EP2946852A1 - Vakuumdruckgussanlage und Verfahren zum Betrieb einer Vakuumdruckgussanlage - Google Patents

Vakuumdruckgussanlage und Verfahren zum Betrieb einer Vakuumdruckgussanlage Download PDF

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EP2946852A1
EP2946852A1 EP15156875.5A EP15156875A EP2946852A1 EP 2946852 A1 EP2946852 A1 EP 2946852A1 EP 15156875 A EP15156875 A EP 15156875A EP 2946852 A1 EP2946852 A1 EP 2946852A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
cavity
piston
recess
depression
Prior art date
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Granted
Application number
EP15156875.5A
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English (en)
French (fr)
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EP2946852B1 (de
Inventor
Roman Kaczmarczyk
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KSM Castings Group GmbH
Original Assignee
KSM Castings Group GmbH
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Publication date
Application filed by KSM Castings Group GmbH filed Critical KSM Castings Group GmbH
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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
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2015—Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/203—Injection pistons

Definitions

  • the invention relates to a vacuum pressure casting apparatus according to the preamble of claim 1 and to a method for operating such a vacuum pressure casting plant.
  • Vacuum die casting is known for the production of castings from metals and metal alloys, in particular from alloys of the metals Al, Mg, Zn and Cu.
  • Corresponding plants for vacuum die casting are for example in the DE 4312647 A1 , of the DE 102004057324 A1 or the DE 102006101560 A1 described.
  • Vacuum die casting is used in particular where high demands are placed on tightness, elongation at break, strength and weldability of the castings. Vacuum die casting results in a higher quality of the castings as less air and gas is trapped in the material. This applies in particular to castings made of aluminum or an aluminum alloy, which are still heat-treated or welded in a later stage of the process.
  • a negative pressure or vacuum is generated in the mold cavity of the casting mold of the vacuum pressure casting system after the casting chamber has been filled with molten casting and the casting piston has passed the filling opening of the casting chamber.
  • An extremely significant leak in this case is the annular gap between the inner wall of the casting chamber and the outer shell of the casting piston. At this leak, from the back of the casting piston forth penetrating gases foam the casting melt in the standing under vacuum casting chamber and produce in the casting a gas porosity, which minimize or exclude a heat treatment and weldability.
  • the DE 43 12 647 A1 offers a solution for closing this leak, after which a technically very complicated evacuatable sliding sleeve is pushed over the G mantting- or G mankolbensystem to produce a vacuum behind the piston.
  • the disadvantage here is in particular the very high maintenance of such Vakuumdruckgussanlagen.
  • the invention has for its object to avoid the disadvantages of the prior art and to improve the process for the production of vacuum die castings, so that the quality of the castings increases.
  • the invention is also based on the object of improving the tightness, elongation at break, strength, heat-treatability and / or weldability of the castings produced by vacuum-pressure casting.
  • a further object of the invention is to accelerate the cycle time in vacuum die casting and thus to increase the production output,
  • the invention has for its object to improve the process for the production of vacuum die cast parts or a vacuum die casting system such that a higher vacuum in the mold cavity is adjustable.
  • this object is achieved in a vacuum pressure casting plant having a casting chamber with filling opening, a casting piston movable in the casting chamber and a piston rod which connects the Gisßkolben with a casting drive, wherein between the outer shell of the casting piston and the inner wall of the casting chamber, an annular gap is formed achieved, that the casting piston has at least one evacuable depression or cavity in fluid communication with the annular gap, and means are provided, via which the depression or cavity, preferably a groove, can be evacuated.
  • piston rod is inventively broad. It comprises not only a piston rod in the narrower sense, which is preferably advantageous for the majority of applications, but also other actuating means which move the casting piston linearly within the casting chamber. For certain applications, it may be advantageous if the piston rod is a connecting rod. For certain applications, it may in turn be useful if the casting piston driving rod is part of an eccentric.
  • the critical parameters for the flow rate of the gases within the leak between the inner wall of the casting chamber and the outer jacket of the casting piston are the thickness of the gap between the casting piston and the casting chamber and the pressure difference across the gap.
  • the negative pressure in the depression or cavity can even be greater than in the casting chamber filled with casting melt, so that the flow direction virtually inverted with respect to the prior art and gases and air flow from the casting chamber filled with casting melt into the depression or cavity , In the latter case, of course, then again a desired pressure difference across the annular gap is present.
  • the castings produced with the vacuum die casting system according to the invention are characterized by improved tightness, elongation at break, strength, heat treatability and weldability.
  • the invention is characterized in particular by the fact that the functionality of the vacuum pressure casting plant is easy to check and the vacuum die casting system for the sealing of the annular gap between casting piston and casting additional moving components needed which would be very susceptible to wear and maintenance.
  • all components of the vacuum pressure casting system according to the invention for maintenance work on the vacuum pressure casting system are very easily accessible and easily replaceable.
  • the control effort for evacuation of the depression or excavation is minimal and preferably takes place via a travel and / or time control.
  • the invention development can be implemented without alterations to the mold itself and can be applied to various sized vacuum die casting.
  • Another advantage of the invention is that a higher vacuum can be achieved in the mold cavity, thereby further improving the quality of the castings.
  • the recess or cavity is formed in the casting piston itself. This can be done advantageously by prototyping such a casting piston or preferably later by a machining the casting piston, in particular by milling or grinding.
  • the recess or cavity is formed directly or indirectly behind the casting piston by arranging at least one workpiece behind the casting piston, wherein the arrangement of the recess or cavity behind the casting piston is such that the depression or cavity before their evacuation in the non-filled with molten casting region of the casting chamber by moving in the casting piston can be brought into the casting chamber.
  • the recess or cavity may be formed in the workpiece itself.
  • the workpiece is spaced from the casting piston such that the recess or cavity is formed between the casting piston or at least one further workpiece arranged behind the casting piston and the first workpiece.
  • the recess or cavity in the workpiece itself is formed in combination with the aforementioned spaced arrangement.
  • the workpiece is designed like a ring and is preferably pushed onto the piston rod and fixable.
  • a conical design of the ring opening and / or the piston rod such a workpiece can be fixed in a simple manner by clamping on the piston rod.
  • fastening types in particular by screwing, press-fitting or welding, are arranged behind the casting piston.
  • the casting piston is designed in several parts.
  • the casting piston is formed in one piece or in one piece.
  • the casting piston is solid.
  • At least one collecting recess is provided, which is in flow connection with the annular gap and before at least one an evacuable depression or cavity is arranged.
  • the at least one collecting recess then serves as a sort of dirt trap and, in particular, also prevents the undesired substances from entering the vacuum system or clogging the vacuum suction lines emanating from the at least one evacuable depression or cavity.
  • the collecting recess and / or evacuatable recess is formed as a recess surrounding the outer jacket of the casting piston, the piston rod and / or the workpiece, preferably in the form of an annular groove.
  • a circumferential evacuable depression is advantageously arranged completely within the flow path of the gases or the air, so that little to preferably no gases or air pass through the gap between the casting chamber and the casting piston into the casting chamber.
  • a known in the prior art undesirable pressure difference which arises during evacuation of the mold cavity or the casting chamber and leads to the influx of gases or air through the annular gap in the casting chamber is significantly reduced to preferably eliminated.
  • the undesired pressure difference is even reversed by the negative pressure within the recess or cavity is selected to be greater than in the casting chamber filled with casting melt or as in the flow with the casting chamber connected mold cavity of the mold.
  • a desired pressure difference arises which causes a reversal of the flow direction.
  • a circumferential collecting well may be particularly useful to provide as comprehensive a limit as possible on undesirable matter and to substantially prevent the penetration of such matter into the well or cavity.
  • the collecting recess and / or the evacuable recess or cavity is provided only in the upper outer shell region of the casting piston, the piston rod and / or the workpiece. It has been shown that, depending on the vacuum die casting system used or the dimension and weight of the casting piston movable in the casting chamber, the annular gap between the outer shell of the casting piston and the inner wall of the casting chamber is not uniform, but is larger at the top than at the bottom.
  • these recesses are arranged distributed over the circumference of a workpiece designed as a ring.
  • These recesses may be bores through the inside of the ring.
  • the workpiece can be arranged immediately behind the casting piston, with only a vacuum on the inside of the ring needs to be applied to evacuate these wells.
  • a circumferential recess can be created advantageous if said ring has a smaller outer diameter than the casting piston, then for producing the circumferential recess behind the ring another workpiece, preferably also a ring, is arranged, which has the same outer diameter as the casting plunger.
  • the single form Wells or bore then a kind of nozzle field can be uniformly evacuated through the single circumferential recess.
  • the evacuable depression or cavity is dimensioned and evacuable such that less or preferably no gases or air flow through the annular gap into the casting chamber during evacuation of the casting cavity or the casting chamber, and particularly preferably the flow direction in the annular gap is reversed and the gases or air flow in the direction of evacuable depression or cavity.
  • a prevailing in the prior art in evacuating the mold cavity or the casting chamber pressure difference which leads to the influx of gases or air through the gap in the casting chamber, i. virtually a pressure difference between the filled with molten casting chamber before the casting piston and the recess or cavity is minimized by the evacuation of the recess or cavity according to the invention, preferably eliminated, particularly preferably reversed.
  • the evacuable depression or cavity is subjected to a vacuum in such a way that less or preferably no gases or air flow through the said gap into the casting chamber when evacuating the casting cavity or the casting chamber, and the flow direction in the flow chamber is particularly preferred Gap inverted and the gases or air flow towards evacuable depression or cavity.
  • the means for evacuating the depression or cavity have at least one recess, in particular a longitudinal recess, within the piston rod, which fluidly communicates with its one end the evacuable depression or cavity and are connected at the other end fluidly connected to a vacuum system.
  • the at least one evacuable well if not being evacuated, is usable for introducing a lubricant or other functional substance into the casting chamber, the lubricant or other functional material then passing over the at least one connected to the depression vacuum suction line or another provided for this purpose line in the recess or cavity and thus in the casting chamber can be introduced.
  • the means for evacuating the depression or cavity comprise at least one line or bore contained in the piston rod, in particular a coolant line or bore.
  • the means comprise at least one, preferably two or more suction lines, in particular suction tubes, which are each fluidically connected at one end to the evacuable depression or cavity and at the other end to a vacuum system.
  • the suction line in particular the suction tube, extends along the piston rod, preferably in a groove introduced on the outside of the piston rod, and merges with its one end through the piston or workpiece area facing the piston rod into the recess or cavity and is fluidically connected to this.
  • the cross section of the recess or the suction recess, in particular of the suction tube is chosen to be so large that the vacuum which can be set in the recess or cavity, despite existing leakage between recess or cavity and the area behind the depression or cavity .
  • Excavation arranged and over the emanating from the recess or cavity and to the piston rod leading annular gap with the recess or cavity is maintained over a predetermined time, in particular over the time in which the casting chamber and the mold cavity are evacuated and a negative pressure in the mold cavity is maintained.
  • At least one suction tube is provided within the piston rod that merges with its one end in the recess or cavity and is fluidically connected thereto.
  • the vacuum die casting plant is a cold chamber vacuum die casting plant.
  • a control is provided for the vacuum pressure casting system, which is connected to a controller for the vacuum system and via this connection a start signal is transmitted to the vacuum system for evacuation of the depression or cavity.
  • a development of the invention provides that the depression or cavity is arranged as close as possible to the region of the casting piston facing the casting chamber filled with melt. This ensures that the recess or cavity is evacuated early, so that the switching time or usage time of the vacuum increases and the quality of the cast products is further improved by a correspondingly improved vacuum.
  • the inventive method leads to a significant improvement in the quality of Gusstelle.
  • the vacuum die casting plant according to the invention has a casting mold, not shown here, which is constructed from, for example, two mold halves.
  • the interior of the mold, so the cavity or the mold cavity is connected to the casting chamber 10, which is filled with melt for the casting process.
  • This is filled through the filling opening 12 and pressed by means of the casting piston 14 in the mold cavity.
  • the gas present in the mold cavity is sucked off via a venting valve, not shown here, for example a so-called washboard.
  • the solidifying metal rises up to this vent valve.
  • the casting piston 14 is moved by a casting drive not shown here via a casting piston rod 16, that is displaced in the casting chamber 10.
  • the control is carried out by the casting plant control.
  • the vacuum pressure casting system also has a vacuum system, not shown here, which are connected via corresponding vacuum lines with the casting chamber 10 and / or the mold cavity and the mold cavity together with the space located before the casting piston 32 of the casting chamber 10, for example, at a predetermined time during the casting process, evacuated after a predetermined distance of the casting piston 14 or according to other criteria.
  • annular gap 18 is present, through the air or gases from the rear side of the casting piston 14 into the casting chamber 10 and in the filled therein Melt be pulled, the penetrating gases foam the melt in the standing under vacuum casting chamber and produce in the produced casting a gas porosity, which minimize or exclude a heat treatment and welding ability, is now provided according to the invention that the casting piston 14 at least one with the Annular gap 18 fluidly connected, evacuatable recess 20 and means are provided, via which the depression or cavity is evacuated.
  • the evacuable recess 20 is here - as in the Fig. 1 to 4 shown - formed as a casting piston 14 circumferential annular groove 24 and is thus advantageously completely in the flow path of the prior art actually through the annular gap 18 into the space 32 of the casting chamber 10 flowing gases or air.
  • the means for evacuating the recess 20 comprise two suction tubes 22, which are each fluidically connected at one end 24 with the evacuatable annular groove 20 and at the other end with the aforementioned fluid or another vacuum system.
  • the suction tubes 22 are in this case arranged opposite one another along the piston rod 16 in a groove 26 respectively introduced on the outside of the piston rod 16, wherein the ends 24 pass into the annular groove 20 through the piston region 28 facing the piston rod 16 and are fluidically connected thereto.
  • the piston rod 16 itself is hollow and has a piston cooling 30.
  • the casting piston 14 may be integrally formed, wherein the piston portion 28 is then part of the integral casting piston 14 and the recess 20 is introduced in the form of an annular groove bispielmati by machining milling in the casting piston 14.
  • the piston portion 28 is a separate workpiece, for example in the form of a connection ring, which is spaced from the casting piston 14, in particular clamped on the piston rod 16. This will, as in Fig. 1 can be seen, a recess 20 formed in the form of an annular groove.
  • a first workpiece in the form of a ring 34 is arranged behind the casting piston 14, wherein the ring 34 has a smaller outer diameter than the casting piston 14.
  • the ring 34 has distributed over the circumference numerous depressions in the form of holes 36 which are fluidically connected on the inside of the ring. It is advantageous here that an evacuation on the inside of the ring leads to a uniform evacuation of the circumferential recess 20.
  • This numerous depressions in the form of holes 26 in this case form a kind of nozzle field.
  • To the ring 24 connects another workpiece in the form of a connection ring. This connection ring then forms the abovementioned piston region 28 and corresponds in external diameter to that of the casting piston 14.
  • Fig. 4 finally shows the device according to Fig. 1 , However, has an additional collecting recess 38 in the form of an annular groove, which serves to trap unwanted substances, such as tinsel or lubricant, and is connected upstream of the evacuated depression.
  • the control for the vacuum die-casting system is advantageously connected to a control of the vacuum system for evacuating the annular groove 20, wherein a simple, on the vacuum system transmitted away or timed start signal to evacuate the annular groove 20 is sufficient.
  • the casting piston 14 is first moved to the extent that the annular groove 20 Feed opening 12 has happened. Subsequently, preferably substantially simultaneously with the evacuation of the mold cavity and the casting chamber 10, the annular groove 20 is evacuated such that no gases or air flow through said gap 18 into the casting chamber 10.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumdruckgussanlage sowie auf ein Verfahren zum Betrieb einer Vakuumdruckgussanlage.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumdruckgussanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vakuumdruckgussanlage.
  • Vakuumdruckgießen ist zur Herstellung von Gussstücken aus Metallen und Metalllegierungen, insbesondere aus Legierungen der Metalle Al, Mg, Zn und Cu, bekannt. Entsprechende Anlagen zum Vakuumdruckgießen sind beispielsweise in der DE 4312647 A1 , der DE 102004057324 A1 oder der DE 102006101560 A1 beschrieben.
  • Vakuumdruckgießen wird insbesondere dort eingesetzt, wo hohe Anforderungen an Dichtheit, Bruchdehnung, Festigkeit und Schweißbarkeit der Gussteile gestellt werden. Durch das Vakuumdruckgießen wird eine qualitativ hochwertigere Güte der Gussteile erreicht, da weniger Luft und Gase im Material eingeschlossen werden. Dies gilt insbesondere für Gussteile aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung, die in einem späteren Verfahrensgang noch wärmebehandelt oder geschweißt werden.
  • Neben der Verwendung von flüssigen Metallen bzw. Metaillegierungen gibt es beim Vakuumdruckgießen diverse Sonderverfahren, wie sie beispielsweise bei "Rolf Roller (Hrsg.): Fachkunde für gießereitechnische Berufe, Haan-Gruiten, 2007; Seiten 186 - 187" beschrieben sind. Die vorliegende Erfindung umfasst auch solche Sonderverfahren, soweit die entsprechenden Vakuumdruckgussanlagen eine Gießkammer mit Einfüllöffnung, einen in der Gießkammer bewegbaren Gießkolben und eine Kolbenstange aufweisen, wobei letztere den Gießkolben mit einem Gießantrieb verbindet und wobei zwischen dem Außenmantel des Gießkolbens und der Innenwandung der Gießkammer ein Ringspalt ausgebildet ist, der üblicherweise eine Leckstelle - wie nachfolgend beschrieben - bildet.
  • Beim Vakuumdruckgießen wird bekanntermaßen ein Unterdruck bzw. Vakuum im Formhohlraum der Gießform der Vakuumdruckgussanlage erzeugt, nachdem die Gießkammer mit Gießschmelze befüllt und der Gießkolben an der Einfüllöffnung der Gießkammer vorbeigefahren ist.
  • Um beim Vakuumdruckgießen den im Formhohlraum der Gießform bzw. in der mit dem Formhohlraum verbundenen Gießkammer erzeugten Unterdruck auf ein Minimum zu bringen, ist es erforderlich, alle möglichen Leckagen bzw. Fehlstellen innerhalb des kompletten Vakuumsystems weitestgehend abzudichten.
  • Eine außerordentlich bedeutende Leckstelle ist hierbei der Ringspalt zwischen der Innenwandung der Gießkammer und dem Außenmantel des Gießkolbens. An dieser Leckstelle, von der Hinterseite des Gießkolbens her eindringende Gase schäumen die Gießschmelze in der unter Vakuum stehenden Gießkammer regelrecht auf und erzeugen im Gussteil eine Gasporosität, die eine Wärmebehandlung und die Schweißbarkeit minimieren oder ausschließen.
  • Die DE 43 12 647 A1 bietet eine Lösung zum Schließen dieser Leckstelle an, wonach eine technisch sehr aufwendige evakuierbare Schiebehülse über das Gießkammer- bzw. Gießkolbensystem geschoben wird, um ein Vakuum hinter dem Kolben zu erzeugen. Nachteilig ist hierbei insbesondere der sehr hohe Wartungsaufwand solcher Vakuumdruckgussanlagen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und den Prozess zur Herstellung von Vakuumdruckgussteilen zu verbessern, so dass die Qualität der Gussteile steigt. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, die Dichtheit, Bruchdehnung, Festigkeit, Wärmebehandelbarkeit und/oder Schweißbarkeit der durch das Vakuumdruckgießen hergestellten Gussteile zu verbessern. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Taktzeit beim Vakuumdruckgießen zu beschleunigen und damit die Produktionsleistung zu erhöhen, Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Prozess zur Herstellung von Vakuumdruckgussteilen oder eine Vakuumdruckgussanlage derart zu verbessern, dass ein höheres Vakuum im Gießformhohlraum einstellbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vakuumdruckgussanlage, die eine Gießkammer mit Einfüllöffnung, einen in der Gießkammer bewegbaren Gießkolben und eine Kolbenstange aufweist, welche den Gisßkolben mit einem Gießantrieb verbindet, wobei zwischen dem Außenmantel des Gießkolbens und der Innenwandung der Gießkammer ein Ringspalt ausgebildet ist, dadurch erreicht, dass der Gießkolben wenigstens eine mit dem Ringspalt in Strömungsverbindung stehende, evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung aufweist und Mittel vorgesehen sind, über die die Vertiefung oder Aushöhlung, vorzugsweise eine Nut, evakuierbar ist.
  • Der Begriff Kolbenstange ist erfindungsgemäß weit gefasst. Er umfasst neben einer Kolbenstange im engeren Sinne, die vorzugsweise für den Großteil von Anwendungsfällen vorteilhaft ist, auch andere Betätigungsmittel, die den Gießkolben linear innerhalb der Gießkammer bewegen. Für gewisse Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, wenn die Kolbenstange eine Pleuelstange ist. Für bestimmte Einsatzfälle kann es wiederum zweckmäßig sein, wenn die den Gießkolben antreibende Stange Teil eines Exzenters ist.
  • Es hat sich gezeigt, dass die entscheidenden Parameter für die Strömungsgeschwindigkeit der Gase innerhalb der Leckstelle zwischen der Innenwand der Gießkammer und dem.Außenmantel des Gießkolbens die Spaltstärke zwischen Gießkolben und Gießkammer und die Druckdifferenz über den Spalt sind.
  • Da es aufgrund großer Wärmeunterschiede im Gießkammerbereich nicht gelingt, spaltfrei zu arbeiten, wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene Vertiefung oder Aushöhlung erreicht, dass - wenn diese evakuiert wird - weniger bis vorzugsweise keine Gase bzw. Luft durch den Spalt in die, die Gießschmelze enthaltende Gießkammer strömen, wenn im Gießformhohlraum bzw. in der mit diesem strömungstechnisch verbundenen Gießkammer ein Unterdruck erzeugt wird.
  • Es wird quasi ein vorzugsweise im Wesentlichen druckdifferenzfreier Bereich geschaffen, so dass gegenüber dem Stand der Technik weniger, vorzugsweise nur minimal bis keine Gase bzw. Luft durch den Spalt in die mit Gießschmelze befüllte Gießkammer strömen.
  • Erfindungsgemäß besonders bevorzugt kann der Unterdruck in der Vertiefung oder Aushöhlung sogar größer sein als in der mit Gießschmelze befüllten Gießkammer, so dass sich die Strömungsrichtung quasi gegenüber dem Stand der Technik umkehrt und Gase und Luft aus der mit Gießschmelze befüllten Gießkammer in die Vertiefung oder Aushöhlung strömen. Im letzten Fall ist dann natürlich wieder eine gewünschte Druckdifferenz über den Ringsspalt vorhanden.
  • Dadurch wird eine effektive Abdichtung des Ringspaltes zwischen dem Außenmantel des Gießkolbens und der Innenwandung der Gießkammer beim Vakuumdruckguss erreicht, derart, dass keine Gase oder Luft durch den Ringspalt in die mit Gießschmelze gefüllte Gießkammer einströmen. Zudem wird ein unerwünschtes, so genanntes Vorziehen der Schmelze aus der Gießkammer in den Formhohlraum verhindert.
  • Die mit der erfindungsgemäßen Vakuumdruckgussanlage hergestellten Gussteile zeichnen sich durch eine verbesserte Dichtheit, Bruchdehnung, Festigkeit, Wärmebehandelbarkeit und Schweißbarkeit aus.
  • Gegenüber dem Stand der Technik zeichnet sich die Erfindung insbesondere dadurch aus, dass die Funktionstüchtigkeit der Vakuumdruckgussanlage leicht zu überprüfen ist und die Vakuumdruckgussanlage keine für die Abdichtung des Ringspaltes zwischen Gießkolben und Gießkammer zusätzlichen beweglichen Bauteile benötigt, welche nachteilig sehr verschleißanfällig und wartungsintensiv wären.
  • Vorteilhaft sind alle Bauteile der erfindungsgemäßen Vakuumdruckgussanlage für Wartungsarbeiten an der Vakuumdruckgussanlage sehr gut zugänglich und leicht austauschbar.
  • Insgesamt ist die erfindungsgemäße Weiterentwicklung auch für bereits in Einsatz befindliche Vakuumdruckgussanlagen kostengünstig herstellbar.
  • Der Steuerungsaufwand zur Evakuierung der Vertiefung oder Aushöhlung ist minimal und erfolgt vorzugsweise über eine Weg- und/oder Zeitsteuerung.
  • Die erfindungsgemäße Weiterentwicklung bekannter Vakuumdruckgussanlagen führt vorteilhaft zu keiner Verlängerung der Taktzeit. Vielmehr kann eine Verkürzung bzw. Beschleunigung der Taktzeit, also des Zeitraums zwischen Fertigstellung zweier Gussteile, erreicht werden. Dies ist neben der Minimierung bis Beseitigung der unerwünschten Leckage durch den Ringspalt auch auf eine wenig aufwendige Prozessführung der erfindungsgemäßen Vakuumdruckgussanlage zurückzuführen, die zu wenig Anlagenausfällen und Wartungsarbeiten neigt.
  • Zudem kann die erfindungsgemäße Weiterentwicklung ohne Umbauarbeiten an der Gießform selbst umgesetzt werden und lässt sich auf verschiedene dimensionierte Vakuumdruckgussanlagen anwenden.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein höheres Vakuum im Gießformhohlraum erreicht werden kann, wodurch die Qualität der Gussstücke weiter verbessert wird.
  • Für bestimmte Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn die Vertiefung oder Aushöhlung im Gießkolben selbst ausgebildet ist. Dies kann vorteilhaft durch Urformen eines solchen Gießkolbens geschehen oder vorzugsweise später durch eine spanabhebende Bearbeitung des Gießkolbens, insbesondere durch Fräsen oder Schleifen.
  • Für andere Anwendüngsfälle kann es von Vorteil sein, wenn die Vertiefung oder Aushöhlung unmittelbar oder mittelbar hinter dem Gießkolben durch Anordnen wenigstens eines Werkstücks hinter dem Gießkolben ausgebildet ist, wobei die Anordnung der Vertiefung oder Aushöhlung hinter dem Gießkolben derart ist, dass die Vertiefung oder Aushöhlung vor ihrer Evakuierung in den nicht mit Gießschmelze befüllten Bereich der Gießkammer durch Hineinbewegen des Gießkolbens in die Gießkammer bringbar ist.
  • Für bestimmte Einsatzzwecke kann die Vertiefung oder Aushöhlung im Werkstück selbst ausgebildet sein. Für andere Einsatzzwecke kann es von Vorteil sein, wenn das Werkstück derart vom Gießkolben beabstandet ist, dass sich zwischen Gießkolben oder wenigstens einem weiteren hinter dem Gießkolben angeordneten Werkstück und dem erstgenannten Werkstück die Vertiefung oder Aushöhlung ausbildet. Für wieder andere Einsatzzwecke kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Vertiefung oder Aushöhlung im Werkstück selbst in Kombination mit der vorgenannten beabstandeten Anordnung ausgebildet ist.
  • Insbesondere zum Nachrüsten bestehender Druckgussanlagen kann es von Vorteil sein, wenn das Werkstück ringartig ausgebildet ist und vorzugsweise auf die Kolbenstange aufschiebbar und fixierbar ist. Insbesondere durch eine konische Ausbildung der Ringöffnung und/oder der Kolbenstange lässt sich ein solches Werkstück auf einfache Weise durch Klemmen auf der Kolbenstange fixieren. Selbstverständlich kann das Werkstück auch durch andere, zwar weniger bevorzugte, aber dennoch für bestimmte Anwendungsfälle vorteilhafte Befestigungsarten, insbesondere durch Verschrauben, Einpressen oder Verschweißen, hinter dem Gießkolben angeordnet werden.
  • Für bestimmte Einsatzfälle kann es zweckmäßig sein, wenn der Gießkolben mehrteilig ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Gießkolben jedoch einteilig bzw. einstückig ausgebildet.
  • Zudem kann es von Vorteil sein, wenn der Gießkolben massiv ausgebildet ist.
  • Um zu verhindern, dass beim Vakuumdruckgießen unerwünschte Stoffe, beispielsweise Flitter oder Schmiermittel, durch den Ringspalt in die wenigstens eine evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung gelangen, kann es zweckmäßig sein, wenn wenigstens eine Sammelvertiefung vorgesehen, welche mit dem Ringspalt in Strömungsverbindung steht und vor der wenigstens einen evakuierbaren Vertiefung oder Aushöhlung angeordnet ist. Die wenigstens eine Sammelvertiefung dient dann quasi als Schmutzfalle und verhindert insbesondere auch, dass die unerwünschten Stoffe in die Vakuumanlage gelangen bzw. die von der wenigstens einen evakuierbaren Vertiefung oder Aushöhlung ausgehenden Vakuumabsaugleitungen verstopfen.
  • Es kann vorteilhaft sein, wenn die Sammelvertiefung und/oder evakuierbare Vertiefung als eine den Außenmantel des Gießkolbens, der Kolbenstange und/oder des Werkstücks umlaufende Vertiefung, vorzugsweise in Form einer Ringnut, ausgebildet ist.
  • Eine umlaufende evakuierbare Vertiefung ist vorteilhaft komplett innerhalb des Strömungsweges der Gase oder der Luft angeordnet, so dass wenig bis vorzugsweise keine Gase oder Luft durch den Spalt zwischen Gießkammer und Gießkolben in die Gießkammer gelangen. Eine nach dem Stand der Technik bekannte unerwünschte Druckdifferenz, die beim Evakuieren des Gießformhohlraums bzw. der Gießkammer entsteht und zum Einströmen von Gasen oder Luft durch den Ringspalt in die Gießkammer führt, wird deutlich verringert bis vorzugsweise eliminiert. Besonders bevorzugt wird die unerwünschte Druckdifferenz sogar umgekehrt, indem der Unterdruck innerhalb der Vertiefung oder Aushöhlung größer gewählt wird als in der mit Gießschmelze befüllten Gießkammer bzw. als in dem mit der Gießkammer strömungstechnisch verbundenen Formhohlraum der Gießform. Es entsteht mithin eine erwünschte Druckdifferenz, die eine Umkehr der Strömungsrichtung bewirkt.
  • Eine umlaufende Sammelvertiefung kann besonders zweckmäßig sein, um eine möglichst umfassende Grenze für unerwünschte Stoffe zu schaffen und das Eindringen solcher Stoffe in die Vertiefung oder Aushöhlung weitestgehend zu verhindern.
  • Für gewisse Anwendungsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die Sammelvertiefung und/oder die evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung nur im oberen Außenmantelbereich des Gießkolbens, der Kolbenstange und/oder des Werkstücks vorgesehen ist. Es hat sich nämlich gezeigt, dass in Abhängigkeit von der verwendeten Vakuumdruckgussanlage bzw. der Dimension und des Gewichts des in der Gießkammer bewegbaren Gießkolbens der Ringspalt zwischen dem Außenmantel des Gießkolbens und der Innenwandung der Gießkammer nicht gleichmäßig ist, sondern oben größer als unten ist.
  • Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, wenn mehrere, in Umfangsrichtung des Gießkolbens, der Kolbenstange und/oder des Werkstücks voneinander beabstandete Vertiefungen oder Aushöhlungen vorgesehen sind.
  • So kann es vorteilhaft sein, wenn diese Vertiefungen über den Umfang eines als Ring ausgebildeten Werkstücks verteilt angeordnet sind. Bei diesen Vertiefungen kann es sich um zur Innenseite des Rings durchgehende Bohrungen handeln. Das Werkstück kann unmittelbar hinter dem Gießkolben angeordnet werden, wobei zur Evakuierung dieser Vertiefungen lediglich ein Vakuum an der Innenseite des Rings angelegt werden braucht. Eine umlaufende Vertiefung kann hierbei vorteilhaft geschaffen werden, wenn der genannte Ring einen geringeren Außendurchmesser aufweist als der Gießkolben, wobei dann zur Herstellung der umlaufenden Vertiefung hinter dem Ring ein weiteres Werkstück, vorzugsweise ebenfalls ein Ring, angeordnet ist, der den gleichen Außendurchmesser aufweist wie der Gießkolben. In diesem Fall bilden die einzeinen Vertiefungen bzw. Bohrung dann eine Art Düsenfeld, durch die einzige umlaufende Vertiefung gleichmäßig evakuiert werden kann.
  • Außerdem kann es zweckmäßig sein, wenn mehrere, in Umfangsrichtung des Gießkolbens, der Kolbenstange und/oder des Werkstücks voneinander beabstandete Sammelvertiefungen vorgesehen sind.
  • Es kann zweckmäßig sein, wenn die evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung derart dimensioniert und evakuierbar ist, dass beim Evakuieren des Gießformhohlraums bzw. der Gießkammer weniger bis vorzugsweise keine Gase oder Luft durch den Ringspalt in die Gießkammer einströmen sowie besonders bevorzugt sich die Strömungsrichtung im Ringspalt umkehrt und die Gase oder Luft in Richtung evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung strömen. Eine nach dem Stand der Technik beim Evakuieren des Gießformhohlraums bzw. der Gießkammer herrschende Druckdifferenz, die zum Einströmen von Gasen oder Luft durch den Spalt in die Gießkammer führt, d.h. quasi eine Druckdifferenz zwischen der mit Gießschmelze gefüllten Kammer vor dem Gießkolben und der Vertiefung oder Aushöhlung, wird durch das erfindungsgemäße Evakuieren der Vertiefung oder Aushöhlung minimiert, vorzugsweise eliminiert, besonders bevorzugt umgekehrt.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn die evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung derart mit einem Vakuum beaufschlagt wird, dass beim Evakuieren des Gießformhohlraums bzw. der Gießkammer weniger bis vorzugsweise keine Gase oder Luft durch den genannten Spalt in die Gießkammer einströmen sowie besonders bevorzugt sich die Strömungsrichtung im Spalt umkehrt und die Gase oder Luft in Richtung evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung strömen.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn die Mittel zum Evakuieren der Vertiefung oder Aushöhlung wenigstens eine Ausnehmung, insbesondere Längsausnehmung, innerhalb der Kolbenstange aufweisen, welche mit ihrem einen Ende strömungstechnisch mit der evakuierbaren Vertiefung oder Aushöhlung und mit ihrem anderen Ende strömungstechnisch mit einer Vakuumanlage verbunden sind.
  • Es kann von besonderem Vorteil sein, wenn die wenigstens eine evakuierbare Vertiefung dann, wenn sie gerade nicht evakuiert wird, zum Einbringen eines Schmiermittels oder eines anderen funktionelle Stoffes in die Gießkammer verwendbar ist, wobei das Schmiermittel oder der andere funktionelle Stoff dann über die wenigstens eine mit der Vertiefung verbundene Vakuumabsaugleitung oder eine andere für diesen Zweck vorgesehene Leitung in die Vertiefung oder Aushöhlung und mithin in die Gießkammer einbringbar ist.
  • Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Mittel zum Evakuieren der Vertiefung oder Aushöhlung wenigstens eine in der Kolbenstange enthaltene Leitung oder Bohrung, insbesondere eine Kuhlmittelleitung bzw. -bohrung, umfassen.
  • Zweckmäßigerweise umfassen die Mittel wenigstens ein, vorzugsweise zwei oder mehrere Absaugleitungen, insbesondere Absaugrohre, die jeweils mit ihrem einen Ende strömungstechnisch mit der evakuierbaren Vertiefung oder Aushöhlung und mit ihrem anderen Ende strömungstechnisch mit einer Vakuumanlage verbunden sind.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn die Absaugleitung, insbesondere das Absaugrohr, entlang der Kolbenstange, vorzugsweise in einer auf der Außenseite der Kolbenstange eingebrachten Nut, verläuft und mit seinem einen Ende durch den der Kolbenstange zugewandten Kolben- oder Werkstückbereich in die Vertiefung oder Aushöhlung übergeht und mit dieser strömungstechnisch verbunden ist.
  • Es kann vorteilhaft sein, wenn der Querschnitt der Ausnehmung oder der Absaugausnehmung, insbesondere des Absaugrohrs, derart groß gewählt ist, dass das in der Vertiefung bzw. Aushöhlung einstellbare Vakuum trotz vorhandener Leckage zwischen Vertiefung bzw. Aushöhlung und dem Bereich, der hinter der Vertiefung bzw. Aushöhlung angeordnet und über den von der Vertiefung bzw. Aushöhlung ausgehenden und zur Kolbenstange führenden Ringspalt mit der Vertiefung bzw. Aushöhlung verbunden ist, über eine vorgegebene Zeit aufrechterhalten wird, insbesondere über die Zeit, in der die Gießkammer und der Gießformhohlraum evakuiert werden und ein Unterdruck im Gießformhohlraum beibehalten wird.
  • Es kann zweckmäßig sein, wenn innerhalb der Kolbenstange wenigstens ein Absaugrohr vorgesehen ist, dass mit seinem einen Ende in die Vertiefung oder Aushöhlung übergeht und mit dieser strömungstechnisch verbunden ist.
  • Es kann vorteilhaft sein, wenn die Vakuumdruckgussanlage eine KaltkammerVakuumdruckgussanlage ist.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn eine Steuerung für die Vakuumdruckgussanlage vorgesehen ist, welche mit einer Steuerung für die Vakuumanlage verbunden ist und über diese Verbindung ein Startsignal an die Vakuumanlage zur Evakuierung der Vertiefung oder Aushöhlung übermittelt wird.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Vertiefung oder Aushöhlung möglichst nah an den zur mit Schmelze befüllten Gießkammer weisenden Bereich des Gießkolbens angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass die Vertiefung oder Aushöhlung frühzeitig evakuierbar wird, so dass sich die Schaltzeit bzw. Nutzungszeit des Vakuums erhöht und die Qualität der Gusserzeugnisse durch ein entsprechend verbessertes Vakuum noch weiter verbessert wird.
  • Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Verfahren zum Betrieb einer Vakuumdruckgussanlage, insbesondere einer solchen nach einem der Ansprüche 1 bis 21, umfassend folgende Verfahrenschritte:
    1. a) Einbringen einer Gießschmelze durch die Einfüllöffnung in die Gießkammer
    2. b) Bewegen des Gießkolbens, bis die Vertiefung oder Aushöhlung die Einfüllöffnung passiert hat, oder dichtes Verschließen der Einfüllöffnung und gegebenenfalls Bewegen des Gießkolbens, bis die Vertiefung oder Aushöhlung in der Gießkammer positioniert ist, und
    3. c) Evakuieren der Vertiefung oder Aushöhlung, derart, dass weniger bis vorzugsweise keine Gase oder Luft durch den Spalt zwischen Gießkolben und Gießkammer in die Gießkammer einströmen, besonders bevorzugt derart, dass sich die Strömungsrichtung im Spalt umkehrt und die Gase oder Luft in Richtung evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung strömen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer deutlichen qualitativen Verbesserung der Gusstelle.
  • Es kann vorteilhaft sein, wenn die Evakuierung der Vertiefung oder Aushöhlung für einige Anwendungsfälle über eine Wegsteuerung und für andere Anwendungsfälle über eine Zeitsteuerung gestartet wird. Für gewisse Anwendungsfälle kann auch eine Kombination aus Weg- und Zeitsteuerung vorteilhaft sein.
  • Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:
    • Fig. 1 in a) einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Kolbenstange und in b) eine Ansicht (mit Teilschnitten) von oben auf den Gießkolben samt Kolbenstange und umlaufender Vertiefung,
    • Fig. 2 einen Ausschnitt der Gießkammer mit erfindungsgemäß ausgebildetem Gießkolben mit einer Teilansicht der Kolbenstange,
    • Fig. 3 in a) einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Kolbenstange, wie in Fig. 1 a), und in b) eine Ansicht (mit Teilschnitten) von oben auf den Gießkolben samt Kolbenstange und umlaufender Vertiefung mit Düsenfeld und
    • Fig. 4 in a) einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Kolbenstange, wie in Fig. 1 a), und in b) eine Ansicht (mit Teilschnitten) von oben auf den Gießkolben samt Kolbenstange und umlaufender Vertiefung sowie vorgeschalteter Sammelvertiefung.
  • Werden in den Fig. 1 bis 4 gleiche Bezugsziffern verwendet, so bezeichnen diese auch gleiche Teile oder Bereiche.
  • Die erfindungsgemäße Vakuumdruckgussanlage weist eine hier nicht dargestellte Gießform auf, die aus beispielsweise zwei Formhälften aufgebaut ist. Das Innere der Gießform, also die Kavität bzw. der Formhohlraum, ist mit der Gießkammer 10 verbunden, die für den Gießvorgang mit Schmelze befüllt wird. Diese wird durch die Einfüllöffnung 12 eingefüllt und mittels des Gießkolbens 14 in den Formhohlraum gedrückt. Das im Formhohlraum vorhandene Gas wird über ein hier nicht dargestelltes Entlüftungsventil, beispielsweise ein so genanntes Waschbrett, abgesaugt. Während des Gießvorgangs steigt das erstarrende Metall bis zu diesem Entlüftungsventil auf. Der Gießkolben 14 wird von einem hier nicht dargestellten Gießantrieb über eine Gießkolbenstange 16 bewegt, also in der Gießkammer 10 verschoben. Die Ansteuerung erfolgt durch die Gießanlagensteuerung.
  • Die Vakuumdruckgussanlage weist zudem eine hier nicht dargestellte Vakuumanlage auf, welche über entsprechende Vakuumleitungen mit der Gießkammer 10 und/oder dem Formhohlraum verbunden sind und den Formhohlraum samt dem vor dem Gießkolben befindlichen Raum 32 der Gießkammer 10, beispielsweise zu einem vorgegebenen Zeitpunkt während des Gießvorgangs, nach einer vorgegebenen Wegstrecke des Gießkolbens 14 oder nach anderen Kriterien evakuiert.
  • Da hierbei zwischen der Innenwandung der Gießkammer 10 und dem Außenmantel des Gießkolbens 14 ein Ringspalt 18 vorhanden ist, durch den Luft oder Gase von der Hinterseite des Gießkolbens 14 aus in die Gießkammer 10 bzw. in die darin eingefüllte Schmelze gezogen werden, wobei die eindringende Gase die Schmelze in der unter Vakuum stehenden Gießkammer regelrecht aufschäumen und im produzierten Gussteil eine Gasporosität erzeugen, die u.a. eine Wärmebehandlung und die Schweißeignung minimieren oder ausschließen, ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Gießkolben 14 wenigstens eine mit dem Ringspalt 18 strömungstechnisch verbundene, evakuierbare Vertiefung 20 aufweist und Mittel vorgesehen sind, über die die Vertiefung oder Aushöhlung evakuiert wird.
  • Dadurch wird quasi eine aus dem Stand der Technik bekannte, beim Evakuieren der Gießkammer und/oder des Formhohlraums der Gießform sich einstellende Druckdifferenz, welche zum Einströmen von Gasen oder Luft in die Gießkammer führt, minimiert bis vorzugsweise eliminiert, besonders bevorzugt sogar so umgekehrt, dass sich die Strömungsrichtung ändert und Gase oder Luft aus dem Raum 32 der Gießkammer 10, welcher sich vor dem Gießkolben 14 befindet, durch den Ringspalt 18 in die Vertiefung 20 strömen.
  • Die evakuierbare Vertiefung 20 ist hierbei - wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt - als eine den Gießkolben 14 umlaufende Ringnut 24 ausgebildet und befindet sich damit vorteilhaft komplett im Strömungsweg der nach dem Stand der Technik eigentlich durch den Ringspalt 18 in den Raum 32 der Gießkammer 10 strömenden Gase oder Luft.
  • Die Mittel zum Evakuieren der Vertiefung 20 umfassen zwei Absaugrohre 22, die jeweils mit ihrem einen Ende 24 strömungstechnisch mit der evakuierbaren Ringnut 20 und mit ihrem anderen Ende strömungstechnisch mit der vorgenannten oder einer weiteren Vakuumanlage verbunden sind. Die Absaugrohre 22 sind hierbei einander gegenüberliegend entlang der Kolbenstange 16 in einer auf der Außenseite der Kolbenstange 16 jeweils eingebrachten Nut 26 angeordnet, wobei die Enden 24 durch den der Kolbenstange 16 zugewandten Kolbenbereich 28, in die Ringnut 20 übergeht und mit dieser strömungstechnisch verbunden ist. Die Kolbenstange 16 selbst ist hohl ausgebildet und weist eine Kolbenkühlung 30 auf.
  • Der Gießkolben 14 kann einstückig ausgebildet sein, wobei der Kolbenbereich 28 dann Teil des einstückigen Gießkolbens 14 ist und die Vertiefung 20 in Form einer Ringnut bispielsweise durch spanabhebendes Fräsen in den Gießkolben 14 eingebracht ist.
  • Eine weitere der zahlreichen Möglichkeiten zur Herstellung der Vertiefung 20 besteht darin, dass der Kolbenbereich 28 ein separates Werkstück beispielsweise in Form eines Anschlussringes ist, welches beabstandet vom Gießkolben 14 angeordnet, insbesondere auf der Kolbenstange 16 festgeklemmt wird. Dadurch wird, wie beispielsweise in Fig. 1 zu erkennen ist, eine Vertiefung 20 in Form einer Ringnut ausgebildet.
  • In Fig. 3 ist eine weitere der zahlreichen Möglichkeiten zur Herstellung der Vertiefung 20 dargestellt. Dort ist ein erstes Werkstück in Form eines Ring 34 hinter dem Gießkolben 14 angeordnet, wobei der Ring 34 einen geringeren Außendurchmesser als der Gießkolben 14 aufweist. Der Ring 34 weist über den Umfang verteilt zahlreiche Vertiefungen in Form von Bohrungen 36, die auf der Ringinnenseite strömungstechnisch verbunden sind. Vorteilhaft ist hier, dass eine Evakuierung auf der Ringinnenseite zu einer gleichmäßigen Evakuierung der umlaufenden Vertiefung 20 führt. Dies zahlreichen Vertiefungen in Form von Bohrungen 26 bilden hierbei eine Art Düsenfeld. An den Ring 24 schließt ein weiteres Werkstück in Form eines Anschlussringes an. Dieser Anschlussring bildet dann den vorgenannten Kolbenbereich 28 und entspricht im Außendurchmesser dem des Gießkolbens 14.
  • Fig. 4 zeigt schließlich die Vorrichtung gemäß Fig. 1, weist jedoch eine zusätzliche Sammelvertiefung 38 in Form einer Ringnut auf, welche zum Abfangen unerwünschter Stoffe, wie Flitter oder Schmiermittel, dient und der evakuierbaren Vertiefung vorgeschaltet ist.
  • Die Steuerung für die Vakuumdruckgussanlage ist vorteilhaft mit einer Steuerung der Vakuumanlage zur Evakuierung der Ringnut 20 verbunden, wobei ein einfaches, an die Vakuumanlage übermitteltes weg- oder zeitgesteuertes Startsignal zur Evakuierung der Ringnut 20 ausreichend ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ist es vorteilhaft, dass nach dem Einbringen der Gießschmelze durch die Einfüllöffnung 12 in die Gießkammer 10, der Gießkolben 14 zunächst soweit bewegt wird, das die Ringnut 20 die Einfüllöffnung 12 passiert hat. Anschließend, vorzugsweise im Wesentlichen gleichzeitig mit der Evakuierung des Formhohlraums und der Gießkammer 10, wird die Ringnut 20 evakuiert, derart, dass keine Gase oder Luft durch den genannten Spalt 18 in die Gießkammer 10 strömen.
    • Bezugszeichenliste (ist nicht Teil der Beschreibung)
    • 10
    Gießkammer
    12
    Einfüllöffnung
    14
    Gießkolben
    16
    Kolbenstange
    18
    Spalt
    20
    Ringnut
    22
    Absaugrohr
    24
    Ende
    26
    Nut
    28
    Kolbenbereich
    30
    Kolbenkühlung
    32
    Raum der Gießkammer vor dem Gießkolben
    34
    Ring
    36
    Vertiefung/Bohrung
    38
    Sammelvertiefung

Claims (17)

  1. Vakuumdruckgussanlage umfassend eine Gießkammer (10) mit Einfüllöffnung (12), einen in der Gießkammer (10) bewegbaren Gießkolben (14) und eine Kolbenstange (16), welche den Gießkolben (14) mit einem Gießantrieb verbindet, wobei zwischen dem Außenmantel des Gießkolbens (14) und der Innenwandung der Gießkammer (10) ein Ringspalt (18) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkolben (14) wenigstens eine mit dem Ringspalt (18) in Strömungsverbindung stehende, evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung aufweist und Mittel vorgesehen sind, über die die Vertiefung oder Aushöhlung evakuierbar ist.
  2. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung oder Aushöhlung im Gießkolben selbst ausgebildet ist.
  3. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung oder Aushöhlung unmittelbar oder mittelbar hinter dem Gießkolben durch Anordnen wenigstens eines Werkstücks hinter dem Gießkolben ausgebildet ist, wobei die Anordnung der Vertiefung oder Aushöhlung hinter dem Gießkolben derart ist, dass die Vertiefung oder Aushöhlung vor ihrer Evakuierung in den nicht mit Gießschmelze befüllten Bereich der Gießkammer durch Hineinbewegen des Gießkolbens in die Gießkammer bringbar ist.
  4. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung oder Aushöhlung im Werkstück selbst ausgebildet ist und/oder dass das Werkstück derart vom Gießkolben beabstandet ist, dass sich zwischen Gießkolben oder wenigstens einem weiteren hinter dem Gießkolben angeordneten Werkstück und dem erstgenannten Werkstück die Vertiefung oder Aushöhlung ausbildet.
  5. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück ein Ring ist, der vorzugsweise auf die Kolbenstange aufschiebbar und fixierbar ist.
  6. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Sammelvertiefung vorgesehen welche mit dem Ringspalt in Strömungsverbindung steht und vor der wenigstens einen evakuierbaren Vertiefung oder Aushöhlung angeordnet ist.
  7. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelvertiefung und/oder die evakuierbare Vertiefung als eine den Außenmantel des Gießkolbens, der Kolbenstange und/oder des Werkstücks umlaufende Vertiefung, vorzugsweise in Form einer Ringnut, ausgebildet ist.
  8. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung oder Aushöhlung nur im oberen Außenmantelbereich des Gießkolbens der Kolbenstange und/oder des Werkstücks vorgesehen ist.
  9. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, in Umfangsrichtung des Gießkolbens, der Kolbenstange und/oder des Werkstücks voneinander beabstandete Vertiefungen oder Aushöhlungen vorgesehen sind.
  10. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung derart dimensioniert und evakuierbar ist, dass beim Evakuieren des Gießformhohlraums bzw. der Gießkammer weniger bis vorzugsweise keine Gase oder Luft durch den Spalt zwischen Gießkolben und Gießkammer in die Gießkammer einströmen sowie besonders bevorzugt sich die Strömungsrichtung im Spalt umkehrt und die Gase oder Luft in Richtung evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung strömen.
  11. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung derart mit einem Vakuum beaufschlagt wird, dass beim Evakuieren des Gießformhohlraums bzw. der Gießkammer weniger bis vorzugsweise keine Gase oder Luft durch den Ringspalt zwischen Gießkolben und Gießkammer in die Gießkammer einströmen sowie besonders bevorzugt sich die Strömungsrichtung im Spalt umkehrt und die Gase oder Luft in Richtung evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung strömen.
  12. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Evakuieren der Vertiefung oder Aushöhlung wenigstens eine Ausnehmung, insbesondere Längsausnehmung, innerhalb der Kolbenstange umfassen, welche mit ihrem einen Ende strömungstechnisch mit der evakuierbaren Vertiefung oder Aushöhlung und mit ihrem anderen Ende strömungstechnisch mit einer Vakuumanlage verbunden sind.
  13. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Evakuieren der Vertiefung oder Aushöhlung wenigstens eine in der Kolbenstange enthaltene Leitung oder Bohrung, insbesondere Kuhlmittelleitung bzw. -bohrung, umfassen.
  14. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel wenigstens ein, vorzugsweise zwei oder mehrere Absaugleitungen, insbesondere Absaugrohre, umfassen, die jeweils mit ihrem einen Ende strömungstechnisch mit der evakuierbaren Vertiefung oder Aushöhlung und mit ihrem anderen Ende strömungstechnisch mit einer Vakuumanlage verbunden sind.
  15. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugleitung, insbesondere das Absaugrohr, entlang der Kolbenstange, vorzugsweise in einer auf der Außenseite der Kolbenstange eingebrachten Nut, verläuft und mit seinem einen Ende durch den der Kolbenstange zugewandten Kolben- oder Werkstückbereich in die Vertiefung oder Aushöhlung übergeht und mit dieser strömungstechnisch verbunden ist.
  16. Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Ausnehmung oder der Absaugleitung, insbesondere des Absaugrohrs, derart groß gewählt ist, dass das in der Vertiefung bzw. Aushöhlung einstellbare Vakuum trotz vorhandener Leckage zwischen Vertiefung bzw. Aushöhlung und dem Bereich, der hinter der Vertiefung bzw. Aushöhlung angeordnet und über den von der Vertiefung bzw. Aushöhlung ausgehenden und zur Kolbenstange führenden Ringspalt mit der Vertiefung bzw. Aushöhlung verbunden ist, über eine vorgegebene Zeit aufrechterhalten wird, insbesondere über die Zeit, in der die Gießkammer und der Gießformhohlraum evakuiert werden und ein Unterdruck im Gießformhohlraum beibehalten wird.
  17. Verfahren zum Betrieb einer Vakuumdruckgussanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16, umfassend folgende Verfahrenschritte:
    a) Einbringen einer Gießschmelze durch die Einfüllöffnung in die Gießkammer
    b) Bewegen des Gießkolbens, bis die Vertiefung oder Aushöhlung die Einfüllöffnung passiert hat, oder dichtes Verschließen der Einfüllöffnung und gegebenenfalls Bewegen des Gießkolbens, bis die Vertiefung oder Aushöhlung in der Gießkammer positioniert ist, und
    c) Evakuieren der Vertiefung oder Aushöhlung, vorzugsweise derart, dass weniger bis vorzugsweise keine Gase oder Luft durch den Spalt zwischen Gießkolben und Gießkammer in die Gießkammer einströmen, besonders bevorzugt derart, dass sich die Strömungsrichtung im Spalt umkehrt und die Gase oder Luft in Richtung evakuierbare Vertiefung oder Aushöhlung strömen.
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