DE3014456A1

DE3014456A1 - Spritzgussverfahren

Info

Publication number: DE3014456A1
Application number: DE19803014456
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Furumaki; Toshiyuki Kawai; Takeshi Kishihara; Isao Miki
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1979-04-16
Filing date: 1980-04-15
Publication date: 1980-10-30
Also published as: JPS55139160A; IT8067583A0; AU5739480A; GB2047587B; NO801074L; US4344477A; NO158050B; AU537651B2; GB2047587A; IT1130117B; SE8002837L; NO158050C; SE443310B

Description

NIPPON LIGHT METAL CO., LTD. No.3-5, Ginza 7-chome, Chuo-ku, Tokyo, Japan

Spritzgußverfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Spritzgußprodukts, in dem ein hohler Metellkörper, beispielsweise eine Kupferröhre, eine Messingröhre, eine Aluminiumröhre, eine Röhre aus rostfreiem Stahl oder dgl., der eine relativ geringe Wandstärke aufweist und leicht zusammendrückbar .ist, eingebettet ist, ohne daß der hohle Metallkörper zusammengedrückt wird.

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Es sind bereits Spritzgußverfahren bekannt, bei denen im Spritzgußprodukt ein metallischer Hohlkörper eingeschlossen ist. Bei bekannten Verfahren dieser Art besteht jedoch die Gefahr, daß ein Hohlkörper, der eine relativ geringe Wanddicke aufweist, während des Spritzgußvorgangs auf Grund des hohen Druckes des geschmolzenen Materials, der im allgemei-

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nen in der Größenordnung von 200 kg/cm bis 1000 kg/cm liegt, im Falle Aluminium als geschmolzenes Metall verwendet wird, zusammengedrückt wird.

Um die vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, einen festen Stahlstempel als entfernbaren Kern in den Hohlkörper einzuführen und nach dem Spritzgußvorgang wieder aus dem Hohlkörper herauszuziehen, so daß ein Spritzgußprodukt entsteht, in dem ein hohler Körper eingebettet ist.

Bei einem derartigen Verfahren kann jedoch kein anderer Hohlkörper als ein gerades Rohr in das Spritzgußprodukt eingebettet werden.

Es war daher unmöglich, ein Spritzgußprodukt herzustellen, in das während des Spritzgußvorganges eine hohle Röhre, die eine gekrümmte Konfiguration aufweist, eingebettet ist.

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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Wandstärke eines beliebig gekrümmten hohlen, rohrförmigen Körpers zu verstärken oder ihn aus einem Material größerer Härte herzustellen, um ein Zusammendrücken des Hohlkörpers während des Spritzgußvorganges zu vermeiden.

Eine solche Maßnahme erfordert eine übermäßig große Wandstärke und dies bedingt einen übermäßig hohen Preis für den Hohlkörper, so daß die vorbeschriebene Maßnahme in der Praxis nicht durchgeführt werden kann.

Es ist außerdem vorgeschlagen worden, den Druck des geschmolzenen Materials beim Spritzgußvorgang drastisch zu reduzieren, um ein Zusammendrücken des Hohlkörpers zu vermeiden. Jedoch wird durch ein solches Verfahren das geschmolzene Material ungenügend in den Hohlraum eingebracht oder die Adhäsion des Hohlkörpers an dem verfestigten Material wird verschlechtert. Hierdurch wird die Qualität des hergestellten Produkts, beispielsweise die thermische Leitfähigkeit zwischen Hohlkörper und Spritzgußprodukt, verschlechtert, so daß es nicht verwendet werden kann als Radiator oder Wärmeaustauscher, die einen hohen Wärmedurchgang erfordern.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein Spritzgußverfahren zu schaffen, durch das Hohlkörper beliebiger Konfiguration und dünner Wandstärke in das Spritzgußprodukt eingebettet werden können.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß vor dem Einspritzen des geschmolzenen Metalls ein druckresistentes Medium in den Hohlkörper eingefüllt und dieser an seinen Enden dicht geschlossen wird. Hierdurch wird verhindert, daß der Hohlkörper infolge des hohen Außendrucks des geschmolzenen Materials zusammengedrückt wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der Hohlkörper an einem Ende durch einen beweglichen Stöpsel verschlossen sein und eine hydraulisch betätigte Kolbenstange kann mit diesem Stöpsel zusammenwirken, so daß auf ihn gegen den Innendruck ein konstanter Druck ausgeübt wird und Risse oder Beschädigungen des Hohlkörpers als Folge zu hohen Innendrucks vermieden werden.

Gemäß einem charakteristischen Merkmal der Erfindung wird bei dem Verfahren zum Spritzgießen eines metallischen Spritzgußprodukts, in dem ein metallischer Hohlkörper, beispielsweise eine Kupferröhre, eine Messingröhre, eine Aluminiumröhre, eine Röhre aus rostfreiem Stahl oder dgl., der eine

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relativ geringe Wandstärke hat und der in die Gußform
eingebracht wird, mit einem druckresistenten Medium versehen und an beiden Enden geschlossen, bevor das geschmolzene Metall in die Gußform eingespritzt wird.

Bei diesem Verfahren werden vorzugsweise in beide offenen
Enden des Hohlkörpers dichtende Stöpsel eingeführt und die
Stöpsel werden in der Gießform festgehalten, wenn der Hohlkörper in der Stellung ist, in der die Einspritzung des geschmolzenen Materials erfolgt.

Um erfindungsgemäß den Hohlkörper in das Spritzgußprodukt
ohne wesentliche Deformation oder Beschädigung einzubetten, ist es notwendig, im Innern des Hohlkörpers einen Druck des druckresistenten Mediums zu erzeugen, der ausreicht, damit
der Hohlkörper dem vom geschmolzenen Metall erzeugten Druck widersteht.

Wenn ein flüssiges, druckresistentes Medium in das Innere des Hohlkörpers eingefüllt wird, ohne einen Hohlraum zu bilden, hat dies den Vorteil, daß die Ansprechzeit für den Aufbau
des anfänglichen Innendrucks sehr kurz ist, da der Innendruck direkt durch die volumetrische Ausdehnung des flüssigen, druckresistenten Mediums erzeugt wird. Andererseits hat dieses Verfahren den Nachteil, daß das Ansteigen des Innendrucks danach sehr hoch ist, wodurch eine Deformation oder ein Reißen des

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Hohlkörpers an Stellen geringerer Stärke möglich ist.

Sofern ein flüssiges, druckresistentes Medium in das Innere des Hohlraums zusammen mit Gas eingebracht ist, vergeht eine gewisse Zeitverzögerung beim Aufbau des anfänglichen Innendrucks im Vergleich zum Aufbau, wenn das Innere des Hohlkörpers vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist, so daß dieser zusammengedrückt oder deformiert werden kann, da der Innendruck dem Druck des eingespritzten, geschmolzenen Materials nicht widerstehen kann.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das die vorbeschriebenen Schwierigkeiten vermeidet.

Gemäß einem weiteren charakteristischen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß einer der das druckresistente Medium im Innern des Hohlkörpers abschließende Stöpsel beweglich ist und daß eine hydraulisch betätigte Kolbenstange mit ihm zusammenwirkt, die eine konstante Kraft auf den beweglichen Stöpsel ausübt und diesen gegen den Innendruck hält während des Spritzgußvorganges, so daß der bewegliche Stöpsel in Abhängigkeit vom Innendruck des druckresistenten Mediums bewegt wird und den Druck verringert und so verhindert, daß der Hohlkörper durch einen zu hohen Innendruck während des Spritzgußvorganges beschädigt wird.

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Das flüssige, druckresistente Medium ist vorzugweise eine Flüssigkeit mit einem relativ niederen Schmelzpunkt und einem relativ hohen Siedepunkt. Dies macht es möglich, den Innendruck des druckresistenten Mediums während der ganzen Zeit des SpritzgußVorganges im wesentlichen konstant zu halten.

Um sicherzustellen, daß der Innendruck des druckresistenten Mediums unabhängig vom Ansteigen des Innendrucks während des Spritzgußvorganges konstant gehalten wird und um zu verhindern, daß der Hohlkörper deformiert wird oder bricht, können Mittel zur Druckminderung im beweglichen Stöpsel vorgesehen werden, um den unnötig hohen Innendruck durch Bewegung des beweglichen Stöpsels um eine bestimmte Entfernung zu verringern. Das druckmindernde Mittel kann eine in die äußere Oberfläche des beweglichen Stöpsels eingeformte Nut sein, die sich von dessen innerem Ende bis zu einer bestimmten Entfernung hiervon erstreckt, so daß, wenn der bewegliche Stöpsel nach außen bewegt wird in Abhängigkeit vom Ansteigen des Innendruckes über einen vorbestimmten Wert hinaus, während des Spritzgußvorganges die Nut sich über das offene Ende des Hohlkörpers hinausbewegt und der Innendruck durch das Abströmen des druckresistenten Mediums nach außen sofort verringert wird. Durch die Verringerung des Innendrucks wird der bewegliche Stöpsel wieder nach innen gedrückt durch die Reaktionskraft oder .Dämpfungskraft, die von der hydrualisch betätigten Kolbenstange gegen den

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beweglichen Stöpsel ausgeübt wird, wodurch das Ausströmen des druckresistenten Mediums unterbrochen wird und die Größe des Innendrucks, die durch den Druck des druckresistenten Mediums gegeben ist, im wesentlichen konstant gehalten wird.

Bei der Durchführung des vorbeschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens werden vorzugsweise porenfreie Spritzgußverfahren verwendet, bei denen die Spritzgußform zunächst mit einem aktiven Gas, wie Sauerstoff, gefüllt wird, bevor das geschmolzene Metall in die Gußform eingespritzt wird, oder Vakuumspritzgußverfahren , bei denen die Luft aus der Gußform herausgepumpt wird, bevor das geschmolzene Metall eingespritzt wird, da ein Hohlkörper mit einer geringeren Wandstärke in das Spritzgußprodukt eingeschlossen werden kann, ohne daß dieser zusammengedrückt oder deformiert wird. Dies ist eine Folge der Tatsache, daß der Einschluß von Gas in das Spritzgußprodukt mit dem vorbeschriebenen porenfreien Spritzgußverfahren geringer gemacht werden kann, was ermöglicht, den Einspritzdruck des geschmolzenen Metalls kleiner zu machen, um ein Produkt von praktisch befriedigender Qualität zu erhalten.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsformen entnommen werden.

Es zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht eines Beispiels eines Spritzgußprodukts , in das eine gekrümmte metallische Röhre eingebettet ist und das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Spritzgußform, mit der das in Fig. 1 dargestellte Erzeugnis hergestellt ist;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die gekrümmte Metallröhre, die in das in Fig. 1 dargestellte Spritzgußprodukt eingebettet ist;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des bewegbaren Stöpsels nach der Erfindung;

Fig. 6 eine Dämpfungsvorrichtung, die an der festen Gießform angeordnet ist und die betätigt wird durch

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ein mit Flüssigkeit beaufschlagtes System, das nach der Erfindung ausgebildet ist, wobei der Dämpfungsmechanismus in seiner entspannten Stellung dargestellt ist;

Fig. 7 die Seitenansicht eines Teilschnitts der Fig. 6;

Fig. 8 eine Ansicht ähnlich der in Fig. 6, bei der die Dämpfungsvorrichtung in ihrer Betriebsstellung dargestellt ist.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Beispiel eines Spritzgußprodukts in Form eines Wärmeaustauschers 1, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Der Wärmeaustauscher 1 weist einen Grundkörper 2 auf, in dessen eine Seite beim Spitzgußvorgang eine dünnwandige Röhre 3, die mäanderartig gekrümmt ist, eingebettet wurde, während eine Anzahl von wärmeabstrahlenden Rippen 4 parallel zueinander auf der anderen Seite des Grundkörpers 2 ebenfalls durch den Spritzgußvorgang angeformt ist.

Die Spritzgußerzeugnis 1 wird erfindungsgemäß hergestellt unter Verwendung von zwei Gußformen 6 und 9, die auf einer bewegbaren Platte 7 bzw. einer festen Platte 8 der'Spritzgußmaschine in bekannter Weise befestigt sind, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Ein Einspritzzylinder 10 für das geschmolzene Metall mit einem in ihm verschiebbaren Kolben 11 ist an der

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festen Platte 8 angeordnet, die mit der Gußform 9 in Verbindung steht. Durch das Hineindrücken des Kolbens 11 in den Zylinder 10 in Richtung der Gußform 9 wird das durch die Einfüllöffnung 10a eingeführte geschmolzene Metall in den von den beiden dicht zusammengepreßten Gußformen 6 und 9 gebildeten Hohlraum 12 eingeführt, wodurch ein Erzeugnis hergestellt wird, das die der Form des Hohlraums 12 entsprechende Form aufweist, wie dies bekannt ist.

Der metallische Hohlkörper, der erfindungsgemäß in das Spritzgußerzeugnis eingebettet werden soll, ist beispielsweise, wie in Fig. 1 dargestellt, eine mäanderförmig gekrümmte, dünnwandige Metallröhre 3. Der Hohlkörper kann jedoch jede beliebige gebogene Form haben und, wenn gewünscht, eine Anzahl von Rippen, die auf einer äußeren Fläche angeformt sind, wenn nur der Hohlkörper mit mindestens einem offenen Ende versehen ist, durch das sein Innenraum in Verbindung mit dem äußeren steht.

Erfindungsgemäß wird ein druckresistentes Medium in das Innere des rohrförmigen Körpers 3 eingeführt und zwei Dichtstöpsel 5 werden dicht in die offenen Enden des Rohrkörpers 3 eingesetzt. Das druckresistente Medium kann Wasser oder' Alkohol sein, das verdampft bei den Temperaturen des geschmolzenen Metalls, das in den Hohlraum 12 eingespritzt wird, oder es kann eine wässrige Lösung von Natriumbikarbonat sein, die

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zersetzt wird und bei der Temperatur des geschmolzenen Metalls Gas erzeugt, oder es kann eine Substanz, wie Silikonöl, sein, die den Innendruck des druckresistenten Mediums, das in den Rohrkörper 3 eingeschlossen ist, erhöht infolge der Volumenexpansion bei der Temperatur des druckresistenten Mediums. Die Stöpsel 5 werden vorzugsweise aus elastischem Material, wie Gummi, hergestellt, das deformiert wird, wenn der Innendruck, übermäßig erhöht wird, wodurch die Gefahr eines Bruchs oder eines Risses des Rohrkörpers 3 vermieden wird.

Das Volumen des druckresistenten Mediums, das in das Innere des Rohrkörpers 3 eingeführt wird, wird so gewählt, daß es einen Innendruck erzeugen kann, der ausreicht, um dem Einspritzdruck des geschmolzenen Materials, der durch den Betrieb des Kolbens 11 erzeugt wird, zu widerstehen.

Beim Betrieb wird der metallische dünnwandige, rohrförmige Körper 3 mit der geeigneten Menge des druckresistenten Mediums gefüllt und mit Hilfe der Stöpsel 5 dicht verschlossen und in die im Hohlraum 12 gebildeten Ausnehmungen 13 eingelegt (die Ausnehmungen 13 sind in Fig. 3 dargestellt). Die Gußformen 6 und 9 werden dann dicht geschlossen, wobei die Führungsbolzen 14, die fest mit der Gußform 6 verbunden sind, bündig in die Führungsbohrungen 15 (Fig. 3 ) der Gußform 9 eingreifen, um die Gußform genau auf die Gußform 9 aus zurichten.

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Die Einrichtung des Rohrkörpers 3 in der Stellung in den Gußformen 6 und 9 kann bewirkt werden durch jedes geeignete Halterungsmittel, das in der feststehenden Gußform 9 vorgesehen ist,in Abhängigkeit von der Ausbildung der Gußformen 6 und 9. In diesem Falle werden die Stöpsel 5 vorzugsweise von den inneren Wänden, die in dem Hohlraum 12 gebildet sind, in einer oder beiden der Gußformen 6 und 12 festgehalten, so daß die Stöpsel 5 nicht unbeabsichtigt infolge des im Rohrkörper 3 entstehenden Innendrucks während des Spritzgußvorganges sich aus dem Rohrkörper 3 entfernen können.

Der Spritzgußvorgang kann in üblicher Weise mit Hilfe einer Spritzgußmaschine der aufrechtstehenden oder horizontalen Art durchgeführt werden. Der Einspritzdruck des geschmolzenen Materials wird im Falle eines Alumxniumspritzgußvorganges

im allgemeinen zwischen 200 und 1000 kg/cm gewählt.

Das- in den Hohlraum 12 eingespritzte geschmolzene Metall füllt den Raum um den Rohrkörper 3 und ein Teil der Hitze, der durch das geschmolzene Material zugeführt wird, wird auf das druckresistente Medium übertragen, das im Inneren des Rohrkörpers 3 eingeschlossen ist, so daß sich sein Volumen vergrößert oder es teilweise verdampft oder daß der in dem druckresistenten Medium gelöste Stoff zersetzt wird, wodurch der Innendruck des Mediums ansteigt. Der so ansteigende Innendruck des druckresistenten Mediums im Rohrkörper 3 dient dazu, den Rohr-

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körper 3 davor zu bewahren, daß er von dem Einspritzdruck des geschmolzenen Materials zusammengedrückt wird.

Wie im vorstehenden beschrieben, kann der Hohlkörper in das Erzeugnis des SpritzgußVorganges eingebettet werden, ohne daß eine Deformation oder ein Zusammendrücken auftritt, auch wenn der Hohlkörper dünnwandig ausgebildet ist und auch, wenn er eine gekrümmte Konfiguration aufweist.

Nachdem das geschmolzene Material sich verfestigt hat und auf eine geeignete Temperatur abgekühlt ist, werden die Stöpsel 5 entfernt und das druckresistente Medium wird aus dem Hohlkörper entfernt und kann beim nächsten Spritzgußvorgang wieder verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet für die Verwendung bei der Herstellung von Spritzgußerzeugnissen, in die ein Hohlkörper eingebettet ist, beispielsweise Wärmeaustauscher in einem Boiler, einem Solarkollektor, einem Zylinderkopf, einem Zylinderblock oder dgl.

Beispiel 1:

Ein Wärmeaustauscher, wie er in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, wurde nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt, wobei eine Kupferröhre mit einer gekrümmten Form, wie dargestellt, und mit einem äußeren Durchmesser von 12 mm in das

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Spritzgußerzeugnis eingebettet wurde. Sie war mit Wasser als druckresistentem Medium gefüllt und an beiden Enden durch Gummistöpsel dicht verschlossen. Die Wandstärken der Kupferröhre betrugen 0,8 mm, 1,0 mm, Ί ,2 mm und 1,4 mm.

Die so vorbereitete Röhre wurde in einer Stellung im Hohlraum der Gußformen so angeordnet, daß die Stöpsel durch die inneren Wände des Hohlraums festgehalten wurden. Nach dem Schließen der Gußformen wurden etwa 2 kg geschmolzenes Metall der Gußlegierung ADC1, das bei einer Temperatur von 650° C gehalten wurde, mit dem Kolben in den Hohlraum eingespritzt, nachdem das geschmolzene Material durch Verwendung einer Gußpfanne in den Zylinder eingebracht worden war. Der Einspritzdruck des geschmolzenen Materials lag bei 200, 300, 500 bzw. 600 kg/cm .

Die erzielten Resultate sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Bei keiner der Röhren trat ein Zusammendrücken auf und der intime Kontakt der Röhre mit dem Gußmetall war in allen Fällen sichergestellt.

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Beispiel 2;

Die Versuche wurden in ähnlicher Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt, außer daß eine Aluminiumröhre mit einem Außendurchmesser von 12 mm und der Wandstärke von 1,2 und 1,6 mm verwendet wurde an Stelle der Kupferröhre.

Nachdem die Gußformen geschlossen waren, wurden 2 kg des geschmolzenen Metalls der Druckgußlegierung ADC1, die auf einer Temperatur von 650° C gehalten wurde, in ähnlicher Weise wie im Beispiel 1 in den Hohlraum eingespritzt.

Die Ergebnisse sind ebenfalls in der folgenden Tabelle 1 dargestellt. Bei keiner der Aluminiumröhren trat ein Zusammendrücken auf und die dichte Berührung der Röhre mit dem geschmolzenen Metall war sichergestellt.

Tabelle 1

Verwendeter dünnwandiger Hohlkörper Kupferrohr Aluminiumrohr

Außendurchmesser (mm) Wandstärke (mm) Druckresistentes Medium Gußmetall

Gußtemperatur ( C)

2 Einspritzdruck (kg/cm ) Zusammendrücken der Röhre

12 0,8; 1,0; 1,2; 1,4

Wasser

ADC 1

650 200; 300; 500; 600

Nein

1,2; 1,6 Silicon-Öl ADC l' 650

200; 300; 500; 600 Nein

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Die Figuren 4 bis 8 zeigen eine andere Ausführungsform für die Durchführung des erfindungsgeinäßen Verfahrens, bei der der Stöpsel 16, der Stöpsel 5 und 16, die die offenen Enden der dünnwandigen Röhre 3 verschließen, in Abhängigkeit vom Ansteigen des Innendrucks des druckresistenten Mediums, das in der Röhre 3 eingeschlossen ist, während des Spritzgußvorganges bewegbar ist, und wobei der bewegbare Stöpsel 16 auf einen flussigkeitsbetätigten Kolben 17 einer Dämpfungsvorrichtung wirkt,die einen Dämpfungseffekt am bewegbaren Stöpsel 16 zu bewirkt.

In diesem Falle wird ein druckresistentes Medium mit einem niederen Schmelzpunkt und einem hohen Siedepunkt voll in das Innere der Röhre 3 gefüllt, die gegen das Äußere durch den festen Stöpsel 5 und den beweglichen Stöpsel 16 abgedichtet ist, ohne daß irgendein Verlust auftritt.

Hierzu besteht der bewegbare Stöpsel vorzugsweise aus ^inem festen Zylinder mit kreisförmigem Querschnitt, der aus ökonomischen Gründen aus Hartgummi hergestellt ist oder aus Polyurethan, was eine große Festigkeit sicherstellt, oder Polyfluoräthylen, das eine hohe Genauigkeit gibt. Der Durchmesser des Stöpsels 16 wird so gewählt, daß er gleich oder geringfügig größer als der innere Durchmesser der Röhre 3 ist, so daß genügend Druckfestigkeit gegen den Innendruck des druckresistenten Mediums sichergestellt ist, wenn der

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Stöpsel 16 in den rohrförmigenKörper 3 eingeführt wird.

Die effektive Länge D des Stöpsels 16 wird so gewählt, daß sie der Summe einer Länge A, die der volumetrischen thermischen Expansion des druckresistenten Mediums, einer minimalen Entfernung B, die benötigt wird für die Aufrechterhaltung der Dichtung über die innere Länge des Rohrkörpers 3 bei einem bestimmten Innendruck und einer Entfernung C, die benötigt wird für das vorläufige Aufbringen eines vorbereitenden Innendrucks auf das druckresistente Medium, entspricht. Der Stöpsel 16 wird ferner mit einem zusätzlichen Teil 16a versehen, der sich vom offenen Ende des Rohrkörpers 3 nach außen erstreckt, wenn der Stöpsel 16 dicht in den Rohrkörper 3 eingepaßt ist.

Die Dämpfungsvorrichtung für die Anwendung einer flüssigkeitsbetätigten Kraft auf die Kolbenstange 17, die dazu dient, den Dämpfungseffekt auf den bewegbaren Stöpsel 16, der im vorstehenden beschrieben worden ist, auszuüben, weist eine flussigkeitsbetätigte Zylindervorrichtung 18 auf, in der ein Kolben 19 verschiebbar ist, wobei die Kolbenstange 17 einstückig mit der Kolbenstange des Kolbens 19 ausgebildet ist. Die Zylinderanordnung 18 ist auf einem Träger 20 befestigt, der seinerseits auf einer Seitenfläche der festen Gußform 9 befestigt ist. Alternativ kann die Zylindervorrichtung 18 auch auf der beweglichen Gußform 6 befestigt sein.

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Die Zylindereinrichtung 18 ist so angeordnet, daß die Achse der Kolbenstange 17 auf die Achse des offenen Endes des Rohrkörpers 3 ausgerichtet ist. Dieser ist dicht in der halbkreisförmigen Ausnehmung 9a in der Gußform 9 gehaltert, in die der bewegliche Stöpsel 16 unter Druck eingeführt wird, um das druckresistente Medium im Innern des Rohrkörpers 3 abzudichten. Dabei ist die halbkreisförmige Ausnehmung 9b, die oaxial zur Ausnehmung 9a ist und die bündig den Teil 16a des bewegbaren Stöpsels 16 aufnimmt, so ausgebildet, daß sie den Teil der Spitze der Kolbenstange 17 aufnimmt, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, wobei ein Spalt vorgesehen ist zwischen dem Stöpsel 16 und der Kolbenstange 17,,wie dies nachstehend beschrieben ist.

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Die entsprechenden Druckkammern, die an entgegengesetzten Seiten des Kolbens 19 im Zylinder 18 angeordnet sind, sind mit den einen Enden der Leitungen 21 bzw. 22 verbunden, deren andere Enden mit einem Druckregelventil 23 bzw. der Atmosphäre verbunden sind. Das Ventil 23 ist mit einer Vorrichtung 25 zur Erzeugung von Flüssigkeitsdruck, beispielsweise einem Kompressor, über ein Drosselventil 26 (einem Geschwindigkeitsregler), einem Rückschlagventil 27 und einem Absperrventil 28 verbunden, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Daher wird beim Betrieb des Kompressors 25, wenn das Absperrventil 28 geöffnet ist und das Drosselventil 26 und das Druckregulierventil 24 geeignet eingestellt sind, der Kolben 19 und damit die Kolbenstange 17 der Zylindereinrichtung T8 in die zurückgezogene Stellung bewegt wird, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, oder nach vorne gedrückt wird in die Betriebsstellung, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist, in der die Kolbenstange 17 an dem bewegbaren Stöpsel 16 anliegt und diesen nach innen in den Rohrkörper 3 drückt in Abhängigkeit von der Schaltstellung des mit einer Spule betätigten Schaltventils 23.

Wenn die bewegliche Gußform 6 so bewegt wird, daß sie in Berührung mit der Gußform 9 steht, werden das offene Ende des Rohrkörpers 3, das in der halbrunden Ausnehmung 9a aufgenommen ist, und der vorstehende Teil 16a des Stöpsels 16, der von der halbrunden Ausnehmung 9b der Gußform 9 bündig

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aufgenommen worden ist, in der zugehörigen komplementären halbrunden Ausnehmung aufgenommen, die in der bewegbaren Gußform 6 ausgebildet ist.

Beim Betrieb der vorbeschriebenen Vorrichtung wird das Innere der Rohrkörpers 3 vollständig mit dem druckresistenten flüssigen Medium gefüllt, wobei der feststehende Stöpsel und der bewegbare Stöpsel 16 dicht mit den jeweiligen offenen Enden des Rohrköprers 3 verbunden werden und dieser wird in einer Stellung in der Ausnehmung 13 im Hohlraum 12 so angeordnet, daß das offene Ende des Rohrkörpers 3, das den Stöpsel 16 und dessen vorstehenden Teil 16a aufnimmt, bündig von den

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entsprechenden Ausnehmungen 9a und 9b aufgenommen wird. Dann werden die Gußformen 6 und 9 dicht geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt wird das von einer Spule betätigte Schaltventil 23 in seiner Außerbetriebstellung gehalten, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, in der die Kolbenstange 17 zurückgezogen ist und sich im Abstand von dem Stöpsel 16 befindet, wobei ein bestimmter Spalt zwischen dem Stöpsel 16 und der Kolbenstange 17 besteht.

Danach wird das Schaltventil 2 3 in die in Fig. 8 dargestellte Stellung geschaltet, so daß sie den Stöpsel 16 in das Innere des Rohrkörpers 3 drückt. Hierdurch wird ein vorläufiger Innendruck des druckresistenten Mediums im Rohrkörper 3 erzeugt.

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Dann wird das geschmolzene Metall durch Betätigung des Kolbens 11 in den Hohlraum 12 eingespritzt.

Wenn das geschmolzene Material in den Hohlraum 12 eingeführt ist, wird unmittelbar ein Spitzengießdruck erzeugt und gleichzeitig steigt der Innendruck des druckresistenten Mediums im Rohrkörper 3 infolge seiner thermischen Ausdehnung, die durch die Wärme, welche vom geschmolzenen Material auf das druckresistente Medium übertragen wird, wie auch durch das Ansteigen der inneren Spannungen im Rohrkörper 3 für sich gegen die konstante Belastung, die auf ihn ausgeübt wird. Hierdurch wird verhindert, daß der Rohrkörper 3 zusammengedrückt wird.

Wenn der Gießdruck in seine Endphase kommt, in der nur ein statischer Flüssigkeitsdruck existiert (wenige Sekunden), steigt die Temperatur des druckresistenten Mediums im Rohrkörper 3 weiter an und der Innendruck steigt damit weiter an und verhindert, daß der Rohrkörper 3 zusammengedrückt wird.

Wenn das eingespritzte geschmolzene Metall in den halbfesten Zustand kommt, hält der Temperaturanstieg weiterhin an, während der Druck des geschmolzenen Metalls in seinem Endzustand ist. Hierdurch steigt der Innendruck des druckresistenten Mediums im Rohrkörper 3 und wenn der Innendruck den vorbestimmten und in der Dämpfungsvorrichtung eingestellten Druck übersteigt, wird der bewegliche Stöpsel 16 gegen die Wirkung

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der Kolbenstange 17 nach außen gedrückt und bewegt diesen zusammen mit dem Stöpsel 16. Die Größe der Bewegung des Stöpsels

16 und der Kolbenstange 17 ist jedoch sehr klein, da sie lediglich durch die thermische Ausdehnung des flüssigen, druckresistenten Mediums hervorgerufen wird.

Schließlich beginnt das Festwerden des eingespritzten, geschmolzenen Metalls, was ein Schrumpfen des Metalls hervorruft, während der Grad des Temperaturanstiegs des druckresistenten Mediums geringer wird, so daß die Zylindereinrichtung 18 die verbleibende thermische Ausdehnung des druckresistenten Mediums und den Kontraktionsdruck des festwerdenden Metalls aufnimmt oder kompensiert. Der Kontraktionsdruck des festwerdenden Metalls hat solche Werte, daß er leicht aufgenommen oder kompensiert werden kann, da der Rohrkörper 3 noch auf hoher Temperatur gehalten wird.

Wenn das Festwerden des geschmolzenen Metalls endet, wird die Dämpfungsvorrichtung gelöst oder das durch eine Spule betätigte Schaltventil 2 3 wird in die Außerbetriebstellung der Zylindervorrichtung 18 geschaltet, so daß die Kolbenstange

17 zurückgezogen wird und die in Fig. 6 dargestellte Stellung wieder einnimmt. Hierdurch besteht der Druck des druckresistenten Mediums nur aus dem durch die Reibung des beweglichen Stöpsels hervorgerufenen Druck.

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Dann werden die Gußformen 6 und 9 geöffnet und das Spritzgußprodukt wird aus dem Hohlraum 12 herausgeschlagen.

Nachdem das Spritzgußprodukt auf eine geeignete Temperatur abgekühlt ist, werden die Stöpsel 5 und 16 aus dem Rohrkörper 3 entfernt und das darin enthaltene druckresistente Medium wird für die nächste Verwendung gesammelt.

Durch das vorbeschriebene Verfahren wird ein Spritzgußprodukt erhalten, in dem ein dünnwandiger Hohlkörper eingebettet ist, der weder deformiert noch eingedrückt ist.

Gemäß einem weiteren charakteristischen Merkmal der Erfindung können Mittel vorgesehen werden, die sicherstellen, daß der Innendruck des druckresistenten Mediums während des gesamten Spritzgußvorganges im wesentlichen konstant bleibt. Diese Mittel bestehen im wesentlichen aus einer Längsnut 16b, die in die äußere Oberfläche des bewegbaren Stöpsels 16 eingebracht ist und die sich vom innersten Ende bis zu- einer geeigneten Stelle erstreckt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.

Die Nut 16b dient dazu, ein Austreten des druckresistenten Mediums aus dem Rohrkörper 3 zu ermöglichen, wenn der Innendruck des druckresistenten Mediums erhöht wird, so daß der Stöpsel nach außen gedrückt wird in eine Stellung, in der das blinde Ende 16c mit dem äußeren des Druckkörpers 3 in

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Verbindung steht. Hierdurch wird der Innendruck verringert. Wenn der Innendruck auf einen Wert verringert wird, bei dem der Stöpsel 16 unter der Wirkung der Kolbenstange 17 durch den vorbestimmten Flüssigkeitsdruck wieder zurück in den Rohrköprer 3 bewegt worden ist, und die Verbindung der Nut 16b mit dem Äußeren des Rohrkörpers 3 unterbrochen ist, steigt der Innendruck wieder an. Daher wird der Innendruck des druckresistenten Mediums im wesentlichen konstant gehalten.

Die Nut 16b kann alternativ aus einer in den Stöpsel 16 eingebrachten Längsbohrung bestehen und das Flüssigkeitsende kann mit einer radialen Bohrung verbunden sein, so daß das druckresistente Medium ausströmen kann, wenn der Stöpsel um eine bestimmte Strecke nach außen bewegt wird, in ähnlicher Weise, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die folgenden Wirkungen erreicht:

1. Da eine Flüssigkeit als druckresistentes Medium für den Rohrkörper verwendet wird, kann jeder Rohrkörper beliebig gekrümmter Konfiguration in ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Spritzgußprodukt eingebettet werden.

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2. Die Größe der Bewegung der Kolbenstange der Dämpfungsvorrichtung ist sehr klein und die Ansprechzeit für die Bewegung des bewegbaren Stöpsels in Abhängigkeit vom Ansteigen des Innendrucks im Rohrkörper während des Spritzgußvorgangs ist sehr kurz, da sie lediglich aus der volumetrischen Ausdehnung besteht, und der Grad der Kontraktion ist sehr gering, da er,im Gegensatz zu einem gasförmigen Medium, von einer Flüssigkeit hervorgerufen wird. Hierdurch wird das Verspritzen des Mediums oder das explosive Reißen des Rohrkörpers vermieden.

3. Die Dämpfungsvorrichtung ist sehr einfach im Aufbau und kann leicht in den Ablauf des Steuerkreises der Spritzgußmaschine einbezogen werden. Das heißt: Das von einer Spule betätigte Ventil wird einmal während eines Spritzgußzyklus zu einer vorbestimmten Zeit betätigt.

4. Auf das in dem Rohrkörper eingeschlossene, druckresistente Medium kann ein anfänglicher Innendruck aufgebracht werden, der den Rohrkörper dem Einspritzdruck des geschmolzenen Metalls während des Spritzgußvorgangs widerstehen läßt. Im Falle der Innendruck des druckresistenten Mediums den Druck in der Dämpfungsvorrichtung übersteigt, wird der bewegliche Stöpsel so bewegt, daß Medium aus dem Rohrkörper austritt, wodurch der Innendruck verringert wird. Hierdurch kann der Innendruck im wesentlichen konstant

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gehalten werden. Dies stellt den sicheren Betrieb der Spritzgußmaschine und eine hohe Qualität des in das Spritzgußprodukt eingebetteten Rohrkörpers sicher.

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Claims

PATENTANWALT DR. GERHARD SCHAEFER DI PLO M PHYSIKER 8023 München - Pullach Seitnerstraße 13 P 6 96 Telefon 7 93 09 01 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Spritzgußprodukts , in das ein Hohlkörper eingebettet ist, durch Einspritzen des geschmolzenen Metalls in einen zwischen zwei metallischen Gußformen gebildeten Hohlraum, in dem der Hohlkörper angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlkörper (3) ein druckresistentes Medieum eingebracht und der Hohlkörper (3) vor der Einspritzung des geschmolzenen Metalls dicht verschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (3) mindestens ein offenes Ende hat, das durch einen Dichtungsstöpsel (5; 16) verschlossen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsstöpsel (16) beweglich ist und daß eine hydraulisch betätigte Dämpfungsvorrichtung, vorgesehen ist, deren Kolbenstange (17) diese Bewegung dämpft.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung einen hydraulisch betätigten Zylinder

(18) mit einem darin verschiebbaren Kolben (19) aufweist, welcher einstückig mit der Kolbenstange (17) ausgebildet ist,

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dämpfungsvorrichtung ein Druckregelventil (23) vorgesehen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Stöpsel (16) mit Verbindungsmitteln (16b) versehen ist, die das Innere des Hohlkörpers (3) mit dem Außenraum in Verbindung bringen, wenn der bewegliche Stöpsel (16) eine bestimmte Strecke aus dem Hohlkörper (3) herausbewegt worden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel (16b) eine Längsnut in der Außenfläche des beweglichen Stöpsels (16) ist, die sich vom innersten Ende bis zu einer bestimmten Stelle (16c) erstreckt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel (16b) eine Blindbohrung ist, deren Öffnung am innersten Ende des beweglichen Stöpsels liegt und sich bis zu einer vorbestimmten Stelle (16c) nach außen erstreckt, an der sie in Verbindung mit einer zur Oberfläche durchgehenden radialen Bohrung steht.

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