DE4441735C2 - Druckgießkolben, insbesondere für Kaltkammer-Druckgießmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgießkolben, insbesondere für Kaltkammer-Druckgießmaschinen, mit einem an einer Kolbenstange befestigbaren Trägerteil mit Einrichtungen zur Zuführung von Kühlmittel und einem auf dem Trägerteil befestigbaren Gleit­ körper, mit dessen Außenfläche der Kolben in einer Füllkammer der Druckgießmaschine entlang gleitet, und mit einem zwischen der Stirnfläche des Kolbens und der Stirnfläche des Gleitkör­ pers angeordneten Ring aus einem härteren Material als der Gleitkörper.

Ein solcher Druckgießkolben ist beispielsweise in der DE 42 30 080 C2 beschrieben. Dieser Druckgießkolben zeichnet sich dadurch aus, dass die Stirnfläche des Gleitkörpers, der aus einem relativ weichen Material mit guten Gleiteigenschaf­ ten gefertigt ist, gegen eine Berührung mit dem heißen Gieß­ material geschützt ist. Gerade dieser radial äußere Bereich der Stirnfläche des Kolbens ist beim Verpressen beispielsweise von heißem Aluminium besonders hohen Druckbelastungen ausge­ setzt, die bei Druckgießkolben ohne den Ring aus einem härte­ ren Material zu einer Riefenbildung in der Außenoberfläche des Gleitkörpers führen können, durch die heißes Gießmaterial beim Verpressen nach hinten in die Füllkammer der Druckgießmaschine spritzen und eine erhebliche Gefährdung für das Bedienpersonal der Druckgießmaschine darstellen kann. Eine weitere Gefahren­ quelle für das Bedienpersonal einer Druckgießmaschine entsteht beim Öffnen der Druckgießform, wenn das Innere des Angusses noch flüssig ist. Durch die kalte Luft, die nach Öffnen der Gießform an den Anguß herantreten kann, kann dieser aufgrund der entstehenden thermischen Spannungen platzen und das Be­ dienpersonal durch das herausspritzende flüssige Material aus dem Inneren des Angusses verletzt werden. Zur Abhilfe dieses Problems sind bislang Füllkammern vorgeschlagen worden, die an ihrem vorderen Ende mit einer zusätzlichen Kühlung von außen versehen sind, um eine rasche Wärmeableitung vom Anguss zu er­ möglichen. Dieses Verfahren ist jedoch konstruktiv aufwändig und teuer und außerdem von nur relativ geringer Effektivität, da die Kühlung relativ weit entfernt vom Anguss erfolgt.

Aus der DE 39 34 778 A1 ist ein Kolben bekannt, dessen gesamte Stirnfläche von einer kühlbaren Kupferkappe umgeben ist. Auch diese Lösung ist aufwändig und teuer.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den be­ kannten Druckgießkolben derart zu verbessern, dass die Sicher­ heit des Bedienpersonals einer Druckgießmaschine erhöht und gleichzeitig eine lange Lebensdauer des Druckgießkolbens er­ zielt wird.

Die Aufgabe wird mit einem Druckgießkolben der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Stirnflä­ che des Kolbens in der Mitte von einem Einsatz aus einem gut wärmeleitfähigen Material, wie Kupfer, der auf seiner Innen­ seite mit dem Kühlmittel im Kolben in Kontakt steht, gebildet ist. Beim erfindungsgemäßen Druckgießkolben wird also der mittlere Bereich der Stirnfläche, der in unmittelbarem Kontakt zum Anguss des zu fertigenden Formteils steht, über das im Inneren des Kolbens zirkulierende Kühlmittel abgekühlt, wo­ durch eine optimale Wärmeableitung vom Anguss erfolgt. Dies führt dazu, dass beim Öffnen der Gießform das Innere des An­ gusses bereits so weit erhärtet ist, dass die Gefahr eines Plat­ zens des Angusses gebannt ist. Zusätzliche Kühlvorrichtungen an der Füllkammer können entfallen. Die erfindungsgemäße Ein­ satz stellt somit eine äußerst preisgünstige und konstruktiv einfache Lösung des beim öffnen der Gießform durch den Anguß entstehenden Sicherheitsproblems dar. Dabei kann der Einsatz zweckmäßigerweise auswechselbar am Trägerteil des Kolbens an­ geordnet sein. Ruf diese Weise ist bei einem Verschleiß ein rascher Austausch möglich. Dies führt zu einer merklichen Erhöhung der Lebensdauer des Gesamtkolbens. Eine weitere Erhöhung der Sicherheit für das Bedienpersonal ist dadurch erzielbar, daß die Stirnfläche des Ringes zum inneren Rand des Ringes hin abgeschrägt sein kann. Auf diese Weise erfolgt eine wesentlich günstigere Druckverteilung beim Preßvorgang auf den Ring als bei einer planen Stirnfläche. Die gefürchtete Aus­ bildung von Riefen in der Außenfläche des Kolbens, durch die heißes Gießmaterial herausspritzen kann, wird zuverlässig verhindert. Außerdem erhöht sich auch die Lebensdauer des Ringes durch diese Formgebung seiner Stirnfläche.

Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, daß die Kolbenstange zweiteilig ausgebildet sein kann, wobei die beiden Stangen­ teile über eine Dämfungseinheit miteinander verbunden sein können, die eine begrenzte gegenseitige Verschiebung der bei­ den Stangenteile in axialer Richtung erlaubt. Durch diese Ausgestaltung der Kolbenstange gelangt der beim Verpressen des Gießmaterials von diesem auf die Stirnfläche des Kolbens aus­ geübte Druck nicht schlagartig und in voller Höhe auf den Kolben, sonder in gedämpfter und verzögerter Form. Dies führt zu erheblichen Entlastungen der einzelnen Kolbenteile, ins­ besondere der Stirnfläche und damit sowohl zu einer signifi­ kanten Erhöhung der Lebensdauer des Kolbens als auch der Si­ cherheit der gesamten Druckgießmaschine, die vor allem durch Materialermüdungen des Druckgießkolbens beeinträchtigt werden kann. Zweckmäßigerweise können dabei die beiden Stangenteile ineinandergesteckt und durch auf dem inneren Stangenteil befestigbare, in Längsausnehmungen des äußeren Stangenteils ragende Aufsätze in axialer Richtung gegenseitig geführt sein. Die in die Längsausnehmungen eingreifenden Aufsätze bilden neben einer Führung in axialer Richtung auch eine Drehsiche­ rung der beiden Stangenteile. Dabei kann die gegenseitige Längsverschiebbarkeit der beiden Stangenteile durch einen Anschlag für einen Aufsatz in einer der Längsausnehmungen des äußeren Stangenteils begrenzt sein.

Diese zweiteilige Ausgestaltung der Kolbenstange kann auch bei herkömmlich gestalteten Kolbenköpfen mit den gleichen Vortei­ len eingesetzt werden. Um einen rauchen Austausch des Kolbens zu ermöglichen, kann dieser vorteilhafterweise mittels eines Schnellverschlusses an der Kolbenstange befestigbar sein.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele eines er­ findungsgemäßen Kolbens und einer Kolbenstange anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen Druckgießkolben;

Fig. 2 einen zentralen Längsschnitt durch eine Kolbenstange;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Kolbenstange nach Fig. 2 entlang der Linie III-III.

Der Gießkolben 10 nach Fig. 1 weist einen Trägerteil 11, der aus Stahl gefertigt und auf seiner Oberfläche mit reiner spi­ ralförmig umlaufenden Nut 12 versehen ist auf. Durch diese Nut 12 wird Kühlmittel zu einem auf das Trägerteil 11 aufge­ setzten Gleitkörper 13 geführt, mit dessen Außenfläche 14 der Druckgießkolben 10 in einer Füllkammer einer Druckgießmaschine entlanggleitet. An seinem vorderen Ende ist auf das Trägerteil 11 ein Ring 15 aus einem härteren Material als das des Gleit­ körpers 13, vorzugsweise aus Stahl, aufgesetzt. Der Ring 15 deckt somit die Stirnfläche 16 des empfindlichen Gleitkörpers 13 nach vorne hin gegen eine direkte Berührung mit dem heißen Gießmaterial ab. Der Ring 15 wird gemeinsam mit dem Gleitkör­ per 13 von einer Spannmutter 17 am Trägerteil 11 gehalten und bildet den radial äußeren Teil 18 der Stirnfläche des Kolbens 10. Der innere Teil der Stirnfläche 19 wird von einem Kupfer­ einsatz 20 gebildet, dessen Rückseite mit einem mit Kühlmittel befüllbaren Hohlraum 21 versehen ist. Die Kupferspitze 20 gelangt in direkten Kontakt zum Anguß des zu fertigenden Spritzgußteils und ermöglicht über das im Hohlraum 21 befind­ liche Kühlmittel eine optimale Wärmeableitung vom Anguß. Bei dem Kühlmittel handelt es sich dabei um das gleiche Kühlmit­ tel, das auch in der spiralförmig umlaufenden Nut 12 des Trägerteils 11 durchläuft, d. h. es muß keine gesonderte Kühlmittelzuführung für die Spitze 20 vorgesehen werden. Die Stirnfläche 19 der Kupferspitze 20 weist ebenso wie die Stirn­ fläche 18 des Ringes 15 einen abgeschrägten Bereich 19.1, 18.1 auf, der eine optimale Verteilung des vom heißen Gießmaterial auf die Gesamtstirnfläche des Kolbens 10 ausgeübten Drucks bewirkt. Dies bewirkt vor allem eine Entlastung der Stirn­ fläche 18 des Ringes 15, wodurch die Ausbildung von Riefen durch zwischen die Gleitfläche 14 des Kolbens 10 und die Innenfläche der nicht dargestellten Füllkammer der Druckgieß­ maschine auch bei längerem Gebrauch des Druckgießkolbens 10 zuverlässig vermieden werden kann.

Fig. 2 zeigt einen axialen Längsschnitt durch eine Kolbenstan­ ge 30, auf die beispielsweise der Kalben 10 nach Fig. 1 auf­ setzbar ist. Die Kolbenstange 30 wird von einem vorderen Teil 31 mit größerem Durchmesser und einem hinteren Teil 32 mit geringeren Durchmesser gebildet. Dabei ist der hintere Teil 32 der Kolbenstange in den vorderen Teil 31 eingesteckt und über hier von einer Feder 34 gebildeten Dämpfungseinheit begrenzt axialverschiebbar mit ihm verbunden. Die Begrenzung der Ver­ schiebung des Stangenteils 31 erfolgt durch Aufsätze 35 am hinteren Stangenteil 32, die in etwas länger ausgeformten Ausnehmungen 36 im vorderen Stangenteil 31 geführt sind, wobei der hintere Rand 36.1 der Ausnehmungen 36 einen Anschlag für die Aufsätze 35 bilden. Insgesamt sind drei solcher Längs­ ausnehmungen 36 am vorderen Teil 31 und entsprechend drei Aufsätze 35 am hinteren Stangenteil 32 zur axialen Führung der beiden Stangenteile 31 und 32 vorgesehene wie das Schnittbild nach Fig. 3 zeigt. Beide Stangenteile 31 und 32 weisen außer­ dem zentrale Bohrungen 37 und 38 auf, in denen ein Kühlmittel­ kanal 39 geführt ist.

Claims (7)

1. Druckgießkolben, insbesondere für Kaltkammer-Druckgießma­ schinen, mit einem an einer Kolbenstange befestigbaren Trägerteil mit Einrichtungen zur Zuführung von Kühlmittel und einem auf dem Trägerteil befestigbaren Gleitkörper, mit dessen Außenfläche der Kolben in einer Füllkammer der Druckgießmaschine entlanggleitet, und mit einem zwischen der Stirnfläche des Kolbens und der Stirnfläche des Gleitkörpers angeordneten Ring aus einem härteren Materi­ al als der Gleitkörper, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des Kolbens (19) in der Mitte von einem Ein­ satz (20) aus einem gut wärmeleitfähigen Material, wie Kupfer, der auf seiner Innenseite (21) mit dem Kühlmittel des Kolbens in Kontakt steht, gebildet ist.

2. Druckgießkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (20) auswechselbar am Trägerteil (11) angeordnet ist.

3. Druckgießkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Stirnfläche (18) des Rings (15) zum inneren Rand hin abgeschrägt ist (18.1).

4. Druckgießkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (10) mittels eines Schnellverschlusses an der Kolbenstange (30) befestigbar ist.

5. Druckgießkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er an einer Kolbenstange (30) befes­ tigbar ist, die zweiteilig ausgebildet ist, wobei die beiden Stangenteile (31, 32) über eine Dämpfungsein­ heit (34) miteinander verbunden sind, die eine begrenzte gegenseitige Verschiebung der beiden Stangenteile (31, 32) in axialer Richtung erlaubt.

6. Druckgießkolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stangenteile (31, 32) ineinandergesteckt und durch auf dem inneren Stangenteil (32) befestigbare, in Längsausnehmungen (36) des äußeren Stangenteils (31) ra­ gende Aufsätze (35) in axialer Richtung gegenseitig ge­ führt sind.

7. Druckgießkolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenseitige Längsverschiebbarkeit der beiden Stangenteile (31, 32) durch einen Anschlag (36.1) für einen Aufsatz (35) in mindestens einer der Längsausneh­ mungen (36) des äußeren Stangenteils (31) begrenzt ist.