DE3518635C2 - Druckgußvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckgußvorrichtung, die zur Herstellung eines Werkstückes aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, geeignet ist.

Im allgemeinen leidet die Herstellung von Werkstücken durch Druckgießen häufig unter dem Problem, daß Blasen und Hohlräume aufgrund der Tatsache, daß Luft und andere thermisch zersetzte Gase in dem Formhohlraum, der von beweglichen und festen Gußformen gebildet wird, und in dem Spritzzylinder von der Metallschmelze aufgenommen werden. in den Druckgußwerkstücken ausgebildet werden.

Um dieses Problem zu lösen, ist vorgeschlagen worden, daß der Formhohlraum und der Raum in dem Spritzzylinder abgesaugt werden, um Luft und Gase daraus zu entfernen. In den meisten Fällen wird mit der Absaugung unmittelbar in dem Moment begonnen, nachdem der Stempel bzw. Einspritzkolben in dem Einspritzhub die Einfüllöffnung für Metallschmelze in dem Einspritzzylinder verschlossen hat. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt ein großer von dem Einspritzkolben und dem Stempel abgegrenzter Raum, so daß die Absauganlage Luft und andere Gase nicht nur aus dem Formhohlraum sondern auch aus dem freien Raum in dem Einspritzzylinder abzusaugen hat. Folglich ist ein Absaugsystem mit großer Leistung erforderlich. Zusätzlich ist die erforderliche Zeit, um einen gewünschten Unterdruck zu erhalten, vergrößert, aufgrund der Notwendigkeit der Absaugung des Raumes in dem Einspritzzylinder.

Bisher wird in dem Formhohlraum ein Unterdruck gehalten von dem Zeitpunkt an, in dem die Einfüllöffnung für die Metallschmelze durch den fördernden Stempel verschlossen wird bis zu dem Zeitpunkt, in dem das Einspritzen der Metallschmelze abgeschlossen ist. Mit anderen Worten hängt die für die Erreichung des Unterdruckes in dem Formhohlraum notwendige Zeitspanne von der Zeit ab, die der Stempel für seine Vorwärtsbewegung benötigt, nachdem er die Einfüllöffnung passiert hat. Daher kann der gewünschte Unterdruck in dem Formhohlraum nicht erreicht werden, wenn diese letztere Zeitperiode kurz ist.

Selbst wenn der Formhohlraum abgesaugt werden kann und ein Unterdruck darin aufgebaut wird, wird der Unterdruck Störungen ausgesetzt, indem Luft durch Spalten zwischen den festen und beweglichen Gußformen und Öffnungen zwischen der beweglichen Gußform und Auswerferstiften, die verschiebbar durch Bohrungen in der beweglichen Gußform herausragen, einfließt, bevor die Metallschmelze in den Formhohlraum hineingedrückt wird.

Die vorliegende Erfindung geht nunmehr von einem Stand der Technik aus, wie er etwa der Druckschrift "Gießerei 62 (1975) Nr. 10, S. 257-262" entnehmbar ist. Es werden dort Vorrichtungen zum Vakuum- Druckgießen eines metallischen Werkstückes beschrieben, mit einer aus einer ortsfesten sowie einer verfahrbaren Formhälfte bestehenden Gießform, einer über einen Fülltrichter hiermit verbundenen Gießkammer, in welcher ein Gießkolben verschiebbar geführt ist, sowie einer an die Gießform angeschlossenen Saugleitung, die über ein Ventil mit einer Vakuumkammer in Verbindung steht.

Es ist dementsprechend hinlänglich bekannt, daß die Anwendung von Vakuum beim Druckgießen Vorteile besitzt, wenn es darum geht, Lufteinschlüsse zu vermeiden und dünne, insbesondere tief in den Formhohlraum reichende Partien einwandfrei mit Metall zu füllen. Es hat sich allerdings gezeigt, daß bei einer hohen Kolbengeschwindigkeit während des Gießvorganges infolge unzureichender Füllung der Gießkammer Gas in die Schmelze eingeschlossen wird und damit die Oberfläche des Gusses rauh wird. Darüber hinaus besitzt der Guß infolge der Gaseinschlüsse eine geringere Materialfestigkeit.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mittels welcher sich eine höhere Gußqualität erzielen läßt, d. h. eine höhere Materialfestigkeit sowie eine glattere Oberfläche des Gusses.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den technischen Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Demnach weist die Vorrichtung die folgenden Merkmale auf:
eine Gießform, die eine feststehende Formhälfte und eine bewegliche Formhälfte aufweist und in der ein Formhohlraum ausgebildet ist,
eine Gießbüchse, die zusammen mit einem in der Gießbüchse verschiebbaren Gießkolben eine Gießkammer begrenzt, wobei der Formhohlraum und die Gießkammer über einen Gießlauf miteinander verbunden sind,
eine Absaugeinrichtung, eine Saugleitung, die über einen in der Gießform ausgebildeten Saugkanal mit dem Formhohlraum verbunden ist,
ein in der Saugleitung angeordnetes Hauptventil, das in einer ersten Stellung die Saugleitung in Strömungsverbindung mit der Absaugeinrichtung hält,
ein Sperrventil, das in seiner Sperrstellung den Saugkanal sperrt,
ein Stellungsfühler (32) zur Ermittlung der Stellung des Gießkolbens und
eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Hauptventils und des Sperrventils in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Stellungsfühlers,
wobei der vorlaufende Gießkolben Metall aus der Gießkammer in den Formhohlraum drückt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperrstellung des Sperrventils mittels eines Grenzstellungsschalter erfaßt wird,
daß das Hauptventil in einer zweiten Stellung die Saugleitung mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung hält,
daß die Steuereinrichtung das Hauptventil aus seiner zweiten in seine erste Stellung erst dann umschaltet, wenn der Gießkolben bei seiner Vorlaufbewegung in der Gießbüchse eine bestimmte Stellung erreicht hat, bei der das Metall die Gießkammer im wesentlichen ausfüllt,
daß die Steuereinrichtung das Sperrventil (18) in seine Sperrstellung schaltet, während der Gießkolben (16) in der bestimmten Stellung verharrt,
daß der Gießkolben seine Vorlaufbewegung aus der bestimmten Stellung heraus erst dann fortsetzt, wenn der Grenzstellungsschalter die Sperrstellung des Sperrventils (18) erfaßt,
und daß der Formhohlraum über eine Saugnut mit der Saugleitung zwischen dem Hauptventil und dem Sperrventil verbunden ist.

Die Erfindung wird im folgenden durch ein Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispieles einer Druckgußvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Aufriß einer beweglichen Gußform von vorne entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 einen Teilschnitt der Vorrichtung, der deren Arbeitsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Druckgußvorrichtung gemäß der Erfindung in einem Zustand, in dem bewegliche und feststehende Gußformen 4 und 5 zusammengebracht sind und somit einen Formhohlraum bilden. Die Druckgußvorrichtung weist eine bewegliche Platte 2 auf, die auf einer festen Grundplatte 1 angeordnet ist und von einem nicht dargestellten Hydraulikzylinder nach links und rechts bewegt werden kann, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die bewegliche Platte 2 ist mit einer Seite an einem Stempelteil 6 befestigt, welches wiederum an der beweglichen Gußform 4 angebracht ist.

Eine feste Platte 3 ist an der festen Grundplatte 1 befestigt und trägt daran befestigt die zuvor erwähnte feste Gußform 5. Die Anordnung ist derart, daß ein Formhohlraum 7 zwischen beiden Gußformen 4 und 5 gebildet wird, indem die bewegliche Gußform 4 wie in Fig. 1 dargestellt ist nach rechts bewegt wird und zum Anliegen an die feste Gußform 5 kommt. Der Formhohlraum 7 weist verschiedene Formteile auf wie einen Hohlraum 8 für Gußteile zur Bildung des herzustellenden Werkstückes, einen Hauptkanal bzw. Gießlauf 9, durch den geschmolzene Werkstoffe über einen Gußtrichter 12 in den Formhohlraum 8 geführt wird, Überläufe 10 zur Aufnahme des geschmolzenen Werkstoffes, der aus der Form überläuft, Überlaufkanäle 13, die eine Verbindung zwischen dem Formhohlraum 8 und den Überläufen 10 herstellt, ein Vakuumkanal bzw. Saugkanal 11, durch welchen die Gußform mit einer noch zu beschreibenden Vakuumpumpe verbunden ist, und ein Saugtrichter 14, durch welchen der Saugkanal 11 mit dem Formhohlraum 8 verbunden ist.

Der Gießlauf 9 steht in Verbindung mit einem Ende des Raumes in einem zylindrischen Spritzzylinder bzw. Gießbüchse 15, der fest in der festen Gußform 5 und der festen Platte 3 befestigt ist. Das andere Ende des Raumes in dem Spritzzylinder 15 ist zur Aufnahme eines verschiebbaren Stempels bzw. Gießkolbens 16 geöffnet.

Eine Charge der Metallschmelze wird in die Gießbüchse 15 durch eine Einfüllöffnung 15a, die darin ausgebildet ist und an dem Ende liegt, das entfernt von dem Gießlauf 9 liegt, aufgefüllt. Daraufhin wird der Gießkolben 16 vorwärtsgefahren, d. h. wie in Fig. 1 dargestellt ist nach links, indem ein herkömmliches Hydrauliksystem, das nicht dargestellt ist, eingreift, so daß der geschmolzene Werkstoff in den Hohlraum 8 durch den Gießlauf 9 und den Gußtrichter 12 gedrückt wird, damit nicht nur der Hohlraum 8 sonder auch andere Teile des Formhohlraumes 7 gefüllt werden, wie der Überlaufkanal 13, die Überläufe 10, der Saugtrichter 14 und der Saugkanal 11.

Eine Saugleitung 17 ist in der feststehenden Gußform 5 ausgebildet und mit einem Ende mit dem Saugkanal 11 verbunden und mit dem anderen Ende an eine Absaug- oder Saugeinrichtung 100 angeschlossen. Ein Magnetventil 105 ist in der Saugleitung 17 angeordnet und wirkt als Umschaltventil mit zwei Stellungen, die eine ermöglicht eine Verbindung der Saugleitung 17 mit der Sauganlage 100 und in der anderen ermöglicht das Ventil eine Verbindung der Saugleitung mit der Atmosphäre. Die Sauganlage 100 weist eine Vakuumpumpe 101, einen Vakuumtank 102 zur Speicherung des von der Vakuumpumpe 101 erzeugten Vakuums, ein Handventil 103 zur wunschweisen Absperrung der Verbindung zwischen dem Vakuumtank und dem Magnetventil, einen Luftfilter 104 zur Entfernung fremder Partikel, die von dem Luftstrom durch die Saugleitung 17 zu dem Tank 102 aufgenommen wurden, und einen Motor 106 zum Antrieb der Vakuumpumpe 101 auf.

Ein Sperrstift 18, der als Ventilelement dient, ragt verschiebbar durch eine in der beweglichen Gußform 4 ausgebildeten Bohrung derart, daß das eine Ende 18a gegenüber dem Verbindungsstück zwischen der Saugleitung 17 und dem Saugkanal 11 liegt. Ein anderes Ende 18b des Sperrstiftes 18 ist durch eine Kupplung 21 mit einem Kolben 20, der in einem Zylinder 19 angeordnet ist, verbunden. Der Kolben 20 ist durch Hydraulikdruck in dem Zylinder 19 verschiebbar, so daß das Ende 18a des Sperrstiftes 18 die Verbindung zwischen dem Saugkanal 11 und der Saugleitung 17 selektiv steuert.

Ein Hals 22 mit einem größeren Durchmesser als der Durchmesser des Sperrstiftes 18 ist in einem im wesentlichen mittleren Teil des Sperrstiftes 18 befestigt. Wenn sich der Sperrstift 18 vorwärts oder rückwärts bewegt, werden durch den Hals 22 hintere und vordere Grenzstellungsschalter 23 und 24, die an dem Stempelteil 6 befestigt sind, betätigt, um die entsprechende hintere oder vordere Stellung des Sperrstiftes 18 zu ermitteln.

Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, ist in der Berührungsfläche der beweglichen Gußform 4 eine Saugnut 27 ausgebildet, die als Teil eines Kreises ausgebildet den Hohlraum 8 für das Gußteil umgibt. Die Saugnut 27 steht über ein erstes Saugloch 28a, einen Sauglochschacht oder Reservoir 29 und ein zweites Saugloch 28b mit jedem der Überläufe 10 (6 in diesem Ausführungsbeispiel) in Verbindung. Ebenso bezugnehmend auf Fig. 3, steht der Hohlraum 8 für das Gußteil mit der Saugnut 27 über 6 Durchgänge in Verbindung, von denen jeder, wie radial von innen nach außen dargestellt wird, durch den Überlaufkanal 13, den Überlauf 10, das erste Saugloch 28a, den Sauglochschacht 29 und das zweite Saugloch 28b gebildet wird. Ferner ist zu erkennen, daß die Tiefe des Überlaufkanals 13 größer ist als die Tiefe des ersten Saugloches 28a, welches wiederum größer ist als die Tiefe des zweiten Sauglochs 28b. Entsprechend hat der Überlauf 10 eine größere Tiefe als die Tiefe des Sauglochschachts 29, die wiederum größer ist als die Tiefe der Saugnut 27.

Wenn die Gußformen 4 und 5 verschlossen sind, steht die Saugnut 27 mit der Saugleitung 17 über einen Verbindungsdurchgang 26, der in der festen Gußform 5 ausgebildet ist, in Verbindung. Somit ist die Saugnut 27 über den Verbindungsdurchgang 26, die Saugleitung 17 und das Magnetventil 105 mit der Sauganlage 100 verbunden. Die Saugnut 27 erfüllt auch die Funktion eines "Saugkanals".

Die durch Luft und thermische Zersetzung des Schmiermittels in dem Formhohlraum 7 und der Gießbüchse 15 erzeugten Gase werden von der Sauganlage 100 durch den Saugkanal 11, die Saugleitung 17 und das Magnetventil 105 abgesaugt. Die Gase werden von der Sauganlage 100 ebenso angesaugt über die Überlaufkanäle 13, die Überläufe 10, die Sauglöcher 28a, die Sauglochschächte 29, die Sauglöcher 28b, die Saugnut 27, den Durchgang 26 und die Saugleitung 17.

Ein Dichtgummi 30 ist durch ein Befestigungselement 31 an der Berührungsfläche der beweglichen Gußform befestigt und umschließt den Formhohlraum 7, die Saugnut 27 und die vordere Öffnung der Gießbüchse 15, so daß der Raum innerhalb des Dichtgummis gegen die Atmosphäre, wenn beide Gußformen 4 und 5 zusammengebracht sind, abgedichtet ist.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist ein Stellungsfühler (Geber) außerhalb der Gußformen vorgesehen. Die Anordnung ist derart, daß, wenn der Gießkolben 16 eine Zwischenposition erreicht hat, in der er anzuhalten ist, der Stellungsfühler 32 von einen an dem Gießkolben 16 ausgebildeten Hals 16a betätigt wird, um die Ankunft des Gießkolbens 16 in der Zwischenhalteposition zu erfassen. Ein Zeitnehmer 33 ist mit dem Stellungsfühler 32 elektrisch verbunden, um die Länge des Anhaltens aus der Vorwärtsbewegung des Gießkolbens 16 in dessen Zwischenposition zu steuern. Ein Saugzeitnehmer 34 ist mit dem Magnetventil 105 elektrisch verbunden, um die Dauer der Öffnung und des Verschlusses des Magnetventils 105 zu steuern.

Auswerferstifte 36 ragen durch Bohrungen, die in der beweglichen Gußform 4 an Stellen, die dem Formhohlraum 7 gegenüberliegen, ausgebildet sind. Die Auswerferstifte 36 sind an einer Auswerferplatte 35 befestigt, die von einer hydraulischen Einrichtung, die nicht dargestellt ist, hin und her bewegt wird. Nachdem die bewegliche Gußform 4 von der festen Gußform 5 fortbewegt wurde, stoßen die Auswerferstifte 36 in den Formhohlraum 7, um ein Gußteil aus dem Formhohlraum auszuwerfen.

Ein Ausführungsbeispiel mit der beschriebenen Vorrichtung arbeitet auf eine Weise, die im folgenden beschrieben wird.

Als erstes wird der Kolben 20, wie in Fig. 1 dargestellt ist, nach links bewegt, um den Sperrstift 18 zurückzuziehen. Das Zurückziehen wird durch Betätigung des hinteren Grenzstellungsschalters 23 bestätigt. Daraufhin wird die bewegliche Gußform 4 bis zum Anliegen an die feste Gußform 5 bewegt.

Nachfolgend wird eine Metallschmelze durch die Einfüllöffnung 15a in die Gießbüchse 15 gefüllt. Daraufhin wird der Gießkolben 16 vorwärtsgefahren, d. h. wie in Fig. 1 dargestellt ist nach links, mit einer geringen Geschwindigkeit von 0,1 bis 0,2 m/s, so daß Luft in der Gießbüchse davon abgehalten wird, von der Metallschmelze eingeschlossen zu werden und daß die Metallschmelze abgehalten wird, in den Saugkanal 11 zu gelangen. Wenn der Gießkolben in seiner Vorwärtsbewegung die Einfüllöffnung 15a passiert und blockiert hat und die Metallschmelze aufgrund des Druckes des Gießkolbens 16 ca. 80 bis 100% des von der Gießbüchse 15 und dem Ende des Gießkolbens 16 gebildeten Raumes ausfüllt, wird die Position des Gießkolbens 16 in diesem Moment von dem zuvor erwähnten Stellungsfühler 32 erfaßt, so daß der Gießkolben 16 in dieser Position zeitweise angehalten wird. Diese Position der Vorrichtung ist in Fig. 4 dargestellt, aus der man erkennt, daß ein Teil der Metallschmelze in einen Teil des Hauptkanals 9 gegenüber der Gießbüchse 15 gelangt ist.

Während der Vorwärtsbewegung des Gießkolbens 16 ist der Sperrstift 18 in der zurückgezogenen Position gehalten und das Magnetventil 105 öffnet den Durchgang zur Atmosphäre, was durch einen Ausgang 105b dargestellt ist, der zur Atmosphäre bzw. Umgebung geöffnet ist. Daher wird ein Teil der Luft und die durch thermische Zersetzung von Schmiermittel in dem Formhohlraum 7 und der Gießbüchse 15 erzeugten Gase aus dem Formhohlraum 7 und der Gießbüchse 15 durch den Saugtrichter 14, den Saugkanal 11, der Saugleitung 17 und das Magnetventil 105 durch die Vorwärtsbewegung des Gießkolbens 16 ausgeblasen.

Wenn der Gießkolben 16 in der Zwischenposition durch Betätigung des Stellungsfühlers 32 anhält, beginnen der Zeitnehmer 33 des Stempelhaltes und der Saugnehmer 34 zu laufen. Gleichzeitig wird das Magnetventil 105 durch das Erfassungssignal von dem Stellungsfühler 32 betätigt, um die Saugleitung 17 von dem Auslaß 105b zu trennen und eine Verbindung zu einem Saugkanal 105a herzustellen, der zu der Sauganlage 100 führt. Folglich wird die Luft und die Gase in dem Formhohlraum 7 und der Gießbüchse 15 von der Sauganlage 100 durch den Saugtrichter 15, den Saugkanal 11, der Saugleitung 17 und das Magnetventil 105 abgesaugt. Zu diesem Zeitpunkt ist mehr als 80% des von der Gießbüchse 15 und dem Gießkolben 16 gebildeten Raumes mit Metallschmelze gefüllt, so daß dort kein wesentlicher Rest oder Freiraum in der Gießbüchse 15 verbleibt. Dies bedeutet, daß das Volumen des freien Raumes in dem Spritzzylinder im wesentlichen vernachläßigt werden kann und daher die Sauganlage 100 im wesentlichen nur den Formhohlraum 7 abzusaugen hat. Daher kann die Belastung der Sauganlage 100 entsprechend verringert werden. Daher ist es möglich, die Baugröße und das Fassungsvermögen der Sauganlage im Vergleich zu der herkömmlichen Vorrichtung zu verkleinern.

Bei herkömmlichen Vorrichtungen kann der Unterdruck, der in dem Formhohlraum von einer Sauganlage aufgebaut wird, möglicherweise durch Luft, die durch eine Öffnung zwischen einem Stempel und einer Gießbüchse eindringt, gestört werden. Dieses Problem ist jedoch durch die Erfindung überholt, da, wenn der Saugvorgang beginnt, 80 bis 100% des Raumes in der Gießbüchse 15 mit Metallschmelze gefüllt ist, die ebenso solch eine Öffnung ausfüllt und damit das Eindringen von Luft verhindert.

Ferner ist anzumerken, daß, wenn der Raum in der Gießbüchse 15 vollständig (100%) mit Metallschmelze gefüllt ist, ein Teil der Metallschmelze von dem Vakuum angesaugt und durch den Gießlauf 9 in den Gußtrichter 12 fließen würde, um dort zu erstarren. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist frei von diesem Problem, da der Raum in der Gießbüchse 15 nicht vollständig mit Metallschmelze gefüllt wird. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ist der Ausdruck "Füllen des von dem Stempel und der Gießbüchse gebildeten Raumes mit Metallschmelze" derart zu verstehen, daß dieser Raum von der Metallschmelze zu ungefähr 80 bis 100% des Volumens dieses Raumes belegt ist.

Nach Verstreichen der in dem Zeitnehmer 33 für den Stempelhalt bestimmten Zeit, die bei diesem Ausführungsbeispiel ungefähr 1 Sekunde beträgt, wird der Kolben 20 nach rechts bewegt, wie in Fig. 1 dargestellt ist, und bewegt den Sperrstift 18 nach vorne, so daß dieser die Verbindung zwischen dem Saugkanal 11 und der Saugleitung 17 trennt. Nachdem die Unterbrechung von dem vorderen Grenzstellungsschalter 24, der den Sperrstift 18 erfaßt, wenn dieser das vordere Ende des Kolbenhubes erreicht, erfaßt ist, wird der Gießkolben 16 wieder mit hoher Geschwindigkeit vorwärtsgefahren, um die Metallschmelze von dem Raum in der Gießbüchse 15 in den Formhohlraum 7 zu drücken. Damit ist die Metallschmelze vollständig davon abgehalten, in die Saugleitung 17 zu fließen.

Die Saugleitung 100 arbeitet ständig, auch während der Zeit von dem Moment, in dem die Verbindung zwischen dem Saugkanal 11 und der Saugleitung 17 durch den Sperrstift 18 unterbrochen ist bis zu dem Moment, in dem das Einspritzen abgeschlossen ist. Daher wird der Hohlraum 8 für das Gußteil von der Sauganlage 100 über die Überlaufkanäle 13, die Überläufe 10, die Sauglöcher 28a, die Reservoire 29, die Sauglöcher 28b und die Saugnut 27 ständig abgesaugt. Folglich wird die Luft und die in dem Formhohlraum 7 verbleibenden Gase und die während der Einspritzung von außen in den Formhohlraum eingedrungene Luft von der Sauganlage 100 ständig abgesaugt, so daß ein hoher Grad von Unterdruck in dem Formhohlraum 7 gehalten werden kann.

Das Magnetventil 105 hält die Verbindung zwischen der Saugleitung 17 und der Sauganlage 100 für einen bestimmten Zeitraum (3 bis 4 Sekunden in diesem Ausführungsbeispiel), der in dem Saugzeitnehmer 34 eingestellt ist, und nach Verstreichen dieser Zeit verbindet das Magnetventil 105 die Saugleitung 17 mit dem Auslaß 105b zur Umgebung. Das Einspritzen der Metallschmelze in den Formhohlraum 7 ist abgeschlossen, während das Magnetventil 105 die Saugleitung 17 mit der Sauganlage 100 verbindet.

Nachdem die in den Formhohlraum 7 eingespritzte Metallschmelze erstarrt ist, wird die bewegliche Gußform 4 nach links bewegt, wie in Fig. 1 dargestellt ist, und öffnet den Formhohlraum. Die Auswerferstifte 36 werden dann in den Hohlraum für das Gußteil gestoßen, um das erstarrte Gußteil auszuwerfen.

Der zuvor beschriebene Vorgang wird zyklisch wiederholt, um Werkstücke aufeinanderfolgend im Druckgußverfahren herzustellen.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel bietet folgende Vorteile:

• 1. Da ein Teil der durch thermische Zersetzung des Schmiermittels bei Berührung mit der Metallschmelze entstehenden schädlichen Gase an die Umgebung abgegeben werden, ist der Anteil der von der Sauganlage 100 aufzusaugenden Gase reduziert und daher ist die Lebensdauer der Sauganlage 100 vergrößert.
• 2. Da der Gießkolben 16 mit einer geringen Geschwindigkeit von 0,1 bis 0,2 m/s vorwärtsbewegt wird, sind die Luft und die Gase in der Gießbüchse 15 davon abgehalten, von der Metallschmelze eingeschlossen zu werden, bevor die Luft und die Gase von dem Unterdruck abgesaugt werden.
• 3. Das Absaugen beginnt, nachdem 80 bis 100% des Raumes in der Gießbüchse 15 mit der Metallschmelze gefüllt ist. Daher ist das gesamte abzusaugende Volumen verringert, so daß die Leistung und die Größe der Sauganlage 100 verringert und die Absaugzeit vorteilhaft verkürzt werden kann.
• 4. Der Saugkreis zwischen dem Saugtrichter 14 und der Sauganlage 100 ist mit einem großen Querschnitt ausgelegt, so daß der Fließwiderstand entlang dieses Kreises abfällt und einen hohen Absaugeffekt in einer kurzen Zeit ermöglicht.
• 5. Da der Gießkolben 16 in einer Zwischenstellung seines Vorwärtshubes zeitweise angehalten wird, kann die Zeitdauer der Absaugung frei eingestellt werden.
• 6. Da das Einspritzen erst nach Bestätigung der Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Saugkanal 11 und der Saugleitung 17 durch den Sperrstift 18 beginnt, kann ein Eindringen von Metallschmelze in den Saugkreis zuverlässig verhindert werden.
• 7. Der Formhohlraum 7 kann über die Sauglöcher 28 ständig abgesaugt werden, auch nach Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Saugkanal 11 und der Saugleitung 17 durch den Sperrstift 18, d. h. bis die Einspritzung abgeschlossen ist, so daß von außen in den Formhohlraum 7 eingedrungene Luft ebenso wie die Luft und Gase in dem Formhohlraum 7 wirkungsvoll abgesaugt werden können und somit ein verringerter Druck in dem Formhohlraum 7 gehalten werden kann. Die Sauglöcher 28a und 28b sind mit geringer Tiefe ausgebildet, (ca. 0,1 mm in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel), damit die Metallschmelze nicht da hindurchtreten kann. Diese sind mehrfach angeordnet. Zusätzlich sind Reservoire 29 der Sauglöcher zwischen den anliegenden Sauglöchern 28 angeordnet, damit die Metallschmelze abgehalten wird, in die Saugnut 27 zu fließen. Folglich kann der Grad der Absaugung vergrößert werden und die Neigung der Metallschmelze, die Saugkanäle zu verstopfen, ist im Vergleich zu der herkömmlichen Anordnung, bei der die Luft und Gase durch Spalten zwischen den Auswerferstiften und der inneren Oberfläche von den diese Stifte aufnehmenden Bohrungen abgesaugt wurde, unterdrückt. Zusätzlich läuft die Saugnut 27 um den Formhohlraum und ermöglicht somit die Absaugung von Luft durch Saugschlitze, die unvermeidlich zwischen der beweglichen Gußform 4 und der festen Gußform 5 ausgebildet werden.

Die Erfinder haben einen Test durchgeführt, in dem die Druckgußwerkstücke, die von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel einer Druckgußvorrichtung gemäß der Erfindung hergestellt wurden, verglichen wurden mit Druckgußwerkstücken, die von herkömmlichen Vorrichtungen hergestellt wurden. Das mit der herkömmlichen Vorrichtung hergestellte Werkstücke weist eine Dichte von 2,70 g/cm³ auf und enthält 20 cm³ Gas auf 100 g Aluminium, wobei das mit der Vorrichtung des beschriebenen Ausführungsbeispieles der Erfindung hergestellte Werkstück eine Dichte von 2,74 g/cm³ aufweist und nur 3 cm³ Gas auf 100 g Aluminium enthält. Die größere Dichte bedeutet weniger Blasen und Hohlräume in dem Werkstück. Das gemäß der Erfindung hergestellte Werkstück zeigt bei einer T6 Wärmebehandlung nahezu keine Ausdehnung.

In einem weiteren Test wurden Druckgußwerkstoffe von 1 mm Wandstärke durch eine herkömmliche Vorrichtung und durch eine Vorrichtung gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel hergestellt. Das mit dem herkömmlichen Verfahren hergestellte Werkstück wies eine Oberflächenrauheit von 30 µm auf und zerbrach beim Auswerfen. Im Gegensatz dazu wies das mit der Druckgußvorrichtung des beschriebenen Ausführungsbeispieles der Erfindung hergestellte Werkstück eine Oberflächenrauheit von 9 µm und eine zulässige, ausgezeichnete Qualität auf. Der geringere Grad von Oberflächenrauheit zeigt, daß das Fließverhalten der Metallschmelze bemerkenswert verbessert wurde.

Obwohl in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Ende des Sauglochs 28a zu einem Überlauf 10 öffnet, ist diese Anordnung nicht ausschließlich und das Ende des Sauglochs 28 kann direkt zu dem Hohlraum 8 für das Gußteil öffnen.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu erkennen ist, beginnt bei dem Druckgußverfahren gemäß der Erfindung das Absaugen des Hohlraumes für das Gußteil und der Gießbüchse erst, nachdem der durch den Gießkolben und der Gießbüchse gebildete Raum im wesentlichen mit Metallschmelze gefüllt ist. Folglich ist das insgesamt abzusaugende Volumen verringert und ermöglicht, daß die Sauganlage von kleinerer Baugröße und Leistung ist, sowie eine Verringerung der für die Absaugung benötigten Zeit.

Die Absaugung erfolgt während eines zeitweisen Haltes des Gießkolbens. Es ist daher möglich, für die Absaugung eine ausreichend lange Zeitdauer zuzuteilen, indem die Dauer des zeitweiligen Haltes des Gießkolbens angepaßt wird.

Ferner, da das Einspritzen der Metallschmelze in den Formhohlraum durch eine rasche Vorwärtsbewegung des Gießkolbens während der Absaugung des Hohlraumes erfolgt, ist es möglich, einen gewünschten verringerten Druck in dem Formhohlraum während der Einspritzung zu erhalten. Folglich kann die Neigung, Luft und Gase in die Metallschmelze einzuschließen, verringert werden und die Fließeigenschaft der Metallschmelze wird verbessert, damit Druckgußwerkstücke von hoher Qualität und ohne Fehler, wie Blasen oder Oberflächenfalten, entstehen.

Für jene, die mit dem Fach vertraut sind, ist einleuchtend, daß das Druckgußverfahren gemäß der Erfindung leicht und wirkungsvoll durch den Gebrauch des beschriebenen Ausführungsbeispieles eine Druckgußvorrichtung ausgeführt werden kann.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Vakuum-Druckgießen eines metallischen Werkstücks, mit
einer Gießform, die eine feststehende Formhälfte (5) und eine bewegliche Formhälfte (4) aufweist und in der ein Formhohlraum (8) ausgebildet ist,

• - einer Gießbüchse (15), die zusammen mit einem in der Gießbüchse (15) verschiebbaren Gießkolben (16) eine Gießkammer begrenzt, wobei der Formhohlraum (8) und die Gießkammer über einen Gießlauf (9) miteinander verbunden sind,
• - einer Absaugeinrichtung (100),
• - einer Saugleitung (17), die über einen in der Gießform ausgebildeten Saugkanal (11) mit dem Formhohlraum (8) verbunden ist,
• - einem in der Saugleitung (17) angeordneten Hauptventil (105), das in einer ersten Stellung die Saugleitung (17) in Strömungsverbindung mit der Absaugeinrichtung (100) hält,
• - einem Sperrventil (18), das in seiner Sperrstellung den Saugkanal (11) sperrt,
• - einem Stellungsfühler (32) zur Ermittlung der Stellung des Gießkolbens (16) und
• - einer Steuereinrichtung (34, 33) zur Steuerung des Hauptventils (105) und des Sperrventils (18) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Stellungsfühlers (32),
  wobei der vorlaufende Gießkolben (16) Metall aus der Gießkammer in den Formhohlraum (8) drückt,
  dadurch gekennzeichnet, daß
  die Sperrstellung des Sperrventils (18) mittels eines Grenzstellungsschalters (24) erfaßt wird,
  daß das Hauptventil (105) in einer zweiten Stellung die Saugleitung (17) mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung hält,
  daß die Steuereinrichtung (33, 34) das Hauptventil (105) aus seiner zweiten in seine erste Stellung erst dann umschaltet, wenn der Gießkolben (16) bei einer Vorlaufbewegung in der Gießbüchse (15) eine bestimmte Stellung erreicht hat, bei der das Metall die Gießkammer im wesentlichen ausfüllt,
  daß die Steuereinrichtung (33, 34) das Sperrventil (18) in seine Sperrstellung schaltet, während der Gießkolben (16) in der bestimmten Stellung verharrt,
  daß der Gießkolben (16) seine Vorlaufbewegung aus der bestimmten Stellung heraus erst dann fortsetzt, wenn der Grenzstellungsschalter (24) die Sperrstellung des Sperrventils (18) erfaßt, und
  daß der Formhohlraum (8) über eine Saugnut (27) mit der Saugleitung (17) zwischen dem Hauptventil (105) und dem Sperrventil (18) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Saugdurchgang, der den Formhohlraum (8) mit der Saugnut (27) verbindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugdurchgang desweiteren ein Saugloch (28a, 28b) und einen Sauglochschacht (29, 10) hat, wobei die Tiefe des Sauglochschachts (29, 10) größer ist als die des Sauglochs (28a, 28b).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugdurchgang desweiteren eine Anzahl von Sauglöchern (28a, 28b) und eine Anzahl von Sauglochschächten (29, 10) hat, wobei das Saugloch (28a, 28b) und der Sauglochschacht alternierend angeordnet sind, wobei die Tiefe des Sauglochs (29, 10) und des Sauglochschachts (29, 10) mit zunehmender Annäherung an die Saugnut (27) verringert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugnut (27) derart angeordnet ist, daß sie sich im wesentlichen um den Formhohlraum (8) erstreckt und eine Anzahl von Saugdurchgängen zwischen der Saugnut (27) und dem Formhohlraum (8) vorgesehen sind.