DE3931194C2

DE3931194C2 -

Info

Publication number: DE3931194C2
Application number: DE19893931194
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz 4724 Wadersloh De Laukoetter
Original assignee: Laukoetter 4724 Wadersloh De GmbH
Current assignee: Laukoetter 4724 Wadersloh De GmbH
Priority date: 1989-09-19
Filing date: 1989-09-19
Publication date: 1992-08-06
Also published as: DE3931194A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Warmkammer-Druckgußmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a hot chamber die casting machine according to the preamble of claim 1.

Warmkammer-Druckgußmaschinen gemäß der Erfindung unter scheiden sich von den Kaltkammer-Druckgußmaschinen durch die Vereinigung von Ofen, Tiegel, Gießbehälter und Ein preßzylinder in einer Gießeinheit. Hiermit wird das flüssige Gießmetall maschinell unter hohem Druck und großer Geschwindigkeit in die Gießkammer gepreßt und der Druck zur beendeten Erstarrung aufrecht erhalten. Die Er findung bezieht sich insbesondere auf den Druckguß von Mg bzw. Mg-Legierungen mit Hilfe von Warmkammer-Kolben maschinen, die prinzipiell auch auf andere niedrig schmelzende Legierungen, z. B. auf Zink-Zinn-Blei- und Aluminiumbasis anwendbar sind. Anders als Aluminium legierungen greift Mg den Stahl nicht so stark an, aus dem die Dauerform bestehen muß, so daß die Standzeiten der Teile, die mit dem Gießmetall in Kontakt kommen, wesentlich höher als bei Aluminium sind.Hot chamber die casting machines according to the invention below differ from the cold chamber die casting machines the combination of furnace, crucible, casting container and a press cylinder in a casting unit. Herewith the liquid casting metal mechanically under high pressure and pressed into the casting chamber at high speed and the Maintain pressure to complete solidification. The he The invention relates in particular to the die casting of Mg or Mg alloys using hot chamber pistons machines that are basically low on others melting alloys, e.g. B. on zinc-tin-lead and Aluminum base are applicable. Unlike aluminum Mg does not attack the steel as strongly which the permanent form must exist, so that the service life the parts that come into contact with the cast metal are significantly higher than aluminum.

Gattungsgemäße Warmkammermaschinen sind beispiels weise beschrieben in E. Brunhuber, Praxis der Druckgußfertigung, 3. Aflg., 1980, S. 42 bis 45. Grundlagen sind im Gießereihandbuch vom Verein Deutscher Druckgießer beschrieben.Generic hot chamber machines are an example Wisely described in E. Brunhuber, Praxis der Die casting production, 3rd edition, 1980, pp. 42 to 45. The foundations are in the foundry manual from the association German die-casters described.

Bislang ist in den Warmkammer-Kolbenmaschinen der Gießein heit eine Dauerform zugeordnet, deren Einguß mit Rück sicht auf die Form des Gußteiles so gewählt wird, daß sich günstige, d. h. möglichst kurze Eingußkanäle ergeben. Die zur Zeit beherrschbaren maximalen Größen solcher Maschinen betragen ca. 4982 kN bei einer maximalen Schließkraft der zweiteiligen Gießkammer von ca. 648 kN. Der Gießkolben hat dann einen Durchmesser von ca. 140 mm und erzeugt einen Gießdruck von ca. 180 bar. Unter solchen Voraussetzungen lassen sich unter Berücksichtigung der Länge der Gießkanäle und der Kolbengeschwindigkeit maxi male Stückgewichte von ca. 4 kg erzielen. Da die An wendbarkeit des Druckgusses auf Maschinen mit verhält nismäßig geringer Wandstärke beschränkt ist, ergeben sich daraus Trennflächen von etwa 3000 cm².So far, the casting unit has been assigned a permanent shape in the hot-chamber piston machines, the pouring of which is chosen with a view of the shape of the casting so that there are favorable, that is to say the shortest possible pouring channels. The currently controllable maximum sizes of such machines are approximately 4982 kN with a maximum closing force of the two-part casting chamber of approximately 648 kN. The casting piston then has a diameter of approx. 140 mm and generates a casting pressure of approx. 180 bar. Under such conditions, taking into account the length of the pouring channels and the piston speed, maximum piece weights of approx. 4 kg can be achieved. Since the applicability of die casting to machines with a relatively small wall thickness is limited, this results in parting areas of approximately 3000 cm ² .

Vergrößert sich die Wandstärke des Gußteiles, so muß zur Bewältigung solcher Gußstücke der Kaltkammer-Druckguß angewandt werden. Hierbei werden erheblich höhere Schließkräfte aufgewandt, die bei ca. 2989 kN liegen, wobei der spezifische Gießdruck für Al-Druckguß bei ca. 700 bar liegen kann. Daraus errechnet sich jedoch eine Projektionsfläche des Gußstückes, die nicht wesentlich höher als bei einer 498 kN Warmkammer-Kolbenmaschine ist. Damit lassen sich Gußstücke mit größeren Flächenaus dehnungen nicht gießen.If the wall thickness of the casting increases, then the Coping with such castings the cold chamber die casting be applied. This will be significantly higher Clamping forces, which are around 2989 kN, the specific casting pressure for Al die casting at approx. 700 bar can be. However, one calculates from this Projection surface of the casting, which is not essential is higher than with a 498 kN hot chamber piston machine. This allows castings with larger areas do not pour strains.

Außerdem ergeben sich bei den Kaltkammer-Druckgießma schinen aus dem Gießmetall Schwierigkeiten, wenn anstelle von Al-Legierungen Magnesium oder Magnesium- Legierungen verwendet werden. Einerseits lassen sich solche Metalle wegen ihrer Brennbarkeit in Kaltkammer- Druckgußmaschinen der beschriebenen Größenordnung nur schlecht verarbeiten. Andererseits ergeben sich deut liche Qualitätsunterschiede gegenüber Gußstücken, die auf Warmkammer-Druckgußmaschinen hergestellt werden. Schließlich stößt bei Magnesium bzw. Magnesium-Legie rungen die Verringerung der Wandstärken des Gußstückes bei höheren Stückgewichten auf die Schwierigkeit, die sich aus der Vermeidung von Kaltfluß ergeben. Dazu muß mit höheren Anpreßkräften, beträchtlichen Strömungs geschwindigkeiten und hoher Formtemperatur gearbeitet werden. Solche Maßnahmen verursachen jedoch starke Metallanklebungen und einen hohen Formenverschleiß. Deswegen liegt bei den 2989 kN Kaltkammer-Druckgußma schinen die Obergrenze der Trennflächen bei ca. 6000 cm², sofern Magnesium-Metall verarbeitet wird.In addition, difficulties arise in the cold chamber die casting machines from the cast metal if magnesium or magnesium alloys are used instead of Al alloys. On the one hand, because of their flammability, such metals are difficult to process in cold chamber die casting machines of the size described. On the other hand, there are significant differences in quality compared to castings that are produced on hot chamber die casting machines. Finally, in the case of magnesium or magnesium alloys, the reduction in the wall thickness of the casting at higher piece weights encounters the difficulty which results from the avoidance of cold flow. To do this, higher pressure forces, considerable flow speeds and high mold temperature must be used. However, such measures cause strong metal bonds and high mold wear. For this reason, the upper limit of the separating surfaces for the 2989 kN cold chamber die casting machines is around 6000 cm ² , provided that magnesium metal is processed.

Im Druckguß hergestellte Teile zeichnen sich durch hohe Maßhaltigkeit und gute Oberflächenbeschaffenheit aus. Die Nachbearbeitung beschränkt sich dabei auf eng tollerierte Paßflächen. Gegenüber Blechschweißkonstruk tionen ist der Material- und Arbeitsaufwand allgemein wesentlich geringer, sofern sich die Gußstücke mit ver gleichbarer geringer Wandstärke herstellen lassen. Außerdem haben Druckgußteile, insbesondere aus Magne sium-Metallen ein vergleichsweise geringeres Gewicht. Zum Beispiel können in der Fahrzeugindustrie auf diesem Wege Senkungen des Energiebedarfes und des Schadstoffaus tausches erreicht werden.Die-cast parts are characterized by high Dimensional stability and good surface quality. Post-processing is limited to narrow tolerated fitting areas. Opposite sheet metal welded construction is the amount of material and labor involved in general much lower if the castings are ver similarly thin walls. They also have die-cast parts, especially made of magne sium metals a comparatively lower weight. For example, in the automotive industry on this Reductions in energy requirements and pollution exchange can be achieved.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Warmkammer-Druckgußmaschine zu schaffen, welche den Anwendungsbereich dieses Druck gusses erheblich vergrößert.The invention therefore lies based on the task of a hot chamber die casting machine to create the scope of this pressure cast significantly enlarged.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegen stand der Unteransprüche.The invention solves this problem with the features of Claim 1. Further features of the invention are counter stood the subclaims.

Gemäß der Erfindung werden durch die Anwendung mehrerer Gießeinheiten auf eine großflächige Gießkammer einer seits die für ein gegebenes Gußstück geforderten Me tallgewichte entsprechend vergrößert, andererseits aber die für ein Gußstück mit vergrößerter Trennfläche not wendige Länge des Eingußkanals infolge der Aufteilung auf mehrere Gußeinheiten erheblich verkürzt. Der für solche Gußteile geforderten Steigerung der Schließkraft der Gießkammer trägt die Erfindung durch die Verwendung von Gießkammern Rechnung, die bei Kaltkammer-Druckguß maschinen bekannt sind und wie oben erläutert Schließ kräfte von bis zu ca. 2989 kN zulassen. Diese Verwen dung von einerseits neuartiger Verbindung, d. h. Steuerung mehrerer Warmkammer-Druckgußmaschinen für eine zweiteilige Gießform und andererseits aus dem Kalt kammer-Druckguß bekannter Gießmechaniken mit hohen Schließkräften für Warmkammer-Druckgußmaschinen ermög licht ein bisher weder in dem einen noch in dem anderen Druckgußsystem erreichbare Steigerung der Trennflächen größe bis auf ca. 20 000 cm² bei einem möglichen Stück gewicht von ca. 18 kg. Das bedeutet großflächige Guß stücke geringer Wandstärken und damit Gußteile, welche Blech- Schweißkonstrukionen ersetzen können, die etwa in der Fahrzeugindustrie bislang für Autotüren, Hard tops, Instrumententafeln oder im Hochbau z. B. für einen Windfang angewandt werden.According to the invention, the use of several casting units on a large-area casting chamber on the one hand increases the weight required for a given casting accordingly, but on the other hand considerably reduces the length of the pouring channel which is not necessary for a casting with an enlarged separating surface as a result of the division into several casting units. The increase in the closing force of the casting chamber required for such castings is taken into account by the use of casting chambers which are known in cold chamber die casting machines and which, as explained above, permit closing forces of up to approximately 2989 kN. This use of a novel connection on the one hand, ie control of several hot-chamber die casting machines for a two-part mold and on the other hand from the cold chamber die casting known casting mechanisms with high clamping forces for hot chamber die casting machines enables light an increase that was previously not achievable in either one or the other die casting system the dividing surface size up to approx. 20,000 cm ² with a possible piece weight of approx. 18 kg. This means large-area castings of small wall thicknesses and thus cast parts, which can replace sheet metal welded constructions that have hitherto been used, for example, in the automotive industry for car doors, hard tops, instrument panels or in building construction. B. can be used for a windscreen.

Im allgemeinen können die Warmkammer-Druckgußeinheiten einen Gießbehälter mit einem Durchmesser von ca. 130 mm und einem Hub des Druckkolbens von ca. 350 mm aufweisen. Damit läßt sich ein Füllgewicht von ca. 65 kg erzielen. In general, the hot chamber die casting units a casting container with a diameter of approx. 130 mm and a stroke of the pressure piston of approximately 350 mm. This enables a filling weight of approx. 65 kg to be achieved.

Um die Gießkanäle optimal zu verkürzen, empfiehlt es sich die Ausführungsform der Erfindung nach dem An spruch 2. Dadurch ist es möglich, für jedes Gußteil die jeweils günstigste Stelle auszuwählen und die Fließwege und Füllzeiten zu optimieren.It is recommended to shorten the pouring channels optimally the embodiment of the invention according to the saying 2. This makes it possible for any casting select the most favorable position and the Optimize flow paths and filling times.

Verwirklicht wird der Grundgedanke der Erfindung wegen der erheblichen Größe der Gießkammer zweckmäßig mit den Merkmalen des Anspruches 3. Im allgemeinen lassen sich solche Ausführungsformen mit Scherenhubbühnen verwirk lichen, die elektronisch in einer Steuerung miteinander verbunden sind. Dabei ist es nicht erforderlich, daß die Hubeinrichtungen ebenso wie die Einpreßzylinder bzw. die Druckkolben synchron gesteuert werden. Es ist vielmehr zweckmäßig, auch die Merkmale des Anspruches 4 zu ver wirklichen.The basic idea of the invention is realized the considerable size of the casting chamber expediently with the Features of claim 3. In general, can such embodiments with scissor lifts Lichen that are electronically in one control are connected. It is not necessary that the Lifting devices as well as the press cylinder Pressure pistons can be controlled synchronously. It is much more expedient to ver also the features of claim 4 real.

Mit der Erfindung lassen sich insbesondere Magnesium- Druckgußlegierungen verarbeiten, wobei Dehnungen von ca. 11% in Frage kommen. Dadurch wird den Druckgußteilen ein völlig neues Anwendungsgebiet eröffnet.In particular, magnesium Process die-cast alloys with elongations of approx. 11% are eligible. This will make the die cast parts opened up a completely new field of application.

Die Einzelheiten, weitere Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung einer Ausführungsform anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigenThe details, other features and other advantages the invention result from the following Be description of an embodiment based on the figures in the drawing; show it

Fig. 1 schematisch, d. h. unter Fortlassung aller für das Verständnis der Erfindung nicht erforder lichen Einzelheiten eine Warmkammer-Druckguß maschine in Ansicht und Fig. 1 schematically, ie omitting all details not necessary for the understanding of the invention union details a hot chamber die casting machine in view and

Fig. 2 in abgebrochener Darstellung, d. h. unter Weg lassung des Schließmechanismusses und der Ein zelheiten von Ofen und Tiegel den Gegenstand der Fig. 1 im wesentlichen im Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1. Fig. 2 in a broken representation, ie letting go of the closing mechanism and the A details of furnace and crucible, the subject of Fig. 1 substantially in section along the line II-II of Fig. 1st

Die zweiteilige Gußform (1) hat eine bewegliche Hälfte, die nicht dargestellt ist und sich auf vier außen zy lindrischen Stangen (2 bis 5) führt. Auf die beweg liche Hälfte der Gießform wirkt z. B. ein Kniehebel mechanismus, welcher eine Schließkraft von 2989 kN erzeugt. The two-part mold ( 1 ) has a movable half, which is not shown and leads to four outside cylindrical bars ( 2 to 5 ). On the movable half of the casting mold z. B. a toggle mechanism that generates a closing force of 2989 kN.

Die Führungsstangen (2 bis 5) sind in der feststehenden Hälfte (6) der Gießform befestigt. Die Gießkammer, in der das Gußstück geformt wird, ist nicht dargestellt.The guide rods ( 2 to 5 ) are fastened in the fixed half ( 6 ) of the mold. The casting chamber in which the casting is formed is not shown.

Eine allgemein mit (7) bezeichnete Gießeinheit besteht im wesentlichen aus einem Elektroofen (8) mit Heiz spiralen (9) und einem in den Ofenraum (10) eingesetzten Tiegel (11). In dem Tiegel befindet sich das vorzugs weise aus Magnesium bestehende flüssige Gießmetall (12). Der Einpreßzylinder (18) des Gießbehälters (14) taucht in das Metallbad (12) ein. Der Druckkolben (15) wird über seine Kolbenstange (16) von einem abgebrochen dar gestellten Antrieb (17) in dem Einpreßzylinder (18) hin und her bewegt. Das für jeden Arbeitshub des Druck kolbens (15) erforderliche Gießmetall fließt in den Zylinder (18) durch eine Radialöffnung (19).A casting unit generally designated ( 7 ) consists essentially of an electric furnace ( 8 ) with heating spirals ( 9 ) and a crucible ( 11 ) inserted into the furnace chamber ( 10 ). In the crucible is the preferred, made of magnesium liquid cast metal ( 12 ). The press-in cylinder ( 18 ) of the casting container ( 14 ) dips into the metal bath ( 12 ). The pressure piston ( 15 ) is moved back and forth on its piston rod ( 16 ) by an aborted drive ( 17 ) in the press-in cylinder ( 18 ). The casting metal required for each working stroke of the pressure piston ( 15 ) flows into the cylinder ( 18 ) through a radial opening ( 19 ).

Das von dem Druckkolben beim Überlaufen der Radialbohrung (19) unter Druck gesetzte Gießmetall strömt durch eine Kanalführung in ein Mundstück (20), das mit einer aus wechselbaren Mundstückspitze versehen sein kann. Es ge langt aus dem Mundstück (20) in den Einguß (21), welcher als Bohrung den feststehenden Teil (6) der Druckgußform durchdringt. The cast metal pressurized by the pressure piston when it overflows the radial bore ( 19 ) flows through a channel guide into a mouthpiece ( 20 ) which can be provided with an exchangeable mouthpiece tip. It reaches ge from the mouthpiece ( 20 ) in the sprue ( 21 ), which penetrates as a bore the fixed part ( 6 ) of the die.

Die gesamte Gießeinheit ist auf einer schematisch in Fig. 2 wiedergegebenen Hubvorrichtung in Form einer Scherenhubbühne (22) untergebracht. Sie läßt sich damit der Höhe nach verstellen.The entire casting unit is accommodated on a lifting device shown schematically in FIG. 2 in the form of a scissor lift platform ( 22 ). It can be adjusted in height.

Wie sich aus der Darstellung der Fig. 1 ergibt, ist die beschriebene Gießeinheit (7) etwa in der Mitte der Druckgußform (1) angeordnet. Ihr sind vier vertikal übereinander angeordnete Eingüsse (22 bis 25) zuge ordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Mundstück (20) mit dem Einguß (23) verbunden. Die Justierung erfolgt über vier Steckbolzen (26 bis 29), für die Blindbohrungen (30) in der Vorderseite (31) der feststehenden Hälfte (6) der Druckgußform vorgesehen sind. Die Steckbolzen sind an einem oberen Rahmen (32) der Gießeinheit (7) befestigt.As can be seen from the illustration in FIG. 1, the described casting unit ( 7 ) is arranged approximately in the middle of the die-casting mold ( 1 ). You are four vertically stacked gates ( 22 to 25 ) assigned. In the illustrated embodiment, the mouthpiece ( 20 ) is connected to the sprue ( 23 ). The adjustment is made using four socket pins ( 26 to 29 ) for which blind bores ( 30 ) are provided in the front ( 31 ) of the fixed half ( 6 ) of the die. The socket pins are fastened to an upper frame ( 32 ) of the casting unit ( 7 ).

Wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt, sind mehrere Gießeinheiten der beschriebenen Art nebeneinander angeordnet. Da die Gießeinheiten (32, 33) nach Aufbau und Größe der Gießeinheit (7) entsprechen, erübrigt sich deren Erläuterung im einzelnen. Jeder dieser Gießein heiten sind Eingüsse (34 bis 38 bzw. 39 bis 43) zuge ordnet, wobei die Eingüsse (35 bis 38 bzw. 40 bis 43) den Eingüssen (22 bis 25) entsprechen und die Eingüsse (34 und 39) einem Einguß für die Gießeinheit (7) ent sprechen, welcher in der Zeichnung nach Fig. 1 ver deckt und daher nicht dargestellt ist. Die Eingüsse (36 und 39) sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 für die Gießeinheiten (32, 33) vorgesehen.As the embodiment of FIG. 1 shows, several casting units of the type described are arranged side by side. Since the casting units ( 32 , 33 ) correspond in structure and size to the casting unit ( 7 ), there is no need to explain them in detail. Each of these pouring units are assigned inlets ( 34 to 38 or 39 to 43 ), the inlets ( 35 to 38 or 40 to 43 ) corresponding to the inlets ( 22 to 25 ) and the inlets ( 34 and 39 ) to an inlet speak for the casting unit ( 7 ) ent, which covers ver in the drawing of FIG. 1 and is therefore not shown. The inlets ( 36 and 39 ) are provided in the embodiment of FIG. 1 for the casting units ( 32 , 33 ).

Da auch die Gießeinheiten (32, 33) auf Hubvorrichtungen abgestützt sind lassen sie sich mit ihren Mundstücken mit den jeweils günstigsten Eingüssen verbinden, die je weils im vertikalen Abstand voneinander angeordnet sind.Since the casting units ( 32 , 33 ) are supported on lifting devices, they can be connected with their mouthpieces to the cheapest castings, which are each arranged at a vertical distance from one another.

Im Betrieb wird die Form wie üblich mit dem Schließ mechanismus geschlossen und das Gießmetall mit Hilfe der Druckkolben über die Mundstücke in die ausgewählten Ein güsse eingebracht. Hierbei sind die Druckkolben (15) bzw. die Gießeinheiten (7, 32 und 33) durch eine Steuerung miteinander verbunden, welche dafür sorgt, daß das Gießmetall mit übereinstimmender Temperatur die nicht dargestellte Gießkammer erreicht. Es können je nach Ausbildung des Druckstückes in der Gußkammer auch einzelne Gießeinheiten außer Betrieb gesetzt werden. Für die maximale Größe der Gußstücke sind alle Gießeinheiten in Betrieb.In operation, the mold is closed as usual with the closing mechanism and the casting metal is introduced into the selected castings using the pressure pistons via the mouthpieces. The pressure pistons ( 15 ) and the casting units ( 7 , 32 and 33 ) are connected to one another by a control which ensures that the casting metal reaches the casting chamber (not shown) at a matching temperature. Depending on the design of the pressure piece in the casting chamber, individual casting units can also be put out of operation. All casting units are in operation for the maximum size of the castings.

Claims

1. Warm chamber die casting machine for the production of large-area castings, in particular for castings based on Mg, in which a casting unit consists of an oven, a crucible, a Gießbe container and an injection cylinder, characterized in that several of the oven ( 8 ), Crucibles ( 11 ) casting containers ( 14 ) and injection cylinders ( 18 ) existing casting units ( 7 , 32 , 33 ) and a permanent casting mold ( 6 ) with a closing force known from cold chamber die casting machines of approx. 2989 kN are provided, the casting chamber for each of the casting units ( 7 , 32 , 33 ) has at least one sprue ( 22 to 25 ; 34 to 38 ; 39 to 43 ), the pressure pistons ( 15 ) of the casting units ( 7 , 32 , 33 ) being controlled together.

2. Hot chamber die casting machine according to claim 1, characterized in that the casting units ( 7 , 32 , 33 ) are movably arranged and for each casting unit ( 7 , 32 , 33 ) several inlets ( 22 to 25 ; 34 to 38 ; 39 to 43 ) are provided on which the casting unit is adjustable.

3. Hot chamber die casting machine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the casting units ( 7 , 32 , 33 ) each constructed on a lifting device ( 22 ) and the inlets ( 22 to 25 ; 34 to 38 ; 39 to 43 ) for each casting unit ( 7 , 32 , 33 ) are arranged at a vertical distance from one another.

4. Hot chamber die casting machine according to claim 1 and one of claims 2 or 3, characterized in that the lifting devices ( 22 ) of the casting units ( 7 , 32 , 33 ) are movable independently of one another.

5. Hot chamber die casting machine according to claim 1 and at least one of claims 2 to 4, characterized in that the casting units ( 7 , 32 , 33 ) with the aid of plug pins ( 27 to 29 ) in blind bores ( 30 ) of the fixed half ( 6 ) the permanent mold can be locked.