DE3101841A1

DE3101841A1 - Verfahren zum einspritzen geschmolzenen metalles in einer vertikalen druckgussmaschine

Info

Publication number: DE3101841A1
Application number: DE19813101841
Authority: DE
Inventors: Masuo Kawagoe Saitama Ebisawa; Akio Ageo Saitama Kawase; Akiyoshi Niiza Saitama Nakamura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1980-01-21
Filing date: 1981-01-21
Publication date: 1981-11-19
Also published as: GB2070480A; BE887135A; GB2070480B; US4519436A; JPS56102365A; FR2473923B1; FR2473923A1; DE3101841C2; JPS6354476B2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.^'eicxmä-nn, Dipl.tPhts. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska ^ 1 Π 1 ft A

_TH 8000 MÖNCHEN 86, DEN 2 1. Jan. 1981

^y POSTFACH 860 820

MOHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha 27-8, Jingumae 6-chome,
Shibuya-ku

Tokyo / Japan

Verfahren zum Einspritzen geschmolzenen Metalles in einer vertikalen Druckgußmaschine

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspritzen geschmolzenen Metalles in den Formhohlraum einer vertikalen Druckgußmaschine.

Im allgemeinen tritt beim Druckgießen das leidige Problem auf, daß Luft oder Gase in dem Formhohlraum das Einströmen des geschmolzenen Metalles in alle Teile des Formhohlraumes verhindern oder behindern oder daß die Luft oder die Gase möglicherweise in dem Formteil eingeschlossen werden und zu unerwünschten Hohlräumen führen. Dadurch wird die Genauig-· · keit und die Qualität des Gußstückes herabgesetzt. Um Luft oder Gase aus dem Formhohlraum zu entfernen, hat man beim herkömmlichen Durckguß verschiedene Verfahren angewandt. Gemäß der US-PS 3 209 416 wird ein Verfahren verwendet, bei dem an dem Gießzylinder ein Labyrintausgang vorgesehen ist, durch den die Luft oder die Gase mittels einer Unterdruckvorrichtung abgesaugt werden. Bei einer Vorrichtung gemäß der japanischen Patentschrift 1326/79 steht der Gießbehälter mit dem Umfang der Form mittels eines Entlüfungsventils in Verbindung. Das erstere Verfahren hat den Nachteil, daß es eine Unterdruckvorrichtung und andere Zusatzvorrichtungen erfordert. Darüberhinaus sind komplexe Verfahren zur Überprüfung des Zustandes der Gußteile, der Handhabung der Formen und zur Überprüfung des geschmolzenen Metalles erforderlich, was die Kosten für die Gußstücke negativ beeinflußt. Das letztgenannte Verfahren hat den Nachteil, daß die Abführung von Luft oder der Gase in dem Formhohlraum nicht ausreichend ist, da der Druck in dem Formhohlraum rasch ansteigt, wenn das geschmolzene Metall in den Formhohlraum eingespritzt wird. Die Herstellung von Gußstücken hoher Qualität entsprechend der Qualität von Gußteilen, die im Druckguß unter Verwendung der Schwerkraft hergestellt werden, ist schwierig, da der auf das in den Hohlraum einströmende flüssige Metall zurück-

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wirkende Druck dazu führt, daß das Einströmen des flüssigen Metalles ungleichmäßig und in unkontrollierter Weise erfolgt, wodurch der Einschluß von Luft oder Gasen in dem Gußteil gefördert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckguß verfahren anzugeben, mit dem sich unter Vermeidung der oi;en genannten Nachteile Gußteile einwandfreier Qualität auf einfache Weise herstellen lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Einspritzen von flüssigem Metall in einer vertikalen Druckgußmaschine vorgeschlagen, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß das flüssige Metall in den Formhohlraum eingefüllt wird, während dessen oberer Abschnitt mit der Atmosphäre in Verbindung steht, und daß der Formhohlraum unmittelbar vor Abschluß des Einfüllvorganges abgeschlossen wird, worauf das flüssige Metall unter Druck gesetzt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also in dem Formhohlraum vorhandene Luft oder Gase aus dem Formhohlraum an die Atmosphäre abgegeben, während das flüssige Metall in den Formhohlraum einströmt, so daß die Luft vollständig evakuiert ist, bevor der Formhohlraum verschlossen wird. Dadurch erhält man qualitativ hochwertige Gußstücke frei von Lufteinschlüssen. Das erfindungsgemäßa Verfahren kommt darüberhinaus ohne die Verwendung einer Unterdruckvorrichtung oder irgendwelcher Zusatzgeräte aus und ermöglicht die Herstellung von Gußstücken hoher Qualität mit großer Fertigungsgeschwindigkeit.

Gemäß einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßer. Verfahrens erfolgt das Verpressen des in den Formhohlraum eingefüllten flüssigen Metalls mit Hilfe eines VerscnJ.uagliedes, welches zum Verschließen der in dem oberen Teil

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des Formhohlraumes ausgebildeten Öffnung dient. Dadurch kann man zusätzliches Metall in den Formhohlraum pressen, um die beim Erstarrendes Metalles auftretende Schrumpfung in dem Hohlraum auszugleichen. Dadurch wird die Bildung von Schrumpfungshohlräumen in dem Gußteil vermieden.

Gemäß einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das geschmolzene Metall durch die Aufwärtsbewegung eines Kolbens, der in einer als Gießbehälter ausgebildeten Hülse verschiebbar angeordnet ist, in den Formhohlraum gleichmäßig und glatt eingefüllt. Dadurch wird die Ausbildung von Gas- oder Lufteinschlüssen in dem Gußteil vermieden. Gleichzeitig werden Kaltschweißstellen verhindert, die bei einem turbulenten Fluß des geschmolzenen Metalles auftreten können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine vertikale Druckgußmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei der Gießbehälter mit flüssigem Metall gefüllt ist,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, wobei der Kolben in dem Gießbehälter angehoben wurde, um das flüssige Metall in den Formhohlraum einzuspritzen,

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, wobei sich der Kolben des Gießbehälters in seiner

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obersten Stellung befindet und die in der oberen Formhälfte ausgebildete öffnung des Formhohlraumes durch ein Verschlußglied verschlossen wird,

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, wobei

mit Hilfe des Verschlußgliedes das in den Formhohlraum befindliche Metall unter Druck gesetzt wird,

Fig. 5 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 einen der Fig. 5 entsprechenden Schnitt, wobei das Füllen des Gießbehälters abgeschlossen ist,

Fig. 7 einen der Fig. 5 entsprechenden Schnitt mit der Druckgußmaschine während des Füllens des Formhohlraumes,

Fig. 8 einen der Fig. 5 entsprechenden Schnitt, welcher die Druckgießmaschine zu einem Zeitpunkt zeigt, indem ein Teilraum des Formhohlraumes mit geschmolzenem Metall gefüllt ist und der andere Teilraum durch ein Verschlußglied verschlossen wird,

Fig. 9 eine der Fig. 8 entsprechende Ansicht, wobei das in den Teilräumen des Formhohlraurnes befindliche Metall durch die jeweiligen Verschlußglieder unter Druck gesetzt wird, und

Fig. 10 einen schematischen horizontalen Schnitt durch

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den Gießbehälter zur Erläuterung des Einfüllens des geschmolzenen Metalles in den Gießbehälter.

Die in Fig. 1 dargestellte allgemein mit 1 bezeichnete Druckgießmaschine umfaßt ein oberes Formteil 2 und ein unteres Formteil 3. An den einander entsprechenden Trennflächen 2a und 3a ist durch eine konkave Konfiguration 2b und eine vorspringende erhabene Konfiguration 3b ein Formhohlraum 4 ausgebildet. In das untere Formteil 3 ist eine untere Hülse 5 als Gießtümpel oder Gießzylinder vertikal eingesetzt. In der unteren Hülse 5 ist ein Kolben 5 dicht abschließend und verschiebbar angeordnet. Das obere Ende der Hülse 5 steht mit einem Raum 8 in Verbindung, der über einen Kanal 7 mit dem Formhohlraum 4 verbunden ist. Die Oberseite des Raumes 8 wird durch die Trennfläche des oberen Formteiles 2 begrenzt.

In das obere Formteil 2 ist koaxial zu der unteren Hülse 5 eine obere Hülse 9 vertikal eingesetzt. In der oberen Hülse 9 ist ein oberer Kolben 10 verschiebbar angeordnet. In dem oberen Formteil 2 ist ferner eine öffnung 11 vorgesehen, um den Formhohlraum 4 mit der Atmosphäre zu verbinden. Die öffnung 11 ist von einer Hülse 13 begrenzt, die mit einem Raum 12 in Verbindung steht, der seinerseits mit dem oberen Teil des Formhohlraumes 4 verbunden ist. In der Hülse 13 ist ein Kolben 14 angeordnet, um die öffnung 11 zu verschließen und das in den Formhohlraum 4 eingeführte geschmolzene Metall zu verpressen. Der Kolben 14 ist in vertikaler Richtung mittels eines Hydraulikzylinders 15 oder dergleichen verschiebbar. Wenn der obere Kolben 10 oberhalb der oberen Hülse 9 festgehalten wird, wird geschmolzenes Metall durch die obere Hülse 9 eingeführt und in den Raum gefüllt, der von der unteren Hülse 5

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und der oberen Endfläche des unteren Kolbens 6 begrenzt wird, der sich zu diesem Zeitpunkt am unteren Ende seines Hubes befindet. Nach dem Einführen einer vorbestimmten Menge an geschmolzenem Metall M wird der obere Kolben 10 in die obere Hülse 9 abgeführt und abgesenkt, bis seine untere Endfläche mit der Trennfläche des oberen Fonr.teiies oder der oberen Formhälte fluchtet oder etwas tiefer als diese Trennfläche liegt. Der Abschluß dieses Vorganges ist in der Fig. 1 dargestellt. Der obere Kolben 10 dient damit als Abschlußventil während des Druckgußvorganges. Nach Erreichen des in der Fig. 1 dargestellten Zustandes wird der untere Kolben 6 angehoben, so daß das geschmolzene Metall M gleichmäßig und weich durch den Kanal 7 unter der Beschränkung durch den oberen Kolben 10 in den Formhohlraum eingespritzt wird, so daß letzterer gefüllt wird. Während des Einspritzens des geschmolzenen Metalles wird die in dem Formhohlraum befindliche Luft oder das in dem Formhohlraum befindliche Gas durch die mit der Atmosphäre in Verbindung stehende öffnung 11 abgeführt ohne daß dabei das Gas einem besonderen Druck ausgesetzt wird und ohne daß ein Druck zurück auf das geschmolzene Metall wirkt, da die öffnung 11 mit einem genügend großen Durchmesser ausgeführt ist. Dieser Vorgang ist in Fig. 2 dargestellt. Unmittelbar vor Abschluß des Einspritzens des flüssigen Metalles in den Formhohlraum 4 betätigt der untere Kolben 6 einen Endschlater 16, der die Endstufe der Aufwärtsbewegung des unteren Kolbens 6 meldet faem der Endschalter 16 betätigt wird, beginnt der Kolben 14 seine Abwärtsbewegung und verschließt die öffnung Ί ι um das Austreten von flüssigem Metall aus der öffnung : '■ zu verhindern. Fig. 3 zeigt diesen Zustand. Ein '..-.. c::^ flüssigen Metalles M füllt den Raum 12 oberhalb das ?cr~.--hohlraumes 4 und erreicht den mittleren Abschnitt ce: Hülse 13, so daß das Gas oder die Luft, die in dem For:;--

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hohlraum vorhanden war weitgehend evakuiert werden konnte/ bevor die öffnung 11 zum Abschluß des Einspritzvorganges durch den Kolben 14 verschlossen wurde. Demgemäß sind die Gußteile frei von einer exzessiven Porosität oder anderen Deffekten, die durch eingeschlossene Gasblasen hervorgerufen werden. Die Ermittlung des richtigen Zeitpunktes zum Schließen der Öffnung 11 durch den Kolben 14 kann mit Hilfe eines Temperaturfühlers erfolgen, der für die Hülse 13 vorgesehen ist. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Kolbens 14 wird das in den Formhohlraum 4 eingeführte flüssige Metall verpresst, so daß zusätzliches flüssiges Metall von dem Raum 12 in den Formhohlraum 4 entsprechend der Schrumpfung des Metalles beim Erstarren eingeführt wird. Das Verpressen des Metalles verhindert die Ausbildung von Schrumpfungshohlräumen. Dieser Verfahrensschritt ist in Fig. 4 dargestellt. Während des Pressvorganges mittels des Kolbens 14 kann auch der obere Kolben 10 zum Verpressen des flüssigen Metalles in dem Formhohlraum 4 eingesetzt werden.

Das Verpressen des flüssigen Metalles in dem Formhohlraum kann auch durch den oberen und den unteren Kolben erfolgen. Die obere und die untere Hülse brauchen nicht notwendigerweise mit verschiedenen Durchmessern ausgeführt zu werden, wie dies in den Zeichnungen dargestellt ist.

Nach dem Erstarren des Metalles in der Form und dem Trennen der Formhälften wird das Gußteil mit Hilfe eines Ausstoßstiftes 17 aus der Form ausgestoßen.

Die Fig. 5 bis 9 einschließlich zeigen eine modifizierte Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. An den aufeinander abgestimmten Trennflächen 102a und 103a einer oberen Formhälfte 102 bzw. einer unteren

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Formhälte 103 einer vertikalen Druckgußmaschine, die allgemein mit 101 bezeichnet ist, ist ein Formhohlraum 104 zwischen einem konkaven Formeinsatz 102b und einem erhabenen Formeinsatz 10 3b ausgebildet. Der Formhohlraum 104 besteht aus einem vorspringenden Teil 104-2 und einem im wesentlichen flachen Teil 104-1. Der Formhohlraum kann aus zwei Teilräumen unterschiedlicher Höhe bestehen, die durch einen Kanal miteinander verbunden sind.Ein Gießzylinder 105 ist in einen Teil der unteren Formhälfte 103 eingesetzt. Oberhalb des Gießzylinders 105 ist ein Raum ausgebildet, dessen oberer Abschnitt von der Trennfläche 102c der oberen Formhälfte 102 begrenzt wird. Der Raum steht mit dem Formhohlraum 104 über einen Kanal 107 in Verbindung. In dem Gießzylinder 105 ist ein Kolben 106 verschiebbar angeordnet. Ein Einführungsrohr 109 zum Einführen des flüssigen Metalles erstreckt sich im wesentlichen radial bezüglich des Gießzylinders unter einem kleinen Winkel zur Seitenwand des Raumes 108, wobei die innere öffnung des Zuführungsrohres 109 am oberen Ende des Gießzylinders 105 liegt. Das Metallzuführungsrohr 109 erstreckt sich seitwärts von der unteren Formhälfte 103 nach außen und ist an seiner Oberseite mit einer Eingießöffnung 109a versehen. In dem Zuführungsrohr 109 ist ein Kolben 110 verschiebbar angeordnet. Oberhalb der Teilräume 104-2 und 104-1 des Formhohlraumes 104 sind zwei Hülsen"113-2 bzw. 113-1 in die obere Formhälfte 102 eingesetzt. Die öffnungen 111-2 und 111-1 der Hülsen 113-2 bzw. 113-1 stehen mit Räumen 112-2 bzw. 112-1 oberhalb der Teilräume 104-2 bzw. 104-1 in Verbindung. Oberhalb der öffnungen 111-2 und 111-1 sind Verschlußglieder ''14-2 bzw. 114-1 angeordnet, die mit Hilfe von Hydraulikzylindern 115-2 bzw. 115-1 vertikal verstellbar sind.

Zunächst wird geschmolzenes Metall durch die Gießöffnung

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109a und das Einführrohr 109 in den Gießzylinder 105 eingefüllt, wobei der Kolben 110 zurückgezogen ist. Das flüssige Metall ruht dabei auf der Oberseite des Kolbens 106. Beim Füllen des Gießzylinders 105 mit dem flüssigen Metall M wird dieses seitlich zugeführt und in den Gießzylinder 105 längs der vertikalen Wand desselben eingeführt, ohne daß es direkt in den Gießzylinder 105 hineinfällt. Daher fließt das geschmolzene Metall gleichmäßig und weich in den Gießzylinder ohne irgendwelche Störungen und ohne daß Luft in dem geschmolzenem Metall eingeschlossen wird.

Fig. 5 zeigt das Eingießen des flüssigen Metalles gemäß der vorstehenden Beschreibung. Das Einführungsrohr kann diagonal und tangential bezüglich des Gießzylinders 105 angeordnet sein, so wie dies in der Fig. 10 dargestellt ist, um eine weiche und wirbeiförmige Bewegung des geschmolzenen Metalles in dem Gießzylinder 105 zu bewirken .

Nachdem der Gießzylinder 105 mit einer vorbestimmten Menge geschmolzenen Metalles gefüllt wurde, wird der Kolben vorgeschoben, um die Gießöffnung 109a und den Ausgang des Zuführungsrohres 109 zu verschließen. Damit ist die Vorbereitung für den Einspritzvorgang abgeschlossen. Dieser Zustand ist in Fig. 6 dargestellt.

Während des nächsten Verfahrensschrittes wird der Kolben 106 angehoben, um das geschmolzene Metall M über den Kanal 107 zunächst in den flachen Teilraum 104-1 des Formhohlraumes und dann allmählich in den vorspringenden oder höheren Teilraum 104-2 einzuführen, so daß die während des Einfüllvorganges erzeugten Gase über die öffnungen 111-1 und 111-2 abgeführt werden können. Zu einem geeigneten Zeit-

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punkt vor dem vollständigen Füllen des flachen Teilraumes 104-1 mit flüssigem Metall wird die öffnung 11:-i des flachen Teilraumes 104-1 durch das Verschlußglied 114-1 verschlossen. Dieser Zustand ist in Fig. 7 dargestellt. Beim weiteren Anheben des Kolbens 106 fließt das geschmolzene Metall in den höheren Teilraum 104-2, da die öffnung 111-1 des flachen Teilraumes 104-1 geschlossen ist. Die öffnung 111-2 des höheren Teilraumes 104-2 wird durch das Verschlußglied 114-2 ebenfalls zu einem geeigneten Zeitpunkt verschlossen. Dieser Zustand ist in Fig. 8 dargestellt.

Nachdem eine ausreichende Menge an geschmolzenen Metali M auf diese Weise in den Formhohlraum 104 eingefüllt worden ist, wird das Metall in dem Formhohlraum 104 durch Absenken der Verschlußglieder 114-1 und 114-2 unter Druck gesetzt. Dieses Verpressen des geschmolzenen Metalles kann durch die Betätigung der Kolben 106 und 110 noch unterstützt werden.

Das Auswerfen des fertigen Gußteiles erfolgt mittels eines Ausstoßstiftes 117.

Auf diese Weise kann eine Mehrzahl von öffnungen für das Abführen von Gasen in die Atmosphäre vorgesehen sein. Das geschmolzene Metall kann auch seitlich von einer Seitenwand des Gießzylinders her eingeführt werden, um denselben Effekt zu erzielen, wie er anhand der ersten Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben wurde.

Dadurch erhält man erfindungsgemäß Gußteile, die frei von übermäßiger Porosität und anderen Defekten sind, die von eingeschlossenen Gasblasen herrühren können. Ferner

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kann die vertikale Druckgußmaschine auf einfache Weise hergestellt werden, wobei weder eine Unterdruckanordnung noch andere Hilfsvorrichtungen erforderlich sind.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Einspritzen geschmolzenen Metalles in einer vertikalen Druckgußmaschine/ dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall (M) in einen Formhohlraum (4; 104) eingefüllt wird, während dieser mit der Atmosphäre in Verbindung steht, und daß der Formhohlraum (4; 104) vor Abschluß des Einfüllganges verschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall aus einem Gießbehälter (5; 10 5) durch die Aufwärtsbewegung eines in dem Gießbehälter (5; 105) verschiebbaren Kolbens (6; 106) in den Formhohlraum (4; 104) eingefüllt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß man das flüssige Metall in der Weise in den Gießbehälter (5) einfüllt, daß man es von oben direkt in den Gießbehälter (5) hineinfallen läßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall in den Gießbehälter (105) entlang einer vertikalen Wand desselben eingeführt wird".

5.. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall diagonal längs der zylindrischen Wand des Gießbehälters (105) eingeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Formhohlraum (4; 104) eingeführte flüssige Metall durch ein Element (14; 114-2, 114-1) unter Druck gesetzt wird, das den Formhohlraum

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(4; 104) vor Abschluß des Formfüllganges verschließt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum (104) an mindestens zwei Abschnitten zur gleichen Zeit oder zu unterschiedlichen Zeiten verschlossen wird.

8. Druckgußmaschine, insbesondere zur Durchführung eines Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend eine obere und eine untere Formhälfte, die einen Formhohlraum zwischen sich begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Formhälften (2, 3; 102, 103) an einer unterhalb des Formhohlraumes (4; 104) gelegenen Stelle ein vertikaler Gießbehälter (5; 105) eingesetzt ist, in dem ein Kolben (6; 106) verschiebbar angeordnet ist, daß mindestens eine der Formhälften (2, 3; 102, 103) eine öffnung (11; 111-1, 111-2) zur Verbindung des Formhohlraumes (4; 104) mit der Atmosphäre aufweist und daß Mittel (14; 114-1, 114-2) zum Verschließen der öffnung (11;,111-1, 111-2) vorgesehen sind, die verschiebbar in die öffnung (11; 111-1, 111-2) einführbar sind.

9. Druckgußmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennnzeichnet, daß sie ein Einfüllrohr (109) zum Einführen geschmolzenen Metalles in den Gießbehälter (105) aufweist, das durch ein in das Einfüllrohr (109) einführbares Dichtelement (110) abschließbar ist, und daß die Verschlußmittel und das Dichtelement (110) so ausgebildet sind, daß mit ihrer Hilfe das in den Formhohlraum (104) eingefüllte flüssige Metall unter Druck gesetzt werden kann.

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