DEF0000889MA - Druckgießverfahren und Vorrichtung zur Durchführung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, durch maschinelle Einrichtungen Metall in meist stählernen Kokillen zu giessen, um Massenerzeugnisse mit einheitlichen und besonderen Eigenschaften zu fertigen, wobei man in der Hauptsache Warmkammer-Maschinen zur Erzeugung von Spritzguss und Kaltkammer-Maschinen zur Erzeugung von Pressguss unterscheidet. Die Erstgenannten haben den Nachteil, dass das flüssige Metall mit grosser Geschwindigkeit, aber verhältnismässig geringem Druck in die Gießform eingespritzt wird, wodurch sich die Kanten im Innern der Formen vorzeitig abnutzen und die Formen nicht immer vollständig ausgefüllt werden, weil bisweilen eine einwandfreie Entlüftung der Form nicht möglich ist und auch der nötige Nachdruck fehlt.

Bei den Pressgießmaschinen aber, bei denen diese Nachteile vermieden werden, müssen die Metallfüllungen von Hand mittels eines Gießlöffels eingebracht werden, sodass deren Betrieb nicht vollautomatisch möglich ist. Ausserdem fallen die Füllungen ungleichmäßig aus, sodass entweder die Form nicht ganz gefüllt wird oder die Eingüsse bezw. Formreste zu stark ausfallen, was eine Vergeudung von Material und Schmelzwärme zur Folge hat. Ausserdem ist die Bedienung einer solchen Maschine schon mit Hinblick auf die grosse Hitze mit einigen körperlichen Anstrengungen verbunden. Bei dem der Erfindung zugrunde liegenden Verfahren werden diese Mängel dadurch vermieden, dass für das Ausfüllen der Form grundsätzlich das an sich bekannte Pressgiess-Verfahren angewendet wird, wobei das flüssige bis teigige Metall unter hohem Druck, aber unter Vermeidung übermässiger Geschwindigkeit in die Form hinein gepreßt wird. Für das Füllen der Form bezw. deren Vorkammer aber wird eine Warmkammer vorgesehen wie sie beim Spritzgiessen üblich ist oder eine ähnliche Einrichtung, die aber zum Unterschied zum Spritzgiessen mit einem nur ganz geringen Druck arbeitet, der eben ausreicht, dass flüssige Metall aus der Warmkammer in die Pressvorkammer zu giessen, wobei geeignete Vorkehrungen getroffen sind, dass jeweils genau gleiche Mengen selbsttätig eingefüllt werden. Das Verfahren gemäss der Erfindung stellt also eine Verbindung der beiden bekannten Gießmethoden dar, indem die Vorkammer einer Preßgußmaschine durch eine hin und her bewegte Warmkammer mit gleich bemessenen Metallmengen selbsttätig beschickt wird. Die Figuren 1 bis 7 zeigen verschiedene Möglichkeiten, wie diese Aufgabe gelöst werden kann. In allen Abbildungen sind übereinstimmende Teile mit gleichen Nummern versehen, woraus das Gemeinsame der verschiedenen Lösungen erkennbar ist.

Es stellen dar: 1 die Form einer beliebigen Pressgießmaschine mit Vorkammer 2 und Presskolben 3. 4 ist eine hin und her bewegte oder auch kippbare Warmkammer, die selbst beliebig und unterschiedliche ausgebildet sein kann. Zumeist besteht sie aus einem tiegelartigen Behälter 4, der je nach Art des zur Verarbeitung gelangenden Metalles oder auch Kunststoffes aus Eisen, Metall, Graphit, Steatit oder sonst einem geeigneten Material bestehen kann. 6 ist eine Beheizung zum Zwecke der Warmhaltung gegebenenfalls aber auch zum Schmelzen des in der Kammer 4 befindlichen Materiales. Diese Heizung ist in den Figuren 1, 6 und 7 als elektrische Widerstands-Heizung dargestellt. Es kann aber auch jede beliebige andere Art der Beheizung in Anwendung kommen, z.B. eine Gasbeheizung ähnlich wie Fig. 5. 7 ist ein zur Kammer 4 gehöriges Ausgussrohr ähnlich dem Auslauf einer Kanne, der zweckmässigerweise durch eine gleichfalls beliebige Einrichtung 8 elektrisch, mit Gas oder sonstwie warmgehalten wird, um ein Einfrieren des Materials zu vermeiden. 5 stellt eine geeignete, aber beliebige Isolierung der Kammer 4 und gegebenenfalls auch ihres Auslaufs 7 dar. Im Innern der Kammer 4 befindet sich ein zylinderartiger Teil 9 mit unter dem Flüssigkeitsspiegel angeordneten Bohrungen, durch die sich das Innere dieses Zylinders mit dem zu verarbeitenden Gut füllen kann. 10 ist ein zum Zylinder 9 passender Kolben, der bei den Beispielen Fig. 1 bis 6 zum Herausdrückens des im Zylinder-Inneren befindlichen Materials vorgesehen ist, wenn er durch eine geeignete Vorrichtung in den Zylinder hineingedrückt wird, während eine Feder 11 in beliebiger Anordnung für den Rückzug sorgt.

Bis dahin stimmen die Fig. 1-6 grundsätzlich überein. Die folgenden Erläuterungen beziehen sich auf verschiedene Möglichkeiten für die Hin- und Her-Bewegung der Kammer 4 mit allem Zubehör. In Fig. 1 ist sie auf einer Schwinge 12 angeordnet, die durch ein Kurbelgehäuse 13 oder sonst irgendwie hin und her bewegt wird. Für das Niederdrücken des Kolbens 10 ist eine Kurve 14 mit Einstellvorrichtung 15 angeordnet, so dass der Kolben während der Fahrbewegung der Kammer in diese hinein gedrückt wird und das im Zylinder 9 befindliche Material durch den Auslauf 7 hindurch in die Formvorkammer 2 hinein gelangt. Die Bewegungen der Kammer und des Kolbens müssen dabei so angepaßt sein, dass das aus 7 ausfliessende Material alles in die Kammer 2 hinein gelangt. Eine unterschiedliche Bemessung der dabei eingespritzten Menge lässt sich dadurch erreichen, dass die Kurve 14 in verschiedenen Lagen eingestellt wird, sodass der Kolbenhub je nach Wunsch grösser oder kleiner ausfällt. In Fig. 2 arbeitet das Kurbelgetriebe 13 auf einen Kniehebelmechanismus 16, 17, welcher gleichfalls eine Schwinge 12 hin und her bewegt. Er arbeitet aber nicht unmittelbar auf diese Schwinge, sondern überträgt die Kraft durch einen ungleicharmigen Winkelhebel 18, der gleichzeitig das Eindrücken des Kolbens in den Zylinder 9 bewirkt. Dabei ist die Kraft der Feder 11 so stark bemessen, dass während der Fahrbewegung der Kammer 4 noch keine Kolbenbewegung eintritt, sondern erst wenn die Kammer ihr Hubende an einem beliebigen Anschlag erreicht hat, während der Antriebsmechanismus noch einen Teil des Hubes ausführen kann. Es wird hierdurch erreicht, dass der Kolben 9 während der Fahrbewegung der Kammer 4 noch nicht in Gang kommt, sondern erst wenn die Kammer schon wieder zum Stillstand gekommen ist und die Mündung des Ausgusses 7 mit Sicherheit über dem Einguss der Vorkammer 2 liegt.

In ähnlicher Weise arbeiten auch die folgenden Beispiele. Bei Fig. 3 ist nochmals eine Schwinge zur Bewegung der Kammer 4 vorgesehen, doch wird diese durch einen Elektromagnet oder eine gleichwertige Einrichtung 19 unter Vermittlung eines dreiarmigen Hebels 20 vorbewegt, während ein Gegengewicht 21 den Rückzug betätigt. 23 zeigt eine Einstellvorrichtung für die Mitnahme der Schwinge 12 bei Rückgang, während der Vorschub erst über eine einstellbare Feder 22 durchgeführt wird. Die Kammerbewegung 4 ist bereits abgeschlossen, wenn die Antriebseinrichtung 19 noch einen Teil ihres Hubes zur Verfügung hat, währenddessen die Feder 22 nachgibt und ein Hebelgestänge 18 und 24 das Niederdrücken des Kolbens 10 in den zugehörigen Zylinder 9 bewirkt. Für den Rückzug des Kolbens kann abermals eine Feder 11 oder ein Gegengewicht Anwendung finden. Hier, wie bei dem vorangehenden und den folgenden Beispielen ist eine beliebige Einstellvorrichtung für den Hub des Kolbens 10 vorzusehen, beispielsweise durch Veränderbarkeit der Hebellängen, durch Beilegscheiben, Stellschrauben oder sonstige beliebige Mittel. Fig. 4 zeigt zur Betätigung der Kammerbewegung nochmals eine Schwinge 12, doch ist die Kammer 4 mit ihrer Umkleidung als Wagen oder Schlitten ausgebildet und läuft auf einer Bahn oder Führung 29. Als Beispiel für den Antrieb der Schwinge 12 ist hier ein doppelt wirkender hydraulischer oder Luftzylinder angedeutet. Die Schwinge aber besitzt an ihrem oberen Ende eine Kulisse 26, die einen an der Kammer 4 befindlichen Anschlag oder eine Gleitrolle 27 vordrückt oder zurückzieht. Diese Kulisse ist so ausgebildet, dass nach Vollendung des Kammerhubes die Schwinge noch einen weiteren Weg zurücklegen kann, währenddessen ein an der Kulisse 26 befindlicher Nocken 28 das Niederdrücken des Kolbens 10 durch einen Winkelhebel oder eine ähnliche Einrichtung 18 bewerkstelligt. Mit 12', 26' und 28' ist die rückwärtige Lage des Schwinghebels 12 mit Kulisse 26 und und Nocke 28 bezeichnet, während 4' und 5' die hinterste Lage der isolierten Kammer 4, 5 zeigen. Fig. 5 zeigt, wie bereits erläutert, eine Gas-beheizte Kammer 4, die sich gleichfalls auf einer Führung 29 von Lage 4' bezw. 5' nach 4 bezw. 5 bewegt. Für die Zuführung des Heizmittels ist ein Schlauch 30 angedeutet. Zum Unterschied ist der Antriebszylinder 25 nur einseitig wirkend dargestellt, während für dne Rückzug ein Gegengewicht 21 angedeutet ist. Die Kammer wird von der Kolbenstange 31 an einem Mitnehmer 33 erfaßt, wobei eine Feder 32 dazwischen geschaltet ist, die wiederum nachgibt wenn die Kammer das Ende ihres Weges erreicht hat. Hierbei kommt ein Hebel 34 an einen zweckmässigerweise einstellbaren Anschlag 35 und betätigt beispielsweise durch einen Bowden-Zug 36 den Hebel 18, der wiederum das Niederdrücken des Kolbens 10 in der Endlage der Kammer 4 bewirkt.

Ähnlich ist auch die Einrichtung nach Fig. 6. Hier ist z.B. der Kolben 10 horizontal auf der Kammer-Rückseite angeordnet. Die Kammer 4 sitzt längs beweglich auf einem schittenartigen Gestell 37, welches beispielsweise durch ein Zahnstangengetriebe 38 auf der Führung 29 hin und her bewegt wird. Hier ist die Stärke der Feder 11 so bemessen, dass sie den Vorschubwiderstand für die Kammer überwindet ohne sich nennenswert durchzubiegen oder höchsten, um die Einfüllöcher in Zylinder 9 abzusperren. Wenn dass die Kammer sich gegen den einstellbaren Anschlag 35 legt, fährt der Schlitten 37 weiter und betätigt durch seinen Ansatz 39 mit Anschlag 40 den Kolben zum Ausdrücken des Zylinderinhaltes 9 in die Formvorkammer 2. Bei der Rückfahrt entspannt sich die Feder 11, worauf die Kammer durch einen Anschlag 41 wieder in die Ausgangslage zurückgezogen wird. Der Plungerkolben 11 muss hier durch eine Stopfbüchse abgedichtet werden. Durch entsprechende Einstellung der Anschläge 35 und 40 lässt sich das Zylinder-Volumen, welches jeweils ausgestossen werden soll, genau und einfach regeln. Der Zahnstangenantrieb 38 kann natürlich in beliebiger anderer Weise ausgebildet sein.

In Fig. 7a und b ist schliesslich eine andere Art der Beschickung angedeutet, bei der die Kammern, welche zwischen den Lagen 4 und 4' hin und her geschoben oder gefahren wird, wie eine Kanne ausgebildet ist, die kurz vor oder auch nach Erreichen der Endlage gekippt wird, um die in dem Zylinder 9 angesammelte Materialmenge aufgrund ihrer Schwerkraft durch den Ausguß 7 ausfliessen zu lassen. Das Kippen kann durch eine Seil- oder Kettentrommel, eine Verzahnung, eine Hebelanordnung oder sonst irgendwie durchgeführt sein, ebenso sind Beheizung 6 und Isolierung 5 beliebig. Die Bemessung der abzugebenden Menge wird hier zweckmässigerweise durch einen kolbenartigen Bolzen 42 mit Einstellvorrichtung 43 bewirkt, vermittelst dessen das freibleibende Ende des Zylinders 9 grösser oder kleiner gestellt werden kann. Ein weiterer kolbenartiger Stift 44 dient hier nicht mehr zum Auspressen des Materials nach Art eines Pumpenkolbens, sondern versieht lediglich unter dem Einfluss einer Feder 45 und eines Anschlages 46 die Rolle eines Absperrorganes zum Öffnen oder Schliessen der in dem Zylinder 9 vorgesehenen Füllöcher und zwar derart, dass in aufgekipptem Zustande der Abschlussbolzen 44 durch dne Anschlag 46 angehoben ist, während er bei der Vorwärtsbewegung und vor allem beim Kippen frei wird und ein Nachfliessen des in der Kammer 4' befindlichen Materials verhindert. Die Zahlen 5 bis 9, 12, 44 und 45 zeigen allen Teile in aufgerichteter Lage, während 5' bis 9', 12', 44' und 45' dieselben Teile in Kippstellung andeuten.

Wie ersichtlich, wird bei dem beschriebenen Verfahren einer als Preßgiessmaschine arbeitenden Giessvorrichtung vor jedem Hube eine genau eingestellte und immer gleichbleibende Materialmenge in dem Augenblick zugeführt, wo die Form geschlossen ist, während nach dem Rückzuge der Warmkammer 4 der Presskolben seine Arbeit durchführt. Auf diese Weise werden von beiden bekannten Verfahren her die Vorteile ohne ihre Nachteile übernommen. Man kann mit starkem zügigem Druck ohne übertriebene Geschwindigkeit und ohne Überhitzung pressen und dadurch den hochwertigen Pressguss erzeugen. Man kann aber auch vollautomatisch arbeiten unter Ausnutzung der Pause zwischen Formenschluß und Kolbenschuss,ohne dass sich der Bedienungsmann dabei zu bemühen braucht. Dabei wird aber der Einfüll- oder Spritzvorgang nicht unter nennenswertem Druck durchgeführt, sodass auch die Abnutzung der Formen und der zur Materialentleerung erforderlichen Teile gering bleibt. Ausser diesen Vorteilen ist noch besonders hervorzuheben, dass eine vollautomatische und daher mühelose Betätigung der Maschinen möglich ist und auch eine Leistungssteigerung durch Vermeidung von Verlustzeiten. Ausserdem ist der Betrieb weniger gefährlich, denn es kommt nicht mehr vor, dass der Mann beim Einfüllen mit der Kelle etwas Metall- verschüttet und dadurch einen unvollständigen Schluss der Form verursacht, wodurch erfahrungsgemäss flüssiges Metall mit grosser Geschwindigkeit aus der Form herausspritzt und die Nachbarschaft gefährdet. Die genaue Einstellbarkeit der einzuführenden Menge bringt ferner nennenswerte Ersparnisse mit sich insofern, als man diese Menge so bemessen kann, dass die Form immer mit Sicherheit ausgefüllt ist und kein Ausschuss gegossen wird, auf der anderen Seite aber, dass der Formrest zwischen Presskolben und Einguss immer so klein als irgendmöglich gehalten wird. Man vermeidet dadurch das Wiedereinschmelzen unnütz grosser Eingüsse mit Verlusten durch Abbrand und Energie. Tatsächlich kann erst durch eine solche Einrichtung eine Pressgieß- maschine zu einer selbsttätig arbeitenden Maschine hoher Leistung gebracht werden.

Claims (7)

1) Druckgießverfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer einer Pressgießmaschine durch eine hin und her bewegte Warmkammer mit gleichbemessenen Metallmengen selbsttätig beschickt wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine beliebig ausgebildete Warmkammer mit Auslauf beliebiger Heizung und Isolierung, durch beliebige mechanische, elektrische, pneumatische oder hydraulische Vorrichtungen so hin und her bewegt wird, dass bei zurückgezogenem Presskolben die Auslaufeinmündung über die Vorkammer der Giessform gelangt, die Kammer durch Pumpen, Kippen oder sonstwie eine stets gleichbleibende, einstellbare Materialmenge in die Kammer hineingibt und sich alsdann wieder in die Ausgangslage zurück begibt, bevor der Presskolben in die Kammer vorstößt.

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmkammer auf einer Schwinge einer Laufbahn oder Schlittenführung oder sonstwie vor- und zurückbewegt wird, während gleichzeitig eine in ihrem Inneren angebrachte Pumpeinrichtung betätigt oder eine Kippbewegung zwecks Abgabe einer bestimmten Metallmenge eingeleitet wird und dass ferner die zu fördernden Flüssigkeitsmengen durch geeignete Einstellvorrichtungen oder Hubverstellung verändert werden können.

4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entleeren der vorgesehenen Metallmenge aus der Kammer in die Kammer erst am Ende des Weges der ersteren vor sich geht, nachdem diese gegen einen möglicherweise einstellbaren Anschlag gefahren ist, wobei der Antriebsmechanismus noch einen restlichen Hub durchführt, oder eine Federung nachgibt, oder ein Getriebe mit Nachlaufweg betätigt wird.

5) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für das Vor- und Zurückbewegen der Kammer (4) und die Durchführung des Einfüllvorganges durch Pumpen, Kippen oder dergl. getrennte Antriebsvorrichtungen vorgesehen sind, die so gesteuert werden, dass sich die gewünschten Vorgänge in der vorgeschriebenen Reihenfolge abspielen.

6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Hin- und Herbewegung der Warmkammer (4) mechanische Getriebe verwendet sind, wie Kurbelgetriebe, Kniehebelgetriebe, Zahnrad oder Zahnstangengetriebe, Kulissen, Schwingen, Hebelmechanismen, Gegengewichte, elektrische oder magnetische Antriebe, direkt oder indirekt wirkende hydraulische oder Presslufttreibzylinder, von denen im Laufe des Hubes oder auch nach Beendigung des Hubes eine Pump-, Spritz- oder Kippbewegung zur Förderung des Materials aus der Kammer in den Ausguß durch Hebelmechanismen, Bowden-Züge oder sonstwie abgeleitet wird.

7) Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Pump- Spritz- oder Kipp-Einrichtungen Einstellvorrichtungen beliebiger Art durch Hubverstellung an den Betätigungsvorrichtungen oder Veränderung des Zylinder-Raumes (9) vorgesehen sind, welche die Einstellung unterschiedlicher Fördermengen des Materials ermöglichen.