DE60303012T2

DE60303012T2 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von gegenständen aus aluminiumlegierungen oder leichtmetalllegierungen

Info

Publication number: DE60303012T2
Application number: DE60303012T
Authority: DE
Inventors: Claudio Frulla
Original assignee: Esjotech Srl
Current assignee: Esjotech Srl
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2023-02-01
Also published as: ITMI20020223A1; BR0307545A; ES2256755T3; ATE314170T1; ITMI20020223A0; CN1628005A; CN1298462C; HK1077248A1; WO2003066254A1; DE60303012D1; AU2003244478A1; TNSN04144A1; EP1472027B1; EP1472027A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Leichtmetalllegierungen oder dergleichen.
Stand der Technik
Bekanntlich wird zum Druckgießen von Gegenständen aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Leichtmetalllegierungen oder dergleichen eine Gießtechnik angewandt, die als Niederdruck-Gießverfahren bekannt ist, wobei das flüssige Metall von einem Schmelzofen über einen Zuführkanal nach oben gefördert wird, so daß es oben in eine Form übertritt, die aus zwei oder mehr Teilen besteht. Sobald die Form gefüllt ist, muß das flüssige Metall erstarren, wozu normalerweise eine verhältnismäßig lange Zeit erforderlich ist, wobei hinzukommt, daß sich am Zuführkanal für das flüssige Metall ein verhältnismäßig großer Anguß bildet.
Dieses Druckgußverfahren hat den Nachteil langer Gußzeiten, abgesehen von einem Materialverlust aufgrund des Angußstücks und der Tatsache, daß das hergestellte Gußteil eine Struktur aufweist, die nur wenig kompakt ist, weil das Gießverfahren bei niedrigem Druck durchgeführt wird.
In der Patentanmeldung WO 02/089625 desselben Anmelders, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird und die den Stand der Technik gemäß Artikel 54 (3) EPÜ wiedergibt, ist eine Gießtechnik beschrieben, die es erlaubt, Gegenstände herzustellen, insbesondere Schuhspitzenkappen mit einer besonders kompakten Struktur, und die darauf beruht, daß die beiden Teile des Gesenks, welche die Form des Gußstücks definieren, zueinander durch Druckeinwirkung in eine Schließstellung gebracht werden, wodurch eine Verdichtung des Materials und eine beachtliche Gleichförmigkeit der Struktur erreicht wird, wobei außerdem die Bildung eines Angusses vermieden wird, so daß auch Vorteile hinsichtlich der Gußzeit erreicht werden.
Bei dieser Lösung war es notwendig, eine verhältnismäßig genaue Dosierung des flüssigen Metalls vorzusehen, weshalb eine Dosiereinrichtung erforderlich war, die die Zuführung einer dosierten Materialmenge gewährleistet. Obwohl diese Form der Lösung unter vielen Gesichtspunkten sehr zweckmäßig ist, hat sie sich jedoch aus der Sicht der Herstellung als verhältnismäßig kompliziert erwiesen.
Eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus WO 00/45979 bekannt.
Beschreibung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erläuterten Probleme zu lösen und eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Leichtmetalllegierungen oder dergleichen zur Verfügung zu stellen, mit denen es möglich ist, Gegenstände mit einer sehr kompakten Struktur zu gießen, ohne daß hierzu der Einsatz einer Dosiervorrichtung erforderlich ist, um das flüssige Metall zuzuführen, welches stattdessen in der Praxis automatisch durch die Vorrichtung dosiert werden soll.
Im Rahmen dieser Aufgabe besteht ein Ziel der Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit denen es möglich ist, Gegenstände ohne Anguß und in erheblich kürzeren Erstarrungszeiten anzugeben. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die es erlauben, in einer einzigen Gießoperation eine Vielzahl von Gegenständen herzustellen, die untereinander auch unterschiedlich ausgebildet sein können, wobei für jedes Gußstück eine exakte Dosierung erreichbar ist. Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung sollen die Vorrichtung und das Verfahren aufgrund der besonderen Konstruktionsmerkmale in der Lage sein, die größtmögliche Zuverlässigkeit und Sicherheit in der Anwendung zu gewährleisten.
Schließlich sollen die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung einfach ausführbar sein, wobei von Bauelementen und Werkstoffen ausgegangen werden soll, die im Handel üblicherweise zur Verfügung stehen und in wirtschaftlicher Hinsicht konkurrenzfähig sind.
Diese und weitere Ziele der Erfindung, die nachstehend besser herausgestellt sind, werden durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Leichtmetalllegierung oder dergleichen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 8 erreicht.
Kurze Erläuterung der Zeichnung
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Leichtmetalllegierungen oder dergleichen, die in nicht einschränkender Weise in der Zeichnung dargestellt ist; darin zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch die Vorrichtung in einer Vertikalebene während des ersten Schrittes beim Gießen,
2 den Schritt bei der Zuführung des flüssigen Metalls in den unteren Formraum,
3 den Schritt zum Dosieren des flüssigen Materials,
4 die Darstellung des Schrittes beim Schließen des oberen Formraums gegen den unteren Formraum,
5 die schematische Draufsicht auf eine Gußform mit drei Formräumen und
6 die schematische Ansicht einer Schuhspitze eines Sicherheitsschuhs, die mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung hergestellt werden kann.
Wege zur Durchführung der Erfindung
Wie die Figuren zeigen, hat die Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Leichtmetalllegierungen oder dergleichen einen Pressentisch, der insgesamt mit der Bezugsziffer 1 versehen und auf dem ein Untergesenk 2 angeordnet ist, das mit einem Obergesenk 3 zusammenwirkt; das Obergesenk 3 kann eine Verschiebebewegung in Richtung auf das Untergesenk 2 und von diesem weg ausführen.
Ferner ist ein Kanal 10 zum Einführen des flüssigen Metalls vorgesehen, der von unten von einem Schmelzofen 11 für das Metall ausgeht, welcher vorzugsweise unter Druck steht. Der Kanal 10 erstreckt sich durch den Pressentisch, in dem herkömmliche Heizelemente 12 vorgesehen sind, bis er in Formräume 20 mündet, die im Untergesenk ausgebildet sind.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei untere Formräume 20 vorgesehen, die in Umfangsrichtung gleichmäßig um den Zuführkanal 10 angeordnet sind und mit diesem durch Öffnungen 22 verbunden sind, welche in der Praxis Überströmöffnungen für das flüssige Metall bilden, was nachstehend näher erläutert wird.
Der untere Formraum 20 hat wenigstens einen konkaven Teil 23, in den eine bestimmte Menge von flüssigem Metall eingeführt werden kann, die eine direkte Funktion der Geometrie des konkaven Teils ist. Bei der Zuführung des flüssigen Metalls, das durch den Kanal aufgrund der Druckeinwirkung durch den Schmelzofen aufsteigt, können daher die konkaven Bereiche oder Teile 23 mit einer bestimmten Menge des flüssigen Metalls gefüllt werden, das damit in der Praxis richtig dosiert ist.
Es besteht die Möglichkeit, Pegelsensoren 30 vorzusehen, die ein Aufsteigen des flüssigen Metalls unterbrechen, oder es ist eventuell auch möglich, die Zeit und den Druck vorzugeben, der auf das flüssige Metall ausgeübt wird, um einen dosierten Überlauf dieses flüssigen Metalls zu erreichen.
Sobald die konkaven Abschnitte gefüllt sind, wird gemäß 3 der Pegel des flüssigen Metalls wieder abgesenkt, so daß eine genaue Dosierung des Metalls entsprechend der Lage der Überströmöffnungen 22 erreicht wird, welche die Überströmzone des flüssigen Metalls in die konkaven Abschnitte bilden.
Dem Obergesenk 3 ist wenigstens ein Stempel 8 zugeordnet, der relativ zu dem Obergesenk 3 verschiebbar ist und einen oberen Formraum 25 definiert, der zusammen mit dem unteren Formraum 20 die Form des zu gießenden Gegenstandes bestimmt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um eine Schuhspitze für Sicherheitsschuhe.
Eine wesentliche Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß nach dem Schließen des Obergesenks 3 gegen das Untergesenk 2 und nach der Dosierung des flüssigen Metalls der Stempel 8, der relativ zu dem Obergesenk 3 beweglich ist, die Öffnung 24 abschließt, die eine Verbindung zu dem Zuführkanal 10 für das flüssige Metall herstellt. Damit wird eine exakte Abtrennung zu der Flüssigmetallsäule erreicht, welche überdies nach der Durchführung der Dosierung im Kanal 10 abgesenkt wurde, so daß die freie Oberfläche der Flüssigkeit vorzugsweise in den erwärmten Bereich zu liegen kommt.
Durch die Verschiebung des Stempels 8 relativ zum Obergesenk 3 wird ein Druck auf das flüssige Metall ausgeübt, so daß dieses eine gute Verdichtung erfährt und die dabei hergestellten Gegenstände eine wesentliche Gleichmäßigkeit der Struktur und damit eine verbesserte mechanische Widerstandsfähigkeit erfahren.
Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß die besondere Lösung, die gemäß der Erfindung vorgesehen ist und gemäß welcher die Dosierung des Metalls im wesentlichen durch die Formgebung des unteren Formraumes und insbesondere durch den konkaven Teil des unteren Abschnittes erzeugt wird, die Möglichkeit eröffnet, um den Zuführkanal herum unterschiedlich ausgebildete Formräume anzuordnen, die sich voneinander unterscheiden und in denen das flüssige Metall jeweils exakt dosiert wird, wobei die dosierte Menge von Formraum zu Formraum verschieden sein kann.
Ferner ist hervorzuheben, daß die erläuterte Anordnung die Möglichkeit schafft, in den verschiedenen Formräumen eine dosierte Menge des Flüssigmetalls einzugeben, ohne hierfür besondere Operationen durchzuführen, da es ausreicht, das von dem Zuführkanal kommende Flüssigmetall überströmen zu lassen und auf einen vorbestimmten Pegel zu bringen, der direkt durch den Pegelsensor 30, wie dargestellt, vorgegeben werden kann, oder ggf. auch durch die Zeit, in welcher Druck auf das flüssige Metall ausgeübt wird, um dieses aufsteigen zu lassen, so daß es in die einzelnen Formräume eintritt.
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß mit der Erfindung die angestrebten Ziele erreicht werden, wobei insbesondere die Tatsache hervorzuheben ist, daß der Stempel in der Praxis ein Mengenregelelement darstellt, das die Verbindungsöffnung zu dem Zuführkanal für das Flüssigmetall schließt, wodurch die Bildung von Angüssen vermieden und außerdem ein Druck auf das flüssige Metall während der Erstarrungsphase ausgeübt wird, der dazu beiträgt, ein Produkt mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich der Struktur und der mechanischen Eigenschaften herzustellen.
Bei der in der angegebenen Weise konzipierten Erfindung können zahlreiche Modifizierungen und Varianten vorgenommen werden, die innerhalb des Erfindungsgedankens der Patentansprüche liegen. Ferner können die einzelnen Teile durch andere Elemente ersetzt werden, welche technisch äquivalent sind. In der Praxis können die verwendeten Werkstoffe sowie die Abmessungen und Formen entsprechend den Erfordernissen gewählt werden.

Claims

Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Leichtmetalllegierungen oder dergleichen, umfassend einen Pressentisch (1), ein Untergesenk (2) und wenigstens ein Obergesenk (3), einen Kanal (10) für die Zuführung des flüssigen Metalls, der mit einem Schmelzofen (11) verbunden ist und der von unten durch den Pressentisch (1) hindurchläuft und zu dem Untergesenk (2) führt, welches wenigstens einen unteren Formraum (20) bildet, der wenigstens, einen konkaven Teil (23) für die Aufnahme einer Menge des flüssigen Metalls aufweist, wobei wenigstens ein Stempel (8) dem Obergesenk (3) zugeordnet und relativ zu diesem beweglich ist und einen oberen Formraum (25) bildet, der mit dem wenigstens einen unteren Formraum (20) in Verbindung gebracht werden kann, um die Form des zu gießenden Gegenstandes (21) vorzugeben, wobei das wenigstens eine Obergesenk (3) mit dem Untergesenk (2) verriegelbar ist und der wenigstens eine Stempel (8) so ausgebildet ist, daß er die Form abschließt und als ein Mengenregelelement für die Öffnung (24) wirkt, die eine Verbindung zu dem Zuführkanal (10) herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Überströmöffnung (22) vorgesehen ist, die den Zuführkanal (10) mit dem wenigstens einen konkaven Teil (23) verbindet, so daß in diesen eine bestimmte Menge des flüssigen Metalls übergeleitet werden kann, welche durch den Überlauf dosiert wird und eine direkte Funktion der Geometrie des konkaven Teils (23) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Untergesenk (2) mehrere untere Formräume (20) ausgebildet sind, die jeweils einzeln mit dem Zuführkanal (10) für die Zufuhr des flüssigen Metalls verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Pegelsensoren (30) zur Steuerung des in dem Zuführkanal (10) aufsteigenden, flüssigen Metalls bis zu einem Pegel vorgesehen sind, der über dem Pegel der Verbindungsöffnung (24) liegt, wodurch die Überströmmenge des flüssigen Metalls gesteuert wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese zur Dosierung des flüssigen Metalls durch den Überlauf an der Verbindungsöffnung (24) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel des flüssigen Metalls in dem Zuführkanal (10) steuerbar ist durch Einstellung der Zeit und des Druckes innerhalb des Schmelzofens.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Abschluß des jeweiligen unteren Formraumes (20) im Untergesenk (2) durch den Stempel (8) Druck auf das in den konkaven Teil (23) eingebrachte, flüssige Metall ausgeübt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die unteren Formräume (20) in dem Untergesenk (2) voneinander unabhängige Dosierungen des flüssigen Metalls bewirkt werden.
Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Leichtmetalllegierungen oder dergleichen mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die folgenden Schritte vorgesehen sind: – Verschluß des wenigstens einen Obergesenks (3) relativ zum Untergesenk (2), – Dosierung einer Flüssigmetallmenge durch Zuführen des flüssigen Metalls in den wenigstens einen konkaven Teil (23) durch Überlauf des flüssigen Metalls über wenigstens eine Überströmöffnung (22), welche den konkaven Teil (23) mit dem Zuführkanal (10) verbindet, wobei die Überströmmenge eine direkte Funktion der Geometrie des konkaven Teils (23) ist, – Verschieben des wenigstens einen Stempels (8) zum Abschließen der Form, wobei der Stempel als ein Mengenregelelement für die Öffnung (24) dient, welche eine Verbindung zu dem Zuführkanal (10) herstellt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Dosierung die folgenden Schritte vorgesehen sind: – Steuerung des Anstiegs und des Pegels des unter Druck stehenden Flüssigmetalls innerhalb des Zuführkanals (10), – nach dem Füllen des wenigstens einen konkaven Teils (23) mit der dosierten Überströmmenge des Flüssigmetalls Absenken des Pegels des flüssigen Metalls im Zuführkanal (10).