DE2953399C2

DE2953399C2 - Druckgießmaschine zur Durchführung eines Druckgießverfahrens mit Nachverdichtung

Info

Publication number: DE2953399C2
Application number: DE2953399T
Authority: DE
Inventors: Shigeyoshi Anjo Aichi Hashimoto; Haruo Haruhi Aichi Suzuki
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1979-02-14
Filing date: 1979-02-14
Publication date: 1984-06-07
Also published as: AU5540680A; GB2055645B; JPS5913942B1; WO1980001655A1; US4497359A; AU516088B2; DE2953399T1; GB2055645A

Description

S 2; 0,35 ZA

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckgießmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Patent 53 474

Aus der DE-OS 14 58 098 1st bereits eine Druckgießmaschine bekannt, bei der der Preßkanal mit dem Formhohlraum an anderer Stelle als dem Anschnitt des Eingußsystems in Verbindung steht, wobei der Verbindungsbereich des Preßkanals mit dem Formhohlraum eine größere Querschnittsfläche als der Preßkanal hat, und wobei der Preßkolben in seiner vordersten Stellung mit seinem Vorderende nicht über das Vorderende einer Preßbi.rhse, in der der Preßkanal ausgebildet ist, hinaus in den Formhomraum reicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese herkömmliche Druckgießmaschine derart auszubilden daß sie zur Durchführung Ges Verfahrens gemäß Patent 29 53 474 besonders geeignet ist und die Erzielung der durch dieses Verfahren möglidien Vorteile erleichtert.

Diese Aufgabe wird erfindun_&sgemäß bei der gattungsgemäßen Druckgießmaschine dadurch gelost, daß die Querschnittsfläche Sdes zylindrischen Preßkolbens und die Länge L, die der Preßkolben in seiner Ausgangsstellung vor Beginn der Preßdruckbeaufschlagung im Preßkanal freiläßt, gegeben ist durch

5 δ 035 L².

Bei erfindungsgemäßer Ausbildung ist die Einhaltung der oberen Grenze des Preßdruei« bei konstanter Kraftbeaufschlagung des Preßkolbens während des Prcssens eher sichergestellt.

Die mittels der erfindungsgemäßen Druckgießmaschine gemäß dem Verfahren nach Patent... hergestellten Druckgußteile zeichnen sich durch Freiheit von Poren oder Lunkern aus und weisen keine wesentliche Qualitätsschwankungen auf.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen.

Fig 1 ist eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Druckgießmaschine;

F i g 2 und 3 sind Schnittansichten eines Teils der in F i g. 1 gezeigten Dr uckgießmaschine und zeigen einen Preßkolben 36 sowie einen Metall-Anlagerungsraum 32, wobei F i g. 2 den Preßkolben 36 in dessen voll zurückgezogener Stellung zeigt, während F i g. 3 den Preßkolben in dessen voll vorgeschobener Stellung zeigt; und

Fig.4 eine Schnittansicht eines Teils der Druckgießmaschine ist. die eine in einem Preßkanal 17 gebildete verfestigte Schicht/?zeigt. . ,,.,,.

1 η F i g 1 sind in üblicher Art an einem Sockel 1 Stützen 2 und 3 befestigt, die ortsfest einen Zylinder 4 tragen.

Der Zylinder 4 mit einer zylindrischen Innenfläche 4a umfaßt einen Kolben 5, der hydraulisch über eine erste und

eine zweite Hydraulikleitung 6 bzw. 7 bewegbar ist, die in die einander gegenüberliegenden Enden des Zylinders

Die hydraulischen Drücke werden mittels einer nicht gezeigten Ölpumpe über eine Leitung 8 zugeführt und mittels eines von einem Solenoid gesteuerten Hydraulik-Schaltventils 9 selektiv zu den Leitungen 6 bzw. 7 hin bo verteilt Das mittels des Kolbens 5 aus dem Zylinder 4 herausgedrückte Ol wird über die Leitung 6 oder abgeführt und über das Druck-Schaltveniil 9 und ein Auslaßrohf 10 zur Pumpe zurückgeführt. An einem mittleren Teil der ersten Leitung 6 ist ein Druckschalter 11 angebracht, der an cm spater beschriebenes Hydruiilik-Schaltventil 42 ein elektrisches Signal abgibt, wenn von dem Hydraulikdruck in der Leitung 6 ein vorbestimmter Druckpegcl überschrillen wird (z. Ii. ein Druck, der 50 bis 80% des maximalen Gießdrucks

Die Bewegun« des Kolbens 5 wird über eine Kolbenstange 12 auf einen Gießkolben 13 übertragen, so daß dieser gemäß der Darstellung in der Zeichnung nach rechts und links gleitend in einer Gießkammer 14 bewegt wird In der oberen Wandung der Gicßkammcr 14 ist eine Einfüllöffnung 15 an einer Stelle, die vom Gießkolben

13 bei dessen (in Fi g. 1 gezeigter) voll zurückgezogener Stellung freigegeben ist, so daß geschmolzenes Metall wie eine Aluminiumlegierung, eine Magnesiumlegierung, eine Zinklegierung oder dergleichen eingefüllt werden kann. Am Sockel 1 ist eine feststehende Formträgerplatte 16 befestigt, die eine feststehende Formhälfte i8 und Säulen 22 trägt Am anderen Ende der Säulen 22 ist eine weitere feste Druckplatte angebracht. Die feststehende Formhälfte 18 ist aus zwei Teilen gebildet: einem Trägerblock 19 aus duktilem Gußeisen und einem Druckblock 20 aus Stahl für Warmarbeitswerkzeug.

Der Trägerblock 19 und der Druckblock 20 sind miteinander mit Hilfe von Schraubbolzen 21 fest verbunden.
An einer bewegbaren Formträgerplatte 23 ist über weitere Platten 24 und 25 eine bewegbare Formhälfte 26 befestigt, die ebenso aus einem bewegbaren Halteblock 27 aus duktilem Gußeisen und einem bewegbaren Druckblock 28 aus Warmarbeitsstahl mit Hilfe von Schraubbolzen 29 zusammengesetzt ist.

Ferner weist die Druckgießmaschine einen Formhohlraum 30, einen Eingießkanal 31 und einen Preßkanal 17 auf. der in den Formhohlraum 30 an einer Stelle mündet, die vom Eingießkanal 31 entfernt ist. In den Oberflächen der festen Formhälfte 18 und der bewegbaren Formhälfte 26 sind als Entlüftungsöffnungen 33 Spalte von 0.1 mm bis 0,5 mm ausgebildet Der an den Formhohlraum 30 angrenzende Endteil des Eingießkanals 31 ist zur Bildung einer Einlaufrinne 34 vererbt, so daß das vom Eingießkanal 31 her zugeführte, geschmolzene Metall mit hoher Geschwindigkeit in den Formhohlraum 30 eingegossen wird.

In dem Mittelteil des Druckblocks 28 ist im Preßsitz ein Nachverdichtungszylinder 35 in etwa mittig zum Formhohlraum 30 eingesetzt Der Nachverdichtungszylinder 35 nimmt eng und verschiebbar einen Preßkolben 36 auf. De·· Preßkanal 17 ist durch denjenigen Teil der inneren Umfangsfläche der Nachverdichtungszylinders 35 gebildet, der über die innere Stirnfläche des Preßkolbens 36 hinausragt. Mittels des Preßkolbens 36 wird das den Preßkanal 17 füllende geschmolzene Metall zu einem Teilbereich des Formhohlraums 30 hin hersusgedrückt der dem Preßkanal 17 gegenüberliegt, d. h, zu einem Metall-Anlagerungsraum 32 hin. Zur leichteret» Wartung ist der Preßkolben 36 aus einem Verbindungsring v7 und zwei Teilen 36a und 366 zusammengesetzt

Die F i g. 2 und 3 zeigen die Stirnteile des Nachverdichtungszylinders 35 und des Preßkolbens 36 sowie den Metallanlagerungsraum 32. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, hat der innerste Teil 35a des Nachverdichtungszylinders 35 einen Innendurchmesser, der geringfügig (um 0,05 bis 1,00 mm) größer als derjenigen der anderen Teile des Nachverdichtungszylinders 35 ist. Wenn der Preß«.o!ben 36 vorgetrieben wird, bildet die an der Oberfläche des geschmolzenen Metalls im Preßkanal 17 gebildete verfestigte Schicht β eine ringförmige Rippe A im erweiterten Teil 35a des Nachverdichtungszylinders 35, so daß der Preßkolben 36 längs der inneren Umfangsfläche des Nachverdichtungszylinders 35 unter Zwischensetzung der Ringe A gleitet.

Die Druckgießmaschine ist so ausgebildet, daß dann, wenn der Preßkolben 36 in der in F i g. 3 gezeigten voll vorgeschobenen Stellung steht, das Ende 36c des Preßkolbens 36 eine Stellung 35e einnimmt, bei der der Preßkolben über die Mitte der Länge L, die der Preßkolben 36 in seiner Ausgangsstellung vor Beginn der Preßdruckbeaufschlagung im Preßkanal 17 freiläßt, hinaus versetzt ist, jedoch nicht über das Ende 35c/ des Nachverdichtungszylinders 35 hinausragt

Die Querschnittsfläche 5des Preßkanals 17 und die Länge L sind so festgelegt daß die Querschnittsfläche S gleich oder größer als das 0.35fache des Quadrats der Länge L ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Querschnittsfläche S gleich dem l,23fachen des Quadrats der Länge L Ersetzt man die vorstehend festgestellte Beziehung zwischen der Querschnittsfläche 5 und der Länge L durch die Beziehung zwischen dem Radius r des Preßkanals 17 und der Länge bzw. dem maximal möglichen Hub L des Preßkolbens, so ist der Radius r des Preßkanals für den Fall des vorstehend angegebenen Zahlenbeispiels gleicht ungefähr dem 0,53fachen des maximal möglichen Hubs L des Preßkolbens.

In dieser Beschreibung wird der Ausdruck »Metall-Anlagerungsraum 32« in der Bedeutung für den Teil des Formhohlraums 30 verwendet, der denjenigen Teil des Druckguß-Erzeugnisses formt, welcher später entfernt werden soll. Dies heißt mit anderen Worten, daß der Metall-Anlagerungsraum 32 derjenige Teil des Formhohlraums 30 ist, der dem Preßkanal 17 unmittelbar vorgelagert ist. Der Metail-Anlagerungsraum 32 ist so bemessen, daß er eine Querschnittsfläche hat, die sich über die ganze räumliche Höhe des Formhohlraums 30 erstreckt und die ungefähr gleich dem zweifachen der Querschnittsfläche des Preßkanals 17 ist

Am äußeren Ende des Preßkolbens 36 ist ein Kolben 38 angeschlossen, der zum Vorschieben und Zurückziehen des Preßkolbens 36 innerhalb eines Zylinders 39 verschiebbar ist. In den Zylinder 39 münden eine dritte und eine vierte Leitung 40 bzw. 41. Ein mit einem Solenoid gesteuertes Öldruck-Schaltventil 42 steuert die Bewegung des Kolbens 38. Der Zylinder 39 ist mit Hilfe von Schraubbolzen 43 an der Platte 24 festgelegt, so daß der Zylinder 3S zusammen mit der bewegbaren Formhälfte 26 bewegbar ist.

Die Druckgießmaschine hat weiter in üblicher Art Auswerferslifte 44, einen Auswerfcrkolben 49, eine Auswerferplatte 45, Auswerferstäbe 46, eine Auswerferplatte 47 und eine Auswerfer-Betätigungsstange 48. Der 5s Auswerferkolben 49 ist innerhalb eines Auswerferzylinders 50 mittels einer fünften und einer sechsten Leitung 51 bzw. 52 und eines desolenoidgesteuerten Öldruck-Schaltventils 53 gesteuert.

Während der Durchführung des Verfahrens gemäß Hauptpatent mittel? der vorstehend beschriebenen Druckgießmaschine wird der Preßkolben 36 nach dem Füllen des Formhohlraums 30 mit Schmelze unter einem Preßdruck vorwärtsbewegt, der in einem Bereich zwischen einem minimalen Druck und demjenigen Druck liegt, der zur Rückwärtsverschiebung des Gießkolbens 13 notwendig ist Dadurch wird geschmolzenes Metall aus dem Preßkanal 17 heraus in den Formhohlraum 30 zurückgedrängt. Dieser Preßdruck wird aufrechterhalten, bis das geschmolzene Metall zumindest im Formhohlraum und in dem Metall-Anlagerungsraum 32 vollständig verfestigt bzw. erhärtet ist. Bei der beschriebenen Druckgießmaschine ist der mit dem Preßkanal 13 in Verbindung stehende Bereich des Formhohlraums 30 so bemessen, daß er eine Querschnittsfläche hat, die gleich ungefähr dem zweifachen derjenigen des Preßkanals 17 ist. Dadurch wird an der Auslaufseite des Preßkanals 17 die Strömung des mittels des Preßkolbens verschobenen geschmolzenen Metalls nicht behindert. Daher kann das geschmolzene Metall im tteßkanal mit einem konstanten Preßdruck verdrängt werden.

Durch eine übermäßig große Länge L im Preßkanal 17 über den tatsächlichen Hub des Preßkolbens 36 hinaus wird nicht nur auf unerwünschte Weise der durch die Reibung zwischen der inneren Umfangsfläche des Nachverdichtungszylinders 35 und der sich während der Erstarrung ausbildenden verfestigten Schicht β im Preßkanal 17 verursachte Reibungswiderstand gesteigert, sondern auch auf unwirtschaftliche Weise die Materialausbeute herabgesetzt. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß es vorzuziehen ist, für eine gegebene Länge L des Preßkanals 17 den Hub des Preßkolbens 36 so groß wie möglich zu machen. Aus diesem Grund ist der Hub des Preßkolbens 36 bei der beschriebenen Druckgießmaschine so festgelegt, daß er größer als zumindest die Hälfte der Länge L ist.

Es ist jedoch zu beachten daß ein zu großer Hub des Preßkolbens 36 Schwierigkeiten insofern mit sich bringt, als sich beim Vorschieben des Preßkolbens der durch die Reibung zwischen der verfestigten Schicht β und der inneren Umfangsfläche des Nachverdichtungszylinders 35 erzeugte Reibungswiderstand in einem verhältnismäßig weiten Bereich verändert. Wenn wegen großer Länge L der Reibungswiderstand zunächst verhältnismäßig groß ist und der Preßkolben 36 dementsprechend mit verhältnismäßig großer Kraft vorgeschoben werden muß, könnte dies dazu führen, daß der resultierende Preßdruck während des weiteren Vorschiebens zu groß wird.

Es ist somit notwendig, daß sich der Preßkolben 36 über einen möglichst großen Teil des Preßkanals 17, jedoch nicht über eine zu große Strecke bewegt. Daher ist es /.weckmäßig, einen Preßkanal 17 mit verhältnismäßig grtißer Querschnittsflache Sund verhältnismüßig kurzer Lunge /. zu verwenden.

Für unterschiedliche Querschnittsflächen 5 und unterschiedliche Längen /. sind zahlreiche Versuche an einer Druckgießmaschine der vorstehend beschriebenen Art durchgeführt worden, bei welchen jeweils für ein Abmessungspaar jeder Druckgießvorgang ungefähr lOOmal wiederholt wurde. Die Versuchsergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle gezeigt, in welche die zu einwandfreien Druckguß-Erzeugnissen führenden Versuche mit O bezeichnet sind, während die Markierungen χ diejenigen Versuche bezeichnen, die als Ergebnis Druckguß-Erzeugnisse hatten, in welchen Lunker bzw. Poren gebildet waren. Aus dieser Tabelle ist erkennbar, daß gute Druckguß-Erzeugnisse dadurch erzielt werden können, daß die Querschnittsflache 5 des Preßkanals bzw. Preßkolbens so bestimmt wird, daß sie größer als das 0.35fache des Quadrats der Länge L ist. Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Druckgießmaschine ist die Querschnittsflache 5 des Preßkolbens ungefähr gleich dem 1,2fachen des Quadrats der Länge L, was grundsätzlich gute Druckguß-Erzeugnisse sicherstellt.

30

Tabelle I

S/L²

3.14

2.18

1.23

0.65

0.47

0.40

0.35

0.31

0.27

0.24

0.20

Vers. Nr.

4.91

O

X

χ

O

X

χ

J5

1

O

χ

2

O

X

χ

3

O

X

O

X

4

O

X

O

X

5

O

X

40

6

O

X

O

7

O

X

χ

8

O

X

9

O

X

10

O

X

O

X

45

11

O

X

12

O

X

13

O

C

O

X

14

O

C

χ

O

15

O

X

χ

O

50

16

C

O

χ

17

O

X

χ

X

IS

O

χ

X

19

O

χ

X

20

O

Q

O

X

55

21

O

X

O

X

22

O

X

O

X

23

O

Q

O

X

O

χ

X

24

O

ΰ

O

χ

X

25

O

C;

ο

O

χ

X

W)

2b

O

X

χ

X

84

O

J

ο

O

X

χ

X

85

O

,"Ν

O

X

86

ΰ

O

X

87

G

O

χ

X

C)

88

O

X

χ

X

89

O

χ

X

90

O

91

Tabelle 1 (Fortsetzung)

Vers. Nr. S/L² |

4,91 3,14 2,18 1.23 O.b5 0.47 0.40 0.35 0.31 0.27 0.24 0.20 !fl

!ν

92 O O O O O

93 O O O O O

94 O O O O O

95 O O O O O

96 O O O O O OOOxOOxlo

97 O O O O O

98 O O O O O

99 O O O O O 100 O O O O O

O	O	O	O	ü	X	X
O	O	O	O	X	X	X
O	O	O	O	O	C	X
O	O	O	O	X	X	X
O	O	O	X	O	O	X
O	O	O	O	O	X	X
O	O	O	O	X	X	X
O	O	O	X	O	X	X
O	O	O	O	X	X	X

Hier/u 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Druckgießmaschine zur Durchführung des Verfahrens, bei dem ein Formhohlraum und ein mit ihm verbundener Preßkanal mit geschmolzenem Metall gefüllt wird, das mittels eines Gießkolbens durch den

Anschnitt eines Eingußsystems eingedrückt wird, und bei dem anschließend im Preßkanal ein Preßkolben verschoben wird, um die Schmelze im Formhohlraum unter Preßdruck zu setzen und durch Metall aus dem Preßkanal zu ergänzen, wobei . . .

a) mit der Preßdruckbeaufschlagung begonnen wird, bevor die Schmelze im Anschnitt und zumindest einem Teil des übrigen Eingußsystems erstarrt ist, und .

ίο b) während der Preßdruckbeaufschlagung ein Teil der Schmelze aus dem Formhohlraum in das EmguBsy-

stem zurückgedrückt wird, und .

c) der Preßdruck kleiner als der zur Rückwärtsverschiebung des Kolbens notwendige Druck F_mm ist, nach Patent 29 53 474 wobei der Preßkanal mit dem Formhohlraum an anderer Stelle als dem Anschnitt des Eingußsystems in Verbindung steht, wobei der Verbindungsbereich des Preßksnals mit dem Formhohlraum

eine größere Querschnittsfläche als der Preßkanal &at, und wobei der Preßkolben in seiner vordersten Stellung mit seinem Vorderende nicht über das Vorderende einer Preßbuchse, in der der Preßkanal ausgebildet ist hinaus in den Formhohlraum reicht, dadurchgekennzeichnet.daßdie Querschnittsfläche S des zylindrischen Preßkolbens (36) und die Länge U die der Preßkolben in seiner Ausgangsstellung vor Beginn der Preßdruckbeaufschlagung im Preßkanal (17) freiläßt, gegeben ist durch