DE816126C

DE816126C - Maschine zur Herstellung von Spritzguss

Info

Publication number: DE816126C
Application number: DEP299A
Authority: DE
Inventors: Louis Huntington Morin
Original assignee: Plasco Ltd
Current assignee: Plasco Ltd
Priority date: 1949-05-12
Filing date: 1949-11-20
Publication date: 1951-10-08
Also published as: FR1001057A; US2609575A

Description

Maschine zur Herstellung von Spritzguß Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zur Flerstellung %-oii Spritzguß, bei der flüssiges Nletall unter Druck- durch ein Druckgefäß in den Ilohlratim einer Gießform eingepreßt wird, um auf diese Weise Spritzgußstücke zu formen. Die Erfindung bezieht sich im besonderen auf Maschinen, die zum Vergießen von Aluminium und von Aluminiumlegierungen mit hoher Geschwindigkeit geeignet sind.
Die Erfindung besteht in einer Spritzgußmaschine der erwähnten Art mit einem Druckgefäß, das innerhalb des das flüssige Metall enthaltenden Behälters angeordnet ist und schwingende Bewegungen auszuführen vermag. Das genannte Druckgefäß hat eine Spritzdüse, die an der schwingenden Bewegung des Druckgefäßes teilnimmt und in Gieß- und Ruhestellung einstellbar ist, sowie ein Pumpwerk, das im unteren Teil des Druckgefäßes angebracht ist und sich somit im flüssigen 'Metall befindet. Außerdem sind mechanische Teile vorgesehen, die nach oben durch das Druckgefäß hindurchgehen, um das genannte Pumpwerk zum Ausspritzen flüssigen Metalls aus der erwähnten Spritzdüse zu veranlassen, wobei die betreffenden Teile der genannten Pumpeneinheit aus hochhitzebeständigem Werkstoff bestehen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnungen ari zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert: Abb. i ist eine perspektivische Darstellung eines Druckgefäßes und veranschaulicht schematisch den Aufbau und das Zusammenwirken der einzelnen Teile, wobei einzelne Teile abgebrochen und andere im Schnitt dargestellt sind; Abb. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch das in Abb. i wiedergegebene Druckgefäß und zeigt seine Unterbringung in einem Behälter mit flüssigern Metall; Abb. 3 ist eine'der Abb. 2 ähnliche Darstellung, zeigt jedoch nur einen Teil der Vorrichtung, und zwar in einer abgewandelten Ausführungsforrn.
Abb. i gibt eine perspektivische Darstellung eines Druckgefäßes io und derjenigen Teile wieder, die für dessen Aufbau und zu seiner Betätigung mit ihm verbunden sind.
Das Druckgefäß besteht aus einem unteren rohrförmigen Hauptteil ii, der einen nach der Seite und nach aufwärts gerichteten Ausspritzkanal 12 hat, an dessen oberem Ausspritzende die Spritz-düse 13 angebracht ist (vgl. Abb. 2). Am oberen Ende des Bauteiles ii ist ein umgekehrt tassenförmiger Kopf 14 angebracht, der einen geschlitzt,#n Endteil is hat und so eingerichtet is t, daß er auf den oberen Teil des Hauptkörpers i i aufgekleinnit Nverden kann, wie bei 16 angedeutet ist. Im unteren Bereich des Kopfes i-l. sind an einer Seite ein Paar von seitlich auskragenden Armen 17 andie eine schwenkbare Lagerung für den Druckbehälter bilden, in xvelcher das Druckgefäß iiiii 1-,t#,url)olzeii 18 (Abb. i) gesch-,venkt werden kann. Diese schwenkbare Anordnung dient zur l#-rIeichterung der Bewegung der Düse 13 auf die züi und wieder zurück Nvährend des Ein->pritzciis von Gießgut in den Hohlratim der Gießform. Zwischen den Armen 17 hat der Bauteil 14 eine Nase ig, in der eine Schraube 2o angeordnet ist, d#,ren unteres flanschartiges Ende 21 in einen gabeffi#rmigen Teil 22 arn Oberen Ende des Hauptwilus i i eingreift. Die Schraube 2o dient dazu, die Bauteile ii und 14 in der richtig eingestellten Lage zueinander zu halten, wobei diese Einstelllage durch einen Klemmbolzen 16 endgültig festgelegt wird. Der Teil 14 bildet einen Zylinder, in welchem sich ein Kolben 23 befindet, dessen Kolbz#n1)oden 24 in der Mitte etwais erhöht ist, wobei -,-cii dieser Erhöhung eine Stange 2.5 ausgeht, die durch den Zylinderdeckel 26 hindurchgelit. Es wird dabei eine ringförmige Kammer 27 gebildet, in welche mit Hilfe einer ÖffnUllg 28, wie das später beschrieben wird, unter Druck stehende Luft eingeführt werden kann.
\uf die Stange 25 ist eine Feder 29 aufgesteckt, deren Spannung durch -Muttern 30 einstellbar ist. #v'orn Boden des Kolbens 23 erstreckt sich ein gabelfürrniger Lagerteil 31 nach abwärts, an dem eine Verbindtingslasche 32 drehbar gelagert ist. An den 32 ist eine weitere Verbindungslasche 33 angeschlossen, wobei die Verbindung über ein Glied 34 zum oberen gabelförmigen Ende 35 des Kopfes 36 einer Kolbenstange 37 weitergeht.
Ein Abstands- oder Kuppelglied 38 verbindet (las untere Ende der Kolbenstange 37 mit dem oberen scliell.-,-nförmigen Teil 39 einer blasebalgart;gen l'umpe 4o. Diese blasebalgartige Pumpe 4o besteht aus einer Reihe von ringartigen Platten 41, deren innere und äußere Kanten zusammengeschweißt sind. Dabei iSt der obere Ring an die Platte 39 und der untere Ring an den konischen Stopfen 42 angeschweißt. Der Stopfen 42 Sitzt mit Paßsitz in dem am unteren Ende des Druckgefäßkörpers ii vorgesehenen konisch zulaufenden Sockelteil 43.
Der scheibenförmige Teil 39 liat in seiner -Mitte einen stangenförtnigen Fortsatz 44, der frei nach unten durch den Bläsebalgteil -lo hindurchragt und mit seinem unteren abgerundeten Ende 4#5 init einer in dein Stopferl 42 augUbraChtCH Bohrung 46 zusammenwirkt. Der Stol)fC11 42 liat in seinem unteren Ende eine Einlaßöffnung 47, die Mit der Bolirung -16 in Verbindung steht, Ein aus einer Kugel 1),-steliend--s Rückschlap-etitil 49 dient dazu, die Verbindung zwischen dein ]#-11,lal-i -17 und der Bohrung 46 zu steuern.
In dein Stopfun -42 ist #\eit(#rhin eine quer verlaufende Bohrung 49 die die senkrechte BohrUng 46 kreUzt Und in eine ringförmige, am Umfang des Stopf,#iis -[2 angebrachte Nut 5o ausmündet, die ihrerseitz init der Bohrun- .51 des Auslasses 12 für das Druckgef:iß in Verbindung steht. Mit der Ouerbohrung 49 stelien \\eltcrliiii ein Paar senkrecht verlaufende Purchlässe .52, die 1 in das Innere der l'#-lasul)al"1)i#iiii)e führen, in Verbindung. Die Illatte 39 hat einen Luftauslaß 53, d"r in das Innere der lillasel)algl)uliil)e führt, \\obei dieser Auslaß von einem Ktiel\-eiitil .54, (las am unteren g Ende einer Stange 5,3 sitzt, gesteuert wird. Die Stange 55 hat einen bei #O auf dein Kolben 37 drehbar gelagerten t' ]# ' ine StellschraUbe 57 dient dazu, uni das Kiig(:1\-(!iiti'l 54 in der richtigen Stellung festzulogen. Auf diese Art und Weise werden der Arbeitskolben 23, das Verbindungsgestänge zur Blasebalgpumpe und auch die Blasebalgpumpe40 selbst in dein rohrförmigen Druckgefäßkörper ii untergebracht.
#\lit 58 ist ein Teil eines Schmelztiegels bezeichnet, in welchem das untere Ende des Druckgefäßes io untergebraclit ist. Die #'orrichtung, die dazu dient, den Tiegel 58 zu heizen und auf einer geeigneten Temperatur züi halten. uni das Metall, dessen Spiegel bei 3c) angedeutet ist, auf der zum Einspritzen in den 1 lohlrauin der Gießforni geeigrieten Temperatur züi halten, ist in der Zeichnung nicht dargestellt. [-)er Spiegel des lin Tielgel befindlichen Gießmetalls wird auf einem Punkt oberhalb der Scheibe 39 'UNI vorzugsweise unterhalb des unteren Endes der Kolbenstange 37 gehalten.

Zum Schutz gegen Angritie. wie sie beispielsweise flüssiges Aluminium hervorrufen kann, werden die im flüssigen '#lütall arbeitenden 'feile der Pumpe und die damit verbundenen Teile, wie heispielsweise die Scheibe 39, die lilasel)al#91)tlml)e 40, die Stange 44 und der Stopfen 42, aus einem widerstandsfähigen Material her.-estellt. Es hat sich gezeigt, daß Wolfram hierfür am geeignetsten ist. Gleichwohl wird die Verwendun- von Wolfram auf solche Teile beschränkt. die unter dem --\letallspiegel bleiben, um keine OxYdation unter dem Einfluß der Luft entstehen zu lassen. Die Zwischentelle,

wie das Abstandsstück 38 und die Stange 55, wer-

den vorzugsweise aus keramischern Werkstoff her-

liestellt, der in der Lage ist, den holten auftreten-

den Temperaturen zu widerstehen.

Zurückkehrend züi Abb. i ergibt sich, daß mit 6o

eine Nockenwelle bezeichnet ist, die einen

Nockeii 61 trägt, der einen in einem Lager 63 ge-

la-erten Schwenkarrn 62 bewegt. Am anderen Ende

des 1,agers befindet sich ein weiterer Arm 64, der

durch den Schwenkarin 62 angetrieben wird. Der

,\rin 64 trägt einen verstellbaren Stift 6.5, der an

einein der Arine 17 angreift, wodurch das Druck-

"C

11 UUJ um seine Lager 18 eine leichte Schwenk-

bewegung ausführt, die nötig ist, um die Spritz-

düse 13 mit der Gießforin zusammenzuführen oder

wieder \-on ihr wegzubewegen. Auf der Welle 6o

el

befindet sich ein weiterer Nocken 66, der ein Luft-

\'ellt;l 67 entgegen (Ictii Druck einer Feder 69 be-

el ?'

t:itigt, um den Zutritt von unter Druck- stellender

-1

1,tlft M's UM l#"Illi11.3 70 oder eine andere geeignete

für das kolir 08 und den Eitilaß 28

zu steuern. 1),ts \'clltil 67 hat eitlen bei 67' atige-

(letit--teti Kanal, so da11), wenn bei der WeiterbeNve-

#ltlill, des Nockens 06 über seinen höchsten Punkt

hiliaus das \'ciitil sich nach links weiterbeNvegt

(wie ill i gezeigt) und den Luftzutritt über

dell l"illl#ti,1 70 absperrt, (las Rohr 68 über den

K'anal (')7' Hild dell 71 entlüftet wird.

.\h1). 3 zeigt eine abgewandelte ['titiil##eni)ati.irt.

liei dieser Ausführungsform ist Mit 12' ein Teil

citic# bezeichnet, der ähnlich

ausgebildet is t wie der Auslaß 12.

In diesem Falle

\\-ird (las mitere Ende des rolirfiirniigen Druck-

durch eitlen St01)fell 42' abgeschlos-

seil, (Icl- cille 1,111-zu s("Il#zl-ecllte Mittell)Ohrt1112 73 be-

-;:ltzt, die init einvr waagerechten Bolirtitig 74 111

steht, wohei letzt2re in eilte ringför-

111190 N'It 7# atismündet, die atif dein Unifange des

St( j)f(#iis -12' angebracht ist. Die NUt 75 steht mit

d(iii 1)iii-clil#i(3 oder Auslaß 31' des Druckgefäßaus-

las-,us in \'ei-1)iiidun". Der Stopfen 42 , , iat ferner

76, die die waagerechte

l#(,lii-titig 74 in \'erbindung bringen init einer Aus-

iicliintlilg 77, die in dein oberen Ende des Stopfens

tuiter,-ebracht ist und als Punipenkammer dient.

Xlit (IC1- 77 arbeitet eine biegsame Nlem-

bran oder Scheibe 78 zusammen. Die 'Membran

i,;t f,:st an cinuin mit einein Flansch versehenen

StÖßel 79 angebracht, der ein abgerundetes kol-

E'n(le So hat, mit (lern er in die lioh-

l-llli"' 73 eingreift. Nlit 37' eine Kolbenstange

bezeichnet und mit 38' ein aus keramischem Werk-

>toli bustchundus Kupplungsstück zwischen der

Stange 37' und dem StÖßel 79. Wie bei der zuvor

beschriebenen Ausführutigsform sind die Teile -12',

7#z 1111(1 7() aus Wolfrain oder einem ähnlichen

\\,(>rk.#toti hergestellt.

111 Ahl). 3 ist mit ##8' ein Teil des Tiegels j#S be-

zeiL#liiiet, der die Stellung des Druckgefäßauslasses

g#u-cimbur dein Tie-cl 'ihnlich wie in Abb. 2 erken-

nen läßt. Aus Abb. 2 geht hervor, daß der Zylin-

der i i des Druck-gefäßes, wie bei 81 zu ersehen ist,

nach einer Seite offürt ist. Elite ähnliche e-ff-

nung Si' wird auch bei der Ausführungsform nach Abb- 3 angewendet. Diese Öffnung gestattet einen freien Zufluß des flÜssigen Metalls in das Druckgefäß und macht die im Innern des Druckgefäßes untergebrachten Teile gut zugänglich. Bei der in Abb. 3 gezeigten Bauart ist kein Luftventil oder Entlüfter, wie der in Abb. 2 mit 53 und 54 bezeichnete, notwendig. Wenn die Mernbranpumpe arbeitet, liebt sich die Membran 78 genü ' gend, um flüssiges Metall in die Kammer 77 und die verschiederien Bohrungen und Kanäle und in den Auslaß 31' einfließen zu lassen. Dieses Metall wird dann bei der Abwärtsbewegung der Mernbran oder beim Abwärtsdrücken der Membran in die in gestrichelten Linien angedeutete Stellung (vgl. Abb. 3) unter Druck in die Form eingespritzt.

Bei der in Abb. i gezeigten Bauart der Maschine wird die Blasebal9PumPe40 vollständig mit flüssigem Metall gefüllt, indem der Druck der Stange55 auf die Kugel 54 gelÖst wird, um etwa eingeschlossene Luft ins Freie entweichen zu lassen. Die Kugel ,g-1 wird dann scharf angepreßt, um die Bohrung 53 dicht abzuschließen. Wenn nun durch Betätigung des Ventils 67 mit Hilfe des Nockens 66 Druckluft in die Kammer 27 eingelassen wird, so wird der Kolben 23 nach abwärts gedrückt, und seine Bewegung überträgt sich durch die beschriebenen Verbindungen und die Kolbenstange auf die eine Einheit bildende Blasebal9PUMPe 40. Die Abwärtsbewegung der Blasebalgpumpe schließt das Ventil 48 und preßt so das flüssige Metall unter Druck durch die Auslaßdüse 13 in den Hohlraum der Gießform. Mit anderen Worten wird bei jedem Arbeitshub der Gießmaschine eine Charge flüssigen Nletalls in den Hohlraum der Gießforrn eingetragen, um einen Abguß zu bilden. Es versteht sich von selbst, daß die Düse 13 auf die Oberseite der Gießforrn zu bewegt wird in die Bereitschaftsstellung zum Guß und danach wieder aus dieser Stellung zurückgezogen wird. Trotzdem die zurückgelegten Wege nur klein sind, vermindert das wiederliolte Wegführen der Düse von der Gießform während der einzelnen Spritzvorgänge die übertragun#g von Wärtne von der Düse auf die Spritzform auf ein Minimum.
Bei beiden Ausführungsformen wird der Einspritzdruck tatsächlich auf das flüssige Metall selbst übertragen, d. li. ohne daß sich vor die den Druck aufnehmende Oberfläche des Metalls ein Luftkissen vorschalten könnte. Die Preßluft, die zur Betätigung der Pumpe benutzt wird, wirkt auf einen in einem getrennten Zylinder angeordneten Kolben ein, der rasch entlüftet werden kann, ohne daß irgendeine Saugwirkung auf das flüssige Gieß-Metall ausgeübt wird.
Bei der Formung von Aluminiumgußteilen, wobei hier der Hinweis auf Aluminium sowohl ge-%,#-öhnliches Aluminium als auch Aluminiumlegierungen umfaßt, sind Schwierigkeiten dadurch aufgetreten, daß sich bei gegeneinander beweglichen Teilen an diesen Teilen Aluminiumeisenoxyde bildeten. Solche Oxyde rufen eine Art von Schmirgelwirkune hervor. was wiederum zu einer sehr raschen Abnutzung der beweglichen Teile führt oder die Teile zum Fressen bringt oder Blockierungen der ihnen übertragenen Funktionen auslöst.
Um diese unliebsamen Begleiterscheinungen zu vermeiden, wird ein Metall verwendet, das, wie z. B. Wolfram, wenn es unter der Oberfläche des flüssigen Aluminiums liegt, die genannten Erscheinungen nicht aufweist oder das, anders ausgedrückt, nicht angegriffen wird. Von diesem Standpunkt aus betrachtet kennzeichnet der Ausdruck »aus Metall, das in der Lage ist, dem Angriff flüssigen Aluminiums Widerstand zu leisten« in beschreibender Form Werkstoffe der in Betracht gezogenen Art. Bei der vorliegenden Bauart ist es nicht wesentlich, daß die Teile unbedingt Paßsitz haben, sondern es werden verhältnismäßig bewegl iche Teile verwendet, und es ist wünschenswert, daß die Teile gegenseitig in ständiger und freier Arbeit und Beweglichkeit gehalten werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Maschine zur Herstellung von Spritzguß, bei welcher flüssiges Metall unter Druck durch ein Druckgefäß in den Hohlraum einer Gießform gepreßt wird und das Druckgefäß eine schwingende Bewegung in einem mit flüssigem Metall gefülltenTiegel ausführt,wobei eineAusspritzdüse angebracht ist, die durch die schwingende Bewegung des Druckgefäßes in Gießstellung und Ruhestellung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil des Druckgefäßes eine Pumpeneinheit so angebracht ist, daß sie in das flüssige Metall eintaucht, wobei sich Betätigungsteile der Pumpe durch das Druckgefäß hindurch nach oben erstrecken und die der Schmelze ausgesetzten Teile der Pumpeneinheit aus einem hochlilt7ebeständigen Werkstoff bestehen.
2. Spritzgießmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Pumpeneinheit aus Wolfram bestellen und daß zwischen die genannte Einheit und ihre, Betätigungsmittel eine oder mehrere aus einem keramischen Werkstoff bestehende Verbindungen eingeschaltet sind. 3. Spritzgießmaschine nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen durch Preßluft gesteuerten, mit der Pumpeneinheit verbundenen Kolben im oberen Teil des Druckgefäßes zur Betätigung der Pumpe. 4. Spritzgießmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpeneinlieit ein Blasebalg oder eine Membran aus nachgiebigem Werkstoff eingegliedert ist. 5. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Pumpeneinheit einen mit Durchströrnöffnungen versehenen Stopfen enthält, der lösbar im unteren Teil des Druckgefäßes angeordnet ist.