DE3725333A1 - Hochdruck-gussverfahren - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hochdruck- Gußverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1,

Falls beim Hochdruck-Gießen beispielsweise Formgießen oder Stranggießen das geschmolzene Metall innerhalb eines Hohlraums rasch gekühlt und verfestigt wird, erreicht das geschmolzene Metall nicht die Randbereiche des Hohlraums, wodurch die Qualität des Gußproduktes nachteilig beeinflußt wird. Um dies zu verhindern wird das geschmolzene Metall mit hoher Geschwindigkeit in die Gußform eingeführt, wobei die Gußform und die Gußhülse auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten werden. Nach Durchführung des Gußvorgangs muß jedoch das geschmolzene Metall rasch abgekühlt und in die feste Phase umgewandelt werden.

Um dies zu erreichen ist es somit bereits bekannt, wärmeisolierende Materialien, beispielsweise Asbestmaterialien oder bestimmte Papiere, auf den mit dem geschmolzenen Metall in Berührung gelangenden Kontaktoberflächen der Gußformen und -hülsen aufzubringen. Weiterhin kann an die betreffenden Oberflächen ein Gußlösemittel aufgebracht werden oder die Gußformen und -hülsen können aus keramischen Materialien hergestellt werden. Schließlich besteht die Möglichkeit, sowohl die Gußformen wie auch Gußhülsen mit Hilfe eines Heizgerätes zu erhitzen.

Bei Verwendung eines keramischen Materials kann ein gewisser Wärmestaueffekt erreicht werden, weil das betreffende Material eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Das betreffende Material ist jedoch nicht in der Lage, gleichzeitig eine rasche Abühlung hervorzurufen. Bei Verwendung eines Heizgerätes kann zwar ein guter Wärmestaueffekt erreicht werden, falls die Gußform bis nahe an die Temperaturn des geschmolzenen Metalls erhitzt wird, in welchem Fall jedoch eine rasche Abkühlung bei hohem Druck nicht zustande kommt. Dasselbe gilt, falls ein wärmeisolierendes Material an die Kontaktflächen des geschmolzenen Metalls geklebt wird, in welchem Fall ebenfalls eine rasche Abkühlung nicht zu erwarten ist. Beim Auftragen eines Gußlösemittels auf die Kontaktoberflächen des geschmolzenen Metalls kann zwar ein Abbrennen dieser Oberflächen verhindert werden, in welchem Fall jedoch weder der gewünschte Wärmestau noch eine gewünschte rasche Abkühlung zustande kommt. Falls Asbestmaterialien auf die Kontaktflächen des geschmolzenen Metalls geklebt werden, kann zwar ein guter Wärmestaueffekt erreicht werden, sobald jedoch die Temperatur 500°C überschreitet, wird Asbest unter Bildung eines Gases oxidiert, wobei sowohl das Gas wie auch das in das geschmolzene Metall eingemischte verbrannte Asbest zu Gußfehlern führen. Die verbrannten und carbonisierten Stücke haften fernerhin an der Gußform, wodurch bei Verringerung der Wärmeleitfähigkeit eine rasche Abkühlung verhindert wird. Beim Aufbringen von Papier auf die Kontaktoberflächen des geschmolzenen Metalls wird dieses Papier bei hohen Temperaturen einer Oxidation und Dekomposition ausgesetzt, was zur Entstehung giftiger Gase führt.

Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Hochdruck-Gießverfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß unter Vermeidung der oben genannten Nachteile einerseits während des Einführens des flüssigen Gußmaterials eine zufriedenstellende Wärmeisolierung zustande kommt, während in der Folge eine rasche Abkühlung der innerhalb der Gußform befindlichen Schmelze zustande kommt.

Erfindungsgemäß wird dies durch Vorsehen der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich anhand der Unteransprüche.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß beim anfänglichen Einleiten der Schmelze durch eine Gußhülse in einen Hohlraum die Schmelze keinem Druck ausgesetzt ist. Die Schmelze wird dabei in Berührung mit einem hohlen plattenförmigen Element gebracht, welches eine geringe Kontaktfläche und demzufolge niegrige Wärmeleitfähigkeit besitzt. Dieses hohle Element wird dabei aufgeheizt und durch Verbrennung oder dgl. carbonisiert, wobei die Temperatur des geschmolzenen Metalls durch das hohle carbonisierte Element aufrechterhalten wird. Wenn dann in der Folge das geschmolzene Metall unter Druck gesetzt wird, dringt dasselbe in das hohle Element ein bzw. wird dieses Element oder sein Carbid zusammengedrückt, wodurch das geschmolzene Metall in unmittelbaren Kontakt mit der Innenwandung der Gußform gelangt, welche sich auf relativ niedriger Temperatur befindet. Die Wärme des geschmolzenen Metalls kann demzufolge sehr rasch durch die Oberflächen der inneren Wandungen der Gußform absorbiert werden, so daß das geschmolzene Metall rasch abgekühlt und in den festen Aggregatzustand umgewandelt wird.

Die Erfindung soll nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtschnittansicht einer Gußmaschine,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht der Gußform sowie der Gußhülse bei der Gußmaschine von Fig. 1,

Fig. 3 und 4 vergrößerte Schnittansichten des eingebrachten geschmolzenen Metalls während des Anfangszustandes der Metallinjektion und nach der Metallkompremierung,

Fig. 5 und 6 graphische Darstellungen der Temperaturen der Metallschmelze sowie der Gußform während des Metallinjektionsvorgangs und

Fig. 7 und 8 vergrößerte Schnittansichten einer abgewandelten Ausführungsform unter Darstellung der in die Gußform eingebrachten Metallschmelze während des Metallinjektionsvorgangs und nach der Kompremierung der Metallschmelze.

Die in Fig. 1 dargestellte Druckgußmaschine 21 weist eine horizontale Halteeinheit 22 und eine vertikale Halteeinheit 23 auf. Die horizontale Halteeinheit 22 ist dabei an einem sich in horizontaler Richtung erstreckenden Maschinengestell 24 befestigt, das auf dem Boden fixiert ist. An einer im rückwärtigen Bereich der oberen Fläche des Maschinengestells 24 vorgesehenen Öffnung ist eine stationäre Platte 25 befestigt, welche eine L-förmige Konfiguration aufweist, wobei ein im wesentlicher quadratischer Vertikalteil 25 a sich an einen Horizontalteil 25 b anschließt, der bis in den Bereich einer beweglichen Platte 28 reicht. Die Breite des an dem Maschinengestell 24 befestigten horizontalen Teils 25 b ist dabei geringfügig kleiner als die des vertikalen Teils 25 a. Eine weitere nicht dargestellte stationäre Platte ist am anderen Ende des Maschinengestells 24 derart befestigt, daß sie der stationären Platte 25 gegenüberliegt. Die beiden stationären Platten sind dabei durch Stangen 27 miteinander verbunden, welche jeweils durch die vier Ecken der stationären Platten hindurchführen. Entlang der Stangen 27 ist die bereits erwähnte bewegliche Platte 28 verschiebbar angeordnet, so daß sie der stationären Platte 25 gegenüberliegt, wobei sie über einen Kippmechanismus 29 mit einem im Bereich der anderen stationären Platte vorgesehenen Klemmzylinder in Verbindung steht. An der stationären Platte 25 liegt eine stationäre Gußformhälfte 30 auf, welche mit Hilfe eines Verriegelungselementes 31 an Bewegungen in der vertikalen Richtung gehindert wird. An der beweglichen Platte 28 liegt hingegen eine bewegliche Gußformhälfte 32 auf, welche mit Hilfe eines entsprechenden Verriegelungselementes 33 ebenfalls an Bewegungen in der vertikalen Richtung gehindert wird. Die beiden Gußformhälften 30 und 32 können in horizontaler Richtung bewegt werden, so daß sie entlang einer Berührfläche 34 aufeinander zum Aufliegen gelangen. Im zusammengespannten Zustand ergeben die beiden Gußformhälften 30 und 32 einen Gußhohlraum 35, eine darunter angeordnete Einlaßbohrung 36 sowie eine vertikale Öffnung 37, welche in die Einlaßbohrung 36 übergeht. An der Innenoberfläche der vertikalen Öffnung 37 ist eine gespaltene Hülse 38 befestigt. Die bewegliche Gußformhälfte 32 ist mit einem Auswurfmechanismus 39 versehen, mit welchem das gegossene Endprodukt entfernt werden kann.

Die vertikale Halteeinheit 23 ist mit vier Stangen 40 versehen, welche in den horizontalen Teil 25 b der stationären Platte 25 eingeschraubt sind. Der Abstand zwischen diesen Stangen 40 ist dabei kleiner als der der Stangen 27. Die Stangen 40 erstrecken sich durch das Maschinengestell 24 in eine unterhalb der Bodenfläche angeordnete Kammer 41. Die unteren Enden der Stangen 40 sind mittels Muttern 43 an den vier Ecken einer Trägerplatte 42 befestigt, welche von oben her eine U- förmige Konfiguration besitzt. Von der Trägerplatte 42 wird ein drehbar gelagerter Einspritzmechanismus 44 gehalten. Dieser Einspritzmechanismus 44 besteht dabei aus einer rechteckigen oberen stationären Platte 45 und einer unteren stationären Platte 46, welche miteinander über Stangen 47 verbunden sind. Die oberen Enden dieser Stangen 47 sind dabei in die obere stationäre Platte 45 eingeschraubt, während die unteren Enden gegenüber der unteren stationären Platte 46 mittels Muttern 48 gehalten sind. Die obere stationäre Platte 45 ist in ihrer Mitte mit einem vertikalen Stift 49 versehen, welcher zwischen den beiden Schenkeln der U-förmigen Platte 42 derart festgeklemmt ist, daß er eine drehbare Lagerung des Einspritzmechanismus 44 gegenüber der Trägerplatte 42 bildet. Im mittleren Bereich halten die beiden stationären Platten 45 und 46 einen dazwischen angeordneten Einspritzzylinder 50. Die Kolbenstange 51 des Einspritzzylinders 50 erstreckt sich dabei durch die obere stationäre Platte 45 hindurch, wobei am oberen Ende der Kolbenstange 41 mittels eines Kupplungselementes 53 ein Stößel 52 gehalten ist. Die untere stationäre Platte 46 hingegen ist mit einem öleinlaßkanal 54 versehen. Mit Hilfe eines Paares an der oberen stationären Platte 45 befestigten Stiftes 56 ist ein glockenförmiger Block 55 befestigt, dessen unteres Ende derart geformt ist, daß innerhalb desselben das Kupplungselement 53 zu liegen gelangt. Der glockenförmige Block 55 ist mit Zylindern 57 versehen, in welche öl unter Druck eingeführt werden kann, um auf diese Weise eine vertikale Bewegung des glockenförmigen Blockes 55 und damit der Kolbenstange 51 zu erreichen. Am oberen Ende des Blockes 55 ist eine zylindrische Eingußhülse 58 befestigt, welche denselben Durchmesser wie die stationäre Hülse 38 besitzt und koaxial zu derselben verläuft. Im anghobenen Zustand des Blockes 55 und der Kolbenstange 51 wird die Eingußhülse 58 gegen die stationäre Hülse 38 gedrückt, während im abgesenkten Zustand des Blockes 55 beide Hülsen, 58, 38 voneinandr getrennt sind. An der oberen stationären Platte 45 ist ein schwenkbarer Zylinder 59 mit einer Kolbenstange 60 befestigt, deren freies Ende schwenkbar mit einer der Stangen 57 verbunden ist, demzufolge im zurückgezogenen Zustand der Kolbenstange 60 der Einspritzmechanismus 44 um den Stift 49 geschwenkt ist, so daß in diesem Zusand geschmolzenes Metall in die Eingußhülse 58 eingegossen werden kann.

Die beschriebene Druckgußmaschine arbeitet wie folgt:

Nach Einführen des Stößels 52 in die Eingußhülse 58 wird der schwenkbare Zylinder 59 betätigt, wodurch der Einspritzmechanismus 44 um den Stift 49 geschwenkt wird. Nach Eingießen von geschmolzenem Metall in die Eingußhülse 58, - was beispielsweise mit Hilfe eines Schöpfgefäßes vorgenommen werden kann -, wird der schwenkbare Zylinder 59 in der entgegengesetzten Richtung betätigt, wodurch der Einspritzmechanismus 44 in die vertikale Position gebracht wird. In der Folge wird dann unter Druck stehendes Öl gleichzeitig in die Zylinder 59 und in den Einspritzzylinder 50 eingeführt, wodurch die Eingußhülse 58 und der Stößel 52 angehoben werden, wodurch die Eingußhülse 58 gegen die untere Stirnfläche der stationären Hülse 38 gedrückt wird. Mit Hilfe des nicht dargestellten Klemmzylinders und des Kippmechanismus 29 wird dann die bewegliche Platte 28 und mit ihr die bewegliche Gußformhälfte 32 bewegt, so daß beide Gußformhälften 30 und 32 zusammengedrückt werden. Nachdem die Eingußhülse 58 gegen die stationäre Hülse 38 gedrückt worden ist, wird in den Einspritzzylinder 50 unter Druck stehendes Öl eingeführt, wodurch der Stößel 52 angehoben wird, was zur Folge hat, daß geschmolzenes Metall über die Hülsen 58 und 38 und die Einlaßbohrung 36 in den Gußhohlraum 35 injiziert wird. Nach Injektion und Abkühlung des Gußproduktes wird die Gußhülse 58 von den beiden Gußformhälften 30 und 32 abgezogen. Nach Öffnung der Gußformhälften 30 und 32 unter Betätigung des Gußformklemmzylinders wird das gegossene Produkt mit Hilfe des Auswurfmechanismus 39 aus den beiden Gußformhälften 30 und 32 entfernt, wodurch der jeweilige Arbeitszyklus beendet wird.

Fig. 2 zeigt die Gußform und die Eingußhülse der Druckgußmaschine von Fig. 1, um auf diese Weise das erfindungsgemäße Hochdruck-Gußverfahren zu erläutern. Fig. 3 zeigt dabei die Gußform während des anfänglichen Injektionsvorgangs von geschmolzenem Metall, während Fig. 4 die Gußform zeigt, nachdem das geschmolzene Metall unter Druck gesetzt worden ist. Bei der Druckgußmaschine handelt es sich dabei um eine der Art sowie sie beispielsweise in der US-PS 46 55 274 beschrieben ist.

Gemäß Fig. 2 bis 4 ist der Gußhohlraum 35 auf beiden Seiten der Berührfläche 34 zwischen den beiden Gußformhälften 30 und 32 im geschlossenen Zustand angeordnet. Die stationäre Hülse 38 paßt dabei in eine Bohrung, welche durch die unterhalb des Gußhohlraumes 35 angeordnete Einlaßbohrung 36 gebildet wird. Die Einlaßhülse 58 wird dabei durch den glockenförmigen Block 55 gehalten. Diese Eingußhülse 58 kann dabei im Bezug auf die stationäre Hülse 38 entsprechend abgezogen werden. Der am vorderen Ende des Stößels 52 vorgesehene Stößelkopf 52 a liegt dabei innerhalb der Bohrung der Eingußhülse 58.

Gemäß der Erfindung sind dünne poröse Elemente 69 und 70 beispielsweise aus papierähnlichen Aluminiumoxid-, Siliciumoxid-Keramikfasern an den Innenwandungen der Gußhohlräume 35 der Gußformhälften 30 und 32 sowie den Innenwandungen der Hülsen 38 und 58 angelegt, wobei die Befestigung mit Hilfe eines Gußlösemittels, beispielsweise wasserlöslichem Graphit erfolgt.

Das Hochdruck-Gußverfahren unter Verwendung derartiger poröser dünner Elemnte 69, 70 soll nunmehr erläutert werden. Die von der stationären Hülse 38 abgezogene Eingußhülse 58 wird geneigt, um auf diese Weise geschmolzenes Metall 71, beispielsweise Aluminium injizieren zu können. Daraufhin wird die Eingußhülse 58 erneut wieder gegenüber der stationären Hülse 38 vertikal ausgerichtet und mit Hilfe des jeweiligen Zylinders eingeschoben. Sobald der Stößel 52 mit Hilfe des Einspritzzylinders nach vorwärts bewegt wird, gelangt flüssiges Metall 71 durch die stationäre Hülse 38 und den durch die Einlaßbohrung 36 sich ergebenden verengten Bereich in die jeweiligen Gußhohlräume 35. Das geschmolzene Metall 71 wird dabei mit den Innenwandungen der Eingußhülse 58 und der Gußhälften 30 und 32 in Berührung gebracht. Während der Anfangsperiode der Injektion steht das geschmolznene Metall 71 nicht unter Druck, so daß die porösen dünnen Elemente 69 und 70 nicht vom Metall durchdrungen werden. Diese dünnen Elemente 69 und 70 besitzen dabei aufgrund der innerhalb derselben vorhandenen Luft gute Wärmeisolier- und Wärmestaueigenschaften wegen der geringen Kontaktoberfläche. Die Temperatur des die dünnen Elemente 69 und 70 berührenden geschmolzenen Metalls 71 wird demzufolge konstant gehalten. Fig. 3 zeigt dabei den Zustand der Gußform während der Anfangsperiode der Injektion von geschmolzenem Metall. Es sei bemerkt, daß bei dieser Ausführungsform die verwendeten dünnen Elemente 69, 70 in Form keramischer Faserplatten ausgebildet sind, welche eine Dicke zwischen 0,5 und 2 mm aufweisen, wobei diese keramischen Fasern eine Temperatur im Bereich zwischen 1 300 und 1 500°C wiederstehen können. Diese Fasern besitzen dabei bei einer Dicke von 1 mm eine mechanische Festigkeit von 4 kg/25 mm bei einer Porosität von 90 und 95%.

Sobald der Stößel 52 weiter nach vorwärts bewegt wird, wird das innerhalb der Gußhohlräume 35 vorhandene geschmolzene Metall 71 kompremiert. Sobald der Druck des flüssigen Metalls den Eindringdruck in die dünnen Elemente 69 und 70 überschreitet, strömt das geschmolzene Metall 71 in diese dünnen Elemente 69 und 70. Gemäß Fig. 4 erreicht dabei das geschmolzene Metall 71 die inneren Oberflächen der Druckformhälften 30 und 32. Das geschmolzene Metall wird demzufolge durch die inneren Wandoberflächen sehr rasch abgekühlt und gelangt in den verfestigten Zustand.

Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung der Veränderung der Temperatur des geschmolzenen Metalls vom Anfang der Metallinjektion während der Verfestigung. Die Temperatur ist dabei entlang der Ordinate aufgetragen, während die Zeit entlang der Abszisse gezeigt ist. Die Kurve A zeigt dabei die Veränderung der Temperatur des geschmolzenen Metalls bei Nichtverwendung eines wärmeisolierenden Materials. Die Kurve B hingegen zeigt die Veränderung der Temperatur des geschmolzenen Metalls sobald Asbest als wärmeisolierendes Material verwendet wird. Die Kurve C schließlich zeigt die Temperatur des geschmolzenen Metalls, sobald gemäß der vorliegenden Erfindung als wärmeisolierendes Material keramische Fasern verwendet werden. In diesem Fall beträgt die Temperatur des geschmolzenen Aluminiums 71 780°C, während die Temperatur der Gußformhälften 30 und 32 auf 170 bis 200°C gehalten wird. Anhand von Fig. 5 ist dabei erkennbar, daß die Zeit zur Abkühlung des Gußes bei Nichteinsatz eines wärmeisolierenden Materials bis zur Erreichung einer vorgegebenen Temperatur ein paar Sekunden beträgt, während die Zeit zur Abkühlung des Gußes bei Verwendung von keramischen Fasern, - beispielsweise eines porösen dünnen Elementes 69 - in der Größenordnung von etwa 2 Minuten liegt. Bei Verwendung von Asbest als wärmeisolierendes Material ergibt sich eine entsprechende Abkühlzeit, welche zwischen diesen beiden Werten liegt.

Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung der Veränderung der Temperatur der Gußformen von Beginn des Einspritzens von geschmolzenem Metall bis zur Metallverfestigung. Die Temperatur ist dabei entlang der Ordinate aufgezeichnet, während entlang der Abszisse die Zeit erkennbar ist. Die Kurve C zeigt dabei die Veränderung der Temperatur der Form bei Nichtverwendung eines wärmeisolierenden Materials. Die Kurve D hingegen zeigt die Veränderung der Temperatur der Form bei Verwendung von keramischen Fasern als dünne poröse Elemente 69 und 70 gemäß der Erfindung. Sowie sich dies anhand der Figur ergibt, wird das geschmolzene Metall 71 an einem Punkt P kompremiert, zu welchem Zeitpunkt das geschmolzene Metall 71 in Berührung mit den Gußformhälften 30 und 32 gelangt, so daß von diesem Zeitpunkt an die Temperatur der Gußformhälften 30 und 32 stark ansteigt. Nachdem die Temperatur der Gußformhälften 30 und 32 bis zu einen bestimmten Wert zugenommen hat, ist der durch die Gußformhälften 30 und 32 sich ergebende Abkühleffekt des geschmolzenen Metalls 71 derselbe wie im Fall der Kurve C.

Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Fig. 7 zeigt dabei die Gußform während der Anfangsperiode der Injektion von geschmolzenem Metall, was in etwa dem in Fig. 3 dargestellten Zustand entspricht, während Fig. 8 die Gußform zeigt, nachdem das geschmolzene Metall kompremiert worden ist, was im wesentlichen dem Zustand von Fig. 4 entspricht. Bei dieser Ausführungsform wird als dünnes Element ein Element 72 mit Wabenkonfiguration verwendet. In anderer Hinsicht entspricht diese zweite Ausführungsform der zuvor beschriebenen.

Wenn in diesem Fall geschmolzenes Metall 71 in den zwischen den Gußformhälften 30 und 32 vorhandenen Hohlraum 35 eingeführt wird, wird die Temperatur des geschmolzenen Metalls 71 durch die wärmeisolierenden Eigenschaften der innerhalb des wabenförmigen Elementes 72 gehaltenen Luft während der anfänglichen Einspritzperiode entsprechend Fig. 7 aufrechterhalten, weil ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform auf das geschmolzene Metall 71 kein Druck wirkt. Wenn jedoch das geschmolzene Metall 71 weiter in den Hohlraum 35 eingespritzt wird und auf das geschmolzene Metall 71 ein Druck ausgeübt wird, wird das wabenförmige Element 72 durch das geschmolzene Metall 71 entsprechend Fig. 8 zusammengedrückt. Das geschmolzene Metall 71 wird dabei in Berührung mit der Innenfläche der Gußformhälften 30 bzw. 32 gebracht. Dadurch wird die Wärme des geschmolzenen Metalls 71 rasch an die jeweilige Gußformhälfte 30 bzw. 32 abgegeben, so daß das geschmolzene Metall 71 sehr rasch abgekühlt und verfestigt wird.

Es soll nunmehr ein Fall beschrieben werden, bei welchem Material einer Verbrennung bzw. thermischen Dekomposition durch die von dem geschmolzenen Metall abgegebene Hitze verwendet wird, um ein hohles dünnes Element mit Lufteinschlüssen zu bilden. Beispiele von hohlen dünnen Elementen sind beispielsweise keramische Fasern, Karton und Asbest, welche jeweils ein organisches Bindemittel enthalten und durch die Hitze des geschmolzenen Metalls leicht carbonisiert werden können, wobei derartige Materialien eine ausreichende Festigkeit besitzen, um dem Gewicht des geschmolzenen Metalls zu widerstehen.

Sobald das geschmolzene Metall 71 injiziert wird, werden gleichzeitig die dünnen hohlen Elemente, welche an den Innenwandungen der Gußformhälften 30 und 32 haften einer Verbrennung bzw. thermischen Dekomposition ausgsetzt, wobei innerhalb der Anfangsperiode die Injektion von geschmolzenem Metall die keramischen Fasern verbrannt bzw. durch die Hitze des geschmolzenen Metalls 71 carbonisiert werden. Die hohlen Teile der keramischen Fasern erhalten dabei eine große Menge von Sauerstoff, was eine aktive Oxidation hervorruft. Das bei dieser Reaktion erzeugte toxische Gas wird dabei durch die vorhandenen hohlen Öffnungen unmittelbar in die äußere Atmosphäre abgegeben. Aus diesem Grunde wird das toxische Gas nicht in das geschmolzene Metall 71 eingemischt. Der zwischen dem geschmolzenen Metall und der Wandung der Gußform sich ergebende, durch Verbrennung der keramischen Fasern gebildete hohle Bereich und die innerhalb des hohlen Bereichs sich ergebenden Carbide haben dabei eine wärmeisolierende Eigenschaft, wobei im Rahmen dieser Verbrennung Reaktionswärme entsteht. Die Temperatur des geschmolzenen Metalls wird demzufolge durch die wärmeisolierenden Eigenschaften und die Reaktionshitze aufrechterhalten, so daß auf diese Weise ein guter Wärmerückstaueffekt zustande kommt. Falls ein der thermischen Reaktion ausgesetztes Metallpulver in den durch die Verbrennung sich ergebenden hohlen Bereich eingeführt wird und dabei durch die Oxidationsreaktion Wärme erzeugt wird, kann dieser Wärmerückstaueffekt noch verbessert werden. Da die keramischen Fasern durch die Verbrennung carbonisiert werden, kann die Freigabe des gegossenen Produktes und seine Schmierung verbessert werden. Sobald das geschmolzene Metall 71 dann unter Druck gesetzt wird, werden die Carbide der keramischen Fasern zusammengedrückt, wodurch geschmolzenes Metall in Berührung mit den Wandungen der Gußform gelangen, so daß auf diese Weise das geschmolzene Metall sehr rasch abkühlt und in der bereits beschriebenen Weise verfestigt wird.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen werden poröse keramische Fasern, poröse oder hohle Kartons oder poröse oder hohle Asbeste für die Herstellung der dünnwandigen porösen Elemente mit darin enthaltenen Lufträumen verwendet. Ein entsprechendes hohles Element kann jedoch ebenfalls durch ein poröses Metall - beispielsweise Aluminium oder Kupfer -, einen porösen Keramikstoff oder einen schwammartigen Keramikstoff gebildet werden. Falls ein guter Wärmedämmeffekt erforderlich ist, erscheinen jedoch keramische Materialien am zweckmäßigsten. Als Bindemittel für keramische Fasern erweisen sich inorganische Bindemittel besser als organische Bindemittel, welche sich innerhalb eines Temperaturbereiches zwischen 500 und 900°C zersetzen und Gase erzeugen. Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird das poröse Element an der Oberfläche der Gußform mit Hilfe eines Gußformlösemittels zum Haften gebracht. Bei Verwendung eines porösen Elementes mit einer Außenform, welcher der Innenform der Gußform entspricht, kann das betreffende Element ebenfalls in die Form eingesetzt werden. Derartige poröse dünne Elemente können jedoch ebenfalls gebogen werden, um den Innenabmessungen der Gußform angepaßt zu werden. Schließlich besteht die Möglichkeit, daß das poröse dünne Element durch Beschichtung oder Aufsprühen an den inneren Oberflächen der Gußform hergestellt wird.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen werden die dünnen porösen Elemente an den Innenflächen der Gußform und der Hülse zum Haften gebracht. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, daß das dünne poröse Element nur an der Innenoberfläche der Hülse angesetzt wird. Die dabei verwendeten dünnwandigen Elemente können dabei an der inneren Oberfläche der Hülse und der Einlaßbohrung vorgesehen sein, um auf diese Weise einen besseren Effekt zu erzielen. Es ist jedoch wesentlich, daß das betreffende dünnwandige Element wenigstens die innere Oberfläche der Eingußhülse im Bereich der Gußform abdeckt, um auf diese Weise die gewünschte Aufgabe der Erfindung zu lösen. Die dünnwandigen Elemente können dabei entweder an der gesamten oder an nur Teilen der Oberfläche der verschiedenen Elemente der Druckgußmaschine vorgesehen sein. Der gewünschte Wärmestau und rasche Abkühlung kann durch geeignete Wahl des Materials, der Porosität, der Dicke und des Einsetzverfahrens der dünnwandigen Elemente sowie durch geeignete Wahl des Material und der Temperatur der Gußform eingestellt werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist das innerhalb des dünnwandigen Elements vorhandene Gas beispielsweise durch Luft gebildet. Es kann jedoch ein beliebiges Gas verwendet werden, wobei zudem die Möglichkeit besteht, daß die inneren Räume der dünnwandigen Elemente ein Vakuum enthalten. Das Einführen des geschmolzenen Metalls durch die Eingußhülse und dgl. ist bekanntlich ein relativ langdauernder Vorgang. Es besteht jedoch der Wunsch, daß während des Gießvorgangs die Temperatur des geschmolzenen Metalls soweit wie möglich auf einem konstanten Wert gehalten wird. Nach dem Gießvorgang weist jedoch der im oberen Bereich der Eingußhülse sich ergebende verfestigte Körper ein relativ großes Volumen aus, so daß auf diese Weise ein Block gebildet wird. Dieser Körper muß demzufolge möglichst rasch gekühlt werden, um auf diese Weise den Herstellungszyklus kurz zu halten.

So wie sich dies anhand der obigen Beschreibung ergibt, wird bei dem erfindungsgemäßen Hochdruck-Gußverfahren ein gasenthaltender dünnwandiger Körper oder ein Vakuum enthaltender dünnwandiger Körper an der Innenoberfläche gebildet, an welcher das geschmolzene Metall während des Gießvorgangs zum Anliegen gelangt. Während der Anfangsperiode des Injektionsvorgangs ist das geschmolzene Metall in Berührung mit dem jeweiligen dünnwandigen Element, welches eine geringe Kontaktoberfläche und damit eine gute wärmeisolierende Eigenschaft aufweist. Auf diese Weise wird ein verbrannter hohler Bereich oder ein hohles Carbitelement gebildet, so daß die Temperatur des geschmolzenen Metalls aufgrund der Luft oder aufgrund des innerhalb des betreffenden Elements vorhandenen Vakuums auf einem ausreichenden konstanten Wert gehalten werden kann. Wenn dann das geschmolzene Metall kompremiert wird, dringt dasselbe in das dünnwandige Element ein oder zerdrückt das dünnwandige Element, welches unter Umständen carbonisiert ist, so daß auf diese Weise eine rasche Abkühlung über die Wände der Gußform zustande kommt. Auf diese Weise kann eine optimale Wärmeisolierung und anschließende Abkühlung erreicht werden, was eine erhebliche Qualitätsverbesserung der Gußprodukte hervorruft. Ohne dabei den Effekt des Wärmestaus zu verlieren, können das Gußprodukt und die -hülse ausreichend gekühlt werden, um ein Verbrennen des geschmolzenen Metalls zu verhindern.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Abwandlungen möglich. Das erfindungsgemäße Hochdruck- Gußverfahren wurde anhand einer Druckgußmaschine beschrieben, bei welcher die Gußform horizontal angeordnet ist, während die Metallinjektion in vertikaler Richtung erfolgt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch ebenfalls bei Druckgußmaschinen anwendbar, bei welchen die Druckgußformen vertikal angeordnet sind, so wie sie beispielsweise in den US-PS 40 88 178, 42 86 648 und 42 87 935 beschrieben sind. Fernerhin ist die vorliegende Erfindung ebenfalls bei Stranggußmaschinen anwendbar.

Claims (8)

1. Hochdruck-Gußverfahren, bei welchem geschmolzenes Metall über eine Eingußhülse in eine Metallgußform eingeführt wird, um auf diese Weise einen bestimmten Artikel zu gießen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der inneren Oberflächen der Eingußhülse (38) und der Gußform (30, 32) mit einem hohlen dünnwandigen Element (69, 70, 72) versehen wird, welches in unmittelbarer Berührung mit dem geschmolzenen Metall (71) gelangt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige Element (69, 70, 72) porös ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige Element (69, 70, 72) hohle Bereiche für die Aufnahme eines Gases enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige Element (69, 70,72) Vakuumräume besitzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige Element (69, 70, 72) innerhalb der Einlaßbohrung (36) zwischen der Gußform (30, 32) und der Eingußhülse (58) vorgesehen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige Element (69, 70, 72) an den Innenflächen der Gußform (30, 32) vorgesehen ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige Element (72) eine Wabenkonfiguration besitzt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige Element (69, 70, 72) wenigstens im Bereich der Innenwandung in der Nähe der Gußform (30, 32) befindlichen Eingußhülse (58) vorgesehen ist.