EP0594679A1 - Process for producing castings using a die-casting machine. - Google Patents

Process for producing castings using a die-casting machine.

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EP0594679A1
EP0594679A1 EP92914598A EP92914598A EP0594679A1 EP 0594679 A1 EP0594679 A1 EP 0594679A1 EP 92914598 A EP92914598 A EP 92914598A EP 92914598 A EP92914598 A EP 92914598A EP 0594679 A1 EP0594679 A1 EP 0594679A1
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EP
European Patent Office
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filling
filling chamber
phase
molten metal
pressure
Prior art date
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EP92914598A
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EP0594679B1 (en
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Karl Huebser
Peter Wanke
Klaus Heck
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Audi AG
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Audi AG
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Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
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Application granted granted Critical
Publication of EP0594679B1 publication Critical patent/EP0594679B1/en
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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
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/32—Controlling equipment
    • 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
    • B22D17/14—Machines with evacuated die cavity

Definitions

  • the invention relates to a method for producing castings by means of a die casting machine according to the further features according to the preamble of patent claim 1.
  • the molten metal becomes one.
  • the holding furnace is added in a metered amount to a filling chamber, from where it is "shot” into a mold cavity which determines the shape of the later casting by means of a casting piston.
  • Die casting is a particularly economical process for the production of workpieces of complex shapes and generally allows a high production output, i. H. Casting application.
  • gases and other impurities contained in the filling chamber or in the mold cavity are stored in the molten metal, for example aluminum, during the casting, so that porous and contaminated microstructure regions arise which adversely affect the casting quality as a whole and which Further processing (e.g. tempering) may even make it impossible.
  • the molten metal can be introduced into the filling chamber by means of adjustable pressure differences between the latter and the holding furnace.
  • the meltdown ze, when there is an overpressure in the holding furnace, pressed into the filling chamber, while it is drawn into the filling chamber via a suction tube as it were when a vacuum is applied (DE-OS 14 58 151).
  • Claim 8 describes the structure of a hi e r die casting machine particularly suitable.
  • the proposed casting quality can be achieved through the proposed pressure control in the hot-air furnace and / or in the filling chamber during the metering and filling phase.
  • FIG. 1 shows a die casting machine with a horizontally directed filling chamber and metering of the metal melt by means of a filling chamber vacuum
  • Fig. 2 shows the pressure distribution in the filling chamber during the
  • Fig. 5 shows the pressure curve in the holding furnace and filling chamber during the metering and form filling phase
  • Fig. 6 shows another way of printing in
  • Holding oven and in the filling chamber 1 shows schematically a die casting machine 1 with two mold halves 2, 3, in the parting plane 4 of which a mold cavity 5 is incorporated.
  • the molten metal 6 enters the mold cavity 5 from a holding furnace 7, in which it is kept at an adjustable temperature above the liquidus temperature, via a heatable suction pipe 8 and a horizontally arranged filling chamber 9.
  • a movable means (not shown) (arrow 10 ) Piston rod 13 carries at the end a casting piston 14 which is guided in the filling chamber 9. This presses the molten metal 6 after its metered introduction into the filling chamber 9 into the mold cavity 5.
  • an inert gas e.g. nitrogen, Ar ⁇ cn - filled tank volume 19
  • connection 20 on the mold halves 2, 3 there is a further valve 21 via a feed line 22, which branches in the area of a four-way switching valve 23 (lines 22.1, 22.2), with pre-definable negative pressures (vacuum I, II) Tank containers 24.25 in connection.
  • the four-way switching valve 23 also has a connection 26 opening into the surroundings (atmospheric pressure).
  • the molten metal 6 is introduced into the filling chamber 9 in a metered manner by applying a relatively high negative pressure (vacuum I), which is approximately in the range from 30 to 50 mbar (absolute), the metering process being ended and opening at time A.
  • the vacuum II (by actuating the four-way switching valve 23) is switched, which is reached approximately at time B.
  • the plunger 14 is set in motion; this movement phase extends to time F, the remaining filling chamber volume is completely filled.
  • the vacuum I is switched over again, which is reached at E and is also present in the mold cavity 5. A further flow of molten metal 6 out of the hot spot 7 cannot take place since the casting piston 14 has just passed over the suction pipe connection.
  • FIG. 3 Another alternative of the pressure guide is shown in FIG. 3.
  • the dosing as far as the size (orifice diameter; the metal melt filler opening is maintained, takes place over a longer period of time at a lower one, approximately in the range from 650 to 750 mbar (absolute, lying vacuum III Holding the metal melt level in the filling chamber 9 requires the required vacuum II (corresponding to the example according to FIG. 2), which is maintained at least until the pouring plunger 14 has initiated the filling chamber filling phase at time C and then passed the suction pipe connection. Repeat starting with D. the processes known from the example according to FIG. 2.
  • the vacuum III can be achieved, for example, by switching on the very high vacuum I via the valve 21 connected to the mold pins 2, 3, while at the same time drying, cleaned air or an inert gas (e.g. Nitrogen, argon) is supplied. In this way, vacuum II according to FIGS. 2 and 3 could also be generated if necessary. The tank container 25 would then be unnecessary. Corresponding pressure variations are possible with the aid of the pressure control valve 18.
  • an inert gas e.g. Nitrogen, argon
  • the control of the casting piston movement can be accomplished, for example, in connection with pressure switches, pressure measuring devices or temperature sensors which are known in the prior art and are arranged in the filling chamber 9 or near the film cavity 5.
  • the pressure control during the metering phase according to the example in FIG. 2 has the advantage that the filling chamber 9 and mold cavity 5 can be cleaned and degassed very quickly and, moreover, the metering process is completed relatively quickly. Any sealing problems that may occur are avoided with the pressure guide according to the example according to FIG. 3.
  • Both versions have the common advantage that an inert gas purging of the filling chamber 9 and mold cavity 5 is possible in a particularly simple manner and that the wear of the filling chamber 9 and casting piston 14 can be kept low with a relatively quiet molten metal 6.
  • the die casting machine 27 according to FIG. 4 has a certain degree of correspondence with that according to FIG. 1, so that elements of identical construction and function are provided with the same reference numerals.
  • the main difference can be seen in the fact that the metering of the molten metal 6 does not take place by means of vacuum application to the filling chamber 9, but rather in that a closed holding furnace cavity 28 is supplied via a feed line 29 with interposed switching and pressure control valves 31, 30 is connected to the tank volume 19 and can therefore be placed under an adjustable excess pressure. This has the effect that the molten metal 6 rises in a dip tube 33 immersed in it and thus reaches the filling chamber 9 connected to it.
  • FIGS. 5 and 6 The pressure control during the metering and mold filling process is shown in two exemplary embodiments in FIGS. 5 and 6.
  • the times C and F indicated in these p / t diagrams again characterize, as a remedial measure the examples according to FIGS. 2 and 3, the respective beginning of the movement of the casting piston 14 in order to first fill the entire filling chamber volume with molten metal 6 (C) and to press the molten metal 6 into the mold cavity 5 in a "shot" in the subsequent mold filling phase (F).
  • Points B, E and G each indicate the point in time at which a newly allocated pressure level is reached or the end of the form filling phase.
  • an overpressure p 1 of about 0.4 bar above atmospheric pressure is set up to the end (A, the filling and metering phase in the hot-oven furnace cavity 28. If the desired filling level is reached, the pressure is reduced to a lower level Pressure level p 2 (approx. 0.15-0.25 bar above atmospheric pressure) is reduced, which is sufficient to maintain the liquid level of the molten metal 6.
  • the filling chamber 9 itself is at atmospheric pressure IV (connection 26 of the four-way switch) - Ventiies 23)
  • IV connection 26 of the four-way switch
  • p a the pressure in the holding furnace cavity 28 is reduced to atmospheric pressure p a , while at the same time the high vacuum already known from the preceding examples is achieved by the corresponding position of the switching valve 23 in the mold cavity 5 and in the filling chamber 9 I is generated further flow of molten metal 6 from the holding furnace 34 cannot take place since the casting piston 14 has just passed over the intake manifold connection.
  • the end of the filling and metering phase can be controlled in a known manner in terms of time or by means of a corresponding sensor (melt contact, thermocouple).
  • the initiation of the piston movement of the casting piston 14 then takes place as a function of the time of the filling and metering phase or via pressure switches or pressure measuring devices which are also known in the prior art.
  • the setting of the desired negative pressure in the filling chamber 9 or in the mold cavity 5 can in turn be achieved by an interaction between the negative pressure application via the valve 21 connected to the mold halves 2, 3 and by switching on dry air or inert gas from the tank chamber 19 via the nozzle 15 can be achieved.

Abstract

Selon un procédé de fabrication de pièces coulées à l'aide d'une machine à coulée sous pression (1), l'introduction dans une chambre de remplissage (9) du métal en fusion (6) contenu dans un réservoir (7) résulte d'une pression différentielle réglable entre les deux, le métal en fusion (6) étant pressé dans une cavité de moule (5) par un piston d'injection (14) situé du côté de la chambre de remplissage, après une phase de remplissage et de dosage. Afin d'améliorer la qualité des pièces coulées par rapport aux procédés connus, le procédé décrit se caractérise par les étapes suivantes: réduction de la pression différentielle, une fois la phase de remplissage et de dosage achevée, jusqu'à une valeur permettant de maintenir le niveau de remontée du métal en fusion dans la chambre de remplissage (9); le maintien de cette pression différentielle réduite (DELTAp) pendant une période prédéterminable du mouvement du piston d'injection, jusqu'à ce que le volume de la chambre de remplissage soit entièrement rempli; et l'augmentation ultérieure de la pression différentielle avant le début de la phase de remplissage des moules.According to a method of manufacturing cast parts using a pressure casting machine (1), the introduction into a filling chamber (9) of the molten metal (6) contained in a tank (7) results an adjustable differential pressure between the two, the molten metal (6) being pressed in a mold cavity (5) by an injection piston (14) located on the side of the filling chamber, after a filling phase and dosage. In order to improve the quality of the castings compared to known methods, the method described is characterized by the following steps: reduction of the differential pressure, once the filling and dosing phase is completed, up to a value making it possible to maintain the level of rise of the molten metal in the filling chamber (9); maintaining this reduced differential pressure (DELTAp) for a predetermined period of movement of the injection piston, until the volume of the filling chamber is completely filled; and the subsequent increase in the differential pressure before the start of the mold filling phase.

Description

B E S C H R E I B U N G  DESCRIPTION
Verfahren zur Herstellung von Process for the production of
Gußstücken mittels einer Druckgießmaschine  Castings using a die casting machine
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Gußstücken mittels einer Druckgießmaschine gemäß den weiteren Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a method for producing castings by means of a die casting machine according to the further features according to the preamble of patent claim 1.
Beim Druckgießen wird die Metallschmelze aus einer. Warmhalteofen in dosierter Menge in eine Füllkammer gegeben, von wo aus sie mittels eines Gießkolbens in einen die Gestalt des späteren Gußstückes bestimmenden Formhohlraum "eingeschossen" wird. During die casting, the molten metal becomes one. The holding furnace is added in a metered amount to a filling chamber, from where it is "shot" into a mold cavity which determines the shape of the later casting by means of a casting piston.
Das Druckgießen ist ein besonders wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung gerade auch von kompliziert geformten Werkstücken und erlaubt in der Regel eine hohe Produktionsleistung, d. h. Gußstückausbringung. Als problematisch erweist sich aber stets, daß in der Füllkammer bzw. im Formhohlraum enthaltene Gase und sonstige Verunreinigungen während des Gießens in der Metallschmelze, beispielsweise Aluminium, eingelagert werden, so daß porige und verunreinigte Gefügebereiche enstehen, die die Gußstück-Qualität insgesamt beeinträchtigen und die Weiterverarbeitung (z. B. Vergüten) gegebenenfalls sogar unmöglich machen können. Die casting is a particularly economical process for the production of workpieces of complex shapes and generally allows a high production output, i. H. Casting application. However, it always proves to be problematic that gases and other impurities contained in the filling chamber or in the mold cavity are stored in the molten metal, for example aluminum, during the casting, so that porous and contaminated microstructure regions arise which adversely affect the casting quality as a whole and which Further processing (e.g. tempering) may even make it impossible.
Das Einbringen der Metallschmelze in die Füllkammer kann durch einstellbare Druckdifferenzen zwischen dieser und dem Warmhalteofen erreicht werden. Dabei wird die Schmel ze, wenn im Warmhalteofen ein Überdruck herrscht, in die Füilkammer gedrückt, während sie bei Anlegen eines Vakuums in der Füllkammer über ein Saugrohr quasi in diese hineingezogen wird (DE-OS 14 58 151). Gerade mit dem letztgenannten Verfahren läßt sich bei ausreichend bemessener Vakuumzeit erreichen, daß der Einschluß von Verunreinigungen in den Gußstücken und die Bildung von Oxicpartikeln aufgrund noch vorhandenem Rest-Sauerstoff auf ein geringes Maß abgesenkt werden kann. The molten metal can be introduced into the filling chamber by means of adjustable pressure differences between the latter and the holding furnace. The meltdown ze, when there is an overpressure in the holding furnace, pressed into the filling chamber, while it is drawn into the filling chamber via a suction tube as it were when a vacuum is applied (DE-OS 14 58 151). With the last-mentioned method in particular, it can be achieved, with a sufficiently long vacuum time, that the inclusion of impurities in the castings and the formation of oxic particles can be reduced to a low level due to residual oxygen which is still present.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei dessen Anwendung die Gußstück-Qualität bei gleichzeitig hoher Produktionsleistung weiter gesteigert werden kann. It is the object of the invention to provide a method, in the application of which the casting quality can be further increased while at the same time having a high production output.
Dies ist erfindungsgemäß mit einer Verfahrensweise möglich, wie sie im Patentanspruch 1 beschrieben ist. Patentanspruch 8 beschreibt den Aufbau einer hi e rfür besonders geeigneten Druckgießmaschine. According to the invention, this is possible with a procedure as described in claim 1. Claim 8 describes the structure of a hi e r die casting machine particularly suitable.
Durch die vorgeschlagene Druckführung im Warmhaiteofen und/oder in der Füilkammer während der Dosier- und Form- füliphase läßt sich die gewünschte Gußstück-Qualität erreichen. The proposed casting quality can be achieved through the proposed pressure control in the hot-air furnace and / or in the filling chamber during the metering and filling phase.
Zwar ist bereits in der DE 30 41 340 C2 ein Verfahren zur Herstellung gasarmer, porenarmer und oxidarmer Gußstücke mitteis einer Kaltkammer-Druckgießmaschine beschrieben, bei dem im zylindrischen Spalt zwischen Gießkclben und Gießkammer ein weiteres Vakuum angelegt wird, das mit dem vom Formhohlraum her angelegten Vakuum zusammenwirkt und in der Gießkammer bis zum Abschluß der Formfüilphase in vollem Umfang aufrechterhalten wird. Anregungen für die erfindungsgemäße Verfahrensweise nach Patentanspruch 1 lassen sich aus diesem Stand der Technik allerdings nicht ableiten. DE 30 41 340 C2 already describes a process for producing low-gas, low-pore and low-oxide castings by means of a cold chamber die casting machine, in which a further vacuum is applied in the cylindrical gap between the casting plunger and the casting chamber, which vacuum is applied with the vacuum from the mold cavity cooperates and in the casting chamber until the completion of the Form filling phase is fully maintained. However, suggestions for the procedure according to the invention according to claim 1 cannot be derived from this prior art.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Un- teransprüchen. Die nachstehend beschriebenen Ausfüh- rungsbeispiele erläutern den jeweils zur Durchführung des Verfahrens verwendeten Aufbau einer Druckgießmaschine in schematisierter Form und den Druckverlauf während, der Dosier- und Formfüilphase. Die zugehörige Zeichung zeigt in Further developments of the invention result from the subclaims. The exemplary embodiments described below explain the structure of a die casting machine used in each case for carrying out the method in a schematic form and the pressure profile during the metering and form filling phase. The corresponding drawing shows in
Fig. 1 eine Druckgießmaschine mit horizontal gerichteter Füllkammer und Dosierung der Metallschmelze mittels Füllkammer-Unterdruck, 1 shows a die casting machine with a horizontally directed filling chamber and metering of the metal melt by means of a filling chamber vacuum,
Fig. 2 den Druckveriauf in der Füllkammer während der Fig. 2 shows the pressure distribution in the filling chamber during the
Dosier- und Formfüilphase,  Dosing and form filling phase,
Fig. 3 eine Abwandlung des Druckverlaufes in der Füllkammer während der Dosier- und Formfüilphase, 3 shows a modification of the pressure curve in the filling chamber during the metering and form filling phase,
Fig. 4 eine Druckgießmaschine mit horizontal gerichteter Füllkammer und Dosierung der Metallschmelze mittels Überdruck im Warmhalteofen, 4 a die casting machine with a horizontally directed filling chamber and metering of the molten metal by means of excess pressure in the holding furnace,
Fig. 5 den Druckverlauf in Warmhalteofen und Füllkammer während der Dosier- und Formfüilphase und Fig. 5 shows the pressure curve in the holding furnace and filling chamber during the metering and form filling phase and
Fig. 6 eine weitere Möglichkeit der Druckführung im Fig. 6 shows another way of printing in
Warmhalteofen und in der Füllkammer In Fig. 1 ist schmematisiert eine Druckgießmaschine 1 mit zwei Formhälften 2,3 gezeigt, in deren Trennebene 4 ein Formhohiraum 5 eingearbeitet ist. Die Metallschmelze 6 gelangt von einem Warmhalteofen 7, in dem sie auf einer einstellbaren, oberhalb der Liquidustemperatur liegenden Temperatur gehalten wird, über ein beheizbares Saugrohr 8 und eine waagrecht angeordnete Füllkammer 9 in den Formhohlraum 5. Eine mittels nicht näher gezeigter Mittel bewegbare (Pfeil 10) Kolbenstange 13 trägt endseitig einen in der Füllkammer 9 geführten Gießkolben 14. Dieser drückt die Metallschmelze 6 nach ihrem dosierten Einbringen in die Füilkammer 9 in den Formhohlraum 5. Holding oven and in the filling chamber 1 shows schematically a die casting machine 1 with two mold halves 2, 3, in the parting plane 4 of which a mold cavity 5 is incorporated. The molten metal 6 enters the mold cavity 5 from a holding furnace 7, in which it is kept at an adjustable temperature above the liquidus temperature, via a heatable suction pipe 8 and a horizontally arranged filling chamber 9. A movable means (not shown) (arrow 10 ) Piston rod 13 carries at the end a casting piston 14 which is guided in the filling chamber 9. This presses the molten metal 6 after its metered introduction into the filling chamber 9 into the mold cavity 5.
Dem Anschluß des Saugrohres 8 an der Füllkammer 9 diametral gegenüberliegend mündet in diese ein Ventil 15, das über eine Zufuhrleitung 16 mit Schaltventii 17 und Druckregelventil 18 mit einem Inertgas (z.B. Stickstcfr, Arαcn - gefüllten Tankvclumen 19 in Verbindung steht. The connection of the suction pipe 8 to the filling chamber 9 diametrically opposite ends in this a valve 15 which is connected via a supply line 16 with switching valve 17 and pressure control valve 18 with an inert gas (e.g. nitrogen, Arαcn - filled tank volume 19).
Durch einen Anschluß 20 an den Formhälften 2,3 steht ein weiteres Ventil 21 über eine Zuführleitung 22, weiche sich im Bereich eines Vier-Wege-Schaltventiles 23 verzweigt (Leitungen 22.1, 22.2), mit unter vorgebbaren Unterdrücken (Vakuum I, II) stehenden Tankbehältern 24,25 in Verbindung. Das Vier-Wege-Schaltventil 23 besitzt darüber hinaus noch einen in die Umgebung (Atmesphärendruck) mündenden Anschluß 26. Through a connection 20 on the mold halves 2, 3 there is a further valve 21 via a feed line 22, which branches in the area of a four-way switching valve 23 (lines 22.1, 22.2), with pre-definable negative pressures (vacuum I, II) Tank containers 24.25 in connection. The four-way switching valve 23 also has a connection 26 opening into the surroundings (atmospheric pressure).
Mit einer solchermaßen aufgebauten Druckgießmaschine 1 läßt sich in der Füllkammer 9 ein Druckverlauf während der Dosier- und Formfüilphase erreichen, wie er in alternativen Varianten in den Fig. 2 und 3 (p/t-Diagramme) gezeigt ist. Im Warmhalteofen 7 herrscht dabei stets etwa Atmosphärendruck. With a die casting machine 1 constructed in this way, a pressure profile can be maintained in the filling chamber 9 of the metering and form filling phase, as shown in alternative variants in FIGS. 2 and 3 (p / t diagrams). In the holding furnace 7 there is always approximately atmospheric pressure.
Gemäß Fig. 2 erfolgt ein dosiertes Einbringen der Metallschmelze 6 in die Füllkammer 9 durch Aufschalten eines relativ hohen Unterdruckes (Vakuum I), der etwa im Bereich von 30 bis 50 mbar (absolut) liegt, wobei zum Zeitpunkt A der Dosiervorgang beendet ist und auf das Vakuum II (durch Eetätigen des Vier-Wege-Schal tventiies 23) umgeschaltet wird, welches etwa zum Zeitpunkt B erreicht ist. Bei C wird der Gießkolben 14 in Bewegung gesetzt; diese Bewegungsphase reicht bis zum Zeitpunkt F, das verbleibende Füllkammervolumen ist vollständig ausgefüllt. Innerhalb dieser Phase wird zum Zeitpunkt D erneut auf das Vakuum I umgeschaltet, welches bei E erreicht ist und auch im Formhohlraum 5 anliegt. Ein weiteres Nachfließen von Metallschmelze 6 aus dem Warm- haitecfen 7 kann dabei nicht erfolgen, da der Gießkolben 14 den Saugrohranschluß gerade überfahren hat. Während das Vakuum II etwa im Bereich von 750 bis 85.0 mbar (absolut) lag, erreicht das spätere Vakuum I wiederum die ursprüngliche Größenordnung von30 bis 50 mbar (absolut). Zum Zeitpunkt F startet der Gießkolben 14 die Formfüilphase (Einschießen der Metallschmelze 6 in den Formhchiraum 5). Dieser Vorgang ist bei G abgeschlossen, das Vier-Wege-Schaltventil 23 schaltet auf Umgebungs- druck (Anschluß 26). According to FIG. 2, the molten metal 6 is introduced into the filling chamber 9 in a metered manner by applying a relatively high negative pressure (vacuum I), which is approximately in the range from 30 to 50 mbar (absolute), the metering process being ended and opening at time A. the vacuum II (by actuating the four-way switching valve 23) is switched, which is reached approximately at time B. At C, the plunger 14 is set in motion; this movement phase extends to time F, the remaining filling chamber volume is completely filled. Within this phase, at time D, the vacuum I is switched over again, which is reached at E and is also present in the mold cavity 5. A further flow of molten metal 6 out of the hot spot 7 cannot take place since the casting piston 14 has just passed over the suction pipe connection. While the vacuum II was in the range of 750 to 85.0 mbar (absolute), the later vacuum I again reached the original order of 30 to 50 mbar (absolute). At time F, the plunger 14 starts the mold filling phase (injection of the molten metal 6 into the mold cavity 5). This process is completed at G, the four-way switching valve 23 switches to ambient pressure (connection 26).
Eine weitere Alternative der Druckführung ist in Fig. 3 gezeigt. Die wesentliche Abweichung ist darin zu sehen, daß die Dosierung, soweit die Größe (Blendendurchmesser; der Metallschmeizen-Einfüllöffnung beibehalten wird, über einen allerdings längeren Zeitraum bei einem geringeren, etwa im Bereich von 650 bis 750 mbar (absolut, liegenden Vakuum III erfolgt. Danach wird dieses Vakuum III auf das zum Halten des Metallschmeizenpegeis in der Füilkammer 9 erforderliche Vakuum II (entsprechend Beispiel nach Fig. 2) gebracht, das mindestens so lange aufrechterhalten bleibt, bis der Gießkclben 14 im Zeitpunkt C die Füilkammer - Füllphase eingeleitet und danach den Saugrohranschluß überfahren hat. Beginnend mit D wiederholen sich die aus dem Beispiel nach Fig. 2 bekannten Abläufe. Another alternative of the pressure guide is shown in FIG. 3. The main difference is to be seen in that the dosing, as far as the size (orifice diameter; the metal melt filler opening is maintained, takes place over a longer period of time at a lower one, approximately in the range from 650 to 750 mbar (absolute, lying vacuum III Holding the metal melt level in the filling chamber 9 requires the required vacuum II (corresponding to the example according to FIG. 2), which is maintained at least until the pouring plunger 14 has initiated the filling chamber filling phase at time C and then passed the suction pipe connection. Repeat starting with D. the processes known from the example according to FIG. 2.
Das Vakuum III läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß über das an die Formhäiften 2,3 angeschlossene Ventil 21 das sehr hohe Vakuum I zugeschaltet wird, während gleichzeitig über das in die Füilkammer 9 mündende Ventil 15 getrocknete, gereinigte Luft oder ein inertes Gas (z.B. Stickstoff, Argon) zugeführt wird. Auf diese Weise ließe sich gegebenenfalls auch das Vakuum II gemäß Fig. 2 und 3 erzeugen. Der Tankbehälter 25 wäre dann entbehrlich. Entsprechende Druck-Variationsmögiichkeiten sind unter Zuhilfenahme des Druckregelventiles 18 gegeben. The vacuum III can be achieved, for example, by switching on the very high vacuum I via the valve 21 connected to the mold pins 2, 3, while at the same time drying, cleaned air or an inert gas (e.g. Nitrogen, argon) is supplied. In this way, vacuum II according to FIGS. 2 and 3 could also be generated if necessary. The tank container 25 would then be unnecessary. Corresponding pressure variations are possible with the aid of the pressure control valve 18.
Die Steuerung der Gießkolbenbewegung läßt sich beispielsweise in Verbindung mit in der Füllkammer 9 bzw. nahe des Fcrmhohiräumes 5 angeordneten, im Stand der Technik bekannten Druckschaltern, Druckmeßeinrichtungen oder Temperatursensoren bewerkstelligen. Die Druckführung während der Dosierphase gemäß Beispiel nach Fig. 2 hat den Vorteil, daß Füllkammer 9 und Formhohlraum 5 sehr schnell gereinigt und entgast werden können und überdies der Dosiervorgang relativ rasch abgeschlossen ist. Möglicherweise auftretende Dichtungs- probleme werden mit der Druckführung gemäß Beispiel nach Fig. 3 vermieden. Beide Ausführungsvarianten haben den gemeinsamen Vorteil, daß auf besonders einfache Weise eine Inertgasspülung von Füllkammer 9 und Formhohlraum 5 möglich ist und daß bei einer relativ ruhigen Metallschmelze 6 der Verschleiß von Füllkammer 9 und Gießkolben 14 gering gehalten werden kann. The control of the casting piston movement can be accomplished, for example, in connection with pressure switches, pressure measuring devices or temperature sensors which are known in the prior art and are arranged in the filling chamber 9 or near the film cavity 5. The pressure control during the metering phase according to the example in FIG. 2 has the advantage that the filling chamber 9 and mold cavity 5 can be cleaned and degassed very quickly and, moreover, the metering process is completed relatively quickly. Any sealing problems that may occur are avoided with the pressure guide according to the example according to FIG. 3. Both versions have the common advantage that an inert gas purging of the filling chamber 9 and mold cavity 5 is possible in a particularly simple manner and that the wear of the filling chamber 9 and casting piston 14 can be kept low with a relatively quiet molten metal 6.
Die Druckgießmaschine 27 nach Fig. 4 weist in einem gewissen Umfang Übereinstimmungen mit derjenigen nach Fig. 1 auf, so daß bau- und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der wesentliche Unterschied ist darin zu sehen, daß die Dosierung der Metallschmelze 6 nicht mittels Vakuum-Beaufschlagung der Füilkammer 9, sondern dadurch erfolgt, daß ein abgeschlossener Warmhalteofen-Hohlraum 28 über eine Zuführleitung 29 mit zwischengeschalteten Schalt- und Druckre- geiventilen 31, 30 mit dem Tankvolumen 19 in Verbindung steht und dadurch unter einen einstellbaren Überdruck setzbar ist. Dies bewirkt, daß die Metallschmelze 6 in einem in sie eintauchenden Steigrohr 33 aufsteigt und so in die daran angeschlossene Füllkammer 9 gelangt. The die casting machine 27 according to FIG. 4 has a certain degree of correspondence with that according to FIG. 1, so that elements of identical construction and function are provided with the same reference numerals. The main difference can be seen in the fact that the metering of the molten metal 6 does not take place by means of vacuum application to the filling chamber 9, but rather in that a closed holding furnace cavity 28 is supplied via a feed line 29 with interposed switching and pressure control valves 31, 30 is connected to the tank volume 19 and can therefore be placed under an adjustable excess pressure. This has the effect that the molten metal 6 rises in a dip tube 33 immersed in it and thus reaches the filling chamber 9 connected to it.
Die Druckführung während des Dosier- und Formfüllvorganges ist in zwei Ausführungsbeispielen in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Die in diesen p/t-Diagrammen angegebenen Zeitpunkte C und F kennzeichnen wiederum, entsorecnend den Beispielen nach den Fig. 2 und 3, den jeweiligen Bewegungsbeginn des Gießkolbens 14, um zunächst das ganze Füllkammervolumen mit Metallschmelze 6 zu füllen (C) und um in der anschließenden Formfüilphase in einem "Schuß" die Metallschmelze 6 in den Formhohlraum 5 zu pressen (F). Die Punkte B, E und G kennzeichnen jeweils den Zeitpunkt, zu dem ein neu eingesteiltes Druckniveau erreicht ist bzw. das Ende der Formfüilphase. The pressure control during the metering and mold filling process is shown in two exemplary embodiments in FIGS. 5 and 6. The times C and F indicated in these p / t diagrams again characterize, as a remedial measure the examples according to FIGS. 2 and 3, the respective beginning of the movement of the casting piston 14 in order to first fill the entire filling chamber volume with molten metal 6 (C) and to press the molten metal 6 into the mold cavity 5 in a "shot" in the subsequent mold filling phase (F). Points B, E and G each indicate the point in time at which a newly allocated pressure level is reached or the end of the form filling phase.
Beiden Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 5 und 6 ist gemeinsam, daß das Einfüllen und Dosieren der Metallschmelze 6 in die Füilkammer 9 und das anschließende Halten auf einer gewissen Füllhöhe durch eine Wechselwirkung von im Warmhai teofen 34 und in der Füllkammer 9 erzeugten Drücken herbeigeführt wird. 5 and 6 is common in that the filling and metering of the molten metal 6 in the filling chamber 9 and the subsequent holding at a certain filling level is brought about by an interaction of hot oven 34 and generated in the filling chamber 9 pressures.
Wie sich aus Fig. 5 ergibt, wird bis zum Abschluß (A, der Füll- und Dosierphase im Warmhaiteofen-Hohiraum 28 ein Überdruck p1 von etwa 0,4 bar über Atmosphärendruck eingestellt. Ist die gewünschte Füiihöhe erreicht, so wird auf ein geringeres Druckniveau p2 (ca. 0,15-0,25 bar über Atmcsphärendruck) reduziert, weiches ausreicht, den Flüssigkeitsstand der Metallschmelze 6 zu halten. Die Füilkammer 9 selbst steht während dieser Zeit unter Atmosphärendruck IV (Anschluß 26 des Vier-Wege-Schalt- ventiies 23). Zu einem vorgegebenen Zeitpunkt D wird der Druck im Warmhalteofen-Hohlraum 28 auf Atmosphärendruck pa reduziert, während gleichzeitig durch entsprechende Stellung des Schal tventiles 23 im Formhohlraum 5 und in der Füilkammer 9 das bereits aus den vorangegangenen Beispielen bekannte hohe Vakuum I erzeugt wird. Ein weiteres Nachfließen von Metallschmelze 6 aus dem Warmhalteofen 34 kann dabei nicht erfolgen, da der Gießkolben 14 den Saugrohranschluß gerade überfahren hat. 5, an overpressure p 1 of about 0.4 bar above atmospheric pressure is set up to the end (A, the filling and metering phase in the hot-oven furnace cavity 28. If the desired filling level is reached, the pressure is reduced to a lower level Pressure level p 2 (approx. 0.15-0.25 bar above atmospheric pressure) is reduced, which is sufficient to maintain the liquid level of the molten metal 6. During this time, the filling chamber 9 itself is at atmospheric pressure IV (connection 26 of the four-way switch) - Ventiies 23) At a predetermined point in time D the pressure in the holding furnace cavity 28 is reduced to atmospheric pressure p a , while at the same time the high vacuum already known from the preceding examples is achieved by the corresponding position of the switching valve 23 in the mold cavity 5 and in the filling chamber 9 I is generated further flow of molten metal 6 from the holding furnace 34 cannot take place since the casting piston 14 has just passed over the intake manifold connection.
Die Druckführung beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 entspricht zunächst der oben beschriebenen. Am Ende der Füll- und Dosierphase (Zeitpunkt A) wird nun allerdings der Hohlraum 28 im Warmhalteofen 34 lediglich noch mit Atmesphärendruck pa beaufschlagt. Zeitgleich hiermit wird in der Füllkammer 9 über die aus den vorausgehenden Beispielen bekannten Mittel das Vakuum II erzeugt, so daß entsprechend dem Beispiel gemäß Fig. 5 letztlich wieder die zur Aufrechterhaltung der Metalischmelzen- Füiistandshöhe erforderliche Druckdifferenz Δp vorliegt. Bei D wird dann unter Aufrechterhaltung des Druckniveaus im Warmhalteofen-Hohlraum 28 in der Füllkammer 9 das hohe Vakuum I aufgebaut. 6 corresponds initially to that described above. At the end of the filling and metering phase (time A), however, the cavity 28 in the holding furnace 34 is only subjected to atmospheric pressure p a . At the same time, the vacuum II is generated in the filling chamber 9 using the means known from the preceding examples, so that, in accordance with the example according to FIG. 5, the pressure difference Δp required to maintain the metal melt level is finally restored. At D the high vacuum I is then built up while maintaining the pressure level in the holding furnace cavity 28 in the filling chamber 9.
Das Ende der Füll- und Dosierphase kann in bekannter Weise zeitlich oder mittels eines entsprechenden Sensors (Schmeizenkontakt, Thermoelement) gesteuert werden. Die Einleitung der Kolbenbewegung des Gießkolbens 14 erfolgt dann in zeitlicher Abhängigkeit von der Füll- und Dosierphase oder über im Stand der Technik ebenfalls bekannte Druckschalter oder Druckmeßeinrichtungen. Die Einstellung des gewünschten Unterdruckes in der Füllkammer 9 bzw. im Formhohlraum 5 kann wiederum durch eine Wechselwirkung zwischen der Unterdruckbeaufschlagung über das an den Formhälften 2,3 angeschlossene Ventil 21 und durch Aufschalten von trockener Luft oder inertem Gas aus dem Tankvclumen 19 über die Düse 15 erreicht werden. The end of the filling and metering phase can be controlled in a known manner in terms of time or by means of a corresponding sensor (melt contact, thermocouple). The initiation of the piston movement of the casting piston 14 then takes place as a function of the time of the filling and metering phase or via pressure switches or pressure measuring devices which are also known in the prior art. The setting of the desired negative pressure in the filling chamber 9 or in the mold cavity 5 can in turn be achieved by an interaction between the negative pressure application via the valve 21 connected to the mold halves 2, 3 and by switching on dry air or inert gas from the tank chamber 19 via the nozzle 15 can be achieved.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Verfahren zur Herstellung von Gußstücken mitteis einer Druckgießmaschine, bei dem das Einbringen von schmelzflüssigem Metall aus einem Vorratsbehälter in eine Füllkammer aufgrund einsteilbarer Druckdifferenzen zwischen beiden erfolgt und nach einer Füll- und Dosierphase ein füllkammerseitiger Gieß- kclben die Metallschmelze in einen Formhohlraum drückt, gekennzeichnet durch die Schritte, - reduzieren der Druckdifferenz nach Abschluß der Füll- und Dosierphase (Zeitpunkt A) auf ein dem Halten der Metallschmelzen-Steighöhe in der Füilkammer (9) dienendes Maß, aufrechterhalten dieser reduzierten Druckdifferenz (Δp) über einen vorgebbaren Zeitraum der Gießkolbenbewegung zum vollständigen Ausfüllen des Füiikammervolumens mit nachfolgender Erhöhung der Druckdifferenz vor Beginn der Formfüilphase (Zeitpunkt F). 1. A process for the production of castings by means of a die casting machine, in which molten metal is introduced from a storage container into a filling chamber due to adjustable pressure differences between the two, and after a filling and metering phase, a pouring chamber on the filling chamber side presses the metal melt into a mold cavity through the steps, - reduce the pressure difference after completion of the filling and metering phase (time A) to a level serving to hold the molten metal height in the filling chamber (9), maintain this reduced pressure difference (Δp) over a predeterminable period of time of the pouring piston movement Complete filling of the filling chamber volume with a subsequent increase in the pressure difference before the start of the form filling phase (time F).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Füllkammer (9) und Formhohlraum (5) mit unterschiedlich hohen Unterdrücken (I, II) beaufschlagbar sind, während im Vorratsbehäiter (7) stets etwa Atmosphärendruck herrscht. 2. The method according to claim 1, characterized in that the filling chamber (9) and mold cavity (5) with different high pressures (I, II) can be acted upon, while there is always approximately atmospheric pressure in the storage container (7).
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein hohes Vakuum I im Bereich von 30 bis 50 mbar (absolut) während der Füll- und Dosierphase, ein geringeres Vakuum II im Bereich von etwa 750 bis 850 mbar (absolut) vor dem Einsetzen der Gießkolbenbewegung und ein erneutes hohes Vakuum I zu einem vor der Formfüilphase (Einschießen der Metallschmelze 6 in den Formhohlraum 5) des Gießkolbens 14 gelegenen Zeitpunkt. 3. The method according to claim 2, characterized by a high vacuum I in the range from 30 to 50 mbar (absolute) during the filling and dosing phase, a lower vacuum II in the range from approximately 750 to 850 mbar (absolute) before the onset of the casting piston movement and a new high vacuum I to one before the mold filling phase (injection of the molten metal 6 into the mold cavity 5) of the casting piston 14.
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein geringeres Vakuum III im Bereich von 650 bis 750 mbar (absolut) während der Füll- und Dosierphase. 4. The method according to claim 3, characterized by a lower vacuum III in the range from 650 to 750 mbar (absolute) during the filling and metering phase.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenzen durch eine Wechselwirkung von sowohl im Metallschmelzen-Vorratsbehälter (34) als auch in der Füllkammer (9) erzeugbaren Drücken herbeigeführt werden. 5. The method according to claim 1, characterized in that the pressure differences are brought about by an interaction of both in the molten metal reservoir (34) and in the filling chamber (9) producible pressures.
6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter-Überdruck p1 von etwa 400 mbar während der Füll- und Dosierphase und eine sich daran anschließende Reduzierung auf einen Überdruck p2 von etwa 150 bis 250 mbar vor Beginn der Gießkolbenbewegung und weitere Reduzierung auf Atmosphärendruck pA bei gleichzeitigem Anlegen eines hohen Vakuums I von etwa 30 bis 50 mbar (absolut) in der Füllkammer (9) vor Beginn der Formfüilphase. 6. The method according to claim 5, characterized by a reservoir overpressure p 1 of about 400 mbar during the filling and metering phase and a subsequent reduction to an overpressure p 2 of about 150 to 250 mbar before the start of the casting piston movement and further reduction Atmospheric pressure p A with simultaneous application of a high vacuum I of about 30 to 50 mbar (absolute) in the filling chamber (9) before the start of the mold filling phase.
7. Verfahren, nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter-Überdruck p1 von etwa 400 mbar während der Füll- und Dosierphase mit anschließender Reduzierung auf Atmosphärendruck pa bei gleichzeitigem Anlegen eines Vakuums II von etwa 750 bis 850 mbar (absolut) in der Füllkammer (9) vor Beginn der Gießkolbenbewegung und daran anschließendem Anlegen eines hohen Vakuums II von etwa 30 bis 50 mbar (absolut) in der Füllkammer (9) vor einem Zeitpunkt zu dem der Gießkolben (14) die Formfüilphase einleitet. 7. The method according to claim 5, characterized by a reservoir pressure p 1 of about 400 mbar during the filling and metering phase with subsequent reduction to atmospheric pressure p a while simultaneously applying a vacuum II of approximately 750 to 850 mbar (absolute) in the filling chamber (9) before the start of the casting piston movement and subsequent application of a high vacuum II of approximately 30 up to 50 mbar (absolute) in the filling chamber (9) before a time at which the casting piston (14) initiates the mold filling phase.
Druckgießmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus Formhälften (2, 3), in deren Trennebene (4) der Formhohiraum (5) eingearbeitet ist, wobei die Metallschmelze (6) von dem als Warmhalteofen (7,34) ausgebiideten Vorratsbe- hälter über dessen Saugrohr/Steigrohr (8, 33) in die in den Formhohiraum (5) mündende Füilkammer (9) gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Anschlusses des Saugrohres/Steigrohres (8, 33) an der Füilkammer (9) ein Ventil (15) angesetzt ist, das über eine Zuführleitung (16) mit Schaltventii (17) und Druckregelventil (18) mit einem mit trockener Luft oder mit einem Inertgas gefüllten Tankvolumen (19) in Verbindung steht, während ein an die Formhäiften (2,3) angeschlossenes Ventil (21) über eine Zufuhrleitung (22), welche sich im Bereich eines Vier-Wege-Schaltventiles (23) verzweigt (Leitungen 22.1, 22.2), mit unter vorgebbaren Unterdrücken (Vakuum I, II) stehenden Tank- behäitern (24, 25) in Verbindung steht. Druckgießmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Warmhalteofen-Hohlraum (28) oberhalb der Metallschmelze (6) über eine Zufuhrleitung (29) mit zwischengeschalteten Schalt- und Druckregelventilen (31, 30) mit dem Tankvolumen (19) in Verbindung steht. Die casting machine for carrying out the method according to claim 1, consisting of mold halves (2, 3), in the parting plane (4) of which the mold cavity (5) is incorporated, the molten metal (6) being held by the storage tank (7.34) designed as a holding furnace. container via its suction pipe / riser pipe (8, 33) into the filling chamber (9) opening into the mold cavity (5), characterized in that in the area of the connection of the suction pipe / riser pipe (8, 33) to the filling chamber (9) Valve (15) is attached, which is connected via a supply line (16) with switching valve (17) and pressure control valve (18) to a tank volume (19) filled with dry air or with an inert gas, while a valve (2, 3) connected valve (21) via a feed line (22) which branches in the area of a four-way switching valve (23) (lines 22.1, 22.2), with tank containers under predeterminable negative pressure (vacuum I, II) ( 24, 25) is connected. Die casting machine according to claim 8, characterized in that the holding furnace cavity (28) above the molten metal (6) is connected to the tank volume (19) via a feed line (29) with interposed switching and pressure control valves (31, 30).
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