DE7435773U

DE7435773U - Vorrichtung zum druckgiessen von ne- metallen und ne-legierungen

Info

Publication number: DE7435773U
Application number: DE7435773U
Authority: DE
Original assignee: Societe de Vente de lAluminium Pechiney SA
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1974-10-25
Publication date: 1978-05-11
Also published as: NO743844L; DE2450805B2; ES431433A1; NL7414142A; IT1025195B; FR2248896B1; JPS5074524A; DD114530A5; DK562474A; ATA863474A; FI311574A; DE2450805A1; PL92419B1; SE7413407L; LU71181A1; FR2248896A1; SU553920A3; BE821494A

Description

/ Vorrichtung zum Druckgießen von NE-Metallen und NE-Legierungen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Druckgießen von NE-Metallen und NE-Legierungen, durch welche die in eine Druckgießform gedrückte Schmelze am Ende <?«r Bewegung eines Druckkolbens im zentralen Bereich der Kolbenfläche weiter unter Druck gesetzt wird, mit einer der Gießform vorgeschalteten Eingießbüchse, in welcher der Druckkolben, der eine Kammer aufweist, und ein zentral im Druckkolben geführter und relativ zu diesem bewegbarer Speisekolben von kleinerem Durchmesser angeordnet und mittels einer an dem Speisekolben angreifenden Antriebseinrichtung axial verschiebbar sind.

Eine bekannte, zum Gießen von beispielsweise Aluminium, Zink, Kupfer, Magnesium und deren Legierungen geeignete Vorrichtung (DT-OS 1 458 061) arbeitet mit einer der Gießform vorgeschalteten Eingießbüchse, in der ein Druckkolben und ein zentral im Druckkolben geführter und relativ zu diesem bewegbarer Speisekolben von kleinerem Durchmesser angeordnet und axial verschiebbar sind. Der ringförmige Druckkolben und der zentrale Speisekolben werden getrennt hydraulisch angetrieben und dabei so gesteuert, daß zunächst der Druckkolben eingefahren und dann mit einer zeitlichen Verzögerung der Speisekolben betätigt wird, um die Schmelze in die Gießform zu drücken. Diese Ausbildung mit einem getrennt betätigten zentralen Speisekolben berücksichtigt den Umstand, daß

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die Schmelze zunächst im Umfangsbereich der Eingießbüchse erstarrt, wodurch der Kolben beim Vollhub abgebremst wird, während im zentralen Bereich der Eingießbüchse bzw. der Kolbenfläche die Schmelze noch flüssig ist und daher im Interesse eines ordnungsgemäßen Füllens der Gießform weiter unter Druck gesetzt werden sollte.

Bei der bekannten Vorrichtung ist eine komplizierte Antriebseinrichtung für die getrennte Betätigung und Steuerung des Druckkolbens und des Speisekolbens erforderlich. Außerdem findet bei jedem Arbeitsspiel ein die zugehörige Gießvorrichtung stark belastender doppelter Druckstoß statt, wenn zunächst der Druckkolben und danach der Speisekolben auf die erstarrte Schmelze auftreffen und zum Stillstand kommen.

Es ist ferner bereits bekannt, den Antrieb für eine entsprechende Ausbildung mit in der Eingießbüchse bewegbarem ringförmigem Druckkolben und davon getrenntem zentralem Speisekolben dadurch zu vereinfachen, daß nur ein einziges direkt am Speisekolben angreifendes Antriebsteil angetrieben wird, an dem sich der ringförmige Druckkolben über Tellerfedern abstützt, so daß nach dem Stillstand des Druckkolbens der Speisekolben bei gleichzeitigem Zusammendrücken der Tellerfedern tiefer in die Eingießbüchse eingefahren wird (US-PS 3 605 871). Zwar können die Tellerfedern den Stoß beim Stillstand des Druckkolbens dämpfen, der Speisekolben ist jedoch nicht abgefedert, so daß auf den gedämpften Stoß des Druckkolbens noch ein ungedämpfter Stoß beim Auftreffen des Speisekolbens auf die mehr oder weniger erstarrte Schmelze erfolgt. Daher findet auch hier je A rbeitsspiel ein doppelter Druckstoß statt, wodurch die Gießvorrichtung stark beansprucht wird, was zu einer Verringerung der Lebensdauer der Antriebsteile und der Formen führt.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung so zu gestalten, daß bei vergleichsweise einfachem Antrieb und vollständiger

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Formenfüllung die Druckstoßbeanspruchung herabgesetzt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Speisekolben abdichtend in die der Gasverdichtung dienende Druckkolbenkammer hineinragt, von der eine in der schmelzseitigen Kolbenfläche des Druckkolbens mündende Bohrung ausgeht, der ein die schmelzseitige Kolbenfläche verschließendes Ventilorgan zugordnet ist, das bei Erreichen einer in die Druckkolbenkammer eingefahrenen Kompressionsstellung des Speisekolbens von diesem aufsteuerbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nur ein Druckkolben zu betätigen, was zu einer vergleichsweise einfachen Antriebseinrichtung führt. Da die Schmelze im zentralen Bereich der Eingießbüchse durch Druckgas unter Druck gesetzt wird, entfällt das Auftreffen eines zentralen Speisekolbens mit einem entsprechenden Druckstoß. Daher entfallen die entsprechenden Stoßbeanspruchungen, die bei den bekannten Vorrichtungen auftreten. Ferner erweist es sich als vorteilhaft, daß das Druckgas innerhalb des zentralen Bereiches der Eingießbüchse an allen Punkten der mehr oder weniger erstarrten Schmelze mit gleichnäßiger Druckeinwirkung angreift. Bei den bekannten Vorrichtungen treffen demgegenüber die Speisekolben nur an einzelnen Punkten der ungleichmäßig und nicht genau in einer Radialfläche erstarrenden Schmelze an und übertragen ausschließlich dort den Druck.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkt das Druckgas in vorteilhafter Weise überall dort auf die Schmelze, wo diese noch flüssig und dementsprechend noch fließfähig ist:. Dabei wirkt das kompressible Gaspolster dämpfend 12nd vermeidet dementsprechend Druckstöße. Ferner bildet das Druckgas in vorteilhafter Weise einen Wärmeschild zwischen der Schmelze und dem DruckkolLen, so daß dessen Lebensdauer größer ist. Dabei führt die von der Schmelze an das Druckgas abgegebene Wärme zu einer Druck-

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erhöhung im Gaspolster, die das Machdrücken der Schmelze in die Form unterstützt. Zweckmäßigerweise wird das inerte Druckgas mit einem Anfangsdruck von 50 bis 500 bar, vorzugsweise 100 bis 150 bar, eingeleitet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ohne besonderen Aufwand herstellbar und arbeitet ruhig und verschleißarm.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist das Ventilorgan •tangenförmig ausgebildet und axial verschiebbar in der Bohrung geführt, liegt in Schließstellung mit seiner dem Speisekolben •bgewandten Stirnfläche in der Ebene der schmelzseitigen Druckkolbenfläche und weist axiale Unifangsnuten in einem Abstand zur Stirnfläche auf, der kleiner als die Bewegungsstrecke des Ventilorgans aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung ist. Auf diese einfache Weise erhält man das benötigte Ventil, welches das in der Druckkolbenkammer auf den geeigneten Druck

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.verdichtete inerte Druckgas nach dem Stillstand des Druck- χ

kolbens zwischen diesen und die benachbarte Aussenhaut der {

Schmelze einleitet. Eine solche Ausbildung ist robust und stö- \ rungsunanfSllig·

Ferner hat es sich als zweckmässig erwiesen» wenn im Speisekolben eine an eine Quelle für inertes Druckgas anschliess- | bare Leitung angeordnet ist, deren Hündungsuffnung im Speise- | kolbenumfang bei aus der Pt?ι<?^1τ^ΐχ*π^*^ΜηΒ|? ^τ% ausgefahrener Stel— | lung des Speisekolbens über eine in der Druckkolbenkammerwand angeordnete Überströmnut mit der Druckkolbenkammer verbunden ist. Auch hierbei handelt es sich um einfache Ausbildungsmassaahme ohne besonderen Aufwand, die eine zur Erzielung des gewünschten Enddruckes erforderliche Füllung der Druckkolbenkammer mit inertem Gas vor dem Arbeltshub des Druckkolbens gewährleisten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einem Axialschnitt die Vorrichtung mit ausgefahrenem Druckkolben und

Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung die Vorrichtung mit eingefahrenem Druckkolben und eingeleitetem inerte· Druckgas.

An der linken Seite der Figuren ist an die Eingiessbüchse 3, in die über eine Zuführöffnung 2 die flüssige Schmelze 1 eingeführt wird, die Glessform angeschlossen. In der Eingiessbtichse 3 ist ein Druckkolben 5» mit dem ein austauschbarer Kolbenkopf 4 lösbar verbunden ist, axial bewegbar geführt. Im Druckkolben 5 ist ein zentraler Speisekolben 6 axial verschiebbar gelagert, der abdichtend in eine Druckkolbenkammer 7 hineinragt. Der Kolbenkopf 4, der Druckkolben 5 und der Speisekolben 6 weisen eine koaxiale zylindrische Aussparung auf, die ein stangenförmiges Ventilorgan 8 mit einer FUhrungshUlse 9 verschiebbar aufnimmt. Das zur schmelzseitigen Kolbenfläche

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welsende Ende des stangenfgrmigen Tentilorgans 8 1st mit axialen Difmgnnntan 10 versehen, die im Abstand zur gemäss Fig. 1 in der schaelzaeltigen Kolbenfläche verlaufenden Stirnfläche des Tentilorgans 8 angeordnet sind,und über radiale Nuten 11 und Bohrungen 12 mit der Druckkolbenkammer 7 in Terbindung stehen. Die Druckkolbenkammer 7 1st über eine Überströmnut 20 in der Kam» merwand und einen sich durch den Speisekolben 6 erstreckenden Kanal 13 an eine öffnung 14 angeschlossen, die der Einleitung eines unter Druckstehenden inerten Gases in die Druckkolbenkammer 7 dient. Der Speifeekolben 6 weist zur Aufnahme der VUhrungsbülse 9 eine Bohrung 15 auf, deren der Druckkolbenkammer 7 abge-■'Λ wandtes Ende über einen Kanal 16 mit einer ins Freie führenden Öffnung 17 verbunden ist.

In der Ausgangsstellung mit ausgefahrenem Druckkolben 5 gemäss Fig. 1 wird die Schmelze 1 in die Eingiessbüchse 3 eingefüllt. Durch die öffnung 14 wird Stickstoff oder ein anderes, gegenüber der Schmelze 1 inertes Gas unter einem Druck von beispielsweise 100 bar eingeleitet. Dieses Gas strömt in die Druckkolbeükammer 7 und bewirkt, dass der Speisekolben 6 in der Zeichnung nach rechts bis in Anlage an einen am rechten Ende des Druckkolbens 5 vorgesehenen Haltering ausgefahren wird, der einem Anschlag 18 für das Ausfahren des Druckkolbens 5 gegenüberliegt. Auch das Tentilorgan 8 wird zusammen mit der FUhrungshülse 9 soweit nach rechts bewegt, bis eine am die Umfangsnuten aufweisenden Ende des Tentilorgans 8 vorgesehene Ringschulter zur Anlage an der vorderen Stirnfläche des Druckkolbens 5 kommt. In dieser Stellung sind die Umfangsnuten 10 innerhalb des Kolbenkopfes 4 abgedichtet, so dass aus der Kammer 7 kein Druckgas in die Eingiessbüchse 3 bzw. zur Schmelze 1 hin entweichen kann.

Nunmehr wird der Speisekolben 6 mittels einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung, die in bekannter Weise beispielsweise hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch betrieben werden kann, gemäss Fig. 1 nach links verlagert, wodurch der Druckkolben 5 in gleicher Richtung an der Füllöffnung 2 mitgenommen wird

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so dass die Schmelze 1 in dem verbleibenden l4il die Bin· gieasbttcha* 3 über ihren ganzen Querschnitt ausfüllt und in die angeschlossene Form gedruckt wird. An der Vand der Eingiessbüchse 3 beginnt die Schmelze 1 zu erstarren und stoppt die Vorschubbewegung des Druckkolbens 5 mit dem Kolbenkopf Der Speisekolben 6 setzt jedoch seine Einfahrbewegung fort, so dass sieh das Volumen der DruckkolbenkamiP er 7 verkleinert und das in ihr befindliche inerte Druckgas nach dem Absperren der überstrSmnut 20 auf einen Druck steigt, der um ein Hehrfaches höher als der Anfangsdruck in der Kammer 7 ist* Dieses Druckgaspolster in der Kammer 7 dampft den Stoss beim Auftreffen des Druckkolbens 5 bzw. des Kolbenkopfes 4 auf die erstarrende Schmelze, so dass die am Speisekolben 6 angreifende Antriebsvorrichtung nur geringen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Mit zunehmendem Einfahren des Speis ekolbeiäs 6 in die Druckkolbenkammer 7 nähert sich die am inneren Ende der Bohrung vorhandene Rirgschulter dem zugewandten Ende der FUhrungshülse 9, bis es zur Anlage kommt, wie sie in Flg. 2 dargestellt ist. In diesem Moment ist der Speisekolben 6 jedoch noch nicht vollständig in die Kammer 7 eingefahren. Bei der weiteren Einwärtsbewegung des Speisekolbens 6 wird bei gleichzeitig weiterem Schllessen der Druckkolbenkammer 7 übeft die Tührungshülse 9 das das stangenförmige Ventilorgan 8 mitgenommen und über die schmelzseitige Kolbenfläche hinaus bis in die in Flg. 4 gezeigte Stellung vorgedruckt, was deswegen möglich ist, weil die Schmelze im zentralen Bereich der Eingiessbüchse 3 noch nicht erstarrt ist. Sobald die Umfang&nuten 10 über die schmelz seitige Kolbenfläche hinaustreten, strömt das in der Kammer komprimierte inerte Druckgas aus, wie es in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet ist. Dabei wird das Druckgas mit Hilfe des Speisekolbens 6 im wesentlichen vollständig aus der Kammer herausgedrückt, wie es Fig. 4 zeigt. Das zwischen die Schmelze 1 und den Kolbenkopf 4 austretende Druckgas, das in der Kammer ? auf einen Druck von mehreren 100 bar zusammengedrückt war, verlagert die im zentralen Bereich der Eingiessblicb.se 3 noch flüssige Schmelze und ruft so die Steigerwirkung hervor, die umso stärker ist, als die hohe Temperatur der Schmelze den Gasdruck

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noch vergrössert. Das inerte Gas bildet somit einen zwischengeschalteten "Gaskolben¹¹, der auf alle Stellen der unregelmässigen Oberfläche des Lunkers gleichmassig einwirkt bzw·
drückt. Die Anlagefliehe zwischen dem ^HGaskolben^H 12nd der
Schmelze ist in Fig. 2 in Form einer Parabel eingezeichnet.
Anschliessend wird die Vorrichtung mittels der am Speisekolben 6 angreifenden Antriebsvorrichtung wieder in die Ausgangsstellung gemäss Fig. 1 gebracht, wobei die Entlüftung der Bohrung 15 über den Kanal 16 und die Öffnung 17 in Verbindung mit der Druckgaszufuhr durch die Überströimut 20 gewährleisten, dass auch das Ventilorgan 8 nit der Führungshülse 9 in de Ausgangsstellung zurückkehrt.

Claims

S c h u t ζ a η s p. r. ü. c. h e

1. Vorrichtung zum Druckgießen von NE-Metallen und NE-Legierungen, durch welche die in eine Druckgießform gedrückte Schmelze am Ende der Bewegung eines Druckkolbens im zentralen Bereich der Kolbenfläche weiter unter Druck gesetzt wird, mit einer der Gießform vorgeschalteten Eingießbüchse, in welcher der Druckkolben, der eine Kammer aufweist, und ein zentral im Druckkolben geführter und relativ zu diesem bewegbarer Speisekolben von kleinerem Durchmesser angeordnet und mittels einer an dem Speisekolben angreifenden Antriebseinrichtung axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Speisekolben (6) abdichtend in die der Gasverdichtung dienende Druckkolbenkammer

(7) hineinragt, von der eine in der schmelzseitigen Kolbenfläche des Druckkolbens (4,5) mündende Bohrung ausgeht, <?er ein die schmelzseitige Kolbenfläche verschließendes Ventilorgan (8) Zugeordnet ist, das bei Erreichen einer in die Druckkolbenkammer eingefahrenen Kompressionsstellung des Speisekolbens von diesem aufsteuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilorgan (8) stangenförmig ausgebildet und axial verschiebbar in der Bohrung geführt ist, in Schließstellung mit seiner dem Speisekolben (6) abgewandten Stirnfläche in der Ebene der schmelzseitigen Druckkolbenfläche liegt und axiale tJmfangsnuten (10) in einem Abstand zur Stirnfläche aufweist, der kleiner als die Bewegungsstrecke des Ventilorgans aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung ist.

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3- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Speisekolben (6) eine an eine Quelle für inertes Druckgas anschließbare Leitung (13) angeordnet ist, deren Mündungsöffnung im Speisekolbenumfang bei aus der Druckkolbenkammer (7) ausgefahrener Stellung des Speisekolbens über eine in der Druckkolbenkaimnerwand angeordnete Oberströmnut (20) mit der Druckkolbenkammer verbunden ist.