DE3002692C2

DE3002692C2 - Vorrichtung zum Einbringen einer Metallschmelze in den Formhohlraum einer Druckgießmaschine und Verfahren zum Herstellen von Gießstücken

Info

Publication number: DE3002692C2
Application number: DE3002692A
Authority: DE
Inventors: Masuo Kawagoe Saitama Ebisawa; Tetsuya Saitama Suzuki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1979-01-26
Filing date: 1980-01-25
Publication date: 1985-02-14
Also published as: JPS55106665A; JPS5843177B2; US4436140A; DE3002692A1; FR2447244B1; FR2447244A1; GB2045659A; GB2045659B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen einer Metallschmelze in den Formhohlraum einer senkrechten Druckgießmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-AS 11 52 503 bekannt

In der DE-AS 11 52 503 sind keine Angaben gemacht, wie man das Eintreten von Oxiden, die während der einzelnen Phasen des Einbringens der Metallschmelze entstehen, in den Formhohlraum reduzieren und dadurch die Ausbildung von Fehlstellen in dem jeweiligen Gußstück einschränken und die Qualität des Gußstücks somit verbessern könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß der Eintritt von Oxiden, die sich an der Oberfläche der Metallschmelze während des Einbringvorganges ansammeln, in den Formhohlraum auf ein Minimum herabgesetzt und dadurch die Ausbildung von entsprechenden Fehlstellen in dem jeweiligen Gußstück reduziert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, die gattungsgemäße Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 auszuführen.

Mit Hilfe der Vorrichtung nach dem Anspruch 1 ist es möglich, ein Verfahren zum Herstellen von Gußstücken durchzuführen, wie es im Anspruch 2 angegeben ist. Die nach diesem Verfahren hergestellten Gußstücke bleiben von Fehlstellen durch Oxidverunreinigungen weitgehend frei und zeichnen sich deshalb durch besonders hohe Qualität aus.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 3 angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung mit darin enthaltener Metallschmel ze;

F i g. 2 die Vorrichtung nach F i g. 1 mit abgesenktem Oberkolben;

F i g. 3 die Vorrichtung nach F i g. 1 beim Einfüllen der Metallschmelze in den Formhohlraum durch Anheben des Unterkolbens;

Fig.4 den Nachdrückvorgang nach dem Einfüllen der Metallschmelze in den Formhohlraum; F i g. 5 das Ausstoßen des Gußstücks und F i g. 6 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Arbeitsablaufs.

Gemäß F i g. 1 umfaßt eine Druckgießmaschine 1 eine obere Formhälfte 2 und eine untere Formhälfte 3. Die Anlageflächen 2a und 3a der beiden Formhälften 2 und 3 sind mit einer Aussparung 2b bzw. einem Vorsprung 36 versehen, durch die ein Formhohlraum 4 begrenzt wird, wenn beide Formhälften 2 und 3 aneinander anliegen. Wie aus F i g. 1 hervorgeht, liegt der Boden der Aussparung 2b höher als die Anlagefläche 2a der oberen Formhälfte 2. Die Anlagefläche 3a der unteren Formhälfte 3 ist mit einem nach unten ausgesparten Einfüllkanal 5 versehen, der mit dem Formhohlraum 4 in Verbindung steht

Ein einen Unterkolben 7 führender, hülsenförmiger Zylinder 6 ist in der unteren Formhälte nahe dem Einfüllkanal 5 vertikal angeordnet. Der Zylinder 6 ist von einer Heizvorrichtung 15 zum Beheizen von in ihm enthaltener Metallschmelze umgeben, um deren Wärmeverlust zu verringern. Der Zylinder 6 liegt mit seiner Oberkante an der Anlagefläche 2a der oberen Formhälfte 2 an, wenn beide Formhälften 2 und 3 aneinander anliegen. Die Oberkante des Zylinders 6 ist teilweise ausgespart und bildet eine Einfüllöffnung 8, die an den Einfüllkanal 5 anschließt, und zwar über einen Verbindungskanal 9, der in der Anlagefläche 3a der unteren Formhälfte 3 ausgespart ist.

Eine einen Oberzylinder bildende Zylinderhülse 10 steht dem Zylinder 6 gegenüber und ist in der oberen Formhälfte 2 vertikal angeordnet; sie hat einen kleineren Durchmesser als der untere Zylinder 6. Die Unterkante 10a der Zylinderhülse 10 ragt in den oberen Bereich des Zylinders 6 hinein bis unter die Anlagefläche 2a der oberen Formhälfte 2, so daß sie sich gemäß den F i g. 1 bis 4 unter der Höhe des Einfüllkanals 5 befindet. Die obere Formhälfte 2 ist im Bereich der Zylinderhülse 10 mit einer Aussparung 2c versehen, in der ein Einfülltrichter 11 befestigt ist. Die Zylinderhülse 10 hat eine öffnung 12, die mit dem Einfülltrichter 11 verbunden ist. Ein Oberkolben 13 ist zunächst über der Zylinderhülse 10 gehalten und in ihr verschiebbar. Die Zylinderhülse 10 ist von einer Kühlvorrichtung 16 umgeben. Die untere Formhälfte 3 ist mit Ausstoßstiften 14 versehen, deren obere Enden mit der jeweiligen Bcgrenzungbflaehe des Formhohlraums 4 bündig stehen.
Wenn die obere und die untere Formhälftc 2 und 3 zusammengefahren werden und die Aussparung 2b sowie der Vorsprung 3b den Formhohlraum 4 begrenzen. so befindet sich der Unterkolben 7 in dem unteren Abschnitt des Zylinders 6. Der Oberkolben 13 ist über der

Zylinderhülse 10 angeordnet, so daß die öffnung 12 zum Einfülltrichter 11 geöffnet ist Die Metallschmelze wird auf dem Weg über die obere Zylinderhülse 10 durch den Einfülltrichter 11 eingefüllt und sammelt sich auf dem Unterkolben 7 in der zwischen dem Oberkolben und dem Unterkolben gebildeten Verteilerkammer. Die Metallschmelze M füllt den Zylinder 6 und steht mit ihrem Spiegel höher als die Unterkante 10a der Zylinderhülse 10. so daß diese in die Metallschmelze eingetaucht ist Die Metallschmelze M fließt in den Verbindungskanai 9 durch die Einfüllöffnung 8 hinein, jedoch nicht in den Formhohlraum 4, da der Einfüllkanal 5 höher als der Verbindungskanal 9 und der Spiegel der Metallschmelze M liegt F i g. 1 zeigt die entsprechende Position der Maschinenteile. Die Wärmeableitung von der Metallschmelze M bleibt begrenzt, da eine Beheizung mittels der Heizvorrichtung 15 erfolgt

Der Oberkolben 13 wird dann aus seiner in Fig. 1 gezeigten Stellung abgesenkt, in die Zylindsrhülse 10 eingeführt und in ihr abwärts geschoben, bis er um eine vorbestimmte Strecke Hi abgesenkt ist Dann wird er stillgesetzt. In dieser Stellung befindet sich seine untere Stirnfläche noch über dem Spiegel der Metallschmelze, so daß ein Abstand S zwischen beiden verbleibt. Der Oberkolben 13 verschließt nun die öffnung 12 der Zylinderhülse 10, durch die die Metallschmelze eingegossen wurde. Diese Stellung der Vorrichtung ist in F i g. 2 gezeigt

Nachdem die Zylinderhülse 10 den Oberkolben 13 aufgenommen hat, wird der Unterkolben 7, der die Metallschmelze M im Zylinder 6 trägt, um die Strecke H₂ angehoben. Diese Strecke ist so bemessen, daß der Unterkolben 7 noch einen ausreichenden Abstand zur Unterkante der oberen Zylinderhülse 10 hat. Mit der Aufwärtsbewegung des Unterkolbens 7 wird das verfügbare Aufnahmevolumen im unteren Zylinder 6 verringert und gleichzeitig das Volumen in der Zylinderhülse 10 durch den Oberkolben 13 begrenzt, so daß das Gesamtvolumen der Verieilerkammer zwischen dem Unterkolben 7 und dem Oberkolben 13 gleichfalls verringert wird. Die Metallschmelze M wird durch die Einfüllöffnung 8, den Verbindungskanal 9 und den Einfüllkanal 5 in den Formhohlraum 4 eingeführt und bildet dort eine »Primärfüllung«.

Dieser Vorgang wird durch Anheben des Unterkolbens 7 »weich« ausgeführt. Hierzu reicht es aus, daß der Unterkolben 7 die Metallschmelze M lediglich anhebt und einen extrem geringen Druck auf die Metallschmelze M ausübt; deshalb kann weder ein Eindringen von Metall zwischen die Kolben und die Wände des Zylinders bzw. der Zylinderhülse, noch ein Verspritzen von Metall auftreten. Die Metallschmelze M wird in den Formhohlraum 4 langsam eingeführt, indem ein geringer Druck auf sie ausgeübt wird. Dabei wird auch keine Luft eingeschlossen. Das Gußstück bleibt frei von Hohlräumen oder ähnlichen Fehlstellen. Die auf dem Unterkolben 7 bereitgehaltene Metallschmelze wird kontinuierlich in den Formhohlraum 4 ohne Unterbrechung eingeführt; deshalb treten keine Kaltstellen, Schrumpfhohlräume oder ähnliche Fehlstellen im Gußstück auf. Dieser Vorgang ist in F i g. 3 dargestellt.

Wenn die Primärfüllung der Metallschmelze durch die Aufwänsbewegung des Unterkolbens 7 bis zu der vorstehend beschriebenen Stellung durchgeführt ist, wird ein Befehl abgegeben, der die Abwärtsbewegung des Oberkolbens 13 einleitet. Diese Bewegung erfolgt um eine Strecke H>. Der Oberkolben 13 drückt die Metallschmelze M in den Zylinder 6 und damit in den Formhohlraum 4, wodurch die »SekundärfüHung« und ein Nachdrücken erfolgt, so daß die Metallstruktur verdichtet wird. Der am Schluß dieses Vorgangs erreichte Zustand ist in F i g. 4 dargestellt

Jegliches an der Oberfläche der Metallschmelze M gebildete Oxid wird während der Aufwärtsbewegung des Unterkolbens 7 in der Zylinderhülse 10 gehalten und kann nicht in den Formhohlraum 4 eintreten. Auch kann bb zum Ende des Nachdrückens kein Oxid in die Metallschmelze M und in den Formhohlraum 4 übertragen werden. Deshalb werden auch Fehlstellen durch Oxideinschlüsse im Gußstück weitgehend vermieden. Insgesamt ergibt sich ein Gußstück sehr hoher Qualität Im einzelnen sei hierzu noch folgendes angemerkt:

Da die Zylinderhülse 10 einen kleineren Außendurchmesser als der Zylinder 6 hat und ihre Unterkante in den Zylinder 6 hineinragt, bleibt das gesamte an der Oberfläche der Metallschmelze M gebildete Metalloxid oben in der Zylinderhülse 10, wenn die Vorrichtung aus der in F i g. 2 in die in F i g. 3 gezeigte Stellung überführt wird; während der Primärfüllung kann also kein Oxid in den Formhohlraum 4 gelangen. Das Oxid mischt sich mit der Metallschmelze M in dem Zylinder 6 nur dann, wenn der Oberkolben 13 am Ende des Nachdrückens bis zur Unterkante der Zylinderhülse 10 abgesenkt worden ist. Deshalb ist es möglich, eine Mischung des Oxids mit dem Teil der Metallschmelze M zu verhindern, der das Gußstück bildet.

Da der Oberkolben 13 und die Zylinderhülse 10 einen kleineren Durchmesser als der Unterkolben 7 und sein Zylinder 6 haben, kann die im Kernbereich wegen des geringeren Wärmeverlustes länger flüssig bleibende Metallschmelze M nachgedrückt werden, so daß es möglich ist, Gußstücke sehr hoher Qualität ohne Schrumpfhohlräume oder ähnliche Fehlstellen herzustellen.

Wenn sich die Metallschmelze Mendgültig verfestigt hat, wird die obere Formhälfte 2 zusammen mit der Zylinderhülse 10 und dem Oberkolben 13 angehoben und von der unteren Formhälfte 3 getrennt. Die Ausstoßstifte 14 werden betätigt und stoßen das Gußstück W, wie in Fig.5 dargestellt, aus dem Formhohlraum aus.

In F i g. 6 erkennt man in graphischer Darstellung den zeitlichen Ablauf der Kolbenbewegungen sowie des Druckaufbaus bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Der zeitliche Ablauf des Druckauf baus (Druckeinwirkung) hängt ab vom Zeitablauf der Bewegung des Unterkolbens 7 durch die Strecke H-z und des Oberkolbens 13 durch die Strecke W₃. Zwischen dem Ende der Hubbewegung des Unterkolbens und dem Ende der Nachdrückbewegung des Oberkolbens 13 kann ein Zeitintervall L vorgesehen werden, so daß eine zusätzliche Metallmenge in den Formhohlraum, abhängig von der Verfestigungs- und der Füllgeschwindigkeit, eingebracht werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einbringen einer Metallschmelze in den Formhohlraum einer senkrechten Druckgießmaschine mit einer Verteilerkammer, die nach unten durch einen Unterkolben und nach oben durch einen Oberkolben mit kleinerem Durchmesser begrenzt ist, mit einem Einfüllkanal zwischen der Verteilerkammer und dem Formhohlraum, mit einem die Füllung des Formhohlraums gestattenden Hebeantrieb für den Unterkolben und mit einem das Nachdrücken der Metallschmelze gestattenden Nachdrückantrieb für den Oberkolben, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der Oberkolben (13) von einer Zylinderhülse (10) umgeben ist, die einen kleineren Auöendurchmesser als der Zylinder (6) für den Unterkolben (7) hat und mit ihrer Unterkante (iOa) in diesen Zylinder (6) bis unter das Bodenniveau des Einfüllkanals (S) hineinragt

2. Verfahren zum Herstellen von Gußstücken unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze in den Zylinder (6) des Unterkolbens (7) so hoch eingefüllt wird, daß der Schmelzespiegel nicht höher als das Bodenniveau des Einfüllkanals (5), jedoch oberhalb der Unterkante (10a; der Zylinderhülse (10) für den Oberkolben (13) liegt, daß der Unterkolben (7) unter fast drucklosem Füllen des Formhohlraums (4) angehoben wird und daß der Oberkolben (13) zum Nachdrücken der Metallschmelze abwärts bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachdrücken durch den Oberkol ben (13) eingeleitet wird, noch bevor das Anheben des Unterkolbens (7) beendet ist.