EP1819465B1 - Vakuumdruckgussverfahren - Google Patents

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EP1819465B1
EP1819465B1 EP05813648A EP05813648A EP1819465B1 EP 1819465 B1 EP1819465 B1 EP 1819465B1 EP 05813648 A EP05813648 A EP 05813648A EP 05813648 A EP05813648 A EP 05813648A EP 1819465 B1 EP1819465 B1 EP 1819465B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
vacuum
metal
piston
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP05813648A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1819465A1 (de
Inventor
Hedwig Lismont
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.)
Pfeiffer Vacuum GmbH
Original Assignee
Pfeiffer Vacuum GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Pfeiffer Vacuum GmbH filed Critical Pfeiffer Vacuum GmbH
Publication of EP1819465A1 publication Critical patent/EP1819465A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1819465B1 publication Critical patent/EP1819465B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B22D17/14—Machines with evacuated die cavity
    • 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
    • B22D17/02—Hot chamber machines, i.e. with heated press chamber in which metal is melted
    • B22D17/04—Plunger machines

Definitions

  • the invention relates to a Vakuumdruckguss vide according to the preambles of the first and the sixth claim.
  • Die casting under vacuum has been used for some time in the production of moldings of metals and metal alloys, especially for alloys of metals Al, Mg, Zn and Cu.
  • die casting under vacuum a higher material quality of the parts is achieved because less air and gases are trapped in the material.
  • moldings for example made of aluminum, which should later be subjected to a heat treatment or welded, can hardly be dispensed with vacuum.
  • the vacuum system for such a die-casting process consists essentially of a vacuum vessel brought to negative pressure buffer tank. Sometimes a vacuum pump is directly connected, sometimes a central vacuum system is used. Furthermore, such vacuum systems still include intermediate valves and filters and pressure gauges.
  • the vacuum is created via a vent valve attached to the mold. Only after the casting piston has exceeded the filling opening during the "first casting phase" and thus the connection to the outside atmosphere has been interrupted, can the mold be brought to negative pressure. The process time remaining after exceeding is generally insufficient to provide pressure equalization between the mold cavity and the buffer container or to efficiently evacuate the mold cavity via vacuum pumps. Further, the vacuum achieved is worsened by the narrow cross-sections of the bleed valve and the connection channels that run from the mold cavity to the bleed valve in the mold. Even constrictions in the mold cavity itself can have a negative effect in this regard. Furthermore, leaks, in particular between the casting piston and the casting chamber, lead to poorer and fluctuating vacuum values. The leaks also vary greatly with the wear of the piston and the casting chamber and depend on the temperature.
  • the DE 26 36 665 A1 relates to methods and apparatus for reducing the amount of gas trapped in a casting. It is envisaged to keep the amount of casting material taken from a melt from the time of removal to the time of solidification in the mold under negative pressure.
  • the JP 59 144566 A Proposes to surround the mold chamber of a mold of a vacuum die casting plant with a channel which is evacuated. It is intended to prevent moisture in between the mold halves from outgassing into the mold chamber.
  • a channel surrounding the forming chamber is also provided.
  • the channel and the forming chamber are evacuated as soon as the piston has closed the filling opening for filling the casting material.
  • the JP 57 072766 A proposes a vacuum die casting system in which mold and chamber are evacuated.
  • the piston position is used to set the switching state of valves of the vacuum system.
  • the JP 2004 074 167 A discloses a device for filling a mold with liquid metal.
  • a method is described how liquid metal is filled into a casting chamber with a loading device.
  • the casting chamber is evacuated together with the closed mold.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved Druckg cardclar in which larger ventilation cross-sections are possible, so that a lower vacuum is achieved.
  • the requirements for the piston and the molds with respect to vacuum tightness should be reduced.
  • the dosing accuracy in the filling of the casting chamber with metal or metal alloy should be increased.
  • the new method of claim 1 or claim 6 has at least two vacuum phases in the overall casting cycle in which negative pressure is generated.
  • the first phase the atmosphere is sucked through the casting chamber. This allows to use connections that have much larger cross-sections. Compared to the extraction via the mold or the form valves, significantly better conductivity values in the vacuum system and thus a better final pressure are achieved.
  • the better conductances allow a reduction in the time of the first phase. Since it is possible to achieve a better vacuum more quickly via the large conductance values, it is in comparison with the process EP 0 051 310 A In addition, it is possible to tolerate leaks in the shape and along the piston to a much greater extent.
  • the inventively lockable executed semolina chamber makes it possible to perform the metal dosing regardless of the vacuum with high accuracy.
  • vacuum is generated in a second phase via the mold and thus the final pressure reached is improved.
  • This phase takes place when the molten metal space from the supply line to the first phase vacuum system has been separated. This can be done by moving the casting plunger or by closing a valve in the supply line.
  • the method thus enables an improvement in the quality of the component during die casting of metal or metal alloys.
  • This method can be improved in further embodiments.
  • a vacuum system with one buffer vessel per vacuum phase it is possible to achieve such low pressures in the mold in the second phase that closing of the vent valve is permitted before the metal has reached this valve.
  • Another embodiment achieves a better final pressure, in that the space behind the casting piston also remains evacuated during the first and / or further vacuum phase.
  • This can be achieved in one embodiment in that the space behind the piston forms a unit with a lockable the chamber hood or is in communication with it.
  • a closing chamber with a hood further has the advantage that, after the hood has been closed, can be started immediately with the first phase of the vacuum generation, while the piston has not yet completed the filling opening. As a result, the process time can be shortened by allowing the piston to have a higher speed during the first casting phase. In addition, more time remains for the implementation of the second vacuum stage.
  • no use is made of a lockable hood.
  • the separation of the casting chamber from the outside atmosphere is done by the piston closes the filling opening.
  • the The casting chamber is connected to the supply line of the first vacuum phase via a further generously dimensioned opening.
  • the first vacuum phase is generated before the piston has covered this second opening.
  • the piston may have one or more sealing rings. This embodiment can be implemented without much effort on existing systems.
  • the sealing and separation of the casting chamber from the atmosphere may be effected by placing the two mold halves against each other, that is, closing the mold. As a result, the number of required components and openings in the casting chamber can be reduced.
  • the sealing and separation of the casting chamber space from the atmosphere can be carried out in another embodiment by connecting the casting chamber to the mold. This makes it possible to separate first casting chamber and mold from each other and to fill the casting chamber in this condition of the system. After filling, the mold is then connected to the casting chamber. This may for example take place on the part of the mold by another movable plunger, slide or piston at the end of the chamber or in the pouring channel. Alternatively, for example, the casting chamber may be vertical and pivotable, as is common in some "squeeze casting" equipment.
  • the sealing and separation of the casting chamber space from the atmosphere can be done by a movable lid covering the filler opening.
  • This embodiment permits rapid closure and is particularly advantageous when metering metal via a runner through the fill opening in the casting chamber.
  • the runner or a connecting pipe between the runner and casting chamber are then also carried out movable.
  • the combination dosing furnace with trough is currently one of the most common in foundries dosing.
  • the pouring chamber space and the outside atmosphere are separated from one another by a (heated) lockable metering pot.
  • the Dosierpott serves as a reservoir for the casting compound to be dosed.
  • the casting chamber can be filled with metal before, during or after the vacuum drawing or supply of protective or reaction gases.
  • the dosing pot itself is filled via a lockable opening (cover, tube, dosing piston, ...) and can also be placed under vacuum or subjected to protective or reaction gases.
  • the first supply line to the vacuum system - except as already described - be connected to a G manzigint or directly to the G manzigint- also at Ang mankanal or an associated generously sized channel in the mold , An additional valve must then be installed at the access point in the mold to prevent metal from penetrating into the supply line.
  • the method according to the invention can also be used for the hot chamber die casting method.
  • metal alloys based on magnesium, zinc or lead are usually cast.
  • a casting container (gooseneck) immersed in the metal is located.
  • This unit (gooseneck, adapter, mouthpiece) is to be seen in a broader sense as an analog of the casting chamber space in the cold chamber process.
  • a first vacuum phase can be initiated, so that the invention already described also applicable to the hot chamber casting process.
  • the large cross-sections make it possible to generate the vacuum so quickly that it can happen just before the filling process. This prevents that metal is sucked in by the prevailing negative pressure before the actual filling in the mold cavity.
  • the inventive method can be advantageously used in metal alloys, the majority unfold aluminum, since especially in this metal large amounts of air in the structure further processing (eg welding) complicate, if not impossible.
  • the Grundausschreibungsiform of suitable for performing the method according to the invention die casting machine is in Fig. 1 shown.
  • a mold (21) is clamped.
  • the component to be manufactured is created by Solidification of metal or a metal alloy in the mold cavity (10).
  • a piston (3) which presses the mass of liquid metal (8) by a linear movement in the mold cavity.
  • the casting chamber is provided with a filling opening (4) through which the liquid metal is filled before the first vacuum phase.
  • a hood (7) closes the casting chamber from the outside in a vacuum-tight manner.
  • the space inside the hood is connected to a vacuum system (20) via a connection (11) and a first supply line (12) in which a valve (13) is located.
  • This vacuum system may be an array of vacuum pumps and / or buffer tanks. Vacuum is generated in the first vacuum phase via this first supply line.
  • a second supply line (15) with a valve (16) connects the venting valve (14) attached to the mold with the vacuum system (20). Vacuum is generated in the second phase via this second supply line.
  • FIG. 2a shows the first step in which the metal in the form of a casting material (8) is filled in the casting chamber (6).
  • the hood (7) is withdrawn and releases the filling opening (4).
  • the hood (7) is advanced and closes off the casting chamber space (5) in a vacuum-tight manner.
  • On the piston side is sealed with a grommet (2) on the piston rod (1).
  • vacuum is generated by the vacuum system via the connection (11), this corresponds to the first vacuum phase.
  • This connection can be carried out with a high conductance, since there are practically no spatial restrictions.
  • valves (13, 14, 16) The phases can also be explained on the basis of the position of the valves (13, 14, 16).
  • the valves are closed. Once the hood (7) is advanced and thus the casting chamber is sealed against the atmosphere, valve (13) is opened, the first vacuum phase takes place. After the filling opening has been sealed by displacing the piston, the valves (14, 16) are opened (usually valve (14) is already open) and the second vacuum phase takes place. When the mold is filled with metal, the valves (14, 16) close. Most vent valves are closed by the metal itself.
  • the separation from the first supply line takes place only by closing the valve (13), whereby the structure can be simplified. After closing, the second vacuum phase can then be carried out independently of the position of the casting piston.
  • Another embodiment relates to the filling of the casting chamber with metal. This does not necessarily have to be done before the first vacuum phase. It is conceivable to use a vacuum phase for metering the casting compound by sucking the metal into the casting chamber with the vacuum, for example via a riser.
  • the dosing of the casting mass does not have to take place in the first vacuum phase, but can take place in one of the subsequent vacuum phases.
  • the reaction of the casting compound with the gases in the casting chamber can be reduced because they are reduced in a vacuum phase before filling.
  • protective gases or reaction gases are fed into the casting chamber and / or the mold cavity.
  • This reaction of the casting with gases can be avoided, for example, the oxidation is strongly suppressed at the surface of the casting. It is also possible to introduce gases which specifically react with the casting compound and improve the properties of the material.
  • no ventilation of the space within the hood takes place after the first vacuum phase.
  • the negative pressure during one or more vacuum phases may persist.
  • leaks along the piston are less critical, possible leaks did not lead to a dramatic deterioration of the vacuum.
  • the valve (13) can remain open. With this system, particularly low final pressures in the mold can be achieved so that it becomes possible to close the vent valve (14) before it is reached by the metal.
  • the sealing of the casting chamber against the atmosphere is not done by a linear displacement of the hood as in Fig. 2 , Rather, the hood is designed in this embodiment as a about the axis of the casting chamber (6) and the piston rod (1) rotatable part. By turning this hood, the filling opening is closed. Such a hood proves to be advantageous because of its short length and short closing time.
  • a not belonging to the invention embodiment of the vacuum system (20) is in Fig. 3 shown.
  • the first supply line (12) used in the first vacuum phase and the second supply line (15) used in the second vacuum phase are connected to vacuum buffer tanks (17,18), respectively.
  • the containers are evacuated by vacuum pumps.
  • Advantageous is a common
  • Container independently and depending on the circuit of the valves (23) can be evacuated.
  • a separate vacuum buffer container is provided for each phase.
  • FIG. 4 an embodiment of the invention is shown in which by means of G gokolbcns (3) the separation of the casting chamber space (5) and outside atmosphere is effected.
  • Fig. 4a shows the step in the process after the liquid metal (8) in the casting chamber (6) has been filled. After the casting piston (3) has passed over the filling opening (4), the casting chamber space (5) is sealed against the outside atmosphere and a first vacuum phase can be introduced via the direct connection (42) of the first feed line (15) to the casting chamber (6) , This step is in Fig. 4b seen.
  • the second vacuum phase can be switched on via the venting valve (14) and the second supply line (15). This stand is going through Fig. 4c played. While maintaining the vacuum, the metal is then further filled by the piston (3) into the mold cavity (10) as it is Fig. 4d shows.
  • connection (42) directly to the casting chamber, it would also be possible to realize a connection to the sprue channel (41) or a channel generously connected thereto in the form.
  • the sprue channel (41) generally has a large cross section in the direction of the casting chamber space (5).
  • This connection must of course be completed via an additional valve (analogous to the vent valve 14), so that no metal in the first vacuum line (15) can penetrate. After this valve or valve (13) is closed, the second vacuum phase can be initiated.
  • Fig. 5 shows a not belonging to the invention embodiment in which the filling opening (4) of the casting chamber (6) via a lid (53) can be completed and the metal (8) via a movable runner (51) in the casting chamber (6) is metered ,
  • Fig. 5a shows the process during metal dosing.
  • the runner (51) is lifted vertically upwards out of the filling opening (4) so that a cover (53) can be screwed under the runner (51) and then with a short vertical movement on a cover seat (52) can be lowered.
  • the filling opening (4) is sealed and the first vacuum phase can be introduced via the supply channel (12).
  • the vertical movement of the runner (51) and the rotating movement of the cover prevent the sealing surface between the cover and the cover seat from coming into contact with hot metal or becoming dirty.
  • the seal (54) is therefore preferably attached to the underside of the lid (53).
  • a drip tray (55) is mounted above the lid (53).
  • a short movable downpipe (58) are attached, which is extended during dosing down and thus bridges the distance between the outlet of the runner (51) and filling opening (4). This is to prevent metal from leaking or splashing.
  • the space behind the piston is in the in Fig. 5 illustrated embodiment also via a connection (57) connected to the first vacuum supply line (12).
  • the dosing pot is in a first step ( Fig. 6a ) already filled with metal.
  • a first vacuum phase can already be initiated at a very early point in time ( Fig. 6b ). This is done in this example via the supply line (12) to the first vacuum phase.
  • the Dosierpottraum (63) independently of this can be brought to a certain negative pressure.
  • the plug (62) By pulling the plug (62), the metal is metered into the pouring chamber (6) via the filling opening (4). Any existing (positive) pressure difference between metering pot space (63) and casting chamber space (5) will further accelerate the metering process.
  • another vacuum phase can be initiated immediately.
  • a variant of Dosierpotts (61) is shown with closable lid (64).
  • the lid may be opened after the plug (62) has reliably closed the passage opening. It is advisable to wait with the opening of the lid until the piston (3) has run over the filling opening (4) in order not to endanger the tightness of the casting chamber (5) via any leaks on the plug (62). Thereafter, the Dosierpott (61) at any time be filled with casting compound (8).
  • a Dosierpotts could also be used in a further embodiment, a shootable dosing or a metering piston.
  • FIG. 7 An embodiment of the hot chamber method according to the invention is in Fig. 7 shown.
  • the casting container (74) (gooseneck) is immersed in the metal, which is located in a holding furnace (71).
  • the casting container (74) contains a pouring chamber (73), which via a filling opening (72) with the metal in the holding furnace (71) is in communication.
  • the casting container further includes a gooseneck-shaped channel, with which it communicates via an intermediate piece (75) and a (heated) mouthpiece (76) with the mold (21).
  • Fig. 7a describes the starting position, wherein the piston (3) is in its initial position and the metal in the casting container (74) has the same level as in the holding furnace (71). In a second step, the piston (3) has completed the filling opening (72), so that no metal can flow in anymore.
  • a first vacuum phase can be initiated ( Fig. 7b ).
  • an additional valve (piston) (77) is closed, so that no metal in the first supply line (12) can penetrate to the vacuum system.
  • a second vacuum phase via a conventional vent valve (14) and a second supply line (15) can be initiated. This step will be in Fig. 7c shown. In a last one Fig. 7d you can see how the piston (3) then fills the metal further over the intermediate piece (75) and mouthpiece (76) in the mold.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Vakuumdruckgussverfahren nach den Oberbegriffen des 1. und des 6. Anspruches.
  • Druckgießen unter Vakuum wird bereits seit geraumer Zeit bei der Herstellung von Formteilen aus Metallen und Metalllegierungen angewandt, insbesondere bei Legierungen der Metalle Al, Mg, Zn und Cu. Durch das Druckgießen unter Vakuum wird eine höhere Materialgüte der Teile erreicht, weil weniger Luft und Gase im Material eingeschlossen werden. Für Formteile, zum Beispiel aus Aluminium, die später noch einer Wärmebehandlung unterzogen oder geschweißt werden sollten, kann kaum auf Vakuum verzichtet werden.
  • Darüber hinaus ist das Druckgießen unter Vakuum nicht nur beim Einsatz von flüssigen Metalllegierungen möglich, sondern kann auch bei abgeleiteten Sonderverfahren eingesetzt werden. Als Beispiele können hier genannt werden:
    • Verfahren, wobei teilflüssiges oder teigiges Material als Gussmasse verwendet wird (üblicherweise als Thixo- oder Rheo-casting bezeichnet),
    • Verfahren, wobei die Gussmasse aus einer Materialkombination (Komposit) von flüssigen oder teilflüssigen Metallen und nichtmetallischen Einschlüssen besteht (MMC) und
    • Verfahren, wobei ein Vorkörper mit flüssigem Material infiltriert wird.
  • Aus der Schrift EP 0 051 310 A ist das in der Industrie unter dem Namen "Vacural" (eingetragene Marke der Maschinenfabrik Müller-Weingarten AG) bezeichnete Verfahren bekannt. Dieses und ähnliche spätere Verfahren arbeiten mit einer fest abgeschlossenen Gießkammer, die mit einem Warmhalteofen über ein Ansaugrohr in Verbindung steht. Durch ein in der Form und Gießkammer erzeugtes und genau kontrolliertes Vakuum wird Metall in der Gießkammer angesaugt und dosiert.
  • Das Vakuumsystem für einen solchen Druckgießprozess besteht dabei im Wesentlichen aus einem mittels Vakuumpumpe auf Unterdruck gebrachten Pufferbehälter. Manchmal ist eine Vakuumpumpe direkt angeschlossen, manchmal wird ein Zentralvakuumsystem angewendet. Weiterhin beinhalten solche Vakuumsysteme noch zwischengeschaltete Ventile und Filter sowie Druckmessgeräte.
  • In der Schrift DE-OS 196 45 104 wird eine Technik beschrieben, die es zulässt, tieferc Vakuumwerte im Formhohlraum der Gießform zu erreichen, indem man nacheinander den Formhohlraum mit zwei unterschiedlichen Vakuumpufferbehältern verbindet, ohne dass die Behälter selbst je miteinander verbunden werden dürfen. Diese Methode lässt weiterhin zu, die Prozessstabilität zu erhöhen und den Prozess über die Enddrücke der Behälter zu überwachen.
  • In der einfachsten Form des Vakuumdruckgießens wird das Vakuum über ein an der Form befestigtes Entlüftungsventil erzeugt. Erst nachdem der Gießkolben während der "ersten Gießphase" die Einfüllöfnung überschritten hat und so die Verbindung zur Außenatmosphäre unterbrochen wurde, kann die Form auf Unterdruck gebracht werden. Die nach dem Überschreiten verbleibende Prozesszeit ist im Allgemeinen nicht ausreichend, um einen Druckausgleich zwischen Formhohlraum und Puffcrbehälter herzustellen oder den Formhohlraum über Vakuumpumpen effizient zu evakuieren. Weiter verschlechtert wird das erreichte Vakuum durch die engen Querschnitte des Entlüflungsventils und der Verbindungskanäle, die in der Gießform vom Formhohlraum zum Entlüftungsventil hinlaufen. Auch Verengungen im Formhohlraum selbst können sich diesbezüglich negativ auswirken. Weiterhin führen Undichtigkeiten, insbesondere zwischen Gießkolben und Gießkammer, zu schlechteren und schwankenden Vakuumwerten. Die Undichtigkeiten variieren darüber hinaus stark mit der Abnutzung des Kolbens und der Gießkammer und hängen von der Temperatur ab.
  • Bei dem Verfahren nach EP 0 051 310 A wurden diese Nachteile teilweise dadurch behoben, dass bereits während der Metallfüllung das Vakuum appliziert wird und so mehr Zeit für das Erreichen eines tieferen Vakuums zur Verfügung steht. Allerdings wird auch die Dosiergenauigkeit stark durch die Vakuumwerte, die Temperatur und Viskosität der Schmelze und die Beschaffenheit der Metalldurchströmungsöffnungen beeinflusst. Auch durch aufwendige Steuerungen können die entstehenden Schwierigkeiten bei der Dosierung nicht ganz überwunden werden. Darüber hinaus erfordert dieses Verfahren aufwändigere und sorgfältiger abgedichtete Formen und Kolben, da diese länger als beim üblichen Vakuumdruckgießen unter Vakuum stehen und Undichtigkeiten hierdurch an Bedeutung gewinnen.
  • Die DE 26 36 665 A1 betrifft Verfahren und Vorrichtung, mit der die Menge des in ein Gussstück eingeschlossenen Gases reduziert werden soll. Es wird vorgesehen, die aus einer Schmelze entnommene Menge Gussmateriales vom Zeitpunkt der Entnahme bis zum Zeitpunkt des Erstarrens in der Form unter Unterdruck zu halten.
  • Die JP 59 144566 A schlägt vor, die Formkammer einer Gussform einer Vakuumdruckgussanlage mit einem Kanal zu umgeben, der evakuiert wird. Es soll verhindert werden, dass zwischen den Formhälften befindliche Feuchtigkeit in die Formkammer hinein ausgast.
  • In der JP 62 207554 A ist ebenfalls ein die Formkammer umgebender Kanal vorgesehen. Kanal und Formkammer werden evakuiert, sobald der Kolben die Einfullöffnung zum Einfüllen des Gussmateriales verschlossen hat.
  • Die JP 57 072766 A schlägt eine Vakuumdruckgussanlage vor, bei der Form und Kammer evakuiert werden. Es wird die Kolbenposition benutzt, um den Schaltzustand von Ventilen des Vakuumsystems einzustellen.
  • Die JP 2004 074 167 A offenbart eine Vorrichtung zum Befüllten einer Form mit flüssigem Metall. Hier wird ein Verfahren beschrieben, wie mit einer Beladungsvorrichtung flüssiges Metall in eine Gießkammer gefüllt wird. Die Gießkammer wird zusammen mit der geschlossen Form evakuiert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Druckgießverfahren zu schaffen, bei dem größere Entlüftungsquerschnitte möglich sind, so dass ein tieferes Vakuum erreicht wird. Die Anforderungen an den Kolben und die Formen in Bezug auf Vakuumdichtheit sollen verringert werden. Die Dosiergenauigkeit bei der Befüllung der Gießkammer mit Metall oder Metallegierung soll erhöht werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Druckgießen von Metallen oder Metalllegierungen, welche die Gussmasse bilden, wobei das Verfahren unter Beaufschlagung von Vakuum stattfindet. Es umfasst die Schritte:
    1. a) Befüllten einer Gießkammer mit der Gussmasse
    2. b) Abdichten eines Gießkammerraumes gegen die Atmosphäre,
    wobei die Schritte a) und b) vertauscht werden können, wobei nach Abdichten und Trennen des Gießkammerraumes von der Atmosphäre eine erste Vakuumphase durchgeführt wird, nachdem ein Gießkolben eine Einfüllöffnung überfahren hat und der Gießkammerraum gegen die Außenatmosphäre abgedichtet ist, wobei die erste Vakuumphase über einen direkten Anschluss einer ersten Zuleitung an der Gießkammer eingeleitet wird und wobei nach Trennung des Gießkammerraumes von der ersten Zuleitung vom Vakuumsystem eine zweite oder weitere Vakuumphase durchgeführt werden, wobei ein Ventil in der ersten Zuleitung geschlossen wird oder der Gießkolben den Anschluss überfahren hat, wobei die zweite Vakuumphase über ein Entlüftungsventil und die zweite Zuleitung zugeschaltet werden.
  • Die weiteren Anspräche stellen weitere Ausgestaltungsformen dar.
  • Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Warmkammerdruckgießverfahren, wobei ein Vakuumsystem mit mindestens zwei Vakuumzuleitungen vorhanden ist, welches die Schritte umfasst:
    1. 1. Verschieben eines Gießkolbens, so dass eine Einfüllöffnung verschlossen wird;
    2. 2. Erzeugen von Unterdruck in Gießbehälter, Zwischenstück, Mundstück und Formhohlraum über eine erste Vakuumzuleitung (12)
      dadurch gekennzeichnet, dass
    3. 3. eine erste Vakuumphase durchgeführt wird, nachdem der Gießkolben die EinFüllöffnung überfahren hat;
    4. 4. bevor das Metall zum Zwischenstück angestiegen ist, ein zusätzliches Ventil (Kolben) geschlossen wird, so dass kein Metall in der ersten Zuleitung zum Vakuumsystem vordringen kann;
    5. 5. ab diesem Zeitpunkt eine zweite Vakuumphase über ein übliches Entlüftungsventil und eine zweite Zuleitung eingeleitet werden;
    6. 6. anschließend der Kolben das Metall weiter über ein Zwischenstück und ein Mundstück in die Gießform füllt.
  • Das neue Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 6 weist mindestens zwei Vakuumphasen im Gesamtgießzyklus auf, in denen Unterdruck erzeugt wird. In der ersten Phase wird die Atmosphäre über die Gießkammer abgesaugt. Dies erlaubt Verbindungen einzusetzen, die viel größere Querschnitte aufweisen. Gegenüber der Absaugung über die Form beziehungsweise den Formventilen werden so deutlich bessere Leitwerte im Vakuumsystem und damit ein besserer Enddruck erreicht. Zudem erlauben die besseren Leitwerte eine Verringerung der Zeit der ersten Phase. Da über die großen Leitwerte ein besseres Vakuum schneller erreicht werden kann, ist es im Vergleich zu dem Verfahren nach EP 0 051 310 A zudem möglich, Undichtigkeiten an der Form und entlang des Kolbens in viel höherem Maße zu tolerieren. Die erfindungsgemäß abschließbar ausgeführte Grießkammer ermöglicht es, die Metalldosierung unabhängig vom Vakuum mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
  • Erfindungsgemäß wird in einer zweiten Phase über die Form Vakuum erzeugt und damit der erreichte Enddruck verbessert. Diese Phase findet statt, wenn der Raum mit der Metallschmelze von der Zuleitung zum Vakuumsystem der ersten Phase getrennt worden ist. Dies kann durch Verschieben des Gießkolbens oder durch Schließen eines Ventils in der Zuleitung geschehen.
  • Mit dem niedrigeren Enddruck in der Form wird die im Gefüge des hergestellten Bauteiles eingeschlossene Gasmenge verringert. Die bisher notwendigen hohen Metalldrücke können daher reduziert werden, da das verbleibende Restgas weniger stark komprimiert werden muss, um eine gleiche Gefügegüte zu erreichen. Das Verfahren ermöglicht so eine Verbesserung der Bauteilgüte bei Druckguss von Metall oder Metalllegierungen.
  • Dieses Verfahren kann in weiteren Ausführungsformen verbessert werden. So wird es durch den Einsatz eines Vakuumsystems mit je einem Pufferbehälter pro Vakuumphase möglich, in der zweiten Phase so tiefe Drücke in der Form zu erreichen, dass ein Schließen des Entlüftungsventils zulässig wird, bevor das Metall dieses Ventil erreicht hat.
  • Eine weitere Ausführungsform erzielt einen besseren Enddruck, indem der Raum hinter dem Gießkolben während der ersten und/oder weiteren Vakuumphase ebenfalls evakuiert bleibt. Dieses kann in einer Ausführungsform dadurch erreicht werden, dass der Raum hinter dem Kolben eine Einheit mit einer die Kammer abschließbaren Haube bildet oder hiermit in Verbindung steht. Eine mit einer Haube abschließbaren Gießkammer weist weiterhin den Vorteil auf, dass, nachdem die Haube geschlossen wurde, sofort mit der ersten Phase der Vakuumerzeugung angefangen werden kann, während der Kolben die Einfüllöffnung noch nicht abgeschlossen hat. Hierdurch kann die Prozesszeit verkürzt werden, indem der Kolben während der ersten Gießphase eine höhere Geschwindigkeit aufweisen kann. Zudem verbleibt mehr Zeit für die Durchführung der zweiten Vakuumstufe.
  • In einer weiteren vereinfachten Ausführungsform wird kein Gebrauch gemacht von einer abschließbaren Haube. Die Trennung des Gießkammerraumes von der Außenatmosphäre geschieht, indem der Kolben die Einfüllöffnung abschließt. Die Gießkammer ist über eine weitere großzügig dimensionierte Öffnung mit der Zuleitung der ersten Vakuumphase verbunden. Die erste Vakuumphase wird erzeugt, bevor der Kolben diese zweite Öffnung abgedeckt hat. Der Kolben kann einen oder mehrere Dichtungsringe aufweisen. Diese Ausführungsform ist ohne viel Aufwand an bestehenden Anlagen umsetzbar.
  • Alternativ kann in einer Ausführungsform das Abdichten und Trennen der Gießkammer von der Atmosphäre erfolgen, indem die beiden Formhälften gegeneinander gesetzt werden, das heißt die Form geschlossen wird. Hierdurch kann die Zahl der benötigten Bauteile und Öffnungen an der Gießkammer reduziert werden.
  • Das Abdichten und Trennen des Gießkammerraumes von der Atmosphäre kann in einer anderen Ausführungsform erfolgen, indem die Gießkammer mit der Form verbunden wird. Hiermit ist es möglich, Gießkammer und Form zunächst voneinander zu trennen und die Gießkammer in diesem Zustand der Anlage zu befüllen. Nach dem Befüllen wird dann die Form mit der Gießkammer verbunden. Dieses kann zum Beispiel auf Seiten der Form durch einen weiteren beweglichen Stößel, Schieber oder Kolben am Ende der Kammer oder im Eingießkanal stattfinden. Alternativ kann zum Beispiel die Gießkammer vertikal und schwenkbar ausgeführt sein, wie es bei manchen "Squeeze Casting"-Anlagen üblich ist.
  • Weiter kann das Abdichten und Trennen des Gießkammerraumes von der Atmosphäre durch einen beweglichen Deckel, der die Einfüllöffnung abdeckt, geschehen. Diese Ausführungsform lässt ein schnelles Abschließen zu und ist besonders vorteilhaft, wenn Metall über eine Gießrinne durch die Einfüllöffnung in der Gießkammer dosiert wird. Die Gießrinne oder ein Verbindungsrohr zwischen Gießrinne und Gießkammer werden dann ebenfalls beweglich ausgeführt. Die Kombination Dosierofen mit Gießrinne ist aktuell eines der am meisten in Gießereien vorkommenden Dosiersysteme.
  • In einer Ausführungsform, bei der ein Dosierpott auf der Einfüllöffnung aufgebaut ist, sind Gießkammerraum und Außenatmosphäre durch einen (beheizten) abschließbaren Dosierpott voneinander getrennt. Hierbei dient der Dosierpott als Vorratsbehälter für die zu dosierende Gussmasse. Hierdurch wird der Dosiervorgang unabhängiger vom restlichen Gießvorgang. Die Gießkammer kann so, vor, während oder nach dem Vakuumziehen oder Zuleiten von Schutz- oder Reaktionsgasen mit Metall befüllt werden. Der Dosierpott selbst wird über eine abschließbare Öffnung befüllt (Deckel, Rohr, Dosierkolben,...) und kann ebenfalls unter Vakuum gebracht oder mit Schutz- oder Reaktionsgasen beaufschlagt werden.
  • Unabhängig von der angewandten Methode, den Gießkammerraum von der Außenatmosphäre zu trennen, kann die erste Zuleitung zum Vakuumsystem - außer wie bereits beschrieben - an einer Gießkammerabdeckung oder direkt an der Gießkammer- auch am Angießkanal oder einem hiermit verbundenen großzügig dimensionierten Kanal in der Form verbunden sein. An der Zutrittsstelle in der Form muss dann ein zusätzliches Ventil eingebaut werden, um zu verhindern, dass Metall in die Zuleitung eindringt.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls für das Warmkammerdruckgussverfahren angewandt werden. Bei diesem Verfahren werden meistens Metalllegierungen auf Magnesium-, Zink- oder Bleibasis vergossen. Hier befindet sich im Warmhalteofen ein im Metall eingetauchter Gießbehälter (Schwanenhals). Dieser enthält neben einer Gießkammer einen schwanenhalsförmigen Kanal, der über ein Zwischenstück und ein Mundstück mit der Gießform verbunden ist. Diese Einheit (Schwanenhals, Zwischenstück, Mundstück) ist im erweiterten Sinne als Analogon des Gießkammerraumes im Kaltkammerverfahren zu sehen. Über eine Verbindung zu dieser Einheit kann eine erste Vakuumphase eingeleitet werden, so dass die bereits beschriebene Erfindung auch für das Warmkammergießverfahren anwendbar wird. Durch die großen Querschnitte wird es möglich, das Vakuum so schnell zu erzeugen, dass dieses kurz vor dem Füllvorgang geschehen kann. Hierdurch wird verhindert, dass Metall durch den herrschenden Unterdruck bereits vor dem eigentlichen Füllvorgang im Formhohlraum eingesaugt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft bei Metalllegierungen eingesetzt werden, die mehrheitlich Aluminium entfalten, da gerade bei diesem Metall große Luftanteile im Gefüge die Weiterbearbeitung (beispielsweise Schweißen) erschweren, wenn nicht sogar unmöglich machen.
  • Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnungen näher erläutert werden.
    • Fig.1
    Schnittzeichnung durch eine Druckgießmaschine, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist, jedoch nicht zur Erfindung gehört;
    Fig. 2
    eine nicht zur Erfindung gehörende Schnittzeichnung der Gießkammer. Die Teile a bis c zeigen verschiedene Phasen des Prozesses;
    Fig. 3
    eine nicht zur Erfindung gehörende Ausführungsform des Vakuumsystems mit mehreren Pufferbehältern;
    Fig. 4
    Ausführungsform mit direktem Anschluß an die Gießkammer (Trennung zur Außenatmosphäre durch den Gießkolben);
    Fig. 5
    eine nicht zur Erfindung gehörende Ausführungsform mit Dosierrinne und Abschließmechanismus an der Einfüllöffnung;
    Fig. 6
    eine nicht zur Erfindung gehörende Ausführungsform mit abschließbarem Dosierpott;
    Fig. 7
    Ausführungsform beim Warmkammerdruckgießen.
  • Die Grundausfuhrungsiform der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Druckgießmaschine ist in Fig. 1 gezeigt. Zwischen zwei Platten (22) ist eine Form (21) eingespannt. Das zu fertigende Bauteil entsteht durch Erstarren von Metall oder einer Metalllegierung in dem Formhohlraum (10). In einer Gießkammer (6) läuft ein Kolben (3), der die Masse mit flüssigem Metall (8) durch eine lineare Bewegung in den Formhohlraum drückt. Die Gießkammer ist mit einer Einfüllöffnung (4) versehen, durch die das flüssige Metall vor der ersten Vakuumphase eingefüllt wird. Eine Haube (7) schließt von außen die Gießkammer vakuumdicht ab. Der Raum innerhalb der Haube ist über einen Anschluss (11) und einer ersten Zuleitung (12), in der sich ein Ventil (13) befindet, mit einem Vakuumsystem (20) verbunden. Dieses Vakuumsystem kann eine Anordnung von Vakuumpumpen und/oder Pufferbehältern sein. Über diese erste Zuleitung wird in der ersten Vakuumphase Vakuum erzeugt. Eine zweite Zuleitung (15) mit einem Ventil (16) verbindet das an der Gießform angebrachte Entlüftungsventil (14) mit dem Vakuumsystem (20). Über diese zweite Zuleitung wird in der zweiten Phase Vakuum erzeugt.
  • Ein nicht zur Erfindung gehörendes Verfahren mit zwei Vakuumphasen soll anhand Fig. 2 genauer erläutert werden. Fig. 2a zeigt den ersten Schritt, in dem das Metall in Form einer Gussmasse (8) in die Gießkammer (6) eingefüllt wird. In diesem Schritt ist die Haube (7) zurückgezogen und gibt die Einfüllöffnung (4) frei. Im nächsten Schritt in Fig. 2b ist die Haube (7) vorgeschoben und schließt den Gießkammerraum (5) vakuumdicht ab. Kolbenseitig wird mit einer Durchführungsdichtung (2) an der Kolbenstange (1) abgedichtet. Nun wird vom Vakuumsystem über den Anschluss (11) Unterdruck erzeugt, dies entspricht der ersten Vakuumphase. Dieser Anschluss kann mit einem großen Leitwert ausgeführt werden, da praktisch keine räumlichen Beschränkungen bestehen. Dadurch werden Formhohlraum und Gießkammer effektiv und schnell evakuiert. Zwischen zweitem und drittem Schritt wird der Kolben (3) vorgeschoben, so dass am Ende die Einfüllöffnung (4) verschlossen ist. Hierdurch wird das Volumen oberhalb der Gussmasse von dem Raum unter der Haube (7) und damit von der Vakuumzuleitung (11) getrennt. Im dritten Schritt erfolgt nun die Evakuierung der Form über Ventil (14) und zweiter Zuleitung (15),
  • entsprechend der zweiten Vakuumphase. Die Phase endet, wenn Ventil (14) geschlossen wird.
  • Die Phasen können auch anhand der Stellung der Ventile (13, 14, 16) erläutert werden. Während der Befüllung der Gießkammer mit Gussmasse sind die Ventile geschlossen. Sobald die Haube (7) vorgeschoben ist und damit die Gießkammer gegen die Atmosphäre dicht ist, wird Ventil (13) geöffnet, die erste Vakuumphase findet statt. Nachdem durch Verschieben des Kolbens die Einfüllöffnung abgedichtet worden ist, werden die Ventile (14, 16) geöffnet (meistens ist Ventil (14) bereits offen) und die zweite Vakuumphase findet statt. Wenn die Form mit Metall gefüllt ist, schließen die Ventile (14, 16). Hierbei werden die meisten Entlüftungsventile durch das Metall selbst abgeschlossen.
  • In einer einfachen Ausführungsform findet die Trennung von der ersten Zuleitung nur durch Schließen des Ventils (13) statt, wodurch der Aufbau vereinfacht werden kann. Nach dem Schließen kann dann unabhängig von der Stellung des Gießkolbens die zweite Vakuumphase durchgeführt werden.
  • Eine weitere Ausführungsform bezieht sich auf das Befüllen der Gießkammer mit Metall. Dieses muss nicht zwingend vor der ersten Vakuumphase erfolgen. Denkbar ist, eine Vakuumphase zum Dosieren der Gussmasse zu benutzen, indem mit dem Vakuum das Metall in die Gießkammer eingesaugt wird, beispielsweise über ein Steigrohr.
  • Das Dosieren der Gussmasse muss nicht in der ersten Vakuumphase erfolgen, sondern kann in einer der nachfolgenden Vakuumphasen geschehen. Hierdurch können Reaktion der Gussmasse mit den Gasen in der Gießkammer reduziert werden, weil diese in einer Vakuumphase vor dem Befüllen reduziert werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform werden anstelle einer Vakuumphase Schutz- oder Reaktionsgase in die Gießkammer und/oder den Formhohlraum zugeleitet. Damit können Reaktionen der Gussmasse mit Gasen vermieden werden, beispielsweise wird die Oxidation an der Oberfläche der Gussmasse stark unterbunden. Auch können Gase eingeleitet werden, die gezielt mit der Gussmasse reagieren und Eigenschaften des Materials verbessern.
  • In einer vorteilhaften Ausführung findet nach der ersten Vakuumphase keine Belüftung des Raumes innerhalb der Haube statt. Der Unterdruck während einer oder weiteren Vakuumphasen kann bestehen bleiben. Dadurch sind Undichtigkeiten entlang des Kolbens weniger kritisch, mögliche Leckagen führten nicht zu einer dramatischen Verschlechterung des Vakuums. Das Ventil (13) kann hierbei geöffnet bleiben. Mit diesem System können besonders tiefe Enddrücke in der Form erreicht werden, so dass es möglich wird, das Entlüftungsventil (14) zu schließen, bevor es vom Metall erreicht wird.
  • In einer weiteren Ausführung geschieht das Abdichten der Gießkammer gegen die Atmosphäre nicht durch ein lineares Verschieben der Haube wie in Fig. 2. Vielmehr ist die Haube in dieser Ausführung als ein um die Achse der Gießkammer (6) und der Kolbenstange (1) drehbares Teil ausgestaltet. Durch eine Drehung dieser Haube wird die Einfullöffnung verschlossen. Eine solche Haube erweist sich als vorteilhaft durch ihre kurze Baulänge und kurze Schließzeit.
  • Eine nicht zur Erfindung gehörende Ausgestaltung des Vakuumsystems (20) ist in Fig. 3 gezeigt. Die erste Zuleitung (12), die in der ersten Vakuumphase benutzt wird, und die zweite Zuleitung (15), die in der zweiten Vakuumphase zur Anwendung kommt, sind jeweils mit Vakuumpufferbehältern (17, 18), verbunden. Die Behälter werden durch Vakuumpumpen evakuiert. Vorteilhaft ist eine gemeinsame
  • Anordnung von Vakuumpumpen, beziehungsweise eine gemeinsame Pumpe (19), mit der die
  • Behälter unabhängig voneinander und je nach Schaltung der Ventile (23) evakuiert werden können.
  • Vorteilhaft wird für jede Phase ein eigener Vakuumpufferbehälter zur Verfügung gestellt.
  • In Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, bei der mittels des Gießkolbcns (3) die Trennung von Gießkammerraum (5) und Außenatmosphäre bewirkt wird. Fig. 4a zeigt den Schritt im Prozeß, nachdem das flüssige Metall (8) in der Gießkammer (6) befüllt wurde. Nachdem der Gießkolben (3) die Einfullöffnung (4) überfahren hat, ist der Gießkammerraum (5) gegen der Außenatmosphäre abgedichtet und kann eine erste Vakuumphase über den direkten Anschluss (42) der ersten Zuleitung (15) an der Gießkammer (6) eingeleitet werden. Dieser Schritt ist in Fig. 4b ersichtlich.
  • Wenn das Ventil (13) in der ersten Zuleitung geschlossen wurde oder der Kolben den Anschluss (42) überfahren hat, kann die zweite Vakuumphase über das Entlüftungsventil (14) und der zweiten Zuleitung (15) zugeschaltet werden. Dieser Stand wird durch Fig. 4c wiedergegeben. Unter Beibehaltung des Vakuums wird das Metall durch den Kolben (3) dann weiter in den Formhohlraum (10) gefüllt, wie es Fig. 4d zeigt.
  • Alternativ zu der Anbindung (42) direkt an der Gießkammer könnte auch eine Anbindung an dem Angießkanal (41) oder ein in der Form großzügig hiermit verbundenen Kanal realisiert werden. Der Angießkanal (41) weist in der Regel einen großen Querschnitt in Richtung Gießkammerraum (5) auf. Dieses Anbindung muß naturgemäß über ein zusätzliches Ventil (analog zu dem Entlüftungsventil 14) abgeschlossen werden, so dass kein Metall in der ersten Vakuumleitung (15) eindringen kann. Nachdem dieses Ventil oder Ventil (13) geschlossen ist, kann die zweite Vakuumphase eingeleitet werden.
  • Fig. 5 zeigt eine nicht zur Erfindung gehörende Ausführung, bei der die Einfüllöffnung (4) der Gießkammer (6) über einen Deckel (53) abgeschlossen werden kann und das Metall (8) über eine bewegliche Gießrinne (51) in der Gießkammer (6) dosiert wird.
  • Fig. 5a zeigt den Prozeß während des Metalldosierens. Nachdem die Gießkammer (6) mit Metall (8) befüllt wurde, wird die Gießrinne (51) vertikal nach oben aus der Einfüllöffnung (4) gehoben, so dass ein Deckel (53) unter der Gießrinne (51) eingedreht werden kann und dann mit einer kurzen vertikalen Bewegung auf einen Deckelsitz (52) abgesenkt werden kann. Hierdurch wird die Einfüllöffnung (4) abgedichtet und es kann die erste Vakuumphase über den Zuleitungskanal (12) eingeleitet werden.
  • Durch die vertikale Bewegung der Gießrinne (51) und die rotierende Bewegung des Deckels wird verhindert, dass die Dichtfläche zwischen Deckel und Deckelsitz mit heißem Metall in Berührung kommt oder verschmutzt wird. Die Dichtung (54) wird deshalb vorzugsweise an der Unterseite des Deckels (53) angebracht. Um eventuell abtropfendes Metall aufzufangen, ist oberhalb des Deckels (53) ein Abtropfblech (55) angebracht.
  • Alternativ zu einer Bewegung der Gießrinne (51) selbst kann auch ein kurzes bewegliches Fallrohr (58) angebracht werden, welches während des Dosierens nach unten ausgefahren wird und so den Abstand zwischen Auslauf der Gießrinne (51) und Einfüllöffnung (4) überbrückt. Hiermit soll verhindert werden, dass Metall seitig austreten oder spritzen kann.
  • Der Raum hinter dem Kolben ist in der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ebenfalls über eine Verbindung (57) mit der ersten Vakuumzuleitung (12) verbunden.
  • Bei der Ausführung in Fig. 6, die nicht zur Erfindung gehört, handelt es sich um eine Lösung, bei der die Gießkammer (6) über einen Dosierpott (61) mit Metall (8) befüllt wird. Über den Dosierpott wird gleichzeitig die Trennung zwischen Außenatmosphäre und Gießkammerraum (5) hergestellt.
  • Der Dosierpott ist in einem ersten Schritt (Fig. 6a) bereits mit Metall befüllt. Nachdem die Form (21) geschlossen wurde, kann zu einem sehr frühen Zeitpunkt bereits eine erste Vakuumphase eingeleitet werden (Fig. 6b). Dies geschieht in diesem Beispiel über die Zuleitung (12) zur ersten Vakuumphase. Wahlweise kann der Dosierpottraum (63) unabhängig hiervon auf einen bestimmten Unterdruck gebracht werden. Durch das Ziehen des Stopfens (62) wird das Metall über die Einfüllöffnung (4) in die Gießkammer (6) dosiert. Eine eventuell bestehende (positive) Druckdifferenz zwischen Dosierpottraum (63) und Gießkammerraum (5) wird hierbei den Dosiervorgang weiter beschleunigen. Nachdem das Metall befüllt wurde und das Ventil (13) in der ersten Zuleitung geschlossen wurde, kann sofort eine weitere Vakuumphase eingeleitet werden.
  • In Fig. 6d wird eine Variante des Dosierpotts (61) gezeigt mit verschließbarem Deckel (64). Der Deckel kann, nachdem der Stopfen (62) die Durchgangsöffnung zuverlässig abgeschlossen hat, geöffnet werden. Es ist empfehlenswert, mit der Öffnung des Deckels zu warten, bis auch der Kolben (3) die Einfüllöffnung (4) überfahren hat, um die Dichtigkeit des Gießkammerraumes (5) nicht über eventuelle Leckagen am Stopfen (62) zu gefährden. Danach kann der Dosierpott (61) zu einem beliebigen Zeitpunkt wieder mit Gussmasse (8) befüllt werden. In Fällen, wo zum Beispiel im Dosierpottraum (63) unter Schutzgas gearbeitet wird, kann am Dosierpott (61) anstelle über einem abschließbaren Deckel (64), ebenfalls über ein abschließbares Rohr oder einen Dosierkolben befüllt werden.
  • Statt eines Dosierpotts könnte in einer weiteren Ausführungsform ebenfalls ein abschießbares Dosierrohr oder einen Dosierkolben benutzt werden.
  • Eine Ausführungsform für das erfindungsgemäße Warmkammerverfahren ist in Fig. 7 dargestellt.
  • Wie beim Warmkammerverfahren üblich, ist der Gießbehälter (74) (Schwanenhals) im Metall eingetaucht, welches sich in einem Warmhalteofen (71) befindet. Der Gießbehälter (74) enthält eine Gießkammer (73), die über eine Einfüllöffnung (72) mit dem Metallbad im Warmhalteofen (71) in Verbindung steht. Der Gießbehälter enthält weiter einen schwanenhalsförmigen Kanal, womit er über ein Zwischenstück (75) und ein (beheiztes) Mundstück (76) mit der Form (21) in Verbindung steht. Fig. 7a beschreibt die Ausgangsposition, wobei der Kolben (3) in seiner Anfangsposition steht und das Metall im Gießbehälter (74) das gleiche Niveau wie im Warmhalteofen (71) aufweist. In einem zweiten Schritt hat der Kolben (3) die Einfüllöffnung (72) abgeschlossen, so dass kein Metall mehr nachströmen kann. In diesem Augenblick kann über die Zuleitung (12) eine erste Vakuumphase eingeleitet werden (Fig. 7b). Bevor das Metall bis zum Zwischenstück (75) angestiegen ist, wird ein zusätzliches Ventil (Kolben) (77) geschlossen, so dass kein Metall in der ersten Zuleitung (12) zum Vakuumsystem vordringen kann. Ab diesem Zeitpunkt kann eine zweite Vakuumphase über ein übliches Entlüftungsventil (14) und eine zweite Zuleitung (15) eingeleitet werden. Dieser Schritt wird in Fig. 7c gezeigt. In einer letzten Fig. 7d sieht man, wie der Kolben (3) das Metall dann weiter über Zwischenstück (75) und Mundstück (76) in die Gießform füllt.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Druckgießen von Metallen, Metalllegierungen, welche die Gussmasse (8) bilden, unter Beaufschlagung von Vakuum, umfassend die Schritte:
    a) Befüllen einer Gießkammer (6) mit der Gussmasse (8)
    b) Abdichten eines Gießkammerraumes (5) gegen die Atmosphäre,
    wobei die Schritte a) und b) vertauscht werden können,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - nach Abdichten und Trennen des Gießkammerraumes (5) von der Atmosphäre eine erste Vakuumphase durchgeführt wird, nachdem ein Gießkolben (3) eine Einfüllöffnung (4) überfahren hat und der Gießkammerraum (5) gegen die Außenatmosphäre abgedichtet ist, wobei die erste Vakuumphase über einen direkten Anschluss (42) einer ersten Zuleitung (12) an der Gießkammer eingeleitet wird,
    - nach Trennung des Gießkammerraumes (5) von der ersten Zuleitung (12) zum Vakuumsystem (20) eine zweite oder weitere Vakuumphasen durchgeführt werden, wobei ein Ventil (13) in der ersten Zuleitung geschlossen wird oder der Gießkolben (3) den Anschluss (42) überfahren hat, wobei die zweite Vakuumphase über ein Entlüftungsventil (14) und die zweite Zuleitung (15) zugeschaltet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosieren der Gussmasse (8) vor der ersten Vakuumphase durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung des Gießkammerraumes (5) von der ersten Zuleitung zum Vakuumsystem (12) durch Schließen eines Ventils (13) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung des Gießkammerraumes (5) von der ersten Zuleitung zum Vakuumsystem (12) durch Verschieben des Gießkolbens (3) erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Pufferbehälter (17,18) von einer gemeinsamen Anordnung von Vakuumpumpen (19) evakuiert werden.
  6. Warmkammerdruckgießverfahren, wobei ein Vakuumsystem mit mindestens zwei Vakuumzuleitungen vorhanden ist, welches die Schritte umfasst:
    1. Verschieben eines Gießkolbens (3), so dass eine Einfüllöffnung (72) verschlossen wird,
    2. Erzeugen von Unterdruck in Gießbehälter (74), Zwischenstück (75), Mundstück (76) und Formhohlraum (10) über eine erste Vakuumzuleitung (12) dadurch gekennzeichnet, dass
    3. eine erste Vakuumphase durchgeführt wird, nachdem der Gießkolben die Einfüllöffnung (72) überfahren hat,
    4. bevor das Metall bis zum Zwischenstück (75) angestiegen ist, ein zusätzliches Ventil (77) geschlossen wird, so dass kein Metall in der ersten Zuleitung (12) zum Vakuumsystem vordringen kann,
    5. ab diesem Zeitpunkt eine zweite Vakuumphase über ein übliches Entlüftungsventil (14) und eine zweite Zuleitung eingeleitet werden,
    6. anschließend der Kolben das Metall weiter über ein Zwischenstück (75) und ein Mundstück (56) in die Gießform füllt.
    7. Warmkammerdruckgussverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (77) an dem Zwischenstück (75) angebracht ist.
    8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gussmasse (8) mit Aluminium als mehrheitlichen Anteil gegossen wird.
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