DE4313800A1 - Vakuumdruckgussverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Gußverfah­ ren und insbesondere ein Verfahren für den Vakuumdruckguß.

Bei einem Druckguß-Vorgang, bei dem Gußteile nacheinander hergestellt werden, wird geschmolzenes Metall normalerweise in eine Druckkammervorrichtung gegeben, welche einen Kolben­ mechanismus aufweist, der das Metall in einen Hohlraum der Gußform treibt, welcher die gewünschte Form des zu gießenden Teils hat.

Es ist allgemein bekannt, daß Metalldruckguß-Verfahren Guß­ teile verbesserter Qualität hervorbringen, falls der Guß­ form-Hohlraum, in dem das Gußteil geformt wird, vor dem Einspritzen des Gießwerkstoffs in den Hohlraum von Luft ent­ leert wird. Es hat sich ferner gezeigt, daß weniger Unvoll­ kommenheiten im Sinne von Oberflächenausbrüchen und des Auftretens von Blasen und dergleichen vorkommen, falls das Metall allein aufgrund der Bewegung des Kolbens durch die Kammer in den Gußform-Hohlraum eingespritzt wird, und daß ein vorzeitiges Ausströmen des Metalls aus dem Kanal in den Gußform-Hohlraum unter keinem anderen Einfluß auftritt als unter der Vakuumkraft im Hohlraum, die das Metall in den Hohlraum zieht. Falls der Kolben wirksam abgedichtet ist, so daß keine Luft von seiner Hinterseite aus an ihm vorbeitre­ ten kann, schafft es das Vakuum im Hohlraum nicht, Gießwerk­ stoff aus dem Kanal in die Gußform zu ziehen, ehe ihn der Kolben tatsächlich in den Hohlraum treibt. Der Gußform-Hohl­ raum wird evakuiert indem ein Vakuum im Hohlraum erzeugt wird. Das Vakuum entsteht durch die Öffnung eines Ventils, über das der Gußform-Hohlraum mit einer Vakuumquelle in Ver­ bindung steht. Bevor das Metall den Hohlraum erreicht, muß es zunächst durch einen Einguß oder einen Kanal laufen, der von der Druckkammervorrichtung in den Gußform-Hohlraum ver­ läuft. Es wird bevorzugt, daß die Druckkammervorrichtung mit einer niedrigeren Geschwindigkeit evakuiert wird, während das Metall durch den Kanal getrieben wird, und daß dies mit einer relativ hohen Geschwindigkeit geschieht, wenn das Metall in den Hohlraum selbst gelangt. Normalerweise wird das Vakuumventil erst kurz vor der Einspritzung einer Ladung geschmolzenen Metalls in den Hohlraum geöffnet und wird dann zu einem späteren Zeitpunkt, während der Einspritzung des Metalls in den Hohlraum, verschlossen.

Es ist äußerst wünschenswert, daß aufeinanderfolgende Druck­ guß-Vorgänge flüssig und effizient mit minimalen Pausen aus­ geführt werden. Bei den meisten bekannten Vorrichtungen auf diesem Fachgebiet treten erfahrungsgemäß Fehlfunktionen auf, die nur durch zeitaufwendige und kostenintensive Demontage der Druckgußvorrichtung behoben werden können, um gehärteten Gießwerkstoff von inneren Oberflächen und Linien zu entfer­ nen.

Daher ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Vakuumdruckguß-Verfahren zu schaffen, wel­ ches das Auftreten von Fehlfunktionen verhindert, um somit die teure Demontage zur Entfernung von Gießwerkstoff zu ver­ meiden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zu schaffen, welches von einer Prozessorvor­ richtung gesteuert wird, die Informationen erhält, die den Zustand wichtiger Parameter des Vorgangs betreffen und die den Druckguß-Vorgang abbricht, wenn wichtige Parameter den Anforderungen nicht entsprechen.

Im Rahmen der obigen Aufgabe, ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zu schaffen, das den Druckguß-Vorgang beliebig während des Vorgangs abbrechen kann, um damit die Folgen des Abbruchs weniger schwerwiegend zu gestalten.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, dafür zu sorgen, daß die mittlere Nutzzeit, die zwischen zwei Fehlfunktionen der Druckgußvorrichtung liegt, verlängert wird.

Eine detailliertere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein verbessertes Verfahren zu schaffen, das den Druckpe­ gel in verschiedenen Teilen der Vorrichtung, einschließlich den Gußform-Hohlraum selbst und in den Überdruck- und Vaku­ umzuleitungskanälen prüft und überwacht. Das Verfahren besteht aus Schritten zur Kühlung des Vakuumventils und zur Reinigung des Ventils wie auch der verschiedenen Kanäle während eines Druckguß-Vorgangs, und bewirkt den Abbruch des Vorgangs, wenn bestimmte gemessene Werte nicht annehmbar sind.

Weitere Aufgaben und Vorteile ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm der Vorrichtung ist, die genutzt werden kann, um das Verfahren der vorliegenden Erfindung auszuführen;

Fig. 2 und 3 ein Flußdiagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung darstellen, welches von einer Prozessorvorrichtung gesteuert wird; und,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Druckgußvorrichtung ist, in der das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden kann.

Allgemein ausgedrückt, betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Ausführung von aufeinander­ folgenden Druckguß-Vorgängen zur Herstellung von Druckguß­ teilen. Das Verfahren ist an Druckgußvorrichtungen angepaßt, die Vakuum im Gußform-Hohlraum erzeugen, um den Hohlraum vor der Einspritzung des Gießwerkstoffs in den Hohlraum auszu­ leeren. Das Verfahren ist für Metallguß-Vorgänge gut ge­ eignet, kann aber auch für den Druckguß anderer Materialien verwendet werden. Das Verfahren ist auch besonders gut zur Verwendung in einer Vorrichtung geeignet, die in der ver­ wandten US-Anmeldung mit der laufenden Nummer 07/874 740 mit der Bezeichnung "ABGEDICHTETE DRUCKKAMMER FÜR VAKUUMDRUCK­ GUSS" offenbart ist, die eine Druckkammer beschreibt, die derart ausgebildet ist, daß sie ein vorzeitiges Einspritzen des Gießwerkstoffs in den Gußform-Hohlraum verhindert. Letzteres wird dadurch erreicht, daß das Vakuum den Gießwerkstoff aus dem Kanal oder Einguß in den Hohlraum absaugt, und zwar bevor der Kolbenmechanismus eigentlich den Gießwerkstoff in den Hohlraum einspritzt. Das Verfahren ist ebenfalls besonders gut zur Verwendung in einer Vorrichtung geeignet, wie z. B. die der verwandten US-Anmeldung für ein DRUCKGUSS-VAKUUMVENTIL mit der laufenden Nummer 07/874 629. Diese verwandte Anmeldung beschreibt ein Vakuumventil, von der Art, wie sie in Fig. 4 hierin gezeigt ist, welches Vakuum effizient in einem Gußform-Hohlraum erzeugt, wobei das Ventil derart konzipiert ist, daß Wartungsarbeiten im Falle einer Fehlfunktion erleichtert werden. Die Effizienz des Vakuumventils verbessert sich weiterhin durch den Einsatz einer DOPPELELEKTROMAGNET-VENTILBETÄTIGUNGSEINRICH­ TUNG der verwandten US-Anmeldung mit der laufenden Nummer 07/874 755. Die notwendigen und erwünschten Vakuumniveaus werden durch den Einsatz der in der verwandten US-Anmeldung für eine VAKUUMVENTILEINRICHTUNG FÜR DEN DRUCKGUSS mit der laufenden Nummer 07/874 368 offenbarten Techniken erreicht.

Während das verbesserte Verfahren der vorliegenden Erfindung besonders effizient in den Vorrichtungen der obigen verwandten US-Anmeldung eingesetzt wird, kann das Verfahren auch mit anderen Vorrichtungen verwendet werden, die ähnliche oder analoge Bestandteile aufweisen, wie z. B. ein nahe an den Gußform-Hohlraum angeordnetes Ventil oder Vakuum- und Druckluftquellen mit angrenzenden Ventilen und einem Kolbenmechanismus, der eine Ladung geschmolzenes Material in den Hohlraum einspritzt.

Wendet man sich den Zeichnungen, insbesondere der Fig. 1 zu, so kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung von der dort dargestellten Vorrichtung durchgeführt werden, welche aus einer Prozessoreinrichtung 10 besteht, die elektrisch mit einem in den Fig. 1 und 4 als 12 bezeichneten Gußform-Vakuumventil verbunden ist, welches hier auch als erstes Ventil bezeichnet wird. Die Prozessoreinrichtung 10 ist auch mit einem Vakuumversorgungsventil 14 verbunden, welches hier auch als zweites Ventil bezeichnet wird. Die Prozessoreinrichtung 10 ist in analoger Weise auch mit einem Druckluftversorgungsventil 16 verbunden. Desweiteren, ist die Prozessoreinrichtung mit einem Vakuum-Drucksensor 18 verbunden, der die Prozessoreinrichtung mit entsprechenden Daten versorgt. Die Prozessoreinrichtung ist auch mit einer Steuereinheit 20 für den Kolbenmechanismus verbunden, um während der Durchführung des Gußverfahrens, Zustandsdaten mit der Kolbensteuereinheit auszutauschen.

Wendet man sich nun der Fig. 4 zu, so sind die bereits in Fig. 1 dargestellten Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Zusätzlich sind in Fig. 4 weitere Bestandteile der Druckguß-Vorrichtung dargestellt, mit welchen das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist. Das Vakuumventil 12 hat einen Ventilkörper 22 der an einer Gußform 24 montiert ist. Das Ventil 12 hat einen Ventilsitz 26, der zur Aufnahme eines zur Öffnung des Ventils nach rechts betätigbaren Ventiltellers 28 ausgebildet ist. Der Ventilteller 28 isoliert einen Gußform-Hohlraum 29 und einen Kanal 30 von einer inneren Ventilkammer 32 des Ventils 12. Die Öffnung und Schließung des Ventiltellers 28 erfolgt durch die Doppelelektromagnet-Betätigungseinrichtung der bereits erwähnten verwandten US-Anmeldung mit der laufenden Nummer 07/874 755. Die Ventilkammer 32 hat eine Öffnung 36, die sich bis hin zur Vakuumleitung 38 erstreckt und mit dieser in Verbindung steht. Die Vakuumleitung 38 erstreckt sich bis hin zum Vakuumversorgungsventil 14, welches mit einer Unterdruckvakuumpumpe 40 kommuniziert. In der Ventilöffnung 36 ist eine Röhre 42 vorgesehen, die sich bis hin zum Vakuum-Drucksensor 18 erstreckt. Der Vakuum- Drucksensor 18 ist als Wandler ausgebildet und erzeugt elektrische Signale in Abhängigkeit von dem in der Röhre 42 gemessenen Druck. Die Röhre 42 kommuniziert auch mit dem Druckluftversorgungsventil 16, welches seinerseits über die Leitung 44 mit einer Druckluftquelle kommuniziert. Sofern erwünscht, kann durch die Öffnung des Ventils 16 ein positiver Luftdruck über die Röhre 42 in die Ventilkammer 32 eingeleitet werden. In analoger Weise, kann der Vakuum­ wandler 18 mit Hilfe der Röhre 42 den Druck in der Kammer 32 messen. Wenn der Ventilteller 28 nach rechts von der in Fig. 4 gezeigten Stellung verschoben wird, kann der Wandler den Druckpegel im Eingußkanal 30 und im Gußform-Hohlraum 29 selbst messen.

Wenn geschmolzenes Metall oder ein anderer Gießwerkstoff in den Gußform-Hohlraum eingespritzt werden soll, aktiviert die Kolbensteuereinheit 20 (Fig. 1) den allgemein mit 48 bezeichneten Kolbenmechanismus, welcher vorzugsweise das in die Druckkammervorrichtung geladene geschmolzene Metall verschiebt. Dieser Vorgang ist in aller Ausführlichkeit in der erwähnten und hiermit ausdrücklich durch Verweisung miteingeschlossenen US-Anmeldung mit der laufenden Nummer 07/874 740 beschrieben. Bei diesem Vorgang bewegt sich der Kolben mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit von ca. 380 Millimeter (15 Zoll) pro Sekunde, um das geschmolzene Metall in den Eingußkanal 50 bis zu einem vorgegebenen Punkt, der kurz vor dem Hohlraum liegt, einzuführen. An diesem Punkt erhöht die Kolbensteuereinheit 20 die Geschwindigkeit des vorzugsweise hydraulisch betriebenen Kolbens derart, daß der Kolben mit einer Geschwindigkeit von etwa 1900 bis 2030 (75 bis 80 Zoll) pro Sekunde bewegt wird, und das geschmolzene Metall schnell in den Gußform-Hohlraum 29 zwingt.

Während der langsamen Bewegungsphase des Kolbens ist der Ventilteller 28 geöffnet, um den Hohlraum 29 mit der Vakuum­ quelle zu verbinden und zu evakuieren. Vorzugsweise schließt der Ventilteller 28, bevor der Kolben mit hoher Geschwindig­ keit betätigt wird und bevor geschmolzener Gießwerkstoff tatsächlich in den Gußform-Hohlraum eingespritzt wird. Wie in der zuvor erwähnten verwandten US-Anmeldung mit der laufenden Nummer 07/874 755 beschrieben, schließt der Ventilteller 28 extrem schnell, wobei er sich vorzugsweise in etwa 10 bis 15 Millisekunden von seiner voll geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung bewegt. Dies sichert, daß das Ventil geschlossen werden kann, bevor geschmolzenes Metall möglicherweise das Ventil 12 erreichen kann. Dadurch wird vermieden, daß das Ventil durch eindringendes Metall gestört oder verunreinigt wird, das die vollständige Schlie­ ßung des Ventils verhindert. Außerdem kann dadurch vermieden werden, daß das Ventil 12 auseinandergebaut werden muß, um den Ventilmechanismus von jeglichen Reststoffen zu reinigen. Somit kann der Ventilteller 28 immer die innere Kammer effektiv versiegeln. Das in 10-15 Millisekunden schließende Ventil ist schnell genug um Schädigungen des Ventils zu verhindern, da die schnelle Einspritzung des Gießwerkstoffs in den Gußform-Hohlraum in ca. 30-35 Millisekunden abge­ schlossen wird.

Wendet man sich nun dem erfindungsgemäßen Verfahren zu, so besteht dieses aus einer Reihe von Schritten, welche mit der Bestimmung der in dem Gußform-Hohlraum vorliegenden Leck­ luftmenge beginnen, und wenn die bestimmte Leckluftmenge einen zuvor festgelegten Wert überschreitet, wird der Druckguß-Vorgang abgebrochen. In einem weiteren Verfahrens­ schritt wird dann der Ventilsitz 26 des ersten Ventils 12 mit einem Luftstrom gereinigt, wobei Reststoffe und Verunreinigungen entfernt werden. Gleichzeitig bewirkt der Luftstrom die Abkühlung des Ventilsitzes. Das Verfahren setzt dann die Leitung 38 zwischen dem ersten Ventil 12 und dem zweiten Ventil 14 unter Druck, stellt fest ob Leckschäden in dieser Leitung vorhanden sind, und bricht den Druckguß-Vorgang ab, falls letzteres festgestellt worden ist, und die Leckage einen zuvor festgelegten Wert überschritten hat. Das Verfahren erzeugt dann ein Vakuum der Kammer 32, wobei der Ventilteller 28 auf dem Ventilsitz 26 aufliegt, so daß das erste Ventil 12 im geschlossenen Zustand ist. In diesem Zustand erfolgt die Messung des Vakuumniveaus in der Kammer 32 und, falls dieses Niveau nicht einem ersten, zuvor festgelegten minimalen Wert entspricht, der vorzugsweise ca. 711,2 bis 736,6 Millimeter (28 bis 29 Zoll) Quecksilbersäule beträgt, wird der Druckguß-Vorgang abgebrochen. Das Verfahren betätigt dann die Kolben­ vorrichtung 48 und erzeugt ein Vakuum im Gußform-Hohlraum. Bei diesem Vorgang sendet die Prozessoreinrichtung 10 der Kolbensteuerung 20 Signale zu, die eine langsamere Betätigung des Kolbens bewirken, wobei gleichzeitig die Ventile 12 und 14 geöffnet werden, um die Vakuumpumpe mit dem Gußform-Hohlraum selbst zu verbinden und Vakuum im Hohlraum zu erzeugen. Anschließend, aber noch vor der Einspritzung des Gießwerkstoffs in den Hohlraum 29 erfolgt die Messung des Vakuumniveaus, und wenn das Vakuumniveau nicht einem zweiten, zuvor festgelegten minimalen Wert entspricht, der vorzugsweise ca. 609,2 bis 685,8 Millimeter (24 bis 27 Zoll) Quecksilbersäule beträgt, bewirkt der Prozessor 10 über der Kolbensteuerung 20 den Abbruch des Druckguß-Vorgangs. Wenn das Vakuumniveau im Hohlraum bei oder über seinem festgelegten Wert liegt, wird die Kolbensteuerung 20 derart kontrolliert, daß der schnellere Bewegungsmodus des Kolbens eingeleitet wird, um den Gieß­ werkstoff in den Gußform-Hohlraum einzuspritzen.

Die vorhergehende Beschreibung offenbart nur die allgemeinen Verfahrensschritte der Erfindung. Einzelheiten dieser sind unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 2 und 3 beschrieben. Insbesondere zeigen diese Figuren die einzelnen Anweisungen, die in die integrierte Speichereinrichtung des Prozessors 10 einprogrammierbar sind. Die Kolbensteuereinheit 20, vorzugsweise ein Kontroller des Typs SLC05/02, welcher von der Allen Bradley Company aus Milwaukee, Wisconsin hergestellt wird, ist auch in den Prozessor 10 einbaubar.

Gemäß Fig. 2 wird beim Start des Druckguß-Vorgangs das zweite Ventil 14 geöffnet und die Leitung 38 evakuiert. Anschließend wird das zweite Ventil 14 geschlossen, und die Vakuumabnahmezeit durch den Vakuum-Luftdrucksensor 18 und den Prozessor 10 gemessen. Es sollte erwähnt werden, daß der Vakuum-Luftdrucksensor 18 eine herkömmliche Bauart aufweist und geeignet ist, sowohl einen über dem atmosphärischen Druck als auch einen unter dem atmosphärischen Druck liegenden Druckwert zu messen.

Da die Leitung 38 mit der Leitung 36 kommuniziert, mißt der Wandler oder Sensor 18 effektiv das Vakuumniveau in der Kammer 32, in der Ventilöffnung 36 und, über die Röhre 42, in der Leitung 38. Es versteht sich, daß das Öffnen oder Schließen des zweiten Ventils 14 zur Messung der Vakuum­ abnahme, im geschlossenen Zustand des ersten Ventils 12 erfolgt, wobei der Ventilteller 28 auf dem Ventilsitz 26 aufliegt. Die Vakuumabnahmezeit wird durch den Vergleich eines durch den Druckwandler 18 zu einer Startzeit gemessenen, ersten Druckpegelsignals mit einem späteren Druckpegelsignal, das ungefähr eine Sekunde nach dem ersten Signal gemessen wird, bestimmt. Falls der Unterschied zwischen den zwei Werten des Druckpegelsignals mehr als etwa 12,7 bis 25,4 Millimeter (1/2 bis 1 Zoll) Quecksilbersäule beträgt, wird angenommen, daß das erste Ventil 12 verschmutzt ist. Unter diesen Umständen wird der Gußvorgang abgebrochen und der Anwender von diesem Fehler in Kenntnis gesetzt.

Im folgenden Verfahrensschritt werden sowohl das erste Ventil 12 als auch das zweite Ventil 14 geöffnet, wobei, durch die Evakuierung des Gußform-Hohlraums ein Luftstrom entsteht, der den Ventilsitz 26 von jeglichen Reststoffen reinigt. Dieser Schritt wird vor der Aktivierung der Kolbensteuerung durchgeführt.

Während das Verfahren voranschreitet, bleibt das Ventil 12 geöffnet, wohingegen das zweite Ventil 14 geschlossen wird. In diesem Zustand der Ventile wird das Druckluftversorgungs­ ventil 16 geöffnet, um Druckluft von der positiven Luft­ druckquelle 46, über die Leitung 40, das Ventil 16 und die Röhre 42, in die Ventilkammer 32 für etwa 1 bis 2 Sekunden einzuführen. Der Druck beträgt vorzugsweise 30 p.s.i. Einheiten. Die Öffnung des Druckluftversorgungsventils 16 bewirkt, daß Druckluft am Sitz 26 und am Ventilteller 28 vorbeiströmt, um diese Teile von Reststoffen sauber zu halten, und auch um das Ventil 28 abzukühlen. Der Pegel von 30 p.s.i. für den positiven Luftdruck ist mit Rücksicht auf den Wandler 18 gewählt, der über einen Meßbereich von 75 p.s.i. betrieben werden kann. Gleichzeitig ist dieser Pegel derart angepaßt, daß der vorhandene Luftdruck den Widerstand einer das Ventil 12 schließenden Feder, die in aller Ausführlichkeit in der verwandten US-Anmeldung mit der laufenden Nummer 07/874 755 beschrieben worden ist, nicht zu überwinden vermag.

Nach der Ausführung der letzteren Verfahrensschritte, wird das Ventil 12 geschlossen und mit Hilfe des Ventils 14, das weiterhin geschlossen bleibt, wird die Leitung 38 mit etwa 30 p.s.i. unter Druck gesetzt. Die Druckabnahmezeit wird dann in einer ähnlichen Weise gemessen wie zuvor die Vakuum­ abnahmezeit. Wenn der Unterschied zwischen den aufeinander­ folgenden Druckmessungen, die während einer Zeitspanne von etwa einer Sekunde durchgeführt werden, mehr als etwa 25,4 Millimeter (1 Zoll) Quecksilbersäule beträgt, bricht der Prozessor 10 den Vorgang ab und informiert den Anwender.

Zur Vorbereitung der Einspritzung des Gießwerkstoffs in den Hohlraum wird der Druck in der Ventilkammer 32 gemessen, wobei das Ventil 12 in geschlossenem Zustand verbleibt und das Ventil 14 geöffnet wird. Wenn das erstrebte Vakuumniveau, welches vorzugsweise ca. 711,2 bis 736,6 Millimeter (28 bis 29 Zoll) Quecksilbersäule betragen soll, nicht erreicht ist, wird der Vorgang abgebrochen und der Anwender von einem Fehler in Kenntnis gesetzt.

Wenn das Vakuumniveau bei oder über dem zuvor festgelegten Wert liegt, wird der Kolbensteuerung 20 befehligt den Kolben zu aktivieren, und wenn dieser die Druckkammer effektiv versiegelt, so daß keine Luft aus der Druckkammer und aus dem die Druckkammer mit dem Gußform-Hohlraum verbindenden Einguß ausströmen kann, wird das erste Ventil 12 geöffnet. Dies hat zur Folge, daß der Gußform-Hohlraum evakuiert wird. Während der Evakuierung schiebt der sich langsam bewegende Kolben den Gießwerkstoff in den zum Hohlraum führenden Einguß. Während dessen wird das Vakuumniveau gemessen und falls es nicht ausreichend hoch ist, d. h., nicht ungefähr 609,6 bis 685,8 Millimeter (24 bis 27 Zoll) Quecksilbersäule beträgt, wird der Vorgang abgebrochen und der Anwender von einem Vorgangsfehler in Kenntnis gesetzt.

Es sollte sich verstehen, daß der Gußform-Hohlraum aus Teilen besteht, die voneinander getrennt werden müssen, um hergestellte Gußstücke zu entnehmen. Die Schnittstelle zwischen den Teilen definiert Trennlinien, welche zwangs­ läufig ein gewisses Maß an Lecken zulassen. Das unvermeidbar auftretende Lecken hat zur Folge, daß das Vakuumniveau über eine gewisse Zeit abnimmt, wobei aber Niveaus von etwa 609,6 bis 685,8 Millimeter (24 bis 27 Zoll) Quecksilbersäule allgemein noch als ausreichend angesehen werden, um qualitativ hochwertige Gußteile herzustellen. Wenn das Vakuumniveau den zweiten festgelegten Wert nicht erreicht oder sogar überschreitet, wird der Kolbensteuerung der schnelle Modus befehligt, um den Gießwerkstoff in den Gußform-Hohlraum einzuspritzen.

Im wesentlichen gleichzeitig mit der Aktivierung der Kolben­ steuerung zur Betätigung des Kolbens für die Durchführung des schnellen Einspritzmodus, wird auch das erste Ventil 12 geschlossen. Aufgrund der raschen Reaktionszeit des ersten Ventils liegt der Ventilteller 28 zuverlässig am Ventilsitz 26 auf und verhindert, daß Gießwerkstoff in das Ventil eindringt und es beschädigt. Wenn der Gießwerkstoff einmal in den Gußform-Hohlraum eingespritzt worden ist, befehligt die Kolbensteuerung den Kolben in seine zurückgezogene Stellung, in Vorbereitung für einen nachfolgenden Druckguß- Vorgang.

Aus der vorangegangenen Beschreibung sollte es sich verstehen, daß ein verbessertes Druckgußverfahren gezeigt und beschrieben wurde, das viele wünschenswerte Merkmale und Vorteile gegenüber den bekannten Verfahren aufweist. Die Fähigkeit einen Druckguß-Vorgang genau zu überwachen, führt zu einer zuverlässigen Arbeitsweise der Gußvorrichtung und verhindert das Auftreten von Fehlfunktionen, die bei solchen Verfahren normalerweise vorkommen. Der Druckpegel wird an verschiedenen kritischen Schritten des Druckguß-Vorgangs kontrolliert, so daß das Verfahren die Fähigkeit hat den Gußvorgang an verschiedenen Stellen, während der Durchführung des Vorgangs, abzubrechen.

Während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, können selbstverständlich verschie­ dene Alternativen, Ersetzungen und Äquivalente verwendet werden, und die Erfindung sollte lediglich durch die Patent­ ansprüche und ihre Äquivalente beschränkt sein.

Verschiedene Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten Patentansprüchen zum Ausdruck gebracht.

Claims (14)

1. Verfahren zur Ablaufsteuerung einer Druckgußvor­ richtung, die geeignet ist aufeinanderfolgende Vorgänge zur Herstellung von Gußteilen auszuführen, wobei die Vorrichtung eine Kolbeneinrichtung zur Einspritzung einer Ladung flüssigen Gießwerkstoffs in einen Gußform-Hohlraum während der Herstellung jedes Gußteils besitzt, wobei die Kolben­ einrichtung derart ausgebildet ist, daß sie von einer zurückgezogenen Stellung, mit verschiedenen Betätigungs­ geschwindigkeiten, in eine ausgefahrene Stellung bewegbar ist, wobei die Druckgußvorrichtung weiterhin eine positive Luftdruckquelle und eine Vakuumquelle aufweist; eine erste Ventileinrichtung mit einem Ventilsitz, die den Gußform- Hohlraum mit der Vakuumquelle und der positiven Luftdruck­ quelle verbindet; eine an den Gußform-Hohlraum angrenzende Ventilkammer; einen Ventilteller, der derart ausgebildet ist, daß er bei Schließung der Ventileinrichtung mit dem Ventilsitz in Eingriff bringbar ist, um dadurch die Ventilkammer von dem Gußform-Hohlraum zu isolieren; eine wahlweise zu öffnende oder zu schließende zweite Ventileinrichtung, um das Vakuum über eine Leitung mit der ersten Ventileinrichtung zu verbinden; eine wahlweise zu öffnende oder zu schließende Druckluftventileinrichtung, um die positive Luftdruckquelle mit der ersten Ventileinrichtung zu verbinden; eine Einrichtung zur Messung des Drucks innerhalb der Ventilkammer der ersten Ventileinrichtung und zur Erzeugung von Signalen, die den gemessenen Druck wider­ spiegeln; ein Kontroller zur Steuerung der Bewegung der Kolbeneinrichtung; und eine Prozessoreinrichtung, welche die Signale empfängt und die Ansteuerung jeder Ventileinrichtung und der Kolbensteuerung vornimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bestimmung der im Gußform-Hohlraum vorhandenen Leckluftmenge und Abbruch des Druckguß-Vorgangs, falls die Leckluftmenge einen zuvor festgelegten Wert überschreitet;
Säuberung des Ventilsitzes der ersten Ventileinrich­ tung mit einem Luftstrom;
Kühlung der ersten Ventileinrichtung während der Rest­ stoffsäuberung;
das unter Druck setzen der Leitung zwischen der ersten und der zweiten Ventileinrichtung, Feststellung jeglicher Leckagen an der Leitung, und Abbruch des Druckguß-Vorgangs, falls die Menge von Leckluft einen zuvor festgelegten Wert überschreitet;
Erzeugung, in geschlossenem Zustand der ersten Ventil­ einrichtung, eines Vakuums in der Kammer der ersten Ventileinrichtung, Messung des Vakuumniveaus, und Abbruch des Druckguß-Vorgangs, falls das Niveau nicht bei einem ersten, zuvor festgelegten minimalen Wert liegt;
Betätigung der Kolbeneinrichtung und Erzeugung eines Vakuums im Gußform-Hohlraum;
Messung des Vakuumniveaus bei geöffneter erster Ventileinrichtung bevor der flüssige Gießwerkstoff in den Gußform-Hohlraum eintritt und Abbruch des Guß-Vorgangs, falls das Niveau nicht bei einem zweiten, zuvor festgelegten minimalen Wert liegt; und
Vollendung der Bewegung des Kolbens zur Einspritzung des flüssigen Gießwerkstoffs in den Gußform-Hohlraum.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Bestimmung der Leckluftmenge im Gußform- Hohlraum, die Öffnung der zweiten Ventileinrichtung und die Messung des Druckpegelabfalls während einer zuvor fest­ gelegten Zeitspanne, einschließt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckpegelabfall während einer zuvor festgelegten Zeitspanne von ungefähr einer Sekunde gemessen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußvorgang abgebrochen wird, falls der Druckabfall ungefähr 25,4 Millimeter (1 Zoll) Quecksilbersäule überschreitet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Luftstrom­ säuberung des Ventilsitzes der ersten Ventileinrichtung, die Öffnung der ersten und der zweiten Ventileinrichtung mit einschließt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Kühlung der ersten Ventileinrichtung während der Reststoffsäuberung, die Öffnung der ersten Ventileinrichtung und der Druckluft­ ventileinrichtung mit einschließt.

7. Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck setzen der Leitung zwischen der ersten und der zweiten Ventileinrichtung, die Feststellung jeglicher Leckagen an der Leitung, und der Abbruch des Druckguß-Vorgangs, falls die Menge von Leckluft einen zuvor festgelegten Wert überschreitet, folgendes aufweist:
Schließung der ersten und der zweiten Ventileinrich­ tung, und der Druckluftventileinrichtung; und Bestimmung des gemessenen Druckpegelabfalls während einer zweiten festgelegten Zeitspanne.

8. Verfahren, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite festgelegte Zeitspanne zur Bestimmung des Druckpegelabfalls ungefähr eine Sekunde beträgt.

9. Verfahren, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußvorgang abgebrochen wird, falls der Druckabfall ungefähr 25,4 Millimeter (1 Zoll) Quecksilbersäule über­ schreitet.

10. Verfahren, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zuvor festgelegte minimale Wert 711,2 bis 736,6 Millimeter (28 bis 29 Zoll) Quecksilbersäule beträgt.

11. Verfahren, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, zuvor festgelegte minimale Wert 609,2 bis 685,8 Millimeter (24 bis 27 Zoll) Quecksilbersäule beträgt.

12. Verfahren, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozessoreinrich­ tung Signale erzeugt und sie dem Kontroller sendet, um die Kolbeneinrichtung mit einer ersten, zuvor festgelegten Geschwindigkeit zu betätigen, bis die Kolbeneinrichtung eine zuvor festgelegte Entfernung zurückgelegt hat, um sie danach mit einer zweiten, zuvor festgelegten Geschwindigkeit durch den Rest des Kolbenhubs zu betätigen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste zuvor festgelegte Geschwin­ digkeit ungefähr 380 Millimeter (15 Zoll) pro Sekunde beträgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite zuvor festgelegte Geschwin­ digkeit ungefähr 1900 bis 2030 Millimeter (75 bis 80 Zoll) pro Sekunde beträgt.