DE3828739C2 - Sekundärdruck-Gußverfahren - Google Patents

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 Vielfachen von 98,1 N/cm², (mehreren zehn kgf/cm²) auf die Hohlraumwandoberfläche ausgeübt und bei Abschluß des Füllens erreicht dieser Druck sogar mehrere Vielfache von 981 N/cm² (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 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 t₀ 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 t₁ 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 t₁ 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 t₂, 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 B₄ 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 t₂-t₁ zwischen dem Zeitpunkt t₂ und dem Zeitpunkt t₁ 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 t₃, Kurve B₅ in Fig. 4) und der sekundäre Druck wird ebenfalls erniedrigt (Kurve C₁ 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 obenbeschriebenen 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 einem der Ansprüche 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.