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Preßgießmasthine zum Verarbeiten von Magnesium und seinen Legierungen
Bei der Verarbeitung von . leicht oxydierbaren Metallren, wie Magnesium- und dessen
Legierungen, auf Preßgießmaschinen mit außerhalb des Schmelztiegels angeordneter
Druddkammer vergeben sich dieSachteile, daß das im, üblicher Weise. mittels eines
Handschöpflöffels aus dem Schmelztiegel entnommene Metall auf dem Wege zur Druckkammer
leicht oxydieren kann und daß die . auf der Oberfläche des .geschmolzenen Metalls
befindliche Schutzdecke im Schmelztiegel vor dem Eintauchen des Handschöpflöffels
teilweise beseitigt werden muß, wodurch das im Schmelztiegel befindliche Metall
gleichfalls der Oxydation ,ausgesetzt wird. Weitere Nachteile bestehen in der Gefahr,
daß. mit dem Handschöpflöffel schädliche Bestandteile der Schutzdecke mit dem Metall
in die Druckkammer gelangen und daß das Metall oder die am Schöpflöffel haftenden
Metallreste während der Arbeit in Brand geraten können. Alle diese Nachteile haben-
zur Folge, daß die Güte des Metalls und ,der aus, diesem hergestellten Gußstücke
durch die Vermengung mit Oxyden und Nitriden verschlechtert wird. Auch nötigen diese
Nachteile zu kostspieligen Unterbrechungen während der Arbeit, ferner entstehen
durch die fortgesetzte Oxydation erhebliche Metallve2luste. In Brand geratenes Magnesium
gefährdet unter Umständen .außerdem die Gesundheit und das Leben der Arbeiter.
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Zum Verarbeiten von Magnesium in S.pritzgießmaschinen mit im Schmelztiegel
-eingehängter DTuckkammer sind- bereits: Vorrichtungen vorgeschlagen worden, bei
welchen die Druckkammer allseitig von dem schmnelzflüssigen Magnesium umgeben ist;
das geschmolzene Magnesium wird dabei innerhalb der Schmelze in die an einer Stelle
geöffnete, aber verschließbare Druckkammer eingelassen und- sodann -mittels eines
geeigneten Druckmittels .aus der Druckkammer in die außerhalb - des Schmelztiegels
angeordnete -Gieß= form gepreßt, wobei eine Berührung der Schmelze mit Luft vermieden
wird. Es hat sich ,aber gezeigt; daß infolge- der durch das Spritzgießverfahren
bedingten groß,ep Dünnflüssgkeit des Mggnesiums ein vollständig luftdichter Abschluß
des- Gießmetalls nach außen hierbei nicht, immer erzielt werden kann.
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Es sind ,auch Preßgießmaschinen mit außerhalb des Schmelztiegels liegender
Druckkammer bekannt, -wobei das flüssige Metall unter - dem hydrostatischen Druck
der Schmelze der Druckkammer zufließt. Bei dieser Anordnung besteht aber die Schwierigkeit,
den
zwischen den beiden beweglichen Kolben der Druckkammer verbleibenden Metallrest
zu entfernen, da er so lange flüssig bleiben muß, bis er in den Schmelztiegel zurückgedrängt
werden kann. Außerdem macht die Benutzung einer derartigen Vorrichtwng für das Verspritzen
von Magnesium auch insofern Schwierigkeiten, als das Metall infolge seiner großen
D@ünnflüssigl@eit leicht durch den Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder der
Druckkammer eintreten kann.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Preßgießmäschine mit ebenfalls außerhalb
des Schmelztiegels liegender Druckkammer, der aber das Metall durch geschlossene
und von der Außenluft fernhaltende Räume mittels einer einstellbar-en Abmeßvorrichtung
zugeleitet wird.- Infolgedessen tritt das Metall in verhältnismäßig zähflüssigem
Zustand in die Druckkammer ein, so daß die obengenannten Schwierigkeiten vermiedenwerden.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Preßgießmaschine mit außerhalb des
Schmelztiegels liegender Druckkammer, bei welcher ..infolge der Zähflüssigkeit des
Metalls diese Nachteile vermieden und zugleich den weiter oben geschilderten Schwierigkeiten
bei der Verarbeitung von Magnesitun und dessen Legierungen in vollem Maße Rechnung
getragen wird. Sie eignet sich für Preßgießmaschinen mit senkrecht, waagerecht und
schräg liegender D_-rucklmmmer. Gemäß der Erfindung gehen die Bemessung und Förderung
der zu verpressenden Metallmenge aus dem Schm@lztiegel in die außerhalb des letzteren
liegende Druckkammer innerhalb geschlossener, die Außenluft fernhaltender Räume
vor sich, die teilweise über und teilweise unter dem Metallspiegel liegen. Die zu
verpressende Gießmetallmenge wird unter dem Metallspiegel abgemessen tuid mittels
eines von außen betätigten Kolbens über den Metallspiegel gehoben, und zwar so weit,
bis das Gießmetall in die waagerecht oder schräg liegende Beschickungsrinne läuft.
Hat die in die Beschickungsrinne verdrängte Metallmenge ein vorgeschriebenes Maß
erreicht, so hört die Bewegung des Meßkolbens auf und der in der Beschickungsrinne
gleitende Beschickungskolben schiebt dä.s vor ihm lagernde Metall in die an die
Beschickungsrinne anschließende Druckkammer. Sowohl der Meß- wie auch der Beschickungskolben
werden außerhalb des Schmelztiegels betätigt, zweckmäßig mit kraftschlüssigen Zylindern
bzw. Kolben, wobei Druckwasser oder Druckluft zur Verwendung gelängen können. Aber
auch mit anderen mechanischen Mitteln können die beiden Kolben angetrieben werden.
Dia' diese Kolben zu ganz bestimmten Zeitpunkten ihre Arbeit verrichten müssen,
.geschieht ihre Steuerung zweckmäßig in Verbindung mit der Gesamtsteuerung der Preßgießmaschine.
Bei handbetätigten Maschinen kann aber auch die '.Betätigung der Meß- und Beschickungskolben
ebenfalls von Hand :erfolgen. Der den Meßkolben umschließende Zylinder besitzt eine
seitliche Öffnung, durch die das flüssige Metall in den Zylinder einströmen kann,
wenn der Meßkolben so weit nach unten gezogen wird, daß die Öffnung freigelegt ist.
Während der Meßzylinder mit seinem unteren Teil stets in das flüssige Metall eintaucht,
liegt die mit ihm ein Stück bildende Beschickungsrinne stets über dem Metallspiegel.
Zweckmäßig werden der Zylinder und die Beschickungsrinne mit' einem den Schmelztiegel
verschließenden Oberteil verbunden; dabei können sie aus ;einem oder aus mehreren
Stücken bestehen.
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Der .auf diese Weise gebildete Innenraum über dem Metallspiegel kann
mit indifferenten Gasen oder Dämpfen gefüllt oderauch durch teilweises Absaugen
der Luft luftverdünnt und somit sauerstoff- und stickstoffarm gemacht werden. Die
Verbindungsflächen zwischen dem Schmelztiegel und dem abschließenden Oberteil liegen
im Gegensatz zu bekannten Ausführungsformen stumpf, ohne Verwendung irgendwelcher
Dichtungsmittel aufeinander. Zweckmäßig wird der Tiegel mit einem den Oberteil umgebenden
Rand versehen unter Be61assung eines Zwischenraumes, der zur Füllung mit gasebildenden
Stoffen, z. B. Carnallit, dient. Bei Vorhandensein eines luftverdünnten Raumes im
riegelinnern reißt die durch den Carnallitvorrat und die Verbindungsflächeneindringende
Außenluft Carnallitdämpfe mit in das riegelinnere, wodurch die hier vorhandene verdünnte
Luft sich mit den Dämpfen anreichert und infolgedessen die Oxydation des Metalls
verhindert. Da die Dampfabgabe des Camallits oder ähnlicher Stoffe nicht anhaltend
ist, muß die Füllung zeitweise erneuert lverden. Zu diesem Zwecke werden besondere,
das Carnallit enthäItende, dicht passende Einsatzbehälter in den Raum zwischen Tiegelrand
und Oberteil eingesetzt. Der Schmelztiegel und der Oberteil werden gleichmäßig beheizt,
so daß auch das Carnallit die, zur Verdampfung erforderliche Wärme erhält.
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Von wesentlicher Bedeutung für den Erfindungszweck ist derjenige Teil
der Be-. schickungsrinne, der oberhalb des Metallspiegels aus dem Schmelztiegel
herausragt. Er stellt die Verbindung zwischen dem Schmelztiegel und der iri der
Preßgießmaschine untergebrachten Druckkammer dar: Diese Verbindung ist so gestaltet,
daß -trotz des nahen Anbaues der Schmelzeinrichtung
an die Preßgießmaschine
keine schädliche Wärmeabgabe an die Maschine stattfindet, die Länge der Beschickungsrinne
jedoch möglichst gering ist." Die Betriebstemperatur der Beschickungsrinne liegt
zweckmäßig nahe am Schmelzpunkt der zu vierpressenden Magnesiumlegierung. Die Beschickungsrinne
wird zweckmäßig flachrund,oder rechteckig ausgeführt, damit die Höhe der Druckkammer.
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nicht unnötig vergrößert zu werden braucht.
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Die Einmündung der - Beschickungsrinne in die DThckkammer wird zweckmäßig
unmittelbar an das obere offene Ende der Druckkammer ,gelegt. Nach erfolgter Füllung
der Druckkammer mit Metall überdeckt der zum Pressen. herabeilende Preßkolben zuerst
die Mündungsöffnung der Beschickungsrinne, -um darauffolgend in bekannter Weise
den Preß-Vorgang auszuführen.
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Ein weiteres Erfindungsmerkmal ist eine Schutzhülse, die den Preßkolben
umgibt und den Raum zwischen der Druckkammer und dem Preßkolben stets gegen die
Außenluft>_ abgeschlossen hält, ausgenommen in der Zeit, während welcher der Anguß-
oder Preßnestaus der DTuckkammer ,ausgestoßen wird. Die Schutzhülse ist zweckmäßig
parallel zu dem Preßkolben verschiebbar: Die Verschiebung kann durch Hand oder gesteuerten
oder ungestetuerten kraftschlüssigen Zylinder unter Verwendung von I)xuckwasser
oder .Druckluft erfolgen. Der, gegen die Außenluft ab-, geschlossene Innenrauen
der Schutzhülse kann mit dem Innenraum des Schmelztiegels durch ein Röhrensystem
in Verbindung stehen, so daß auch der Innenraum der Schutzhülse luftverdünnt und
mit salerstoff- und stickstoffarmem Gas gefüllt ist. Die Schutzhülse kann- aber
auch feststehend, mit verschließbarem Öffnungen zum Herausstoßen des Preßrestes,ausgeführt
und mit einer vom Schmelztiegel unabhängigen Luftabsaug- , und Be_ gastungsvorrichtung
versehen werden.
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Die Preßgießmaschine nach der Erfindung beseitigt, wie ersichtlich;
die nachteiligen Fol- ` gen der bisher bekannten Arbeitsweisen zum Verarbeiten von
Magnesium 'und seinen Legierungen in Preßgießmaschinen, indem die Beförderung des
flüssigen Magnesiums bzw. der Magnesiumlegierung aus dem Schmelztiegel in die Druckkammer
so vor sich geht, da.ß - die geförderte Metallmenge mit der Außenluft nicht in Berührung
'kommt - imd daß eine Verschlechterung des Metalls und Verluste durch -Oxyd- und
Nitridbildung vermieden werden.. Gemäß- der Erfindung tritt eine weitere neue Wirkung
zutage, indem die zu vierpressende Metallmenge in stets gleichbleibenden, jeweils
bestimmten Größen durch die mechanisch - arbeitende Meßvärrichtung unabhängig vom
Bedienungsmann in die Druckkammer gefördert wird. Dieser Vorteil gegenüber dem bisherigen
Handverfahren beseitigt die bis jetzt unvermeidliche Metallverschwendung durch die
verschieden großen Preßreste und den völligen Verlust des am Schöpflöffel .anhaftenden
Metalls.. Eine weitere Metallverschwendung bei der bisherig-en Entnahme des Preßgutes
aus dem Schmelzkesses von Hand entsteht durch das Aufschlagen des Schöpflöffels
.auf den Schmelz-Ofen, zum Zwecke, die an dem Schöpflöffel haftenden 'Metallreste
loszuschlagen, - damit sie wieder in den Schmelztiegel zurückfallen. Diese Metallreste
sind sehr stark mit Verünreinigungendurchsetzt und vermindern. die Güte der Schmelze
erheblich, sofern dieselben in den Schmelztiegel. fallen. Diejenigen Metallreste
jedoch, die beim Aufschlagen des Schöpflöffels in die Umgebung des Schmelzofens
abspritzen, -können als verloren angesehen werden. -Weitere Merkmale und Vorteile
der neuen Maschine gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen
hervor, welche die Erfindung .an einem Ausführungsbeispiel veranschaulichen.
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Abb. i ist ein schematischer Längsschnitt durch den Schmelzofen und
durch die Beschickungseinrichtung sowie durch dieDruckkammer und den Preßkolben
mit der Schutzhülse. .
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Abb. z ist ein Querschnitt durch den Schmelzofen, durch die Mitte
des Meßkolhens gehend. -Abb. 3 -ist in größerem Maßstabe ein Querschnitt durch die
Hubbegnenzungsvorrichtung für den Meßkolben.
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Bei dem Ausführungsbeispiel ,ist .in -den zin bekannter ForKn ausgebildeten
Schmelz-' Ofen i der eiserne Schmelztiegel z herausnehmbar eingesetzt. In den Schmelztiegel
z ragt der Meßzylinder 3 so weit hinein, daß die Einlaßöffnung q.. unter den Metallspiegel
5 zu liegen kommt. Der Metallspiegel s wird durch bekannte, nicht näher dargestellte
Einrichtungen auf gleichbleibender- Höhe ' gehalten. Die Einlaßöffnung q. liegt
zweckmäßig etwa in der Mitte der Schmelze, wo bekanntlich das Metall am reinsten
ist. -Der Meßzylinder 3 bildet mit der $eschickungsrinne 6 gewöhnlich ein Stück;
die Teile können aber auch aus mehreren Stücken zusammengesetzt sein. Meßzylinder
und Beschickungsrinne sind von einer die Tiegelöffnung abschließenden Haube 7 -überdeckt.
Durch die Haube 7 wird der Außenluft der Zutritt zum Gießmetall verwehrt. Die Heizgase,
die - den Schmelztiegel umspülen, werden über die Haube 7 hinweggeführt, um. eine
-möglichst gleichmäßige Erwärmung sowohl des Tiegellnhälts wie auch.
der
über dem Metallspiegel liegenden Bauteile zu erreichen.
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Der Schmelzofen i wird mit einem Obertei18 in bekannter Weise abgedeckt;
ihm fällt die Aufgabe zu, die Heizgase in der gewünschten Richtung zu führen und
die Wärmeabstrahlung nach außen herabzusetzen.
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In c'lem Meßzylinder 3 gleitet ein Kolben 9, der durch Stangen i o
und i i mit dem Antriebsmittel, z. B. dem Kraftzylinder 12, unter Zwischenschaltung
der Lasche 13 in Verbindung steht. Die nach oben. verlängerten Teile der
Stangen i o und i i sind als Anschlagsäule 14, 15 ausgebildet. Mittels der
Muttern 16 kann der Hub des Kolbens 17 im Zylinder 12 entsprechend der zu vierpressenden
Metallmenge begrenzt werden.
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In der Beschickungsrinne 6, die zweckmäßig rechteckigen Querschnitt
(Abb. 2) hat, befindet sich der Beschickungskolben 18. Er `vird in Richtung seiner
Achse von einem Kraftzylinder 19 über den Hebel el2o angetrieben. Dem Beschickungskolben
fällt die Aufgabe zu, das von deal Meßkolben in die Beschickungsrinne geschobene
Gießmetall vor sich her in die Druckkammer 2 i zu drücken. Der aus dem Schmelztiegel
herausragende Teil der 6 bildet ein Mundstück 22 und ist in entsprechende Aussparungen
in der DTUckkammer 2 1 dicht @eingepaßt: Der Schmelztiegel 2 ist mit einer Randleiste
23. versehen, die mit dem oberen Teil der Beschickungsrinne 6 und der Abschlußhaube
7 einen Hohlraum 24 bildet. In diesem Hohlraue 24 sind in .an sich bekannter Weise
eiserne Einsätze 25, die das Carnallit 26 oder einen anderen gasbildenden Stoff
enthalten, untergebracht. Bei Erhitzung des Carnallits entweichen ihm Dämpfe, die
infolge des im Tiegelinnern 27 herrschenden, durch eine Vakuumpumpe hervorgerufenen
Unterdruckes zwischen den Trennfugen in das Innere gelangen und durch ihre schützende
Wirkung das Gießmetall vor der Oxydation bewahren. Die Außenluft kann in ihrer natürlichen
Zusammensetzung unmöglich auf die Metalloberfläche treffen, weil die Eintrittsmöglichkeiten
sehr begrenzt sind und die Luft zuerst die Heizgase im 'Ofenraum 28 durchqueren
und anschließend den Carnallitraum 24 durchströmen maß, um dann endlich in das Tiegelinnere
27 zu gelangen.
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In den Raum 27 können aber auch von außen her mit geringem Überdruck
indifferente Gase oder Dämpfe geleitet werden.
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Um den Preßkolben 29 des Preßzylinders 3o ist eine axial verschiebbare
'Schutzhülse 3 i angebracht. Mit dem Arm 32 ist diese Schutzhülse .an den Kraftzylinder
33 angeschlossen. Sie hat die Aufgabe, nach dem Ausstoßen des Preßrestes aus der
Druckkammer 2 1 diese und die Beschickungsrinne 6 sofort wieder gegen die Außenluft
abzuschließen, indem sie sich sö weit abwärts bewegt, daß sie auf die Druckkammer
aufstößt. Die derart verschlossene Druckkammer kann luftverdünnt gemacht und mit
indifferenten. Gasen gefüllt werden. Sie kann auch mit dem Innenraum 27 durch ein
Rohrsystem in Verbindung gebracht werden. Mit diesen Maßnahmen soll der Angriff
der Luft auf das Gießmetall ferngehalten und eine schädliche Oxydation vermieden
werden.
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Die Arbeitsweise der Einrichtung in Verbindung mit Preßgießmaschinen
mit senkrecht, waagerecht oder schräg liegender Druckkammer ist folgende: Die in
die Preßgießmaschine eingespannte Form, deren -eine Hälfte 34 in Abb. i ersichtlich
ist, ist geschlossen und in gießfertige Stellung gebracht. Die Schutzhülse 3 i ist
durch den Kraftzylinder 33 so weit abwärts bewegt, daß sie auf der Druckkammer 2
i luftdicht aufsitzt. DeY Innenraum ist luftverdünnt gemacht und mit indifferentem
Gas gefüllt, das auch in die Beschickungsrinne 6 einströmt. Der Meßzylinder 3 ist
mit Metall gefüllt. Der Kolben 9 wird mittels des Kraftzylinders 12 hochgehoben,
bis die Anschlagmuttern 16 .am festen Anschlag 37 als Hubbegrenzung für den
Kolben 17 anliegen. Der Kolben 9 überdeckt bei seinem Hochgang zunächst die Öffnung
4 und schiebt dann bei seiner Weiterbewegung das vor ihm liegende Metall in die
Beschickungsrinne 6. Die vor dem Kolben 9 liegende Metallmenge kann dxa,rch die
Veränderung und genaue Einstellung der Muttern 16 immer so bemessen werden, als
sie zur Bildung des Preßgußstückes mit dem dazugehörigen Anguß und Preßrest notwendig
ist. Sofort nach Beendigung der Bewegung des Meßkolbens 9 schiebt der Beschickungskolben
18 das vor ihm lagernde Metall in die DTUckkammer 2 i .
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Nun folgt das Pressen des Metalls durch Herabeilen des Kolbens 29
in bekannter Weise. Während dieses Vorganges geht der Müßkolben 9 wieder in seine
Tieflage und gibt die Eimläßöffnung 4 frei, so daß der Meßzylinder 3 sich wieder
füllt. Auch der , Beschickungskolben 18 geht sofort nach Beendigung des Preßvorganges
wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Während des Pressens hält er die Mündung
22 verschlossen, damit die Beschickungsrinne 6 rdin von Metallresten bleibt. Mit
dem Zurückziehen des Preßkolbens 29 geht die Schutzhülse 31 nach oben und
gibt die- DTuckkammeröffnung 35 frei, so daß der Preßrest in bekannter Weise aus
der DTu:ckkammer 2 i ausgestoßen werden kann. Die Schutzhülse 3 i eilt dann sofort
wieder abwärts in Betriebsstellung. Nach
Beendigung der bekannten
Arbeiten mit der Form wird diese wieder in Gießstellung gebracht, und die Arbeit
wiederhölt sich dann in der geschilderten # Weise.