EP1336445A1 - Druckgiessmaschine und Verfahren zur Kolbenschmierung - Google Patents

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EP1336445A1
EP1336445A1 EP02405125A EP02405125A EP1336445A1 EP 1336445 A1 EP1336445 A1 EP 1336445A1 EP 02405125 A EP02405125 A EP 02405125A EP 02405125 A EP02405125 A EP 02405125A EP 1336445 A1 EP1336445 A1 EP 1336445A1
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EP
European Patent Office
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filling chamber
piston
release agent
casting machine
liquid metal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02405125A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Plötz
Johann Fakler
Elizabeth Wenzel
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.)
3A Composites International AG
Original Assignee
Alcan Technology and Management Ltd
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Publication date
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Classifications

    • 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
    • B22D17/2015—Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/2038—Heating, cooling or lubricating the injection unit

Definitions

  • the invention relates to a die casting machine with a movable and a fixed mold half, which in the closed position delimit a mold cavity, a filling chamber for holding liquid metal, one in the Filling chamber slidable piston on a piston rod for ejecting the liquid metal from the filling chamber and shooting in in the mold cavity, and a device for supplying lubricant for the piston into the filling chamber.
  • the invention further relates to a method for lubricating the piston in the filling chamber of a die casting machine.
  • liquid metal is dosed into the filling chamber, with the piston ejected from the filling chamber and into the mold cavity injected.
  • the hot cylindrical ones The inner wall of the filling chamber has sliding pistons or their piston rings high Exposed to stress. Lubrication of the piston is therefore essential.
  • Today's pistons are made of a Cu-Be alloy or steel. Piston greases and oils as well as granules or pellets are used as lubricants for use. Graphite-free or graphite-containing piston oils are dripped or Spray lubrication applied. The application occurs with drip lubrication the piston while it is at the beginning of its stroke. In the Spray lubrication is also at the beginning of the stroke of the piston, and spraying takes place through the metal filler opening, i.e. in front of the piston.
  • the invention is based on a first object, a die casting machine type mentioned in such a way that a piston lubricant is optimally applied to the piston and the inner wall of the filling chamber.
  • a second object of the invention is to provide an improved one Lubrication process in a die casting machine of the type mentioned with an environmentally friendly lubricant.
  • the procedure should at least achieve the lubricating properties of mineral oil-based lubricants.
  • the solution according to the invention is provided by Task that with at least one pipe or nozzle on the stamp rod an opening directed against the piston is defined, and the pipe or the nozzle via a supply line with a reservoir for the lubricant connected is.
  • the lubricant can be easily applied to the piston and the inner wall be applied to the filling chamber.
  • the pipe or nozzle is therefore preferred made of thin metal tube or plastic.
  • the pipe or the nozzle With a small distance between the stamp rod and the inner wall of the Filling chamber can prove to be useful, the pipe or the nozzle and if necessary to arrange part of the supply line in a longitudinal groove in the stamp rod.
  • the pipe or the nozzle can be fastened to the stamp rod by means of at least one fastening element, which should also have the lowest possible mass.
  • Possible fastening elements are, for example, plastic straps such as, for example, cable ties, or pipe clips made of plastic or metal.
  • the mold release agent is preferably a polyethylene primary dispersion anionic and nonionic emulsifiers, known under the trade name HORDAMER PE 34.
  • the mold release agent waxes like Contain polyethylene wax and / or oils such as silicone oil.
  • composition of the mold release agent is expediently so chosen so that a foam forms in the filling chamber when sprayed. This leads to optimal wetting of the piston, possibly the piston rings and the Inner wall of the filling chamber. The excess water / release agent mixture is removed from the filling chamber when the piston moves back.
  • the mold release agent sprayed into the filling chamber advantageously contains 0.5 to 5% by weight solids, preferably 1 to 2% by weight solids, and water as the rest.
  • a die casting machine 10 shown in FIG. 1 for die casting for example Aluminum alloys each have one on a solid machine plate 12a and fixed on a movable machine plate 12b Mold half 14 and movable mold half 16, which in the closed position define a mold cavity 18. Extends into the fixed mold half 14 a filling chamber 20 in which a piston 22 is slidably disposed.
  • the Filling chamber 20 is an opening 24 by hand or automatically with liquid metal fillable.
  • the mold cavity 18 is on the side of the filling chamber 20 from a mold gate 28 and on the opposite side from a vacuum run or Mold exit channel 26 limited.
  • the mold cavity 18 is above the mold exit channel 26 with a vacuum valve 30 in connection, which in turn via a suction channel 32 and via one connected to the suction channel 32 Lock valve 33 is connected to a vacuum container 34.
  • the vacuum container 34 is evacuated by means of a vacuum pump 36.
  • the piston 22 sits on a plunger rod 38 which is operated by means of a hydraulic cylinder 40 is actuated axially in both directions.
  • the piston 22 consists, for example, of a Cu-Be alloy and can also be used Piston rings 42 can be fitted.
  • the filling chamber 20 usually consists of Steel.
  • a piece of pipe 44 is on the plunger rod 38, for example in in the form of a thin metal tube or made of plastic.
  • the attachment takes place via plastic tapes 46, for example in the form of cable ties, or via pipe clamps.
  • a flexible line 48 for example a Plastic tubing or a flexible metal tube connects tube 44 to one Storage vessel 52 for a release agent 54.
  • a Pressure booster 50 switched.
  • Fig. 2 shows the position of the piston at its stroke end in the area of the shaped gate 28, i.e. after the liquid metal has been shot into the Mold cavity 18.
  • the release agent / water mixture 54 from the opening 45 directed against the piston 22 of the pipe section 44 inside of the space between the punch rod 38 and the inner wall of the Filling chamber 20 sprayed against the piston 22.
  • the stamp rod 38 with the spray device and the piston 22 fastened thereon retracted in preparation for the next shot until the plunger 22 comes on stands at the beginning of its stroke.
  • there is excess Release agent / water mixture by means of the piston 22 through the open Ejected end of the filling chamber 20.
  • On the inside wall of the filling chamber 20 thus remains a thinner after the remaining water has evaporated Release agent film.

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Abstract

Bei einer Druckgiessmaschine mit einer beweglichen (16) und einer festen Formhälfte (14), welche in geschlossener Stellung einen Formhohlraum begrenzen, einer Füllkammer (20) zur Aufnahme von flüssigem Metall, einem in der Füllkammer (20) gleitend verschiebbaren, auf einer Stempelstange (38) sitzenden Kolben (22) zum Ausstossen des flüssigen Metalls aus der Füllkammer (20) und Einschiessen in den Formhohlraum, und einer Einrichtung zur Zuführung von Schmiermittel für den Kolben (22) in die Füllkammer (20) ist auf der Stempelstange (38) wenigstens ein Rohr (44) oder eine Düse mit einer gegen den Kolben (22) gerichteten Öffnung (45) festgelegt, und das Rohr (44) oder die Düse ist über eine Zuleitung (48) mit einem Vorratsgefäss (52) für das Schmiermittel (54) verbunden. Ein Formentrennmittel (54) auf Wasserbasis wird während einer Zeitdauer, in welcher der Kolben (22) nach dem Einschiessen des flüssigen Metalls in den Formhohlraum an seinem Hubende steht, in den Zwischenraum zwischen der Stempelstange (38) und der zylinderförmigen Innenwand der Füllkammer (20) in Richtung des Kolbens (22) gesprüht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckgiessmaschine mit einer beweglichen und einer festen Formhälfte, welche in geschlossener Stellung einen Formhohlraum begrenzen, einer Füllkammer zur Aufnahme von flüssigem Metall, einem in der Füllkammer gleitend verschiebbaren, auf einer Stempelstange sitzenden Kolben zum Ausstossen des flüssigen Metalls aus der Füllkammer und Einschiessen in den Formhohlraum, und einer Einrichtung zur Zuführung von Schmiermittel für den Kolben in die Füllkammer. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schmieren des Kolbens in der Füllkammer einer Druckgiessmaschine.
Bei einer Druckgiessmaschine wird flüssiges Metall in die Füllkammer dosiert, mit dem Kolben aus der Füllkammer ausgestossen und in den Formhohlraum eingeschossen. Bei diesem Vorgang sind der an der heissen zylinderförmigen Innenwand der Füllkammer gleitende Kolben bzw. dessen Kolbenringe hohen Belastungen ausgesetzt. Eine Schmierung des Kolbens ist daher unerlässlich.
Die heute üblichen Kolben bestehen aus einer Cu-Be-Legierung oder aus Stahl. Als Schmiermittel kommen Kolbenfette und -öle sowie Granulate oder Pellets zum Einsatz. Grafitfreie oder grafithaltige Kolbenöle werden durch Tropf- oder Sprühschmierung appliziert. Bei der Tropfschmierung erfolgt die Applikation auf den Kolben, während sich dieser an seinem Hubanfang befindet. Bei der Sprühschmierung befindet sich der Kolben ebenfalls an seinem Hubanfang, und die Sprühung erfolgt durch die Metalleinfüllöffnung, d.h. vor dem Kolben.
Die heute üblichen Kolbenschmiermittel sind auf Mineralölbasis aufgebaut und demzufolge wenig umweltverträglich.
Der Erfindung liegt eine erste Aufgabe zugrunde, eine Druckgiessmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein Kolbenschmiermittel optimal auf den Kolben und die Innenwand der Füllkammer aufgetragen wird.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines verbesserten Schmierverfahrens bei einer Druckgiessmaschine der eingangs genannten Art mit einem umweltverträglichen Schmiermittel. Das Verfahren soll mindestens die Schmiereigenschaften der Schmiermittel auf Mineralölbasis erreichen.
Bezüglich der Druckgiessmaschine führt zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe, dass auf der Stempelstange wenigstens ein Rohr oder eine Düse mit einer gegen den Kolben gerichteten Öffnung festgelegt ist, und das Rohr oder die Düse über eine Zuleitung mit einem Vorratsgefäss für das Schmiermittel verbunden ist.
Mit der erfindungsgemässen Anordnung eines Rohres direkt auf der Stempelstange kann das Schmiermittel auf einfache Art auf den Kolben und die Innenwand der Füllkammer appliziert werden.
Da der Kolben beim Einschiessen des flüssigen Metalls in den Formhohlraum stark beschleunigt wird, ist die Masse der auf der Stempelstange montierten Teile möglichst gering zu halten. Das Rohr oder die Düse ist daher vorzugsweise aus dünnem Metallrohr oder aus Kunststoff gefertigt.
Bei geringem Abstand zwischen der Stempelstange und der Innenwand der Füllkammer kann es sich als zweckmässig erweisen, das Rohr oder die Düse und ggf. ein Teil der Zuleitung in einer Längsnut in der Stempelstange anzuordnen.
Das Rohr oder die Düse können mittels wenigstens eines Befestigungselementes, welches ebenfalls eine möglichst geringe Masse aufweisen sollte, an der Stempelstange befestigt sein. Mögliche Befestigungselemente sind beispielsweise Kunststoffbänder wie, z.B. Kabelbinder, oder Rohrschellen aus Kunststoff oder Metall.
Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe bezüglich des Verfahrens führt, dass ein Formentrennmittel auf Wasserbasis während einer Zeitdauer, in welcher der Kolben nach dem Einschiessen des flüssigen Metalls in den Formhohlraum an seinem Hubende steht, in den Zwischenraum zwischen der Stempelstange und der zylinderförmigen Innenwand der Füllkammer in Richtung des Kolbens gesprüht wird.
Bevorzugt ist das Formentrennmittel eine Polyäthylen-Primärdispersion mit anionischen und nichtionogenen Emulgatoren, bekannt unter dem Handelsnamen HORDAMER PE 34. Zusätzlich kann das Formentrennmittel Wachse wie Polyäthylenwachs und/oder Öle wie Silikonöl enthalten.
Zweckmässigerweise wird die Zusammensetzung des Formentrennmittels so gewählt, dass sich beim Einsprühen in der Füllkammer ein Schaum bildet. Dies führt zu einer optimalen Benetzung des Kolbens, ggf. der Kolbenringe sowie der Innenwand der Füllkammer. Das überschüssige Wasser/Trennmittel-Gemisch wird beim Zurückfahren des Kolbens aus der Füllkammer entfernt.
Durch die Verdünnung des Trennmittels mit Wasser wird eine sehr gute Benetzung bei geringer Schmierstoffmasse erreicht. Die durch das Verdampfen des Wasser bewirkte Abkühlung führt zu einer Standzeitverlängerung der Füllkammer, der Kolbenringe und des Kolbens.
Vorteilhafterweise enthält das in die Füllkammer gesprühte Formentrennmittel 0,5 bis 5 Gew.% Feststoffe, vorzugsweise 1 bis 2 Gew.-% Feststoffe, und Wasser als Rest.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in
  • Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Druckgiessmaschine;
  • Fig. 2 ein Detail der Druckgiessmaschine von Fig. 1.
Eine in Fig. 1 dargestellte Druckgiessmaschine 10 zum Druckgiessen von beispielsweise Aluminiumlegierungen weist je eine auf einer festen Maschinenplatte 12a und auf einer beweglichen Maschinenplatte 12b aufgespannte feste Formhälfte 14 und bewegliche Formhälfte 16 auf, die in geschlossener Stellung einen Formhohlraum 18 begrenzen. In die feste Formhälfte 14 erstreckt sich eine Füllkammer 20, in welcher ein Kolben 22 verschiebbar angeordnet ist. Die Füllkammer 20 ist über eine Öffnung 24 von Hand oder automatisch mit Flüssigmetall füllbar.
Der Formhohlraum 18 ist auf der Seite der Füllkammer 20 von einem Formanschnitt 28 und auf der entgegengesetzten Seite von einem Vakuumlauf oder Formaustrittskanal 26 begrenzt. Der Formhohlraum 18 steht über den Formaustrittskanal 26 mit einem Vakuumventil 30 in Verbindung, welches seinerseits über einen Saugkanal 32 und über ein in den Saugkanal 32 geschaltetes Sperrventil 33 mit einem Vakuumbehälter 34 verbunden ist. Der Vakuumbehälter 34 wird mittels einer Vakuumpumpe 36 evakuiert.
Der Kolben 22 sitzt auf einer Stempelstange 38, welche mittels eines Hydraulikzylinders 40 axial in beiden Richtungen betätigt wird.
Der Kolben 22 besteht beispielsweise aus einer Cu-Be-Legierung und kann mit Kolbenringen 42 bestückt sein. Die Füllkammer 20 besteht üblicherweise aus Stahl.
Gemäss Fig. 2 ist auf der Stempelstange 38 ein Rohrstück 44 beispielsweise in der Form eines dünnen Metallrohres oder aus Kunststoff montiert. Die Befestigung erfolgt über Kunststoffbänder 46, beispielsweise in der Form von Kabelbindern, oder über Rohrschellen. Eine flexible Leitung 48, beispielsweise ein Kunststoffschlauch oder ein flexibles Metallrohr, verbindet das Rohr 44 mit einem Vorratsgefäss 52 für ein Trennmittel 54. In die flexible Leitung 48 ist ein Druckverstärker 50 geschaltet.
Fig. 2 zeigt die Stellung des Kolbens an seinem Hubende im Bereich des Formanschnittes 28, d.h. nach erfolgtem Einschiessen des flüssigen Metalls in den Formhohlraum 18. In dieser Stellung wird das Trennmittel/Wasser-Gemisch 54 aus der gegen den Kolben 22 gerichteten Öffnung 45 des Rohrstückes 44 innerhalb des Zwischenraumes zwischen Stempelstange 38 und Innenwand der Füllkammer 20 gegen den Kolben 22 gesprüht. Anschliessend wird die Stempelstange 38 mit der darauf befestigten Sprüheinrichtung und dem Kolben 22 zur Vorbereitung des nächsten Schusses zurückgezogen, bis der Kolben 22 an seinem Hubanfang steht. Bei diesem Zurückziehen des Kolbens 22 wird überschüssiges Trennmittel/Wasser-Gemisch mittels des Kolbens 22 durch das offene Ende der Füllkammer 20 ausgestossen. Auf der Innenwand der Füllkammer 20 verbleibt somit nach dem Abdampfen des restlichen Wassers ein dünner Trennmittelfilm.
Ein auf einer Druckgiessmaschine mit einer Aluminiumlegierung durchgeführter Vergleichsversuch hat gezeigt, dass mit einem üblichen grafithaltigen Schmiermittel auf Mineralölbasis die Standzeit von Kolbenringen bei etwa 300 Schuss lag, während mit einem Formentrennmittel auf Wasserbasis die Standzeit bis zu 15000 Schuss erhöht werden konnte.
Durch die Erhöhung der Standzeiten von Kolben, Kolbenringen und Füllkammer ergibt sich für diese Teile eine geringere Wechselhäufigkeit und damit eine Reduzierung der Stillstandzeiten einer Druckgiessmaschine.
Die Verwendung eines Formentrennmittels auf Wasserbasis für die Kolbenschmierung hat neben einem positiven Umweltaspekt den Vorteil, dass für die Form und für die Füllkammer bzw. den Kolben ein einheitliches Trennmittel / Schmiermittel eingesetzt werden kann.

Claims (10)

  1. Druckgiessmaschine mit einer beweglichen (16) und einer festen Formhälfte (14), welche in geschlossener Stellung einen Formhohlraum (18) begrenzen, einer Füllkammer (20) zur Aufnahme von flüssigem Metall, einem in der Füllkammer (20) gleitend verschiebbaren, auf einer Stempelstange (38) sitzenden Kolben (22) zum Ausstossen des flüssigen Metalls aus der Füllkammer (20) und Einschiessen in den Formhohlraum (18), und einer Einrichtung zur Zuführung von Schmiermittel für den Kolben (22) in die Füllkammer (20),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    auf der Stempelstange (38) wenigstens ein Rohr (44) oder eine Düse mit einer gegen den Kolben (22) gerichteten Öffnung (45) festgelegt ist, und das Rohr (44) oder die Düse über eine Zuleitung (48) mit einem Vorratsgefäss (52) für das Schmiermittel (54) verbunden ist.
  2. Druckgiessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (44) oder die Düse eine möglichst geringe Masse aufweisen.
  3. Druckgiessmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (44) oder die Düse und ggf. ein Teil der Zuleitung (48) in einer Längsnut in der Stempelstange (38) angeordnet ist.
  4. Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (44) oder die Düse mittels wenigstens eines Befestigungselementes (46) mit möglichst geringer Masse an der Stempelstange (38) befestigt ist.
  5. Verfahren zum Schmieren des Kolbens (22) in der Füllkammer (20) einer Druckgiessmaschine mit einer beweglichen (16) und einer festen Formhälfte (14), welche in geschlossener Stellung einen Formhohlraum (18) begrenzen, einer Füllkammer (20) zur Aufnahme von flüssigem Metall, einem in der Füllkammer (20) gleitend verschiebbaren, auf einer Stempelstange (38) sitzenden Kolben (22) zum Ausstossen des flüssigen Metalls aus der Füllkammer (20) und Einschiessen in den Formhohlraum (18), und einer Einrichtung zur Zuführung von Schmiermittel für den Kolben (22) in die Füllkammer (20),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Formentrennmittel (54) auf Wasserbasis während einer Zeitdauer, in welcher der Kolben (22) nach dem Einschiessen des flüssigen Metalls in den Formhohlraum (18) an seinem Hubende steht, in den Zwischenraum zwischen der Stempelstange (38) und der zylinderförmigen Innenwand der Füllkammer (20) in Richtung des Kolbens (22) gesprüht wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Formentrennmittel (54) eine Polyäthylen-Primärdispersion mit anionischen und nicht ionogenen Emulgatoren ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Formentrennmittel (54) zusätzlich Wachse wie Polyäthylenwachs und/oder Öle wie Silikonöl enthält.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Formentrennmittel (54) schaumförmig in die Füllkammer (20) gesprüht wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Füllkammer (20) gesprühte Formentrennmittel (54) 0,5 bis 5 Gew.-% Feststoffe, vorzugsweise 1 bis 2 Gew.-% Feststoffe, und Wasser als Rest enthält.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Formentrennmittel (54) beim Zurückfahren des Kolbens (22) an seinen Hubanfang gleichmässig an der Wand der Füllkammer (20) verteilt und überschüssiges Formentrennmittel (54) aus der Füllkammer (20) entfernt wird.
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