DE3101841C2

DE3101841C2 - Verfahren zum Einspritzen eines geschmolzenen Metalls in eine vertikale Druckgußmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3101841C2
Application number: DE3101841A
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: 1986-09-18
Also published as: DE3101841A1; FR2473923A1; JPS56102365A; GB2070480B; GB2070480A; JPS6354476B2; BE887135A; FR2473923B1; US4519436A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspritzen von geschmolzenem Metall in eine vertikale Druckgußmaschine (1). Zur wirtschaftlichen Herstellung von Gußstücken hoher Qualität wird geschmolzenes Metall (M) in einen Formhohlraum (4) eingefüllt, dessen oberer Teil mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Der Formhohlraum (4) wird vor Abschluß des Formfüllvorganges verschlossen und danach das geschmolzene Metall unter Druck gesetzt, um Luft- oder Gaseinschlüsse in dem Gußteil zu verhindern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bein Druckgießen verhindern oder behindern häufig Luft oder Gase in dem Formhohlraum das Einströmen des geschmolzenen Metalls in alle Teile des Formhohlraumes, oder es werden Luft oder Gase in die Gußstükke eingeschlossen. Dadurch wird die Genauigkeit und die Qualität der Gußstücke herabgesetzt.

Um Luft oder Gase aus:dem jFormhohlraum zu entfernen, ist es nach der US-PS 32 09 416 bekannt, an dem Gießzylinder einen Labyrinthausgang vorzusehen, durch den die Luft oder die Gase mittels einer Unterdruckvorrichtung abgesaugt werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es eine Unterdruckvorrichtung und andere Zusatzvorrichtungen erfordert. Darüber hinaus sind komplexe Verfahren zur Oberprüfung des Zustandes der Gußstücke, der Handhabung der Formteile und zur Oberprüfung des geschmolzenen Metalls erforderlich, was die Kosten für die Gußstücke heraufsetzt.

Nach der japanischen Patentschrift 1325/79 ist es bekannt, den Gießbehälter mit dem Formhohlraum über ein Entlüftungsventil zu verbinden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Abführungen von Luf* oder

ίο Gasen aus dem Formhohiraum 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 Gußstücken, die im Druckguß unter Verwendung der Schwerkraft hergestellt werden, ist schwierig, da der auf das in den Formhohlraum einströmende flüssige Metall zurückwirkende Druck dazu führt, daß das Einströmen des flüssigen Metalls ungleichmäßig und in unkontrollierter Weise erfolgt wodurch der Einschluß von Luft oder Gasen in den Gußstücken gefördert wird.

Bei einem nach der deutschen Auslegeschrift 27 05 607 bekannten Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird das geschmolzene Metall aus einem zylindrischen Gießbehälter mit vertikaler Achse durch einen in diesem verschiebbaren Kolben in den Formhohlraum eingeführt Dabei tritt zwangsläufig ein gewisses Nachpressen durch diesen Kolben auf, wenn der Formhohlraum vollständig gefüllt ist Durch Komprimieren letzter Gasanteile und aufgrund der einsetzenden Schrumpfung des erstarrten Metalls kann sich der Kolben auch bei diesem Nachpressen aufwärts bewegen.

Nach der DE-OS 27 51 431 ist es bei einem ähnlichen Verfahren bekannt einen zur Atmosphäre führenden Auslaß des Formhohlraums unmittelbar vor dessen vollständiger Füllung durch ein Ventil mittels des Drucks des geschmolzenen Metalls über ein Gestänge zu schließen. Der dabei verwendete Ventilkolben kann als Druckdichtungsglied bezeichnet werden. Bei diesem Verfahren strömt das geschmolzene Metall auch nach Schließen des Auslasses noch weiter, so daß es in dem Formhohiraum nachgepreßt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ohne eine Unterdruckvorrichtung oder irgendwelche Zusatzgeräte Gußstükke besonders hoher Qualität mit großer Fertigungsgeschwindigkeit herzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 und 4 angegeben.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man zusätzliches Metall in den Formhohlraum pressen, um die beim Erstarren des Metalls auftretende Schrumpfung in dem Formhohlraum auszugleichen. Dadurch wird die Bildung von Schrumpfungshohlräumen in den Gußstücken vermieden.

Die Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit den Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine vertikale Druckgußmaschine, wobei der Gießbehälter mit flüssigem Metall gefüllt ist,

- F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Ansicht, wobei der Kolben in dem Gießbehälter angehoben wurde, um das flüssige Metall in den Formhohlraum einzuspritzen, F i g. 3 eine der F i g. 1 entsprechende Ansicht, wobei sich der Kolben des Gießbehälters in seiner obersten Stellung befindet und die in der oberen Formhälfte ausgebildete Öffnung des Formhohlraumes durch einen

31 Ol 841

Kolben verschlossen wird,

F i g. 4 eine der F i g. 1 entsprechende Ansicht, wobei mit Hilfe des Kolbens das in dem Formhohlraum befindliche Metall unter Druck gesetzt wird,

F i g. 5 einen der F i g. 1 entsprechenden Schnitt durch eine zweite Ausführungsfornj einer Druckgußmaschine,

F i g. 6 einen der F i g. 5 entsprechenden Schnitt, wobei das Füllen des Gießbehähers abgeschlossen ist,

F i g. 7 einen der F i g. 5 entsprechenden Schritt während des Füllens des Formhohlraums,

F i g. 8 einen der F i g. 5 entsprechenden Schnitt, welcher die Druckgußmaschine zu einem Zeitpunkt zeigt, in dem ein Teilraum des Formhohlraums mit geschmolzenem Metall gefüllt ist und ein anderer Teilraum durch einen Kolben verschlossen wird,

F i g. 9 eine der F i g. 8 entsprechende Ansicht, wobei das in den Teilräumen des Formhohlraums befindliche Metall durch die jeweiligen Kolben unter Druck gesetzt wird, und

Fig. 10 einen schematischen iiorizontalen Schnitt durch den Gießbehälter zur Erläuterung des Einfüllens des geschmolzenen Metalis in den Gießbehält-r.

Die in F i g. 1 dargestellte Druckgußmaschine 1 weist ein oberes Formteil 2 und ein unteres Formteil 3 auf. Zwischen den einander entsprechenden Trennflächen 2a und 3a ist durch eine konkave Fläche 2b und eine konvexe Fläche 36 ein Formhohlraum 4 ausgebildet In das untere Formteil 3 ist ein Gießzylinder 5 vertikal eingesetzt. In dem Gießzylinder 5 ist ein Kolben 6 dicht abschließend verschiebbar angeordnet. Das obere Ende des Gießzylinders 6 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 2a des oberen Formteils 2 begrenzt.

In das obere Formteil 2 ist koaxial zu dem Gießzylinder 4 eine obere Hülse 9 vertikal eingesetzt. In der oberen Hülse 9 ist ein oberer Kolben 10 verschiebbar angeordnet. Im dem oberen Formteil 2 ist ferner eine öffnung 11 vorgesehen, um den Formhohlraum 4 mit der Atmospnäre 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 Formhohlraums 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 verschiebbar. Während der obere Kolben 10 oberhalb der oberen Hülse 9 festgehalten wird, wird geschmolzenes Metall durch die obeie Hülse 9 in den Raum gefüllt, der von dem Gießzylinder 5 und der oberen Endfläche des unteren Kolbens 6 begrenzt wird, der sich zu diesem Zeitpunkt am unteren Ende seines Hubes befindet. Nach dem Einfüllen einer vorbestimmten Menge an geschmolzenem Metall M wird der obere Kolben 10 in die obere Hülse 9 eingeführt und abgesenkt, bis seine untere Endfläche mit der Trennfläche 2a des oberen Formteils 2 fluchtet oder etwas tiefer als diese Trennfläche 2a liegt. Der Abschluß dieses Vorgangs ist in F i g. 1 dargestellt. Der obere Kolben 10 dient damit als Abschlußyentil während des Druckyorganges. Nach Erreichen des in der F i g. 1 dargestellten Zustands wird der untere Kolben 6 angehoben, so daß das geschmolzene Metall M gleichmäßig und weich durch den Kanal 7 in den Formhohlraum 4 eingespritzt wird, so daß letzterer gefüllt wird. Während des Einspritzens des geschmolzenen Metalls M wird die in dtfai Formhohlraum 4 befindliche Luft oder das in dem Förmhohlraum 4 befindliche Gas durch die mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Öffnung 11 abgeführt, ohne daß dabei das Gas einem besonderen Druck ausgesetzt wird und daß ein Druck zurück auf das geschmolzene Metall M wirkt, da die Öffnung 11 einen genügend großen Durchmesser aufweist. Dieser Vorgang ist in F i g. 2 dargestellt Unmittelbar vor Abschluß des Einspritzens des flüssigen Metalls Min den Formhohlraum 4 betätigt der untere Kolben 6 einen Endschalter 16, der die Endstufe der Aufwärtsbeivegung des unteren Kolbens 6 meldet. Wenn der Endschalter 16 betätigt wird, beginnt der Kolben 14 seine Abwärtsbewegung und verschließt die Öffnung 11, um das Austreten von flüssigem Metall aus der Öffnung 11 zu verhindern. Danach wird das Einspritzen des geschmolzenen Metalls unter Druck bei weiterer Aufwärtsbewegung des Kolbens 6 beendet Fig.3 zeigt diesen Zustand. Ein Teil des flüssigen Metalls M füllt den Raum 12 oberhalb des Formhohlraums 4 und erreicht den mittleren Abschnitt der Hülse 13, so daß Gas oder die Luft, die in dem Formhohlraum 4 vorhanden war, weitgehend entweichen konnte, oevor die Öffnung 11 zum Abschluß des Einspntzvorgangs durch den Kolben 14 verschlossen wurde. Demgemäß sind die Gußteile frei von einer exzessiven Porosität oder anderen Defekten, die durch eingeschlossene Gasblasen hervorgerufen werden. Die Ermittlung des richtigen Zeitpunkts zum Schließen der Öffnung 11 durch den Kolben 14 kann mit Hilfe eines Temperaturfühlers erfolgen, der an der Hülse 13 vorgesehen ist. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Kolbens 14 wird das in den Formhohlraum 4 eingeführte flüssige Metall M verpreßt, so daß zusätzliches flüssiges Metall Maus dem Raum 12 in den Formhohlraum 4 entsprechend der Schrumpfung des Metalls Mbeim Erstarren eingeführt wird. Das Verpressen des Metalls M verhindert die Ausbildung von Schrumpfungshohlräumen. Dieser Verfahrensschritt ist in F i g. 4 dargestell.. Während des Preßvorgangs mittels des Kolbens 14 kann auch der obere Kolben 10 zum Verpressen des flüssigen Metalls in den Formhohlraum 4 eingesetzt werden.

Pas Verpressen des flüssigen Metalls in dem Form-■hohlraum 4 kann zusätzlich durch den oberen Kolben 9 und den unteren Kolben 6 erfolgen. Die obere Hülse 9 und der Gießzylinder 5 brauchen nicht notwendigerweise verschiedene Durchmesser aufzuweisen, wie dies in den Zeichnungen dargestellt ist

Nach dem Erstarren des Metalls Min dem Formhohlraum 4 und dem Trennen der Formteile 2, 3 wird das Gußteil mit Hilfe eines Ausstoßstiftes 17 aus dem Formhohlraum 4 ausgestoßen.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 5 bis 9 ist zwischen den Trennflächen 102a und 103a eines oberen Forrme'ls 102 und eines unteren Formteils 103 einer vertikalen Druckgußmaschine ein Formhohlraum 104 zwischen einem konkaven Formeinsatz 102 und einem erhabenen Formeinsatz 1036 ausgebildet. Der Formhohlraum 104 besteht aus einem vorspringenden Teil 104-2 und einem im wesentlichen flachen Teil 104-1. Ein Gießzylinder 105 .jt in einen Teil der unteren Formhäifte 103 eingesetzt. Oberhalb des Gießzylinders 105 ist ein {Raum 10&ausgebildet, dessen oberer Abschnitt von der Trennfläche 102c der oberen Formhälfte; iö2 Begrenzt wird. Der Raum 108 steht mit dem Formhohlraum 104 über einen Kanal 107 in Verbindung. In dem Gießzylinder 105 ist ein Ko&en 166 verschiebbar angeordnet Eine Hülse 109 zum Einführen des flüssigen Metalls M erstreckt sich im wesentlichen radial bezüglich des Gießzylinders 105 unter einem kleinen Winkel zur Sei-

31 Ol

tenwand des Raums 108, wobei die innere öffnung der Hülse 109 am oberen Ende des Gießzylinders 105 liegt. Die Hülse 109 erstreckt sich seitwärts von der unteren Formhälfte 103 nach außen und ist in ihrer Oberseite mit einer Eingießöffnung 109a versehen. In der Hülse 109 ist ein Kolben 110 verschiebbar. Oberhalb der Teilräume 104-2 und 104-1 des Formhohlraums 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. 1V2-I oberhalb der Teilräume 104-2 bzw. 104-1 in Verbindung. Oberhalb der öffnungen 111-2 und 111-1 sind Kolben 114-2 bzw. 114-1 angeordnet, die mit Hilfe von Hydraulikzylindern 115-2 bzw. 115-1 vertikal verstellbar sind.

Zunächst wird geschmolzenes Metall Λ/duch die Eingießöffnung 109a und die Hülse 109 in den Gießzylinder 105 eingefüllt, wobei der Kolben 110 zurückgezogen ist. Das flüssige Metall M ruht dabei auf der Oberseite des Kolbens Γθ6. Beim Füllern 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 M gleichmäßig und weich in den Gießzylinder 105 ohne irgendwelche Störungen und ohne daß Luft in dem geschmolzenen Metall M eingeschlossen wird.

F i g. 5 zeigt das Eingießen des flüssigen Metalls M gemäß der vorstehenden Beschreibung. Die Hülse 109 kann diagonal oder — wie dies in F i g. 10 dargestellt ist — tangential bezüglich des Gießzylinders 105 angeordnet sein, um eine weiche und wirbeiförmige Bewegung des geschmolzenen Metalls Min dem Gießzylinder 105 zu bewirken.

Nachdem der Gießzylinder 105 mit einer vorbestimmten Menge geschmolzenen Metalls Abgefüllt wurde, wird der Kolben 110 vorgeschoben, um die Gießöffnung 109a und den Ausgang der Hülse 109 zu verschließen. Damit ist die Vorbereitung für den Einspritzvorgang abgeschlossen. Dieser Zustand ist in F i g. 6 dargestellt.

Während des nächsten Verfahrensschrtttes wird der Kolben 106 angehoben, um das geschmolzene Metall M über den Kanal 107 zunächst in den flachen Teilraum 104-1 des Formhohlraums 104 und dann allmählich in den vorspringenden und höheren Teilraum 104-2 einzuführen, so daß die während des Einfüllvorgangs erzeugten Gase über die öffnungen 111-1 und 111-2 entweichen können. Zu einem geeigneten Zeitpunkt vor dem volUiänuisir" Füllen des flachen Teilraums 104-1 mit flüssigem Metall M wird die Öffnung 111-i des flachen Teilraums 104-* durch den Kolben 114-1 verschlossen. Dieser Zustand ist in F1 g. 7 dargestellt. Beim weiteren Anheben des Kolbens 106 fließt das geschmolzene Metall M in den höheren Teilraum 104-2, da die Öffnung 111-1 des flachen Teilraums 104-1 geschlossen ist· Die Öffnung 111-2 des höheren Teilraums 104-2 wird durch den Kolben 114-2 ebenfalls zu einem geeigneten Zeitpunkt verschlossen. Dieser Zustand ist in F i g. 8 dargestellt.

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

Das Auswerfen des fertigen Gußteils erfolgt mittels eines Ausstoßstifts 117.

Auf diese Weise kann eine Mehrzahl von öffnungen 111-1, 111-2 für das Abführen von Gasen in die Atmosphäre vorgesehen sein.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

31 Ol 841 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einspritzen eines geschmolzenen Metalls in eine vertikale Druckgußmaschine, die ein oberes Formteil (2; 102) und ein mit diesem zur Begrenzung eines Formhohlraums (4; 104) zusammenführbares unteres Formteil (3; 103) aufweist, wobei das obere Formteil (2; 102) wenigstens eine von ?inem Druckdichtungsglied (14; 114-1, 114-2) verschließbare Öffnung (11; 111-1, 111-2) aufweist, über die der Fonnhohlraum {4; 104) mit der Atmosphäre in Verbindung zu bringen ist, bei dem das geschmolzene Metall in den Formhohiraum (4; 104) aus einem an den Formteilen (2,3; 102,103) vorgesehenen zylindrischen Gießbehälter (5; 105) mit vertikaler Achse durch einen in diesem verschiebbaren Kolben (6; 106) einspritzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall (M) in den Formhohlraum (4; 104) durch Aufwärtsbewegungers des Kolbens (6; 106) bei anfänglicher Freigabe der öffnung (11; 111-1, 111-2) durch das Druckdichtungsglied (14; 114-1, 114-2) eingespritzt wird, daß die Öffnungen (11; 111-1,111-2) unmittelbar vor dem Abschluß des Einspritzens des geschmolzenen Metalls (M) mittels des Druckdichtungsglieds (14; 114-1, 114-2) geschlossen wird, daß danach das Einspritzen des geschmolzenen Metalls unter Druck bei weiterer Aufwärtsbewegung des Kolbens (6; 106) beendet wird und daß dann das in den Formhohlraum (4; 104) eingespritzte Metall (M) mittels des Druckdichtungsglieds (14; 114-1, 114-2) unter Druck gesetzt wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei ""-ffnungen (111-1, 111-2) mit ihnen zugeordneten Druckdichtungsgliedern (114-1, Ü4-2) vorgesehen sind und die Druckdichtungsglieder gleichzeitig oder zu vorgegebenen unterschiedlichen Zeitpunkten betätigt werden.

3. Druckgußmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Formteil (2; 102) wenigstens eine mit einer Hülse (13; 113-1,113-2) ausgekleidete öffnung (11; 111-1, 111-2) zur Verbindung des Formhohlraumes (4; 104) mit der Atmosphäre aufweist, in die ein von einem Hydraulikzylinder (15; 115-1, 115-2) betätigbarer Kolben (14; 114-1, 114-2) einführbar ist.