EP1832362B1 - Vakuumdruckgussanlage und Verfahren zum Betrieb - Google Patents

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EP1832362B1
EP1832362B1 EP07004292A EP07004292A EP1832362B1 EP 1832362 B1 EP1832362 B1 EP 1832362B1 EP 07004292 A EP07004292 A EP 07004292A EP 07004292 A EP07004292 A EP 07004292A EP 1832362 B1 EP1832362 B1 EP 1832362B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vacuum
casting
chamber
pressure
mold
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
EP07004292A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1832362A1 (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
Priority to PL07004292T priority Critical patent/PL1832362T3/pl
Publication of EP1832362A1 publication Critical patent/EP1832362A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1832362B1 publication Critical patent/EP1832362B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B22D17/14—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
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/32—Controlling equipment

Definitions

  • the invention relates to a vacuum die casting system with a mold, a casting chamber, a piston, a vent valve, a casting plant control and a vacuum system. It also relates to a method of operating a vacuum die casting machine, in particular for vacuum die casting of metals and their alloys, the vacuum die casting machine having a mold, a casting chamber and a piston.
  • 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.
  • vacuum can hardly be dispensed with.
  • die casting under vacuum is not only possible with the use of liquid metal alloys, but can also be used in derived special processes.
  • Processes in which partially liquid or doughy material is used as casting material (commonly referred to as Thixo- or Rheo-casting), processes in which the casting material from a combination of materials (composite) of liquid or semi-liquid metals and non-metallic Inclusions (MMC), processes in which a preform is infiltrated with liquid material, and processes in which non-metallic materials are similarly cast.
  • vacuum die casting can be combined with the use of protective or reaction gases.
  • evacuation takes place during the metal dosing process, as is the case with the process, for example EP-OS 0 051 310 ,
  • connection between the vacuum vessel or the vacuum system and the vacuum mold is mainly made through a mold-installed vent valve.
  • the EP-A1-0 600 324 relates to a die casting plant, is sucked in the molten metal by means of negative pressure in the casting chamber.
  • a control unit is supplied with pressure values determined by a pressure sensor.
  • the measuring points are located on the vacuum tank and the mold.
  • the casting chamber is not included in the consideration.
  • the JP 57 072766 A relates to a die casting plant in which molten metal is poured through an opening in the casting chamber and therefore first exposed to air at atmospheric pressure. In a single-stage vacuum process, the air is extracted via the casting chamber and mold. The necessary valves are controlled by switches whose switching state is determined by the piston position. A measurement of the pressure values is not described.
  • the object of the invention is therefore to improve the process for the production of Vakuumdruckgusstcilcn, so that the quality of the parts increases.
  • the vacuum die casting plant according to the first claim makes it possible to determine important vacuum technical parameters of the vacuum pressure casting plant.
  • vacuum meters are provided on the buffer tank and on the supply line between the vent valve and buffer tank, which with the Vacuum system control related. This makes it possible to monitor the parameters in the vacuum system control before and during the casting process and to obtain a measure of the component quality by the values determined.
  • An advantage of the method according to claim 2 is that with the simple method of pressure rise measurement in a buffer tank a vacuum technical Parameter of the system can be determined.
  • the knowledge of the parameters allows to determine the vacuum reached in the mold cavity.
  • Advantages are achieved if the leak rate and the conductivity of the system are determined as vacuum parameters.
  • the leak rate allows conclusions to be drawn as to how quickly a vacuum reached in the mold rises due to the penetration of gas.
  • the conductance is a measure of the amount of gas that can be moved per unit of time through the shape and feed line, thus allowing the conclusion to be drawn about the achievable vacuum.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a vacuum pressure casting system with vacuum system and control.
  • the vacuum die casting apparatus has a shape composed of two mold halves 1a and 1b.
  • the interior of the mold is connected to the casting chamber 2, which is filled with molten metal for the casting process. This is filled through the filling opening 23 and pressed by the piston 3 in the mold cavity.
  • the gas present in the mold cavity is sucked off via the venting valve 4.
  • the solidifying metal rises up to this vent valve.
  • the piston 3 is moved by a piston moving device, i. moved in the casting chamber 2.
  • the control is carried out by the casting plant control 8, which can also monitor other parameters. Conceivable here are the state of the mold, i. the position of the two mold halves.
  • the vacuum pressure casting plant has a vacuum system 12, in which in this example a first buffer tank 13 and a second buffer tank 14 are provided.
  • the first buffer tank is connected via a chamber vacuum line 21 to the casting chamber and forms the chamber circle.
  • a valve 6 is provided, so that the gas flow between the buffer tank and the casting chamber can be interrupted.
  • a chamber inlet measuring head 11 allows the measurement of the pressure in the chamber vacuum line.
  • the pressure in the buffer tank 13 is determined via a first container measuring head 15.
  • the second buffer tank 14 is connected via a mold vacuum line 22 to the vent valve 4 and above with the mold 1a, 1b and forms the mold circle.
  • a Mold supply valve 5 is provided, which allows an interruption of the gas flow.
  • a mold supply measuring head 10 allows the measurement of the pressure in the line 22.
  • a vacuum pump 20 serves to evacuate the buffer container. Between the buffer tanks and the vacuum pump valves 17 and 18 are provided so that the buffer tank can be individually connected to the vacuum pump.
  • a vacuum system controller 7 records the measured values of the measuring heads 10, 11, 15 and 16 and sets the state of the valves 5, 6, 17 and 18. It receives from the casting machine control 8 a signal which depicts the status of the casting process.
  • This signal may be, for example, a simple trigger pulse that states that the casting process is starting. Alternatively, it is possible to transmit the position of the piston to the vacuum system controller. The signal allows the controller to run the two-stage vacuum generation process suitable for the casting operation in this example.
  • the mold feed measuring head 10 is arranged in the vent valve or between it and the mold inlet valve 5.
  • the next measuring point is a second container measuring head 16 on the buffer tank 14.
  • the pressure can be measured via an additional built-in valve, which is not used for venting purposes and only the measurement is useful.
  • the third measuring point is located in the chamber circle on the chamber vacuum line 21 zwisczhen chamber inlet valve and casting chamber. The fourth measuring point is given via the first container measuring head 15.
  • the following process parameters can be derived from these pressure measurements: the final pressure in the first buffer tank 13, the final pressure in the second buffer tank 14, the volumes extracted in the molding circle and in the chamber circle, respectively, and extracted total volume. From the final and initial pressure of a container and its volume, the amount of extracted gases can be determined and expressed as normal volume. Furthermore, the ratio of the extracted volumes of the two circuits and the achieved vacuum in the mold cavity as process parameters are accessible and monitorable. Based on the pressure curves and the tracking of the conductivity and leakage values, the achieved vacuum or the residual air quantity in the mold cavity can be determined. This parameter is directly related to the quality of the castings.
  • the conductivity of the vacuum die casting plant is determined.
  • the piston 3 is left in its starting position, ie it stands on the end of the casting chamber facing away from the mold and releases the filling opening 23.
  • the air can flow freely through the filling opening 23, through the casting chamber 2, mold 1a, 1b, vent valve 4 and mold vacuum feed line 22.
  • the shape geometry, channels and vent valve form the main resistors against this gas flow.
  • the mold feed valve 5 is closed and the second buffer tank valve 18 is open.
  • the second buffer tank 14 is evacuated by the vacuum pump 20. Then, with the piston still in the initial position, the buffer container valve 18 is closed and the mold supply valve 5 is opened.
  • the pressure rise in the second buffer tank can be monitored.
  • the total conductance can be determined.
  • this test may be conducted in open form. In this way, the conductance is determined from the part of the vent valve in the movable mold half.
  • the leakage rate of the vacuum pressure casting plant is determined.
  • the piston is moved past the filling opening. It is thus in a position between the filling opening 23 and the mold 1a, 1b, that the chamber vacuum supply line 21 is in communication with the mold.
  • the chamber feed valve 6 and the mold feed valve 5 are closed, and the first buffer tank valve 17 is opened, so that the vacuum pump 20 evacuates the first buffer tank 13.
  • the piston 3 is moved to the position described above and set there for further measurement.
  • the chamber inlet valve 6 is opened, the mold inlet valve 5 remains closed.
  • a pressure equalization takes place.
  • the length of time for this process depends on the volumes. From this balancing pressure, the pressure continues to rise. Temporally spaced, two pressure measurements are now made on the first container measuring head 15 and the pressure increase in the first buffer container 13 is measured. From the volume of this buffer tank and the measured pressure increase results in the total leakage rate of the mold, casting chamber and vacuum system. It would also be possible to perform this measurement with the circle. Due to the poorer conductance in this circle, however, this measurement would be less accurate, so that it is advantageous to run the measurement over the chamber circle.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vakuumdruckgussanlage mit einer Form, einer Gießkammer, einem Kolben, einem Entlüftungsventil, einer Gießanlagensteuerung und einem Vakuumsystem. Sie betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb einer Vakuumdruckgussanlage, insbesondere für Vakuumdruckgießen von Metallen und deren Legierungen, wobei die Vakuumdruckgussanlage eine Form, eine Gießkammer und einen Kolben aufweist.
  • 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 aus z.B. Aluminium die später noch eine 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, in denen teilflüssiges oder teigiges Material als Gussmasse verwendet wird (üblicherweise als Thixo- oder Rheo-casting bezeichnet), Verfahren, in denen die Gussmasse aus einer Materialkombination (Komposit) von flüssigen oder teilflüssigen Metallen und Nichtmetallischen Einschlüssen besteht (MMC), Verfahren, in denen ein Vorkörper mit flüssigem Material infiltriert wird, sowie Verfahren, in denen auf vergleichbarer Weise nichtmetallische Materialien vergossen werden. Weiterhin lassen sich Vakuumdruckgießverfahren mit dem Einsatz von Schutz- oder Reaktionsgasen kombinieren.
  • Beim "Standardverfahren" wird, nachdem der Kolben an dem Einfüllloch vorbei gefahren ist, ein auf Unterdruck gebrachter Behälter mit dem Formhohlraum in Verbindung gebracht.
  • Bei anderen Verfahren wird bereits während des Metalldosiervorgangs evakuiert, wie z.B. bei dem Verfahren nach EP-OS 0 051 310 .
  • Bei den genannten Verfahren wird die Verbindung zwischen Vakuumgefäß oder Vakuumanlage und Vakuumform hauptsächlich über ein in der Form eingebautes Entlüftungsventil hergestellt.
  • Die Prozessüberwachung wird hier oft über eine Druckmessung hinter dem Entlüftungsventil durchgeführt. Diese Messung besitzt jedoch kaum Aussagekraft in Bezug auf den wichtigsten Parameter, den wirklich in der Form erreichten Druck oder die maximal eingeschlossene Luftmenge, weil die Messung mehreren Fehlerquellen unterliegt:
    1. a) Die engen Querschnitte und das Auftreten des Blockierungseffekts lassen keine für den Druck im Formhohlraum relevante Messung im weiteren Verlauf der Leitung zu. Tatsächlich wird diese Messung mehr durch den Druck im Behälter beeinflusst als vom wirklichen Druck in der Form.
    2. b) Es handelt sich um eine dynamische Messung. Es ist bekannt, dass vorbeiströmende Gase in einer Leitung durch ihre Geschwindigkeit einen zusätzlichen Unterdruck erzeugen. Das Messergebnis wird hierdurch verfälscht.
    3. c) Veränderungen der Leitwerte (Verschmutzung, Verstopfung) führen zusätzlich zu einem erheblichen Messfehler.
  • Eine zuverlässige Relation zwischen dem Hauptparameter des Prozesses, dem in der Form erreichten Vakuumniveau, und dem Messwert kann nicht hergestellt werden.
  • Am besten wird dies mit dem bekannten Effekt illustriert, dass die "besten" Messwerte gerade dann auftreten, wenn das Ventil verschmutzt oder verstopft ist, obwohl in der Realität dann die schlechtesten Vakuumwerte vorliegen.
  • Die EP-A1-0 600 324 betrifft eine Druckgießanlage, bei der Metallschmelze mittels Unterdruck in die Gießkammer eingesaugt wird. Einer Steuereinheit werden von einem Drucksensor ermittelte Druckwerte zugeführt. Die Messstellen befinden sich am Vakuumtank und der Form. Die Gießkammer wird nicht in die Betrachtung mit einbezogen.
  • Die JP 57 072766 A betrifft eine Druckgießanlage, bei der Metallschmelze durch eine Öffnung in die Gießkammer eingegossen wird und daher zunächst Luft unter Atmosphärendruck ausgesetzt ist. In einem einstufigen Vakuumprozess wird die Luft über Gießkammer und Form abgesaugt. Die dazu notwendigen Ventile werden über Schalter gesteuert, deren Schaltzustand durch die Kolbenposition bestimmt wird. Eine Messung der Druckwerte ist nicht beschrieben.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Prozcss zur Herstellung von Vakuumdruckgusstcilcn zu verbessern, so dass die Qualität der Teile steigt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vakuumdruckgussanlage mit den Merkmalen des ersten Anspruchs und einem Verfahren zum Betreiben eine Vakuumdruckgussanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 2. Die Ansprüche 3 bis 5 stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
  • Die Vakuumdruckgussanlage nach dem ersten Anspruch erlaubt es, wichtige vakuumtechnische Parameter der Vakuumdruckgussanlage zu bestimmen. Hierzu sind an dem Pufferbehälter und an der Zuleitung zwischen Entlüftungsventil und Pufferbehälter Vakuummessgeräte vorgesehen, die mit der Vakuumanlagensteuerung in Verbindung stehen. Hierdurch ist es möglich, in der Vakuumanlagensteuerung vor und während der Gießprozesse die Parameter zu überwachen und durch die ermittelten Werte ein Maß für die Bauteilgüte zu erhalten.
  • Durch Inverbindungstehen von Vakuumanlagensteuerung und Gießanlagensteuerung ist sichergestellt, dass der Vakuumanlagensteuerung der Zustand der Gießanlage, d.h. die Position des Kolbens, der Status der Form (offen oder geschlossen) und ähnliches übermittelt wird.
  • Vorteilhaft an dem Verfahren nach Anspruch 2 ist, dass mit der einfachen Methode der Druckanstiegsmessung in einem Pufferbehälter ein vakuumtechnischer Parameter der Anlage bestimmt werden kann. Die Kenntnis der Parameter erlaubt es, das im Formhohlraum erreichte Vakuum zu bestimmen. Vorteile werden erreicht, wenn als vakuumtechnische Parameter die Leckrate und der Leitwert der Anlage bestimmt werden. Die Leckrate lässt einen Rückschluss darauf zu, wie schnell ein in der Form erreichtes Vakuum durch eindringendes Gas ansteigt. Der Leitwert ist ein Maß für die pro Zeiteinheit durch die Form und Zuleitung bewegbare Gasmenge und erlaubt so den Schluss auf das erreichbare Vakuum.
  • Durch wiederholtes Messen nach Anspruch 6 ist somit möglich, nicht nur die Güte der Bauteile über den Wert des Vakuums in einer Messung abzuschätzen. Es ist vielmehr auch möglich, durch regelmäßiges Überprüfen der Parameter Fehler im Prozess aufzudecken und damit teuere Fehlproduktionen zu vermeiden. Vor Gießanfang oder in regelmäßigen Abständen werden Tests durchgeführt, um die Leckrate und Leitwerte des Systems mit Druckgussform, Kammer, Kolben und Vakuumsystem zu ermitteln. Auf diese Weise wird darüber hinaus sichergestellt, dass reproduzierbare Anfangsbedingungen herrschen, die Werte in den erforderlichen Grenzbereichen liegen und mit früher aufgezeichneten Daten vergleichbar sind. Beispielsweise macht sich eine Verstopfung der Anlage durch eine Verschlechterung des Leitwerts bemerkbar.
  • Bei einem Mehrstufenvakuumverfahren, welches auf einer Anlage nach Anspruch 1 durchgeführt werden kann, sind diese Messungen noch aussagekräftiger als bei bekannten Vakuumdruckgießverfahren, weil die in den beiden Kreisen (Formkreis und Kammerkreis) gemessenen Parameter mathematisch als in erster Ordnung unabhängig voneinander betrachtet werden können. Ferner sind durch die kleineren Behälter die Druckveränderungen größer, wodurch genauere Berechnungen ermöglicht werden. Die Messungen sind im ersten Kreisen weitgehend unabhängig von der Leckage und im zweiten Kreis quasi unabhängig vom Volumen des Formhohlraums.
  • Anhand der einzigen Abbildung soll ein Ausfiihrungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung und Weiterbildung erläutert werden. Die einzige Abbildung zeigt in einem Prinzipschaubild eine Vakuumdruckgussanlage mit Vakuumanlage und Steuerung.
  • Die Vakuumdruckgussanlage weist eine Form auf, die aus zwei Formhälften 1a und 1b aufgebaut ist. Das Innere der Form ist mit der Gießkammer 2 verbunden, die für den Gießvorgang mit geschmolzenem Metall befüllt ist. Dieses wird durch die Einfüllöffnung 23 eingefüllt und durch den Kolben 3 in den Formhohlraum gedrückt. Das im Formhohlraum vorhandene Gas wird über das Entlüftungsventil 4 abgesaugt. Im Gießvorgang steigt das erstarrende Metall bis zu diesem Entlüftungsventil auf. Der Kolben 3 wird von einer Kolbenbewegungsvorrichtung bewegt, d.h. in der Gießkammer 2 verschoben. Die Ansteuerung erfolgt durch die Gießanlagensteuerung 8, welche zudem andere Parameter überwachen kann. Denkbar sind hier der Zustand der Form, d.h. die Position der beiden Formhälften.
  • Die Vakuumdruckgussanlage weist eine Vakuumanlage 12 auf, in der in diesem Beispiel ein erster Pufferbehälter 13 und ein zweiter Pufferbehälter 14 vorgesehen sind. Der erste Pufferbehälter ist über eine Kammervakuumleitung 21 mit der Gießkammer verbunden und bildet den Kammerkreis. In dieser Leitung ist ein Ventil 6 vorgesehen, so dass der Gasfluss zwischen Pufferbehälter und Gießkammer unterbrochen werden kann. Ein Kammerzuleitungsmesskopf 11 erlaubt die Messung des Drucks in der Kammervakuumleitung. Der Druck im Pufferbehälter 13 wird über einen ersten Behältermesskopf 15 bestimmt. Der zweite Pufferbehälter 14 ist über eine Formvakuumleitung 22 mit dem Entlüftungsventil 4 und darüber mit der Form 1a, 1b verbunden und bildet den Formkreis. In dieser Leitung ist ein Formzuleitungsventil 5 vorgesehen, was eine Unterbrechung des Gasflusses erlaubt. Ein Formzuleitungsmesskopf 10 erlaubt die Messung des Druckes in der Leitung 22. Eine Vakuumpumpe 20 dient zur Evakuierung der Pufferbehälter. Zwischen den Pufferbehältern und der Vakuumpumpe sind Ventile 17 und 18 vorgesehen, so dass die Pufferbehälter einzeln mit der Vakuumpumpe verbunden werden können.
  • Eine Vakuumanlagensteuerung 7 nimmt die Messwerte der Messköpfe 10, 11, 15 und 16 auf und stellt den Zustand der Ventile 5, 6, 17 und 18. Sie erhält von der Gießanlagensteuerung 8 ein Signal, welches den Status des Gießprozesses abbildet. Dieses Signal kann beispielsweise ein einfacher Triggerimpuls sein, der besagt, dass der Gießprozess startet. Alternativ ist es möglich, die Position des Kolbens an die Vakuumanlagensteuerung zu übermitteln. Das Signal erlaubt es der Steuerung, das in diesem Beispiel zweistufige Verfahren zur Vakuumerzeugung passend zum Gießvorgang ablaufen zu lassen.
  • Es hat sich als sehr zweckmäßig erwiesen, die Drücke an den folgenden Stellen zu verfolgen: Auf Seiten des in der Form 1a, 1b eingebauten Entlüftungsventils 4, wobei der Formzuleitungsmesskopf 10 im Entlüftungsventil oder zwischen diesem und dem Formzuleitungsventil 5 angeordnet ist. Als nächster Messpunkt dient ein zweiter Behältermesskopf 16 am Pufferbehälter 14. Gegebenenfalls kann der Druck über ein zusätzlich eingebautes Ventil gemessen werden, welches nicht für Entlüftungszwecke benutzt wird und nur der Messung dienlich ist. Der dritte Messpunkt liegt im Kammerkreis an der Kammervakuumleitung 21 zwisczhen Kammerzuleitungsventil und Gießkammer. Der vierte Messpunkt ist über den ersten Behältermesskopf 15 gegeben.
  • Aus diesen Druckmessungen können folgende Prozessparameter abgeleitet werden: Der Enddruck im ersten Pufferbehälter 13, der Enddruck im zweiten Pufferbehälter 14, die jeweils im Formkreis und im Kammerkreis abgesaugten Volumina und das abgesaugte Gesamtvolumen. Aus dem End- und Anfangsdruck eines Behälters und seinem Volumen kann die Menge der abgesaugten Gase ermittelt werden und als Normalvolumen ausgedrückt werden. Weiterhin sind das Verhältnis der abgesaugten Volumina der beiden Kreise und das erreichte Vakuum im Formhohlraum als Prozessparameter zugänglich und überwachbar. Auf Basis der Druckverläufe und der Verfolgung der Leit- und Leckagewerte kann das erreichte Vakuum oder die Restluftmenge im Formholraum bestimmt werden. Dieser Parameter steht in direkter Relation zu der Güte der Gussteile.
  • Veränderungen der Leitwerte, Leckage oder sonstige Abweichungen im Prozess führen zu typischen Veränderungen in diesen Parametern und ermöglichen dadurch eine zuverlässige Prozessüberwachung, -Kontrolle und -Beherrschung.
  • Durch eine Druckanstiegsmessung in einem der Pufferbehälter 13,14 ist es möglich einen vakuumtechnischen Parameter der Vakuumdruckgussanlage zu bestimmen. Günstig ist es, Leitwert und Leckrate auf die folgende Weise zu bestimmen.
  • In einem ersten Test wird der Leitwert der Vakuumdruckgussanlage bestimmt. Hierzu wird bei geschlossener Form 1a, 1b der Kolben 3 in seiner Ausgangsposition gelassen, d.h. er steht am der Form abgewandten Ende der Gießkammer und gibt die Einfüllöffnung 23 frei. Hierdurch kann die Luft frei durch die Einfüllöffnung 23, durch die Gießkammer 2, Form 1a, 1b, Entlüftungsventil 4 und Formvakuumzuleitung 22 fließen. Es bilden die Formgeometrie, Kanäle und Entlüftungsventil die Hauptwiderstände gegen diesen Gasstrom. Zu Beginn des ersten Tests ist das Formzuleitungsventil 5 geschlossen und das zweite Pufferbehälterventil 18 offen. Der zweite Pufferbehälter 14 wird durch die Vakuumpumpe 20 evakuiert. Dann wird, bei weiterhin in der Ausgangsposition stehendem Kolben, das Pufferbehälterventil 18 geschlossen und das Formzuleitungsventil 5 geöffnet. Nun strömt die Luft auf dem beschriebenen Weg in den zweiten Pufferbehälter. Während dieses Vorgangs kann der Druckanstieg im zweiten Pufferbehälter verfolgt werden. Aus dem Volumen des zweiten Pufferbehälters und dem Druckanstieg pro Zeiteinheit kann der Gesamtleitwert bestimmt werden. Alternativ kann dieser Test bei offener Form durchgeführt werden. Auf diese Weise wird der Leitwert ab dem Teil des Entlüftungsventils in der beweglichen Formhälfte bestimmt.
  • In einem zweiten Test wird die Leckrate der Vakuumdruckgussanlage bestimmt. Hierzu wird der Kolben an der Einfüllöffnung vorbei gefahren. Er steht so in einer Position zwischen Einfüllöffnung 23 und der Form 1a, 1b, dass die Kammervakuumzuleitung 21 mit der Form in Verbindung steht.
    Zunächst sind das Kammerzuleitungsventil 6 und das Formzuleitungsventil 5 geschlossen und das erste Pufferbehälterventil 17 geöffnet, so dass die Vakuumpumpe 20 den ersten Pufferbehälter 13 evakuiert. Dann wird der Kolben 3 auf die oben beschriebene Position gefahren und dort für die weitere Messung fest gestellt. Nach Schließen des Pufferbehälterventils 17 wird das Kammerzuleitungsventil 6 geöffnet, das Formzuleitungsventil 5 bleibt geschlossen. Zwischen dem ersten Pufferbehälter und der restlichen Vakuumdruckgussanlage, also Form, Entlüftungsventil, Gießkammer und Zuleitungen, findet ein Druckausgleich statt. Die Zeitdauer für diesen Prozess ist von den Volumina abhängig. Von diesem Ausgleichsdruck steigt der Druck weiter an. Zeitlich beabstandet werden nun zwei Druckmessungen am ersten Behältermesskopf 15 vorgenommen und der Druckanstieg im ersten Pufferbehälter 13 gemessen. Aus dem Volumen dieses Pufferbehälters und dem gemessenen Druckanstieg ergibt sich die gesamte Leckrate von der Form, Gießkammer und Vakuumsystem. Es wäre auch möglich, diese Messung mit dem Formkreis durchzuführen. Durch die schlechteren Leitwerte in diesem Kreis wäre diese Messung jedoch ungenauer, so dass es vorteilhaft ist die Messung über den Kammerkreis ablaufen zu lassen.
  • Mit diesen Verfahren ist des möglich, Leckrate und Leitwerte zu Beginn der Gießtätigkeiten zu bestimmen und regelmäßig zu überprüfen, d.h. die Messung nach einer Mehrzahl von Gießvorgängen zu wiederholen. Damit wird eine laufende Überwachung der Parameter möglich.
    • Bezugszeichenliste
    • 1a
    erste Formhälfte
    1b
    zweite Formhälfte
    2
    Gießkammer
    3
    Kolben
    4
    Entlüftungsventil
    5
    Formzuleitungsventil
    6
    Kammerzuleitungsventil
    7
    Vakuumanlagensteuerung
    8
    Gießanlagensteuerung
    9
    Kolbenbewegungsvornchtung
    10
    Formzuleitungsmesskopf
    11
    Kammerzuleitungsmesskopf
    12
    Vakuumanlage
    13
    erster Pufferbehälter
    14
    zweiter Pufferbehälter
    15
    erster Behältermesskopf
    16
    zweiter Behältermesskopf
    17
    erstes Pufferbehälterventil
    18
    zweites Pufferbehälterventil
    20
    Vakuumpumpe
    21
    Kammervakuumleitung
    22
    Formvakuumleitung
    23
    Einfüllöffnung

Claims (6)

  1. Vakuumdruckgussanlage mit einer Form (1a, 1b), einer Gießkammer (2), einem Kolben (3), einem Entlüftungsventil (4), einer Gießanlagensteuerung (8) und einem Vakuumsystem (12), wobei an einer Formvakuumzuleitung (22) ein Formzuleitungsmesskopf (10) und an einem Pufferbehälter (14) ein Behältermesskopf (16) zu Messung des Druckes angeordnet sind, die jeweils mit einer Vakuumanlagensteuerung (7) in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kammervakuumleitung (21) vorgesehen ist und ein mit der Vakuum anlagensteuerung (7) in Verbindung stehender Kammerzuleitungsmesskopf (11) zwischen einem Kammerzuleitungsventil (6) und der Gießkammer (2) angeordnet ist, und dass die Vakuumanlage (12) neben einem ersten Pufferbehälter (13) mit einem ersten Behältermesskopf (15) einen zweiten Pufferbehälter (14) mit einem zweiten Behältermesskopf (16) aufweist, so dass vakuumtechnische Parameter der Vakuumdruckgussanlage bestimmt werden können.
  2. Verfahren zum Betrieb einer Vakuumdruckgussanlage nach Anspruch 1, wobei die Vakuumdruckgussanlage eine Form (1a, 1b), eine Gießkammer (2) und einen Kolben (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass vor Gießbeginn mit einer Druckanstiegsmessung in einem Pufferbehälter (13,14) ein vakuumtechnischer Parameter der Vakuumdruckgussanlage bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vakuumtechnische Parameter die Lockrate ist, wobei während der Druckanstiegsmessung der Kolben (3) so in einer Position zwischen einer Einfüllöffnung (23) und der Form (1a, 1b) steht, dass die Kammervakuumzuleitung 21 mit der Form in Verbindung steht.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vakuumtechnische Parameter der Leitwert ist, wobei während der Druckanstiegsmessung der Kolben in einer Position steht, die einen Gasstrom zwischen Einfüllöffnung (23) und Form (1a, 1b) erlaubt.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als vakuumtechnische Parameter sowohl Leitwert als auch Leckrate bestimmt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung eines vakuumtechnischen Parameters der Vakuumdruckgussanlage nach einer Mehrzahl von Gießvorgängen wiederholt wird.
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