DK160467B - Apparat til trykstoebning af metalemner med indhold af keramiske fibre - Google Patents

Description

i

DK 160467 B

Opfindelsen omhandler et apparat til trykstøbning af metalemner og af den i krav l's indledning angivne art, især emner bestående af aluminium- eller lithiumlegeringer eller magnesiumlegeringer, eventuelt også indeholdende 5 keramiske fibre.

Støbning af metalemner med et tryk, der kan overskri-2 de 100 MPa, kan tilvejebringe emner med en stor dimen-sionsnøjagtighed og en fremragende overfladetilstand uden fremkomst af støbetappe som ved tyngdekraftstøb-10 ning. Endvidere undgås varmebehandlinger som følge af gode mekaniske egenskaber som følge af bratstøbning.

For visse metalsammensætningers vedkommende opstår der imidlertid støbningsproblemer, idet legeringer af aluminium-lithium og af magnesium er meget følsomme over 15 for oxidering, og fiber/metal-sammensætninger kan svækkes meget ved tilstedeværelsen af oxider i metallet. De kendte trykstøbeapparater med koldt kammer har hidtil ikke taget denne vekselvirkning mellem de støbte emner og den omgivende luft i betragtning.

20 Fra U.S.A.-patentskrift nr. 4 088 178 er det således kendt at tilføre metallet til beholderen ved at fjerne indsprøjtningssystemet fra støbeformen og derefter hælde beholderen i forhold til lodret og i fy Ide den ved hjælp af en støbeske. Herved kan der ikke opnås emner 25 ud fra meget let oxiderbare legeringer. Fra U.S.A.-pa tentskrift nr. 3 058 179 kendes et apparat, hvor beholderen fødes afskåret fra atmosfæren ved hjælp af et rørsystem, der er neddykket i en tætlukket beholder med metallet i flydende stand, og hvor beholderen ved 30 sit øverste parti har en tilgang for inaktiv gas under tryk, hvormed der skabes et overtryk ved væskens overflade til at føre væsken ind i beholderen. Herved undgås en berøring mellem det flydende metal og atmosfæren i beholderens fyldningsøjeblik, men problemet med vek-

DK 160467B

2 selvirkningen er ikke løst. Under stemplets opadgående bevægelse i beholderen til komprimering af metallet i matricen står luften i cylinderne, i hvilken stemplet glideforskydes, og som omgiver stempelstangen, i for-5 bindelse med tilgangsrørene for væsken til beholderen.

Da det i rørsystemet i dette øjeblik tilstedeværende metal begynder at flyde tilbage mod beholderen, indsuger det denne luft og oxideres herved. Som følge af stemplets hurtige forskydningshastighed (over 0,5 m/s) sker rør-10 systemets forbindelse med atmosfæren i stempelcylinderen meget hurtigt, så at metallet i dette øjeblik endnu ikke er begyndt at strømme tilbage mod beholderen. Heraf følger en strøm af metal til det indre af cylinderen, der hurtigt indvirker skadeligt på stempelvandringen 15 og ofte fører til maskinstop.

Opfindelsen har til formål at afhjælpe denne ulempe, hvilket opnås for et apparat af den i krav I's indledning angivne art, der er opbygget som angivet i krav l*s kendetegnende del.

20 Når støbeformen her er klar til påfyldning, sker støb ningen på følgende måde: inaktiv gas indblæses under et tryk i rørsystemet. Da stemplet her befinder sig i sin nederste stilling, er der en forbindelse mellem beholderen og rørsystemet, og gassen kan udbrede sig 25 ind i.formens matrice og herved udskylle denne for til stedeværende luft.

Derefter etableres der et overtryk ved det i beholderen værende metalbads overflade. For at få metallet til at stige op i rørsystemet skal være større end P^.

30 Når metallet har fyldt rørsystemet og beholderen, løf tes stemplet hurtigt til at tilvejebringe en kompression af metallet. Så snart stemplet dækker forbindelses-åbningen mellem rørsystemet og beholderen, hvilket detek-

DK 160467 B

3 teres ved hjælp af en føler eller anden detektor, indblæses der straks gas således, at bliver større end P2* På dette tidspunkt presses metallet tilbage mod beholderen, og al strømning af metal mod cylinderen 5 forhindres i det øjeblik, hvor stempelstangen passerer forbindelsesåbningen. Denne gas fylder altså det af metallet efterladte rumfang, og gassens tryk tilbage-presser luften fra stempelcylinderen. Det bemærkes, at stemplets længde skal være større end forbindelsesåb-10 ningens højde, for at metallet skal presses tilbage, før cylinderen bringes i forbindelse med rørsystemet.

Når stemplet herefter sænkes og blotter åbningen, vil gassen under et svagt tryk indblæses i beholderen og forhindre ethvert indløb af luft fra støbeformen, som 15 da er åben, indtil værdien for P^, som er nedbragt til nul for at lette metallets tilbageløben til beholderen, stiger igen til start af en ny formstøbningscyklus.

Ved gassens indblæsningspunkt er der endvidere tilvejebragt en slags lomme beliggende oven over rørsystemet, 20 i hvis indre der opretholdes en gaspude til at forhindre indløb af metallet i indblæsningsanlægget. Denne lomme er forsynet med en sonde, som detekterer en unormal formindskelse af gaspudens højde og da beordrer en åbning af en særskilt belastet ventil til at tilvejebringe 25 det nødvendige trykkomplement til vedligeholdelse af den ønskede højde.

Passende forskelle mellem trykkene P^ og kan opnås ved hjælp af et differensmanometer, styret af en føler eller af en vilkårlig stillingsdetektor, der indvirker 30 på passende ventilers åbning eller lukning.

Værdien for P^ skal være mindst lig med værdien af det metallostatiske tryk, som udøves af metallet, når dette fylder matricen. Trykforskellen P^ - P^ kan være af

DK 160467 B

4 størrelsesordenen 10 kPa.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor: fig. 1 viser et lodret aksialsnit gennem et støbeapparat 5 ifølge opfindelsen, og fig. 2 viser et gasforsyningsanlæg for beholderen og rørsystemet.

Fig. 1 viser et lodret trykstøbeapparat med en nedre stationær plade 1 og en bevægelig øverste plade 2. Imel-10 lem pladerne 1 og 2 er der anbragt en støbeform 3 med en matrice 4. Den nederste plade 1 er udstyret med en indsprøjtningsanordning bestående af en cylinder 5, i hvilken der kan glideforskydes et stempel 6 understøttet af en stang 7, der tildeles en reciprokerende bevægel-15 se fra en donkraft 18. Cylinderen 5 er via en åbning 8 forbundet med et rørsystem 9, som dykker ned i et metalbad 10 indeholdt i en digel 11 anbragt i en tætlukket beholder 12, der kan sættes under tryk ved tilførsel af en gasart 13 til at presse metallet op gennem rørsy-20 stemet 9 mod cylinderen 5.

Ifølge opfindelsen indblæses en inaktiv gas i kanalen 14 på et punkt 15 i rørsystemet 9 afhængigt af det tryk, der hersker i beholderen 12, som funktion af stemplets 6 stilling som detekteret af en føler 17, hvilket tryk 25 kan reguleres ved hjælp af et differensmanometer 16.

På fig. 2 er angivet de ovennævnte apparatkomponenter plus følgende elementer, nævnt i gasstrømningsretningen:

DK 160467 B

5 i gastilgangen 13: en højtryksformindsker 20, en lavtryksformindsker 21, en magnetventil 22 for tilslutning af gas mod beholde-5 ren 12 eller afluftning af beholderen, en massegennemstrømningsregulator 23, og en kontraventil 24; i kanalen 14: en højtryksformindsker 25, 10 en lavtryksformindsker 26, en magnetventil 27 med to veje, og en magnetventil 28 med tre veje, af hvilke den ene står i forbindelse med atmosfæren. Dette ventilsæt muliggør at regulere trykket P^ i rørsystemet 9 i 15 forhold til trykket P^ i beholderen 12 ved hjælp af differensmamometeret 16. Hvis P^ er korrekt, lukkes disse to ventiler, hvis P^ er for lille, åbnes ventilen 27, og ventilens 28 forbindelse med atmosfæren lukkes, hvis P^ er for stort, lukkes ventilen 27, 20 og ventilens 28 forbindelse med atmosfæren åbnes, en magnetventil 29, ved hvis åbning den indblæste gas hurtigt kan afgives, en gennemstrømningsmængderegulator 30, en kontraventil 31, 25 en gennemstrømningsmængdemåler 32, en magnetventil 33, som tilvejebringer stop eller gennemgang for den mod punktet 15 indblæste gas, og en magnetventil 34 med en gennemstrømningsmængderegulator 35, som ved svigt af kredsløbet for den indblæste 30 gas kun åbnes, hvis en sonde 36 angiver en stigning af metallet på højde med punktet 15 med risiko for tilstopning af kanalen.

DK 160467B

6

Under en støbecyklus fungerer apparatet ifølge opfindelsen på følgende måde: 1. Støbeformen 3 er åben til udtagning af emnet, beholderen 12 står under atmosfærisk tryk gennem ventilen 22, 5 stemplet 6 er i sin nederste stilling, ventilen 29 er lukket, differensmanometeret 16 stilles på positionen Pl> således, at en mindre gasmængde ankommer til punktet 15 via gennemstrømningsmængderegulatoren 30 og ventilen 33.

10 2. Støbeformen 3 genlukkes, parat til en ny indsprøjt ning. Situationen for de ovennævnte komponenter forbliver uændret således, at gassen vil gennemskylle matricen 4 og bortjage luften her.

3. Når indsprøjtningsordren er givet, lukkes ventilen 33 15 og isolerer punktet 15, hvilket annullerer betingelsen P^ større end Pmedens ventilen 29 åbnes. Ventilen 22 skaber en strøm af gas mod beholderen 12 og bevirker en stigning af det flydende metal mod cylinderen 5.

Når stemplet 6 begynder sin opadgående bevægelse, er 20 ventilen 29 åben og klar til at tilvejebringe et gastryk P^ større end tilstrækkeligt til at forhindre metallet i at indføres i gasindblæsningskredsløbet ved dannelse af en beskyttelsespude ved punktet 15.

4. Så snart stemplet 6 dækker forbindelsesåbningen 8, 25 åbnes ventilen 33 således, at P^ bliver større end ?2 og fremskynder metallets tilbagestrømning mod beholderen 12 for at undgå al udflydning af flydende metal i cylinderen 5 i det øjeblik, hvor stempelstangen 7 optræder ud for åbningen 8, og alt indløb af luft fra 30 cylinderen 5.

5. Stemplet 6 fortsætter sin opadgående bevægelse under

DK 160467 B

7 størkning af emnet, mens ventilen 22 sættes i forbindelse med atmosfæren til at sænke trykket Pmoduleres i forhold til således, at der konstant gælder Ρ^7Ρ£· 6. Med ventilerne forblivende i samme stilling åbnes 5 støbeformen 3, og stemplet 6 i sin opstigende bevægelse udjager materialeklumpen.

7. Stemplet 6 vender tilbage til sin nederste stilling.

I det øjeblik, hvor det blotter åbningen 8, lukkes ventilen 29 således, at gennemstrømningsmængderegulatoren 30 10 tilvejebringer et mindre gastryk til at udskylle cylin deren 5.

Formstøbningscyklen genstartes derefter.

Det forstås, at alle disse operationer foretages automatisk ved anvendelse af konventionelle regulerings- og 15 styreorganer.

Claims (4)

1. Apparat til støbning under tryk i et koldt kammer til fremstilling af metalliske emner med eventuelt indhold af keramiske fibre og omfattende en nederste statio- 5 nær plade (1) og en øverste bevægelig plade (2) med en mellemliggende støbeform (3) med en formstøbningsmatrice (4), hvilken nederste plade (1) er forsynet med en indsprøjtningsanordning bestående af en cylinder (5), i hvilken der kan glideforskydes et stempel (6) 10 understøttet af en stang (7), hvilken cylinder (5) gennem en åbning (8) er forbundet med et rørsystem (9), som dykker ned i et flydende bad (10) af det metal, der skal formstøbes, anbragt i en tætlukket beholder (12), der kan sættes under tryk via et gasindløb (13) til 15 at presse metallet hen mod cylinderen (5), kende tegnet ved, at rørsystemet (9), for at undgå al udflydning af flydende metal på stempelstangen (7) og indstrømning af luft i rørsystemet (9), på et sted (15) af rørvæggen tæt ved cylinderen (5) er forsynet med 20 et indløb (14) for en inaktiv gas og med en lomme under et tryk P^ afhængigt af stemplets (6) stilling og af trykket P^ i beholderen 12.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at trykket P^ i beholderen er større end det andet tryk

25 P^ i det tidsrum, i hvilket der i cylinderen (5) og matricen (4) indføres metal, og at trykket P^ bliver større end trykket P^ i beholderen i det øjeblik, hvor stemplet (6) under sin opadgående bevægelse dækker åbningen (8).

3. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at værdien for trykket P^ formindskes i det øjeblik, hvor stemplet (6) under sin nedadgående bevægelse blotter f DK 160467 B 9 åbningen (8), og indtil beholdertrykket ?2 vokser.

4. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forskellene mellem trykkene og tilvejebringes ved hjælp af et af en føler (17) reguleret differens-5 manometer (16).