung nachAnspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Stufe des Druckregelsystems in Reihe ein

ein—
vorgesteuertes stellbares Druckregelventil (15), einen zweiten Speicher (16), ein zweites ein stellbares Drosselventil (18), das in Verbindung mit einem Druckausgleichsventil (18) arbeitet, und ein membranbetätigtes 3-Wegeventil (19), das von einem elektromagnetisch betätigten 3-Wegeventil (20) ferngesteuert wird, wobei das erwähnte membranbetätigte 3-Wegeventil derart eingebaut wird, daß daß es den Ofen (1) entweder mit dem erwähnten zweiten Speicher (16) während der zweiten (Füll-)Stufe oder mit der Atmosphäre (21) zum Entlüften des Ofens (1) verbindet,

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