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ANLAGE ZUM DRUCKGIEBEN VON WERKSTÜCKEN AUS
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METALL Die vorliegende Erfindung betrifft das Gießereifenden, und
zwar Anlagen zum Druckgießen von Werkstücken aus metall.
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Mit dem größten Vorteil kann die vorliegende Erfindung beim Gießen
von Hubteilen mit genanen Abmessungen aus schwerschmelzenden und reaktiven Metallen
und Legierungen z.B. auf Titan- oder Zirkonium basis Verwendung finden.
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Bekannt ist eine Anlage zum Druckgießen von Werkstücken aus Metall,
z.B. die in der GB-PS 914508 beschrieben Anlage.
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Diese Anlage enthält ein hermatisch abgedichtetes Gehäuse und zwei
senkrechte unbewegliche Platten, die auf einer Grundplatte montiert und durch waagerechte
Führnungssäulen, in denen eine dritte, bewegliche, mit einem Antrieb zum Hin- und
Hergang
versehene Platte angeordnet ist, miteinander verbunden sind.
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Im Sctimelzteil der Anlage befindet sich ein Elektrodenhalter, der
zum. Einspannen einer selbstverzehrenden Elektrode und zur Stromzuführung an diese
dient.
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ist Unterhalb der selbstverzehrenden Elektrode ein Schmelzvorgesehen
tiegel der auf einer horizontal liegenden Achse, die mit einem Umkehrantrieb zum
Schwenken des Schmelztiegels um die Horizontalachse mährend des Abgießens des Schmelzgutes
aus diesem und zur Rückführung des Schmelztiegels in die Ausgangsstellung in kinematischer
Verbindung steht, befestigt ist. Der Schmelztiegel ist mit einer Ri;ule zum Abgießen
des Schmelzgutes aus diesem in einen Trichter ausgeführt, der in einer in der Gehäuseseitenwand
der Preßformungskammer angebrachten Offnung angeordnet ist Das Gehäuse der Preßformungskammer
ist in eine senkrecht ortsfeste Platte eingebaut, die an dem Schmelzteil der Anlage
anliegt. In die Preßformungskammer ist der Preßkolben eines Hydraulikzylinders zur
Zwangszuführung des Schmelzgutes von der Preßformungskammer zum Hohlraum des Preßform
eingeführt.
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Die Preßformungskammer steht mit dem Hohlraum der Preßform in Verbindung,
deren eine Formhälfte mit einer Eingießbüchse versehen und auf der ortsfesten, an
dem Schmelsteil der Anlage anliegenden Platte starr angeordnet ist.
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Die zweite Formhäfte der Preßform ist auf der beweglichen, vom hermetisch
abgedichteten Gehäuse der Anlage umschlossenen
Platte befestigt.
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Bei Anlagen mit einem derart aufgebauten Gehäuse geraten jedoch Teile
der Anlage wie die bewegliche Platte und deren formschlüssige Verbindung mit dem
Antrieb zum Hin-und Hergang unter Vakkumverhältnisse. Dies erschwert nicht nur die
Bedienung einer reihe von Mechanismen der Anlage, sondern bereitet auch zusätzliche
Schwindigkeiten beim Evakuieren des Hohlraumes der Anlage.
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Daher wurden Anlagen etwickelt, bei denen das Gehäuse der Gießkammer
von der Schmelzkammer getrennt und hermetisch abgedichtet ausgeführt ist.
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Jedoch weisen auch diese Anlagen Nachteile aul': als unvollkommen
hat sich die Eingießvorrichtung erwiessen, die eine Reihe von Schwierigkeiten beim
Betrieb der Anlage bereitete. So setzt sich z.B. eine Kruste aus erstarrtem Metall
an der Innenfläche der Trichterwandnach einer jeden Schmelzgutzuführung über den
Trichter in die Preßformungskammer an. Diese Kruste steht der nachfolgenden Schmeizgutzuführung
in die Preßformungskemmer im Wege. Nach zwei oder drei Abgüssen von Metall in den
Trichter wird dessen Austrittsöffnung zur Gänze von der erstarrten Metallkruste
vergesperrt und die Arbeit der Anlage unterbrochen.
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Zum Auswechseln bzw. Putzen des Trichters muß die Anlage geöffnet,
der Trichter mit dem darin entarrten
Metall entfernt, an dessen
Stelle ein geputzter Trichter angeordnet, die Anlage hermetisch abgedichtet und
ein Untrdruck darin erzeugt werden. All diese Operationen beanspruchen einen beträchtlichen
Zeitaufwand. Stillstände der Anlage, die mit Auswechseln und Putzen der Trichter
zusammenhängen, ziehen Aufwand an Arbeitszeiten von Bedienungspersonal und Einsatz
von Zusatzausrüstung nach sich, was eine wesentliche Verteuerung des Werkstückgießvorganges
beinhaltet.
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Trotz der erwähnten Nachteile haben diese Anlage zum Drucgießen von
Werkstücken aus Metall in den letzteren Jahren Verbreitung gefunden.
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weite Das läBt sich durch das Wachstum des Maschinenbaus und die Nachfrage
nach Druckgußteilen erklären, die dermaßen gestiegen sind, daß die Entwicklung einer
koneine tinuierlich wirkenden Anlage aktuelle Notwendigkeit lt Bs ist Zweck der
vorliegenden Erfindung, die obenerwanten Schwieribkeiten zu beseitigen.
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Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum Druckgießen
von Werkstucken aus Metall mit einer solchen Eingießvorrichtung zu entwickeln, die
die Leistung der Anlage, und deren Betriebssicherheit zu steigen und gleichzeitig
die Güte der abzugießenden Werkstücke zu erhöhen vermag.
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Diese Aufgabe wird bei einer Anlage zum Druckgießen von Werkstücke
aus Metall die eine
Grundplatte enthält, auf der zwei senkrechte
Platten unbeweglich angeordnet sind, die über zwei waagerechte Führungessäulen miteinander
in Verbindung stehen, in denen eine bereiegliche, mit einem Ant-rieb zum lIin- und
herganß versehene und einen Formhalter mit der einen Formhälfte der Preßform, welche
dem hermetisch abgedichten Gehause der Vakuumgießkammer umschlossen ist, deren zweite
Formhälfte auf der unbeweglichen Platte befestigt ist, tragende Platte angeordnet
ist, und das hermetisch abgedichtete Gehäuse der Vakuumschmelzkammer auf der unbeweglichen
Platte befestigt ist, in die das Gehäuse der Praßformungskammer eingebaut ist, das
eine Offnung zum Sinführen des Tricnters aufweist, während der Preßkolben eines
Hydraulikzylinders zur Schmelzgutzuführung in die Preßform durch deren Eingießbüchse
in die Preßformungskammer eingeführt ist, wobei in der Vakuumschmelzkammer oberhalb
der Eingießvorrichtung Elektrodenhalter und Schemlztiegel vorgesehen sind, welcher
Schmelztigel schwenkbar um die Horizonatalachse befestigt ist die Anlage weist erfindungsgemäß
eine Eingießvorrichtung auf, die zumindest zwei Trichter und einen Mechanismus zur
Verschiebung der Trichter in Vertikal- und Horizontalrichtung bei deren abwechselnder
Einführung in die im Gehäuse der Preßformungskammer angebrachte Eingußöffnung enthält.
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Die Tatsache, daß die Anlage eine Eingießvorrichtung
mit
zusätzlicher Anzahl von Trichtern sowie einen Mechanis-Einbringen mus zu deren Verschiebung
zwecks in aie Sollage enthält, bietet die Lögliehkeit, den erststückgießvorgang
ohne Öffnen der Anlage im Laufe einer längeren ZeiS durchzuführen.
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Dies gewährleistet eine Steigerung der Leistung der vermeidet Anlage
und die Handarbeit beim Auswechseln der Trichter Es ist zweckmäßig, den Mechanismus
zur Verschiebung er Trichter der Eingießvorrichtung in Form eines Sektors auszubilden
und die erwähnten Trichter mit einem vorgegebenen -Abstand voneinander darauf anzuordnen,
den Sektor derart zu bei'estigen, daß er auf einer Vertikalwelle, die mit seinem
Antrieb zur Längsverschiebung verbunden Ist, und auf einer auf dieser Welle sitzenden
Kupplung mit einem Hebel zum Schwenken des Sektors in waagerechter Richtung aufliegt.
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Dieser Mechanismus zur Verschiebung des Trichter der Eingießvorrichtung
ist in konstruktiver Hinsicht höchst einfach aus zuführen und hinreichend betriebssicher.
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vorteilhaft, Es ist einen Feststeller, der einen fedelbelasteten
Stab darstellt, der durch eine Öffnung, die in den der Wand der Kopplung angebracht
ist, welche eine mit Geeine häuse der Vakuumschmelzkammer starr verbundene und Eingangsbuchsen
für das freie Ende des Stabes aufweisende Hülse
umfaßt, hindurchtritt,
in den Hebel zum Schwenken des Sektors einzubauen.
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Der Feststeller liefert die Möglichkeit, die Trichter in der Solage
fentzusttellen.
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Vorteilhaft int die Anlage zumindest mit einer VorricnturE zum Putzen
der Trichter zu versehen, die einen Hydraulikzylinder mit einer Stae, die einen
Abstreicher trägt, welche am Gehäuse der Vakuumschmelzkammer befestigt sind, sowie
einen Greifer tragenden, längsversch-iebbaren, mit hilfe eines Kugelgelenks befestigten
Stab aufweist.
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Dies die Möglichkeit biete ,die Trichter von der darin erstarrten
Metallkruste der Reihe nach zu puLzen und gleichzeitig das Schmelzgut durch einen
anderen geputzten Trichter von dem Schmelztiegel der Preformungskammer zuzuführen,
ohne daß der Unterdruck in der Schmelzkammer unterdrucker wird. Dadurch kann jeder
Trichter der Reihe nach geputzt und während der kontinuierlichen Arbeit der Anlage
vielfach benutzt werden.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
der Anlage unter Hinweis auf die Zeicanungen näher erläutert; es zeigt Fig .1 eine
Seitenansicht der Anlage mit Ausbrüchen und mit teilweise Längsschnitt durch die
Vertikalebene in den Bereichen der Schmelz- und GieBkammer,
Fig.
2 die Drautsicht auf die gleiche Anlage mit teilweisen Längsschnitt gemäß Linie
IV-IV in fig. 1, Fig. 3 die Eingießvorrichtung mit dem Mechanismus zur Verschiebung
der Trichter, vom Schmelztiegel her gesehen, Fig. 4 die Eingießvorrichtung mit dem
Mechanismus zur Verschiebung der Trichter, in Seitenansicht, teilweise mit Ausbrüchen
und Schnitten durch die Vertikalebene, Fig.3 die Draufsicht auf die am Sektor befestigten
TricL-ter, Fig.6 die Verrichtung zum Putzen der Trichter der Eingießvorrichutng
in Seitenansicht, mit Schnitt durch die Vertikalebene.
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Die Anlage zum Druckgießen von Werkstücken aus Metall enthält eine
Grundplatte 1 (Fig. 1), auf der zwei senkrechte Platten 2 und 3 unbeweglich angeordnet
sind, die durch waagerechte Führungssäulen 4 (Fig.2), auf dienen eine bewegliche,
mit einem Antrieb 6 zum Hin- und Hergang vorsehene Platte 5 angeordnet ist, miteinander
verbunden sind.
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Auf der unbeweglichen senkrechten Platte 2 ist das hermetisch abgedichtete
Gehause der Vakumschmelzkammer 7 (Fig. 1) montiert, das in Querrichtung trennbar
ausgeführt ist und aus zwei Teilen d.h. aus oberem Teil (Deckel) 8 und unterem Teil
9 besteht.
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In der Vakuumschmelzkammer 7 befindet sich ein ßlektrodenhalter 10,
der zum Einspannen einer selbstverzehrenden
Elektrode 11 und zur
Stromzuführung an diese uient, die vorl einer (nicht dargestellten) elektrischen
Stromquelle erfolgt.
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Unterhalb der selbstverzehrenuen Elektrode 11 iar ein Schmelztiegel
12 vorgesehen der auf einer horizontal liegenden Achse 13 (Fig.2) befestigt ist,
die mit einem Umkehrantrieb 14 zum Schwenken des Schmelztiegels 12 um die Horizontalachse
in formschlüssiger Verbindung steht.
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An der giegrinnenseite, des Schmelztiegels 12 befindet sich Trichter
15 (Fig .3 und 4) der Gießvorrichtung, die in eine im Gehäuse 17 der Preßformungskammer
18 (Fig. 1 und 2) angebrachte Öffnung 16 eingeführt ist. Die Eingießvorrichtung
weist erfindungsgemäß mindestens zwei Trichter 15 (Fig. 5) und einen Mechanismus
19 (Fig. 3 und 4) zur Verschiebung dieser Trichter in Vertikal- und Horizontalrichtung
zwecks deren aswechselnder Einführung in die im Gehäuse 17 der Preßformungskammer
18 ausgebildete Öffnung Ib auf Dieser Mechanismus enthält einen Sektor 20 (Fig.
5) zum der es der Trichter 15 ri einem vorgegebenen Abstand voneinander , der auf
einer mit einem Antrieb 22 zur Längsverschibung formschlüssig verbundenen Vertikalwelle
21 (Fig. 4) befestigt ist. Auf der Welle 21 sitzt eine Kupplung 23 mit einem daran
befestigten Hebel 24 zum Schwenken des Sektors 20 in waagerechter Richtung. Zum
Sichern des Sektors 20 in der Sollage nach dessen Schwenken um einen vorgesehenen
Winkel ist ein Feststeller 25 in Form eines federbelasteten, durch
die
Kupplung 23 hindurchtretenden und in Eingangsbuchsen 27, welche in einer unbeweglichen
Hülse 28 ausgebildet sind, die am Teil 9 des Gehäuses der Vakuumschmelzkammer 7
(Fig. 1) befestigt ist, einlaufenden Stabes 26 vorgesehen.
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zumindest Die Anlage ist mit einer Vorrichtung zum P incn Putzen
(ter Trichter 15 (Fig .6) versehen, die jeweils an dan Teilen 9 und 8 des Gehäuses
der Vakuumschmelzkammer 7 (Fig. 1) angeordneten darin eingeführten Abstreicher 29
(Fig. 6), das auf die Stange 30 eines Hydraulikzylinders 31 aufgesetzt einen enthält,
einem ist der ist und Greifer 32, der an Stab 33 montiert, mit Hilfe eines Kugelgelenke
34 das eine Längsverschiebung ues Stabes 73 mit dem Greifer 32 zuläßt, gelagert
i Zur Arbeitsüberwachung der erwähneten Vorrichtung; ist Scnauloch 35 (Fig.1) vorgesehen.
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Die Eingießtrichter 15 (Fig. 5) sind am Sektor 20 in einem solchen
Abstand voneinander angeordnet, daß eine gleichachsige Lage des zu putzencleii Trichters
15 zwischen dem Abstreicher 29 (Fig.6) und dem Greifer 32 gewährleiste während der
geputzte Trichter 15 sich in der Eingußöffnung 16 (Fig. 3) des Gehäuse 17 der Preßformungskammer
18 befindet.
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Das Gehäuse 17 (Fig.1) der Preßformungskammer 18 ist in die unbewegliche
Platte 2 eingebaut.
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An der Seite der Vakuumschmelzkamer 7 ist in einem Hohlraum der Bremskolben
36 eines Hydraulikzylinders 3? zur Zwangszuführung flüssigen Metalle in den Hohlraum
der
Preßform 38 (Fig. 2) durch eine Eingießbüchse 39 eingefuhrt.
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Die Formhälfte 40 der Preßform 38 ist gemeinsam mit der Eingießbüchse
39 auf der unbeweglichen Platte 2 (Fig. 1) befestigt. Die zweite Formhälfte 41 (Fig.
2) ist in einem Formhalter 42 auf der beweglichen Platte 5 befestigt.
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Die Preßform 38 ist in das hermetisch abgedichtete Gehäuse der Vakuumgießkammer
43 (Fig. 1) eingekaselt, das aus beweglich miteinander verbundenen Teilen 44 und
45 besteht.
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Auf der senkrechten beweglichen Platte 5 ist außenseitig vom gehäusteil
44 der Vakuumgießkamer 43 ein Hydraulikzylinder 46 befestigt, dessen Stange mit
einem Stößel 47 zusammenwirkt, der in den Hohlraum der Preßform 38 (Fig. 2) hineingeht.
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Die Dichtigkeit der Gehäuseteile 8 und 9 (Fig. 1) der Vakuumschmelzkammer
7 und der Teile 44 und 45 der Vakuumgießkammer wird durch entsprechende Vakuumdichtungen
48 (Fig. 1) und (Fig. 2) gewährleistet.
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Die Anlage arbeitet wie folgt.
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In der Vakuumschmelzkammer 7 (Fig. 1) und der Vakuumgießkammer 43
wird ein Unterdruck mit Hilfe (nicht dargestellter) Vakuumpumpen erzeugt. Dann wird
der Antrieb 6 eingeschaltet, der die Glatte 5 bis zu einer dichten Verbindung der
Formhälften 40 (Fig. 2) und 41 der Preßform 38 Gegen die rlatte 2 hin verschiebt.
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einer der Trichter 15 der Eingießvorrichtung wird in aie Late zur
metallzuführung in den hohlraum der Preßformungskammer
18 gebracht.
Dem Elektrodenhalter 10 (Fig. 1) uer Anlage wird elektrischer Strom zum Schmelzen
der selbstverzehrenden Elektrode 11 unter dem Einfluß von Wärme zugeführt, die ein
zwischen der Elektrode und der Kruste, die im Schmelztiegel 12 auf das Futter aufgeschmelzen
ist, entstehender Lichtbogen entwickelt. Der Schmelzvorgang der selbstverzehrenden
Elektrode 11 wird solange fortgesetzt, bis sich das Schmelzgut in einer zum zellen
des Hohlraumes der Preßform 38 (Fig. 2) ausreichenden Menge im Schmelztiegel angesammelt
hat.
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12 Danach wird die selbstverzehrende Elektrode 11 (Fig.1) von dem
Schmelztiegel ° entfernt (hochgehoben).
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Mit Hilfe des Antriebs 14 (Fig.12) und der Achse 13 wird der Schmelztiegel
12 mit dem darin befindlichen Metall um die Horizontalachse geschwenkt. Dabei fließt
das Schmelzgut über die Abflußrinne des Schmelztiegels 12 (Fig.1) in den Trichter
15 , durch den es in die Preßformungskammer 18 einströmt. Danach wird der Hydraulikzylinder
37 mit dem Preßkolben 36 eingeschaltet, der eine Dosis Schmelzgut dem Hohlraum aer
Preßform 38 (Fig.2) zuführt. Das Werkstück wird im Laufe einer vorgegebenen Zeit,
die zum Formen und Abkühlen des Werkstücks bis auf Solltemperatur ausreicht, in
der Preßform 38 gehalten.
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Zum Ausstoßen des Werkstücks aus dem Hohlraum der Pre£ form 38 wird
der Antrieb 6 eingeschaltet und die Platte 5 von der Platte 2 weggeführt.
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Während der Öffnungszeit der Preßform )8 wird der Hydraulikzylinder
4b eingeschaltet, der das Werkstück aus dem hohlraum der beweglichen Formhälfte
41 der Preßform 38 ausstößt. Sodann wird die Preßform 38 von .etallspritzern geputzt.
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Die geputzten Formhälften 40 und 41 der preßform 38 werten unter
dem Einfluß des Antriebs 6 geschlossen, der die bewegliche Platte 5 gegen die unbewegliche
Platte 2 hin verschlebt. Gleichzeitig wird der Sektor 20 (Fig. 4) mit den Eingießtrichtern
15 in der Vakuumschmelzkammer 7 (Fig. 1) durch den Antrieb 22 des Mecha nismus 19
nach oben verschoben und der sektor 20 danach mit Hilfe des Hebels 24 in Horizontalrichtung
um einen vorgegebene Winkel geschwenkt, wobei der benutzte Trichter 15 <zur Seite>
von der Preßformungskammer 18 (Fig. 3) wird an die Stelle geführt, wo sich der Abstreicher
29 (Fig. 6) und der Greifer 32 zum Putzen des Trichters 15 von uer uarin erstarrten
Metallkruste befinden. Da die Trichter 15 in einem vorgegebenen Aostand voneinancier
angeordnet sind, nimmt der nächste, geputzte Trichter 15 beim Abführen des benutzten
Trichters 15 zur Putzstelle dessen Platz oberhalb der Öffnung 16 (Fig.3 und 4) im
Gehäuse 17 der Preßformungskammer 18 ein.
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Mit Hilfe des Antriebs 22 wird der geputzte Trichter 15 herabgesenkt,
und stellt sich in der Eingießöffnung 16 im Gehäuse 17 der Preformungskammer 18
ein.
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Damit ist der Arbeitszyklus der Anlage ztl Ende. Zur Wiederholung
des Arbeitszyklus der Anlage ist kein Öffnen erforderlich. Wie Versuche zeigten,
kann daher die eine erfindungsgemäße Anlage längere Zeit arbeiten, hohe besitzt
somit Gute der abzugießenden Werkstücke gewährleisten und/eine höhere Leistungsfähigkeit
als die bekannten Anlagen mit ähnlichem Verwendungszweck