EP0577632B1 - Verfahren zum giessen von metallen sowie vorrichtung zur durchführung eines solchen verfahrens - Google Patents

Verfahren zum giessen von metallen sowie vorrichtung zur durchführung eines solchen verfahrens Download PDF

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EP0577632B1
EP0577632B1 EP92906424A EP92906424A EP0577632B1 EP 0577632 B1 EP0577632 B1 EP 0577632B1 EP 92906424 A EP92906424 A EP 92906424A EP 92906424 A EP92906424 A EP 92906424A EP 0577632 B1 EP0577632 B1 EP 0577632B1
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EP
European Patent Office
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mould
channel
punch
pouring
casting
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP92906424A
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English (en)
French (fr)
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EP0577632A1 (de
Inventor
Peter Srostlik
Alfred Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bachmann Giesserei und Formenbau GmbH and Co KG
Original Assignee
Bachmann Giesserei und Formenbau GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/08—Cold chamber machines, i.e. with unheated press chamber into which molten metal is ladled
    • B22D17/12—Cold chamber machines, i.e. with unheated press chamber into which molten metal is ladled with vertical press motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/02—Pressure casting making use of mechanical pressure devices, e.g. cast-forging

Definitions

  • the invention relates to a method for casting metals, in particular alloys with a low melting point, in which the liquid metal is poured into a casting mold from bottom to top via a casting channel and a pouring opening arranged at the lowest point of the casting mold, and a device to carry out such a procedure.
  • the cores produced in this way are used, among other things. used for the serial production of plastic parts in the automotive industry, where it is important to keep the manufacturing costs as low as possible due to the high number of pieces. However, these costs are considerably increased by the required post-processing and the additionally required machines or manual work.
  • the object of the invention is therefore to develop a method or a device with which a casting can be produced without a sprue or sprue and can be used directly without further processing.
  • This object is essentially achieved in that after the mold has been completely filled and the metal has only partially solidified in the mold, the casting pressure is reduced or switched off, so that a backflow of liquid metal from the casting mold via a backflow channel, the cross section of which is considerably smaller is as the cross section of the pouring channel, and that a stamp, the end face of which corresponds in size and shape to the outer contour of the casting in the region of the pouring opening, at least over the last section of the pouring channel with displacement of the liquid metal present in this section into the casting mold is adjusted in the direction of the interior of the mold until the end face of the stamp is aligned with the inner contour of the mold.
  • the core Due to the adaptation of the end face of the punch to the desired outer contour of the core in the region of the pouring opening, the core is now in a completely closed mold and solidifies without a pouring spigot to be reworked.
  • the plunger When the plunger is pushed forward and the pouring opening is closed at the end of the casting process, the plunger displaces liquid material, which would not be possible with conventional methods, since the mold is completely filled with liquid metal without air pockets. Due to the reflux of the liquid metal according to the invention from the casting mold after reducing or switching off the casting pressure, however, a cavity is created in the casting mold, into which the plunger can push in liquid metal when the pouring opening is closed.
  • the control of the reflux quantity is achieved in that the cross section of the reflux channel is considerably smaller than the cross section of the pouring channel. This ensures that too much liquid metal has not flowed back until the gate has been closed by the stamp and that the cavity inside the casting mold does not become too large.
  • the stamp closes the casting channel when the metal is pressed into the casting mold before the end face of the stamp is aligned with the inner contour of the casting mold. It is thereby achieved that the metal displaced by the punch is pressed securely into the casting mold and is not partially discharged via the casting channel, which would prevent a defined filling of the cavity in the casting mold.
  • the volume of the metal flowing back from the casting mold is greater than or equal to the volume V S of the metal displaced from the stamp into the interior of the casting mold.
  • a residual cavity which may always remain in the area of still liquid metal inside the casting mold, is kept very small by the method according to the invention and in no way limits the use of the casting.
  • the period of time for filling the casting mold via the casting channel with metal is preferably approximately 20 seconds, the period of time from the end of filling the casting mold with metal until the casting pressure is reduced or switched off, and the total period of time from the beginning of the Pour the casting aisle until the gate is closed by the stamp for approx. 80 seconds. It has been found that if these standard times are observed, the cavity remaining in the casting mold can be kept very small or, in the ideal case, can even be avoided entirely.
  • the invention is also directed to a device for carrying out the above method, which is characterized in that a check valve opening in the pouring direction is arranged in the pouring channel outside the section covered by the stamp, and that a check valve bridging the check valve is used as a bypass channel for the check valve in the backflow channel acting on the pouring channel is provided, the cross section of the backflow channel being substantially smaller than the cross section of the pouring channel.
  • the check valve prevents the backflow of the liquid metal via the pouring channel after the casting pressure has been switched off, so that only a relatively small proportion of the liquid metal can flow back via the backflow valve bypassing the check valve.
  • the ratio of the cross section of the backflow channel to the cross section of the pouring channel is in the order of 1:10 to 1:50.
  • this cross-section of the backflow channel e.g. can be changed using a set screw to be adapted to different conditions when casting different alloys.
  • the solution according to the invention is characterized in that the pouring channel has a last section, seen in the filling direction, opening into the pouring opening, which runs coaxially to the stamp and its direction of displacement, and that there is a laterally angled inlet section on the last section of the pouring channel, in which the check valve is arranged.
  • the stamp is preferably guided in a bore of the casting mold, which runs coaxially to the last section of the casting channel, so that the stamp is fed exactly onto the pouring opening of the casting mold.
  • the stamp Since the end face of the stamp is adapted to the desired outer contour of the casting, which may not be rotationally symmetrical, the stamp is preferably guided in the bore so that it cannot rotate.
  • the necessary forces for moving the liquid metal are applied according to the invention in that the plunger can be driven hydraulically.
  • the closing of the pouring channel after the pouring pressure has been switched off is ensured in that the check valve is pressed against a valve seat by a return spring.
  • the metal in the pouring channel must be kept liquid so as not to hinder the stamp when closing the pouring opening.
  • the temperature in the pouring channel must therefore be greater than or equal to the melting temperature of the alloy to be cast, while the temperature of the casting mold in which the casting is to solidify must be lower. It is therefore provided in a development of the invention that a substantial part of the pouring channel and the punch are arranged in a housing which is detachably connected to the casting mold with the interposition of a thermal barrier. This reduces the temperature loss from the housing to the mold.
  • the single figure shows a schematic representation of a casting device according to the invention.
  • Liquid metal in particular an alloy with a low melting point, is poured from bottom to top into a casting mold 3 consisting of two mold halves 1, 2 via a pouring channel 4 and a pouring opening 5 arranged at the deepest point of the casting mold 3.
  • the liquid metal is pressed under pressure into the casting mold 3, the air contained in the casting mold 3 escaping through the gap 6 existing between the mold halves 1, 2.
  • the gap 6 is too small for the liquid metal to flow through it could. In this way it is ensured that no unwanted approach arises in the parting plane of the casting mold 3.
  • the metal contained in the casting mold 3 begins to solidify, progressing inwards beginning at the outer edges of the casting 7.
  • the lines 8, 9 in the drawing each mean lines of the same solidification.
  • the casting pressure is switched off.
  • liquid metal flows out of the casting mold 3 under the action of gravity.
  • the backflow of the liquid metal through the pouring channel 4 is prevented, however, by arranging in the pouring channel 4 a check valve 10 opening in the pouring direction, the valve body 24 of which is pressed by a return spring 11 against a valve seat 12 and thereby closes the pouring channel 4 in the absence of casting pressure.
  • the return flow of the liquid metal can therefore only take place via a return flow passage 13 which bypasses the check valve 10 and acts as a bypass passage, the cross section of which is considerably smaller than the cross section of the pouring passage 4.
  • the ratio of the cross section of the return flow passage 13 to the cross section of the pouring passage 4 is in the Magnitude of 1:10 to 1:50.
  • the cross section of the return flow channel 13 is, for example Can be changed via an adjusting screw 14 in order to be able to make adjustments to different alloys and casting volumes if necessary.
  • the pouring channel 4 is divided into a last section 16 opening into the pouring opening 5 and a laterally angled inlet section 17, in which the check valve 10 is arranged.
  • a stamp 18 is displaceable coaxially with the last section 16 of the casting channel 4 and is guided in a bore 19 of the casting mold 3 which runs coaxially with the last section 16 of the casting channel 4.
  • the end face 20 of the stamp 18 corresponds to the size and shape of the contour of the casting 7 in the region of the pouring opening 5. Since this contour of the casting 7 is generally not rotationally symmetrical, the stamp 18 is guided in the bore 19 in a rotationally secure manner.
  • part of the liquid metal flows back from the casting mold 3 into the casting channel 4, as a result of which a cavity 15 is formed in the casting 7.
  • the metal flows back very slowly due to the small cross section of the return flow channel 13, so that the size of the resulting cavity 15 can be precisely determined by timing.
  • the plunger 18 is pushed forward, the liquid metal present in the last section 16 of the pouring channel 4 is pressed back into the casting mold 3.
  • the amount of metal that has flowed back and thus the volume of the cavity 15 that is formed can be matched exactly to that of the metal that is pressed back into the casting mold 3 by the stamp 18, so that the cavity 15 is completely or at least almost completely filled again.
  • the end face 20 of the stamp 18 corresponds to the size and shape of the outer contour of the casting 7 in the region of the pouring opening 5, so that the inner contour of the completely closed mold 3 after closing the pouring opening 5 by the stamp 18 corresponds exactly to the desired outer contour of the casting 7.
  • a sprue or sprue therefore does not form, so that the casting 7 can be used after removal from the mold 3 without further processing.
  • the stamp 18 is driven by a hydraulic drive 21.
  • An essential part of the pouring channel 4 and the stamp 18 are arranged in a heatable housing 22, which is detachably connected to the casting mold 3 with the interposition of a thermal barrier 23.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Casting Devices For Molds (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Metallen, insbesondere von Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt, bei dem das flüssige Metall über einen Gießkanal (4) und eine an der tiefsten Stelle der Gießform (3) angeordnete Eingußöffnung (5) von unten nach oben in eine Gießform (3) eingefüllt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die direckte Weiterverwendung des Gußstücks (7) durch Vermeidung eines nachzubearbeitenden Eingußzapfens wird dadurch möglich, daß nach Füllen der Gießform (3) und lediglich teilweisem Erstarren des Metalls in der Gießform (3) der Gießdruck verringert bzw. abgeschaltet wird, so daß ein Rückfluß von flüssigem Metall aus der Gießform nur über einen Rückflußkanal (13), dessen Querschnit wesentlich kleiner ist als der Querschnitt des Gießkanals (4), erfolgt, und daß ein Stempel, dessen Stirnfläche (20) nach Größe und Gestalt der Außenkontur des Gußstücks (7) im Bereich der Eingußöffnung (5) entspricht, wenigstens über den letzten Abschnitt (16) des Gießkanals (4) unter Verschieben des in diesem Abschnitt vorhandenen flüssigen Metalls in die Gießform (3) soweit in Richtung des Gießforminneren verstellt wird, bis die Stirnfläche (20) des Stempels (18) mit der Innenkontur der Gießform (3) fluchtet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gießen von Metallen, insbesondere von Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt, bei dem das flüssige Metall über einen Gießkanal und eine an der tiefsten Stelle der Gießform angeordnete Eingußöffnung von unten nach oben in eine Gießform eingefüllt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
  • Derartige Verfahren werden beispielsweise bei der Herstellung verlorener Kerne für Kunststoff-Spritzgußteile angewandt. Hierbei muß fallender Guß vermieden werden, so daß der Einguß notwendigerweise an der tiefsten Stelle der Form erfolgt. Bisher wird bei Verfahren der genannten Art das flüssige Metall unter Druck in die Gießform eingefüllt und der Gießdruck solange aufrecht erhalten, bis das Metall in der Gießform vollständig erstarrt ist. Nach dem Erstarren des Metalls muß der Anguß- oder Eingußzapfen entfernt und die Eingußstelle glattgeschliffen werden.
  • Die auf diese Weise hergestellten Kerne werden u.a. zur Serienfertigung von Kunststoffteilen in der Automobilindustrie verwendet, bei der es aufgrund der hohen Stückzahlen wichtig ist, die Herstellungskosten so gering wie möglich zu halten. Diese Kosten werden jedoch durch die erforderliche Nachbearbeitung und die zusätzlich benötigten Maschinen bzw. manuelle Tätigkeit beträchtlich erhöht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zu entwickeln, mit dem bzw. der ein Gußstück ohne Anguß- bzw. Eingußzapfen herstellbar ist und ohne Nachbearbeitung direkt weiterverwendet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß nach vollständigem Füllen der Gießform und lediglich teilweisen Erstarren des Metalls in der Gießform der Gießdruck verringert bzw. abgeschaltet wird, so daß ein Rückfluß von flüssigem Metall aus der Gießform über einen Rückflußkanal, dessen Querschnitt wesentlich kleiner ist als der Querschnitt des Gießkanals, erfolgt, und daß ein Stempel, dessen Stirnfläche nach Größe und Gestalt der Außenkontur des Gußstücks im Bereich der Eingußöffnung entspricht, wenigstens über den letzten Abschnitt des Gießkanals unter Verschieben des in diesem Abschnitt vorhandenen flüssigen Metalls in die Gießform soweit in Richtung des Gießforminneren verstellt wird, bis die Stirnfläche des Stempels mit der Innenkontur der Gießform fluchtet.
  • Aufgrund der Anpassung der Stirnfläche des Stempels an die gewünschte Außenkontur des Kerns im Bereich der Eingußöffnung befindet sich der Kern nunmehr in einer vollständig geschlossenen Gießform und erstarrt, ohne daß sich ein nachzubearbeitender Eingußzapfen bildet.
  • Beim Vordrücken des Stempels und Schließen der Eingußöffnung am Ende des Gießvorgangs verdrängt der Stempel flüssiges Material, was bei herkömmlichen Verfahren nicht möglich wäre, da die Form mit flüssigem Metall ohne Lufteinschlüsse vollständig gefüllt ist. Durch den erfindungsgemäßen Rückfluß des flüssigen Metalls aus der Gießform nach Verringern oder Abschalten des Gießdrucks wird jedoch in der Gießform ein Hohlraum geschaffen, in den der Stempel beim Schließen der Eingußöffnung flüssiges Metall nachschieben kann. Die Kontrolle der Rückflußmenge wird dadurch erreicht, daß der Querschnitt des Rückflußkanals wesentlich kleiner ist als der Querschnitt des Gießkanals. Dadurch wird sichergestellt, daß bis zum Verschließen der Eingußöffnung durch den Stempel nicht zu viel flüssiges Metall zurückgeflossen ist und der Hohlraum innerhalb der Gießform nicht zu groß wird.
  • Erfindungsgemäß verschließt der Stempel beim Hineinpressen des Metalls in die Gießform den Gießkanal bevor die Stirnfläche des Stempels mit der Innenkontur der Gießform fluchtet. Dadurch wird erreicht, daß das vom Stempel verdrängte Metall in die Gießform sicher hineingepreßt wird und nicht teilweise über den Gießkanal abgeführt wird, wodurch ein definiertes Füllen des Hohlraums in der Gießform verhindert würde.
  • Um ein möglichst vollständiges Füllen des in der Gießform durch Metallrückfluß entstandenen Hohlraums zu erreichen, ist in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgesehen, daß das Volumen des aus der Gießform zurückgeflossenen Metalls größer oder gleich dem Volumen VS des von dem Stempel in das Gießforminnere verschobenen Metalls ist. Ein Resthohlraum, der eventuell im Innern der Gießform immer im Bereich noch flüssigen Metalls verbleibt, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren sehr klein gehalten und schränkt die Verwendung des Gußstücks in keiner Weise ein.
  • Definierte Verhältnisse beim Rückfließen des flüssigen Metalls sowie dem Schließen der Eingußöffnung werden zweckmäßigerweise dadurch erreicht, daß das Verstellen des Stempels mittels frei bestimmbarer Zeitsteuerung erfolgt.
  • Dabei beträgt vorzugsweise nach der Erfindung die Zeitdauer des Füllens der Gießform über den Gießkanal mit Metall ca. 20 Sekunden, die Zeitdauer vom Ende des Füllens der Gießform mit Metall bis zum Verringern oder Abschalten des Gießdrucks ca. 40 Sekunden und die gesamte Zeitdauer vom Beginn des Gießgangs bis zum Verschließen der Eingußöffnung durch den Stempel ca. 80 Sekunden. Es hat sich herausgestellt, daß bei Einhalten dieser Richtzeiten der in der Gießform verbleibende Hohlraum sehr gering gehalten oder im Idealfall sogar ganz vermieden werden kann.
  • Die Erfindung ist auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des obigen Verfahrens gerichtet, die sich dadurch auszeichnet, daß in dem Gießkanal außerhalb des von dem Stempel überstrichenen Abschnitts ein in Gießrichtung öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist, daß ein das Rückschlagventil überbrückender, als Bypasskanal für das Rückschlagventil in dem Gießkanal wirkender Rückflußkanal vorgesehen ist, wobei der Querschnitt des Rückflußkanals wesentlich kleiner ist als der Querschnitt des Gießkanals. Durch das Rückschlagventil wird der Rückfluß des flüssigen Metalls über den Gießkanal nach Abschalten des Gießdrucks verhindert, so daß lediglich ein relativ kleiner Anteil des flüssigen Metalls über den das Rückschlagventil umgehenden Rückflußkanal zurückfließen kann.
  • Um ein langsames, definiertes Rückfließen von Schmelze zu erreichen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Verhältnis des Querschnitts des Rückflußkanals zum Querschnitt des Gießkanals in der Größenordnung von 1 : 10 bis 1 : 50 liegt.
  • Vorzugsweise kann dieser Querschnitt des Rückflußkanals, z.B. über eine Stellschraube verändert werden, um ggf. an unterschiedliche Bedingungen beim Gießen verschiedener Legierungen angepaßt zu werden.
  • Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß der Gießkanal einen in Füllrichtung gesehen letzten, in die Eingußöffnung mündenden Abschnitt aufweist, welcher koaxial zu dem Stempel und dessen Verschieberichtung verläuft, und daß sich an dem letzten Abschnitt des Gießkanals ein seitlich abgewinkelter Eingangsabschnitt befindet, in welchem das Rückschlagventil angeordnet ist.
  • Der Stempel ist vorzugsweise in einer Bohrung der Gießform geführt, die koaxial zu dem letzten Abschnitt des Gießkanals verläuft, so daß der Stempel genau auf die Eingußöffnung der Gießform zugeführt wird.
  • Da die Stirnfläche des Stempels der gewünschten Außenkontur des Gußstücks angepaßt ist, die ggf. nicht rotationssymmetrisch ist, ist der Stempel vorzugsweise verdrehsicher in der Bohrung geführt.
  • Die notwendigen Kräfte zum Verschieben des flüssigen Metalls werden erfindungsgemäß dadurch aufgebracht, daß der Stempel hydraulisch antreibbar ist.
  • Das Verschließen des Gießkanals nach Abschalten des Gießdrucks wird bei einer bevorzugten Ausführungform dadurch sichergestellt, daß das Rückschlagventil von einer Rückstellfeder gegen einen Ventilsitz gepreßt wird.
  • Im Gießkanal muß das Metall flüssig gehalten werden, um den Stempel beim Verschließen der Eingußöffnung nicht zu behindern.
  • Deshalb muß die Temperatur im Gießkanal größer oder gleich der Schmelztemperatur der zu vergießenden Legierung sein, während die Temperatur der Gießform, in der das Gußstück erstarren soll, geringer sein muß. Daher ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß ein wesentlicher Teil des Gießkanals und der Stempel in einem Gehäuse angeordnet sind, das unter Zwischenschaltung einer Thermobarriere mit der Gießform lösbar verbunden ist. Dadurch wird der Temperaturverlust von Gehäuse zu Gießform verringert.
  • Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gießvorrichtung.
  • In eine aus zwei Formhälften 1, 2 bestehende Gießform 3 wird über einen Gießkanal 4 und eine an der tiefsten Stelle der Gießform 3 angeordnete Eingußöffnung 5 flüssiges Metall, insbesondere eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, von unten nach oben eingefüllt. Das flüssige Metall wird dabei unter Druck in die Gießform 3 hineingepreßt, wobei die in der Gießform 3 enthaltene Luft durch den zwischen den Formhälften 1, 2 bestehenden Spalt 6 entweicht. Der Spalt 6 ist zu klein, als daß auch das flüssige Metall durch diesen hindurchfließen könnte. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß in der Teilungsebene der Gießform 3 kein ungewollter Ansatz entsteht.
  • Nach dem vollständigen Füllen der Gießform 3 beginnt das in der Gießform 3 enthaltene Metall zu erstarren, und zwar beginnend an den Außenrändern des Gußstücks 7 nach innen fortschreitend. Dabei bedeuten in der Zeichnung die Linien 8, 9 jeweils Linien gleicher Erstarrung. Nach einer vorbestimmten Zeit, nämlich wenn nur noch ein verhältnismäßig geringes Metallvolumen im Innern der Form flüssig ist, wird der Gießdruck abgeschaltet. Nach Abschalten des Gießdrucks fließt flüssiges Metall unter Wirkung der Schwerkraft aus der Gießform 3 heraus. Der Rückfluß des flüssigen Metalls durch den Gießkanal 4 wird jedoch dadurch verhindert, daß im Gießkanal 4 ein in Gießrichtung öffnendes Rückschlagventil 10 angeordnet ist, dessen Ventilkörper 24 von einer Rückstellfeder 11 gegen einen Ventilsitz 12 gepreßt wird und dadurch bei fehlendem Gießdruck den Gießkanal 4 verschließt. Der Rückfluß des flüssigen Metalls kann deshalb nur über einen das Rückschlagventil 10 umgehenden, als Bypasskanal wirkenden Rückflußkanal 13 erfolgen, dessen Querschnitt wesentlich kleiner ist als der Querschnitt des Gießkanals 4. Vorzugsweise liegt das Verhältnis des Querschnitts des Rückflußkanals 13 zum Querschnitt des Gießkanals 4 in der Größenordnung von 1 : 10 bis 1 : 50. Der Querschnitt des Rückflußkanals 13 ist, z.B. über eine Stellschraube 14 veränderbar, um ggf. erforderlich Anpassungen an unterschiedliche Legierungen und Gießvolumina vornehmen zu können.
  • Der Gießkanal 4 ist in einen in die Eingußöffnung 5 mündenden letzten Abschnitt 16 und einen seitlich abgewinkelten Eingangsabschnitt 17 unterteilt, in welchem das Rückschlagventil 10 angeordnet ist. Koaxial zu dem letzten Abschnitt 16 des Gießkanals 4 ist ein Stempel 18 verschiebbar, der in einer koaxial zu dem letzten Abschnitt 16 des Gießkanals 4 verlaufenden Bohrung 19 der Gießform 3 geführt ist. Die Stirnfläche 20 des Stempels 18 entspricht nach Größe und Gestalt der Kontur des Gußstücks 7 im Bereich der Eingußöffnung 5. Da diese Kontur des Gußstücks 7 in der Regel nicht rotationssymmetrisch ist, ist der Stempel 18 drehsicher in der Bohrung 19 geführt.
  • Nach Abschalten des Gießdrucks fließt ein Teil des flüssigen Metalls aus der Gießform 3 in den Gießkanal 4 zurück, wodurch ein Hohlraum 15 in dem Gußstück 7 entsteht. Das Zurückfließen des Metalls erfolgt durch den kleinen Querschnitt des Rückflußkanals 13 sehr langsam, so daß man die Größe des entstehenden Hohlraums 15 durch Zeitsteuerung genau bestimmen kann. Durch den Stempel 18 wird bei dessen Vorschieben das in dem letzten Abschnitt 16 des Gießkanals 4 vorhandene flüssige Metall in die Gießform 3 zurückgeprept. Durch Zeitsteuerung kann die Menge des zurückgeflossenen Metalls und damit des Volumens des sich bildenden Hohlraums 15 genau auf das des durch den Stempel 18 in die Gießform 3 zurückgepreßten Metalls abgestimmt werden, so daß der Hohlraum 15 wieder ganz oder zumindest fast vollständig gefüllt wird.
  • Die Stirnfläche 20 des Stempels 18 entspricht nach Größe und Gestalt der Außenkontur des Gußstücks 7 im Bereich der Eingußöffnung 5, so daß sich die Innenkontur der vollständig geschlossenen Gießform 3 nach Schließen der Eingußöffnung 5 durch den Stempel 18 genau der gewünschten Außenkontur des Gußstücks 7 entspricht. Ein Anguß- bzw. Eingußzapfen bildet sich daher nicht, so daß das Gußstück 7 nach dem Herausnehmen aus der Gießform 3 ohne Nachbearbeitung weiter verwendet werden kann.
  • Der Stempel 18 wird durch einen hydraulischen Antrieb 21 angetrieben. Ein wesentlicher Teil des Gießkanals 4 und der Stempel 18 sind in einem beheizbaren Gehäuse 22 angeordnet, das unter Zwischenschaltung einer Thermobarriere 23 mit der Gießform 3 lösbar verbunden ist.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Formhälfte
    2
    Formhälfte
    3
    Gießform
    4
    Gießkanal
    5
    Eingußöffnung
    6
    Spalt
    7
    Gußstück
    8
    Linie gleicher Erstarrung
    9
    Linie gleicher Erstarrung
    10
    Rückschlagventil
    11
    Rückstellfeder
    12
    Ventilsitz
    13
    Rückflußkanal
    14
    Stellschraube
    15
    Hohlraum
    16
    Abschnitt
    17
    Eingangsabschnitt
    18
    Stempel
    19
    Bohrung
    20
    Stirnfläche
    21
    hydraulischer Antrieb
    22
    Gehäuse
    23
    Thermobarriere
    24
    Ventilkörper

Claims (16)

  1. Verfahren zum Gießen von Metallen, insbesondere von Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt, bei dem das flüssige Metall über einen Gießkanal (4) und eine an der tiefsten Stelle einer Gießform (3) angeordnete Eingußöffnung (5) von unten nach oben in die Gießform (3) eingefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Füllen der Gießform (3) und lediglich teilweisem Erstarren des Metalls in der Gießform (3) der Gießdruck verringert bzw. abgeschaltet wird, so daß ein Rückfluß von flüssigem Metall aus der Gießform (3) nur über einen Rückflußkanal (13), dessen Querschnitt wesentlich kleiner ist als der Querschnitt des Gießkanals (4), erfolgt, und daß ein Stempel, dessen Stirnfläche (20) nach Größe und Gestalt der Außenkontur des Gußstücks (7) im Bereich der Eingußöffnung (5) entspricht, wenigstens über den letzten Abschnitt (16) des Gießkanals (4) unter Verschieben des in diesem Abschnitt vorhandenen flüssigen Metalls in die Gießform (3) soweit in Richtung des Gießforminneren verstellt wird, bis die Stirnfläche (20) des Stempels (18) mit der Innenkontur der Gießform (3) fluchtet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (18) beim Hineinpressen des Metalls in die Gießform (3) den Gießkanal (4) verschließt, bevor die Stirnfläche (20) des Stempels (18) mit der Innenkontur der Gießform (3) fluchtet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des aus der Gießform (3) zurückgeflossenen Metalls größer oder gleich dem Volumen VS des von dem Stempel (18) in das Gießforminnere verschobenen Metalls ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellen des Stempels (18) mittels frei bestimmbarer Zeitsteuerung erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer des Füllens der Gießform (3) über den Gießkanal (4) mit Metall ca. 20 Sekunden beträgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer vom Ende des Füllens der Gießform (3) mit Metall bis zum Verringern oder Abschalten des Gießdrucks ca. 40 Sekunden beträgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer vom Beginn des Gießvorgangs bis zum Verschließen der Eingußöffnung (5) durch den Stempel (18) ca. 80 Sekunden beträgt.
  8. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Gießform (3) und einem Gießkanal (4), der an einer an der tiefsten Stelle der Gießform (3) angeordneten Eingußöffnung (5) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gießkanal (4) außerhalb des von dem Stempel (18) überstrichenen Abschnitts ein in Gießrichtung öffnendes Rückschlagventil (10) angeordnet ist, daß ein das Rückschlagventil (10) überbrückender, als Bypasskanal für das Rückschlagventil (10) in dem Gießkanal (4) wirkender Rückflußkanal (13) vorgesehen ist, wobei der Querschnitt des Rückflußkanals (13) wesentlich kleiner ist als der Querschnitt des Gießkanals (4).
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhälnis des Querschnitts des Rückflußkanals (13) zum Querschnitt des Gießkanals (4) in der Größenordnung von 1 : 10 bis 1 : 50 liegt.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Rückflußkanals (13), z.B. über eine Stellschraube (14), veränderbar ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießkanal (4) einen in Füllrichtung gesehen letzten in die Eingußöffnung (5) mündenden Abschnitt (16) aufweist, welcher koaxial zu dem Stempel (18) und dessen Verschieberichtung verläuft, und daß sich an dem letzten Abschnitt (16) des Gießkanals (4) ein seitlich abgewinkelter Eingangsabschnitt (17) befindet, in welchem das Rückschlagventil (10) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (18) in einer Bohrung (19) der Gießform (3) geführt ist und die Bohrung (19) koaxial zu dem letzten Abschnitt (16) des Gießkanals (4) verläuft.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (18) verdrehsicher in der Bohrung (19) geführt ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (18) hydraulisch antreibbar ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (24) des Rückschlagventils (10) von einer Rückstellfeder (13) gegen einen Ventilsitz (12) gepreßt wird.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlicher Teil des Gießkanals (4) und der Stempel (18) in einem Gehäuse (22) angeordnet sind, das unter Zwischenschaltung einer Thermobarriere (25) mit der Gießform (3) lösbar verbunden ist.
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