DE3248423A1 - Verfahren zum druckgiessen und druckgiessmaschine zur ausfuehrung dieses verfahrens - Google Patents
Verfahren zum druckgiessen und druckgiessmaschine zur ausfuehrung dieses verfahrensInfo
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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
- B22D17/02—Hot chamber machines, i.e. with heated press chamber in which metal is melted
- B22D17/04—Plunger machines
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Druckgießen gegenüber
Eisenlegierungen aggressiver Metallschmelzen mit Hilfe
einer Druckgießmaschine der Warmkammerbauart mit einer aufrechtstehenden, unten geschlossenen und mit einer Schutzauskleidung
versehenen Gießkammc-r in einem aus einem Eisenmetall, insbesondere
Gußeisen bestehenden, in die Metallschmelze getauchten
Pumpenblock, in dessen unterem Bereich an der Gießkammer eine über einen Zufuhrkanal an ein Einlaßventil angeschlossene
Eintrittsöffnung und eine über einen Gießkanal zu einer Druckgießkokille
führende Austrittsöffnung für die Metallschmelze vorgesehen sind, mit einem Gießkolben, der in einem von oben
an die Gießkammer anschließenden Führungszylinder verschiebbar angeordnet und durch einen Gießantrieb in die Gießkammer einführbar
ist und an dessen Druckfläche ein Vorkolben mit einem deutlich geringeren Durchmesser als derjenige der Gießkammer
angebracht ist, woboi in dem von den freien Oberflächen von Gieß- und Vorkolben, Führungszylinder und Gießkammer sowie der
in den letzteren befindlichen Metallschmelze umgrenzten Raum eine konstante Gasmasse eingeschlossen ist und durch den gegen
die Gießkammer vorgeschobenen Gieß- und Vorkolben komprimiert
wird, um die Metallschmelze durch den Gießkanal in die Druckgießkokille
zu pressen. Weiter betrifft die Erfindung eine Druckgießmaschine zur Ausführung dieses Verfahrens.
Bei einer bekannten Druckgießmaschine (GB-PS 545 268) tritt
der mit einer gehärteten Oberfläche versehene Gießkolben aus einem Führungszylinder in die Gießkammer ein, wobei jedoch
zwischen dem Gießko.'.ben und der Wand der Gießkammer ein deutlicher
Abstand verb2.eibt.Die Dimensionierung ist so getroffen,
daß zwischen der Metallschmelze und dem Gießkolben stets ein mehr oder weniger zusammengedrücktes Luftpolster verbleibt,
so daß der Gießkolben zu keiner Zeit mit dem geschmolzenen Metall oder der Wand der Gießkammer in Berührung kommt. Bei
derartigen Druckgießmaschinen wird der Pumpenblock im allgemeinen in einer Metallschmelze angeordnet, so daß allein
iAD ORIGINAL
durch öffnung eines Ventils geschmolzenes Metall bei zurückgezogenem
Gießkolben in die Gießkammer e-.inströmen kann. Nach Schließen des Ventils und durch Niederdrücken des Gießkolbens
kann dann das geschmolzene Meta]I vorzugsweise über einen Schwanenhals in die Druckgießkoki]Ie befördert und
unter einen Druck von mehreren 100 bar cesetzt werden.
Es ist auch schon bekannt (DE-OS 29 02 639), an dem unteren Ende eines Gießkolbens einen Vorkolben vorzusehen, welcher
beim Niedergehen des Gießkolbens ein über der Metallschmelzenoberfläche befindliches Gasvolumen komprimiert.
Die Nachteile dieser vorbekannten Druckeießmaschinen lassen
sich wie folgt zusammenfassen:
Unter Zugrundelegung einer vorbestimmter Gießkolbengeschwin- ■
digkeit (Einpreßgeschwindigkeit) bei der Formfüllung ist die am Ende des Einpreßhubes erreichbare Druckerhöhung begrenzt.
Um einen bestimmten, nicht zu niedrigen Enddrück nach vollzogenem Formfüllvorgang zu erzielen, muß bei den bekannten
Bauarten eine große Gasmasse und ein lanjer Kolbenhub verwendet
werden. Aus diesem Grunde ist die Formfüllzeit verlängert, wodurch das Gießmetall im Kokillenhohlraam partiell erstarren
und das vollständige Füllen des letzterei behindert werden kann. Der für die Verdichtung des Gußwer-cstückes wichtige Nachdruck
bleibt dann wirkungslos.
Es ist auch schon eine Spritzgießmaschine bekannt (DE-PS 678 949), bei der eine zum Füllen der Fcrm dienende Niederdruckquelle
und ein zur Erzeugung des erhöhten Druckes dienender Kolben vorgesehen sind, der auf das zum Füllen der Form
benutzte Niederdruckmittel einwirkt. Hier wird also zum Füllen der Form eine besondere Niederdruckquelle eingesetzt, während
der am Schluß des Füllvorganges erforderliche erhöhte Druck
OBlGIUAL
von dem dann niedergehenden Kolben aufgebracht wird. Auch
bei dieser vorbekannten Spritzgießmaschine kommt der Kolben mit der Metallschmelze nicht in Berührung.
Bei dieser bekannten Spritzgießmaschine ist zwar der Bedarf an Druckgas geringer als bei den beiden eingangs beschriebenen
Druckgußmaschinen, doch ist stattdessen im vorliegenden Fall eine besondere Niederdruckgasquelle erforderlich,
was einen erhöhten Aufwand und Störanfälligkeit bedeutet.
Es ist weiter bekannt (DE-PS 27 21 928), daß das den Ausspritzkanal
durchströmende geschmolzene Metall die Wandung des Ausspritzkanals angreifen und .eine teilweise Auflösung des Wandungsmaterials
bewirken kann, was wiederum die Zusammensetzung des geschmolzenen Metalls verändern wird. Um dies zu vermeiden,
hat man bereits den Ausspritzkanal, der von der Pumpe in Form eines Anschlußhalses; zur Druckgießkokille führt, mit einer
keramischen, zirkonhaltigen Auskleidung versehen. Um einen derartig
ausgekleideten Ausspritzkanal nicht durch den hohen Innendruck des geschmolzenen Metalls beim Betrieb der Druckgießmaschine
zum Reißen zu bringen und den Ausspritzkanal ferner über seine gesamte Länge gegen einen Angriff durch das
geschmolzene Metall zu schützen, weist die keramische Auskleidung eine Porosität auf, damit ein Teil des geschmolzenen Metalls
die Auskleidung durchdringen und diese somit beidseitig vom Gießdruck beaufschlagt werden kann. Hierdurch wird
die Gefahr verringert, daß die Auskleidung beim Betrieb der Pumpe reißt«, Gießkolben und Gießzylinder können aus einem
keramischen Werkstoff bestehen, der gegen Korrosion und Verschleiß sehr widerstandsfest ist.
Bei einer weiteren bekannten Druckgießmaschine (US-PS 34 69 621) ist
ein Gießzylinder aus einem harten, dichten, keramischen Werk-
stoff im erweiterten pumpenseitigen Ende des Schwanenhalses
angeordnet, wobei zwischen der Außenfläche des Gießzylinders und der Wandung des Schwanenhalses ein Abstand vorliegt, damit
der Gießzylinder innen und außen vom gleichen Druck beaufschlagt ist, wodurch keine Biege- oder Zugkräfte auf den
Gießzylinder wirken, die zum Bruch führen könnten.
Das Ziel der Erfindung besteht nun darin, bei einer vorbestimmten
Gießkolbengeschwindigkeit einen erheblich steileren Druckanstieg am Ende des Einpreßhubes und zugleich bei einem
vorgegebenen Gießkolbenhub einen größeren Enddruck ohne einen erheblichen Steuerungs- und baulichen Aufwand und ohne eine
Gefahr der Beschädigung oder des Bruches von Bauteilen zu erzielen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß durch Begrenzung der eingeschlossenen Gasmasse der Vorkolben im Verlauf
seiner Vorschubbewegung vor vollständiger Füllung der Druckgießkokille in die Metallschmelze eingetaucht wird, so
daß die Metallschmelze gleichzeitig sowohl durch den in sie eintauchenden Vorkolben als auch durch das infolge einer vom
Beginn des Eintauchens des Vorkolbens an auftretenden raschen Schrumpfung des gasgefüllten Ringraumes um den Vorkolben herum
hochkomprimierte Gas druckbeaufschlagt wird.
Die bevorzugte Druckgießmaschine zur Ausführung dieses Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß iie eingeschlossene
Gasmasse auf einen solchen Wert begrenzt ist, daß der Vorkolben im Verlaufe seiner Vorschubbewegung vor vollständiger
Füllung der Druckgießkokille in die Metallschmelze eintaucht, und daß der Vorkolben als ein gegen die aggressive Metallschmelze
beständiger Verdrängungskörper ausgebildet ist.
Um die Gießkammerwandung vor Korrosion zu schützen und gleichzeitig
die Bruchgefahr für Keramikteile herabzusetzen, sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsfocm vor, daß in d-er
Gießkammer eine gegen die Metallschmelz3 beständige Schutzhülse
angeordnet ist, die mit einem geringfügig kleineren Außendurchmesser als der Gießkammerdurcimesser und mit einem
deutlich größeren Innendurchmesser als der Durchmesser des Vorkolbens ausgebildet ist und, über ihre Länge und ihren
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Umfang verteilt, mehrere durchgehende öffnungen sowie mit
der Schmelzeintritts- bzw. -eustrittsöffnung der Gießkammer
ausgerichtete Durchtrittsöffnungen aufweist.
Im Vergleich zu den vorbekannten Druckgießmaschinen liegt also erfindungsgenulß eine erhebliche Verringerung der eingeschlossenen
Gasmenge und eine Verkürzung des Einpreßhubes vor, was nebst eine'r sich rasch vollziehenden Formfüllung
einen schnelleren, exponentiell verlaufenden Druckanstieg gegen Ende des Pormfüllvorganges und einen höheren Enddruck
ohne eine Erhöhung der Gießkolbengeschwindigkeit zur Folge hat. Dadurch wird euch eine wirksame Verdichtung des entstehenden
Gußwerkstückes sichergestellt.' Der in die Metallschmelze
eintaucherde Vorkolben gestattet den Kolbenhub, der zum Erreichen für eine vollständige Formfüllung und für die
Nachverdichtung ausreichender Gasdrücke erforderlich ist, kürzer zu halten. Fegen der kleinen ringförmigen Berührungsfläche
zwischen Druckgas und Metallschmelze ist die Gefahr für das Eindringen von Gas in die Schmelze sowie im Falle
eines nicht inerten Gases dessen korrosive Wirkung gering. Es ist daher zwischen Gas und Metallschmelze erfindungsgemäß
kein besonderes Trennmittel erforderlich.
Für den Vorkolben und die Schutzhülse werden vorzugsweise Keramikmaterialien verwendet. Sie können aus demselben oder
auch aus geeigneten unterschiedlichen Keramikwerkstoffen ausgebildet sein. Der keramische Werkstoff des Vorkolbens wird
mechanisch lediglich auf Druck beansprucht und muß im übrigen lediglich der beim erstmaligen Eintauchen in die Schmelze auftretenden
schockartigen thermischen Beanspruchung widerstehen können,
Die Schutzhülse arbeitet erfindungsgemäß mit dem Vorkolben
in der Weise zusammen, daß ihre Innenfläche die strömende Metallschmelze führt und ihr daher die Wirkung eines Zylin·^·
ders zukommt,.
Aufgrund der in der Schutzhülse vorgesehenen Öffnungen ist
die Gefahr von Verstopfungen wesentlich kleiner als bei der Verwendung poröser Keramik. Bei schnellen Druckänderungen
ist erfindungsgemäß der Druckverlust über die gelochte massive Keramikwand geringer als bei einer porösen Wand.
Weiter besteht bei einem massiven Keramikwerkstoff die Möglichkeit,
Lochgröße und Lochabstand so zu wählen, daß ein geringstmöglicher Druckverlust auftritt.
Erfindungsgemäß wird also der Gießkolben durch das Druckübertragungsgas
und die Gießkammer durch die vorzugsweise aus Keramik bestehende Schutzhülse vor der aggressiven Metallschmelze
geschützt. Das Druckübertragungsgas kann entweder Stickstoff oder ein gegenüber einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungsschmelze
inertes anderes Gas verwendet werden.
Der Durchmesser der Öffnungen in der Schutzhülse sowie die
Breite des Ringspaltes und des weiter unten erwähnten Bodenspaltes liegen in der Größenordnung von einigen wenigen
Millimetern.
Um auch den Boden des Gießzylinders vor den aggressiven Einflüssen der Metallschmelze zu schützen, soll die Schutzhülse
zweckmäßigerweise einen Boden aufweisen, der ebenfalls wenigstens eine durchgehende Öffrung kleinen Querschnitts
aufweisen kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
ORIGINAL INSPECTED.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer als Förderpumpe für flüssiges Aluminium oder Aluminiumlegierungen
dienenden Gießeinheit einer Druckgießmaschine der Warmkammerbauart,
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische schematische Ansicht der Schutzhülse 13, die
Fig. 3, 4 und 5 verkleinerte schematische Wiedergaben der
Gieße.nheit nach Fig. 1 in drei verschiedenen Betrifibspositionen und
Fig. 6 ein Diagramm, welches bei offenem Gießkanal den
Verlauf der Metallschmelzenhöhe in der Gießkammer b:iw. den Druck in der Gießkammer in Abhängigkeit
von der Zeit veranschaulicht.
Nach Fig. 1 erstreckt sich oberhalb eines aus Gußeisen bestehenden
Pumpenblocks 30 mit einer vertikal darin angeordneten Gießkammer 11 ein Führ-mgszylinder 27, in dem ein Gießkolben 16
vertikal verschiebbar angeordnet ist. Der Gießkolben 16 kann
durch einen nicht dargestellten Gießantriebszylinder mit einer den Gießdruck erzeugenden Kraft K beaufschlagt werden.
An seinem unteren :3nde setzt sich der Gießkolben 16 in einen
mit ihm koaxialen zylindrischen Vorkolben 14 fort, der einen
deutlich geringeren Durchmesser als eine in der Gießkammer 11
angeordnete Schutzhülse 13 aufweist. Eine Kupplung 34 verbindet den Gießkolben 16 mit dem Vorkolben 14. Die Kupplung 34
hat im Hinblick auf die Wärmedehnung ein Spiel. Sie stellt daher eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Gieß- und Vorkolben
dar*
Der Führungszylinder 27, der KolbenstöBel 33, der Gießkolben
16 und die Kupplung 34 bestehen vorzugsweise aus üblichen Eisenwerkstoffen.
Der Gußeisen-Pumpenblock 30 ist in die zu vergießende Aluminiumschmelze
35 in der aus Fig. 1 ersichtljchen Weise eingetaucht,
d.h., daß er oben aus der Schmelze 35 eustaucht, daß jedoch ein
im Pumpenblock 30 vorgesehener Metallzufuhrkanal 31 untergetaucht ist.
Die in die Gießkammer 11 eingesetzte, eus Keramik bestehende
Schutzhülse 13 ist kreiszylindrisch ausgebildet und weist einen geringfügig kleineren Durchmesser eis die zylindrische Gießkammer
11 auf, so daß zwischen der Schutzhülse 13 und der Wand
der Gießkammer 11 ein enger Ringspalt 18 vorliegt, dessen Breite 0,5 bis 2 mm betragen kann. Die Schutzhülse 13 erstreckt sich
axial bis zum Boden 26 der Gießkammer 11, wo sie sich abstützt. Oben reicht die Schutzhülse 13 annähernd bis zur oberen Fläche
des Pumpenblocks 30. Die dortige obere Stirnfläche 28 der Schutzhülse 13 liegt etwas tiefer als e;ine sie unmittelbar
umgebende Ringfläche 29 auf der Oberseite des Pumpenblocks Die Ringfläche 29 geht über eine Ringstufe 37 in die obere
Fläche 38 des Pumpenblocks 30 über, so daß zwischen dem Gießkolben 16 und der Ringstufe 37 ein Ringraum entsteht, in den
ein Ringvorsprung 39 des Führungszylinders 27 passend eingreifen kann. Zwischen der Stirnfläche 28 der Schutzhülse 13 und
den Ringvorsprung 39 des Führungszylinders 27 ist ein deutliches Spiel be'lassen, damit die Schutzhülse 13 durch die
Wärmedehnungen nicht axial verspannt w;_rd. Zwischen der von dem Ringvorsprung 39 radial nach außen sich erstreckenden
Stirnfläche 40 des FührungsZylinders 2"' und der oberen Fläche 38 des Pumpenblocks 30 befindet sich e:_ne scheibenförmige
Ringdichtung 41, welche die Abdichtung der Gießkammer 11 nach außen besorgt.
Die Schutzhülse 13 ist also in kaltem Zustand wegen des zwischen
der Stirnfläche 28 und der Ringfi.äche 29 vorhandenen
Spiels und in betriebswarmen Zustand wegen der größeren Wärme-
ORIGINAL INSPECTED
dehnung der gußeis amen Gießkammer 11 nie axial verspannt
und wird in dieser Richtung auch nicht belastet. Auch der Ringvorsprung 39 das Führungszylinders 27 wird nicht gegen
die Ringfläche 29 les Pumpenblocks 30 verspannt. Lediglich die Stirnflächen 3 3 bzw. 40 des Puinpenblocks 30 bzw. des
Führungszylinders 27 werden über die Ringdichtung 41 gegeneinander verspannt.
In der Wand der Schutzhülse 13 sind nach Fig. 1 und 2 gleichmäßig
verteilt mehrere durchgehende Öffnungen in Form kreisförmiger
Bohrungen 15 mit einem Durchmesser von 1 bis 5 mm
vorgesehen. Im untaren Bereich weist die aus Keramik bestehende Schutzhülse 13 an in etwa diametral gegenüberliegenden Seiten
Metallschmelzendur^htrittsöffnungen 23, 2 4 auf, die mit einem
Metall-Zufuhrkanal 31 bzw. einem Gießkanal 32 in dem Pumpenblock 30 ausgerichtet sind.
Die Schutzhülse 13 weist außerdem einen mit ihr aus einem
Stück bestehenden Boden 20 auf, der ebenfalls durchgehende Kreisbohrungen 15 gleichen Durchmessers aufweist und auf dem
Gießkammerboden 26 aufliegt. Zwischen Gießkammerboden 26 und
dem Boden 20 der Schutzhülse 13 könnte auch vermittels eines geringen axialen Vorsprunges des zylindrischen Teils der
Schutzhülse 13 ein Bodenspalt etwa gleicher Breite wie der Ringspalt 18 vorgesehen werden.
Ein am Eingang des Metallzufuhrkanals 31 angeordnetes Einlaßventil
42 weist einen vollkeramischen Ventilkörper 4 3 mit einem Ventilschaft von gleicher Beschaffenheit auf. Auch der
Ventilsitz 44 besteht aus keramischem Werkstoff.
An das Ventil 42 schließt sich ein erweiterter Abschnitt 45 des Metallzufuhrkanals 31 an, der den Abschnitt 45 mit der
Metallschmelzeneintrittsöffnung 21 an der Gießkammer 11 verbindet.
Der Zufuhrkanal 31 weist zusammen mit dem erweiterten Abschnitt 45 je eine rohrförmige keramische Auskleidung 46 auf.
An die Metallschmelzenaustrittsöffnung 22 schließt ein Gießkanal
32 an, welcher ebenfalls eine rohrförmige Auskleidung
46 trägt und schräg nach oben verläuft, um einen Teil des nicht dargestellten üblichen Steigkanals, des sogenannten
Schwanenhalses, zu bilden, der zur ebenfalls nicht dargestellten Druckgießkokille führt.
Die rohrförmigen Auskleidungen 46 sind ähnlich wie die Schutzhülse
13 mit einem grobmaschigen Lochraster, bestehend aus
durchgehenden Kreisbohrungen 15 versehen, deren Durchmesser
gleich demjenigen der Bohrungen 15 der Schutzhülse ist. Der
axiale Abstand der Bohrungen 15 auf einer Mantellinie von Schutzhülse 13 und Auskleidungsrohr 4 6 beträgt jeweils 50
bis 70 mm, während in Umfangsrichtung die Schutzhülse 13
vier und die Auskleidungsrohre 4 6 zwei Bohrungen 15 jeweils
längs eines auf der Mantelfläche normal, zu den Mantellinien
liegenden Kreises aufweisen. Im Boden 20 der Schutzhülse 13
können zweckmäßig auf einem Kreis mit einem Durchmesser von 40 mm vier Bohrungen 15 vorgesehen sein.
Zwischen der Schmelzenoberfläche und dem Gießkolben 16 befindet
sich in der Gießkammer 11 ein Druckübertragungsgas 47,
dessen Masse gegenüber derjenigen bei bekannten gattungsgemäßen Druckgießmaschinen kleiner ist.
Der Führungszylinder 27 und der Gießkolben 16, die aus Metalllegierungen
bestehen, kommen mit der Metallschmelze 35 nicht in Berührung.
Die Schutzhülse 13 und der Vorkolben 14, die Bestandteile des
Einlaßventils 42 wie der Ventilkörper 43 mit Ventilschaft und der Ventilsitz 44 sowie die nicht gezeigte Gießdüse sieht man
besonders vorteilhaft als vollkeramiscie Körper vor. Es wird
dabei bevorzugt für den Vorkolben 14 ALuminiumtitanat, für die
Schutzhülse 13 Aluminiumtitanat oder Aluminiumoxid und für die Bestandteile des Einlaßventils 42 sowia für die Gießdüse Siliziumnitrid
verwendet. Für die Auskleidang 46 des Metallschmelzen-Zufuhrkanals
31 , dessen erweiterten Abschnittes 45 und des Gießkanals 32 eignet sich Aluminiumoxid.
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In Fig. 1 ist der Gießkolben 16 mit dem Vorkolben 14 in
der unteren Endstellung am Ende eines Formfüllvorganges
dargestellt. Nur in diesem unteren Endbereich seines Hubes dringt der Giaßkolben 16 etwas in die Schutzhülse
ein, wobei durch Vorsehen eines größeren Spiels Reibung zwischen Gießkolbsn 16 und der Schutzhülse 13 vermieden
wird. Die Kanäle 31 , 32, der erweiterte Abschnitt 4 5 des ersteren und der 3ießkammer 11 sind bis auf den vom Druckübertragungsgas
4 7 eingenommenen kurzen Ringraum mit Metallschmelze 35 gefüllt.
Nach einem derartigen Formfüllvorgang, bei dem in der Druckgußkokille Drücke von einigen 100 bar erzielt werden
können, wird ier Gießkolben 16 und dem Vorkolben 14
so weit zurückgezogen, daß der Vorkolben 14 sich vollständig
oberhalb der Schutzhülse 13 befindet.
Während des Rückzugs der Kolben 14, 16 wird das Einlaßventil 42 durch seinen Betätigungsantrieb geöffnet. Die
den Pumpenblock 30 umgebende Schmelze 35 strömt dann durch das Einlaßventil 42, den Metallzufuhrkanal 31 und die Eintrittsöffnung
21 in die Gießkammer 11. Im zurückgezogenen Zustand des Vorkolbens 14 befindet sich zwischen dem Vorkolben
14, dem Gießkolben 16 und der Schmelzenoberfläche das nunmehr entspannte Druckübertragungsgas 47.
Der Ringspalt 18 zwischen der Schutzhülse 13 und der Gießkammer 11 ist ständig mit Metallschmelze 35 gefüllt.
Nach erfolgter Zufuhr einer erforderlichen Schmelzenmenge
wird das Einlaßventil 42 durch den Betätigungsantrieb geschlossen und während des Formfüllvorgangs zusätzlich durch
den in der Gießkammer 11 vorherrschenden Einpreßdruck in
Schließrichtung beaufschlagt. Der anschließende Formfüllvorgang wird nunmehr anhand der Fig. 3 bis 6 im einzelnen
beschrieben.
In Fig. 3 ist der Gießkolben 16 im vollständig zurückgezogenen
Zustand gezeigt. Die in der Gießkammer 11 aufgestiegene Metallschmelze 35 drückt das Druckübertragungsgas 47 schon
etwas zusammen. Der Pegel der Metallschmelze 35 nach deren Einfüllen in die Gießkammer 11 ist mit /^h = O (h=h ) bezeichnet,
wie dies in Fig. 6 zum Zeitpunkt 0 am Beginn der Kurve Ah wiedergegeben ist. Der Druck zu diesem Zeitpunkt
liegt bei etwa 1 bar.
Bei stetigem Niederdrücken des GießkoLbens 16 verdichtet
sich das Druckübertragungsgas 47 stetig, so daß der Druck P gemäß dem Diagramm in Fig. 6 langsam um einige bar ansteigt.
Aufgrund des Druckanstiegs wird die Schmelze ebenfalls stetig durch den Gießkanal 32 aus der Gießkainmer 11 verdrängt, so daß
der Pegel der Metallschmelze 35 in der Gießkammer 11 gemäß der Kurve Ah um den entsprechenden Betrag absinkt.
Die Menge des Druckübertragungsgases 47 zwischen dem Gießkolben 16 und dem Vorkolben 15 und de:: Metallschmelze 35 ist
nun erfindungsgemäß so bestimmt, daß der Vorkolben 14 vor
dem Ende der Abwärtsbewegung des Gießkolbens 16 mit der
Metallschmelze 35 in Berührung kommt. Bei dem in Fig. 6 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird diese Berührung
erreicht, wenn der Pegel der Metallschmelze bis zum Knickpunkt der Kurve A h abgesunken ist.
Anschließend dringt dann der Vorkolben 14 gemäß Fig. 4 in die Metallschmelze 35 ein und verdrängt dLese teilweise in den
ihn umgebenden Ringraum, so daß der Pegel der Metallschmelze gemäß dem Kurvenverlauf Ah in Fig. 6 sprungartig wieder
ansteigt, und zwar sogar auf einen höheren Wert als der Anfangspegel gemäß den Fig. 3 und 6. Dieser Zustand ist in
Fig. 5 schematisch wiedergegeben.
ORIGINAL INSPECTED
Von dem Moment des Eintauchens des Vorkolbens 14 in die
Metallschmelze 35 an wird das Druckübertragungsgas 47 in
dem den Vorkolben 14 umgebenden Ringraum sehr schnell außerordentlich stark komprimiert, so daß der Druck P im
relativ kurzen weiteren Verlauf des Kolbenhubes steil ansteigt, was in Fig. 6 durch die Kurve P veranschaulicht
ist.
Die Aufnahme des Diagramms nach Fig. 6 erfolgte aus meßtechnischen
Gründan mit offenem Gießkanal 32, d.h. ohne Druckgießkokille. Unter praktischen Gießbedingungen ist
der Anstieg des Drucks P nach dem Eintauchen des Vorkolbens 14 in die Metallschmelze 35 noch erheblich steiler
und ausgeprägt exponentiell.
Nach vollendetem Formfüllvorgang kann ein Enddruck von einigen 100 bar erreicht werden, der zum Verdichten des
Gußgefüges im Kokillenhohlraum dient.
Während des Kolbenrückzuges jeweils nach einem Formfüllvorgang erfolgt je nach Art des Gußwerkstückes bzw. des
Kokillenhohlraumes und der zu vergießenden Legierung auch unmittelbar vor Beginn des nächsten Einpreßhubes die Zufuhr
einer gewissen Gasmenge aus der Druckgußquelle. Dies ist erforderlich, damit einerseits vor dem Öffnen des Einlaßventils
42 während des Kolbenrückzuges die Bildung von Vakuum in der Gießkammer 11 und ein Aufspritzen der dadurch
hereingerissenen Schmelze auf den metallenen Gießkolben oder die ebensolche Wandung des Führungszylinders 27 vermieden
wird. Andererseits kann man zum Einstellen eines optimalen Druckverlaufes und einer entsprechenden Hublänge
im Formfüllvorgang das Druckgas um einige bar über den
Atmosphärendruck hinaus vorspannen.
Ein wesentliches Charakteristikum des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, daß durch das Eintauchen des Vorkolbens 14 in die Metallschmelze 3!>
die Schmelzenoberfläche um den Vorkolben 14 herum entgogen der zusammen mit
diesem nach unten bewegten Ringfläche des Gießkolbens 16
stark angehoben wird, wodurch sich gegen Ende des Formfüllvorganges ein extrem schneller Druckanstieg erreichen läßt.
Die Schmelze im Ringspalt 18 zwischen der Schutzhülse 13 und der Innenwand der Gießkammer 11 erfährt während des
beschriebenen Formfüllvorganges denselben Druck wie die Metallschmelze 35 im Innern der Schutzhülse 13, bleibt jedoch
an deren Strömungsbewegung unbeteiligt. Sie führt einen Druckausgleich zwischen der inner «in und der äußeren
Wandfläche der Schutzhülse 13 herbei und überträgt gleichzeitig
den Druck an die gußeiserne Wandung der Gießkammer
Somit übernimmt die letztere die Druckbelastung, während die unbelastete Schutzhülse 13 lediglich die Strömung führt. Da
die Schmelze im Ringspalt 18 und im Bodenspalt stillsteht, greift sie die Gießkammerwandung nichJ: an, sondern geht mit
der Wandoberfläche aus Gußeisen eine ständig flüssig bleibende Verbindung ein, deren Eisengehalt gesättigt ist und
daher stabil bleibt.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung läßt sich die Schutzhülse
13 auch leicht auswechseln, indem der Führungszylinder
mit den zurückgezogenen Kolben 14, 16 abgenommen wird. Aufgrund
des deutlichen Ringspaltes 18 und der zylindrischen Ausbildung kann nunmehr die Schutzhülse 13 zwang Los axial entnommen und
gegebenenfalls nach Reinigung wieder eingesetzt oder durch eine neue ersetzt werden.
Der lediglich der Herstellung dienende äußere Endabschnitt
des Metallzufuhrkanals 31 ist mit einer Metallschraube ver-
ORIGINAL INSPECTED
324B4ZJ
schlossen, deren 3er Schmelze zugewandte Endfläche durch eine Keramikplatt3 geschützt ist. Diese Keramikplatte kann
z.B. aus Siliziumiitrid oder Aluminiumoxid gefertigt sein.
Der Verbrauch von Druckübertragungsgas ist sehr gering.
•Jo.
- Leerseite -
Claims (10)
- P atentansprüche\1.J Verfahren zum Druckgießen gegenüber Eisenlegierungen aggressi-V/ νer Metallschmelzen mit Hilfe einer Druckgießmaschine der Warmkammer bauart ir.it einer aufrechtstehenden, unten geschlossenen und mit einer Schutzauskleidung versehenen Gießkammer in einem aus einem Eisenmetall, insbesondere Gußeisen, bestehenden, in die Metallschmelze getauchten Pumpenblock, in dessen unterem Bereich an der Gießkammer eine über einen Zufuhrkanal an ein Einlaßventil angeschlossene Eintrittsöffnung und eine über einen Gießkanal zu einer Druckgießkokille führende Austrittsöffnung für die Metallschmelze vorgesehen sind, mit einem Gießkolben -, der in einem von oben an die Gießkammer anschließenden Führungszylinder verschiebbar angeordnet und durch einen Gießantrieb in die Gießkammer einführbar ist und an dessen Druckfläche ein Vorkolben mit einem deutlichORIGINAL !MSPECTEd"geringeren Durchmesser als derjenige der Gießkammer angebracht ist, wobei in dem von den freien Oberflächen von Gieß- und Vorkolben, Führungszylinder und Gießkammer sowie der in den letzteren befindlichen Metallschmelze umgrenzten Raum während des Formfüllvcrganges eine konstante Gasinasse eingeschlossen ist und durch clen gegen die Gi eßkammer vorgeschobenen Gieß- und Vorkolben komprimiert wird, um die Metallschmelze durch den GieT:kanal in die Druckgießkokille zu pressen, dadurch gekennzeichnet , daß durch Begrenzung der eingeschlossenen Gasmasse der Vorkolben (14) im Verlauf seiner Vorschubbewegung vor vollständiger Füllung der Druckgießkokille in die Metallschmelze (35) eingetaucht wird, so daß die Metallschmelze gleichzeitig sowohl durch den in sie eintauchenden Vorkolben (14) als auch durch das infolge einer voir Beginn des Eintauchens des Vorkolbens (14) an auftretenden raschen Schrumpfung des gasgefüllten Ringraumes um den Vorkclben (14) herum hochkomprimierte Gas druckbeaufschlagt wird.
- 2. Druckgießmaschine der Warmkammerbauart zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer aufrechtstehenden, unten geschlossenen und mit einer Schutzau.skleidung versehenen Gießkammer in einem aus einem Eisenmetall, insbesondere Gußeisen, bestehenden, in die Metallschmelze getauchten Pumpenblock, in dessen unterem Bereich an der Gießkammer eine über einen Zufuhrkanal an ein Einlaßventil angeschlossene Eintrittsöffnung und eine über einen Gießkanal zu einer Druckgießkokille führende Austrittsöffnung für die Metallschmelze vorgesehen sind, mit einem Gießkolben, der in einem von oben an die Gießkammer anschließenden Führungszylinder verschiebbar angeordnet und durch einen Gießantrieb in die Gießkammer einführbar ist und an dessen Druckfläche ein Vorkolben mit einem deutlich geringeren Durchmesser als derjenige der Gießkammer angebracht ist, wobei in dem ^on den freien Oberflächen von Gieß- und Vorkolben, Führungszylinder und Gießkammer sowie der in der letzteren befindlichen Metallschmelze umgrenzten»Λ fl ι. H",8248423Raum wahrend des Formfüllvorganges eine konstante 'Gasmasse eingeschlossen ist, de durch gekennzeichnet, daß die eingeschTossßne Gis- . masse auf einen solchen Wert begrenzt ist, daß tier Vorkolben (14) im. Verlaufe seiner Vorschubbewegung vor vollst.Und.i- . ger Füllung der Druckgießkokille in die Metallschmelze (12) eintaucht, und daß der Vorkolben (14) als ein gegen die aggressive Metallschmelze beständiger Verdrängungskörper ausgebildet ist. ' ,
- 3. Druckgießmaschine nach Anspruch 2", dadurch g e H e n'n zeichnet , daß in der Gießkammer (11) ein© gegen die Metallschmelze beständige Schutzhülse (13) angeordnet ist, die mit einem- geringfügig kleineren Außendurehmesser als der Gießkammerdurchmesser und mit einem deutlich größeren Innendurchmesser als der Durchmesser des "Vorkolbens·'-(14)" ausgebildet ist und, über ihre Länge und ihren,Umfang'verteilt, mehrere durchgehende öffnungen (15) sowie mit der Schmelzeintritts- bzw. -austrittsöffnung (21, 22) der Gießkammer. (11) ausgerichtete Durchtrittsöffnungen (23, 24) aufweist. -
- 4. Druckgießmaschine nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch .:g e k e η η ζ e i ahne t ,daß der Vorkolben (14) und die Schutzhülse"." (13) aus demselben keramischen Werkstoff bestehen.
- 5. Druckgießmaschine nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Vorkolben (14) und die Schutzhülse (13) aus unterschiedlichen keramischen Werk-* stoffen bestehen.
- 6. Druckgießmaschine nach einem der. Ansprüche -3 bis 5, d-adurch g e k e η η ze i ahnet, daß. der Durchmesser der durchgehenden Offnungen (15)·, der Schutzhülse (13) 1 bis1 5 mm und die Breite des Ringspaltes (18) zwischen der Außenfläche der letzteren und der Gießkammerwand 0,5 bis 2 mm betragen.• <ί » Ο» * <* j
- 7. Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet ,. daß die Schutzhülse (13) einen Boden (20) aufweist, der ebenfalls.wenigstens eine durchgehende öffnung (15) kleinen Querschnittes besitzt.
- 8. Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß im Zufuhrkanal(31) und im Gießkanal (32) je ein an die entsprechende Durchtrittsöffnung (23, 24) der Schuthülse (13) anschließendes, keramisches Schutzrohr (46) mit mehreren über seine Länge und seinen Umfang verteilten öffnungen geringen Querschnittes angeordnet ist, wobei der Außendurchmesse'r der Schutzrohre (46) geringfügig kleiner als der jeweilige Kanaldurchmesser ist.
- 9. Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Bestandteile (43, 44) des Einlaßventiles (42) für die Metallschmelze ebenfalls aus einem Keramikwerkstoff bestehen.
- 10. Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis der Querschnitt sf lache des Vorkolbens (14) und der Querschnittsfläche des Ringraumes um diesen herum mindestens 1,5 : 1 beträgt.BAD ORIGINAL
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9233417B2 (en) | 2009-11-30 | 2016-01-12 | Oskar Frech Gmbh + Co. Kg | Casting unit for a diecasting machine |
EP3919204A1 (de) | 2020-06-04 | 2021-12-08 | Oskar Frech GmbH + Co. KG | Giesseinheit für eine druckgiessmaschine |
DE102020207704A1 (de) | 2020-06-22 | 2021-12-23 | Oskar Frech Gmbh + Co. Kg | Druckgießmaschine und Betriebsverfahren |
DE102020215665A1 (de) | 2020-12-10 | 2022-06-15 | Oskar Frech Gmbh + Co. Kg | Druckgießmaschine mit Absperrventil im Schmelzeeinlasskanal und Betriebsverfahren |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1260341B (it) * | 1992-05-26 | 1996-04-05 | Pressocolatrice a camera calda per leghe leggere | |
TW201442803A (zh) * | 2013-05-06 | 2014-11-16 | hui-long Li | 壓鑄機之射出頭結構 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2902639A1 (de) * | 1978-01-25 | 1979-07-26 | Npo Techn Metalite | Druckgussverfahren fuer metalle und andere werkstoffe und einrichtung fuer die durchfuehrung des verfahrens |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE678949C (de) * | 1936-01-08 | 1939-07-26 | Praez Sguss Fabrik Nuernberg G | Spritzgiessmaschine |
US3203056A (en) * | 1962-10-25 | 1965-08-31 | Gen Motors Corp | Die casting apparatus |
US3300822A (en) * | 1965-05-03 | 1967-01-31 | Gen Motors Corp | Die casting plunger piston ring |
US3528478A (en) * | 1968-07-25 | 1970-09-15 | Nat Lead Co | Method of die casting high melting point alloys |
-
1982
- 1982-12-28 DE DE19823248423 patent/DE3248423A1/de not_active Withdrawn
-
1983
- 1983-10-05 DE DE8383109981T patent/DE3372723D1/de not_active Expired
- 1983-10-05 EP EP83109981A patent/EP0114934B1/de not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2902639A1 (de) * | 1978-01-25 | 1979-07-26 | Npo Techn Metalite | Druckgussverfahren fuer metalle und andere werkstoffe und einrichtung fuer die durchfuehrung des verfahrens |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9233417B2 (en) | 2009-11-30 | 2016-01-12 | Oskar Frech Gmbh + Co. Kg | Casting unit for a diecasting machine |
EP2506999B1 (de) * | 2009-11-30 | 2017-01-04 | Oskar Frech GmbH + Co. KG | GIEßEINHEIT FÜR EINE DRUCKGIEßMASCHINE |
EP3919204A1 (de) | 2020-06-04 | 2021-12-08 | Oskar Frech GmbH + Co. KG | Giesseinheit für eine druckgiessmaschine |
DE102020207016A1 (de) | 2020-06-04 | 2021-12-09 | Oskar Frech Gmbh + Co. Kg | Gießeinheit für eine Druckgießmaschine |
US11376656B2 (en) | 2020-06-04 | 2022-07-05 | Oskar Frech Gmbh + Co. Kg | Casting unit for a die casting machine |
DE102020207704A1 (de) | 2020-06-22 | 2021-12-23 | Oskar Frech Gmbh + Co. Kg | Druckgießmaschine und Betriebsverfahren |
EP3928889A1 (de) | 2020-06-22 | 2021-12-29 | Oskar Frech GmbH + Co. KG | Druckgiessmaschine und betriebsverfahren |
US11819911B2 (en) | 2020-06-22 | 2023-11-21 | Oskar Frech Gmbh + Co. Kg | Die-casting machine and operating method |
DE102020215665A1 (de) | 2020-12-10 | 2022-06-15 | Oskar Frech Gmbh + Co. Kg | Druckgießmaschine mit Absperrventil im Schmelzeeinlasskanal und Betriebsverfahren |
WO2022122496A1 (de) | 2020-12-10 | 2022-06-16 | Oskar Frech Gmbh + Co. Kg | DRUCKGIEßMASCHINE MIT ABSPERRVENTIL IM SCHMELZEEINLASSKANAL UND BETRIEBSVERFAHREN |
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