DE4114985A1 - Verfahren zum nachverdichten und druck- oder spritzgiessmaschine hierfuer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Druck- oder Spritzgießmaschine hiefür.

Aus der DE-A 14 58 061 ist es bekannt, einen zweiteiligen Gieß­ kolben zu verwenden, um flüssiges Metall in eine Form einzuschießen und anschließend durch Vorschieben des inneren Teiles des zweiteiligen Kolbens eine Nachverdichtung durchzuführen, um so ein Schwinden des Materiales beim Abkühlen auszugleichen. Dabei wird Material aus der sog. "Tablette", die sich im Bereiche der Gießbüchse, vor dem eigentlichen Formhohlraum befindet, über den Anschnittkanal in den Formhohlraum nachgeschoben. Das Problem bildet dabei der Anschnittkanal, der unter Umständen sehr eng sein kann, weshalb dort das Gießmaterial am raschesten erstarrt und dann unter Umständen ein Nachdrücken von Material in den Formhohlraum unmöglich macht.

Daher sind bereits sogenannte externe Nachverdichterkolben vorgeschlagen worden, beispielsweise in der DE-C 29 53 435. Nach diesem bekannten Vorschlag soll die dem Formhohlraum zugekehrte Kolbenseite einen verringerten Durchmesser besitzen, um so das Eindringen von Schmelze zu ermöglichen, die dann eine sichere Abdichtung gegenüber dem Zylinder schafft. Allerdings kommt es dabei stark auf die angewandten Temperaturen und die zum Gießen angewandte Legierung an, ob bei einer solchen Konstruktion ein Nachverdichten störungsfrei durchgeführt werden kann. Wenn es durch die erstarrte Randschale des das Vorderende des Nachverdichterkolbens umgebenden Materiales zu einer zu star­ ken Reibung an der Zylinderwandung kommt, so treten Kolbenklemmer auf, die unverzüglich zur Störung des Spritzvorganges bzw. des Betriebes führen.

Aufgrund dieser Nachteile wurde gemäß der GB-A 22 09 015 vorge­ schlagen, zwar einen Ringraum rund um wenigstens das Vorderende des Nachverdichterkolbens zu belassen, diesen Kolben jedoch vor dem Nachverdichten so weit zurückzuziehen, daß er außerhalb der vom Gießmaterial gebildeten Randschale gelangt, um ihn erst dann wieder gegen den Formhohlraum vorzuschieben. Auch hierbei ist man vor Störungen nicht gefeit, denn es ist ohne weiteres möglich, daß nicht erstarrtes Gießmaterial (wie in der erwähnten GB-A­ auch dargestellt) der Kolbenbewegung nachfolgt, dann aber beim neuerlichen Vorrücken des Nachverdichterkolbens gegen den Form­ hohlraum nachgibt, wogegen die Randschale zum Klemmen des Nach­ verdichterkolbens führt. Wartet man dagegen das Erstarren des gesamten eingedrungenen Materiales ab, so ist ein einwandfreies Nachverdichten ebenfalls nicht gesichert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Druck- oder Spritzgießmaschine ein störungsfreies und betriebssicheres Nachverdichten zu ermöglichen und hierbei dennoch eine gute Abdichtung zwischen dem Nachverdichterkolben und der diesen umgebenden Zylinderwand sicherzustellen. Dies gelingt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Gemäß der Erfindung wird bei einer Druck- oder Spritzgießma­ schine der eingangs erwähnten Art - entsprechend Anspruch 3 - auch vorgeschlagen, daß der Nachverdichterkolben zumindest zweiteilig aus einem inneren Kolben und einem diesen umgebenden Ringkolben ausgebildet ist, und daß der Ringkolben zum inneren Kolben relativ verschiebbar vorgesehen ist, wobei der durch diese relative Verschiebung des Ringkolbens zum inneren Kolben defi­ nierte, innerhalb des Zylinders gelegene und zum Formhohlraum hin offene Raum als Ringraum zur Abdichtung des Kolbens mittels der Schmelze vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme wird ein störungs­ freies Nachverdichten und eine wirkungsvolle Abdichtung des Nachverdichterkolbens gewährleistet.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß der innere Kolben und der Ringkolben konzentrisch zueinander an­ geordnet sind, da andernfalls der innere Kolben exzentrisch zu dem ihn umgebenden Zylinder gelegen wäre und sich hierbei eine ungleichmäßig dicke Randschale rund um sein Vorderende ergäbe. Gegebenenfalls kann der innere Kolben eine Kühlung besitzen, um wenigstens an der im Zuge des ersten Verfahrensschrittes freilie­ genden Kolbenspitze eine rasche Abkühlung der den Kolben umgeben­ den Randschale zu erzielen.

Um den Ablauf des Verfahrens weitgehend automatisch zu steuern, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der innere Kolben und der Ringkolben jeweils mit einer Antriebsein­ richtung verbunden sind, welche Antriebseinrichtungen durch eine Programmsteuereinrichtung, vorzugsweise eine einen Mikroprozessor aufweisende elektronische Programmsteuereinrichtung, aktivierbar sind, die die Endstellungen der relativen und/oder der gemeinsa­ men Verschiebung des Ringkolbens und des inneren Kolbens örtlich und vorzugsweise auch zeitlich steuert.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nach­ folgenden Beschreibung. Die Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die mit der Form einer Druck­ gießmaschine verbundenen Teile, und die

Fig. 2 bis 4 veranschaulicht eine vergrößerte Darstellung des Nachdruckkolbens in verschiedenen Phasen seiner Bewegung.

An einer im einzelnen nicht gezeigten Druckgießmaschine ist eine ortsfeste Formträgerplatte 1 und eine entlang nicht dargestellter Führungssäulen verschiebbare Formträgerplatte 2 vorgesehen. Wäh­ rend die bewegliche Formträgerplatte 2 eine bewegliche Formhälf­ te 3 aufweist, ist an der ortsfesten Formträgerplatte 1 eine orts­ feste Form 4 in nicht dargestellter, an sich bekannter Weise be­ festigt. Die Formhälften 3, 4 besitzen Formeinsätze 3′, 4′, die einen Formhohlraum 5 begrenzen. In diesem Formhohlraum 5 wird flüssiges Metall über einen verengten Anschnitt 6 aus einer Gieß­ büchse 7 eingeschossen, und zwar mit Hilfe eines Gießkolbens 8.

Sobald der Formhohlraum 5 zur gänze gefüllt ist, beginnt darin die Erstarrung des eingeschossenen Metalles. Dabei kommt es zu einer Schwindung, die durch Nachschieben einer Materialreserve ausgeglichen werden muß. Diese Materialreserve wird in einem mit dem Formhohlraum 5 in unmittelbarer Verbindung stehenden Nachverdichterkanal 9 gebildet, in den das Metall beim Füllen des Formhohlraumes 5 ebenfalls einströmt. Dieser Nachverdichter­ kanal 9 wird von einem Nachverdichterzylinder 10 begrenzt, in dem ein zweiteiliger Kolben 11 verschiebbar ist. Dieser zweiteilige Kolben 11 besteht aus einem zentralen oder inneren Kolben 12 und einem den inneren Kolben 12 umgebenden Ringkolben 13.

Während der innere Kolben 12 über einen Antriebskolben 14 in einem über eine Halteplatte 15 und Befestigungsbolzen 16 mit der beweglichen Formträgerplatte 2 verbundenen zentralen Zylinder 17 antreibbar ist, ist der Ringkolben 13 mit einer Treibplatte 18 verbunden, an der die Kolbenstangen 19 zweier Antriebskolben 20 angreifen. Anstelle zweier Kolben 20 können auch mehr als zwei Kolben oder ein rund um den Zylinder 17 verlaufender Ringkolben 20 vorgesehen sein.

Zur Betätigung der Antriebskolben 14, 20 sind entsprechende Zu- und Abfuhrkanäle in Form von Leitungen 21, 22 und 23, 24 vorgese­ hen. Dabei können - im Falle die Konstruktion weist einen Ringkol­ bens innerhalb eines äußeren Zylindergehäuses 29 auf - die bei­ den Leitungen 21, 22 ausreichend sein. Bei mehreren gesonderten Kolben 20 muß eine entsprechende Anzahl von zueinander paralle­ len Leitungen verfügbar sein. Die Leitungspaare 21, 22 und 23, 24 sind jeweils mit an sich bekannten Ventilsteuerungseinrichtungen 25, 26 verbunden, die hier zur Erzielung eines vorgegebenen Bewe­ gungsprogrammes der Antriebskolben 14, 20 über eine Programm­ einrichtung 27, wie einen Mikroprozessor gesteuert werden. Der Ablauf dieses Programmes sei nun anhand der Fig. 2 bis 4 be­ schrieben.

Zunächst wird zum Füllen des Formhohlraumes 5 der zweiteilige Nachverdichterkolben 11 zurückgezogen, wobei jedoch der Ringkol­ ben 13 weiter zurückgezogen ist, als der innere Kolben 12. Somit ergießt sich ein Teil der den Formhohlraum 5 ausfüllenden Schmelze in den Nachverdichterkanal 9, wobei es rund um den inne­ ren Kolben 12 aufgrund der relativ geringen Menge an Metall und damit dem geringen Wärmeinhalt zu einer raschen Abkühlung und zur Ausbildung einer Randschale 28 kommt. Diese Randschale 28 ist mehr oder minder erstarrt und dichtet die Außenseite des inneren Kolbens 12 gegen den ihn umgebenden Zylinder 10 ab, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Nachdem auf diese Weise eine gute Dichtung geschaffen wurde, wird diese gemäß Fig. 3 durch den vorrückenden Ringkolben 13 gegen den Formhohlraum 5 gedrückt. Damit ist vermieden, daß es zum Klemmen eines Kolbenteiles kommen kann, ohne hierbei deshalb die Dichtung zu zerstören. Es wird bevorzugt, wenn der Ringkolben 13 bis zur Position des inneren Kolbens 12 aufrückt, bevor die drit­ te Bewegungsphase beginnt. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, den Ringkolben 13 noch etwas vor dem Erreichen jener Position gegenüber dem inneren Kolben 12 stehen zu lassen, in der - wie dargestellt - die Stirnflächen der beiden Kolben 12, 13 in einer Ebene liegen. In diesem Falle ergibt sich ein kleiner Ringraum rund um den inneren Kolben 12.

Anderseits mag es für manche Anwendungsfälle auch erwünscht sein, wenn der Ringkolben 13 den inneren Kolben 12 geringfügig überragt. Allgemein kann davon ausgegangen werden, daß mit dem Ende des zweiten Verfahrensschrittes die Stirnfläche des Ringkolbens 13 etwa im Bereiche der Stirnfläche des inneren Kolbens 12 liegt.

Der Ringkolben 13 braucht in seiner in Fig. 3 dargestellten Posi­ tion nicht stillgesetzt zu werden; wesentlich ist bloß, daß bei Erreichen dieser Position im selben Moment auch die Bewegung des inneren Kolbens 12 beginnt und dann beide Kolben des Nachverdich­ terkolbens 11 in die Position nach Fig. 4 geschoben werden, in der der Inhalt des Nachverdichterkanales 9, wenigstens zum Teil, in den Formhohlraum 5 geschoben ist.

Claims (6)

1. Verfahren zum Nachverdichten von in einen Formhohl­ raum über einen Angußkanal eingebrachter Schmelze über eine in einem Zylinderraum geführten Kolbeneinrichtung, welcher Zylinder­ raum mit dem Formhohlraum - gesehen in Einspritzrichtung der Schmelze - hinter dem Angußkanal in unmittelbarer Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) als Kolbeneinrichtung eine konzentrische Anordnung eines Kolbens und eines ihn umgebenden Ringkolbens innerhalb des Zylinderraumes verwendet wird,
• b) daß bei zurückgezogenem Kolben bzw. Ringkolben der letztere weiter zurückgezogen wird als der erstere, um ein wenigstens teilweises Eindringen von Schmelze in den so geschaf­ fenen Ringraum zu gestatten,
• c) daß der Ringkolben hierauf wenigstens annähernd bis in die Ebene der Stirnfläche des Kolbens vorgeschoben wird, um die im Ringraum gebildete, abdichtende Randschale der Schmelze als Dichtung zwischen Zylinder und Kolbeneinrichtung vorzuschieben,
• d) und daß schließlich, so weit als möglich, die gesamte Kolbeneinrichtung gegen den Formhohlraum vorwärtsgeschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Verschiebebewegung des Ringkolbens (13) in Richtung Formhohlraum (5) und die daran anschließende gemeinsame Verschiebebewegung des inneren Kolbens (12) mit dem Ringkolben (13) kontinuierlich durchgeführt wird.

3. Druck- oder Spritzgießmaschine mit einer in einem mit einem Formhohlraum unmittelbar und - gesehen in Einspritz­ richtung - hinter einem Angußkanal angeordneten Zylinder geführ­ ten Kolbeneinrichtung zur Nachverdichtung von in den Formhohlraum eingebrachter Schmelze, die im Bereich eines Ringraumes auch zur Abdichtung der Kolbeneinrichtung gegenüber dem Zylinder vorgese­ hen ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachverdichter-Kolbeneinrichtung (11) zumindest zweiteilig aus einem inneren Kolben (12) und einem diesen umgebenden Ringkolben (13) ausgebildet ist, und daß der Ringkolben (13) zum inneren Kolben (12) relativ verschiebbar vorgesehen und jeweils mit einer gesonderten Steuerung versehen ist.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kolben (12) und der Ringkolben (13) konzentrisch zueinander angeordnet sind.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der innere Kolben (12) eine Kühleinrichtung aufweist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kolben (12) und der Ringkolben (13) jeweils mit einer Antriebseinrichtung (14, 17, 20, 29) verbunden sind, welche Antriebseinrichtungen durch eine Programm­ steuereinrichtung (27), vorzugsweise eine einen Mikroprozessor aufweisende elektronische Programmsteuereinrichtung, aktivier­ bar sind, die die Endstellungen der relativen und/oder der ge­ meinsamen Verschiebung des Ringkolbens (13) und des inneren Kol­ bens (12) örtlich und vorzugsweise auch zeitlich steuert.