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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Spritzen von geschmolzenem Metall in einen Hohlraum,
der innerhalb einer Form definiert ist, um eine gewünschte Teileform
zu bilden.
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STAND DER TECHNIK
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Der Erfinder der vorliegenden Erfindung
hat zuvor ein System und Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen konstruiert,
das in der PCT-Anmeldung WO95/29802 A beschrieben ist. Dieses System
steuert den statischen und dynamischen Druck des geschmolzenen Kunststoffs,
während
die Form gefüllt
wird und während
der Verfestigung, um die Oberflächenporosität, die Oberflächenspannung,
die Einsinkung und die Polymerzersetzung zu verringern. Das System
verwendet Formhohlraum- und Trommeldrucksensoren, eine unter Druck
stehende Form, eine elektronisch betätigte Ein-/Auslass-Entlüftungsöffnung und
einen Kontroller mit geschlossener Schleife.
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Beim Aluminiumgießen besteht das Hauptproblem
für Hersteller
in der Bildung von Wasserstoffblasen und Gasporosität in dem
Aluminium, wenn das Aluminium gegossen wird. Viele dieser Probleme
treten aufgrund der Tatsache auf, dass Gase nicht perfekt und vollständig aus
dem Formhohlraum evakuiert werden können. Die Gasporosität und Blasen
in dem Aluminium beeinträchtigen
die Metallbindung und dementsprechend die mechanischen Eigenschaften
des Endprodukts. Des Weiteren können
Blasen und Gasporosität
Spannungen in dem Teil erzeugen, die Verwindungen erzeugen, die
mechanische Festigkeit des Teils verringern und Abweichungen in
den Dimensionen des Teils verursachen können. Ein anderes Problem,
mit dem sich Hersteller konfrontiert sehen, besteht darin, dass
die Bildung von Wellen in dem Rohr, wenn sich der Kolben vorwärts bewegt,
zum Einschluss von Gasen in dem geschmolzenen Aluminium führen kann,
wodurch dieselben Probleme verursacht werden, wie oben beschrieben.
Wellen können
ebenfalls in dem Formhohlraum erzeugt werden, wenn das Material
in die Form gespritzt wird. Es wäre
wünschenwert,
ein Verfahren zum Aluminiumgießen
zu entwickeln, bei dem die Löslichkeit
von Wasserstoff in dem geschmolzenen Aluminium vergrößert und
gesteuert wird, um die oben genannten Probleme zu vermeiden. Es
wäre weiterhin
wünschenswert,
ein Verfahren zum Aluminiumgießen
zu entwickeln, bei dem die Bildung von Wellen in dem Rohr verringert
und die Entlüftungsleistung
des Flüssigmetalls
gesteigert ist.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird ein Verfahren zum Spritzen von geschmolzenem Metall aus einem
Schmelzebehälter
in einen Formhohlraum geschaffen, der innerhalb einer Form definiert
ist, die sich in einer Metallgussvorrichtung befindet, die einen
Kolben zur Beförderung
von geschmolzenem Metall von dem Schmelzebehälter zum Hohlraum aufweist,
wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Zuführen von Druckgas zum Formhohlraum
und zum Schmelzebehälter,
um den Formhohlraum und das geschmolzene Metall vor und während des
Spritzens zuvor unter Druck zu setzen;
Erzeugen eines Schmelzdrucks
innerhalb des geschmolzenen Metalls in dem Schmelzebehälter durch
Vorschieben des Kolbens, um das geschmolzene Metall gegen das Druckgas
in den Formhohlraum zu spritzen;
Messen des Schmelzdrucks des
geschmolzenen Metalls innerhalb des Formhohlraums während der
Spritzperiode und während
der Härtungsperiode,
die unmittelbar auf den Spritzvorgang folgt;
Aufrechterhalten
eines vorherbestimmten Schmelzdrucks des geschmolzenen Metalls im
Formhohlraum während
der Spritz- und der Härtungsperiode
durch Steuern der Geschwindigkeit des Kolbens und der Kraft, die durch
den Kolben ausgeübt
wird.
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Diese Erfindung rührt aus der Erkenntnis her,
dass es beim Spritzen von geschmolzenem Metall in einen Formhohlraum
wünschenswert
ist, das System mit Druck vorzuladen, wodurch Bedingungen geschaffen werden,
unter denen Druckveränderungen
messbar werden und steuerbare Druckunterschiede zwischen dem Druckgas
in dem Formhohlraum und dem Druck des geschmolzenen Materials erstellt
werden können.
Durch Bereitstellen eines Echtzeit-Kontrollers mit geschlossener
Schleife können
der Gasdruck und der statische Schmelzdruck des geschmolzenen Materials
gemessen und von dem Kontroller mathematisch überwacht werden, um optimale
Druckbedingungen für
das Einspritzen und Verfestigen des Materials in dem Formhohlraum zu
schaffen. Diese Steuerung mit geschlossener Schleife auf der Grundlage
von Druckunterschieden, die von einem zuvor programmierten Übergang
einer vorgeladenen Schmelze in einen Formhohlraum erzeugt werden, schafft
die Fähigkeit,
den statischen Druck der Schmelze im gesamten Spritz- und Verfestigungszyklus
zu steuern und optimale Spritz- und Verfestigungsdruckbedingungen
für die
Schmelze bereitzustellen, während sich
die Schmelze aus dem Schmelzebehälter
bewegt und in dem Formhohlraum verfestigt.
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Es wird ein Verfahren zum Spritzen
von geschmolzenem Metall in einen Formhohlraum, der innerhalb einer
Form in einer Metallgussvorrichtung definiert ist, geschaffen, das
Folgendes umfasst:
Zuführen
von Druckgas zum Formhohlraum und zum Schmelzebehälter, um
das Gas in dem Hohlraum und das geschmolzene Metall in dem Schmelzebehälter unter
Druck zu setzen und ein vorgeladenes statisches System bereitzustellen,
das Bedingungen schafft, unter denen Druckunterschiede der nachfolgenden Übergänge messbar
sind und während
des Spritzvorgangs zur Steuerung mit geschlossener Schleife verwendet werden;
Erzeugen
eines Schmelzdrucks innerhalb des geschmolzenen Metalls, der ausreicht,
um das geschmolzene Metall in den Hohlraum zu spritzen, nachdem
der Hohlraum unter Druck gesetzt wurde;
Messen des Schmelzdrucks
und des Gasdrucks im Hohlraum, während
sich die Schmelze von dem Schmelzebehälter in den Formhohlraum bewegt;
und Bereitstellen eines Kontrollers mit geschlossener Schleife,
um einen vorherbestimmten, steuerbaren Druckunterschied zwischen
dem Schmelzdruck und dem Druck des Gases in dem Hohlraum über einen
wesentlichen Abschnitt eines Zeitraums hinweg aufrecht zu erhalten,
wobei währenddessen
das geschmolzene Metall in den Hohlraum gespritzt wird, um den Hohlraum
zu füllen.
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Es wird ebenfalls ein Verfahren zum
Metallgießen
ohne die Bildung einer bedeutenden Porosität und Blasen zur Verwendung
mit einer Metallgussvorrichtung geschaffen, die ein abdichtbares
Rohr und eine Form umfasst, in der ein Formhohlraum gebildet ist,
wobei das Rohr einen Kolben aufweist, um geschmolzenes Metall in
einer potenziell wellenbildenden Weise aus dem Rohr in den Formhohlraum
zu drücken,
wobei der Kolben aus einer ersten Position, in der der Kolben zurückgezogen
ist, zu einer zweiten Position, in der das Spritzen des geschmolzenen
Metalls in den Formhohlraum beginnt, und zu einer dritten Position,
in der der Formhohlraum im Wesentlichen voll von geschmolzenem Metall
ist, beweglich ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Zuführen von
Druckgas in das Rohr benachbart zum geschmolzenen Metall, um das
Löslichkeitsniveau
von Wasserstoff in dem geschmolzenen Metall ausreichend zu erhöhen, wenn
der Kolben aus der ersten Position in Richtung der zweiten Position
bewegt wird, um dadurch die Bildung einer bedeutenden Gasporosität und von
Blasen in dem Gehäuse
zu vermeiden und Wellenbildung zu vermindern; und Zuführen von
Druckgas in den Formhohlraum, um das Löslichkeitsniveau von Wasserstoff
in dem geschmolzenen Metall in dem Formhohlraum ausreichend anzuheben,
wenn der Kolben aus der zweiten Position in Richtung der dritten
Position bewegt wird, um dadurch die Bildung einer bedeutenden Gasporosität und von
Blasen in dem Gehäuse zu
vermeiden.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zum
Metallgießen
ohne die Bildung einer bedeutenden Gasporosität und von Blasen zur Verwendung
mit einer Metallgussvorrichtung geschaffen, die ein abdichtbares
Rohr und eine Form umfasst, in der ein Formhohlraum gebildet ist,
wobei das Rohr einen Kolben aufweist, um geschmolzenes Metall aus
dem Rohr in den Formhohlraum zu drücken, wobei der Kolben aus
einer ersten Position, in der der Kolben zurückgezogen ist, zu einer zweiten
Position, in der das Spritzen des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum
beginnt, und zu einer dritten Position, in der der Formhohlraum
im Wesentlichen voll von geschmolzenem Metall ist, beweglich ist,
wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen von Druckgas in
dem Formhohlraum und in dem Rohr um das Löslichkeitsniveau von Wasserstoff
in dem geschmolzenen Metall zu erhöhen, wenn sich das geschmolzene
Metall aus dem Rohr in den Formhohlraum bewegt, um dadurch die Bildung
einer bedeutenden Gasporosität
und von Blasen zu verhindern.
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Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung schafft ein Verfahren zum Aluminiumgießen zur Verwendung mit einer
Aluminiumgussvorrichtung, die ein Rohr und eine Form umfasst, in
der ein Formhohlraum gebildet ist, wobei das Rohr einen Kolben aufweist,
um geschmolzenes Aluminium aus dem Rohr in den Formhohlraum zu drücken, das
geschmolzene Aluminium während
der Bewegung in den Hohlraum einen statischen Druck und einen dynamischen
Druck aufweist, und das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen von
Druckgas in dem Formhohlraum, das ausreicht, um einen statischen
Druck in dem geschmolzenen Aluminium zu erzeugen und aufrecht zu
erhalten, wenn sich das geschmolzene Aluminium aus dem Rohr in den Formhohlraum
bewegt, wobei der statische Druck ausreichend ist, um ein erhöhtes Löslichkeitsniveau
von Wasserstoff in dem geschmolzenen Aluminium aufrecht zu erhalten,
wenn sich das geschmolzene Aluminium aus dem Rohr in den Formhohlraum
bewegt.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zum
Aluminiumgießen
zur Verwendung mit einer Aluminiumgussvorrichtung geschaffen, die
ein Rohr und eine Form umfasst, in der ein Formhohlraum gebildet
ist, wobei das Rohr einen Kolben aufweist, um geschmolzenes Aluminium
aus dem Rohr in den Formhohlraum zu drücken, und zwar in einer Weise,
die potenziell volumetrische Defizite und Unterdruck in dem geschmolzenen
Aluminium bildet, wenn sich das Aluminium in dem Hohlraum verfestigt,
wobei das geschmolzene Aluminium während der Bewegung in den Hohlraum
einen statischen Druck und einen dynamischen Druck aufweist, wobei
das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen von Druckgas in dem
Formhohlraum, das ausreicht, um einen statischen Druck in dem geschmolzenen
Aluminium zu erzeugen und aufrecht zu erhalten, wenn sich das geschmolzene
Aluminium aus dem Rohr in den Formhohlraum bewegt, wobei der statische
Druck ausreichend ist, um ein erhöhtes Löslichkeitsniveau von Wasserstoff
in dem geschmolzenen Aluminium aufrecht zu erhalten und volumetrische
Defizite und Unterdruck zu verringern, die in dem geschmolzenen
Aluminium gebildet werden, wenn sich das geschmolzene Aluminium
aus dem Rohr bewegt und sich in dem Formhohlraum verfestigt.
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Ebenfalls wird ein Metallgussverfahren
zur Verwendung mit einer Metallgussvorrichtung geschaffen, die ein
Rohr und eine Form umfasst, in der ein Formhohlraum gebildet ist,
wobei das Rohr einen abdichtbaren Zufuhrdurchlass und einen Kolben
umfasst, um geschmolzenes Metall in einer potenziell wellenbildenden
Weise aus dem Rohr in den Formhohlraum zu drücken, wobei der Kolben aus
einer ersten Position, in der der Kolben zurückgezogen ist, zu einer zweiten
Position, in der das Spritzen des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum
beginnt, und zu einer dritten Position, in der der Formhohlraum
im Wesentlichen voll von geschmolzenem Metall ist, beweglich ist,
wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Zuführen von Druckgas in das Rohr benachbart
zum geschmolzenen Metall, das ausreicht, um die Amplitude von Wellen,
die in dem geschmolzenen Metall gebildet werden, zu verringern,
wenn sich der Kolben aus der ersten Position in Richtung der zweiten
Position bewegt, um dadurch das Einschließen von Gasen in dem geschmolzenen
Metall zu vermeiden.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zur
Verbesserung der Entlüftungsleistung
von geschmolzenem Metall geschaffen, wenn es aus einem Schmelzebehälter in
einen Formhohlraum gespritzt wird, der in einer Form in einer Metallgussvorrichtung
gebildet ist. Der Hohlraum umfasst kleine Vertiefungen, die darin
gebildet sind, wie beispielsweise Rippen oder Vorsprünge, die
seitlich zur Strömungsrichtung
des geschmolzenen Metalls vorhanden sind. Das Verfahren umfasst:
Zuführen
von Druckgas zum Formhohlraum; und Aufrechterhalten eines Druckunterschieds
zwischen dem dynamischen Schmelzdruck und dem Druck des Gases in
dem Hohlraum, um einen statischen Druck in dem geschmolzenen Metall
zu erzeugen und dadurch die Entlüftungsleistung
des geschmolzenen Metalls zu verbessern, um die Entlüftung des geschmolzenen
Metalls zu ermöglichen
und die Vertiefungen zu füllen
und auszufüllen,
während
sich das geschmolzene Metall durch den Hohlraum bewegt.
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Es wird ebenfalls ein Verfahren zum
Spritzen von geschmolzenem Metall aus einem Schmelzebehälter in
einen Formhohlraum geschaffen, der in einer Form in einer Metallgussvorrichtung
abgegrenzt ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Zuführen von
Druckgas zum Formhohlraum und zum Schmelzebehälter, um Gas in dem Hohlraum
und geschmolzenes Metall in dem Schmelzebehälter ausreichend unter Druck
zu setzen, um ein vorgeladenes statisches System bereitzustellen,
das Bedingungen schafft, unter denen Druckunterschiede der nachfolgenden Übergänge messbar
sind und während
des Spritzvorgangs zur Steuerung mit geschlossener Schleife verwendet
werden; Erzeugen eines Schmelzdrucks innerhalb des geschmolzenen
Metalls, der ausreicht, um das geschmolzene Metall in den Hohlraum
zu spritzen, nachdem das Gas in dem Hohlraum unter Druck gesetzt
wurde; Messen des Schmelzdrucks und des Gasdrucks im Hohlraum, während sich die
Schmelze von dem Schmelzebehälter
in den Formhohlraum bewegt; und Bereitstellen einer Drucksteuerung
mit geschlossener Schleife auf der Grundlage von Druckunterschieden,
die aus vorprogrammierten Übergängen des
vorgeladenen geschmolzenen Metalls in den Hohlraum erzeugt werden,
um dadurch einen statischen Druck des geschmolzenen Metalls während des
Spritzens und Verfestigens des Metalls im Hohlraum zu erzeugen und
zu steuern.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zur
Verbesserung der Zufuhr von Verfestigungskristallstrukturen von geschmolzenem
Metall geschaffen, wenn das geschmolzene Metall in eine Metallgussvorrichtung
gegossen wird, wobei die Vorrichtung ein Rohr und eine Form mit
einem darin gebildeten Formhohlraum umfasst, das Rohr einen Kolben
aufweist, um geschmolzenes Metall aus dem Rohr in den Formhohlraum
zu drücken,
der Kolben zwischen einer ersten Position, in der der Kolben zurückgezogen
ist, einer zweiten Position, in der das Spritzen des geschmolzenen
Metalls in den Formhohlraum beginnt, und einer dritten Position,
in der der Formhohlraum im Wesentlichen voll von geschmolzenem Metall
ist, beweglich ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Zuführen von
Druckgas in das Rohr benachbart zum geschmolzenen Metall, wenn sich
der Kolben von der ersten Position in Richtung der zweiten Position
bewegt; und ausreichendes Zuführen
von Druckgas in den Formhohlraum, um die Zufuhr des geschmolzenen
Aluminiums in die Verfestigungskristallstrukturen zu verbessern,
um die Bildung von Blasen zu verringern und die Metallbindung während der
Verfestigung zu verbessern.
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Es wird ebenfalls ein Verfahren zur
Beseitigung der Wirkungen von Formwiderstand. der aus variierenden
Eingusskanalkonfigurationen und Formhohlraumkonfigurationen herrührt, in
einem Metallgussverfahren zur Verwendung mit einer Metallgussvorrichtung
geschaffen, die ein abdichtbares Rohr und eine Form umfasst, in
der ein Formhohlraum gebildet ist, wobei das Rohr einen Kolben aufweist,
um geschmolzenes Metall aus dem Rohr in den Formhohlraum zu drücken, wobei
das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen von Druckgas in dem
Rohr vor dem Spritzen des geschmolzenen Metalls aus dem Rohr in
den Hohlraum und Bereitstellen von Druckgas in dem Hohlraum, wenn
das geschmolzene Metall in den Hohlraum gespritzt wird, wobei das
Druckgas in dem Hohlraum einen Gasdruck aufweist, der mindestens
so groß ist
wie ein Druckabfall, der durch die variierenden Eingusskanalkonfigurationen
und Formhohlraumkonfigurationen verursacht wird, um dadurch die
Wirkungen des Formwiderstands variierender Hohlraumkonfigurationen
und Eingusskanalkonfigurationen zu beseitigen.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zum
Spritzen von geschmolzenem Metall aus einem Schmelzebehälter in
einen Formhohlraum geschaffen, der in einer Form in einer Metallgussvorrichtung
abgegrenzt ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: (a) Zuführen von
Druckgas zum Formhohlraum und zum Schmelzebehälter, um den Hohlraum und das
geschmolzene Metall zuvor ausreichend unter Druck zu setzen, um
ein vorgeladenes statisches System bereitzustellen, das Bedingungen
schafft, unter denen Druckunterschiede von den nachfolgenden Übergängen messbar
sind und während
des Spritzvorgangs zur Steuerung mit geschlossener Schleife verwendet
werden; (b) Erzeugen eines Schmelzdrucks innerhalb des geschmolzenen
Metalls, der ausreicht, um das geschmolzene Metall gegen das Druckgas
in den Formhohlraum zu spritzen; und (c) Aufrechterhalten des Schmelzdrucks
und des Gasdrucks in dem Hohlraum auf gewünschten Niveaus während des
Spritzvorgangs.
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Das Verfahren wird unter Verwendung
einer Vorrichtung zur Verwendung mit einer Metallgussmaschine implementiert,
die einen Schmelzebehälter,
eine Form mit einem Formhohlraum darin zum Empfang des geschmolzenen
Metalls und eine Hydraulikeinheit zum Antrieb eines Kolbens umfasst,
um das geschmolzene Metall unter Druck zu setzen. Die Vorrichtung
umfasst eine Druckgasquelle in Verbindung mit dem Formhohlraum,
um dem Formhohlraum und dem Schmelzebehälter Druckgas zuzuführen. Ein
erster Druckwandler ist in Verbindung mit dem Formhohlraum bereitgestellt,
um den Gasdruck in dem Hohlraum und den Schmelzdruck des geschmolzenen
Metalls, das in dem Hohlraum aufgenommen wird, zu messen. Ein zweiter
Druckwandler ist in Verbindung mit der Hydraulikeinheit bereitgestellt.
Ein Linearwandler ist benachbart zum Kolben positioniert, um die
Geschwindigkeit des Kolbens zu messen. Es ist ein Kontroller bereitgestellt,
der mit dem ersten und dem zweiten Druckwandler und dem Linearwandler
mit der Hydraulikeinheit zur Überwachung
des Gasdrucks im Hohlraum und des Schmelzdrucks und zur mathematischen
Ableitung von Signalen in Verbindung steht, die zur Hydraulikeinheit
gesendet werden, um den Schmelzdruck, wenn das geschmolzene Metall in
den Hohlraum gespritzt wird, auf vorherbestimmten gewünschten
Pegeln zu halten.
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Die bevorzugte Formvorrichtung, die
zur Ausführung
des Verfahrens verwendet wird, umfasst eine vordere Hälfte und
eine hintere Hälfte,
wobei sich in der vorderen Hälfte
eine Öffnung
zur Aufnahme von geschmolzenem Metall aus der Metallgussvorrichtung
befindet, die vordere und die hintere Hälfte so zusammenwirken, dass
ein Hohlraum dazwischen gebildet wird, und der Hohlraum in Fluidströmungsverbindung
mit der Öffnung
steht, um geschmolzenes Metall daraus aufzunehmen. Eine Vielzahl
von Entlüftungsöffnungen
ist entweder in der vorderen oder in der hinteren Hälfte gebildet,
wobei die Entlüftungsöffnungen
in Verbindung mit dem Hohlraum stehen. Ein Überlaufloch ist entweder in
der vorderen Hälfte
oder in der hinteren Hälfte
gebildet, das in Verbindung mit den Entlüftungsöffnungen steht. Eine Entlüftungsvorrichtung
ist in Verbindung mit dem Überlaufloch
bereitgestellt, um die Strömung
von Gas in den Formhohlraum hinein und aus diesem heraus zu überwachen.
Ein Druckwandler ist in Verbindung mit dem Formhohlraum bereitgestellt,
um den Gasdruck und den Schmelzdruck in dem Hohlraum zu messen.
Mindestens eine Dichtung umgibt den Hohlraum und ist zwischen der
vorderen Hälfte
und der hinteren Hälfte
angeordnet, um eine unerwünschte
Abgabe von Druckgas aus dem Hohlraum zu verhindern.
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Diese und andere Eigenschaften, Aufgaben
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei der Lektüre der folgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist
eine schematische Ansicht einer Aluminiumgusseinheit für eine Aluminiumgussvorrichtung mit
einer Form und einem mit dieser verbundenen Drucksteuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
ein vertikaler Querschnitt einer Aluminiumgussvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die eine Form umfasst, wobei das geschmolzene Aluminium
in einer Position kurz vor dem Eintritt in den Formhohlraum gezeigt
ist;
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3 ist
ein vertikaler Querschnitt einer Aluminiumgussvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die eine Form umfasst, wobei das geschmolzene Aluminium
den Formhohlraum vollständig
ausfüllt;
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4 ist
eine grafische Darstellung des Schmelzdrucks, der Schussgeschwindigkeit
und des Hohlraumluftdrucks im Verhältnis zur Zeit gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 ist
eine grafische Darstellung des Druckunterschieds zwischen dem Luftdruck
in dem Hohlraum und dem Schmelzdruck im Verhältnis zur Zeit;
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6 ist
eine grafische Darstellung des Schmelzdrucks des Stands der Technik,
verglichen mit dem Schmelzdruck und dem Hohlraumdruck im Verhältnis zur
Zeit, gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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7 ist
eine grafische Darstellung einer Spritzleistungskurve gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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BESTE AUSFÜHRUNGSART
DER ERFINDUNG
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung
betrifft die Gegendrucktechnologie für das Verfahren des Aluminiumgießens unter
Verwendung einer Metallspritzformvorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist. Unter Bezugnahme
auf 6 ist ein Vergleich
zwischen dem Spritzdruckprofil des Stands der Technik beim Aluminiumgießen und
einem Luftdruck- und Spritzdruckprofil gemäß der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht. 6 zeigt
ein Zeit-Druck-Profil. Auf der Zeitachse ist Punkt A der
Zeitpunkt, zu dem der Kolben der Aluminiumgussvorrichtung anfängt, sich
vorwärts
zu bewegen (wie in 1 veranschaulicht).
Punkt B stellt den Zeitraum dar, in dem das geschmolzene
Aluminium anfängt,
in den Formhohlraum einzutreten (wie in 2 veranschaulicht). Punkt C stellt
den Zeitpunkt dar, zu dem der Formhohlraum im Wesentlichen mit geschmolzenem
Aluminium gefüllt
ist (wie in 3 veranschaulicht).
Die Druckliniendarstellungen jenseits von Punkt C veranschaulichen
den Aufbau von Ausfülldruck,
um den Formhohlraum mit dem geschmolzenen Aluminium auszufüllen.
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Unter Bezugnahme auf 6 veranschaulicht insbesondere die Linie 100 den
Spritzdruck gemäß einem
Aluminiumgussverfahren des Stands der Technik. Zwischen Punkt A und B ist
die Druckwirkung auf das geschmolzene Aluminium äußerst gering, während sich
der Kolben das Rohr entlang bewegt. Diese Niederdruckanordnung schafft
ideale Bedingungen für
den Einschluss von Gasen, Wellenbildung und den Austritt von Wasserstoffgas
aus der Schmelze, wodurch Porosität in der Schmelze verursacht
wird. Zwischen Punkt B und C wird das geschmolzene
Aluminium in den Hohlraum gespritzt. Da die Aluminiumgussvorrichtung
nicht in der Lage ist, einen hohen Druck aufrecht zu erhalten, der
während
des Einspritzens auf das Aluminium wirkt, werden weiterhin Bedingungen
für die
Bildung und Aufrechterhaltung von Gasporosität und Blasenbildung geschaffen.
Bei diesen niedrigen Drücken
ist die Löslichkeit
von Wasserstoff in dem geschmolzenen Aluminium sehr gering, wodurch
eine Umgebung zur Bildung von Porosität und Blasen und für die Trennung
und den Austritt von Wasserstoff aus der sich verfestigenden Schmelze
geschaffen wird. Diese Bedingungen eines niedrigen Schmelzdrucks
in dem Hohlraum bereiten, aufgrund von Spannungen, volumetrischen
Defiziten und Unterdruck, die in dem geschmolzenen Aluminium gebildet
werden, wenn es sich verfestigt und Porosität und Blasen entwickelt, wodurch
die Metallbindung beeinträchtigt
wird, enorme Probleme im letzten Teil des Gusses. Des Weiteren benötigt die
Aluminiumgussvorrichtung jenseits von Punkt C eine wesentliche Zeitspanne
für den
Aufbau eines ausreichenden Ausfülldrucks,
um den Formhohlraum mit dem Aluminium auszufüllen. Der Grund hierfür liegt
hauptsächlich
in der Tatsache, dass die Aluminiumgussvorrichtung nicht in der
Lage ist, einen hohen Druck aufrecht zu erhalten, der auf das geschmolzene
Aluminium wirkt, während
der Formhohlraum gefüllt
wird. Dementsprechend wird mehr Zeit benötigt, um den erforderlichen
hohen Ausfülldruck
aufzubauen, da der Ausfülldruck
bei einem niedrigen Punkt beginnt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden dagegen während
des gesamten Verfahrens Bedingungen eines höheren Schmelzdrucks in dem
geschmolzenen Aluminium geschaffen, um die Löslichkeit von Wasserstoff in
dem geschmolzenen Aluminium zu steigern, Wellenbildung zu verringern,
den Einschluss von Gasen und die Bildung von Porosität und Blasen
zu vermindern, wodurch ein Teil bereitgestellt wird, das im Wesentlichen
frei von Spannungen und Gasporosität und Blasen ist. Dementsprechend
werden die mechanische Festigkeit und die strukturelle Integrität des Teils
erheblich verbessert.
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Unter Bezugnahme auf 6 wird vor dem Einspritzen ein Luftdruck 104 in
dem Formhohlraum und dem Rohr aufgebaut. Zwischen Punkt A und B verringert
der Luftdruck die Bildung von Wellen, was zu einem verminderten
Einschluss von Gasen führt,
und vergrößert den
Schmelzdruck 102 des geschmolzenen Aluminiums, was die Löslichkeit
von Wasserstoff in der Schmelze vergrößert, wodurch Probleme mit
Wasserstoffblasen beseitigt werden. Der Luftdruck schafft die Fähigkeit,
während
des gesamten Verfahrens einen höheren Schmelzdruck
aufrecht zu erhalten. Der große
Druckschwall nach Punkt B beim Stand der Technik, der dazu dient,
den Ausfülldruck
aufzubauen, verursacht Turbulenzen in dem geschmolzenen Aluminium
und begünstigt
das „Hin-
und Herbewegen" von Wellen in dem geschmolzenen Aluminium im Formhohlraum.
Diese turbulenten Bedingungen verursachen Probleme in dem geschmolzenen
Aluminium, wenn es sich verfestigt. Zwischen Punkt B und C wird
der statische Schmelzdruck während
des Einspritzens auf einem höheren
Niveau gehalten als in Systemen des Stands der Technik, wodurch
eine bessere Gussumgebung geschaffen und Schmelzunterdruck während der
Verfestigung zum Zeitpunkt des Füllens
des Hohlraums beseitigt wird. Des Weiteren kann die Aluminiumgussvorrichtung
hinter Punkt C in einem viel kürzeren Zeitraum, als er beim
Stand der Technik erforderlich ist, den Druck auf ein ausreichendes
Ausfülldruckniveau
anheben, wodurch die Zykluszeit verringert wird.
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Es wird eine ausführlichere Beschreibung der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bereitgestellt. 1 veranschaulicht
eine schematische Ansicht eines Aluminiumgusssystems 110 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Aluminiumgussvorrichtung 112 umfasst ein
Paar Platten 116 mit einer Form 118, die dazwischen
gestützt
wird. In der Form 118 ist in der Konfiguration eines zu
gießenden
Teils ein Formhohlraum 120 gebildet. Durch den Zufuhrdurchlass 124 wird
geschmolzenes Aluminium aus dem Ausguss 128 in das Rohr 122 gegossen.
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Nachdem geschmolzenes Aluminium durch
den Zufuhrdurchlass 124 in das Rohr 122 gegossen
worden ist, wird ein abdichtender Ring 130 über den
Zufuhrdurchlass 124 gelegt. Der Ring 130 umfasst
eine hitzebeständige
Dichtung, wie beispielsweise eine Graphitdichtung 132,
um eine luftdichte Umgebung für
das Rohr 122 bereitzustellen. Der Form und dem Rohr wird
Gasdruck zugeführt,
beispielsweise indem der Form und dem Rohr durch das Luftdruckventil
und die Entlüftungsvorrichtung 136 Druckluft
aus dem pneumatischen System 156 zugeführt wird. Die Druckluft strömt aus dem
pneumatischen System zu der Entlüftungsvorrichtung 136 in
die Form, durch das Überlaufloch 138 und
durch die Entlüftungsöffnungen 139.
Die Druckluft strömt durch
den Formhohlraum durch den Eingusskanal 141 und in das
Rohr 122. Die Form 118 ist durch die Graphitdichtung 140 luftdicht
abgedichtet. Ein Auswurfstift 144 ist mit einem Druckwandler 146 ausgerüstet, um den
Druck im Formhohlraum zu messen.
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Ein Kolben 148 ist in Verbindung
mit der hydraulischen Einspritzeinheit 150 bereitgestellt,
um dem Kolben 148 einen ausreichenden Spritzdruck gemäß einem
vorherbestimmten Druckprofil für
die spezifische Anwendung bereitzustellen und das geschmolzene Aluminium
aus dem Rohr 122 in den Formhohlraum 120 zu bewegen.
Ein Kontroller 152 ist in Verbindung mit einem Hydraulikdruckwandler 143 bereitgestellt.
Die hydraulische Einspritzeinheit 150 überwacht den hydraulischen
Einspritzdruck durch den Wandler 143. Ein Linearwandler 154 misst
die Geschwindigkeit und die Position des Kolbens 148 und
steht in Verbindung mit dem Kontroller 152, um diesem Informationen über die
Kolbengeschwindigkeit bereitzustellen. Der Kontroller 152 steht ebenfalls
in Verbindung mit dem Hohlraumdruckwandler 146, der für eine direkte
Messung des Drucks in dem Hohlraum mit dem Auswurfstift 144 zusammenarbeitet.
Das pneumatische System 156 führt dem Luftdruckventil und
der Entlüftungsvorrichtung 136 Druckluft
zu und sendet Druckinformationen zum Kontroller 152.
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Der Kontroller 152 überwacht
den gemessenen Druck von dem Hohlraumdruckwandler 146,
dem Linearwandler 154 und den hydraulischen Spritzdruck
von der hydraulischen Einspritzeinheit 150, wie er von dem
Hydraulikdruckwandler 143 gemessen wird. Der Kontroller
führt eine
Berechnung durch, um den Schmelzdruck des geschmolzenen Aluminiums
während
des gesamten Verfahrens zu bestimmen. Dem Kontroller wird ein vorgeschriebenes
Druckprofil, einschließlich
eines Druckunterschieds zwischen dem Schmelzdruck und dem Luftdruck,
bereitgestellt. Der Kontroller 152 steuert den hydraulischen
Spritzdruck und die Geschwindigkeit des Kolbens, um den Schmelzdruck
auf gewünschten
Niveaus gemäß dem vorgeschriebenen Druckunterschiedprofil
zu halten.
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Der erste ausgeführte Schritt besteht in der
Berechnung einer Höchstbelastung
für die
Formhohlraumkonfiguration.
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Gemäß der bevorzugtesten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Metallspritzgießen zur
Verwendung mit einer Spritzgussmaschine geschaffen. Der erste Schritt
besteht darin, eine Höchstspannung
zu berechnen, der ein Schuss geschmolzenes Metall ausgesetzt sein
darf, das in der Spritzgussmaschine
110 geformt werden
soll, wobei die Spannung das Ergebnis einer volumetrischen Schrumpfung ist,
die auftritt, wenn das Metall im Hohlraum
120 der Form
118 gekühlt wird.
Angenommen, das zu formende Teil ist eine längliche Stange mit einem rechtwinkligen
Querschnitt, so treffen folgende Formeln zu. Die gleichmäßige Höchstlast,
der das Teil als Folge einer Schrumpfung ausgesetzt ist, wird wie
folgt berechnet:
wobei q eine gleichförmige Last
pro Bereichseinheit ist, a die Breite des Hohlraums ist, b die Stärke des
Hohlraums ist, h die Höhe
des Hohlraums ist, E der scheinbare Elastizitätsmodul des Metalls ist und
y ein Schrumpfungsfaktor des Metalls ist.
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Die Berechnungsgleichungen der gleichförmigen Last
variieren abhängig
von der Konfiguration des Teils und des zu verarbeitenden Kunststoffs.
Natürlich
können
diese Formeln in den Maschinenkontroller programmiert werden, so
dass der Bediener nur die Eigenschaften des Metalls eingeben muss,
um die Maschine zu bedienen.
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Gemäß der gleichförmigen Höchstlast
wird daraufhin eine mechanische Höchstspannung erreichnet, der
der Metallschuss ausgesetzt werden soll:
wobei S (mechanisch)
eine mechanische Höchstbelastung
ist, der das Teil ausgesetzt sein soll
a die Breite des Hohlraums
ist, b die Stärke
des Hohlraums ist, H die Höhe
des Hohlraums ist und q die gleichförmige Last pro Bereichseinheit
ist.
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Wiederum variieren die Gleichungen
zur Berechnung der mechanischen Höchstbelastung abhängig von
der Teilekonfiguration.
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Daraufhin wird eine thermische Höchstbelastung,
der der Metallschuss ausgesetzt sein soll, gemäß der folgenden Formel berechnet:
S (thermisch) = dT*L*E
wobei S (thermisch)
eine thermische Höchstbelastung
ist, der das Teil ausgesetzt ist, dT eine Veränderung der Temperatur des
Metalls zwischen Raumtemperatur und der Temperatur ist, bei der
das Metall sich in einem plastischen Verformungsbereich befindet,
L ein Wärmekoeffizient
ist und E ein Elastizitätsmodul
des Metalls ist.
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Schließlich wird die Höchstbelastung,
der ein Kunststoffschuss ausgesetzt ist, entweder als S (mechanisch)
oder S (thermisch) bestimmt, je nachdem welches der größere Wert
ist.
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Als nächstes wird eine Luftdruckberechnung
für das
Rohr durchgeführt.
Es wird eine exemplarische Berechnung für einen linearen Eingusskanal
mit der folgenden Formel gezeigt:
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Diese Berechnung bestimmt die Luftdruckmenge,
die benötigt
wird, um die Bildung von Wellen in dem geschmolzenen Aluminium in
dem Rohr zu beseitigen, wenn sich der Kolben 148 mit einer
bestimmten Geschwindigkeit bewegt. Verschiedene Eingusskanalkonfigurationen
würden
verschiedene Berechnungen erfordern.
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Daraufhin wird ein Luftdruck in dem
Rohr 122 aufgebaut, der entweder der errechneten Höchstbelastung
der dem errechneten Luftdruck, der zur Beseitigung von Wellenbildung
benötigt
wird, entspricht, je nachdem welches die größere Zahl ist. Natürlich könnte der
Luftdruck im Rohr auch auf einen höheren Pegel eingestellt werden.
In der Tat wird die Luft komprimiert, wenn sich der Kolben bewegt,
wodurch der Luftdruck vergrößert wird.
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Unter Bezugnahme auf Fig.
6 ist keine Steuerung mit geschlossener Schleife zwischen
Punkt A und B erforderlich, da sich das System
im Übergang
vom statischen zum dynamischen System befindet. Wenn das System
Punkt B erreicht, ist eine Steuerung des statischen Drucks
erforderlich, und es wird ein Druckunterschied zwischen dem Luftdruck
und dem Schmelzdruck aufgebaut, wobei der Druckunterschied gleich
der errechneten Höchstbelastung
ist, die während
des Einspritzens und Verfestigens des Teils auftritt, wenn es in dem
Formhohlraum zusammengepresst wird.
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Weiterhin unter Bezugnahme auf 6 ist der Spritzdruck 102 etwas
größer als
der Luftdruck 104 in dem Rohr, wenn der Kolben 148 anfängt, sich
zu bewegen, da die Dichte des Aluminiums größer ist als die Dichte der
Luft in dem Rohr, so dass das geschmolzene Aluminium eine größere Bewegungsenergie
erhält und
einen höheren
Druck entwickelt.
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Wenn das System Punkt
B erreicht,
wie in
2 gezeigt, hat
das geschmolzene Aluminium den Eingusskanal
138 erreicht.
An diesem Punkt wird das System statisch, da der Eingusskanal die
Bewegung des geschmolzenen Aluminiums stoppt. Der dynamische Schmelzdruck
des geschmolzenen Aluminiums wird daraufhin gemäß der folgenden Formel berechnet:
wobei cd der Abgabekoeffizient
am Eingusskanal ist. Die Eingusskanalgeschwindigkeit ist eine Funktion
der Strömungsgeschwindigkeit
und des Bereichs des Eingusskanals. Die Strömungsgeschwindigkeit wird von
der hydraulischen Einspritzeinheit bereitgestellt und ist eine Funktion
des hydraulischen Spritzdrucks und der Spritzgeschwindigkeit.
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Der Kontrollen 152 führt diese
Berechnung etwa alle 2 Millisekunden durch und stellt den hydraulischen
Spritzdruck oder die Kolbengeschwindigkeit ein, um einen gewünschten
Druckunterschied zwischen dem dynamischen Schmelzdruck und dem Luftdruck
in dem Hohlraum aufrecht zu erhalten, wenn das geschmolzene Aluminium
in den Hohlraum gespritzt wird.
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Die Aufrechterhaltung eines Druckunterschieds
zwischen dem dynamischen Schmelzdruck und dem Luftdruck in dem Hohlraum
hält einen
statischen Druck in dem geschmolzenen Aluminium aufrecht, während es
in den Formhohlraum gespritzt wird. Dieser statische Druck bietet
eine Entlüftungsleistung
für die
Schmelze. Diese Entlüftungsleistung
ermöglicht
der Schmelze, alle Rippen oder Vorsprünge, die seitlich zur Flussrichtung des
geschmolzenen Metalls vorhanden sind, zu belüften, zu füllen und auszufüllen. Dementsprechend
füllt das geschmolzene
Metall den Formhohlraum vollständig
aus, wenn es sich durch den Hohlraum bewegt. Der statische Druck,
der durch den Druckunterschied erzeugt wird, verhindert ebenfalls
den Einschluss von Gasen aus dem Formablösungsanspritzmittel und den
Einschluss von Feuchtigkeit von dem Formablösungsanspritzmittel. Zusätzlich hält der statische
Druck ein hohes Wasserstofflöslichkeitsniveau
in dem geschmolzenen Aluminium aufrecht, wodurch die Bildung von
Wasserstoffblasen und Gasporosität
in dem Aluminium verhindert wird.
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Zahlreiche Vorteile werden durch
die vorliegende Erfindung bereitgestellt. Es wird die Möglichkeit
der Wahl einer geeigneten Zusammensetzung und eines geeigneten Drucks
des Gases über
der Schmelze in dem Rohr bereitgestellt. Dies ermöglicht das
Auflösen oder
die Beseitigung von eingeschlossenen Gasen und die Aufrechterhaltung
gelöster
Gase auf der Grundlage des Massenaustauschgesetzes (m = c × P).
Die Menge an Wasserstoff, der in der Schmelze gelöst ist,
ist eine direkte Funktion des auf die Schmelze angewendeten Drucks.
Die Bildung von Wellen im Rohr und im Hohlraum verursacht eine große Bandbreite
von Drücken,
die die Löslichkeit
von Wasserstoff in der Schmelze vergrößern und verringern. Idealerweise
ist es wünschenswert,
soviel Wasserstoff wie möglich
in der Schmelze zu lösen.
Ungelöster
Wasserstoff wird in Blasen eingeschlossen, verursacht Porosität und vermindert
die strukturelle Integrität,
indem er die Metallbindung beeinträchtigt.
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Bei einem hohen Teilgasdruck in dem
Rohr vergrößert sich
die Wasserstofflöslichkeit.
Das Abflachen von Wellenbildung verringert die Möglichkeiten für den Einschluss
von Gasen oder Luft in dem geschmolzenen Aluminium. Der Luftdruck
in dem Rohr verringert die Bewegung und den weiteren Einschluss
von vorhandenem Wasserstoff in dem geschmolzenen Aluminium. Der
Luftdruck unterstützt
ebenfalls die Entwicklung eines wünschenswerten statischen Drucks
in der Schmelze.
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Hohe Teilgasdrücke in dem Formhohlraum halten
eine hohe Wasserstofflöslichkeit
in dem geschmolzenen Aluminium aufrecht, und die Trennung des Wasserstoffs
von der sich verfestigenden Schmelze sowie die Bildung von Gasporosität und Blasen
werden verringert. Jedes inerte Gas, wie beispielsweise Luft, Wasserstoff
oder Argon, kann in dem Formhohlraum verwendet werden. Es können Schutzgase
für Metalle
mit einem höheren
Grad an Affinität
für die
Bildung von Oxiden verwendet werden.
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Der Luftdruck, der auf die Vorderseite
des Metalls wirkt, das durch die Zufuhrköpfe ansteigt, stellt eine verbesserte „Zufuhr"
des Gusses während
der Verfestigung bereit. „Zufuhr"
ist ein Begriff, der zur Beschreibung des Verfahrens verwendet wird,
mit dem die Kristallstruktur des sich verfestigenden Aluminiums
mit geschmolzenem Aluminium an der richtigen Stelle, zum richtigen
Zeitpunkt und mit dem richtigen Druck „zugeführt" wird, um die Bildung von
Blasen zu vermeiden und die Metallbindung während der Verfestigung zu verbessern.
Der Luftdruck schafft die Möglichkeit,
einen konstanten Druckunterschied zwischen dem Schmelzdruck und
dem Luftdruck zu erzeugen und aufrecht zu erhalten, wodurch die
Zufuhr verbessert wird. Dieser Druckunterschied kann durch den Maschinenkontroller 152 gesteuert
werden.
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Die Körnungsgleichmäßigkeit
und die mechanischen Eigenschaften dicker Wände des Gusses sind bei Verwendung
dieses Verfahrens identisch mit denen von dünnen Wänden. In Bereichen abrupter
Veränderungen
zwischen dünnen
und dicken Wänden
wird keine ungünstige
Struktur erreicht. Der Guss weist einen höhere Konfigurationsstabilität und Festigkeit
auf, da idealerweise keine Flecken mit wesentlichen kristallinen Unterschieden
oder Blasen durch den Einschluss von unerwünschten Gasen vorhanden sind.
Der statische Druck des geschmolzenen Aluminiums verbessert die
Infiltration der Schmelze zwischen den Kristallen, die sich von
der Hohlraumoberfläche
einwärts
bilden, wodurch die Bedingungen, unter denen eine axiale Porosität auftritt,
verringert oder beseitigt werden.
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Wenn die sich verfestigenden Kristalle
in Kontakt sind, jedoch weiterhin etwas flüssiges Metall enthalten, ist
die gesamte Struktur beweglich und Verformung ausgesetzt. Wenn die
sich verfestigenden Kristalle, die Flüssigmetall umfassen, einem
statischen Druck in der Schmelze ausgesetzt werden, führt dies
demgemäß selbst
bei niedrigen Drücken
zu einer plastischen Mikroverformung und zur Beseitung der Bedingungen, die
zu natürlicher
Porosität
führen.
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Diese Art von Spritzsteuerung mit
geschlossener Schleife, ausgehend von einem erzeugten Druckunterschied,
bietet eine präzise
Steuerung der Füllgeschwindigkeit
des Formhohlraums. Durch dieses Verfahren kann ebenfalls die Größe des Steigrohrs 158 verringert
werden, wodurch der Ertrag vergrößert wird.
Des Weiteren werden durch den verbesserten Druckausgleich Verformungen
und Brüche
des Kerns und der Form verringert, wodurch die Lebensdauer der Form
verlängert
wird. Ebenfalls wird dadurch die Effektivität von Überlauflöchern (Zufuhrköpfen) erhöht oder
der Bedarf an Überlauflöchern verringert.
Zusätzlich
wird die Laminarität
der Strömung
erhöht
und ein „Hin-
und Herbewegen" von Wellen innerhalb des Hohlraums verringert, woraus
weniger turbulente Verfestigungsbedingungen resultieren.
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Ein größerer Vorteil dieser Erfindung
besteht darin, dass die Aufrechterhaltung des Druckunterschieds zwischen
dem Schmelzdruck und dem Luftdruck die „Wegwiderstandswirkungen"
oder Formwiderstandswirkungen variierender Teilekonfigurationen
und Eingusskanalkonfigurationen beseitigt. Dadurch werden die technologischen
Möglichkeiten
zur Lösung
von Gießproblemen
in kritischen Gießbereichen
erweitert. Wenn beispielsweise ein Druckabfall von einem dickwandigen
Abschnitt eines Formhohlraums erzeugt wird, können der Luftdruck und der
Schmelzdruck auf höheren
Pegeln gehalten werden, um die Druckabfallwirkungen des dickwandigen
Abschnitts zu verringern oder vollständig zu beseitigen. Des Weiteren
hält die
vorliegende Erfindung einen höheren
Schmelzdruck während
gesamten des Verfahrens aufrecht. Dementsprechend wird ein hoher
Druck aufrecht erhalten, während
die Temperatur in dem geschmolzenen Aluminium nach wie vor hoch ist,
wodurch, verglichen mit dem Stand der Technik, eine bessere Infiltration
und bessere Setzbedingungen innerhalb der sich verfestigenden Kristalle
geschaffen werden.
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Die Spritzleistungskurve, die in 7 gezeigt ist, veranschaulicht
die Vorteile der vorliegenden Erfindung weitergehend. Bei Verwendung
von Systemen des Stands der Technik sind der Spritzdruck oder der Schmelzdruck
und die Strömungsgeschwindigkeit
durch die Leistungskurve 170 begrenzt. Bei Punkt X,
ist der Formhohlraum voll und es wird ein Höchstspritzdruck von der Maschine
empfangen. Bei X2 besteht kein
Formwiderstand und die Höchstströmungsgeschwindigkeit
ist erreicht. Eine Linie, die diese beiden Punkte verbindet, definiert
den Grenzwert der verfügbaren
Leistung in diesem System. Wenn beispielsweise der dynamische Schmelzdruck P als P1 berechnet
wird, ist die Strömungsgeschwindigkeit
gemäß Systemen
des Stands der Technik auf Q1 beschränkt. Jedoch ist diese Strömungsgeschwindigkeit
möglicherweise
zur Unterstützung
der Zufuhr sich verfestigender Kristalle während des Füllens der Form zu niedrig,
da die Abkühlung
zu schnell erfolgt. Wenn ein Luftdruck auf die andere Seite der
Schmelze ausgeübt
wird, stellt die Leistungskurve 170 daher gemäß der vorliegenden
Erfindung keine Beschränkung
mehr dar und der Formhohlraum kann unter Verwendung eines hohen
Drucks bei einer höheren
Strömungsgeschwindigkeit
gefüllt
werden. Effektiv bietet der erzeugte statische Druck die Möglichkeit,
die Maschinenhöchstleistungskurve
des Stands der Technik zu überschreiten
und Drücke
und Strömungsgeschwindigkeiten
innerhalb des schraffierten Bereichs von 7 zu erreichen.
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Dementsprechend bietet die vorliegende
Erfindung die Möglichkeit,
eine Aluminiumgussvorrichtung bei einem hohen Spritzdruck und einer
hohen Strömungsgeschwindigkeit
zu betreiben, und ermöglicht
die Verwendung größerer Eingusskanäle.
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Selbstverständlich ist diese Erfindung
auch auf Aluminiumgussmaschinen anwendbar, die ein vertikales Rohr
oder eine vertikale Spritzeinheit mit einer horizontalen Düsenklemmung
verwenden.
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Während
die besten Arten zur Durchführung
der Erfindung ausführlich
beschrieben wurden, werden Fachleute, an die diese Erfindung gerichtet
ist, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen
zur Durchführung
der Erfindung, die durch die folgenden Ansprüche definiert ist, erkennen.
