DE3828739A1 - Sekundaerdruck-gussverfahren - Google Patents
Sekundaerdruck-gussverfahrenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sekundärdruck-Guß
verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Spritz-, Stempel- oder Druckgußverfahren, bei denen ge
schmolzenes Metall unter hohem Druck in einen Hohlraum einer
Gußform gegossen wird, werden bei der Gußtechnik für Alu
miniumlegierungen als für die Massenproduktion am besten
geeignete Verfahren weit verbreitet angewendet oder prak
tiziert. Bei diesen Gußverfahren werden in einem dicken Wand
abschnitt eines Produkts leicht Gußblasen erzeugt und es be
steht die Neigung, daß eine kristalline Struktur grob und die
mechanische Festigkeit des dicken Wandabschnitts herabge
setzt wird.
Zur Lösung dieses Problems wurde ein Sekundärdruck-Gußver
fahren vorgeschlagen, beispielsweise in den japanischen
Patentveröffentlichungen No. 48-7 570 (1973) und No. 49-36 093
(1974), bei dem eine zusätzliche Druckkraft - die sekundäre
Druckkraft - auf das in einen Hohlraum einer Gußform einge
spritzte und -gefüllte geschmolzene Metall ausgeübt wird.
Als Verfahren zur Durchführung des sekundären Unterdruck
setzens sind ein Verfahren zum Drücken eines Sekundärdruck
erzeugungsbolzens in das geschmolzene Metall nach Abschluß
des Einfüllens des geschmolzenen Metalls und ein Verfahren
zum Vorbewegen eines Sekundärdruckerzeugungsbolzens in
einem Durchgangsloch bekannt, das in einer Gußform ausgebil
det ist, um zu ermöglichen, daß der Sekundärdruckerzeugungs
bolzen vor- und zurückbewegbar und dadurch das in das Durch
gangsloch eintretende geschmolzene Metall zurückdrückbar
ist.
Beim Spritz-, Stempel- oder Druckgußverfahren wird während
der Zeitperiode, während welcher das geschmolzene Metall
in einen Hohlraum eingespritzt und -gefüllt wird, ein Druck
von mehreren zehn kgf/cm2 (kgf=9,81 N) auf die Hohlraumwand
oberfläche ausgeübt und bei Abschluß des Füllens erreicht
dieser Druck sogar mehrere hundert kgf/cm2.
Das unter einen so hohen Druck gebrachte geschmolzene Me
tall tritt sogar in winzige Spalte in der Gußform ein und
bildet Gußgrate. Deshalb wird am Umfang eines seine Spitze
bildenden Endes eines Sekundärdruckerzeugungsbolzens, der
in ein in einer Gußform ausgebildetes Durchgangsloch einge
setzt ist, wobei ein winziger umgebender Spalt verbleibt,
ein Gußgrat gebildet. Dieser Gußgrat behindert aufgrund ei
ner Keilwirkung die Bewegung des Sekundärdruckerzeugungs
bolzens und schlimmstenfalls wird der Bolzen blockiert und
unbeweglich.
Die vorliegende Erfindung ist vor diesem technischen Hinter
grund entstanden und es ist Aufgabe dieser Erfindung, durch
einen längs des Umfangs des seine Spitze bildenden Endes
des Sekundärdruckerzeugungsbolzens erzeugten Gußgrat ver
ursachte Schäden zu eliminieren bzw. zu vermeiden und die
Bewegung des Sekundärdruckerzeugungsbolzens beim Sekundär
druck-Gußverfahren glatt, gleichmäßig und/oder stoßfrei zu
machen.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst, wonach die
Lösung dadurch erreicht wird, daß der in einer anfänglichen
Einstellposition plazierte Sekundärdruckerzeugungsbolzen nach
Abschluß des Füllens des geschmolzenen Metalls in einen Hohl
raum einmal zurückbewegt und danach zum Unterdruck-Setzen des
geschmolzenen Metalls vorbewegt wird.
Das in ein Durchgangsloch um das seine Spitze bildende Ende
des Sekundärdruckerzeugungsbolzens eingetretene geschmolzene
Metall verfestigt sich augenblicklich in der Zeitperiode, wäh
rend welcher das geschmolzene Metall in den Hohlraum einge
spritzt und -gefüllt wird. Wenn danach der in der anfänglichen
Einstellposition plazierte Sekundärdruckerzeugungsbolzen ein
mal zurückbewegt wird, fließt das unter hohem Druck stehende
geschmolzene Metall in den tiefen Abschnitt des Durchgangs
loches, wobei es dem Sekundärdruckerzeugungsbolzen folgt.
Zu diesem Zeitpunkt existiert schon ein verfestigter, ringför
miger Gußgrat längs des inneren Umfangs des Durchgangslochs,
jedoch füllt das danach in den tiefen Abschnitt des Durchgangs
loches fließende geschmolzene Metall in das Innere des ring
förmigen Gußgrates und verfestigt sich schnell zu einem klum
pigen Körper, der mit dem Gußgrat ein Stück bildet. Der den
ganzen Öffnungsabschnitt des Durchgangslochs füllende klumpige
Körper wird durch Vorbewegen des Sekundärdruckerzeugungsbol
zens in geschmolzenes Metall gestoßen bzw. gedrückt, das sich
im Hohlraum gerade verfestigt. Demgemäß wird die durch den
Gußgrat verursachte Keilwirkung nicht erzeugt und es kann
eine glatte, gleichmäßige und/oder stoßfreie Bewegung des
Sekundärdruckerzeugungsbolzens sichergestellt werden.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungs
gemäßen Verfahrens gehen aus den Ansprüchen 2 bis 5 hervor.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der
Figuren beispielhaft näher erläutert. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 einen wesentlichen Teil einer Sekundärdruck-Guß
vorrichtung, teilweise im Schnitt,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Fig. 1 in vergrößer
ter Darstellung, zeigend den Zustand, in dem
ein Sekundärdruckerzeugungsbolzen auf eine
anfängliche Einstellposition eingestellt ist,
Fig. 3 den Ausschnitt nach Fig. 2, zeigend den Zustand,
in dem der Sekundärdruckerzeugungsbolzen aus
der anfänglichen Einstellposition zurückbewegt
ist, und
Fig. 4 ein Kurvenbild, zeigend die Variation eines
Einspritzdruckes, einer Verschiebung des Sekun
därdruckerzeugungsbolzens und eine Variation
einer Sekundärdruckkraft.
Fig. 1 zeigt einen Sekundärdruckerzeugungsbolzen 18, der in
ein in einer Gußform 10 ausgebildetes Durchgangsloch 12
eingesetzt ist, so daß er sich frei vor- und zurückbewegen
kann, und der durch einen an einem Basiskörper 28 befestig
ten hydraulischen Sekundärdruckerzeugungszylinder 24 antreib
bar ist. Der Sekundärdruckerzeugungsbolzen 18 ist an seinem
Basisabschnitt 20 mit einer Kolbenstange 26 des Sekundär
druckerzeugungszylinders durch einen dazwischen gesetzten
Verbindungszylinder 22 gekoppelt, und im dargestellten Zu
stand befindet sich zwischen dem Sekundärdruckerzeugungs
zylinder 24 und der Kolbenstange 26 ein kleiner Spalt der
Breite L von 0,2 bis 2,0 mm. Diese kleine Spaltbreite ver
schwindet, wenn sich der Sekundärdruckerzeugungsbolzen 18
beim Stoßen oder Drücken durch die Kolbenstange 26 als Er
gebnis der Betätigung des hydraulischen Sekundärdrucker
zeugungszylinders 24 vorbewegt. Jedoch nach Beendigung der
sekundären Unterdrucksetzung oder während der Zeitperiode,
während welcher ein Gußform freisetzendes oder lösendes
Mittel auf die Gußform ausgeübt wird, wird der Sekundärdruck
erzeugungsbolzen von der Gußform vorstehend gehalten, und
wenn danach der Sekundärdruckerzeugungsbolzen 18 in dem
Durchgangsloch 12 durch Zurückziehen der Kolbenstange 26
zurückbewegt wird, wird die kleine Spaltbreite L erzeugt.
Insbesondere sind die Abmessungen des Verbindungszylinders
22 so gewählt, daß eine solche kleine Spaltbreite als
Ergebnis des Koppelverhältnisses zwischen dem Sekundärdruck
erzeugungsbolzen 18 und der Kolbenstange 26 vermittels des
Verbindungszylinders 22 erzeugt werden kann.
Der Sekundärdruckerzeugungsbolzen 18 ist mit Spiel in das
Durchgangsloch 12 eingepaßt, und in dem in Fig. 1 durchgezogen
gezeichneten Zustand, in welchem der Bolzen 18 in das Durch
gangsloch 12 zurückbewegt ist, ragt das seine Spitze bildende
Ende des Bolzens 18 etwas von der Wand 16 des Hohlraums 14
vor.
Das Einspritzen und Füllen des geschmolzenen Metalls in ei
nen Hohlraum 14 werden in diesem Zustand begonnen und ein
Einspritzdruck im Hohlraum 14 ändert sich entsprechend der
Kurve A in Fig. 4. Das während einer mit einem Einspritzstart
zeitpunkt t beginnenden und bis zu einem Endzeitpunkt für
das Füllen mit geschmolzenem Metall dauernden Zeitperiode
in den Hohlraum 14 eingespritzte geschmolzene Metall tritt
in das Durchgangsloch 12 um das seine Spitze bildende Ende
des Sekundärdruckerzeugungsbolzens 18 ein und es wird ein
ringförmiger Gußgrat 30 nach Fig. 2 erzeugt. Die Lage des
Sekundärdruckerzeugungsbolzens 18, genauer die Lage des
seine Spitze bildenden Endes des Bolzens 18, ist durch die
zur Abszisse parallele Linie B₁ in Fig. 4 repräsentiert.
Während das geschmolzene Metall in den Hohlraum 14 eingespritzt
und gefüllt wird, wird der Sekundärdruckerzeugungsbolzen 18
durch den Einspritzdruck des geschmolzenen Metalls zurückge
drückt und bewegt sich durch den kleinen Spalt der Breite L
zurück (siehe strichpunktierte Linie in Fig. 1 und die Linie
B₂ in Fig. 4). Dieser Zurückbewegungsstartpunkt liegt etwas
früher als der Zeitpunkt t 1 des Abschlusses des Einfüllens
von geschmolzenem Metall in den Hohlraum 14, und es ist gün
stig, wenn das Zurückbewegen des Sekundärdruckerzeugungsbol
zens 18 zu dem Zeitpunkt t 1 schon beendet worden ist. Die
seine Spitze bildende Endfläche des zurückgezogenen Sekundär
druckerzeugungsbolzens 18 ist in dem Durchgangsloch 12, wie
durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 dargestellt, angeordnet
und wie in der Fig. 3 angedeutet (siehe Linie B₃ in Fig. 4),
verfestigt sich in das Durchgangsloch 12 eingetretenes und
der Zurückbewegung des Sekundärdruckerzeugungsbolzens 18 fol
gendes geschmolzenes Material schnell und bildet ein Stück
mit dem Gußgrat 30, und der auf diese Weise gebildete klumpige
Körper füllt den Öffnungsabschnitt des Durchgangsloches 12
aus.
Nach Vollendung des Füllens mit geschmolzenem Metall wird so
bald wie möglich der Sekundärdruckerzeugungsbolzen 18 durch
die Betätigung des hydraulischen Sekundärdruckerzeugungszy
linders 24 bewegt, und die sekundäre Unterdruck-Setzung be
ginnt als Folge davon, daß das seine Spitze bildende Ende
dieses Bolzens 18 in das in den Hohlraum 14 gefüllte geschmol
zene Metall gedrückt bzw. gestoßen wird (der Zeitpunkt t 2,
Kurve C in Fig. 4). Der Sekundärdruckerzeugungsbolzen 18 be
wegt sich über die in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte Anfangspo
sition hinaus in den Hohlraum 14 (siehe Kurve B 4 in Fig. 4),
und der genannte klumpige Körper wird in das in den Hohlraum
14 gefüllte geschmolzene Metall gedrückt oder gestoßen und
verfestigt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Zeitdifferenz
t 2-t1 zwischen dem Zeitpunkt t 2 und dem Zeitpunkt t 1 bei
spielsweise 0,4-0,8 Sekunden beträgt.
Dann, nach einer vorbestimmten Dauer (beispielsweise 4-6
Sekunden) beginnt die Rückbewegung des Sekundärdruckerzeu
gungsbolzens 18 (der Zeitpunkt t 3, Kurve B 5 in Fig. 4) und
der sekundäre Druck wird ebenfalls erniedrigt (Kurve C 1 in
Fig. 4). Nachdem der Sekundärdruckerzeugungsbolzen 18 be
gonnen hat, sich zurückzubewegen, beginnt sich aufgrund ei
nes Gleit-Widerstandes in der Nähe des seine Spitze bildenden
Endes des Bolzens ein Spaltraum zwischen dem Sekundärdruck
erzeugungsbolzen 18 und der Kolbenstange 26 auszubilden und
bald wird der in Fig. 1 gezeigte Zustand hergestellt.
Wie oben im Detail beschrieben, ist bei dem dargestellten Aus
führungsbeispiel, da der Sekundärdruckerzeugungsbolzen 18
und die Kolbenstange 26 mittels des Verbindungszylinders 22
in der Weise verbunden sind, daß, wenn der Sekundärdruck
erzeugungsbolzen 18 in das den Hohlraum 14 ausfüllende ge
schmolzene Metall gedrückt wird, kann der Basisabschnitt 20
des Sekundärdruckerzeugungsbolzens 18 gegen das ihre Spitze
bildende Ende der Kolbenstange 26 stoßen, und wenn der
Sekundärdruckerzeugungsbolzen 18 in dem Durchgangsloch 12
zurückbewegt wird, kann zwischen dem Basisabschnitt 20 des
Sekundärdruckerzeugungsbolzens 18 und dem ihre Spitze bil
denden Ende der Kolbenstange 26 ein schmaler Spaltabstand L
erzeugt werden; das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfin
dung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß nach Beginn des
Füllens geschmolzenen Metalls in einem Hohlraum ein an einer
anfänglichen Einstellposition plazierter Sekundärdrucker
zeugungsbolzen einmal zurückbewegt und dann durch Vorwärts
bewegen in das geschmolzene Metall gedrückt oder gestoßen
wird, kann ohne Verwendung eines speziellen Steuersystems
ausgeführt werden, und die Erzeugung eines durch den Gußgrat
30 verursachten Keileffekts kann verhindert werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß, obwohl die anfängliche Ein
stellposition des Sekundärdruckerzeugungsbolzens 18 so
bestimmt ist, daß ein Teil des seine Spitze bildenden En
des dieses Bolzens 18 bei dem oben beschriebenen Ausfüh
rungsbeispiel in den Hohlraum ragen kann, könnte diese Po
sition auch so bestimmt sein, daß der Sekundärdruckerzeu
gungsbolzen 18 genau in dem Durchgangsloch 12 aufgenommen
ist und selbst in diesem Fall ist es ganz ähnlich zu dem
genannten Ausführungsbeispiel, daß nach Beginn des Füllens
geschmolzenen Metalls der Sekundärdruckerzeugungsbolzen ein
mal zurückbewegt wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ist ein
Sekundärdruck-Gußverfahren vorgeschlagen worden, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß nach Beginn des Füllens geschmolzenen
Metalls in einen Hohlraum ein an einer anfänglichen Ein
stellposition plazierter Sekundärdruckerzeugungsbolzen ein
mal zurückbewegt und danach zum Unterdruck-Setzen des ge
schmolzenen Metalls vorbewegt wird.
Gemäß diesem Verfahren kann ein ringförmiger Gußgrat, der um
den äußeren Umfang des seine Spitze bildenden Endes eines
Sekundärdruckerzeugungsbolzens während der Dauer erzeugt
wird, in der geschmolzenes Metall in einen Hohlraum einge
spritzt und -gefüllt wird, durch den Sekundärdruckerzeugungs
bolzen gemeinsam mit dem geschmolzenen Metall, das darauf
folgend in das Innere des Gußgrates eindringt, sich verfestigt
und mit diesem ein Stück bildet, eingedrückt werden. Dement
sprechend tritt niemals auf, daß ein Gußgrat die Bewegung
des Sekundärdruckerzeugungsbolzens aufgrund eines Keileffekts
verhindert; folglich ist die Dauerhaftigkeit des Sekundärdruck
erzeugungsbolzens ebenfalls verbessert und eine planmäßige
sekundäre Unterdrucksetzung kann sicher ausgeführt werden.
Claims (5)
1. Sekundärdruck-Gußverfahren, bei welchem geschmolzenes
Metall in einen Hohlraum (14) einer Gußform (10) eingespritzt
und -gefüllt wird und dann auf das eingefüllte geschmolzene
Metall durch Vorbewegung eines Sekundärdruckerzeugungsbol
zens (18) innerhalb eines in der Wand der Gußform (10) aus
gebildeten Durchgangsloches (12) eine sekundäre Druckkraft
ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
nach Beginn des Einfüllens geschmolzenen Metalls in den Hohl
raum (14) der an einer Anfangsposition plazierte Sekundär
druckerzeugungsbolzen einmal zurückbewegt und danach zum
Unterdrucksetzen des geschmolzenen Metalls vorbewegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anfangsposition des Sekundärdruckerzeugungsbolzens
(18) eine Position ist, in welcher das seine Spitze bilden
de Ende dieses Bolzens (18) in den Hohlraum (14) ragt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anfangsposition des Sekundärdruckerzeu
gungsbolzens (18) eine Position ist, in welcher dieser
Bolzen (18) genau in dem Durchgangsloch (12) aufgenommen
ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärdruckerzeugungs
bolzen (18) durch die Kolbenstange (26) eines Hydraulik
zylinders (24) angetrieben ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß dann, wenn der Sekundärdruckerzeugungsbolzen (18) in
der Anfangsposition plaziert ist, zwischen den einander
gegenüberliegenden Endflächen des Sekundärdruckerzeugungs
bolzens (18) und der Kolbenstange (26) ein vorbestimmter
Spaltraum zum Ermöglichen einer Zurückbewegung des Sekun
därdruckerzeugungsbolzens (18) vorhanden ist.
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