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Die vorliegende Erfindung bezieht sich vor allem auf eine
Druckformgießvorrichtung zum Gießen von Fahrzeugrädern. Dabei
bezieht sich die Erfindung auf eine Druckformgießvorrichtung,
der geschmolzenes Metall unter Verwendung von Gasdruck
Zugeführt wird. Es soll darauf hingewiesen werden, dass sich der
generelle Teil der Beschreibung und die Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen auf eine Niederdruckgießvorrichtung
beziehen, wobei unter Niederdruck ein Druck von beispielsweise
2 kg/cm² oder weniger verstanden wird.
Hintergrund der Erfindung
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Weil ein Zuführungsrohr für geschmolzenes Metall in einer
Niederdruckformgießvorrichtung unter konstruktivem Gesichtspunkt
für das Gießen von Fahrzeugrädern aufrecht stehend angeordnet
ist und an einem Randabschnitt eine Sperre aufweist, sollte
das Zuführungsrohr am unteren Ende in einem rechtwinklig
abgebogenen Ausgußteil enden. Bei der in Fig. 1 dargestellten
üblichen Gießvorrichtung ist aus dem genannten Grund ein
Richtungsänderungsformteil C zwischen einem Kanalabschnitt 301,
der sich von der seitlichen Teilform 30 aus horizontal
erstreckt, und einem Zuführungsrohr 70 für geschmolzenes Metall
angeordnet, sodass geschmolzenes Metall in eine Gießkammer 50
gelangt, indem es in den Kanalabschnitt 301 der seit lichen
Teilform 30 gelangt, nachdem es durch den Zuführungskanal 70
gefördert worden ist. In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 302
eine Unterteilungsfläche der seitlichen Teilform 30
bezeichnet.
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Bemerkenswert ist dabei, dass bei üblichen
Niederdruckformgießvorrichtungen zum Gießen von Fahrzeugrädern dieser Art das
Richtungänderungsformteil im Druckbereich sich befindet,
obwohl es tatsächlich einstückig mit einer oberen Teilform 40
ausgebildet ist, wodurch die Gefahr besteht, dass
geschmolzenes Metall in einen schmalen Spalt eintritt, der sich
ausbildet, wenn der Einbau eines Druckzapfens 92 in die
Niederdruckformgießvorrichtung versäumt wurde. Demzufolge kann ein
Gußkörper von der oberen Teilform 40 mit Hilfe eines Druckgliedes
93 nach dem Entfernen der seitlichen Teilform 30 von der
Niederdruckformgießvorrichtung (die seitliche Teilform ist in der
Zeichnung vertikal geöffnet) entfernt werden, die Trennung des
Gußkörpers von der Teilform C muß jedoch unverändert unter
Berücksichtigung der Schwerkraft erfolgen. Demzufolge ist ein
erster Nachteil der bekannten Niederdruckformgießvorrichtung,
dass der Felgenteil (des Gußkörpers) im Bereich eines
Durchlasses 311 in unerwünschter Weise verdreht wird, was ein
Verbiegen des Gußkörpers zur Folge haben kann.
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Außerdem ist bei einer üblichen Gießvorrichtung zwischen dem
Zuführungskanal für geschmolzenes Metall und dem Einlaßkanal
der Form ein Filter vorgesehen, um das geschmolzene Metall
beim Übertritt vom Zuführungskanal der Gießvorrichtung zum
Einlaßkanal der Gießform zu filtern.
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Dabei ist jedoch dieses Sieb am vordersten Ende des
Zuführungskanals für geschmolzenes Metall angeordnet und dieses
Sieb ist beim Verschieben der Gießform zum Öffnen und
Schliessen ein Hindernis, wenn der Metallschmelzezuführungskanal
senkrecht zur Verschiebeebene gerichtet ist. Demzufolge besteht
ein zweiter Nachteil bekannter
Niederdruckformgießvorrichtungen darin, dass die Gießform nur unter Schwierigkeiten zum
Öffnen und Schließen angemessen zu verschieben ist.
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Bei einer solchen Ausbildung üblicher
Niederdruckformgießvorrichtungen wird die Metallschmelze in eine Kammer (Gießkammer)
durch einen Angußkanal gefördert und das Gußteil wird von der
Gießform zeitgleich mit der Verfestigung des Gußteils in der
Gießkammer getrennt.
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Zusätzlich ist ein dritter Nachteil der üblichen
Niederdruckformgießvorrichtungen der, dass nicht nur der Angußzapfen beim
Herausnehmen des Gußkörpers aus der Gießform noch nicht
vollständig fest geworden ist, sondern dass er sich auch beim
Absetzen des Gußkörpers auf einem Ablagebrett oder dergleichen
verheddern oder verbiegen kann und das Herausnehmen des
Gußkörpers aus der Form behindert werden kann.
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Des weiteren sind bei einer üblichen
Niederdruckformgießvorrichtung die Temperaturhalteeigenschaften eines verlorenen
Gießkopfes bei Gießmformen mit Bildung mehrerer Gießköpfe
begünstigt und es wird ein Spalt zwischen den die Gießköpfe
ausformenden Gießformteilen bestehen und durch diesen Spalt
erfolgt ein unkontrolliertes Entgasen der Form (japanische
Patentpublikation No.3-60844). Demzufolge besteht ein vierter
Nachteil bekannter Niederdruckformgießvorrichtungen darin,
dass es schwierig ist, die Temperaturrückhalteeigenschaften
von Gießköpfen und die Entgasung der Formen günstig zu
gestalten.
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Darüberhinaus schließt diese Art üblicher
Niederdruckformgießvorrichtungen doppelte ringförmige Kühlmittel in dem Bereich
der Niederdruckgießform ein, mit dem der scheiben- oder
speichenförmige Radteil gebildet wird, um diese Radteile zu
kühlen.
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Diese doppelten ringförmigen Kühlmittel werden zeitgleich
aktiviert, d. h. sie kühlen zeitgleich was als fünften Nachteil
des Standes der Technik bewirkt, dass eine gleichmäßige
Verfestigung des Gußkörpers in allen seinen Bereichen nur
schwierig zu erhalten ist und insbesondere auch in den
Übergangsbereichen zwischen Scheiben- bzw. Speichenteilen und Felge eine
gute Kühlung in angemessener Zeit nur schwierig zu erhalten
ist.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu
eliminieren.
Erläuterung der Erfindung
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Um das Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß eine
Druckformgießvorrichtung als Druckgußvorrichtung vorgeschlagen, die ein
Paar Teilformen in gleitfähiger Anordnung und mit einer
Metallschmelzeeingießöffnung einschließt, wobei die Mittelachse
der Einlaßöffnung relativ zu der Gleitfläche der seitlichen
Teilform senkrecht verläuft, wobei eine Filteraufnahmekammer
im Bereich der Kontaktfläche zwischen
Metallschmelzezuführungsöffnung und den Gießformen angeordnet ist und in der
Filteraufnahmekammer ein Filter ohne jegliche Behinderung der
gleitenden Verstellbewegungen der Gießformen angeordnet ist.
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Bei der Druckformgießvorrichtung in der erfindungsgemäßen
Bauweise und in einer zweiten Ausführungsform kann eine
angemessene Verstellung der seitlichen Teilform dadurch
sichergestellt werden, dass das mit der Einlaßöffnung für die
Metallschmelze in Berührung kommende Filter die Gleitverstellung der
seitlichen Teilform nicht behindert, auch wenn die Mittellinie
der Einlaßöffnung für die Metallschmelze vertikal gegenüber
der Gleitfläche der seitlichen Teilform angeordnet ist.
Demzufolge kann es infolge der Anordnung des Angußkanals auf den
vertikalen Teilformen möglich sein, die Gießform in mehr als
drei Richtungen aufzuteilen; die seitliche Teilform ist in
mindestens zwei, beispielsweise linke und rechte Teilformen,
und die untere Form ist in der Richtung nach unten unterteilt,
wobei in der einen seitlichen Teilform der Angußkanal
angeordnet sein kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine
Druckformgießvorrichtung für ein Fahrzeugrad vorgeschlagen, die eine
seitliche Form einschließt, mit der eine Felge ausgebildet
werden kann und bei der eine Zuleitung für Metallschmelze
unterhalb der seitlichen Form und in vertikaler Ausrichtung
angeordnet ist, wobei ein Strömungskanal auf der seitlichen Form
derart angeordnet ist, dass ein Ende des Strömungskanals an
dem die Felge bildenden Gießkammerteil unter Bildung eines
Durchlasses endet und das andere Ende des Strömungskanals sich
zur Unterseite der seitlichen Form so öffnet, dass die
Metallschmelzezuführungsleitung mit dem Öffnungsteil an der
Unterfläche der seitlichen Form verbunden ist. Demzufolge wird bei
Verwendung einer Druckformgießvorrichtung in einer Bauweise
gemäß der Erfindung keine Verdrehung zwischen dem
Gießmaterialdurchlaß und dem Felgenteil verursacht, wenn die obere
Teilform vom Gußkörper getrennt wird, nachdem die seitliche
Teilform entfernt worden ist, was darauf zurückzuführen ist, dass
der Gußmaterialdurchlaß der seitlichen, der Ausbildung der
Felge dienenden Teilform zugeordnet ist. Hieraus resultiert,
dass das Verbiegen des Felgen- bzw. Randteiles (des
Gußkörpers) im Zeitpunkt der Trennung des Rand- bzw. Felgenteiles
verhindert wird. Als Folge der Anordnung des Angußkanals auf
der vertikalen Teilform ist es möglich, die Gußform in mehr
als drei Richtungen zu unterteilen (die seitliche Form ist in
zumindest zwei Teilformen unterteilt, beispielsweise in nach
links und nach rechts weisender Richtung) und darüberhinaus
kann der Angußkanal zweckmäßiger als bekannt angeordnet sein.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung (nur diese
Ausführungsform ist nicht nur eine Druckformvorrichtung,
sondern führt das Herstellen eines Gußkörpers auch unter Nutzung
der Schwerkraft wie bekannte Gießvorrichtungen durch) wird
eine Druckformgießvorrichtung für ein Fahrzeugrad vorgeschlagen,
die eine Mehrzahl seitlicher Teilformen aufweist, die zusammen
einen Angußkanal bilden, wobei ein Rippen formender Gießraum
in Verbindung mit dem Angußkanal gebildet ist, und der die
Felge bzw. den Rand bildende Gießraum in der Trennfläche
zwischen den beiden seitlichen Teilformen gebildet ist. Weil bei
dieser Bauweise die Rippe schmaler ist als der Angußkanal,
wird der mit Metallschmelze gefüllte Gießkammerteil für die
Bildung der Rippe schneller abkühlen als der mit
Metallschmelze gefüllte Gießkammerteil für die Bildung des Angußkanals und
zusätzlich dient die Rippe nicht nur der Verstärkung des den
Angußkanal bildenden Teils, solange dieser noch nicht
vollständig fest geworden ist, sondern auch als Wärme abführende
Finne. Demzufolge ist beim Aufbau einer Druckformvorrichtung
gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung nach
Entfernung der seitlichen Teilform während die Rippe fest geworden
ist der Angußkanal durch die Rippe versteift. Daraus ergibt
sich, dass, selbst wenn die Metallschmelze des Angußkanals
noch nicht völlig erstarrt ist, keine Fehlfunktionen
eintreten, durch die der Angußkanal beschädigt wird oder das
Gußteil zu ungewolltem Zusammenwirken mit Umgebungsteilen kommt.
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Wenn ein Hilfszwischenraum mit im wesentlichen kreisförmigem
Querschnitt entlang der vordersten Endkante des
rippenbildenden Hohlraumes vorgesehen und an der Trennfläche der
seitlichen Teilform ausgebildet ist, so kann das Einströmen von
Metallschmelze in den Hilfszwischenraum verzögert werden. So
kann das ungewollte Austreten von Metallschmelze im Bereich
der Teilungsfläche nachdrücklich verhindert werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine
Druckformgießvorrichtung für ein Fahrzeugrad vorgeschlagen,
die einen einen verlorenen Kopf bildenden Zwischenraum in
Verbindung mit einem Hohlraum und eine Mehrzahl von einem
verlorenen Kopf bildenden Zwischenraum herstellenden Baugliedern in
ihrer Anordnung übereinander in dem den verlorenen Kopf
bildenden Zwischenraum unter Bildung eines Spaltes zwischen den
den Zwischenraum für den verlorenen Kopf ausbildenden
Baugliedern einschließt, wobei die Weite des Spaltes in einem Bereich
von etwa 0,03 bis 0,7 mm festgelegt wird. Durch diese Bauweise
kann bei Zuführung von Metallschmelze ein Entgasen des
Hohlraumes mit hoher Effizienz bewirkt werden. Weil die Bauglieder
für die Ausbildung des verlorenen Kopfes mit ringförmiger
Kontur versehen sind, kann ihre thermische Kapazität reduziert
werden mit dem Ergebnis, dass die Temperatur des verlorenen
Kopfes wirksam erhalten werden kann.
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Demzufolge können Gußprodukte ohne Gußfehler im
Druckformgießverfahren hergestellt werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine
Druckformgießvorrichtung für die Herstellung eines
Fahrzeugrades vorgeschlagen, bei der eine Gießform einen
scheibenbildenden Teil, einen speichenbildenden Teil und einen
felgenbilden
den Teil einschließt und dem felgenbildenden Teil der Gießform
ein Durchlaß zugeordnet ist, sowie ein erstes Kühlmittel dem
Teil der Gießform zugeordnet ist, der den scheibenbildenden-
Teil darstellt, und ein zweites Kühlmittel dem Teil der
Gießform zugeordnet ist, der den speichenbildenden Teil darstellt,
und wobei Kühlungsregelmittel zur Regelung beider Kühlmittel
derart vorgesehen sind, dass das zweite Kühlmittel nach oder
vor dem ersten Kühlmittel aktiviert wird.
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Demzufolge wird die Metallschmelze in dem Hohlraum vollständig
gekühlt von dem Scheibenteil, der im scheibenformenden Teil
gebildet wird, zum Speichenteil, der im speichenbbildenden
Teil gebildet wird oder es wird die Metallschmelze vom
Speichenteil zum Scheibenteil hin gekühlt.
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Folglich wird bei Verwendung einer Druckformgießvorrichtung
zum Gießen eines Faharzeugrades gemäß der fünften
Ausführungsform der Erfindung anders als bei üblichen Gießvorrichtungen
ein Fahrzeugrad gegossen werden, bei dem eine
vollständiggerichtete Verfestigung erreicht worden ist (gerichtete
Verfestigung in radialer Ausrichtung vom Scheibenteil zum
Speichenteil oder vom Speichenteil oder vom Scheibenteil).
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist ein Teilquerschnitt einer üblichen
Druckformgießvorrichtung zum Gießen eines Fahrzeugrades;
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Fig. 2 ist eine Querschnittdarstellung einer
Druckformgießvorrichtung zum Gießen eines Fahrzeugrades in einer
erfindungsgemäßen Bauform;
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Fig. 3 ist eine größere Querschnittdarstellung des
Vorrichtungsteiles, der in Fig. 2 mit der Linie III
umschrieben ist.;
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Fig. 4-1 ist eine Querschnittdarstellung einer
Druckformgießvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform;
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Fig. 4-2 ist eine größere Querschnittdarstellung des in Fig.
4-1 mit der Linie IV-2 umschriebenen
Vorrichtungsbereichs;
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Fig. 5 ist eine größere Querschnittdarstellung entlang der
Linie V-V in Fig. 4;
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Fig. 6 ist eine Querschnittdarstellung einer
Druckformgießvorrichtung gemäß der Erfindung in einer anderen
Ausführungsform;
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Fig. 7 ist eine größere Darstellung des in Fig. 6 mit VII
gekennzeichneten Bereiches;
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Fig. 8 ist eine Draufsicht auf ein ringförmiges
Gießformglied;
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Fig. 9 ist eine Draufsicht auf ein plattenförmiges
Gießformglied;
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Fig. 10 ist eine größere Darstellung des in Fig. 7 mit X
umgrenzten Vorrichtungsbereiches;
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Fig. 11 ist eine Querschnittdarstellung einer
Druckformgießvorrichtung gemäß der Erfindung in einer anderen
Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 12
ist ein Regeldiagramm für die Kühlung der
Druckformgießvorrichtung gemäß Fig. 11.
Beste Art der Realisierung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird im einzelnen nachfolgend unter
Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in
denen eine Niederdruckformgießvorrichtung zum Gießen eines
Fahrzeugrades dargestellt ist.
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Fig. 2 und Fig. 3 sind Schnittdarstellungen, die den Aufbau
der Niederdruckformgießvorrichtung zeigen.
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In Fig. 2 kennzeichnet das Bezugszeichen 10 eine Grundplatte
für eine Niederdruckformgießvorrichtung D. Für die Herstellung
eines Fahrzeugrades ist ein Formgehäusesatz S auf der
Grundplatte 10 angeordnet. Dieser Formgehäusesatz S ist
zusammengesetzt aus einer unteren Form 20, einem Paar seitlicher Formen
30 und einer oberen Form 40. Eine seitliche Form 30 ist
hierbei so ausgebildet, dass sie über eine Fläche verschoben
werden kann, die die Zentralachse eines Zuführungsrohres 70 für
die Förderung von Metallschmelze schneidet, was später noch
beschrieben wird. Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet einen
Hohlraum, der von dem Formgehäusesatz S umschlossen wird. Der
Hohlraum 50 bietet die Form, die einem Fahrzeugrad entspricht
und ist zusammengesetzt aus einem scheibenbildenden Teil 51,
einem speichenbildenden Teil 52 und einem felgenbildenden Teil
53. In Fig. 2 kennzeichnet das Bezugszeichen 21 einen Kern für
die untere Form 20, der die Oberfläche eines Scheibenteils
(des Fahrzeugrades) definiert.
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Das Bezugszeichen 31 kennzeichnet einen
Gießrinnenzwischenraum, der einen Überströmkanal auf einer Trennfläche 302 der
Seitenform 30 bildet. Der Überströmkanal 31 hat eine im
wesentlichen L-förmige Kanalform, deren eines, dem
felgenbildenden Teil 53 des kammerartigen Hohlraumes 50 zugekehrte Ende
offen ist, um einen Durchlaß 311 zu bilden. Das andere Ende
des Überströmkanals 31 ist mit einer oberen Öffnung des
Schmelzezuführungsrohres 70 verbunden. Durch diese Bauweise
wird die im Metallschmelzezuführungsrohr 70 hochsteigende
Metallschmelze M über den Überströmkanal 31 der seitlichen Form
30 dem felgenbildenden Teil 53 zugeführt.
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Mit dem Bezugszeichen 60 ist ein Metallschmelze vorrätig
haltender Ofen gekennzeichnet, der unterhalb der Grundplatte 10
angeordnet ist. Geschmolzenes Metall wird zum Gießen eines
Fahrzeugrades dem Ofen 60 entnommen. Mit dem Bezugszeichen 70
ist ein Rohr für die Zuführung von Metallschmelze bezeichnet,
das aufrecht stehend in der Grundplatte 10 gehalten ist. Das
untere Ende des Metallschmelzezuführungsrohres 70 endet offen
im Ofen 60. Wird das im Ofen 60 vorrätig gehaltene,
geschmolzene Metall M unter Druck gesetzt, steigt es in dem
Metallschmelzezuführungsrohr 70 nach oben, sodass der Hohlraum 50
mit geschmolzenem Metall M gefüllt wird. Die Förderung von
Schmelze vom Schmelzezuführungsrohr 70 zum Hohlraum 50 wird
später beschrieben. Der untere Öffnungsabschnitt 312 des
Überströmkanals 31 entspricht dem Ausdruck
"Metallschmelzezuführungsöffnung der Gießform" im Zusammenhang mit der zweiten
Ausführungsform der Erfindung.
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In Fig. 3 ist mit dem Bezugszeichen 71 ein Eingußkragen
bezeichnet, der auf der oberen Endfläche des Zuführungsrohres 70
für die Metallschmelze angeordnet ist.
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Mit dem Bezugszeichen 72 ist eine Vertiefung in dem dem
Zuführungsrohr 70 zugekehrten Bereich des Kragens 71 bezeichnet,
die bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung als
Filteraufnahmekammer dient. Die Vertiefung 72 ist außerdem dem
oberen Endbereich des Eingußkragens 71 zugeordnet und dadurch mit
ihrem oberen, freien Ende dem Überströmkanal 31 zugekehrt und
steht mit diesem in Verbindung. Andererseits kann eine
Vertiefung der der seitlichen Form 30 zugekehrten Seite zugeordnet
sein und als Filteraufnahmekammer dienen.
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Mit dem Bezugszeichen R ist ein in der Vertiefung 72
befindliches Filterelement bezeichnet. Entsprechend größer als das
Filter R ist die Vertiefung 72 im Eingußkragen 71 bemessen.
Die Anordnung des Filters R in der Vertiefung 72 ist so, dass
das Filter R nicht mit der seitlichen Form 30 kollidiert, wenn
diese gleitend in horizontaler Richtung (das ist in der
Bildebene in vertikaler Richtung) verstellt wird und insbesondere
ragt das Filter R nicht in das Zuführungsrohr 70 hinein.
Selbst wenn Druck von der Metallschmelze auf das Filter R
ausgeübt wird, indem sie sich im Bereich der unteren Endkante des
Überströmkanals 31 befindet, bildet sich kein Spalt um das ·
Filter R herum aus; darüberhinaus kann ein flexibles Filter
verwendet werden, das beispielsweise aus Glasfasern besteht,
und die beiden während des Betriebes möglichen Formen eines
solchen elastischen Filters sind in Fig. 3 dargestellt. Wird
ein aus einem nicht metallischen Material feststehendes Filter
verwendet, so ist es nicht notwendig, aus anderen Materialien
ein rückfederndes Material auszuwählen. Die Arbeitseffizienz
eines rückfedernden Materials ist verbesserungsfähig.
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Auf diese Weise steigt die Metallschmelze in dem
Zuführungsrohr 70 nach oben, passiert das Filter R und wird daran
anschließend dem felgenformenden Teil 53 der Gießkammer bzw. des
Hohlraumes 50 durch den Überströmkanal 31 zugeführt. Ein
tatsächlich zurückhaltender Teil des Filters R ist relativ zum
Nettodurchmesser auf 25 bis 40% bestimmt. Der Grund hierfür
ist der, dass bei mehr als 40% für die Herstellung des Filters
unnötig Material verbraucht wird und dass bei weniger als 25%
das Filter nicht ausreichend dem Druck des geschmolzenen
Materials standhalten kann.
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Das Bezugszeichen 90 kennzeichnet ein Betätigungsglied für die
obere Form, mit der es verbunden ist. Demzufolge kann die
obere Form 40 aufwärts und abwärts verstellt werden, indem das
Betätigungsglied 90 nach oben und nach unten verstellt wird.
Das Bezugszeichen 91 kennzeichnet eine Druckplatte und das
Bezugszeichen 92 einen an der Druckplatte 91 befestigten
Druckzapfen. Der Druckzapfen 92 erstreckt sich durch die obere Form
40 hindurch und liegt dem Flanschende (in der Zeichnung in
seiner oberen Stellung dargestellt) des felgenformenden Teiles
53 (des Hohlraumes 50) gegenüber. Mit dieser Bauweise wird auf
ein Gußfelgenrad mit dem vordersten Ende des Druckzapfens 92
eine Druckkraft aufgebracht, wenn nur der Druckzapfen 91
abgesenkt wird, nachdem die obere Form 40 und der Druckzapfen 92
durch Betätigen einer Betätigungsvorrichtung 80 für die obere
Form angehoben worden sind, wodurch das (gegossene) Rad von
der oberen Form 40 getrennt wird.
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Ein Verfahren zum Trennen eines Gußprodukts von der
Druckformgießvorrichtung D wird unten beschrieben.
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Nach dem Verfestigen der Metallschmelze in dem Hohlraum 50
wird zuerst ein Paar seitlicher Formen 30 von der
Formgießvor
richtung D getrennt (die Druckformgießvorrichtung D ist in
vertikaler Richtung gemäß der Zeichnung geöffnet). Zu diesem
Zeitpunkt wird der L-förmige Gußkörper (fest gewordene
Metallschmelze), die durch Überlaufkanal 31 geformt worden ist, von
der seitlichen Form 30 freigelegt. Danach wird das obere
Betätigungsglied 90 betätigt, um die obere Form 40 anzuheben,
ebenso wie den Druckzapfen 92 zusammen mit dem (gegossenen)
Rad und die untere Form 20 wird von der Grundplatte 10 durch
die auf das gegossene Produkt einwirkende Schwerkraft
getrennt. Während dieser Zustand erreicht und aufrechterhalten
wird, wird nur der Druckzapfen 92 abgesenkt und wenn auf den
Felgenflansch des (gegossenen) Rades mit dem vorderen Ende des
Zapfens 92 ein Druck ausgeübt wird, wird auf das (gegossene)
Rad eine Druckkraft aufgebracht und das (gegossene) Rad wird
von der oberen Form 40 getrennt.
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Bei einer zweigeteilten Form (obere und untere Form) ist eine
Zerlegung der Form nicht möglich, wenn der Überströmkanal der
oberen Form zugeordnet ist und deswegen ist dann der
Oberströmkanal nur auf der Oberfläche der unteren Form zugeordnet.
Bei dieser Bauweise hat der Obertrittsbereich eine reduzierte
Festigkeit und, insbesondere im Fall eines Rades, tritt ein
bemerkenswertes Problem auf. Wenn der Übertrittsbereich auf
der Scheibe und einem Außenflansch ausgebildet ist, wird das
fertige Rad nicht als bevorzugtes Gußrad akzeptiert. Im
Gegenteil wird bei Anwendung der zweiten Ausführungsform der
Erfindung der Anwendungsbereich wesentlich erweitert, wenn die
Obertrittsbereiche dort liegen, wo keine besondere Festigkeit
verlangt wird, und wegen der möglichen mehreren
Obertrittsbereiche, die am Rad ausgebildet werden, wird die
Herstellungseffizienz erhöht. Weil bei Anwendung vieler Übergangsbereiche
auf diese Weise die Fließwege für die Metallschmelze kurz
werden, ist es möglich, Metallschmelze auf dem ganzen Radumfang
zuzuführen. Die Produktivität wird so erhöht.
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Darüberhinaus kann bei Ausbildung des Eingusses auf der
seitlichen Form die Größe des Eingusses frei gewählt werden und
der Einguß kann frei groß bestimmt werden, ohne dass eine
Einschränkung durch den Gußkörper gegeben wäre. Andererseits hat
im Fall der Ausbildung des Eingusses auf der unteren Form der
Einguß Einfluß auf die Form des Gußteiles und die Größe des
Eingusses ist nur mit Einschränkung bestimmbar. Im Ergebnis
ist es schwierig, die Effizienz des Gießverfahrens zu
verbessern.
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Fig. 4-1, Fig. 4-2 und Fig. 5 zeigen eine
Niederdruckformgießvorrichtung.
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Desweiteren bezieht sich, wie oben beschrieben, diese
Ausführungsform der Erfindung nicht nur auf eine
Druckformgießvorrichtung, sie ist vielmehr bei allen Formgießvorrichtungen
anwendbar. Trotzdem wird diese Ausführungsform der Erfindung
nachfolgend unter Bezugnahme auf eine
Niederdruckformgießvorrichtung beschrieben.
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In Fig. 4-1, Fig. 4-2 und Fig. 5 kennzeichnet das
Bezugszeichen 313 einen Hohlraum für die Bildung einer Rippe. Der die
Rippe bildende Hohlraum ist aus der teilenden Fläche 303 der
seitlichen Form 30 ausgebildet. Der speichenbildende
Zwischenraum 313, 314 ist mit dem Überlaufkanal 31 so verbunden, dass
die Rippe entlang dem Überlaufkanal nach dem Verfestigen der
Metallschmelze gebildet ist.
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Der Hohlraum 313, 314 zur Ausbildung einer Rippe erstreckt
sich von der Oberfläche einer Ringspitze eines unteren
Öffnungsteiles 312 zu einem Durchlaß 311. Darüberhinaus erstreckt
sich der Hohlraum 313, 314 zur Bildung einer Rippe unter einem
rechten Winkel zum Überlaufkanal 31.
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Die Bezugszeichen 322, 323 kennzeichnen einen Hilfsraum, der
auf der teilenden Fläche 302 der seitlichen Form 30
ausgebildet ist. Der Hilfsraum 322, 323 ist entlang der vorderen
Endkante des rippenbildenden Hohlraumes 313 mit diesem verbunden.
Der Hilfsraum 322, 323 hat einen im wesentlichen kreisförmigen
Querschnitt (vergl. Fig. 5), was die Strömungsgeschwindigkeit
der zugeführten Metallschmelze verringert. Dadurch kann das
Austreten von Metallschmelze M aus der benachbarten seitlichen
Form 30 verhindert werden.
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Darüberhinaus kann nur einer der Zwischenräume 313, 314 zum
Ausformen einer Rippe gebildet sein und der Hilfszwischenraum
322 muß nicht notwendigerweise ausgebildet sein.
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Ein Verfahren zum Trennen einesgegossenen Gegenstandes von
der Druckformgießvorrichtung D ist das gleiche, wie das im
Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform der Erfindung
beschriebene Verfahren, wobei jedoch bei der Durchführung der
Trennung nach der Verfestigung einer Rippe durch den Umstand
der Verfestigung der Rippe (die durch den rippenformenden
Hohlraum 313, 314 gebildet wurde) schneller als dies bei dem
Gießzapfen der Fall ist, keine Fehlfunktion entsteht, weil der
Gießzapfen durch die Rippe versteift wird und die Gefahr nicht
besteht, dass der Gießzapfen, auch wenn er zerstört wird, das
Arbeitsergebnis beeinträchtigt, weil der Gießzapfen im
Metallschmelzezuführungsrohr verbleibt. Es soll hinzugefügt werden,
dass die Rippe als Kühlfinne für den Gießzapfen dient.
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Desweiteren hat eine Rippe, die in den Hohlräumen zur Bildung
einer Rippe 313, 314 gebildet worden ist und in den unteren
Öffnungsabschnitt 312 und/oder einen Abschnitt hineinreicht,
der in einem Hilfszwischenraum 322 gebildet ist und in den
unteren Öffnungsabschnitt 312 hineinreicht, die Funktion, auf
ein Filter R eine Druckkraft auszuüben.
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Figur. 6 bis Fig. 12 zeigen eine andere Ausführungsform einer
Druckformgießvorrichtung.
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In Fig. 6 kennzeichnet das Bezugszeichen 80 einen Hohlraum zur
Bildung eines verlorenen Kopfes und in der Anordnung in dem
die Radscheibe formenden Formteil 51. Wie in Fig. 7 bis Fig. 9
gezeigt ist, ist der den verlorenen Kopf formende Hohlraum 8
durch eine Mehrzahl von ringförmigen Gießformteilen 811, 812,
813 gebildet, die übereinander aufeinanderliegend angeordnet
sind (entsprechend dem "Bauglied zur Bildung des verlorenen
Kopfes" in einem Hohlraum bei der vorliegenden Erfindung),
wobei die ringförmigen Gießformteile im Einbauzustand in einer
Montageöffnung 41 sich befinden, die in der oberen Teilform
ausgebildet ist, wobei in der Oberseite des obersten
ringförmigen Gießformteilgliedes 82 (entsprechend "einem Bauglied für
die Herstellung eines verlorenen Kopfes" bei der vorliegenden
Erfindung) der Hohlraum für die Bildung des verlorenen Kopfes
ausgebildet ist. Die Montageöffnung 41 ist mit einem Deckel
421 abgedeckt, durch den eine Entgasungsöffnung 42
hindurchgeführt ist.
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In Fig. 8 und Fig. 10 kennzeichnet das Bezugszeichen 83 eine
Umfangsnut, die auf der Oberseite des runden Gießformgliedes
811 ausgebildet ist. Weil ein innerer Wandabschnitt 831 der
Umfangsnut in einer geringeren Höhe ausgebildet ist als ein
äußerer Wandabschnitt 832, liefert der äußere Wandabschnitt
832 eine Anschlagfläche, wenn das Gießformglied 812 auf dem
ringförmigen Gießformglied 811 aufliegt, sodass ein Spalt B
zwischen der Umfangsnut 83 und der Bodenfläche des
Gießformgliedes 812 in der Anordnung nahe dem inneren Wandabschnitt
831 entsteht. Es ist wünschenswert, die Weite des Spaltes B
auf 0,03 bis 0,7 mm festzulegen. Ist die Spaltweite auf 0,03 mm
oder weniger festgelegt, so erfolgt die Entgasung mit geringer
Effizienz, ist sie auf 0,7 mm oder mehr festgelegt, so kann
Schmelze in den Spalt eindringen. Es hat sich gezeigt, dass
bei der Festlegung der Spaltweite auf etwa 0,2 mm eine
Entgasung mit höchster Wirksamkeit erreicht wird.
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Zusätzlich, wenn die Weite A des inneren Wandabschnitts 831
auf 10 bis 30% des Radius' des ringförmigen Gießformteiles 811
festgelegt wird, wird eine Entgasung höchster Effizienz
erreicht, während gleichzeitig das Eindringen von Metallschmelze
verhindert ist. Es wurde befunden, dass bei der Festlegung auf
weniger als 10% das geschmolzene Metall eindringt und bei
Festlegung auf über 30% das Entgasen mit nur geringer
Effizienz erfolgt (was auf einen erhöhten Widerstand
zurückzuführen ist).
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Das Bezugszeichen 84 kennzeichnet eine aus
aufeinanderfolgenden Abschnitten gebildete, um den Außenseitenabschnitt 832
herum verlaufende Nut einer bestimmten in radialer Richtung
sich erstreckenden Breite. Diese Nut 84 ist dazu gedacht, das
durch den Spalt B hindurchgelangte Gas der Atmosphäre
zuzuführen. Das runde Gießformglied mit der Kennzeichnung durch das
Bezugszeichen 811 wurde vorstehend beschrieben, es sind aber
die Teile gleich den der anderen runden Gießformglieder, die
durch die anderen Bezugszeichen 812 und 813 gekennzeichnet
sind.
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Als nächstes kennzeichnet in Fig. 7 und Fig. 9 das
Bezugszeichen 821 eine zentrale Vertiefung und kennzeichnet das
Bezugszeichen 822 eingesenkte Nuten, die von der Vertiefung 821
ausgehend radial gerichtet sind, wobei sowohl die Vertiefung 821
als auch die Radialnuten 822 dem scheibenförmigen
Gießformglied 821 zugeordnet sind. Das aus der Kammer 80 zur Bildung
des verlorenen Kopfes abgezogene Gas gelangt durch die
Nutvertiefungen 84, dann durch die Radialnuten 822 und schließlich
in die zentrale Vertiefung 821, um durch die Entgasungsöffnung
403 im Deckel 421 in die Atmosphäre zu gelangen.
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Fig. 11 und Fig. 12 erläutern eine andere Ausführungsform
einer Druckformgießvorrichtung zum Gießen von Fahrzeugrädern.
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In Fig. 11 kennzeichnet das Bezugszeichen 201 einen ersten
ringförmigen Kühlkanal (entsprechend dem "ersten Kühlmittel"),
der im Kern 21 der unteren Teilform 20 ausgebildet ist.
Zusätzlich kennzeichnet das Bezugszeichen 202 einen zweiten
ringförmigen Kühlkanal (entsprechend dem "zweiten
Kühlmittel"), der in der unteren Teilform 20 ausgebildet ist. Der
zweite Kühlkanal 202 verläuft um den ersten Kühlkanal 201
herum. Kühlmittel fließt durch beide Kühlkanäle 201 und 202.
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Das Bezugszeichen 95 kennzeichnet ein Rohr in der Anordnung
auf der Rückseite der oberen Teilform 40. Das Kühlrohr 95
dient dem Kühlen der oberen Teilform 40, indem Kühlluft aus
der Düse am vordersten Ende des Kühlrohres 95 auf die
Rückseite der oberen Teilform 40 geblasen wird.
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Nachfolgend wird die Regelung des Kühlmittels unter Bezugnahme
auf Fig. 12 beschrieben.
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Zuerst wird bei konstanter Druckaufbaurate
(Druckausbildungsgradient) innerhalb von 13 Sekunden ein Metallschmelzedruck
bis zu 0,230 at aufgebaut, wodurch die Metallschmelze zum
oberen Ende des Rohres 70 für die Förderung von Metallschmelze
gedrückt wird.
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Danach wird bei gegenüber der vorherigen verringerter
Druckaufbaurate (Druckausbildungsgradienten) während einer
erforderlichen Zeitdauer (18 bis 26 Sekunden) der Druck zur
Einwirkung gebracht. Der Zeitverbrauch in diesem Zeitpunkt verändert
sich entsprechend dem Durchmesser des Rades und der Breite der
Felge. Wird die Menge des geschmolzenen Metalls erhöht, so
wird die benötigte Zeitspanne verlängert. Sind nach diesem
Endzeitpunkt fünf Minuten vergangen, so beginnt Kühlmittel
entweder durch den ersten Kühlkanal 201 oder durch den zweiten
Kühlkanal zu strömen; die Gießtemperatur wird mittels des
Kühlmittelregelungsmittels E ermittelt und Kühlmittel fließt
weiter, bis eine voreingestellte Druckgußform erreicht ist.
Zeitgleich beginnt die Spotheizung in einem begrenzten
Heizbereich und die Spotheizung wird beendet ehe der
Druckhaltezustand beendet ist.
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Danach wird bei einer weit über die Druckrate während der
vorausgegangenen Druckzeit hinaus angehobener Druckrate
(Druckgradienten) geschmolzenes Metall zehn Sekunden lang unter
Druck gesetzt, sodass der Druck der Metallschmelze auf
0,500 at angehoben ist.
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Danach wird, während die Druckrate (der Druckgradient) auf
einen Wert unter dem während der vorhergehenden Druckzeit
abgesenkt ist, die Metallschmelze für 10 Sekunden derart
druckbeeinflußt, dass der Druck auf die Metallschmelze auf 0,550 at
angehopben ist. Der Grund, weshalb der Druck im Zusammenhang
mit dem verlorenen Kopf in zwei Stufen angehoben wird, besteht
darin, dass mit der vergehenden Zeit der
Schmelzezuführungskanal enger wird und sich die Notwendigkeit ergibt, den Effekt
des verlorenen Kopfes durch zusätzlichen Druck auf die
Metallschmelze aufrechtzuerhalten. Der Druckhaltezustand wird nach
Belieben aufrechterhalten.
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Während dieser Zeit beginnt der Kühlmittelfluß durch eine von
zweiter Kühlmittelführung 202 und erster Kühlmittelführung 201
und wird die Temperatur der Druckgußform von dem
Kühlregelmittel ermittelt, was bedeutet, dass Kühlmittel so lange strömt,
bis eine vorbestimmte Temperatur erreicht ist. Zeitgleich wird
der vor dem Durchlaß befindliche Teil der oberen Teilform 40
mit Luft gekühlt, während der Druckhaltezustand beibehalten
wird.
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Danach wird der Druck der Metallschmelze unter konstanter
Druckreduzierrate (Druckverringerungsgradient) auf den Wert
"0" verringert. In diesem Zeitpunkt wird, beginnend mit dem
Zeitpunkt verringerten Metallschmelzedruckes, 10 Sekunden lang
die Luftkühlung des Durchlasses fortgesetzt bis die
Niederdruckgußform geöffnet ist. Dabei soll bemerkt werden, dass die
vorgegebenen Werte beispielhaft genannt sind und abhängig von
der Länge des Zuführungsrohres 70 für die Metallschmelze und
der Menge der Metallschmelze verändert werden. Mit anderen
Worten entsteht die Notwendigkeit zur Korrektur (Erhöhung) des
Preßdruckes, wenn die Menge der Metallschmelze im
Warmhalteofen verringert wird, was dazu führt, dass die Länge zum
Kopfteil des Zuführungsrohres 70 für Metallschmelze zu vergrößern
ist. Außerdem müssen Druckhaltezeit und Kühlungszeit
verlängert werden, wenn es sich um einen großvolumigen Gußkörper
handelt und die Metallschmelzemenge vergrößert wird.
Industrielle Anwendbarkeit
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Wie vorstehend beschrieben, ist die Druckformgießvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung als Druckgußvorrichtung mit
Vorteil anwendbar, um unter Anwendung eines Gasdruckes eine
Metallschmelze zu fördern.