DE69703604T2

DE69703604T2 - Warmkammer-Druckgiessmaschine für Aluminium und Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE69703604T2
Application number: DE69703604T
Authority: DE
Inventors: Isao Miki
Original assignee: Sanki Co Ltd
Current assignee: Kikuchi Seisakusho Co Ltd
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: EP0827793A2; CN1179370A; ATE197777T1; EP0827793B1; KR100262145B1; EP0827793A3; US5983979A; KR19980024343A; TW362052B; CN1065791C; DE69703604D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Warmkammer- Druckgussmaschine zum Giessen von Aluminium und seiner Legierungen, die geeignet ist angewendet zu werden, wenn metallische Eingusssysteme nicht verwendet werden können, wegen der erosiven Eigenschaften von geschmolzenem Aluminium. Diese Erfindung bezieht sich auch insbesondere auf eine Warmkammer-Druckgussmaschine, die ein keramisches Eingusssystem verwendet, das aus vier Teilen zusammengesetzt ist, wobei ein langer einstückiger Keramikkörper und Spannungskonzentrationen an kritischen Punkten vermieden werden, und das an einer Struktur außerhalb und unabhängig von dem Haltebehälter für geschmolzenes Metall und dem Metallheizofen befestigt werden kann.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Es ist bekannt, dass ein Warmkammer-Druckgussvorgang nützlicher im Vergleich zu einem Kaltkammer- Druckgussvorgang ist. Daher wurde ein Warmkammer-Verfahren im große Maß verwendet, um Zink- und Magnesiumlegierungen zu gießen, mit Vorteilen hinsichtlich der Qualität des Gusses und der Gussproduktivität, Insbesondere gelangt bei einem Warmkammervorgang geschmolzenes Metall in einen Gusshohlraum, ohne dass es abgekühlt wird, während es durch das Einspritzrohr gelangt, das in Berührung mit der Rohrwand auf Raumtemperatur ist, und das geschmolzene Metall nimmt auch kein Gas in Kontakt mit einer öligen Substanz in dem Rohrstück auf, wie in dem Kaltkammerverfahren.
Da geschmolzenes Aluminium und seine Legierungen im wesentlichen reagierend sind und in der Lage sind, mit nahezu allen metallischen Materialien zu reagieren und sie zu erodieren, konnte bis jetzt ein Warmkammer-Verfahren, das ein Gusseiseneinspritzsystem verwendet, wie im Fall von Zink und Magnesium, nicht angewendet werden. Somit wurde nur eine Kaltkammer-Druckgussmaschine verwendet beim Druckgießen von Aluminium und seinen Legierungen, obwohl über viele Versuche berichtet wurde, keramische Eingusssysteme zum Gießen von Aluminium und seinen Legierungen zu verwenden.
Ein Eingusssystem für geschmolzenes Aluminium und seine Legierungen muss aus Keramik und/oder Thermetmaterialien sein. Eine herkömmliche Warmkammer-Druckgussmaschine zum Gießen von Aluminiumlegierungen (wie diejenige, die in der nicht geprüften japanischen Gebrauchsmuster- Veröffentlichung (Kokai Nr. 5-57368, beschrieben ist), ist in Fig. 15 gezeigt. Bei der herkömmlichen Warmkammer- Druckgussmaschine umfasst ein Ofen oder Basisrahmen 6 mit einem Kübel 4 zum Schmelzen und Unterbringen von geschmolzenem Material 3 Beheizer 5 zum Beheizen des Kübels 4 auf eine bestimmte Temperatur, so dass das Metall in dem Kübel in einem geschmolzenen Zustand gehalten wird. Der Kübel 4, der auf einem Basisrahmen 6 montiert ist, ist mit einem Eingusszylinder 1 und einer Eingussleitung 13 versehen. Die Eingussleitung 13 hat eine Düse 44, die an eine Form 15 und 16 gebracht wird und daran befestigt wird, die an einer Gussplatte 52 angebracht ist.
Um die Formen 15 und 16 fest mit der Düse 44 zu verbinden, wird der Basisrahmen 6 an die Gussplatte 52 durch eine Klemmeinrichtung 53 geklemmt, deren detaillierte Erklärung ausgelassen wird. Auf der anderen Seite ist ein Kolben 12 in dem Eingusszylinder 1 eingeführt, und der Kolben 12 ist mit einer hydraulisch angetriebenen Welle 54 durch eine Verbindung 32 verbunden, so dass, wenn ein hydraulischer Zylinder die Welle 54 nach unten bewegt, sich der Kolben 12 auch nach unten bewegt, um das geschmolzene Metall in dem Eingusszylinder 1 unter Druck zu setzen. Somit fließt das geschmolzene Metall durch die Eingussleitung 13 und wird über die Düse 44 in den. Gusshohlraum 18 der Form 15 und 16 ausgegeben, und ein Gussvorgang wird somit durchgeführt.
Um die Ausrichtung der Mitten der hydraulisch angetriebenen Welle 54, des Kolbens 12 und des Eingusszylinders 1 sicherzustellen, hat das oben erwähnte herkömmliche System einen fatalen Nachteil. Da der Eingusszylinder 1 auf dem Kübel 4 sitzt, ist die Position des Eingusszylinders 1 nicht stabil, da der Kübel 4 keine mechanisch präzise Struktur hat und die Abmessung des Kübels 4 aufgrund einer Temperaturänderung sich zum Beispiel ändert, wenn der Heizer 5 angeschaltet wird, so dass der Kübel 4 dazu neigt, sich auszudehnen, was zu einer Änderung der Position des Eingusszylinders 1 führt. Wenn dies auftritt, wird eine normale Betriebsweise des Eingusssystems gestört und die Qualität des Gießens kann nicht aufrecht erhalten werden. Daher ist bei dem oben erwähnten System eine häufige Repositionierung des Kübels 4 unvermeidbar.
Die japanische, nicht geprüfte Gebrauchsmuster- Veröffentlichung (Kokai) Nr. 5-57368 (der vorliegende Erfinder ist auch einer der Erfinder der Gebrauchsmuster- Registrierung) beschreibt eine keramische Eingussleitung, die von einem keramischen Eingusszylinder getrennt ist und durch einen Dichtring zwischen flachen Oberflächen mit dem Einguss verbunden ist. Bei diesem Stand der Technik muss der Dichtring mit einer großen axialen Kraft komprimiert werden, um das geschmolzene Metall an der Verbindung in einer Warmkammer-Druckgussmaschine für Aluminium abzudichten. Mit diesem Mechanismus kann jedoch eine geringe Fluktuation der Position des Düsenteils der Eingussleitung das Abdichten verschlechtern, was in einem nicht stabilen Betrieb resultiert.
"Hot Chamber Aluminium Die Casting Now Practical" MODERN CASTING, Vol. 55, Nr. O1, 1969, Seite 51 XP002086249, beschreibt eine Warmkammer-Druckgussmaschine, die die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 umfasst.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Warmkammer-Druckgussmaschine zum Gießen von Aluminium und seinen Legierungen vorzusehen, wobei verhindert werden kann, dass eine Spannungskonzentration auf einen keramischen Eingusszylinder und eine keramische Eingussleitung ausgeübt wird.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist eine Warmkammer- Druckgussmaschine zum Gießen von Aluminium und seinen Legierungen vorgesehen, die umfasst: einen Behälter, um darin geschmolzenes Metall von Aluminium oder seinen Legierungen zu enthalten; eine Einrichtung zum Erwärmen des geschmolzenen Metalls in dem Behälter; einen keramischen Eingusszylinder, wobei mindestens ein Teil des Zylinders in dem Behälter eingetaucht ist; ein keramischer Kolben, der zur Hin- und Herbewegung in dem Zylinder angeordnet ist und betrieben werden kann, dass er das geschmolzene Metall durch eine keramische Eingussleitung und einen Hauptkanal in einen Gusshohlraum ausgibt; eine Einrichtung zum Halten des keramischen Eingusszylinders, wobei die Halteeinrichtung einen Flansch umfasst, der außerhalb des geschmolzenen Metalls in dem Behälter angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Eingusszylinder einen Pumpenkörper umfasst und dass der Flansch aus Metall oder Thermet gefertigt ist und dass die Halteeinrichtung weiter ein keramisches äußeres Rohrstück zum Halten des Eingusszylinders umfasst und eine befestigte Stützrahmenstruktur, die außerhalb und unabhängig von dem Behälter und der Heizeinrichtung angeordnet ist, so dass der Flansch zum Stützen des keramischen äußeren Rohrstücks an der festen Stützrahmenstruktur befestigt ist.
In einer Ausführungsform sind die Eingussleitung und der Eingusszylinder als getrennte Körper unabhängig voneinander konstruiert, um die Gestalt des äußeren Rohrstücks zu vereinfachen; der Eingusszylinder ist an seinem Seitenbereich mit einem konkavförmigen Auslass für geschmolzenes Metall versehen und die Eingussleitung hat ein konvexförmiges Basisende; ein Dichtmaterial ist zwischen dem konkavförmigen Auslass des Eingusszylinders und dem konvexförmigen Basisende der Eingussleitung vorgesehen, so dass die Eingussleitung und der Eingusszylinder miteinander über das Dichtmaterial verbunden sind, wobei eine externe Kraft verwendet wird.
In diesem Fall definieren der konkavförmige Auslass des Eingusszylinders und das konvexförmige Basisende der Eingussleitung zusammen nicht parallele konischförmige Passenden des jeweiligen Eingusszylinders und der Eingussleitung.
In einer anderen Ausführungsform sind der Eingusszylinder und die Eingussleitung zusammen als ein einziger keramischer Körper gebildet, so dass die Eingussleitung sich nach außen von einem Seitenbereich des Eingusszylinders erstreckt, und der Eingusszylinder hat einen Bodenbereich, der in dem keramischen äußeren Rohrstück gehalten wird.
In einer Ausführungsform hat das keramische äußere Rohrstück engere Bodenteile, die einen Boden des keramischen Eingusszylinders in Position halten.
In einer anderen Ausführungsform hat das keramische äußere Rohrstück ein Paar von rechteckförmigen Löchern, die gegenüber in einer Durchmesserrichtung davon angeordnet sind, und eine getrennte Bodenplatte, die zwischen dem Paar von Löchern gehalten wird, so dass ein Boden des keramischen Eingusszylinders in Position durch die Bodenplatte gehalten wird.
In einer Ausführungsform ist der Flansch aus Metall oder Thermet gefertigt, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der kleiner als 2 mal und größer als 0,5 mal ein thermischer Ausdehnungskoeffizient eines keramischen Materials des äußeren Rohrstücks ist.
In einer Ausführungsform hat die feste Stützstruktur einen inneren Flanschbereich, an dem der metallische oder Thermetflansch befestigt ist und die befestigte Stützstruktur hält auch einen hydraulischen Eingusszylinder, um den keramischen Kolben zu betätigen.
Der Eingusszylinder kann einen konkaven konischen Kegel am Ausgang für das geschmolzene Metall haben, und die getrennte Eingussleitung kann einen konvexen konischen Kegel an dem Einlass für das geschmolzene Metall haben, wobei ein Dichtring zwischen diesen Koni angebracht ist, und der Konus des Eingusszylinders einen vertikalen Winkel (β) hat, der kleiner als ein vertikaler Winkel (α) des Konus der Eingussleitung ist.
In diesem Fall hat der Dichtring einen Querschnitt einer polygonalen Gestalt.
In einer Ausführungsform ist eine Querschnittsform des Auslasse für das geschmolzene Metall des Eingusszylinders ein konkaves Konikoid und eine Querschnittsform des Einlasses für das geschmolzene Metall der Eingussleitung ist ein konvexes Konikoid.
Der Dichtring ist aus einem der Werkstoffe Thermet, Keramik, Karboncomposite, einschließlich Graphit, rostfreie Stähle, wärmewiderstehende Stähle gefertigt, die eine Eigenschaft haben, dass sie teilweise oder dauerhaft durch eine Dichtkraft unter der Temperatur von einer geschmolzenen Aluminiumlegierung deformierbar sind, und auch der Dichtring umfasst ein Material, das mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet ist, das eine erosionswiderstehende Eigenschaft gegen die geschmolzenen Aluminiumlegierungen hat.
Die teilweise und dauerhaft deformierbare Eigenschaft des Dichtrings ist eine plastische Deformiereigenschaft.
Andernfalls ist die teilweise und dauerhaft deformierbare Eigenschaft des Dichtrings eine teilweise zusammendrückbare Eigenschaft.
Der vertikale Winkel (β) es konkaven konischen Konus an dem Ausgang für das geschmolzene Metall des Eingusszylinders ist 10 bis 60º kleiner als der vertikale Winkel (β) des konvexen konischen Konus an dem Einlass für das geschmolzene Metall der getrennten Eingussleitung.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Schutzring zwischen den Dichtring und den Auslass für das geschmolzene Metall des Eingusszylinders platziert, so dass der Dichtring vor einem geschmolzenen Metall mit hoher Geschwindigkeit, das aus dem Eingusszylinder herauskommt, geschützt wird.
In noch einer anderen Ausführungsform ist der Eingusszylinder an dem konkavförmigen Auslass für das geschmolzene Metall mit einer Aufsatz einführenden Aussparung versehen, und ein Aufsatz, der an einer Spitze der Eingussleitung platziert ist, wird in die Aussparung eingeführt, so dass sich der Aufsatz neben dem Dichtring befindet, wobei der Aufsatz ein perforiertes Loch hat, so dass das geschmolzene Metall, das aus dem Eingusszylinder kommt, in die Eingussleitung gelangt, ohne den Dichtring zu treffen, wodurch der Dichtring vor Erosion durch das geschmolzene Metall hoher Geschwindigkeit geschützt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Warmkammer-Druckgussmaschine dieser Erfindung, die insbesondere ein keramisches äußeres Rohrstück, einen keramischen Eingusszylinder, eine keramische Eingussleitung mit einem Dichtring und einem Flansch zeigt;
Fig. 2 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die senkrecht zur Fig. 1 ist, die eine obere Struktur dieser Maschine zeigt, die einen hydraulischen Eingusszylinder und den Flansch hält;
Fig. 3 ist eine Vergrößerte vertikale Querschnittsansicht, die eine Modifikation des Systems zeigt, das in Fig. 1 gezeigt ist, mit einem äußeren Rohrstück, das eine Bodenplatte und Löcher für die Bodenplatte hat;
Fig. 4 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die senkrecht zu Fig. 3 ist, die im Querschnitts das äußere Rohrstück mit der Bodenplatte und einen Teil der oberen Struktur, die den Flansch hält, zeigt;
Fig. 5 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein keramisches äußeres Rohrstück und einen keramischen Eingusszylinder zeigt, der eine Eingussleitung hat, als einen einstückigen Körper in einer kleineren Maschine;
Fig. 6 ist eine horizontale Querschnittsansicht des keramischen äußeren Rohrstücks entlang der Linie A-A in Fig. 5;
Fig. 7 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Modifikation des Systems zeigt, das in Fig. 5 gezeigt ist, wobei ein äußeres Rohrstück eine Bodenplatte und Löcher für die Bodenplatte hat;
Fig. 8 ist eine horizontale Querschnittsansicht des keramischen äußeren Rohrstücks entlang der Linie B-B in Fig. 7;
Fig. 9 ist eine vergrößerte vertikale Querschnittsansicht, die den Dichtring und keine parallelen konisch geformten Passenden des Eingusszylinders und der Eingussleitung, die in Fig. 1 gezeigt sind, zeigt;
Fig. 10 ist einer vergrößerte vertikale Querschnittsansicht, die den Dichtring wie in Fig. 9 mit einem Schutzring zeigt, der den Dichtring vor der turbulenten Bewegung von geschmolzenem Metall während des Eingusses schützt und eine verlängerte Lebensdauer dem Dichtring gibt;
Fig. 11 ist eine vergrößerte vertikale Querschnittsansicht, die den Dichtring wie in Fig. 5 zeigt, mit einer Abdeckung, die auch den Dichtring von der turbulenten Bewegung des geschmolzenen Metalls schützt;
Fig. 12 ist eine vergrößerte vertikale Querschnittsansicht aus Fig. 1, die den Dichtring zwischen einem konkaven Konikoid des Auslasses für das geschmolzene Metall des Eingusszylinders und einem konvexen Konikoid des Einlasses für das geschmolzene Metall der Eingussleitung zeigt;
Fig. 13 ist eine vergrößerte Ansicht aus Fig. 1, die den Dichtring zeigt, dessen Querschnitt rechteckig ist;
Fig. 14 zeigt verschiedene polygonale Querschnittsformen des Dichtrings; und
Fig. 15 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Warmkammer-Druckgussmaschine, die im Stand der Technik bekannt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im einzelnen unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Die allgemeine Konstruktion einer Warmkammer- Druckgussmaschine, auf die die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, kann an sich die gleiche sein, wie es in Fig. 15 gezeigt ist, außer für das, was sich auf die folgende Beschreibung bezieht.
Entsprechend einer Eingussvorrichtung der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist ein zylindrischer Eingusszylinder, der aus Keramik gefertigt ist, durch ein zylindrisches äußeres Rohrstück 2 gehalten, das ebenfalls aus Keramik gefertigt ist. Das heißt, das äußere Rohrstück 2 ist an seinem Bodenbereich mit einer Vielzahl von inneren Vorsprüngen oder engen Bodenteilen 2a versehen, die zusammenwirkend den Boden des Eingusszylinders 1 halten. Der Eingusszylinder 1 wird daran gehindert, sich in dem äußeren Rohrstück 2 zu drehen, durch einen keramischen Stopper 42, der in eine axiale Nut, die zwischen der Innenwand des Rohrstücks 2 und der Außenwand des Zylinders 1 angeordnet ist, gekeilt wird.
Der Eingusszylinder 1 und das äußere Rohrstück 2 sind an ihren Seitenwänden mit jeweiligen Einlassöffnungen 10 und 9 für geschmolzenes Metall versehen, die zueinander ausgerichtet sind, so dass erlaubt wird, dass das geschmolzene Metall 3 aus Aluminium oder seinen Legierungen, das in einem Behälter 4 enthalten ist, in das Innere des Zylinders 1 durch diese Öffnungen 10 und 9 gelangen kann. Auf der anderen Seite hat der Eingusszylinder 1 eine Auslassöffnung für geschmolzenes Metall, die bei einem konkaven Konus 34 geöffnet ist, mit dem ein konvexer Konus 35 einer Eingussleitung 13, die ebenfalls aus Keramik gefertigt ist, in Berührung ist, wie es später im einzelnen beschrieben werden wird. Das äußere Rohrstück 2 ist an seiner Seitenwand mit einer Öffnung oder einem Loch 21 versehen, durch das die Eingussleitung 13 geführt ist.
Die Eingussleitung 13 wird durch eine Wand des Behälters für das geschmolzene Metall durch eine Wand aus keramischer Faser 20 und einer Düsenheizung 19 gehalten. Eine Auslassdüse 44 der Eingussleitung 13 ist mit einer Angussbuchse 14 versehen, die in einem festen Gesenk 15 angebracht ist.
Das äußere Rohrstück 2 hat einen oberen Flansch oder einen vorspringenden Teil 22. Ein Flansch 8, der aus einem metallischen Material oder Thermet gefertigt ist, hält den oberen Bereich des äußeren Rohrstücks 2 fest. Insbesondere hat der Flansch 8 einen oberen Flanschbereich und einen unteren Teil 25, der eine zylindrische innere Oberfläche 41 definiert, die fest die obere, äußere zylindrische Oberfläche des Rohrstücks 2 umgreift. Der Flansch 8 ist fest an inneren Vorsprüngen 31 einer Stützstruktur oder eines Rahmens 33 durch Bolzen 23a befestigt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, so dass der metallische oder Thermetflansch 8 sich außerhalb des geschmolzenen Metalls 3 in dem Behälter 4 und weg von der Oberfläche 7 des geschmolzenen Metalls 3 befindet. Auf der anderen Seite ist der Eingusszylinder 1 vollständig unter der Oberfläche des geschmolzenen Metalls 3 mit dem unteren Teil des äußeren Rohrstücks 2 positioniert. Eine Befestigungsplatte 24 ist ebenfalls an dem Flansch 8 durch Bolzen 23 und 23a befestigt, um das Rohrstück 2 stabil an dem Flansch 8 zu fixieren. Daher befinden sich der Flansch 8 und die Stützstruktur 33 außerhalb von und unabhängig von dem Behälter 4 und einem Heizofen 6, der Heizelemente 5 umfasst, so dass sie nicht durch die hohe Temperatur des geschmolzenen Metalls beeinträchtigt werden.
Ein hydraulischer Zylinder 40 wird auf der Stützstruktur 33 gehalten, auf die als eine "Sattelstruktur" Bezug genommen wird, und wird durch eine Verbindung 32 mit einem Kolben 12 verbunden, der zur Hin- und Herbewegung in dem Zylinderhohlraum 11 angeordnet ist und betrieben werden kann, dass er geschmolzenes Metall 3 in den Zylinderhohlraum 11 eingießt, das von Einlassöffnungen 9 des äußeren Rohrstücks 2 kommt und auch von Löchern 10 des Eingusszylinders 1. Das geschmolzene Metall wird in die Eingussleitung 35 durch die Bewegung des Kolbens 12 gedrückt und wird schließlich in den Gesenkhohlraum 18 durch die Angussbuchse 14 und einen Hauptkanal 17 eines beweglichen Gesenks 16 gepresst. Um zu verhindern, dass der Eingusszylinder 1 sich nach oben und unten aufgrund der Hin- und Herbewegung des Kolbens 12 bewegt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Begrenzungsbolzen 26 in der Befestigungsplatte 24 vorgesehen und ein keramischer Anschluss 27, der an dem Boden des Begrenzungsbolzens 26 angebracht ist, um den Eingusszylinder 1 stets nach unten zu drücken.
Gemäss der vorliegenden Erfindung sind der keramische Eingusszylinder 1, das keramische äußere Rohrstück 2, der keramische Kolben 12 und die keramische Eingussleitung 35 vollständig oder teilweise in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall 3. Auf der anderen Seite, da der Flansch 8 außerhalb des geschmolzenen Metalls 3 ist, kann er aus einem metallischen Material gefertigt sein und dennoch frei von Erosion durch das geschmolzene Aluminium sein.
Bei der Verwendung der Gussmaschine, wie sie oben beschrieben ist, wird die Fluktuation der Position des Eingusszylinders 1 im Vergleich zu der herkömmlichen Struktur minimiert, wie sie in Fig. 15 gezeigt ist, und die Ausrichtung des hydraulischen Zylinders 14, des Kolbens 12 und des Eingusszylinders wird stabil gehalten.
Die obere Struktur 33, die als ein "Sattel" bezeichnet wird, hält den hydraulischen Eingusszylinder 40. Der Flansch 8 ist an dem Sattelarm 31 befestigt, der ein Teil der oberen Struktur 33 ist, durch eine Befestigungsplatte 24 und Befestigungsbolzen 23. Ein Haltebolzen 26 für den Eingusszylinder und ein keramischer Anschluss 27 werden auch durch die Befestigungsplatte 24 gehalten. Durch diese Struktur ist der Eingusszylinder 1 frei von Fluktuationen der Dimensionen des Behälters 4, der durch diskontinuierliche Beheizung durch die Heizelemente 5 beheizt wird, so dass das Aluminium oder seine Legierung in einem geschmolzenen Zustand (etwa 620ºC bis 670ºC) gehalten wird.
In der obenstehenden Ausführungsform wird die Eingussleitung 13 durch das Loch 21 des äußeren Rohrstücks 2 eingeführt und stößt an einen Auslass 34 für geschmolzenes Metall der Seitenwand des Eingusszylinders 1 über einen Dichtring 37 an, so dass sich die Eingussleitung 13 lateral erstreckt, aber leicht nach oben geneigt von der Seitenwand des Eingusszylinders 1. Eine externe Kraft wird auf die Eingussleitung 13 ausgeübt, so dass ein fester Kontakt zwischen dem Auslassende der Eingussleitung 13 und der Angussbuchse 14 und zwischen dem Einlass, dem Basisende der Eingussleitung 13 und der Anschlussverbindung 34 des Eingusszylinders 1 aufrecht erhalten wird, so dass alles geschmolzene Metall nicht in diesen Verbindungsbereichen ausströmen kann.
Fig. 3 und 4 zeigen eine modifizierte Ausführungsform der Warmkammer-Druckgussmaschine, die in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist das äußere Rohrstück 2 an seiner Seitenwand mit einem Paar von Löchern 30, 30 versehen, die jeweils einen rechteckigen Querschnitt haben und gegenüberliegend in der Durchmesserrichtung angeordnet sind. Eine Bodenplatte 28, die einen entsprechenden rechteckigen Querschnitt hat, wird in die Löcher 30, 30 eingeführt, so dass der Eingusszylinder 1 in einer Position gehalten wird. Die Bodenplatte 28 hat ein Paar von Erhöhungen 29, 29, die das Verschieben der Bodenplatte 28 verhindern. Ein keramischer Stopper 43 ist vorgesehen, um zu verhindern, dass sich der Eingusszylinder 1 in bezug auf das äußere Rohrstück 2 dreht. Solch ein Stopper 43 kann etwa wie ein Vorsprung, der nach unten von dem Boden des Eingusszylinders vorsteht und ein Loch der Bodenplatte 28, mit dem der Vorsprung in Eingriff ist, sein.
In dieser Ausführungsform kann, bevor der Eingusszylinder 1 in das geschmolzene Metall 3 in dem Behälter 4 getaucht wird, der Eingusszylinder 1 mit dem äußeren Rohrstück 2 durch die Bodenplatte 8 an der Außenseite des geschmolzenen Metalls 3 zusammengesetzt werden, und das äußere Rohrstück 2 kann an dem Stützrahmen 33 durch den Flansch 8, die Befestigungsplatte 24 und die Befestigungsbolzen 23 befestigt werden.
In der oben stehenden Ausführungsform ist der Flansch 8 aus Metall oder Thermet gefertigt, das einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat. Vorzugsweise ist ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Flansches 8 kleiner als 2 mal (vorzugsweise 1,7 mal) und größer als 0,5 mal (vorzugsweise 0,8 mal) eine thermische Ausdehnung des keramischen äußeren Rohrstücks 2. Somit kann der Flansch 8 vorteilhaft in das keramische äußere Rohrstück 2 gepasst werden.
In Fig. 5 ist der Fall eines kleineren keramischen Eingusszylinders gezeigt, in dem die Eingussleitung 13 nicht von dem Eingusszylinder 1 getrennt ist. Das heißt, die Eingussleitung 13 ist einstückig mit dem Eingusszylinder 1 als ein einziger keramischer Körper geformt, so dass die Eingussleitung 13 sich von dem Seitenwandbereich des Eingusszylinders 1 in Richtung auf die Lateralrichtung erstreckt, aber leicht nach oben geneigt ist. Das äußere Rohrstück 2 hat am Boden 2a davon einen Bereich 2a kleineren Durchmessers, der den Eingusszylinder 1 in Position hält, auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform, die in Fig. 1 gezeigt ist. Die Form des äußeren Rohrstücks 2 ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige der Ausführungsform, die in Fig. 1 gezeigt ist, außer im Hinblick auf das Folgende.
Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, ist das äußere Rohrstück 2 an seiner Seitenwand mit einer Öffnung 2b versehen, die sich axial von dem oberen Ende davon erstreckt, um den Eingusszylinder 1 mit der Eingussleitung 18 in das äußere Rohrstück 2 von oben zu bringen. Daher erstreckt sich keine Öffnung 2b zum Boden des äußeren Rohrstücks 2, die den Bereich 2 kleineren Durchmessers hat, um den Eingusszylinder 1 zu halten.
Fig. 7 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Modifikation der Ausführungsform zeigt, die in Fig. 5 gezeigt ist, mit einem äußeren Rohrstück 1, das eine Bodenplatte 28 und Löcher 30 für die Bodenplatte 28 hat, auf die gleiche Weise, wie die Ausführungsform, die in Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Fig. 8 ist eine horizontale Querschnittsansicht des keramischen äußeren Rohrstücks in Fig. 7 im Schnitt B-B.
In dieser Ausführungsform ist das äußere Rohrstück 2 an seiner Seitenwand mit einer Öffnung 2c versehen, die sich axial von dem Boden davon erstreckt, um den Eingusszylinder 1 mit der Eingussleitung 18 in das äußere Rohrstück 2 vom Boden zu bringen. Keine solche Öffnung 2b erstreckt sich zu dem oberen Teil des äußeren Rohrstücks 2.
Fig. 9 ist eine vergrößerte vertikale Querschnittsansicht aus Fig. 1, die den Dichtring 37 zeigt, der zwischen die nicht parallelen konischen Passenden 34 und 35 des Eingusszylinders 1 und der Eingussleitung 13 platziert ist. Der Dichtring 37 wird durch eine Kompressionskraft komprimiert, durch die die Düse 44 (Fig. 1) am Auslassende der Eingussleitung 13 gegen das Gesenk 15 gedrückt wird, um die Verbindung zwischen der Düse 44 und der Angussbuchse 14 des Gesenks 15 zu dichten, obwohl der Mechanismus davon nicht im einzelnen in Fig. 9 dargestellt ist.
Somit wird der Dichtring 37 teilweise am Kontaktpunkt 37a der Eingusszylinderseite deformiert und wird auch teilweise am Kontaktpunkt 37b der Eingussleitungsseite deformiert, was zu einer zuverlässigen Dichtung der Verbindung zwischen dem Passende 34 des Eingusszylinders und dem Passende 35 der Eingussleitung führt. Die Zuverlässigkeit der Verbindung hat sich durch zahlreiche experimentelle Tests bestätigt.
In der Ausführungsform, die in Fig. 9 gezeigt ist, ist das Passende 35 der Eingussleitung ein konvexkonischer Konus, der einen vertikalen Winkel (α = 60º bis 120º) hat, und das Passende 34 des Eingusszylinders ist ein konkavkonischer Konus, der einen vertikalen Winkel (β = 30º bis 90º) hat, der vorzugsweise um 20º bis 80º kleiner ist, und weiter vorzugsweise um 30º bis 60º, als α. Somit wird der Dichtring 37 vorzugsweise durch eine externe Kraft deformiert, die auf die Eingussleitung 13 in Richtung auf die Seitenwand des Eingusszylinders 1 ausgeübt wird. Es ist vorzuziehen, dass die Breite der Dichtung durch den deformierbaren Dichtring 37 0,1 mm bis 0,8 mm oder weiter vorzugsweise 0,3 mm bis 0,6 mm ist.
Der Dichtring kann aus irgendeinem deformierbaren Material gefertigt sein, wie Thermet, Keramik, irgendeiner Kohlenstoffverbindung, rostfreiem Stahl, wärmewiderstehendem Stahl. Zusätzlich kann der Dichtring 37 mit irgendeinem wärmewiderstehenden Beschichtungsmaterial beschichtet sein, das gegen geschmolzenes Aluminium und seine Legierungen standhaft ist.
In einer Ausführungsform, die in Fig. 10 gezeigt ist, wird der Dichtring 37 durch einen Schutzring 35 von erosivem geschmolzenem Metall geschützt, das mit einer hohen Geschwindigkeit von einem Auslass 46 des Eingusszylinders 1 herauskommt und in einen Einlass 47a der Eingussleitung 13 geht. Der Schutzring 45 ist an dem spitzen, zylindrischen Einlassende der Eingussleitung 13 vorgesehen, so dass er neben dem Dichtring 37 an der Seite des Eingusszylinders 1 ist. Solch ein Schutzring 45 wird notwendigerweise aus einem Material gefertigt, das hoch standhaft gegen geschmolzenes Aluminium und seine Legierungen ist.
In einer Ausführungsform, die in Fig. 11 gezeigt ist, wird der Dichtring 37 durch eine Schutzkappe 48 von dem erosiven geschmolzenen Material mit hoher Geschwindigkeit geschützt. Die Kappe 48 ist aus Keramik oder Thermet gefertigt, die eine anti-erosive Eigenschaft gegen geschmolzenes Aluminium aufweisen. In dieser Ausführungsform ist der Eingusszylinder 1 an dem konkavförmigen Auslass für geschmolzenes Metall mit einer Kappeneinführungsnut versehen. Die Schutzkappe 48 wird somit fest in die Aussparung eingeführt, so dass die Kappe 48 sich neben dem Dichtring 37 befindet. Die Kappe hat ein perforiertes Loch 48a, so dass das geschmolzenes Metall, das aus dem Zylinderhohlraum 11 (Fig. 1) heraus kommt, durch eine Auslassöffnung 46 des Eingusszylinders 1 und einer Öffnung 48a der Kappe 48 in den Durchgang 47 der Eingussleitung 13 geführt wird.
Der Dichtring 37 kann, wie es in Fig. 12 gezeigt ist, zwischen dem Auslassende 46a für geschmolzenes Metall eines Eingusszylinders 1, der ein konkaves Konikoid 49 hat, und dem Einlass für geschmolzenen Metall 47a einer Eingussleitung 13, die ein konvexes Konikoid 50 hat, platziert werden.
Der Dichtring 37 kann eine rechteckige Querschnittsform 51 haben, wie es in Fig. 13 gezeigt ist, und die Kontaktpunkte 51a und 51b werden teilweise durch den gleichen Mechanismus deformiert, der im Fall der Fig. 9 erklärt wurde, wodurch die gleiche zuverlässige Dichtung vorgesehen wird.
Fig. 14 zeigt verschiedene Formen des Dichtrings 51, der auch in den vorherigen Ausführungen, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, verwendet werden kann. Diese Dichtringe 51 werden an jedem Kontaktpunkt 51a und 51b mit dem Passende des Eingusszylinders und dem Passende der Eingussleitung deformiert, wie es im Fall von Fig. 9 beschrieben wurde, wodurch eine zuverlässige Dichtung vorgesehen wird.
Es wird von den Fachleuten verstanden, dass die vorstehende Beschreibung sich nur auf einige der bevorzugten Ausführungsformen der beschriebenen Erfindung bezieht und dass verschiedenartige Änderungen und Modifikationen an der Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Warmkammer-Druckgussmaschine zum Gießen von Aluminium und seinen Legierungen, umfassend:

einen Behälter (4), um darin ein geschmolzenes Metall (3) aus Aluminium oder seinen Legierungen aufzubewahren;

eine Einrichtung zum Erwärmen des geschmolzenen Metalls in dem Behälter (4);

einen keramischen Eingusszylinder (1), wobei mindestens ein Teil des Zylinders in den Behälter (4) getaucht ist;

einen keramischen Kolben (12), der zur Hin- und Herbewegung in dem Zylinder (1) angeordnet ist und betätigt werden kann, um das geschmolzene Metall (3) durch eine keramische Eingussleitung (13) und einen Hauptkanal (17) in einen Gesenkhohlraum (18) einzugießen;

eine Einrichtung zum Halten des keramischen Eingusszylinders (1), wobei die Halteeinrichtung einen Flansch (8) umfasst, der außerhalb des geschmolzenen Metalls (3) in dem Behälter (4) angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet, dass:

der keramische Eingusszylinder (1) einen Pumpenkörper umfasst und

dass der Flansch (8) aus Metall oder Thermet gefertigt ist; und

dass die Halteeinrichtung weiter ein keramisches äußeres Rohrstück (2) umfasst, um den Eingusszylinder (1) und eine befestigte Stützrahmenstruktur (33) zu halten, die außerhalb von und unabhängig von dem Behälter (4) und der Heizeinrichtung (6) angeordnet ist, so dass der Flansch (8) zum Stützen des keramischen äußeren Rohrstücks (2) an der befestigten Stützrahmenstruktur (33) befestigt ist.

2. Druckgussmaschine nach Anspruch 1, wobei

die Eingussleitung (13) und der Eingusszylinder (1) als getrennte Körper unabhängig voneinander konstruiert sind, um die Form des äußeren Rohrstücks (2) zu vereinfachen;

der Eingusszylinder (1) an seinem Seitenbereich mit einem konkavförmigen Auslass für geschmolzenes Metall (34) versehen ist und die Eingussleitung (13) einen konvexförmigen Einlass hat;

ein Dichtring (37) zwischen dem konkavförmigen Auslass des Eingusszylinders (1) und dem konvexförmigen Einlass der Eingussleitung (13) angebracht ist, so dass die Eingussleitung (13) und der Eingusszylinder (1) miteinander über das Dichtmaterial verbunden sind, wobei eine externe Kraft verwendet wird.

3. Druckgussmaschine nach Anspruch 2, wobei der konkavförmige Auslass (34) des Eingusszylinders (1) und das konvexförmige Basisende der Eingussleitung (13) zusammen nicht parallele konische Passenden des jeweiligen Eingusszylinders (1) und der Eingussleitung (13) definieren.

4. Druckgussmaschine nach Anspruch 1, wobei der Eingusszylinder (1) und die Eingussleitung (13) zusammen als ein einziger keramischer Körper gefertigt sind, so dass die Eingussleitung (13) sich nach außen von einem Seitenbereich des Eingusszylinders (1) erstreckt und der Eingusszylinder (1) einen Bodenbereich davon hat, der in dem keramischen äußeren Rohrstück (2) gehalten wird.

5. Druckgussmaschine nach Anspruch 1, wobei das keramische äußere Rohrstück (2) engere Bodenteile hat, die den Boden des keramischen Eingusszylinders (1) in Position halten.

6. Druckgussmaschine nach Anspruch 1, wobei das keramische äußere Rohrstück (2) ein Paar von rechteckigen Löchern (30) hat, die gegenüber in einer Durchmesserrichtung davon angeordnet sind, und eine getrennte Bodenplatte (28), die zwischen dem Paar von Löchern (30) gehalten wird, so dass ein Boden des keramischen Eingusszylinders (1) durch die Bodenplatte (28) in Position gehalten wird.

7. Druckgussmaschine nach Anspruch 1, wobei der Flansch (8) aus Metall oder Thermet gefertigt ist, der einen thermischen Expansionskoeffizient hat, der kleiner als 2 mal und größer als 0,5 mal ein thermischer Expansionskoeffizient eines keramischen Materials des äußeren Rohrstücks (2) ist.

8. Druckgussmaschine nach Anspruch 1, wobei die befestigte Stützstruktur (33) einen inneren Flanschbereich (31) hat, an dem der metallische oder Thermetflansch (8) mit dem keramischen äußeren Rohrstück (2) befestigt ist, und wobei die befestigte Stützstruktur (33) auch einen hydraulischen Eingusszylinder (40) hält, um den keramischen Kolben (12) zu betätigen.

9. Druckgussmaschine nach Anspruch 2, wobei der Eingusszylinder (1) einen konkaven konischen Konus an dem Auslass für das geschmolzene Metall (34) hat, und die getrennte Eingussleitung (13) einen konvexkonischen Konus (35) an dem Einlass für das geschmolzene Metall hat, wobei der Dichtring (37) zwischen diesen Koni angebracht ist und der Konus des Eingusszylinders (1) einen kleineren vertikalen Winkel (β) als ein vertikaler Winkel (α) des Konus der Eingussleitung (13) ist.

10. Druckgussmaschine nach Anspruch 2, wobei der Dichtring (37) zwischen dem konkaven Auslass des Eingusszylinders (1) und dem konvexen Einlass der Eingussleitung (13) platziert ist und einen Querschnitt von polygonaler Gestalt hat.

11. Druckgussmaschine nach Anspruch 2, wobei eine Querschnittsform des Auslasses (34) für das geschmolzene Material des Eingusszylinders (1) ein konkaves Konikoid ist und eine Querschnittsform des Einlasses des geschmolzenen Metalls der Eingussleitung (13) ein konvexes Konikoid ist.

12. Druckgussmaschine nach Anspruch 2, wobei der Dichtring (37) aus einem der Werkstoffe Thermet, Keramik, Kohlenstoffverbindungen, einschließlich Graphit, rostfreien Stählen, wärmerestistenten Stählen ist, die eine Eigenschaft haben, dass sie teilweise und dauerhaft durch eine Dichtkraft bei der Temperatur eines geschmolzenen Aluminiums oder seiner Legierung deformierbar sind, und wobei das Dichtmaterial auch mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet sein kann, das eine erosionsresistente Eigenschaft gegen das geschmolzene Aluminium oder seine Legierungen hat.

13. Druckgussmaschine nach Anspruch 12, wobei der teilweise und dauerhaft deformierbare Dichtring (37) aus einem Material gefertigt ist, das eine plastische Deformationseigenschaft hat.

14. Druckgussmaschine nach Anspruch 12, wobei der teilweise und dauerhaft deformierbare Dichtring (37) ein Element ist, das eine teilweise zusammendrückbare Eigenschaft hat.

15. Druckgussmaschine nach Anspruch 9, wobei der vertikale Winkel (β) des konkaven konischen Konus an dem Auslass für das geschmolzene Metall (34) des Eingusszylinders (1) um 20º bis 80º kleiner ist als der vertikale Winkel (α) des konvex konischen Konus am Einlass für das geschmolzene Metall der getrennten Eingussleitung (13).

16. Druckgussmaschine nach Anspruch 2, wobei ein Schutzring (45) zwischen dem Dichtring (37) und dem Auslass für das geschmolzene Metall (34) des Eingusszylinders (1) platziert ist, so dass der Dichtring (37) von einem geschmolzenen Metall mit hoher Geschwindigkeit geschützt wird, das aus dem Eingusszylinder (1) kommt.

17. Druckgussmaschine nach Anspruch 2, wobei der Eingusszylinder an dem konkavförmigen Auslass für geschmolzene Metall (34) mit einer Einführungsaussparung für eine Kappe versehen ist und eine Kappe (48) an einer Spitze des Eingusszylinders (13) in die Aussparung eingeführt ist, so dass die Kappe (48) sich neben dem Dichtring (37) befindet, wobei die Kappe (48) ein perforiertes Loch (48a) hat, so dass das geschmolzene Metall, das aus dem Eingusszylinder (1) kommt, in die Eingussleitung (13) kommt, ohne den Dichtring (37) zu treffen, wodurch der Dichtring (37) von Erosion durch das geschmolzene Metall mit hoher Geschwindigkeit geschützt wird.