DE3041340A1 - Druckgiessverfahren zur herstellung von gasarmer, porenarmer und oxydarmer gussstuecke sowie druckgiessmaschine zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Druckgiessverfahren zur herstellung von gasarmer, porenarmer und oxydarmer gussstuecke sowie druckgiessmaschine zur durchfuehrung des verfahrens

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DE3041340A1 DE19803041340 DE3041340A DE3041340A1 DE 3041340 A1 DE3041340 A1 DE 3041340A1 DE 19803041340 DE19803041340 DE 19803041340 DE 3041340 A DE3041340 A DE 3041340A DE 3041340 A1 DE3041340 A1 DE 3041340A1
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Edgar Dr.-Ing. 5300 Bonn Lossack
Wilfried 7987 Weingarten Schwab
Jochen Dr.-Ing. 5305 Alfter Spriestersbach
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Maschinenfabrik Mueller Weingarten AG
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Maschinenfabrik Weingarten AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/14—Machines with evacuated die cavity

Description

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Druckgiessverfahren zur Herstellung von gasarmer, porenantier und oxydarmer Gußstücke sowie Druckgiessmaschine zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckgiessverfahren zur Herstellung gasarnier, porenarmer und oxydarmer Gußstücke insbesondere Gußstücke von ca. 1-3 kg Schussgewicht aus Metallen oder deren Legierungen wie Aluminium und Aluitiini.uirt^'jLcrunycn odor dergleichen, mittels einer vorzugsweise horizontalen Kaltkammer-Druckgiessmaschine bekannter Bauart, wobei der Transport des Metalles aus der Schmelz- bzw. Warmhaltevorrichtung (Warmhalteofen) in dU- i-'iillkaMiier mittels Vakuum üb-ie ein Saugrolle erfolgt: und auch die Druckgicssform unter vakuum gehalten wird.
Dar; Dtujkgiässverfaiiren für Aluminium Let ein sehr wirtcjchartlduhes fahren zur Herstellung auch von kompliziert geformten Teilen in wenigen Arbeitstangen.
Die in herkömmlichen Druckgiessverfahren erzeugten Gussteile weisen aber verfahrensbedingt aufgelockerte, porige und stark verunreinigte Gefügebereiche auf, was Festigkeitsmängel und Blasenbildung bei Wärmebehandlungen y.ur I11MIiJ1; lütt. Die Auanulizung eier bei MLiminiuttf-Guanwerkiäijüft'ün mr.JgLiciiGn Eigenschafteil durch noLwendiga Vergütungsmassnahmen wie z.B. das Lösungsglühen ist durch diese Erscheinungen nicht gegeben.
Um eine Güteverbesserung zu erzielen, wurde das sogenannte Pore-Free-Verf ahren entwickelt (DE-PS 15 58 261).Hierbei wird ein Verdrängungsgas, vorzugsweise Sauerstoff, in die Füllkammer und in den Formhohlraum eingelassen und dadurch die Luft verdrängt. Anschliessend wird das flüssige Aluminium in die FtUltanmar eingofUllt und durch dies Verwirbelung d©a flüssigen Aluminiums mit dem sauerstoff eine Reaktion zu Aluminium-Oxydpartikeln erzeugt, welche dann als Feststoffpartikel verteilt in dem Gußstück vorliegen. Obwohl die Gußstücke vergütbar und von guter Qualität sind, hat das Verfahren den Nachteil, dass nur mineralölfreie Schmiermittel eingesetzt worden können, da sonst Explosionsgefahr während der Füllphase besteht. Daraus ergeben sich Schwierigkeiten bei der Verteilung des Schmiermittels, da vorzugsweise anorganisch feste Schmierstoffe eingesetzt werden
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können. Die Verfahrensweise der Spülung und das Aufbringen des Schmiermittels bezogen auf den Giesszyklus erfordert sehr viel Zeit, so dass die Produktionsleistung bei diesem Verfahren nicht sehr hoch ist. Desweiteren zeichnen sich die Gußstücke, die nach diesem Verfahren hergestellt werden, durch einen hohen Oxydgehalt aus. Bei unzureichenden Formfüllgeschwindig keiten können Schwankungen in der Oxydverteilung auftreten, die die Gußstück-Qualität beeinträchtigen.
Un eine erhöhte Gußstückausbringung zu- erzielen, hat man weiterhin Druckgiessverfahren entwickelt, bei welchen die Metallschmelze mittels eines Vakuums über ein Saugrohr in die Füllkammer gezogen wird (DE-OS 14 58 151). Hierbei muss während der Formfüllphase und der Dosierphase ein ausreichendes Vakuum vorhanden sein, damit der Wasserstoffgehalt der Schmelze, und die im Formhphlraum und in der Füllkammer vorhandene Luft sowie die während des Kontaktes mit dem flüssigen Aluminium entstehenden Giessgase abgesaugt werden können. Dieses Verfahren zielt darauf ab, den Oxydgehalt im Gussteil zu senken.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren (Zeitschrift Giesserei 64 (1977) Nr. 9 Seiten 236 ff.) wird mit einer sehr kurzen Vakuumzeit von etwa 1,5 Sek. gearbeitet. Hierbei ist es zwar möglich, beispielsweise die Luft und die ersten Giessgase abzusaugen, jedoch reicht die Verweilzeit des Vakuums nicht aus, eine ausreichende Entgasung während des Giessens vorzunehmen. Hieraus ergibt sich, dass während der Formfüllphase noch erhebliche Gasgehalten und Verunreinigungen in den Gußstücken eingeschlossen werden. Dies hat zur Folge, dass die Gußstücke, die nach diesem Verfahren hergestellt werden bei hohen Temperaturen nicht vergütet werden können, da sich Blasenbildung feststellen lässt.
Hier setzt nun die vorliegende Erfindung ein und hat sich zur Aufgabe gestellt ein Druckgiessverfahren und eine entsprechend hierfür ausgebildete Druckgiessmaschine zu entwickeln, mit welcher Gußstücke in der Qualität des bereits erwähnten Pore-Free-Verfahren geschaffen werden können, wobei jedoch eine erheblich höhere Produktivität erzielt wird. Die Nachteile der bekannten Vakuum-Giessverfahren sollen dabei vermieden und ausserdem der Oxydgehalt in den Gußstücken herabgesetzt werden.
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Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäss boi einem Verfahren dar eingangs beschriebenen art vorgeschlagen, dass das Vakuum während der Dosierung solange ^ufrodit erhalten wird, bi3 die boiiu Einlaufen der Sdunoiza in die FUIlkatmier entstehenden Schmiermitteldämpfe und -gase nahezu vollständig abgesaugt sind. Weiterhin ist es hierbei von Vorteil, dass beim Eintritt der Schmelze in die Füllkainmer eine im wesentlichen laminare Strömung eingehalten wird. Das Vakuum in der Füllkatnner wird vorzugsweise bis zum Abschluss der Formfüllphase in vollem Umfang aufrecht erhalten. Ein weiteres. Merkmal nach der Erfindung wird darin gesehen, dass das Saugvermögen der Vakuum-Anlage und die Einströmgeschwindigkeit der Schmelze so aufeinander abgestimmt sind, dass der grösste Teil der Luft und die Schmiermitteldämpfe aus der Füllkamtrier abgesaugt sind, bevor die Hauptmenge der Schmelze in die Füllkammer eintritt. Auch ist es von Vorteil, dass die Verweilzeit des Vakuums, bestehend aus Dosierzeit und Formfüllphase während des Einlaufens der Schmelze in die Füllkammer mindestens 3 Sekunden aufrecht erhalten wird.
Eine besondere Art des erfindungsgeinässen Verfahrens wird dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Muminium-Legierungen auf der Basis von Aluminium-Silizium, Aluminium-Silizium-Magnesium sowie Alutninium-Silizium-Kupfer oder ähnlichen Legierungen üblicher Viskosität als Metallschmelze
a) der Füllkammer über das Saugrohr ca. 0,40 bis 0,55 kg Metallschmelze pro Sekunde vom Beginn des Vaküumaufbaues bis zur Schussauslösung zugeführt wird, und
b) die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze am kleinsten Querschnitt (Düse) des Saugrohres ca. 6,5 bis 8,0 m/sec. beträgt, wobei
c) für die Werte von a und b eine Düse von 6 mm Durchmesser zugrunde gelegt ist.
Hierzu ist folgendes auszuführen:
Bei langsamer Zufuhr der Mstallschmelze mit Werten unterhalb von 0,40 kg/sec. bestellt die Gefahr des partiellen Einfrierens der Schmelze- Dabei bilden sich Schieferplättchen von erkalteter Schmelze, die vor der Schmelzfront hergeschoben werden und einen Teil des Schmierfilms abdecken, so dass dieser nicht verdampft. Auf diese Weite können beim Vorgehen des Giesskolbens Teile des Schmiermittels unverdampft in die Schmelze aufgenommen
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werden und dadurch die in der Beschreibungseinleitung genannten Nachteile auftreten.
Bei höheren Zufuhrgeschwindigkeiten der Metallschmelze mit Werten oberhalb von 0,55 kg/sec. besteht die Ge.rahr des Aufwirbelms buw. Verwirbelns der Schmierinitteldämpfe und SchmiennjLttelgase. Diese können dadurch in die Schmelze eintreten und dort die genannten nachteiligen.Effekte bewirken.
Ferner ist bei schneller Zufuhr der I^tetallschmelze die Zeit für das Ab-: saugen der Schmiermittelgase zu kurz. Zwar kann durch Vorfahren des Giesskolbens die weitere Zufuhr der Metallschmalze gestoppt werden (Kölbenstop) und gleichzeitig das Vakuum zur weiteren Entgasung der Schmelze aufrecht erhalten werden. Diese Verfahrensweise hat jedoch den na'chteiligen Effekt, dass durch die ruckartige Beschleunigung des Kolbens ein "überschwappen" der Schmelze auftreten kann und dabei gleichzeitig ein Teil· der Schmelze in die Form gelangt.
In ähnlicher Weise wirken die Grenzen bei den Angaben über die Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze am kleinsten Querschnitt des Saugrohres. Eine Unterschreitung der Strömungsgeschwindigkeit führt zum Einfrieren im Saugrohr, wobei auch eine zusätzliche Beheizung bei Werten unter 6,5 m/sec. nicht mehr ausreicht. Bei höheren Stränungsgeschwindigkeiten von mehr als 8,0 m/sec. wird der Druckverlust im Saugrohr sehr hoch, und die Verwirbelung am Anschlussteil des Saugrohres mit der Füllkammer führt zu nachteiligen Effekten.
Eine Abwandlung dieses Verfahrens besteht darin, dass bei Verwendung von Legierungen mit einer geringeren Viskosität als die im Anspruch 1 erwähnten Aluminium-Legierungen
a) der Füllkammer über das Saugrohr ca. 0,35 bis 0,45 kg Metallschmelze pro Sekunde vom Beginn des Vakuumaufbaues bis zur Schussauslösung zugeführt wird, und
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b) die durchschnittliche Strörnungsgeschwindigkeit der Schmelze am kleinsten Querschnitt (Düse) dds Saugrohres ca. 6,0 bis 7,0 m/sec. beträgt, wobei
c) für die Werte von a und b eine Düse von 6 nun Durchmesser zugrunde gelegt ist.
Schliesslich wird erfindungsgemäss ebenfalls vorgeschlagen, dass bei Verwendung von Legierungen mit einer grösseren Viskosität als die im Anspruch erwähnten Aluminium-Legierungen
a) der Füllkammer über das Saugrohr ca. 0,50 bis 0,60 kg Metallschmelze pro Sekunde vom Beginn
' des Vakuumaufbaues bis zur Schussauslösung zugeführt wird, und
b) die durchschnittliche Strörnungsgeschwindigkeit der Schmelze am kleinsten Querschnitt (Düse) des Saugrohres ca. 8,0 bis 9,0 m/sec. beträgt, wobei
c) für die Werte von a und b eine Düse von 6 mm Durchmesser zugrunde gelegt ist.
Wird eine Düse eingesetzt mit geringerem Querschnitt als 6 mm, so verändern sich die zu vor eingegebenen Werte für die Dosiermenge zu kleineren Werten, während die Werte für die Strömungsgeschwindigkeit steigen. Umgekehrt verhalten sich die Werte bei einer Vergrösserung des Düsenquerschnittes.
Ein weiterer Verfahrensschritt nach der Erfindung wird darin gesehen, dass die Warmhaltetemperatur der Metallschmelze im Warmhalteofen mindestens 5O0C über der Liquidustemperatur liegt. Zusätzlich wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass das flüssige Metall während des Flusses durch das Saugrohr in an sich bekannter Weise einen zusätzlichen Wärmezufluss erfährt, beispiels weise durch eine Induktivheizung.
Ein Vorteil bei den nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Guß-·
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stücken ist darin zu sehen, dass diese eine solche Qualität aufweisen, die eine thermische Vergütung bei Temperaturen zulässt; wie sie beim Lösungsglühen von Muminiumwerkstoffen erforderlich sind. Aufgrund dieser Vergütungsmaßnahme besitzen die mit diesem Verfahren hergestellten Gußstücke hohe mechanische Eigenschaften und können· ohne Schwierigkeiten einer Oberflächenveredelung unterworfen werden. Einer dekorativen und funktioneilen Oberflächenveredelung wie Eloxieren, ΡΤΕΈ- und Email-Beschichtung steht hier nichts mehr im Wege.
Desweiteren ermöglicht dieses Giessverfahren jede mögliche Auswahl der formfüllbedingten Giesseinstellung. Entsprechend der Gußstück-Geometrie kann eine schnelle oder eine langsame Formfüllung erfolgen. Ausserdem kann die Verweilzeit des Vakuums noch zusätzlich nach der abgeschlossenen Dosierung in entsprechenden Grenzen verlängert werden. Ganz wesentlich ist, dass man bei diesem Verfahren auf den Einsatz von festen mineralölfreien Kolbenschmier- und Formtrennmitteln verzichten kann.
Hinsichtlich der zur Durchführung des erfindungsgemässen Arbeitsverfahren vorgesehenen Druckgiessmaschine werden ebenfalls einigte vorteilhafte neue konstruktive Merkmale vorgeschlagen.
So wird erfindungsgemäss zusätzlich zum Vakuum-Anschluss für die Form ein weiterer Vakuum-Anschluss vorgesehen, wie bereits bei vertikalen Druckgiessmaschinen bekannt. Dieser zusätzliche Vakuum-Anschluss wird dabei vorzugsweise im Bereich des Giesskolbens an der Füllkammer vorgesehen. Durch diesen zusätzlichen Vakuum-Anschluss verkürzt sich die Vakuum-Aufbauzeit an der Füllkammer und damit die Vakuum-Aufbauzeit während der Dosierzeit. Gleichzeitig wird durch die dem formseitigen Vakuum-Anschluss entgegengesetzte Vakuum-Absaugung hinter dem Kolben eine gleichmässige Ausbildung der flüssigen !Metallschmelze in der Füllkammer gewährleistet.
Eine erfindungsgemäss besondere Ausbildung dieser zusätzlichen Vakuum-Anschluss-Ausbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese über eine Bohrung der Kolbenstange bis in den Bereich des Giesskolbens geführt ist und dort aus dem Giesskolben austritt. Hierdurch besteht die Möglichkeit, das Vakuum in der Füllkammer auch dann noch aufrecht zu erhalten, wenn sich der Kolben schon in Bewegung gesetzt hat.
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Darübediinaus ist es hierdurch von Vorteil, dass das Vakuum-Ventil für den weiteren Vakuum-Anschluss bereits vor dem Zusammentreffen der beiden Forrolu"J CLr-M aiujtüuerbftr int.. Dadurch witrd wunieden, utmä wcllirend dee Fontr schliessvorganges innerhalb der Füllkammer und damit innerhalb des Saugrohr?^ ein 3tos3artiger Rückstau auftritt, der sich in der Schmalze auswirken würde.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Geschwindigkeit der Metallschmelze beim Uijeryanq van Warmlialteofen in das Saugrohr durch Anordnung einer außwecliüclbarcn Drossel den jeweiligen Erfordernissen anpassbar ist. Diese auswechselbare Drossel bewirkt nicht nur eine genaue Metalldosierung s< 'ndern hat auch die Aufgabe, die Kontaktzeit der flüssigen Munirdum-Schmelze gegenüber dem Vakuum über eine möglichst lange Zeit hinaus aufrecht zu erhalten.
Die Drossel wird hierbei vorzugsweise im unteren Endbereich des Saugroiires angeordnet, um eine hohe Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Füllkaicmer-E'i.ntrii t<-n 7,11 verhindern, da clietfor Vorq^rnj zu Augwaüchungen Jn dor FUJI kammer I.uhren würde. Weiterhin wird die Drossel vorzugsweise aus einem vorschlcissfesten, feuerfesten Material hergestellt, wobei die Länge des Düsenbereiches der Drossel in der Länge unterschiedlich ausgebildet sein kann. Hierdurch wird es möglich, die jeweils erforderlichen Dosierzeiten noch e:cakter und gleiclimässiger einzustellen.
hs ist ebenfalls möglich, dass anstelle einer Drossel im Saugrohr Filtermaterial angeordnet ist.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Saugrohr mit einer Heizvorrichtung ausgerüstet ist. Diese kann vorzugsweise als Induktivheizung oder Gasheizung ausgebildet sein und reicht erfindungsgemäss bis in den oberen Anschlussbereich des Saugrohres. Eine solche Heizvorrichtung garantiert einem oinwiindfrai.cn Durchfluss dar Mutailachtnulza durch das üauffrohr und verhindert auch bei längerer Produktionszeit ein sogenanntes "Zufrieren" des Saugrohres. Ausserdem kann durch die Heizvorrichtung die Viskosität der Metallschmelze beeinflusst werden, nachdem sie den Warmhalteofen verlassen hat.
Als eine besonders vortciliiafte Ausbildung wird nach der Erfindung antjesehen., dass das Saugrohr an der Füllk.ymer mit einer Klammer aufgehängt ist, -*obei diese Klarcner vorzugsweise mit Federbolzen gegen die FüUkaitner wirkt. Durch die federnde Aufhängung kann an dem übergang zwischen
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Saugrohr und Füllkammer eine optimale Abdichtung erreicht werden. Durch die thermische Beeinflussung ergeben sich nämlich unterschiedliche Ausdehnungsverhältnisse, die durch die federnde Aufhängung ausgeglichen werden können.
Darüberhinaus ist es ebenfalls von Vorteil, dass der Giesskolben mit einer an sich bekannten regulierbaren Kolbenkühlung ausgerüstet ist. Eine solche Kühlung garantiert ein minimales Kölbenspiel urd unterdrückt dadurcn dia Entstehung von Schliefen zwischen dem Kolben und der Fülikammer. \
Erfindungsgemäss wird weiterhin vorceschlaoen, dass der Wazmhaltaüfen in der Höhe verstellbar ausgebildet ist. Hierdurch kann beispielsweise durch einfaches Absenken des Wannhalteofens ein leichtes und schnelles Auswechseln des Saugrohres erfolgen. Gleichzeitig kann eine Anpassung an die j
veränderte Höhe der Schmelze im Warmhalteofen erfolgen. \
Auch ist es erfindungsgemäss von Vorteil, dass der Giesskolben strinseitig einen konischen Ansaug aufweist, dessen grosser Durchmesser kleiner ist als ! der Durchmesser des Giesskolbens. Durch diese Ausbildung des Giesskolbens wird die Metallschmelze beim Eintritt in die Füllkarrmar in deren Längsrichtung umgeleitet. Dadurch werden Wirbelungen an der Kaninerinnenwand vermieden.
Der hintere Bereich der Füllkatrmsr wird erfindungsgemäss mit einer an sich bekannten hitzebeständigen Dichtung, wie Asbest mit Graphit ausgekleidet, um auch bei hohen Füllkammerteinperaturen während des Vakuum-Ansaugens einen Zutritt von Aussenluft zu verhindern.
Erfindungsgemäss wird auch die Innenwandung des Saugrohres mit einer feuerfe3ten Isoliermasse ausgekleidet, oder das Saugrohr aus einer solchen hergestellt, die vorzugsweise chemisch inert und mit einer geringeren Benetzbarkeit gegen Muminium-Legierungen ausgebildet ist. Diese feuerfeste Auskleidung des Saugrohres gewährleistet eine lange Standzeit des Saugrohres. Ausserdem werden durch die chemische Beständigkeit und geringe Benetzbarkeit Querschnittsveränderungen während des Giessbetriebes vermieden.
Ein weiteres Jferkmal nach der Erfindung, wird darin gesehen, dass der Vakuum-Anschluss für die Form vorzugsweise oberhalb des Anschnittsystems an die
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Formgravur angeschlossen ist. Da die Metallschmelze während der Formfüllung mit noch in der Form vorhandenen Komponenten reagieren kann, werden die hierbei entstehenden Dämpfe und Gase durch die oberhalb des Anschnittsystems an der Formgravur angeschlossenen Vakuum-Leitung abgesaugt.
Weiterhin hat sich gezeigt, dass der Düsenquerschnitt der Drossel vorzugsweise einen Durchmesser von 4 bis 8 mm aufweist.
Weiterhin hat sich gezeigt, dass der Düsenquerschnitt der Drossel vorzugsweise einen Durchmesser von 4 bis 3 im aufweist.
Ebenfalls ist es erfindungsgemäss von Vorteil, dass der Warmhalteofen unterhalb der Füllkairmer zwischen der festen Aufspannplatte und dem Giesskolbenangeordnet ist.
Es zeigen:
Fig. 1 in einer perspektivischen Schrägansicht den Formbereich der Druckgiessmaschine z.T. geschnitten,
Fig. 2 als Einzelheit eine besondere Ausbildung der Kolbenstange mit Giesskolben und
Fig. 3 die Lage der Vakuum-Anschlüsse im Bereich des Anschnittes der Formgravur anhand eines Gußstückes.
In Fig. 1 wird im wesentlichen von der Druckgiessmaschine nur der Bereich der festen Aufspannplatte 31 mit der festen Formhälfte 14 und bewegliche Formhäifte 16 dargestellt. Un den Bereich der Füllkammsr 10 besser darstellen zu kennen, sind die feste Aufspannplatte 31, die feste Formhälfte 14, die Füllkanimer 10, das eigentliche Saugrohr 6 und der Warmhalteofen 9 mit Schmelztiegel 8 z.T. aufgeschnitten dargestellt. Mit 17 ist das Ventil für den Vakuum-Anschluss für die Form angedeutet.
Die innerhalb der Form endenden Vakuum-Leitungen liegen oberhalb des Anschnittes. Um dieses besser darstellen zu können,wird in Fig. 3 ein Gußstück 33 gezeigt, beispielsweise eine Pfanne, wobei der Anschnittbereich mit 28 und die beiden Vakuum-Anschlüsse mit 29 und 30 bezeichnet sind. Der Giesslauf trägt die Nr. 18.
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M
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Der vordere Vakuum-Anschluss im Bereich des Giesskolbens 4 ist mit 2 bezeichnet. In diesem Bereich endet auch ein Anschluss M für die Kolbenschmierung. Stirnseitig ist am Giesskolben 4 ein konischer Ansatz 4a vorgesehen. Hierdurch wird das aus dem Saugrohr 6 in die Füllkammer 10 eintretende Metall zur Kammerlängsachse2 umgelenkt, wodurch Verwirbelungen vermieden werden. Der hintere Bereich 10a der Füllkammer 10 ist mit einer hitzebeständigen Dichtung 3 ausgekleidet. Die Aufhängung des Saugrohres 6 erfolgt mittels einer Klammer 22. Diese Klammer 22 greift mit einer unteren hakenförmigen Nase 24 unter einen RLngflansch 25 des Saugrohres 6. Von oben her ist durch die Klammer 22 ein Federbolzen 1 geführt. Hierdurch ergibt sich eine elastische Verspannung des konischen Endes 6b innerhalb des entsprechenden konischen Anschlusses an der Füllkammer 10.
Mit 23 ist eine Isolierauskleidung des Saugrohres 6 bezeichnet/-welche chemisch inert ist und mit einer geringeren Benetzbarkeit gegen Aluminium-Legierungen ausgebildet ist. Zur Heizung des Saugrohres 6 dient eine Heizung 13/· die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Gasheizung angedeutet ist. Anstelle der Gasheizung kann auch bevorzugt eine Induktivheizung vorgesehen werden, wobei es wichtig ist, dass die Heizung bis in den oberen Anschlussbereich 6b zur Füllkammer 10 reicht. Der Warmhalteofen 9 ist in der Höhe verstellbar ausgebildet, was jedoch der Einfachheithalber nicht gesondert dargestellt ist. Hierdurch kann immer eine gewünschte Eintauchtiefe des Saugrohres 6 in die Metallschmelze sichergestellt werden. Auch zum erleichterten Ausbau bzw. Auswechseln des Saugrohres 6 kann der Warmhalteofen 9 nach unten abgesenkt und seitlich herausgefahren werden.
Mit 7 ist .die Drossel des Saugrohres 6 bezeichnet. Der eigentliche Düsenquerschnitt 7a sowie die Länge des Düsenbereiches können''dabei unterschiedlich ausgebildet sein. Anstelle der Düse kann auch an sich bekanntes Filtermaterial verwendet werden.
In Fig. 2 ist eine Kolbenstange 21 mit Giesskolben 4 als Einzelheit dargestellt. Mit 27 ist hierbei die Bohrung einer an sich bekannten Kolben-Kühlvorrichtung angedeutet. Der eigentliche Ansaugkanal 20 für das Vakuum wird hier durch die Kolbenstange 21 hindurchgeführt und endet mit ihrem Endbereich 20a in einem Ringkanal 26. Diese Ausbildung gegenüber der Konstruktion nach der Fig. 2 hat den Vorteil, dass auch noch während des Vorwärtsfahrens des Giesskolbens 4 weiterhin das Vakuum am Giesskolben 4 erhalten bleiben kanr
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Claims (1)

  1. MASCHINENFABRIK WEINGÄRTEN AG Weingarten, den 30. Okt. 1980 VEREINIGTE AIOyiiNiüM-WERKE Bonn, den 30. Okt. 1980
    Patentansprüche
    1. Druckgiessverfahren zur Herstellung gasarmer, porenarmer und oxydarmer Gußstücke, insbesondere Gußstücke von ca. 1 - 3 kg Schussgewicht aus Metallen odor deren Legierungen, mittels einer vorzugsweise horizontalen Kaltkammer-Druckgiessrnaschine bekannter Bauart, wobei der Transport des Metalles aus der Schmelze- bzw. Warmhaltevorrichtung (Warmhalteofen) in die Füllkammer mittels Vakuum über ein Saugrohr erfolgt, und auch die Druckgiessform unter Vakuum gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum während der Dosierung solange aufrecht erhalten wird, bis die beim Einlaufen der Schmelze in die Füllkammer (19) entstehenden Schmiermitteldämpfe und -gase nahezu vollständig abgesaugt sind.
    2. Druckgiessverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass beim Eintritt der Schmelze in die Füllkammer (19) eine im wesentlichen laminare Strömung eingehalten wird.
    3. Druckgiessverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum in der Füllkammer (19) bis zum Abschluss der Formfüllphase in vollem Umfang aufrecht erhalten wird.
    4. Druckgiessverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugvermögen der Vakuum-Anlage und die Einströmgeschwindigkeit der Schmelze so aufeinander abgestimmt sind, dass der grösste Teil der Luft und die Schmiermitteldämpfe aus der Füllkammer abgesaugt sind, bevor die Hauptmenge der Schmelze in die Füllkammer eintritt.
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    5. Druckgiessverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit des Vakuums, bestehend aus Dosierzeit und Formfüll · phase . während des Einlaufens der Schmelze in die Füllkammer (19) mindestens 3 Sekunden beträgt.
    6. Druckgiessverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Aluminium-Legierungen auf der Basis von Aluminium-Silizium, Muminiurn-Silizium-Magnesium sowie Aluminium-Silizium-Kupfer oder ähnlichen Legierungen üblicher Viskosität als Metallschmelze.
    a) der Füllkairmer (19) über das Saugrohr (6) ca. 0,40 bas 0,55 kg Metallschmelze pro Sekunde vun Beginn des Vakuumaufbaues bis zur Schussauslösung zugeführt wird, und
    b) die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit ' der Schmelze am kleinsten Querschnitt (Düse 7) des Saugrohres (6) ca. 6,5 bis 8,0 m/sec. beträgt, wobei
    c) für die Werte von a und b eine Düse von 6inm Durchmesser zugrunde gelegt ist.
    7. Druckgiessverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Legierungen mit einer geringeren Viskosität als die im Anspruch 1 erwähnten Muminium-Legierungen
    a) der Füllkaramsr (19) über das Saugrohr (6) ca. 0,35 bis 0,45 kg Metallschmelze pro Sekunde vom Beginn des Vakuumaufbaues bis zur Schussauslösung zugeführt wird, und
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    b) die durchschnittliche Strönungsgeschwindigkeit der Schmelze am kleinsten Querschnitt (Düse 7) des Saugrohres (6) ca. 6,0 bis 7,0 m/sec. beträgt, wobei
    c) für die Werte von a und b eine Düse von 6 mm Durchmesser zugrunde gelegt ist.
    8. Druckgiessverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Legierungen mit einer grosseren Viskosität als die im Anspruch 1 erwähnten Aluminium-Legierungen
    a) der Füllkammer (19) über das Saugrohr (6) ca. 0,50 bis 0,60 kg Metallschmelze pro Sekunde vom Beginn des Vakuumaufbaues bis zur Schussauslösung zugeführt wird, und
    b) die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze am kleinsten Querschnitt (Düse 7) des Saugrohres (6) ca. 8,0 bis 9,0 m/sec. beträgt, wobei
    c) für die Werte von a und b eine Düse von 6 mm Durchmesser zugrunde gelegt ist.
    9. Druckgiessverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmhaltetemperatur der Metallschmelze im Warmhalteofen (S) mindestens 5O0C über der Liquidustemperatur liegt.
    10. Druckgiessverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Metall während des Flusses durch das Saugrohr (6) in an sich bekannter Weise einen zusätzlichen Wärmezufluss erfährt, beispielsweise durch eine Induktivheizung (13).
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    11. Druckgiessmaschiiva zur Ausführung der Verfahren nach einem oder mehreren d.er Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusatzLieh zum Vakuum-Anschluss (17) für die Form (14, 16) e:Ln weiterer Vakuum-Anschluss (2), wie bei vertikalen Druckgiessmaschinen bekannt, vorgesehen ist.
    '\1. 'Z/r'uckgiessmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Vakuum-Anschluss (2) im Bereich des Giesskoibens (4) an der Füllkammer (10) vorgesehen ist.
    13. Druckgiessmaschine nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Vakuum-Anschluss (2) über eine Bohrung (20) der Kolbenstange (21) bis in den Bereich des Giesskolbens (4) geführt ist und dort aus dem Giesskolben (4) austritt.
    14. Druckgiessmaschine nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum-Ventil für den weiteren Vakuum-Anschluss (2) bereits vor dem Zusammentreffen der beiden Formhälften (14, 16) ansteuerbar ist.
    15. Druckgiessmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Metallschmelze beim übergang vom Warmhalteofen (8) in das Saugrohr (6) durch Anordnung einer auswechselbaren Drossel (7) den jeweiligen Erfordernissen anpassbar ist.
    16. Druckgiessmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (7) vorzugsweise im unteren Endbereich (6a) des Saugrohres (6) angeordnet ist.
    VGOP*
    3 C 4 1 3 4
    17. Druckgiessmaschine nach den Ansprüchen 7 5 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (7) aus einem verschleissfesten, feuerfesten Material hergestellt ist.
    18. Druckgiessmaschine nach den Ansprüchen 15 bis 17, \ dadurch gekennzeichnet, "~
    dass die Länge des Düsenbereiches (7a) der Drossel (7) in der Länge unterschiedlich ausbildbar ist.
    M 9. Druckgiessmaschine nach den Ansprüchen 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle einer Drossel (7) im Saugrohr Filtermaterial angeordnet ist.
    20. Druckgiessmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugrohr (6) mit einer Heizvorrichtung (13) ausgerüstet ist.
    21. Druckgiessmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (13) vorzugsweise als Induktionsheizung oder Gasheizung ausgebildet ist.
    22. Druckgiessmaschine nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch g ekennzeichnet/ dass die Heizung bis in den oberen Anschlussbereich (6b) des Saugrohres (6) reicht.
    Druckgiessmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugrohr (6) an der Füllkammer (10) mit einer Klammer (22) aufgehängt ist.
    24. Druckgiessmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Klarmier (22) mit Federbolzen (1) gegen die Füllkammer (10) wirkt.
    ORiGSNAL IN&i-isuTK)
    GOPY
    25. Druckgiessmaschine nach - 6 -
    einem     oder einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 24 ■, der Ansprüche 11 bis 25,     dadurch g θ k e π η ζ eic ti η ζ eic h η @ t, dass der Giesskolben (4| mit einer an sich bekannten regulierbaren Kolbenkühlung ausgerüstet ist. 26. Druckgiessmaschine nach mehreren dadurch gake hnet,
    dass der Warmhalteofen (9) in der Höhe verstellbar ausgebildet ist.
    27. Druckgiessmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Giesskolben (4) stirnseitig einen konischen Ansatz (4a) aufweist, dessen grosser Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Giesskolbens.
    28. Druckgiessmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Bereich (10a) der Füllkammer (10) mit einer an sich bekannten hitzebeständigen Dichtung (3) ,wie Asbest mit Graphit oder dergleichen ausgekleidet ist.
    29. Druckgiessmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung des Saugrohres (6) mit einer feuerfesten Isoliermasse (23) ausgekleidet oder das Saugrohr selbst aus einem solchen Material hergestellt ist.
    30. Druckgiessmaschine nach Anspruch 29,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Isoliermasse (23) chemisch inert und mit einer geringeren Benetzbarkeit gegen Aluminium-Legierungen ausgebildet ist.
    31. Druckgiessmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 30,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuum-Anschluss (17) für die Form (14, 16) vorzugsweise oberhalb des Anschnittsystems an. die Formgravur angeschlossen ist.
    COROTC
    3CA1340
    32. Druckgiessmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenquerschnitt (7a) der Drossel (7) vorzugsweise einen Durchmesser von 4 bis 8 mm aufweist.
    33. Druckgiessmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Warmhalteofen (9) unterhalb der Füllkammer (10) zwischen der festen Aufspannplatte (31) und dem Giesskolbenantrieb angeordnet ist.
    ORIGINAL INSPECTED
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