EP1894648B1 - Niederdruck-Giessverfahren und Vorrichtung hierfür - Google Patents

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EP1894648B1
EP1894648B1 EP07112730A EP07112730A EP1894648B1 EP 1894648 B1 EP1894648 B1 EP 1894648B1 EP 07112730 A EP07112730 A EP 07112730A EP 07112730 A EP07112730 A EP 07112730A EP 1894648 B1 EP1894648 B1 EP 1894648B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
melt
pump
piston
pump tube
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP07112730A
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English (en)
French (fr)
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EP1894648A1 (de
Inventor
Alfred Sigmund
Primus Wohlmuth
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.)
Ing Rauch Fertigungstechnik GmbH
Original Assignee
Ing Rauch Fertigungstechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Ing Rauch Fertigungstechnik GmbH filed Critical Ing Rauch Fertigungstechnik GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP1894648B1 publication Critical patent/EP1894648B1/de
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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
    • B22D17/02—Hot chamber machines, i.e. with heated press chamber in which metal is melted
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/09—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure
    • B22D27/11—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure making use of mechanical pressing devices

Definitions

  • the present invention relates to a casting method, in particular a low-pressure casting method in which liquid metal filled under pressure in a filling phase by means of a pump from a melt supply via a pump tube in a mold cavity and then, before complete solidification, to compensate for shrinkage in Mold cavity is applied in a Nachbuchphase a reprint by means of a piston on the metal.
  • a low-pressure IPC casting method is defined as a method in which the metal is filled into the mold cavity with a few bars. This is in contrast to normal die casting, for the E. Brunhuber, "Practice of Druckgußfertigung", publisher Schiele & Schön GmbH, Berlin, 1980, p. 16 , Pressures up to 2000 bar indicates.
  • the invention has for its object to reduce the space required for performing a low-pressure casting process - even in comparison to a die casting - or to ensure a good quality of the castings.
  • devices can be after the US 6,422,294 quite space-saving to be built, only these are not able to apply a reprint and so improve the quality of the casting. But this should be possible according to the invention.
  • the aim of the present invention can be achieved according to the invention by pressurizing a piston acting on the metal in the mold cavity, moving in the melt reservoir and pressurizing it in a pressure cylinder connected to the pump tube for the holding pressure phase.
  • the pump is arranged in a furnace chamber at a distance from the bottom and from the upper melt level. Thus, space can also be saved by this arrangement again.
  • An inventive device for die casting with a mold cavity enclosing form, to which a pumped supply channel for melt from a melt supply is connected, wherein the device comprises means for applying a reprint, is characterized in that for the Nachbuchphase on the metal acting in the mold cavity, in the melt supply moving Nachbuchkolben is provided in a pressure cylinder connected to the pump tube.
  • a crucible 1 is with its bottom 2 in a furnace housing 3 shown broken away per se known type and thus forms a furnace chamber for receiving a Schmelzenvorrates, for example up to a melt level N.
  • the furnace can be designed to be arbitrary and more than one furnace chamber have, for example, as a known two-chamber furnace, whose first chamber is used for melting pigs, whereas the second, connected to the first, chamber serves as a removal chamber.
  • the oven is expediently covered with a lid 4 which has, for example, a filling opening 5.
  • a septum 6 may be provided for holding floating materials, but in the present case mainly serves to mount a cylinder 7, in which a pressure piston 8 is displaceable, which is drivable via a piston rod 9 of a drive unit 10 of known type.
  • the piston stroke can be measured via a displacement transducer of known design.
  • the cylinder 7 forms part of a supply channel 7, 11, of which the branch 11 vertically upwards to a mounted above the furnace chamber 1 formed by the crucible 1 low pressure mold 12 of two mold halves and leads one of these enclosed mold cavity 13, advantageously - as can be seen branches and so metal from the furnace chamber 1 enters the mold cavity 13.
  • the upper, protruding from the furnace part of this branch 11 may, if desired, be heated, whereas, if necessary, a cooling arrangement is provided for the mold.
  • the mold 12 and the devices for opening, closing or clamping are known per se and therefore will not be described here in detail.
  • the ratio of the inner volumes of cylinder 7 and mold 12 should be designed according to the material shrinkage in the mold cavity 13, which may be for example 5%. For this purpose, any gap losses between piston 8 and cylinder 7 - if such occur - should be taken into account.
  • the size of the latter can be controlled, for example, by means of a displacement transducer on the piston rod 9: A piston travel that exceeds the material shrinkage would be a reason for replacing the piston 8 or piston rings.
  • this metal so supplied is not supplied from the piston 8, which here only has the function of a Nachdruckkolbens, but by a pump 14 to which a pump tube 15 is connected.
  • the pump tube 15 carries the metal supplied by the pump 14 to an inlet opening 16 at the top of the cylinder 7.
  • the pump 14 driven by a motor 18 via a pump shaft 17 can in itself be any volume of metal, even under a certain low pressure a few bar, promote the pump tube 16, the cylinder 7 and the riser channel 11 in the mold cavity 13, especially when - as shown in the preferred embodiment - the piston 8 is in the rearmost position and the mouth opening 16 of the pump tube 15 in the cylinder. 7 has released. It can be seen that while the cylinder 7, which only serves more to exert a reprint, is kept relatively narrow, and it may also be shorter than shown.
  • the illustrated arrangement is preferred, in which the pressure cylinder 7 opens into the pressure cylinder 7 in a pump tube 15 which forms at least part of the feed channel 7, 11, 15.
  • the pump 14 expediently arranged both at a distance from the bottom 2 of the crucible 1 and from the upper melt level N, so as to avoid that either floating matter or soils deposited on the bottom 2 are pumped into the pump tube 15.
  • an adjusting device 19 is provided for the volume flow of melt delivered by the pump 14, so that the filling can be faster or slower. In the case of thick molding sites or sections with a large molding chamber volume, this area may then be filled up more rapidly if desired.
  • the rotational speed of the shaft 17 can be adjusted.
  • the adjusting device 19 is connected to a control 20 for the motor 18 and can change the speed of the latter, for example with a frequency converter.
  • the pump 14 Once the pump 14 has pumped the required amount of metal into the mold cavity and thus it is completely filled, it can be useful, after forming a weak solidification crust on the walls of the mold cavity 13, a pressure built up, whereby two things is achieved: On the one hand is the Metal solidified in the mold 12, on the other hand is avoided by the supply of a small amount of metal balance, that is due to shrinkage Form voids, which affect the quality of the casting.
  • the transition from the mold filling phase to the post-printing phase is automated.
  • the representation of the figure shows three possibilities, each of which can be realized individually, two or all three of them.
  • a pressure sensor 21 is provided in the riser 11 and measures the pressure exerted by the weight of the metal pumped up into the mold cavity 13. When this pressure indicates the complete filling of the mold cavity 13, the sensor 21 outputs a signal to a control device 22, which sets the drive 10 for the Nachchtkolben 8 in motion.
  • the further control of the Nachdruckkolbens via the step 22 may be conventional and time and / or away-dependent.
  • a more precise control can be used, which provides a metal front sensor (or a pressure sensor) 23 on the wall of the mold cavity (or in a channel associated therewith).
  • a sensor 23 is advantageously located at the highest point of the mold cavity (or in an associated upstream channel).
  • the sensor 23 is optionally connected to the controller 22.
  • a third possibility, for instance when using a volumetric pump 14, is that the duration of its operation as an output signal of the drive stage 20 for the motor 18 is supplied to a timer 24 which after the elapse of a predetermined pumping time applies the hold pressure via the controller 22 and the drive 10 triggers.
  • this is not absolutely necessary because the pump 14 may continue to pump without impact. It has been shown that with the switching off of the pump 14, this can be spared very.
  • connections of the sensors or encoders 21, 23, 24 to the controller 22 are shown here as having a change-over switch 25 at the input of this control, but this can certainly be modified within the scope of the invention by making such a connection either directly to the control or, for example, a weighting stage which signals from two or three of the transmitters 21, 23, 24 receives and the controller 22 triggers accordingly.
  • the illustrated embodiment in which within the furnace chamber 1 of the impression cylinder 7 via the opening 16 into the, at least a portion of the supply channel forming pump tube 15 and this opens into the pressure cylinder 7, is also of particular advantage, because the piston 8 optionally as Valve can be advanced just enough so that it covers the opening 16. If then the pump 14 is held in light movement, it acts only as a stirring member, which prevents temperature differences within the furnace chamber 1. Of course, it would also be possible to install a separate check valve, such as in the pump tube 15. But if, as preferred, the piston 8 - together with a correspondingly programmed controller 10, 22 - takes over the valve function, then play these parts 8, 10, 22 then of course the role of the valve.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gießverfahren, insbesondere ein Niederdruck-Gießverfahren, bei dem flüssiges Metall unter Druck in einer Füllphase mittels einer Pumpe aus einem Schmelzenvorrat über ein Pumpenrohr in einen Formhohlraum gefüllt und anschließend, vor dem völligen Erstarren, unter Ausgleich von Schwindungen im Formhohlraum in einer Nachdruckphase ein Nachdruck mittels eines Kolbens auf das Metall aufgebracht wird.
  • Wenn im Zuge dieser Beschreibung von einem Niederdruck-Gießverfahren die Rede ist, so ist darauf hinzuweisen, dass ein Niederdruck-Gießverfahren nach der IPC als ein Verfahren definiert ist, bei welchem das Metall mit wenigen bar in den Formhohlraum eingefüllt wird. Dies steht im Gegensatz zum normalen Druckguss, für den E. Brunhuber, "Praxis der Druckgußfertigung", Fachverlag Schiele & Schön GmbH, Berlin, 1980, S. 16, Drücke bis zu 2000 bar angibt.
  • Wenn man sich die Gießzelle einer Druckgießmaschine ansieht, bei welcher ein Warmhalteofen als Schmelzenvorrat neben einer Kaltkammer-Druckgießmaschine - meist nicht unbeträchtlicher Größe - steht, dann sieht man, dass der Platzbedarf (und damit die Kosten des beanspruchten Platzes) recht bedeutend sind. Der Platzbedarf einer Druckgießzelle wird hier deshalb zitiert, weil, wie oben bereits erwähnt, der Stand der Technik nach der genannten DE-A-28 46 519 auffallend einer Druckgießmaschine ähnelt, so dass für eine solche Niederdruck-Gießmaschine wohl ein ähnlich großer Raum nötig ist. Dieser große Raumbedarf ist nicht zuletzt auf den den Gießkolben und die Gießkammer umfassenden "Schussteil" der Vorrichtung zurückzuführen.
  • Eine solche Maschine ist beispielsweise aus der DE-A-35 28 691 bekannt geworden, welche diejenigen Merkmale umfasst, von denen die vorliegende Erfindung ausgeht. Dort ist eine Pumpe in einen Schmelzenvorrat eingetaucht und fördert aus diesem Schmelzenvorrat heraus über ein frei liegendes Zuführrohr Schmelze zu einer Art Druckgießmaschine und dort in den Formhohlraum, wobei ein Gießkolben dann den Nachdruck besorgt. Dies hat, wie von den Erfindern der vorliegenden Patentanmeldung erkannt wurde, verschiedene Nachteile:
    • zum einen ist das Zuführrohr der Abkühlung unterworfen, d.h. es wird teilweise sich Metall an den Wänden absetzen, und das Zuführrohr muss - wenn überhaupt möglich - in gewissen Zeitabständen gereinigt oder ersetzt oder auch mit einer Heizung versehen werden;
    • das so sich abkühlende Metall hat die Tendenz, an der oberen Frontseite eine halb erstarrte Oxydhaut zu bilden, die dann in das zu gießende Werkstück gelangt und unerwünschte "Sollbruchstellen" bewirkt, d.h. die Qualität des gegossenen Teils wird beeinträchtigt;
    • da der Gießkolben - wie bei Kaltkammer-Druckgießmaschinen üblich - in einer separaten Gießbüchse außerhalb des Schmelzenvorrats untergebracht ist, können unerwünschte Leckagen auftreten, welche, insbesondere nach dem Absetzen in der vom Gießkolben durchlaufenen Gießbüchse, zu Störungen führen können, teilweise aber von diesem auch in den Formhohlraum geschoben werden und dort wieder Qualitätsprobleme verursachen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Raumbedarf für die Durchführung eines Niederdruck-Gießverfahrens - auch im Vergleich zu einem Druckgießverfahren - zu verringern bzw. eine gute Qualität der Gussstücke zu sichern. Zwar können Vorrichtungen etwa nach der US-6,422,294 durchaus platzsparend aufgebaut werden, nur sind diese nicht dazu im Stande, einen Nachdruck aufzubringen und so die Qualität des Gussstückes zu verbessern. Dies aber soll nach der Erfindung möglich sein.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung lässt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, dass für die Nachdruckphase als Kolben ein auf das Metall im Formhohlraum einwirkender, im Schmelzenvorrat sich bewegender Nachdruckkolben in einem an das Pumpenrohr angeschlossenen Nachdruckzylinder unter Druck gesetzt wird.
  • Denn dadurch, dass man eine Pumpe zum Füllen benutzt, ergeben sich die folgenden Vorteile:
    • gegenüber einem Füllen unter einem auf das Schmelzenniveau wirkenden Gasdruck besteht der Vorteil, dass das Beschicken des Schmelzenvorrates (im allgemeinen einer Ofenkammer) erleichtert wird und nicht bei jedem Beschicken, erst der Druck abgelassen und dann neu aufgebaut werden muss;
    • Leckagen sind nicht so gefährlich, wie beim Füllen mittels eines relativ hohen Gas-Überdrucks;
    • gegenüber dem Füllen mittels Unterdruck (vom Formhohlraum aus) besteht der Vorteil, dass die Füllung des Formhohlraumes rascher erfolgen kann, so dass auch größere Formhohlräume ohne die Gefahr des zwischenzeitlichen ganzen oder teilweisen Erstarrens der Schmelze gefüllt werden können;
    • ein Pumpenrohr kann einen relativ geringen Durchmesser besitzen, so dass sich die Baugröße insgesamt verringert.
  • Dadurch dass dem Kolben jetzt nur noch die Aufgabe des Nachdruckes zugeteilt wird, braucht der Kolben nur noch ein geringes Schmelzenvolumen zum Ausgleich von Schwindungen des Metalles im Formhohlraum bewegen, so dass auch der Nachdruckzylinder nicht mehr die Größe der aus der oben genannten DE-A-35 28 691 bekannten Gießkammer haben muss.
  • Dadurch aber, dass dieser Nachdruckkolben sich innerhalb des Schmelzenvorrates bewegt, ergibt sich der Vorteil, dass das frei in den Raum ragende Zufuhrrohr kurz gehalten werden kann, so dass die Gefahr des Abkühlens nicht so groß ist, was ja bisher zu einer Beeinträchtigung der Qualität führte. Außerdem wird dadurch auch die Bauhöhe verringert. Unvermeidliche Leckagen stellen kein Problem dar, weil diese ja nur zur Rückkehr des Leckmaterials in den Schmelzenvorrat führen können. Zusätzlich ist die Gefahr des Kontaktes des Metalls mit reaktiven Gasen (Luft, Schutzgas) - auch beim Formenwechsel - nicht mehr gegeben.
  • Zum Vermeiden des Einbringens von Verunreinigungen in die Form ist es vorteilhaft, wenn die Pumpe in einer Ofenkammer jeweils im Abstand vom Boden und vom oberen Schmelzenniveau angeordnet wird. Somit kann auch durch diese Anordnung wiederum Platz eingespart werden.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Druckgießen mit einer einen Formhohlraum umschließenden Form, an die ein mit einer Pumpe versehener Zufuhrkanal für Schmelze aus einem Schmelzenvorrat angeschlossen ist, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zum Ausüben eines Nachdruckes aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass für die Nachdruckphase ein auf das Metall im Formhohlraum einwirkender, im Schmelzenvorrat sich bewegender Nachdruckkolben in einem an das Pumpenrohr angeschlossenen Nachdruckzylinder vorgesehen ist. Für diese Vorrichtung gelten im wesentlichen die oben erwähnten Vorteile.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand von Ausführungsformen, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die einzige, schematische Figur der Zeichnung besprochen werden, welche einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Niederdruckgießen zeigt.
  • Ein Tiegel 1 steht mit seinem Boden 2 in einem, weggebrochen dargestellten Ofengehäuse 3 an sich bekannter Bauart und bildet so eine Ofenkammer zur Aufnahme eines Schmelzenvorrates, beispielsweise bis zu einem Schmelzenniveau N. Der Ofen kann an sich beliebig ausgebildet sein und auch mehr als eine Ofenkammer besitzen, beispielsweise als bekannter Zweikammerofen, dessen erste Kammer dem Aufschmelzen von Masseln dient, wogegen die zweite, mit der ersten verbundene, Kammer als Entnahmekammer dient. Der Ofen ist zweckmäßig mit einem Deckel 4 abgedeckt, der beispielsweise eine Einfüllöffnung 5 aufweist. Eine Scheidewand 6 kann zum Abhalten von Schwimm-stoffen vorgesehen sein, dient aber im vorliegenden Falle vor allem der Montage eines Zylinders 7, in dem ein Nachdruckkolben 8 verschiebbar ist, welcher über eine Kolbenstange 9 von einem Antriebsaggregat 10 bekannter Bauart antreibbar ist. Beispielsweise kann zu Kontroll- und/oder Steuerzwecken der Kolbenweg über einen Wegaufnehmer bekannter Bauart gemessen werden.
  • Der Zylinder 7 bildet einen Teil eines Zufuhrkanales 7, 11, wovon der Ast 11 vertikal aufwärts zu einer oberhalb der vom Tiegel 1 gebildeten Ofenkammer angebrachten Niederdruckform 12 aus zwei Formhälften und einem von diesen umschlossenen Formhohlraum 13 führt, sich vorteilhaft - wie ersichtlich verzweigt und so Metall aus der Ofenkammer 1 in den Formhohlraum 13 einlässt. Der obere, aus dem Ofen ragende Teil dieses Astes 11 kann gewünschtenfalls beheizt sein, wogegen für die Form gegebenenfalls eine Kühlanordnung vorgesehen ist. Die Form 12 sowie die Vorrichtungen zum Öffnen, Schließen, bzw. Aufspannen sind an sich bekannt und werden daher hier nicht im einzelnen beschrieben.
  • Das Verhältnis der Innenvolumina von Zylinder 7 und Form 12 sollte entsprechend der Materialschwindung im Formhohlraum 13 ausgelegt werden, welche beispielsweise 5% betragen kann. Dazu sollten etwaige Spaltverluste zwischen Kolben 8 und Zylinder 7 - falls solche vorkommen - berücksichtigt werden. Wie groß letztere sind, kann beispielsweise mittels eines Wegaufnehmers an der Kolbenstange 9 kontrolliert werden: Ein die Materialschwindung zu weit übersteigender Kolbenweg wäre Anlass zum Austausch des Kolbens 8 oder von Kolbenringen.
  • Dieses so zugeführte Metall wird aber nicht vom Kolben 8 zugeführt, der hier nur die Funktion eines Nachdruckkolbens hat, sondern von einer Pumpe 14, an die ein Pumpenrohr 15 angeschlossen ist. Das Pumpenrohr 15 führt das von der Pumpe 14 gelieferte Metall zu einer Einlassöffnung 16 an der Oberseite des Zylinders 7. Somit kann die über eine Pumpenwelle 17 von einem Motor 18 angetriebene Pumpe 14 an sich beliebige Volumina an Metall, auch unter einem gewissen niedrigen Druck von wenigen bar, über das Pumpenrohr 16, den Zylinder 7 und den Steigkanal 11 in den Formhohlraum 13 fördern, insbesondere wenn - wie in der bevorzugten Ausführungsform dargestellt - der Kolben 8 in der hintersten Position ist und die Mündungsöffnung 16 des Pumpenrohres 15 in den Zylinder 7 freigegeben hat. Es ist ersichtlich, dass dabei der Zylinder 7, der ja nur mehr dem Ausüben eines Nachdruckes dient, relativ schmal gehalten ist, wobei er auch kürzer ausfallen kann als dargestellt.
  • Hier sei angemerkt, dass der an sich nicht mehr der Zufuhr der Hauptmasse an Metall in den Formhohlraum 13 dienende Zylinder 7 als Nachverdichterzylinder auch direkt an der Form 12 sitzen kann, wie dies von Nachverdichterzylindern etwa im Druckguss an sich bekannt ist. Wichtig ist vor allem, dass die Aufgaben der Zufuhr der Hauptmasse an Metall der Pumpe 14 zugeteilt ist, wogegen der Kolben 8 nur mehr als Nachdruck- oder Nachverdichterkolben zum Nachdrücken von Metall zum Schwindungsausgleich im Formhohlraum 13 wirkt. Bevorzugt ist allerdings die dargestellte Anordnung, bei welcher der Nachdruckzylinder 7 in ein, mindestens einen Teil des Zufuhrkanales 7, 11, 15 bildenden Pumpenrohr 15 bzw. dieses in den Nachdruckzylinder 7 einmündet.
  • Dabei ist die Pumpe 14, wie ersichtlich, zweckmäßig jeweils sowohl im Abstand vom Boden 2 des Tiegels 1 als auch vom oberen Schmelzenniveau N angeordnet, um so zu vermeiden, dass entweder Schwimmstoffe oder am Boden 2 abgesetzte Verschmutzungen in das Pumpenrohr 15 gepumpt werden.
  • Um je nach Form 12 verschiedene Volumenströme über die Pumpe 14 zuführen zu können oder sogar während der Befüllung des Formhohlraumes 13 wechselnde Volumenströme, beispielsweise um das Versprühen des Metalles bzw. Turbulenzen desselben beim Durchlauf eines schmalen Formteilquerschnittes zu einem weiteren hin zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn eine Einstelleinrichtung 19 für den von der Pumpe 14 gelieferten Volumenstrom an Schmelze vorgesehen ist, so dass die Füllung schneller oder langsamer erfolgen kann. Bei dicken Formstellen bzw. Abschnitten mit großem Formraumvolumen mag man dann diesen Bereich gewünschtenfalls rascher auffüllen. Beispielsweise kann mit dieser Einstelleinrichtung 19 die Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 17 eingestellt werden. Dabei ist die Einstelleinrichtung 19 mit einer Ansteuerung 20 für den Motor 18 verbunden und kann beispielsweise mit einem Frequenzumformer die Geschwindigkeit des letzteren verändern.
  • Sobald die Pumpe 14 die erforderliche Menge an Metall in den Formhohlraum gepumpt hat und dieser somit vollständig gefüllt ist, kann, zweckmäßig nach dem Bilden einer schwachen Erstarrungskruste an den Wänden des Formhohlraumes 13, ein Nachdruck aufgebaut werden, womit zweierlei erreicht wird: Einerseits wird das Metall in der Form 12 verfestigt, anderseits wird durch die Zufuhr einer geringen Ausgleichmenge an Metall vermieden, dass sich durch Schwindung Lunker bilden, welche die Qualität des Gussstückes beeinträchtigen. Vorteilhaft wird der Übergang von der Formfüllphase zur Nachdruckphase automatisiert.
  • Dies kann auf verschiedene Weise geschehen. Die Darstellung der Figur zeigt drei Möglichkeiten, welche jede für sich, jeweils zwei davon oder alle drei verwirklicht sein können. Die eine Möglichkeit besteht darin, dass ein Drucksensor 21 im Steigrohr 11 vorgesehen ist und den durch das Gewicht des in den Formhohlraum 13 hochgepumpten Metalles ausgeübten Druck misst. Wenn dieser Druck die vollständige Füllung des Formhohlraumes 13 anzeigt, dann gibt der Sensor 21 ein Signal an eine Steuereinrichtung 22 ab, welche den Antrieb 10 für den Nachdruckkolben 8 in Bewegung setzt. Die weitere Steuerung des Nachdruckkolbens über die Stufe 22 kann herkömmlicher Art und zeit- und/oder weg-abhängig sein.
  • Je nach Ausbildung des Formhohlraumes kann aber eine an sich genauere Steuerung eingesetzt werden, welche einen Metallfrontsensor (oder einen Drucksensor) 23 an der Wand des Formhohlraumes (oder in einem damit verbundenen Kanal) vorsieht. Ein solcher Sensor 23 wird vorteilhaft am höchsten Punkt des Formhohlraumes (oder in einem damit verbundenen, aufwärts führenden Kanal) angeordnet. Wie ersichtlich, ist auch der Sensor 23 gegebenenfalls mit der Steuerung 22 verbunden.
  • Eine dritte Möglichkeit besteht etwa bei Verwendung einer volumetrischen Pumpe 14 darin, dass die Dauer ihres Betriebes als Ausgangssignal der Ansteuerungsstufe 20 für den Motor 18 einem Zeitgeber 24 zugeführt wird, der nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Pumpzeit den Nachdruck über die Steuerung 22 und den Antrieb 10 auslöst. In jedem Falle ist es vorteilhaft, von der Steuerung 22 auch ein Signal an die Ansteuerstufe 20 abzugeben, damit der Betrieb der Pumpe 14 abgeschaltet werden kann. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, weil die Pumpe 14 gegebenenfalls ohne Auswirkungen weiter pumpen kann. Es hat sich gezeigt, dass mit dem Abschalten der Pumpe 14 diese sehr geschont werden kann.
  • Die Anschlüsse der Sensoren bzw. Geber 21, 23, 24 an die Steuerung 22 sind hier so dargestellt, dass am Eingang dieser Steuerung ein Umschalter 25 liegt, doch lässt sich dies im Rahmen der Erfindung durchaus modifizieren, indem ein solcher Anschluss entweder unmittelbar an die Steuerung erfolgt, oder beispielsweise eine Gewichtungsstufe, welche Signale von zwei oder drei der Geber 21, 23, 24 erhält und die Steuerung 22 entsprechend auslöst.
  • Die dargestellte Ausführung, bei der innerhalb der Ofenkammer 1 der Nachdruckzylinder 7 über die Öffnung 16 in das, mindestens einen Teil des Zufuhrkanales bildenden Pumpenrohr 15 bzw. dieses in den Nachdruckzylinder 7 einmündet, ist auch deswegen von besonderem Vorteil, weil der Kolben 8 gegebenenfalls als Ventil gerade so weit vorgeschoben werden kann, dass er die Öffnung 16 abdeckt. Wenn dann die Pumpe 14 in leichter Bewegung gehalten wird, so wirkt sie nur als Rührorgan, welches Temperaturunterschiede innerhalb der Ofenkammer 1 verhindert. Selbstverständlich wäre es aber auch möglich, ein gesondertes Sperrventil, etwa in das Pumpenrohr 15, einzubauen. Wenn aber, wie bevorzugt, der Kolben 8 - zusammen mit einer entsprechend programmierten Steuerung 10, 22 - die Ventilfunktion übernimmt, dann spielen diese Teile 8, 10, 22 dann natürlich auch die Rolle des Ventils.

Claims (13)

  1. Gießverfahren für Metalle, bei dem flüssiges Metall unter Druck in einer Füllphase mittels einer Pumpe (14) aus einem Schmelzenvorrat (1) über ein Pumpenrohr (15) in einen Formhohlraum (13) gefüllt und anschließend, vor dem völligen Erstarren, unter Ausgleich von Schwindungen im Formhohlraum (13) in einer Nachdruckphase ein Nachdruck mittels eines Kolbens (8) auf das Metall aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die Nachdruckphase des Verfahrens, als Kolben (8) ein auf das Metall im Formhohlraum (13) einwirkender, im Schmelzenvorrat (1) sich bewegender Nachdruckkolben (8) in einem an das Pumpenrohr (15) angeschlossenen Nachdruckzylinder (7) unter Druck gesetzt wird.
  2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (14) innerhalb des von einem Boden (2) bis zu einem oberen Schmelzenniveau (N) reichenden Schmelzenvorrates, und zwar jeweils im Abstand vom Boden (2) und vom oberen Schmelzenniveau (N) angeordnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Umrühren der Schmelze innerhalb des Schmelzenvorrats (1) die Verbindung zwischen Pumpenrohr (15) und Nachdruckzylinder (7) gesperrt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Niederdruck-Gießverfahren betrieben wird.
  5. Vorrichtung zum Druckgießen mit einer einen Formhohlraum (13) umschließenden Form (12), an die ein mit einer Pumpe (14) versehener Zufuhrkanal (7, 11, 15) für Schmelze aus einem Schmelzenvorrat (1) angeschlossen ist, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung (7, 8, 10) zum Ausüben eines Nachdruckes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Nachdruckphase ein auf das Metall im Formhohlraum (13) einwirkender, im Schmelzenvorrat (1) sich bewegender Nachdruckkolben (8) in einem an das Pumpenrohr (15) angeschlossenen Nachdruckzylinder (7) vorgesehen ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachdruckzylinder (7) in ein, mindestens einen Teil des Zufuhrkanales (7, 11, 15) bildenden Pumpenrohr (15) bzw. dieses in den Nachdruckzylinder (7) einmündet.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein einen Teil des Zufuhrkanales (7, 11, 15) bildendes Pumpenrohr (15) in einer den Schmelzenvorrat beinhaltenden Ofenkammer (1) unter dem Schmelzenniveau (N) dieser Kammer (1) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Nachdruckzylinder (7) in einer den Schmelzenvorrat beinhaltenden Ofenkammer (1) unter dem Schmelzenniveau (N) dieser Kammer (1) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Nachdruckphase auslösende Steuerung (21-24) vorgesehen ist, welche an ihrem Eingang über einen Geber (21, 23, 24) ein Signal erhält, welches die Füllung des Formhohlraumes (13) anzeigt, wogegen ihr Ausgang mindestens mit einem Antrieb (10) für den Nachdruckkolben (8) zum Einschalten desselben verbunden ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der die Nachdruckphase auslösenden Steuerung (21-24) auch mit der Pumpe (14) zum Ausschalten derselben verbunden ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstelleinrichtung (19) für den von der Pumpe (14) gelieferten Volumenstrom an Schmelze vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge von Pumpenrohr (15) und Nachdruckzylinder (7) eine Ventilanordnung (8, 10, 22) vorgesehen ist, und dass vorzugsweise die Ventilanordnung (8, 10, 22) den im Zuge der Nachdruckphase bis über die Mündungsöffnung (16) des Pumpenrohre (15) in den Zylinder (7) vorrückenden Kolben sowie eine diese begrenzte Vorrückung auslösende Steuerung (22) umfasst.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (8, 10, 22) zum Trennen des Pumpenrohres (15) vom Nachdruckzylinder (7) ausgebildet ist.
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