DE3632929A1 - Verfahren und einrichtung zum fuellen der giesskammer von metall-druckgiessmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen der waagerechten oder geneigten Füllkammer von Metall- Druckgießmaschinen. - Sie betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Funktionsfähigkeit von Metall-Druckgießmaschinen wird u. a. beeinflußt durch sog. Auswaschungen der Innenwand der Gießkammer, die hauptsächlich in dem der Füllöffnung diametral gegenüberliegenden Wandbereich der Gießkammer auftreten. Dies ist insbesondere bei waagerechten und leicht geneigten Füllkammern der Fall. - Im eigentlichen Sinne sind diese Auswaschungen keine Einwölbungen oder Eindellungen des Kernmaterials der Gießkammer. - Insbesondere in Abwesenheit von diffusionshemmenden Mitteln und Einflüssen entsteht an der Kammerinnenwand eine Wechselbeziehung zwischen Gießmetall und Gießkammerinnenwand. Es bildet sich eine Al₃Fe-Phase, die sehr spröde ist und die sich bereits bei geringer mechanischer Beanspruchung von der Kammerinnenwand löst. Dieses, die sog. Auswaschungen bewirkende Lösen von Abschnitten der genannten intermetallischen Verbindung von der Kammerinnenwand wird durch verschiedene Faktoren begünstigt, u. a. durch eine hohe Grenzflächentemperatur des Gießmetalls an dem Auftreffbereich auf die Kammerinnenwand, durch eine pro Zeiteinheit große Metallmenge und die Abwesenheit von diffusionshemmenden Mitteln, z. B. einer Oberflächennitrierung der Innenwand der Gießkammer. - Diese Faktoren lassen sich nicht immer in einer solchen Weise berücksichtigen, wie dies an sich wünschenswert wäre. Es entstehen immer wieder Auswaschungen der genannten Art.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Standzeit und Betriebsbereitschaft von Gießkammern von Metall-Druck­ gießmaschinen zu erhöhen und zwar unabhängig von der Gießmetallmenge, der Füllzeit, der Schußzahl und -dauer und anderen Faktoren, z. B. der Oberflächenbehandlung der Kammerinnenwand oder von Temperaturbedingungen. Dies soll mit einfachen Verfahrensschritten und mit Hilfe konstruktiv einfacher Mittel erfolgen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vor. Die Verfahrensunteransprüche dienen der Verbesserung und Weiterentwicklung der Verfahrensschritte des Hauptanspruches. Die Einrichtungsunteransprüche nennen Merkmale, die der vorteilhaften Ausbildung einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens dienen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, den Auftreffwinkel des Gießmetalls auf die Innenwand der Gießkammer derart zu gestalten, daß nicht nur eine nachteilhafte mechanische Beanspruchung der intermetallischen Phase an der Innenwand der Füllkammer verhindert wird, vielmehr auch eine günstige Temperaturführung an der Innenwand der Gießkammer dadurch erreicht wird, daß beim Einfüllen das Gießmetall vorzugsweise beidseitig der Längsmittelebene der Gießkammer an deren Innenwand herabläuft und hierdurch bei jeder neuen Füllung der Kammer deren Wände über einen größeren Bereich als bisher erwärmt werden.

Auf der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Verfahren an Hand zweier Ausführungsbeispiele der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens erläutert und zwar zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die Gießkammer mit einer Fülltülle,

Fig. 2 den gleichen Querschnitt der Gießkammer mit dem unteren Abschnitt einer Füllwanne,

Fig. 3 einen symmetrisch zur Längsmittelebene der Gießkammer angeordneten und ausgebildeten Strömungsleiter,

Fig. 4 bis 7 die Fülltülle nach Fig. 1 und den in diese einzusetzenden Strömungsleiter und

Fig. 8 und 9 eine Anordnung der Fülltülle, bei welcher diese einem Blasstrom ausgesetzt wird.

Die zylindrische, waagerechte Gießkammer 1 weist die Füllöffnung 2 auf, die symmetrisch zur Längsmittelebene L der Gießkammer 1 angeordnet ist und entweder rechteckigen, ovalen oder quadratischen Querschnitt aufweist.

In die Öffnung 2 ist die Fülltülle 3 eingesetzt, die sich mit ihrem unteren Ende 4 auf eine Schulter 5 der Gießkammerwand abstützt. Die Außenwand der Tülle ist der Form der Öffnung 2 entsprechend ausgebildet und weist, wie dargestellt, eine senkrechte Außenwand 6 auf. Die Innenwand 7 der Tülle hingegen besitzt einen oberen, kegligen Anschnitt 8, an den sich ein etwa senkrechter Wandabschnitt 9 anschließt, der unter Verringerung der Wanddicke der Fülltülle in einen gegenüber der Vertikalen schrägen Wandabschnitt 10 ausläuft. Der untere Bereich 11 dieses Wandabschnitts kann stufenlos in den Abschnitt 12 der Innenwand 13 der Gießkammer übergehen. Bei gleichmäßiger Dicke der Kammerwand ist die Innenwand 13 wie die Außenwand 14 der Kammer zylindrisch gestaltet.

In der Tülle 3 ist in Längsrichtung derselben und symmetrisch zur Längsmittelebene L der Kammer 1 ein Strömungsleiter 15 für das Gießmetall angeordnet, der sich in dargestelltem Beispiel als Strömungsteiler darstellt. Der Strömungsleiter 15 hat etwa dreieckförmigen Querschnitt mit einer oberen Kante 16 an den spitzwinklig zueinander gelegenen Teilerflächen 17, 18; er ist mit seiner oberen Kante 16 am Übergang zwischen dem Anschnitt 8 und dem senkrechten Innenwandabschnitt 9 der Tülle 3 gelegen. Das untere, breitere Ende 19 des Strömungsleiters liegt um einiges oberhalb der unteren Kante 20 der Tülle 3. Die Gestaltung und Anordnung des Strömungsleiters 15 richtet sich u. a. nach dem Innendurchmesser der Tülle 3, dem Durchmesser der Gießkammer 1 und dem in die Kammer einzufüllenden Material.

Der Strömungsleiter 15 besteht vorzugsweise aus einem mechanisch bearbeitbarem Material mit geringer Benetzungstendenz durch das Gießmaterial und/oder aber die Oberfläche des Strömungsleiters ist mit einer diffusionshemmenden, z. B. nitrierten Oberfläche versehen.

Vorzugsweise sind, wie aus Fig. 1 erkennbar ist, die Teilerflächen 17, 18 des Strömungsleiters leicht geschwungen, d. h. leicht konkav gewölbt, so daß, wie nachstehend beschrieben ist, das Gießmaterial am unteren Ende des Strömungsleiters 15 auswärts gegen die gegenüberliegenden Wandbereiche 11 der Tülle und die Abschnitte 12, 21 der Füllkammerwand geleitet wird.

In Fig. 2 ist statt der Einfülltülle 3 der Ansatz 21 einer Füllwanne 22 in die Öffnung 2 der Gießkammer 1 eingesetzt. Hier ergeben sich wiederum Wandabschnitte 9, 10, wie auch wiederum ein Strömungsteiler Anwendung findet, der die Ausbildung des Strömungsleiters 15 nach Fig. 1 hat.

Fig. 1 und 2 verdeutlichen die Wirkung des als Strömungsteiler wirkenden Strömungsleiters 15. Das durch die Fülltülle 3 bzw. den Ansatz 21 zufließende Gießmetall wird durch den Strömungsleiter 15 in zwei Teilströme S ₁ und S ₂ geteilt. Jeder der Teilströme erhält durch den Strömungsleiter 15 eine nach außen, d. h. von der Längsmittelebene L abgekehrte Richtung, so daß jeder Teilstrom tangential oder etwa tangential auf den Bereich 11 oder die darunter liegenden Abschnitte 12, 21 der Innenwand der Gießkammer geleitet wird. Dies hat zur Folge, daß das flüssige Metall an den Abschnitten 12, 21 der Innenwand der Kammer 1 entlang geleitet wird und zur tiefsten Stelle der Füllkammer gelangt. Hierdurch wird eine mechanische Beanspruchung der intermetallischen Phase auf der Innenwand der Kammer 1 und damit Auswaschungen, wie sie eingangs beschrieben sind, vermieden. Darüber hinaus aber wird durch die Berührung des Flüssigmetalls bereits in dem Bereich 11 und dem Abschnitt 21 eine Beaufschlagung der Kammerwand über fast den ganzen Innenumfang der Kammer erreicht, was bedeutet, daß ein großer Umfangsbereich der Innenwand der Kammer durch das heiße Flüssigmetall beim Füllen der Kammer beaufschlagt und erwärmt wird, wodurch Wärmespannungen beim Füllvorgang selbst vermieden werden.

Der Strömungsleiter 15 weist an seinen Stirnwänden 23, 24 je eine Führungsfeder 25 auf, die sich in der Längsmittelebene M des Strömungsleiters 15 und damit in der Längsmittelebene L der Kammer 1 erstreckt. Die Tülle 3 (in dargestelltem Beispiel wird Nachstehendes an Hand der Tülle der Fig. 1 erläutert) besitzt an den den Stirnwänden 23, 24 des Strömungsleiters 15 benachbarten Wänden 27, 28 je eine vertikale in der Kammermittelebene L verlaufende Vertikalnut 29, 30, die bei 31 einen Bodenanschlag aufweist. Durch die Feder 25 und die Nuten 29, 30 kann der Strömungsleiter in die gewünschte Lage in der Fülltülle 3 eingesetzt werden. Die Höhenlage des Strömungsleiters 15 innerhalb der Fülltülle 3 kann durch Einsätze 32 gewählt werden, wozu unterhalb des unteren Endes 33 der Feder 25 ein Bereich 34 an den Stirnwänden 23, 24 vorgesehen ist, der die Einsätze 32 in ihrer Lage in den Nuten 29, 30 hält.

Das Ablenken des Gießmetallstromes in Richtung nach außen, d. h. in Richtung einer Tangente an den Abschnitten 12 und 21 bewirkt kein senkrechtes Auftreffen der Gießströme, vielmehr das Abgleiten der Ströme ohne nennenswerte mechanische Beanspruchung der intermetallischen Phase an der Kammerinnenwand.

Fig. 8 und 9 zeigt eine mittels eines Luftstromes zu reinigende Fülltülle 3. Diese trägt eine die Außenwand 6 umschließende Schelle 40 mit einem um die Achse 41 schwenkbaren Arm 42, der die Tülle 3 aus der Stellung nach Fig. 8 in die Stellung 8′ nach Fig. 9 und zurück bewegen kann. Der Rand 2 a der Füllöffnung 2 der Gießkammer 1 ist der bogenförmigen Bewegung der Fülltülle 3 ebenso angepaßt wie der untere Rand 3 a derselben, damit ein möglichst glattwandiger Übergang zwischen der Tülleninnenwand und der Kammerinnenwand gegeben ist. - Da der Strömungsleiter 15 in Richtung seiner senkrechten Mittelebene M in der Tülle festgelegt ist, behält er bei der Schwenkbewegung der Tülle um die Achse 41 seine Lage in der Tülle 3 bei.

An den Teilerflächen 17, 18 und an der Innenwand 7 der Tülle 3 sich bildende Oxydhaut wird durch einen Luft- oder Gasstrom 43 gelöst und wird nach unten aus der Tülle entfernt.

Claims (14)

1. Verfahren zum Füllen der waagerechten oder geneigten Gießkammer von Metall-Druckgießmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Gießmetallmenge in Richtung einer Tangente an einem der seitlichen Abschnitte der Innenwand der Füllkammer abgelenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießmetallmenge an oder in der Einfüllöffnung oder Wanne der Füllkammer hälftig geteilt und beide Teilmengen gleichmäßig in Richtung der beiden Tangenten an die seitlichen Abschnitte der Kammerinnenwand abgelenkt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 unter Anwendung einer Fülltülle, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießmetall oder Teilmengen gegen die Innenwand der Fülltülle geleitet wird bzw. werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießmetall oder die Teilmengen in einem Bereich von 0 bis 45° oberhalb der waagerechten Mittelebene der Füllkammer auf deren Innenwand auftrifft bzw. auftreffen.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung der Einfüllöffnung (2) der Gießkammer (1) oder der Füllwanne ein mindestens eine auswärts gerichtete Schrägfläche (17, 18) aufweisender Strömungsleiter (15) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsleiter (15) ein sich in Längsrichtung der Kammer erstreckender Strömungsteiler von im Querschnitt etwa dreieckiger Form mit einer nach oben weisenden Längskante (16) ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (17, 18) des Strömungsteilers (15) konkav gewölbt sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 5 und einem oder mehreren der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Einfüllöffnung (2) der Füllkammer oder -wanne ein Fülleinsatz (3) mit gewölbten Innenwänden und geraden Stirnwänden (27, 28) eingesetzt ist, der Strömungsleiter (15) oder Strömungsteiler die lichte Länge des Fülleinsatzes (3) hat und die Einsatzstirn­ wände (27, 28) mit unten geschlossenen, oben offenen Führungsnuten (29, 30) versehen sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (23, 24) des Strömungsleiters (15) oder Strömungsteilers je eine Rippe (Feder 25) aufweisen.

10. Einrichtung nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsleiter (15) oder Strömungsteiler aus einem mechanisch bearbeitbaren Material mit geringer Benetzungstendenz durch das Gießmetall und/oder mit einer Oberfläche mit dieser Tendenz besteht.

11. Einrichtung nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungs­ leiter (15) in der Fülltülle allseitig ist, und die Fülltülle (3) aus dem Bereich der Füllöffnung bewegbar ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fülltülle (3) aus keramischem Werkstoff besteht und von einer metallischen Manschette umschlossen ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fülltülle (3) mittels eines Armes (42) um 180° verschwenkbar ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der um 180° verschwenkten Fülltülle (3) eine diese ausblasende Blaseinrichtung angeordnet ist.