DE4230080C2 - Druckgießkolben, insbesondere für Kaltkammer-Druckgießmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgießkolben, insbesondere für Kaltkammer-Druckgießmaschinen, nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

In der DE 39 34 778 A1 und der EP 0 525 229 A1 sind Druckgieß­ kolben beschrieben, deren Stirnflächen und Gleitkörper jeweils aus einstückigen Kappen gebildet sind. Im vorderen Bereich der Kappe ist ein Dichtungsring aufgebracht, dessen hintere zylindrische Außenumfangsfläche als ein Rückhalteeinstich für erstarrtes flüssiges Material ausgebildet ist. In dem Rück­ halteeinstich erstarrtes Material spreizt den Dichtungsring auseinander und erhöht somit seine Dichtwirkung. In der DE 39 29 267 A1 sind Pleuel für Kolbenmaschinen beschrieben, bei denen die Laufflächen unter Durchführung verschleißfestig­ keitssteigernder Maßnahmen aus dem Pleuelmaterial herausge­ arbeitet sind. Die Laufflächen können entweder gehärtet oder durch Einarbeitung eines Ringelementes als Lauffläche gebildet sein, wobei das Ringelement und der Pleuel eine kompakte Baueinheit bilden. Die gehärteten Laufflächen bzw. die Lauf­ flächen aus einem sehr harten Ringelement sind zwar abriebs­ fest, haben jedoch keine guten Gleiteigenschaften. Aus der DE 90 14 033 U1 sind Kolben bekannt, deren Gleitflächen von mehreren Ringelementen gebildet werden, die alle aus einem gut gleitfähigen Material bestehen und untereinander ausgetauscht oder in sich umgedreht werden können. Falls die empfindliche Stirnseite der Gleitfläche verletzt wird, kann die Gesamtle­ bensdauer der Gleitfläche dadurch verlängert werden, daß die Ringe abwechselnd die vorderste Position einnehmen. Diese Konstruktion ist jedoch aufwendig, da die einzelnen Ringele­ mente mit genauen Toleranzen gefertigt werden müssen. Außerdem ergeben sich Dichtigkeitsprobleme an den Stoßstellen der ein­ zelnen Ringe zueinander.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckkolben für eine Druckgießmaschine zu schaffen, der gute Gleiteigenschaften und dennoch eine hohe Lebensdauer aufweist.

Die Aufgabe wird mit einem Druckgießkolben der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die stark beanspruchte Stirnfläche des Kolbens wird nunmehr auch im radial äußeren Bereich von einem harten Material gebildet. Der empfindliche Gleitkörper, der meist aus einer teuren Beryllium-Kupfer-Legierung besteht, wird durch den Ring geschützt. Die Gefahr von Riefenbildungen und Kolbenklemmen durch zwischen die Gleitfläche des Kolbens und die Gleitfläche der Füllkammer gelangendes Gießmaterial ist damit gebannt. Die Lebensdauer sowohl des Kolbens als auch der Füllkammer kann dadurch deutlich erhöht werden. Auch die Gefahr für die Gesundheit des Bedienungspersonals ist durch den Einsatz eines sol­ chen Ringes an einem Druckgießkolben gebannt. Außerdem er­ gibt sich auch ein Kostenvorteil dadurch, daß der aus einem teuren Material gefertigte Gleitkörper in seiner axialen Ausdehnung kleiner gehalten werden kann und dieser axiale Abschnitt von einem Ring aus wesentlich billigerem Material, beispielsweise aus Stahl, ersetzt wird. Vorteil­ hafterweise kann der Ring auswechselbar und koaxial zum Gleitkörper am Trägerteil angeordnet sein. Falls also auch der harte Ring nach langem Gebrauch des Kolbens verschlis­ sen sein sollte, kann dieser Ring leicht gegen einen neuen ausgewechselt werden. Ein Ersatz des gesamten Gleitkörpers kann dadurch entfallen. Der Ring ist sowohl vom Material als auch von der Lagerhaltung her wesentlich preiswerter. Der Ring besteht dabei zweckmäßigerweise aus einem Mate­ rial mit geringerer Wärmeausdehnung als das Material des Gleitkörpers und/oder weist einen etwas geringeren Außen­ durchmesser als der Gleitkörper auf, um eine Beeinträchti­ gung der Gleiteigenschaften des Kolbens in der Füllkammer zu vermeiden. Zum schnellen Auswechseln des Ringes kann dieser gemeinsam mit dem Gleitkörper mittels einer Spann­ mutter auf dem Trägerteil befestigbar sein. Der Ring, der zweckmäßigerweise aus Stahl bestehen kann, hat zudem den Vorteil, daß der Kolben gegen Austritt von Kühlflüssigkeit nach vorne in die Füllkammer besser abgedichtet ist als herkömmliche Kolben. Das Trägerteil kann somit ein hohl­ zylindrischer Körper sein und radiale Bohrungen aufweisen, die in Ringnuten in seiner Außenfläche münden. Diese Ring­ nuten können vorteilhafterweise durch achsparallel verlau­ fende Längsnuten in der Außenfläche des Trägerteiles mit­ einander verbunden sein, wobei die Nuten in radialer Rich­ tung von außen durch den Gleitkörper abgeschlossen sind. Mit dem neuen Kolben sind die bislang aus Dichtheitsgrün­ den angeordneten schraubenlinienförmigen Nuten in der Außenfläche des Trägerteiles durch die einfacher herzu­ stellenden und effektiveren Längsnuten ersetzbar. Es kann damit mehr Kühlmittel dem Gleitkörper zugeführt werden, wodurch sich dessen thermische Spannungen reduzieren las­ sen. Zur Ausbildung eines Kühlmittelkreislaufs können die radialen Bohrungen in zwei axial zueinander versetzten Ebenen angeordnet sein, wobei die erste Ebene von Bohrun­ gen der Zuleitung von Kühlmittel und die zweite Ebene von Bohrungen der Ableitung des Kühlmittels dienen. Eine weitere Begünstigung des Kühlmittelkreislaufs läßt sich dadurch erzielen, daß die Bohrungen der ersten Ebene in Richtung auf die zweite Ebene nach außen hin geneigt im Trägerteil angeordnet sein können. Außerdem kann zwischen erster und zweiter Ebene von Bohrungen im Inneren des Trägerteils ein Verteilereinsatz für ein Kühlmittel angeordnet sein. An diesem Verteilereinsatz kann bei­ spielsweise ein Rohr zur Zufuhr von Kühlmittel anschließ­ bar sein, so daß Zu- und Abfluß des Kühlmittels im Träger­ teil des Kolbens getrennt verlaufen.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Druckgießkolbens nach der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Druckgieß­ kolben;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Druckgießkolben nach Fig. 1 entlang der Linie II-II

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Trägerteils des Druckgießkolbens;

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Trägerteil nach Fig. 3 entlang der Linie IV-IV;

Fig. 5 einen Querschnitt durch das Trägerteil nach Fig. 3 entlang der Linie V-V;

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Gleitkörpers des Druckgießkolbens;

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des vorderen Ringes des Druckgießkolbens.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckgießkolben 10 besteht aus einem hohlzylindrischen Trägerteil 11, auf das ein zylin­ drischer Gleitkörper 12 aufgesetzt ist, mit dessen Um­ fangsfläche 13 der Kolben 10 in einer Füllkammer einer Druckgießmaschine entlang gleitet. Das Trägerteil 11 ist auf der in Verpreßrichtung vorderen Seite des Kolbens 10 geschlossen und bildet somit einen inneren Teil 14 der Stirnfläche des Kolbens 10. Der radial äußere Teil 15 der Stirnfläche des Kolbens 10 wird von einem Ring 16 gebil­ det, der auf das Trägerteil 11 benachbart zum Gleitkörper 12 und an dessen vordere Stirnseite 37 angrenzend aufge­ setzt ist. Er besteht aus einem härteren Material als der Gleitkörper 12 und schützt daher diesen vor Beschädigungen beim Verpreßvorgang. Der Ring 16 und der Gleitkörper 12 werden gemeinsam durch eine Spannmutter 17, die von der hinteren Kolbenseite her aufgesetzt wird, am Trägerteil 11 gehalten. Der innere Hohlraum 18 des Trägerteiles 11 dient der Zu- und Abfuhr von Kühlmittel zum Gleitkörper 12. Hierzu ist im Inneren 18 des Trägerteiles ein Verteiler 19 angeordnet, an dessen hinteres Ende 20 ein Schlauch o. dgl. zur Zufuhr von Kühlmittel angeschlossen werden kann. Der Verteiler 19 trennt zwei Ebenen von radialen Bohrungen 21 und 22 im Trägerteil 11. Die Bohrungen 21 sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, gleichmäßig über den Umfang des Trägerteiles 11 verteilt. Die der Zufuhr von Kühlmittel zum Gleitkörper 12 dienenden Bohrungen 21 sind dabei schräg nach außen geneigt, um das Ausfließen von Kühlmittel zu erleichtern. Die Bohrungen 21 enden in einer insbesondere aus Fig. 3 ersichtlichen Ringnut 23, die durch achsparallel verlaufende Nuten 24 mit einer zweiten Ringnut 25 verbunden ist, in die die Bohrungen 22 münden. Die Längsnuten 24 sind, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, gleichmäßig über den Umfang des Trägerteiles 11 verteilt und verbinden die beiden Ringnuten 23 und 25 miteinander, wodurch ein Kühlmittelkreislauf vom Inneren 18 des Trägerteiles über die Bohrungen 21, die Ringnut 23, die Längsnuten 24, die Ringnut 25 und über die Bohrungen 22 wieder ins Innere 18 des Trägerteiles 11 gebildet wird. Die Längsnuten 24 sowie die Ringnuten 23 und 25 werden dabei radial von außen vom Gleitkörper 12 abgeschlossen und ermöglichen dadurch dessen direkte Kühlung. Zur Ver­ hinderung des Auslaufens von Kühlmittel aus dem Kolben 10 sind aus Fig. 1 ersichtliche Dichtringe 26 zwischen Trägerteil 11 und Gleitkörper 12 angeordnet. In seinem hinteren Bereich weist das Trägerteil 11 eine mit einem Gewinde 28 versehene Erweiterung 27 seines Innenraumes 18 auf, in dem eine nicht dargestellte Kolbenstange befestig­ bar ist. In diesem Bereich weist das Trägerteil 11 einen Querschnitt mit abgeflachten Seitenflächen 29 am äußeren Umfang auf, wie aus dem Schnittbild nach Fig. 5 zu ersehen ist.

Der Gleitkörper 12, dessen Aufbau in Fig. 6 näher darge­ stellt ist, ist ein kreiszylindrischer Hohlkörper aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung. Seine äußere Umfangs­ fläche 13 dient als Gleitfläche des Kolbens 10 in einer Füllkammer einer Druckgießmaschine. Die Oberfläche 13 weist zwei Schmiernuten 30 auf, um dadurch die Reibung der Kolbenbewegung zu vermindern. Der Innendurchmesser des Gleitkörpers 12 ist in den Randbereichen 31 und 32 abge­ stuft, wobei der hintere abgestufte Bereich 32 der Auf­ nahme eines aus Fig. 1 ersichtlichen ringförmigen Vor­ sprungs 33 der Spannmutter 17 und der vordere abgestufte Bereich 31 der Aufnahme eines aus Fig. 7 zu ersehenden ringförmigen Vorsprungs 34 am Ring 16 dient. Auf diese Weise wird der Gleitkörper fest zwischen Ring 16 und Spannmutter 17 eingespannt. Der Ring 16 weist ebenfalls eine Stufe 35 seines Innendurchmessers auf. Mit dieser Stufe 35 liegt er gegen einen aus Fig. 3 ersichtlichen ringförmigen Vorsprung 36 am äußeren Umfang des Träger­ teils 11 an. Dabei übergreift er diesen Vorsprung 36 radial vollständig, so daß er, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, mit seiner vorderen Stirnfläche 15 zusammen mit der Stirnfläche 14 des Trägerteiles 11 die Stirnfläche des Kolbens 10 bildet. Dabei besteht der Ring 16 ebenso wie das Trägerteil 11 zweckmäßigerweise aus Stahl, der den Belastungen beim Verpressen von heißem Aluminium o. dgl. wesentlich besser standhält als die Beryllium-Kupfer- Legierung des Gleitkörpers 12.

Claims (11)

1. Druckgießkolben, insbesondere für Kaltkammer-Druckgießma­ schinen, mit einem an einer Kolbenstange befestigbaren Trägerteil mit Einrichtungen zur Zuführung von Kühlmittel zu einem auf dem Trägerteil befestigbaren zylindrischen Gleitkörper, mit dessen Außenfläche der Kolben in einer Füllkammer der Druckgießmaschine entlanggleitet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnfläche (14) des Kolbens und der vorderen Stirnseite (37) des zylindrischen Gleitkörpers (12), der aus einem Material mit guten Gleit­ eigenschaften gefertigt ist, ein Ring (16) aus einem här­ teren Material als das des Gleitkörpers (12) am Träger­ teil (11) angeordnet ist.

2. Druckgießkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Gleitkörper (12) aus einer Beryllium- Kupfer-Legierung gefertigt ist.

3. Druckgießkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ring (16) auswechselbar und koaxial zum Gleitkörper (12) am Trägerteil (11) angeordnet ist.

4. Druckgießkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (16) aus einem Material mit geringerer Wärmeausdehnung als das Material des Gleitkör­ pers (12) besteht und/oder einen etwas geringeren Außen­ durchmesser als der Gleitkörper (12) aufweist.

5. Druckgießkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (16) gemeinsam mit dem Gleit­ körper (12) mittels einer Spannmutter (17) auf dem Träger­ teil (11) befestigbar ist.

6. Druckgießkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (16) aus Stahl besteht.

7. Druckgießkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (11) ein hohlzylindri­ scher Körper ist und radiale Bohrungen (21, 22) aufweist, die in Ringnuten (23, 25) in seiner Außenfläche münden.

8. Druckgießkolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (23, 25) durch achsparallel verlaufende Längsnuten (24) in der Außenfläche des Trägerteils (11) miteinander verbunden sind, wobei die Nuten (23, 24, 25) in radialer Richtung von außen durch den Gleitkörper (12) abgeschlossen sind.

9. Druckgießkolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Bohrungen (21, 22) in zwei axial zuein­ ander versetzten Ebenen angeordnet sind, wobei die erste Ebene von Bohrungen (21) der Zuleitung von Kühlmittel und die zweite Ebene von Bohrungen (22) der Ableitung des Kühlmittels dienen.

10. Druckgießkolben nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (21) der ersten Ebene in Richtung auf die zweite Ebene nach außen hin geneigt im Trägerteil (11) angeordnet sind.

11. Druckgießkolben nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen erster und zweiter Ebene von Bohrungen (21, 22) im Inneren (18) des Trägerteils (11) ein Verteilereinsatz (19) für ein Kühlmittel angeordnet ist.