EP4259359A1 - Pressure die-casting machine having a shut-off valve in the melt inlet channel, and operating method - Google Patents

Pressure die-casting machine having a shut-off valve in the melt inlet channel, and operating method

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Publication number
EP4259359A1
EP4259359A1 EP21830614.0A EP21830614A EP4259359A1 EP 4259359 A1 EP4259359 A1 EP 4259359A1 EP 21830614 A EP21830614 A EP 21830614A EP 4259359 A1 EP4259359 A1 EP 4259359A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
shut
valve
melt
nozzle
Prior art date
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Pending
Application number
EP21830614.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel Gerner
Andreas Sydlo
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.)
Oskar Frech GmbH and Co KG
Original Assignee
Oskar Frech GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Oskar Frech GmbH and Co KG filed Critical Oskar Frech GmbH and Co KG
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

1. Pressure die-casting machine having a shut-off valve in the melt inlet channel, and operating method. 2.1. The invention relates to a pressure die-casting machine having a casting mould (1), a casting chamber (2), a casting piston (3) which is arranged in the casting chamber so as to be axially movable, a melt inlet channel (4) leading into the casting chamber, a shut-off valve (5) in the melt inlet channel, a melt outlet channel (6) leading from the casting chamber to the casting mould, and a control unit (7) for controlling the casting piston, wherein the pressure die-casting machine is designed, for the purpose of carrying out a respective casting operation, to bring the shut-off valve into a closed position (VS) for a mould-filling phase, to control the casting piston (3) in the casting chamber (2) to advance from a casting start position into a filling end position in order to press melt material (14) via the melt outlet channel into the casting mould, and, for a subsequent refilling phase, to bring the shut-off valve into an open position and to control the casting piston to move back into the casting start position in order to supply the casting chamber with melt material via the melt inlet channel, and to an associated operating method. 2.2. The pressure die-casting machine according to the invention has a closure nozzle (19) in the melt outlet channel (6) and is further designed, in the refilling phase, to keep the closure nozzle closed and, in the mould-filling phase, with the shut-off valve (5) remaining closed, first of all to move the casting piston (3) back from the casting start position into an additional stroke position and then to advance it from the additional stroke position via the casting start position into the filling end position and at the same time to keep the closure nozzle closed while the casting piston moves back into the additional stroke position and to open it only when the casting piston advances again. 2.3. Use for example in warm-chamber pressure die-casting machine technology.

Description

Druckqießmaschine mit Absperrventil im Schmelzeeinlasskanal und Betriebsverfahren Pressure casting machine with shut-off valve in the melt inlet channel and method of operation
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Druckgießmaschine, die eine Gießform, eine Gießkammer, einen axialbeweglich in der Gießkammer angeordneten Gießkolben, einen in die Gießkammer führenden Schmelzeeinlasskanal mit einem Absperrventil und einen von der Gießkammer zur Gießform führenden Schmelzeauslasskanal aufweist, wobei zur Durchführung eines jeweiligen Gießvorgangs in einer Formfüllphase der Gießkolben in der Gießkammer bei geschlossenem Absperrventil aus einer Gießstartposition in eine Füllendposition vorbewegt und Schmelzematerial über den Schmelzeauslasskanal in die Gießform gedrückt wird und in einer anschließenden Nachfüllphase der Gießkolben in die Gießstartposition zurückbewegt und dadurch der Gießkammer bei geöffnetem Absperrventil Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal zugeführt wird, und auf eine zur Durchführung dieses Betriebsverfahrens geeignete Druckgießmaschine. The invention relates to a method for operating a die-casting machine, which has a casting mold, a casting chamber, a casting plunger arranged to be axially movable in the casting chamber, a melt inlet channel leading into the casting chamber with a shut-off valve and a melt outlet channel leading from the casting chamber to the casting mold, wherein for carrying out of a respective casting process in a mold filling phase, the casting piston in the casting chamber is advanced from a casting start position to a filling end position with the shut-off valve closed and melt material is pressed into the casting mold via the melt outlet channel and in a subsequent refill phase the casting piston is moved back into the casting start position and thereby the casting chamber with the shut-off valve open melt material is fed via the melt inlet channel, and to a die casting machine suitable for carrying out this operating method.
Derartige, gattungsgemäße und ähnliche Druckgießmaschinen und zugehörige Betriebsverfahren werden allgemein dafür benutzt, im jeweiligen Gießvorgang bzw. Gießzyklus ein bestimmtes Bauteil, auch Gussteil genannt, zu gießen. Die vorliegende Druckgießmaschine, im Folgenden auch kurz als Maschine bezeichnet, und das vorliegende Betriebsverfahren eignen sich insbesondere für metallisches Druckgießen, z.B. zum Gießen flüssiger oder teilflüssiger Metallschmelzen, wie Zink, Blei, Aluminium, Magnesium, Titan, Stahl, Kupfer und Legierungen dieser Metalle. Bei der Druckgießmaschine kann es sich insbesondere um eine Warmkammer-Druckgießmaschine handeln. In dieser Ausführung ist die Gießkammer in einem Gießbehälter ausgebildet, der in ein Schmelzebad eingetaucht ist, das von einem Schmelzebehälter bereitgehalten wird. Such generic and similar die casting machines and associated operating methods are generally used to cast a specific component, also known as a cast part, in the respective casting process or casting cycle. The present die-casting machine, hereinafter also referred to as machine for short, and the present operating method are particularly suitable for metal die-casting, e.g. for casting liquid or semi-liquid metal melts such as zinc, lead, aluminum, magnesium, titanium, steel, copper and alloys of these metals. The die-casting machine can in particular be a hot-chamber die-casting machine. In this embodiment, the pouring chamber is formed in a pouring vessel which is immersed in a melt bath held by a melt vessel.
In der Formfüllphase des Gießvorgangs wird in der Gießkammer befindliches Schmelzematerial durch die Vorbewegung des Gießkolbens unter Druck über den Schmelzeauslasskanal aus der Gießkammer heraus in eine von der Gießform gebildete Formkavität gedrückt, um ein entsprechendes Gussteil zu bilden. Die Gießform beinhaltet hierbei üblicherweise eine feste und eine bewegliche Formhälfte, die zwischen sich die Formkavität bilden, die auch Formhohlraum oder synonym zur diesen bildenden Gießform kurz Form genannt wird. In typischen Realisierungen umfasst der Schmelzeauslasskanal eintrittsseitig einen Steigrohrbereich eines die Gießkammer enthaltenden Gießbehälters und austrittsseitig einen an den Gießbehälter angesetzten Mundstückkörper und einen sich in der festen Formhälfte bis zur Formkavität erstreckenden, formseitigen Auslasskanalabschnitt, d.h. das Schmelzematerial gelangt nach Verlassen der Gießkammer über den Steigrohrbereich und den Mundstückkörper zu einem Schmelzeeinlass bzw. einem Anschnittbereich direkt vor der Formkavität, wobei der formseitige Auslasskanalabschnitt z.B. einen sogenannten Angusskegel als Schnittstelle zur Ankopplung an den Mundstückkörper aufweist oder sich z.B. bei Heißkanalsystemen verzweigt und mit mehreren parallelen Zweigen jeweils über einen düsenförmigen Endbereich in einen Anschnittbereich bzw. in die Formkavität mündet. In the mold filling phase of the casting process, melt material in the casting chamber is pressed under pressure through the advance movement of the casting piston via the melt outlet channel out of the casting chamber into a mold cavity formed by the casting mold in order to form a corresponding cast part. The mold usually includes a fixed and a movable mold half, which form the mold cavity between them, which is also called the mold cavity or synonymous with the casting mold that forms it. In typical implementations, the melt outlet channel comprises, on the inlet side, a riser tube area of a casting container containing the casting chamber and, on the outlet side, a mouthpiece body attached to the casting container and a mold-side outlet channel section that extends in the fixed mold half up to the mold cavity, i.e. after leaving the casting chamber, the melt material passes through the riser tube area and the Die body to a melt inlet or a gate area directly in front of the mold cavity, with the outlet channel section on the mold side having, for example, a so-called sprue cone as an interface for coupling to the die body or, for example, branches in hot runner systems and with several parallel branches, each via a nozzle-shaped end area into a gate area or flows into the mold cavity.
In der Nachfüllphase wird der Gießkolben von seiner Füllendposition wieder in seine Ausgangsposition, d.h. Gießstartposition, zurückbewegt, und durch die Rückbewegung des Gießkolbens wird Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal in die Gießkammer nachgefüllt. Die Nachfüllphase kann daher auch als Kolbenrückkehrphase bezeichnet werden. In the refilling phase, the plunger is moved back from its filling end position to its starting position, i.e. casting start position, and the return movement of the plunger refills melt material into the casting chamber via the melt inlet channel. The refilling phase can therefore also be referred to as the piston return phase.
Bei einem entsprechenden Maschinentyp, wie er insbesondere für die vorliegende Druckgießmaschine geeignet ist, führt der Schmelzeauslasskanal getrennt vom Schmelzeeinlasskanal aus der Gießkammer ab, d.h. Schmelzeeinlasskanal und Schmelzeauslasskanal bilden zwei getrennte Führungskanäle für das Schmelzematerial mit einem Gießkammereinlass, an dem der Schmelzeeinlasskanal in die Gießkammer einmündet, und einem von diesem separaten Gießkammerauslass, an dem der Schmelzeauslasskanal aus der Gießkammer ausmündet. Diese Konfiguration erleichtert eine unabhängige Steuerung der Schmelzeflüsse im Schmelzeeinlasskanal und im Schmelzeauslasskanal, wobei sich speziell der Schmelzefluss im Schmelzeeinlasskanal durch das dort befindliche Absperrventil steuern lässt. In a corresponding machine type, as is particularly suitable for the present die-casting machine, the melt outlet channel leads away from the casting chamber separately from the melt inlet channel, i.e. the melt inlet channel and melt outlet channel form two separate guide channels for the melt material with a casting chamber inlet at which the melt inlet channel opens into the casting chamber, and a casting chamber outlet separate from this, at which the melt outlet channel opens out of the casting chamber. This configuration facilitates independent control of the melt flows in the melt inlet channel and in the melt outlet channel, with the melt flow in the melt inlet channel in particular being able to be controlled by the shut-off valve located there.
Als Absperrventil ist je nach Systemausführung ein rein durch Schmelzedruck betätigtes Rückschlagventil oder ein aktiv ansteuerbares Absperrventil verwendbar. Letzteres wird vorliegend als Absperrsteuerventil bezeichnet und von der Steuereinheit gesteuert. Das Absperrsteuerventil wird bei diesen gattungsgemäßen Druckgießmaschinen und zugehörigen Betriebsverfahren üblicherweise während der gesamten Formfüllphase geschlossen gehalten und während der gesamten Nachfüllphase offen gehalten. Im Vergleich zu einem bloßen Rückschlagventil bietet es als ein aktiv steuerbares bzw. ansteuerbares Absperrventil die Möglichkeit, den Schmelzedurchfluss im Schmelzeeinlasskanal bei Bedarf auch unabhängig von den Schmelzedruckverhältnissen in der Gießkammer bzw. im Schmelzeeinlasskanal zu beeinflussen bzw. zu regulieren. Depending on the system design, a non-return valve actuated purely by melt pressure or an actively controllable shut-off valve can be used as the shut-off valve. The latter is referred to here as a shut-off control valve and is controlled by the control unit. That In these generic die casting machines and associated operating methods, the shut-off control valve is usually kept closed during the entire mold filling phase and kept open during the entire refilling phase. Compared to a mere non-return valve, as an actively controllable or controllable shut-off valve, it offers the possibility of influencing or regulating the melt flow in the melt inlet channel, if necessary, independently of the melt pressure conditions in the casting chamber or in the melt inlet channel.
Die Steuereinheit umfasst je nach Systemausführung eine einzige Steuerungsvorrichtung, in der alle Steuerungsfunktionalitäten der Druckgießmaschine integriert sind, oder mehrere einzelne Steuerungsvorrichtungen, die jeweils spezifische Maschinenkomponenten steuern bzw. regeln und vorzugsweise miteinander in Kommunikationsverbindung stehen. Dabei kann die Steuereinheit wie üblich mindestens teilweise in Hardware und/oder mindestens teilweise softwaremäßig ausgeführt sein. Die Steuereinheit steuert vorliegend insbesondere den Gießkolben, genauer gesagt dessen Bewegung, und optional eine oder mehrere weitere Maschinenkomponenten wie insbesondere das Absperrsteuerventil, wenn das Absperrventil durch ein solches realisiert ist. Depending on the system design, the control unit comprises a single control device, in which all control functionalities of the die casting machine are integrated, or several individual control devices, each of which controls or regulates specific machine components and preferably communicates with one another. The control unit can, as usual, be implemented at least partially in hardware and/or at least partially in software. In the present case, the control unit controls in particular the casting plunger, more precisely its movement, and optionally one or more further machine components such as in particular the shut-off control valve if the shut-off valve is implemented by such a valve.
Die Patentschrift EP 0 576 406 B1 offenbart eine gattungsgemäße Druckgießmaschine mit einem Gießkolben vom Verdrängertyp, wie er als Alternative zu einem Gießkolben vom Schiebertyp bekannt ist, und mit einem direkt an einer Einmündung des Schmelzeeinlasskanals in die Gießkammer angeordneten Absperrsteuerventil. Beim Schiebertyp entspricht das Kolbenaußenmaß des Gießkolbens dem Innenmaß der Gießkammer, wobei der Kolben gegenüber der Gießkammerwand abgedichtet ist. Folglich schiebt in diesem Fall der Gießkolben bei seiner Vorbewegung das Schmelzematerial in der Gießkammer vollständig vor und übt dabei den nötigen Druck auf das Schmelzematerial aus, um es in die Formkavität zu drücken. Beim Verdrängertyp ist das Außenmaß des Gießkolbens geeignet geringer als das Innenmaß der Gießkammer, so dass der Gießkolben bei seiner Vorbewegung in das Schmelzematerial der Gießkammer eintaucht. Die Druckwirkung auf das Schmelzematerial wird in diesem Fall durch den Verdrängungseffekt des in das Schmelzematerial eintauchenden Gießkolbenvolumens bewirkt. Die Offenlegungsschrift DE 32 48 423 A1 offenbart eine Druckgießmaschine und ein zugehöriges Betriebsverfahren der eingangs genannten, gattungsgemäßen Art, bei denen ein Gießkolben mit Vorkolben vom Verdrängertyp und ein der Gießkammer zusätzlich zuführbares Druckgas verwendet werden und sich das Absperrsteuerventil in einem die Gießkammer enthaltenden Gießbehälter mit jeweiligem strömungstechnischem Abstand stromaufwärts der Gießkammer und stromabwärts von einem Einlass in den Gießbehälter im Schmelzeeinlasskanal befindet. Während der Formfüllphase wird das Absperrsteuerventil geschlossen gehalten. Während der Nachfüllphase wird das Absperrsteuerventil geöffnet und eine gewisse Menge an Druckgas in die Gießkammer geleitet, um vor dem Öffnen des Absperrsteuerventils die Bildung eines Vakuums in der Gießkammer und ein Aufspritzen von dadurch hereingerissener Schmelze auf den Gießkolbenteil hinter dem Vorkolben zu vermeiden und den Gasdruck in der Gießkammer um ein gewisses Maß über Atmosphärendruck hinaus vorzuspannen. Nach Zufuhr einer erforderlichen Schmelzemenge während der Nachfüllphase wird das Absperrsteuerventil wieder geschlossen. Patent specification EP 0 576 406 B1 discloses a generic die-casting machine with a displacement-type plunger, as is known as an alternative to a slide-type plunger, and with a shut-off control valve arranged directly at a point at which the melt inlet channel opens into the casting chamber. In the case of the slide type, the outside dimensions of the casting piston correspond to the inside dimensions of the casting chamber, with the piston being sealed off from the casting chamber wall. Consequently, in this case, the plunger pushes the molten material in the casting chamber completely forward as it advances, thereby exerting the necessary pressure on the molten material in order to press it into the mold cavity. In the case of the displacement type, the external dimension of the casting plunger is suitably smaller than the internal dimension of the casting chamber, so that the casting plunger dips into the molten material of the casting chamber as it moves forward. In this case, the pressure effect on the melt material is brought about by the displacement effect of the plunger volume immersed in the melt material. The published application DE 32 48 423 A1 discloses a die casting machine and an associated operating method of the generic type mentioned at the outset, in which a casting plunger with a displacement-type pre-piston and a compressed gas that can also be supplied to the casting chamber are used and the shut-off control valve is located in a casting container containing the casting chamber with a respective fluidically spaced upstream of the shot sleeve and downstream of an inlet into the tundish in the melt inlet channel. During the mold filling phase, the gate control valve is kept closed. During the refilling phase, the shut-off control valve is opened and a certain amount of pressurized gas is fed into the shot sleeve in order to prevent the formation of a vacuum in the shot sleeve before opening the shut-off control valve and a splashing of melt entrained thereby onto the plunger part behind the pre-plunger and the gas pressure in of the shot sleeve by a certain amount above atmospheric pressure. After the required amount of melt has been supplied during the refill phase, the shut-off control valve is closed again.
Weiter sind Druckgießmaschinen von einem zum gattungsgemäßen Typ alternativen Maschinentyp ohne Absperrventil im Schmelzeeinlasskanal bekannt, wobei der Schmelzeeinlasskanal dann typischerweise in einem von einem Gießkolben vom Schiebertyp überfahrbaren Bereich in die Gießkammer einmündet, so dass der Gießkolben, der sich in der Gießkammer vor und zurück bewegt, gleichzeitig als Absperrorgan für den Schmelzeeinlasskanal in die Gießkammer fungiert. Der Bewegungsweg des Gießkolbens von einer hinteren Endposition bis zum Erreichen der Einmündung des Schmelzeeinlasskanals in die Gießkammer dient bei diesen Maschinen als Beschleunigungsweg, auf dem der Gießkolben beschleunigt werden kann, bevor er dann Schmelze aus der Gießkammer über den Schmelzeauslasskanal in die Form drückt. Also known are die-casting machines of an alternative machine type to the generic type without a shut-off valve in the melt inlet channel, the melt inlet channel then typically opening into the casting chamber in an area that can be traversed by a slide-type casting plunger, so that the casting plunger, which moves back and forth in the casting chamber, at the same time acts as a shut-off device for the melt inlet channel into the shot sleeve. In these machines, the path of movement of the casting piston from a rear end position until it reaches the opening of the melt inlet channel into the casting chamber serves as an acceleration path on which the casting piston can be accelerated before it then presses melt out of the casting chamber via the melt outlet channel into the mold.
Um bei diesem Maschinentyp eine aus wirtschaftlichen Gründen angestrebte, kurze Zykluszeit, d.h. Dauer eines jeweiligen Gießvorgangs, und aus Gründen der Gussteilqualität einen möglichst niedrigen Luftanteil im Gussteil, d.h. eine minimale Luftporosität des Gussteils, zu erzielen, wird in der Patentschrift EP 1 284 168 B1 vorgeschlagen, zu Beginn der Formfüllphase bzw. vor der eigentlichen Formfüllphase in einer Vorfüllphase den Gießkolben bereits bei noch offener Form so weit vorzubewegen, dass das Schmelzematerial den Steigkanalbereich und den Mundstückkörperbereich füllt, bevor dann die Form geschlossen und der Gießkolben zur Durchführung der eigentlichen Formfüllphase weiter vorbewegt wird. In order to achieve a short cycle time, ie the duration of a respective casting process, which is desired for economic reasons, and the lowest possible air content in the casting, ie minimum air porosity in the casting, for reasons of casting quality, patent specification EP 1 284 168 B1 proposed, at the beginning of the mold filling phase or before the actual mold filling phase in a pre-filling phase, the plunger already so far with the mold still open to advance the melt material to fill the riser channel area and the die body area before then closing the mold and advancing the plunger to carry out the actual mold filling phase.
Für diesen Maschinentyp sind zudem Maschinenausführungen bekannt, die über eine Verschlussdüse im Schmelzeauslasskanal verfügen, z.B. im vorderen Auslassbereich des Mundstückkörpers oder bei Heißkanalsystemen im formseitigen Auslasskanalabschnitt des Schmelzeauslasskanals direkt vor der Formkavität bzw. dem in die Formkavität mündenden Anschnittbereich. Wenn sich der Schmelzeauslasskanal im formseitigen Auslasskanalabschnitt verzweigt, wie bei Heißkanalsystemen üblich, verfügt vorzugsweise jeder Kanalzweig über eine eigene Verschlussdüse. Unter Verschlussdüse ist dabei ein düsenförmiger Mündungsbereich des Schmelzeauslasskanals zu verstehen, der insbesondere während der Nachfüllphase eines Gießvorgangs bzw. vor dem Öffnen der Gießform und dem Entnehmen oder Ausstößen des gegossenen Gussteils geschlossen werden kann, so dass der Schmelzeauslasskanal in diesen Zeiträumen verschlossen ist. Damit soll ein unabsichtliches Ausströmen von Schmelzematerial aus dem Schmelzeauslasskanal heraus und/oder ein unabsichtliches Zurückströmen von Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal in Richtung Gießkammer unterbunden werden. Dazu kann dieser düsenförmige Mündungsbereich, d.h. die Verschlussdüse, dafür eingerichtet sein, in einer Abkühlphase des Gießvorgangs vor dem Öffnen der Gießform einen Schmelzepfropfen aus erstarrtem oder teilerstarrtem Schmelzematerial zu bilden, der den Schmelzeauslasskanal verschließt. Diese Technik wird beispielsweise beim sogenannten Pfropfengießen benutzt. Zusätzlich oder alternativ kann dieser düsenförmige Mündungsbereich, d.h. die Verschlussdüse, einen betätigbaren, beweglichen Düsenkanalschließkörper als mechanisches Verschlusselement beinhalten, durch das der Schmelzeauslasskanal verschlossen werden kann. Die Offenlegungsschriften WO 2013/071926 A2 und WO 2017/148457 A1 offenbaren derartige Druckgießmaschinen, deren Verschlussdüse zur Schmelzepfropfenbildung ausgelegt ist und optional zusätzlich einen von einem Rückschlagventil bereitgestellten Düsenkanalschließkörper aufweisen kann. For this type of machine, machine designs are also known that have a shut-off nozzle in the melt outlet channel, e.g. in the front outlet area of the die body or in hot runner systems in the mold-side outlet channel section of the melt outlet channel directly in front of the mold cavity or the gate area leading into the mold cavity. If the melt outlet channel branches in the mold-side outlet channel section, as is usual in hot runner systems, each channel branch preferably has its own shut-off nozzle. The shut-off nozzle is a nozzle-shaped opening area of the melt outlet channel, which can be closed in particular during the refilling phase of a casting process or before the casting mold is opened and the cast part is removed or ejected, so that the melt outlet channel is closed during these periods. This is intended to prevent melt material from unintentionally flowing out of the melt outlet channel and/or unintentional backflow of melt material in the melt outlet channel in the direction of the casting chamber. For this purpose, this nozzle-shaped orifice area, i.e. the shut-off nozzle, can be set up to form a melt plug of solidified or partially solidified melt material in a cooling phase of the casting process before the mold is opened, which plug closes the melt outlet channel. This technique is used, for example, in so-called plug casting. Additionally or alternatively, this nozzle-shaped orifice area, i.e. the shut-off nozzle, can contain an actuatable, movable nozzle channel closing body as a mechanical closing element, by which the melt outlet channel can be closed. The published patent applications WO 2013/071926 A2 and WO 2017/148457 A1 disclose such die casting machines, the closure nozzle of which is designed for the formation of melt slugs and can optionally additionally have a nozzle channel closure body provided by a check valve.
Ein weiterer allgemein bei Druckgießmaschinen der vorliegenden Art zu berücksichtigender Gesichtspunkt ist die Minimierung von Verschleißeffekten der einander gegenüberliegenden Wandungen von Gießkolben und Gießkammer durch die Hubbewegung des Gießkolbens in der Gießkammer, insbesondere wenn dieser vom Schiebertyp ist. Another aspect to be considered generally in die casting machines of the present type is the minimization of wear effects of the opposing walls of the casting piston and casting chamber by the Stroke movement of the casting plunger in the casting chamber, especially if this is of the slide type.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Druckgießmaschine und eines zugehörigen Betriebsverfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, die gegenüber dem oben erläuterten Stand der Technik Vorteile insbesondere im Hinblick auf die Erzielung relativ kurzer Gießzykluszeiten und/oder einer relativ geringen Luftporosität im Gussteil und/oder im Hinblick auf eine relativ geringe Verschleißneigung von Gießkolben und Gießkammer bieten. The invention is based on the technical problem of providing a die casting machine and an associated operating method of the type mentioned at the outset, which has advantages over the prior art explained above, in particular with regard to achieving relatively short casting cycle times and/or relatively low air porosity in the cast part and/or in terms of a relatively low tendency to wear of the casting plunger and casting chamber.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Druckgießmaschinen- Betriebsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Druckgießmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die zur Lösung dieses und weiterer Probleme beitragen, sind in den Unteransprüchen angegeben, deren Inhalt einschließlich sämtlicher sich durch die Anspruchsrückbezüge ergebender Merkmalskombinationen hiermit vollumfänglich durch Verweis zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird. The invention solves this problem by providing a die-casting machine operating method with the features of claim 1 and a die-casting machine with the features of claim 6. Advantageous developments of the invention that contribute to solving this and other problems are specified in the dependent claims, the content of which including all combinations of features resulting from the claim back references, is hereby made fully by reference to the content of the description.
Beim erfindungsgemäßen Betriebsverfahren wird eine Verschlussdüse im Schmelzeauslasskanal verwendet, die in der Nachfüllphase geschlossen gehalten wird. In der Formfüllphase wird der Gießkolben bei geschlossen bleibendem Absperrventil zunächst aus der Gießstartposition in eine Zusatzhubposition zurückbewegt und anschließend aus der Zusatzhubposition über die Gießstartposition in die Füllendposition vorbewegt, wobei die Verschlussdüse während der Rückbewegung des Gießkolbens in die Zusatzhubposition geschlossen gehalten wird und erst geöffnet wird, wenn sich der Gießkolben wieder vorbewegt. Dabei kann mit dem Öffnen der Verschlussdüse je nach Bedarf zu einem Zeitpunkt begonnen werden, zu dem der Gießkolben bei seiner Vorbewegung wieder seine Gießstartposition erreicht hat oder bevor er diese erreicht hat oder erst nachdem er diese schon überfahren hat. Die Gießstartposition ist dabei diejenige Position, in die sich der Gießkolben während der Nachfüllphase eines vorausgegangenen Gießvorgangs zurückbewegt hat und die eine Ausgangsstellung bzw. Grundstellung des Gießkolbens für den Start des nächsten Gießvorgangs darstellt. Da das Absperrventil am Ende der Nachfüllphase von seiner geöffneten Ventilstellung in seine geschlossene Ventilstellung umgestellt wird, kann diese Gießstartposition auch als eine Ventilumstellposition des Gießkolbens bezeichnet werden, d.h. es handelt sich um diejenige Position, in der sich der Gießkolben befindet, wenn das Absperrventil in seine geschlossene Ventilstellung umgestellt wird. Bei einem sich verzweigenden Schmelzeauslasskanal, z.B. im Fall eines entsprechenden Heißkanalsystems, verfügt zweckmäßigerweise jeder Kanalzweig über eine eigene Verschlussdüse, d.h. das vorliegend erwähnte Vorhandensein einer Verschlussdüse ist selbstredend dahingehend zu verstehen, dass dem Schmelzeauslasskanal je nach Systemausführung eine oder mehrere Verschlussdüsen zugeordnet sein können. In the operating method according to the invention, a shut-off nozzle is used in the melt outlet channel, which is kept closed during the refilling phase. In the mold filling phase, the casting plunger is first moved back from the casting start position to an additional stroke position with the shut-off valve remaining closed and is then advanced from the additional stroke position via the casting start position to the filling end position, with the shut-off nozzle being kept closed during the return movement of the casting plunger into the additional stroke position and only being opened when when the plunger moves forward again. Depending on requirements, the opening of the shut-off nozzle can be started at a point in time at which the casting plunger has again reached its casting start position during its forward movement, or before it has reached it, or only after it has already passed it. The casting start position is the position into which the casting plunger has moved back during the refilling phase of a previous casting process and which represents a starting position or basic position of the casting plunger for the start of the next casting process. Since the shut-off valve is switched from its open valve position to its closed valve position at the end of the refilling phase, this casting start position can also be used be referred to as a valve changeover position of the plunger, ie it is the position in which the plunger is when the shut-off valve is switched to its closed valve position. In the case of a branching melt outlet channel, e.g. in the case of a corresponding hot runner system, each channel branch expediently has its own shut-off nozzle, i.e. the presence of a shut-off nozzle mentioned here is of course to be understood to mean that one or more shut-off nozzles can be assigned to the melt outlet channel, depending on the system design.
Diese erfindungsgemäße Verfahrensführung kombiniert in einer vorteilhaften Weise ein kontrollierbares Öffnen und Schließen des Schmelzeeinlasskanals mittels des Absperrventils mit einem kontrollierbaren Öffnen und Schließen des Schmelzeauslasskanals mittels der Verschlussdüse jeweils während bestimmten Zeiträumen im Verlauf eines Gießvorgangs. This procedure according to the invention advantageously combines a controllable opening and closing of the melt inlet channel by means of the shut-off valve with a controllable opening and closing of the melt outlet channel by means of the shut-off nozzle during specific time periods in the course of a casting process.
Durch die Maßnahme, die Verschlussdüse des Schmelzeauslasskanals in der Nachfüllphase geschlossen zu halten, bleibt der Schmelzeauslasskanal bis zur Verschlussdüse mit Schmelzematerial vorgefüllt, wenn in der Nachfüllphase über das geöffnete Absperrventil Schmelzematerial in die Gießkammer nachgefüllt wird. Damit liegt das System für den nächsten Gießzyklus bereits vorgefüllt vor, ohne dass es dazu weiterer Vorfüllmaßnahmen bedarf. Due to the measure of keeping the shut-off nozzle of the melt outlet channel closed in the refilling phase, the melt outlet channel remains pre-filled with melt material up to the shut-off nozzle if melt material is refilled in the casting chamber via the open shut-off valve in the refilling phase. This means that the system is already pre-filled for the next casting cycle without the need for further pre-filling measures.
Durch die Maßnahme, zu Beginn eines nächsten Gießzyklus zunächst den Gießkolben in die Zusatzhubposition zurückzubewegen und dabei das Absperrventil noch geschlossen zu halten, wobei auch die Verschlussdüse noch geschlossen gehalten wird, wird für den Gießkolben ein Zusatzhub gewonnen, der zur anschließenden Beschleunigung des Gießkolbens für seine Vorwärtsbewegung im weiteren Verlauf der Formfüllphase genutzt werden kann. Durch die Rückbewegung des Gießkolbens in die Zusatzhubposition bei geschlossenem Absperrventil und geschlossener Verschlussdüse entsteht im Schmelzeauslasskanal hinter der Verschlussdüse ein Unterdrück, der durch das anschließende Vorbewegen des Gießkolbens aus seiner Zusatzhubposition heraus wieder abgebaut wird und dem Gießkolben auf diesem Beschleunigungsweg eine Vorwärtsbeschleunigung ohne nennenswerte Gegenkraft ermöglicht. Der Gießkolben kann auf diese Weise effektiv und funktionell vorteilhaft in seiner Vorwärtsbewegung auf eine gewünscht hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden, schon bevor er dann wieder seine Gießstartposition erreicht und sich anschließend mit dieser hohen Geschwindigkeit bis zur Füllendposition weiterbewegt, um das Schmelzematerial in die Gießform zu drücken. Dabei kann die Zusatzhubposition und dadurch der einstellbare Beschleunigungsweg für den Gießkolben je nach Bedarf stufenlos variabel frei gewählt werden. Mit zunehmendem Zusatzhub, d.h. größerer Differenz von Zusatzhubposition und Gießstartposition bzw. Ventilumstellposition, erhöhen sich entsprechend der für die anschließende Vorbewegung bis zur Gießstartposition verfügbare Beschleunigungsweg für den Gießkolben und der Unterdrück im Schmelzeauslasskanal hinter der Verschlussdüse. Typischerweise kann der Zusatzhub betraglich z.B. zwischen einigen Zehntelprozent und ca. 30 % des Hubs des Gießkolbens von seiner Gießstartposition in seine Füllendposition liegen. The measure of initially moving the casting plunger back into the additional stroke position at the beginning of the next casting cycle while still keeping the shut-off valve closed, with the shut-off nozzle also being kept closed, results in an additional stroke for the casting plunger, which is used for the subsequent acceleration of the casting plunger for its Forward movement can be used in the further course of the mold filling phase. The return movement of the plunger into the additional stroke position with the shut-off valve and shut-off nozzle closed creates a negative pressure in the melt outlet channel behind the shut-off nozzle, which is reduced again by the subsequent advance of the plunger out of its additional stroke position and enables the plunger to accelerate forwards on this acceleration path without any counterforce worth mentioning. In this way, the casting plunger can be accelerated effectively and functionally advantageously in its forward movement to a desired high speed, even before it reaches its casting start position again and then moves on at this high speed to the filling end position in order to press the melt material into the casting mold. The additional stroke position and thus the adjustable acceleration path for the casting plunger can be freely selected as required. With increasing additional stroke, ie greater difference between additional stroke position and casting start position or valve changeover position, the available acceleration path for the casting plunger for the subsequent forward movement up to the casting start position and the negative pressure in the melt outlet channel behind the shut-off nozzle increase accordingly. Typically, the amount of the additional stroke can be between a few tenths of a percent and about 30% of the stroke of the casting plunger from its casting start position to its filling end position.
Durch die Verwendung des Absperrventils ist es nicht erforderlich, dass der Gießkolben eine Einmündung bzw. Einlaufbohrung des Schmelzeeinlasskanals in die Gießkammer überfährt, was den Verschleiß z.B. am Gießkolben und etwaigen zugehörigen Kolbenringen minimiert. Es besteht dementsprechend auch keine Gefahr, dass Kolbenringe aufgrund des Schmelzedrucks in die Einlaufbohrung gedrückt werden, wie dies bei herkömmlichen Gießsystemen auftreten kann, in denen der Gießkolben eine solche Einlaufbohrung überfährt. Die Kolbenringe des Gießkolbens stehen vorliegend zu jedem Zeitpunkt im Schmelzeraum bzw. Druckraum der Gießkammer und können so vor starken Belastungsänderungen freigehalten werden. By using the shut-off valve, it is not necessary for the casting plunger to travel over a junction or inlet bore of the melt inlet channel into the casting chamber, which minimizes wear, e.g. on the casting plunger and any associated piston rings. Accordingly, there is also no risk of piston rings being pressed into the inlet bore as a result of the melt pressure, as can occur in conventional casting systems in which the casting plunger travels over such an inlet bore. In the present case, the piston rings of the casting piston are in the melt chamber or pressure chamber of the casting chamber at all times and can thus be kept free from severe changes in load.
In einer Weiterbildung der Erfindung beginnt die Nachfüllphase nach einer an die Formfüllphase anschließenden Nachdruckphase während einer Gussteil-Abkühlphase mit der Rückbewegung des Gießkolbens, wobei das Absperrventil bereits zu Beginn der Nachfüllphase geöffnet wird. Durch diese Maßnahme kann unmittelbar nach Abschluss der üblichen, die Formfüllphase abschließenden Nachdruckphase die Nachfüllphase mit Einleitung von Schmelzematerial in die Gießkammer gestartet werden. Alternativ kann das Absperrventil auch z.B. gegenüber dem Start der Rückbewegung des Gießkolbens verzögert geöffnet werden, wodurch bei Bedarf ein gewisser Saugdruck in der Gießkammer zum Ansaugen des Schmelzematerials aus dem Schmelzebad nach Öffnen des Absperrventils erzeugt werden kann. ln einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Schließen der Verschlussdüse einen Schmelzepfropfenbildungsvorgang, und das Öffnen der Verschlussdüse umfasst einen Schmelzepfropfenentfernungsvorgang. Die Realisierung dieser Vorgänge zur Bildung eines Schmelzepfropfens zwecks Schließen der Verschlussdüse und zum Entfernen des zuvor gebildeten Schmelzepfropfens zum Öffnen der Verschlussdüse ist an sich bekannt, wobei vorliegend eine beliebige herkömmliche Realisierung benutzt werden kann. In a further development of the invention, the refilling phase begins after a holding pressure phase following the mold filling phase during a cast part cooling phase with the return movement of the casting plunger, with the shut-off valve already being opened at the beginning of the refilling phase. As a result of this measure, the refilling phase with the introduction of melt material into the casting chamber can be started immediately after the end of the usual holding pressure phase that concludes the mold filling phase. Alternatively, the shut-off valve can also be opened with a delay, for example compared to the start of the return movement of the casting plunger, whereby a certain suction pressure can be generated in the casting chamber for sucking the melted material out of the melt bath after opening the shut-off valve. In a further development of the invention, the closing of the shut-off nozzle comprises a melt slug formation process, and the opening of the shut-off nozzle comprises a melt slug removal process. The realization of these operations of forming a melt plug in order to close the shut-off nozzle and removing the previously formed melt plug in order to open the shut-off nozzle is known per se, and any conventional implementation can be used here.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Öffnen und Schließen der Verschlussdüse ein entsprechendes gesteuertes Betätigen eines Düsenkanalschließkörpers. Dies kann anstelle oder zusätzlich zur vorstehend erwähnten Bildung eines Schmelzepfropfens vorgesehen sein. Wiederum kann hierfür eine beliebige der für diese Maßnahme an sich bekannten Realisierungen verwendet werden. Der mechanisch bewegliche, z.B. über die Steuereinheit betätigbare Düsenkanalschließkörper kann beispielsweise eine hierfür übliche Verschlusskugel oder Verschlussnadel sein. In a development of the invention, the opening and closing of the shut-off nozzle includes a correspondingly controlled actuation of a nozzle channel closing body. This may be provided instead of or in addition to the formation of a melt plug mentioned above. Again, any of the implementations known per se for this measure can be used for this. The mechanically movable nozzle channel closing body, e.g. actuatable via the control unit, can be, for example, a closing ball or shut-off needle customary for this purpose.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird als Absperrventil ein von der Steuereinheit steuerbares Absperrsteuerventil oder ein in seine Schließstellung vorgespanntes Rückschlagventil verwendet. Die Verwendung eines steuerbaren Absperrventils ermöglicht ein kontrolliertes Öffnen und Schließen des Absperrventils durch die Steuereinheit zu frei vorgebbaren Zeitpunkten. Bei Verwendung eines Rückschlagventils als Absperrventil wird die Gießkolbenbewegung geeignet darauf abgestimmt, so dass das Rückschlagventil unter der Wirkung des darauf wirkenden Schmelzedrucks zum jeweils gewünschten Zeitpunkt öffnet bzw. schließt. In a development of the invention, a shut-off control valve that can be controlled by the control unit or a non-return valve that is prestressed in its closed position is used as the shut-off valve. The use of a controllable shut-off valve enables the shut-off valve to be opened and closed in a controlled manner by the control unit at freely definable times. When using a non-return valve as a shut-off valve, the movement of the casting plunger is suitably matched to it, so that the non-return valve opens or closes at the respectively desired time under the effect of the melt pressure acting on it.
Die erfindungsgemäße Druckgießmaschine beinhaltet zusätzlich zu den eingangs genannten Komponenten des betrachteten gattungsgemäßen Maschinentyps eine Verschlussdüse, d.h. wie oben erwähnt eine einzige oder mehrere Verschlussdüsen, im Schmelzeauslasskanal, wie dies für den dazu oben erwähnten anderen herkömmlichen Maschinentyp an sich bekannt ist. Die Steuereinheit und das Absperrventil sind dafür eingerichtet, zur Durchführung eines jeweiligen Gießvorgangs für eine Formfüllphase das Absperrventil in eine Schließstellung zu bringen, den Gießkolben in der Gießkammer zum Vorbewegen aus einer Gießstartposition in eine Füllendposition zu steuern, um Schmelzematerial über den Schmelzeauslasskanal in die Gießform zu drücken, und für eine anschließende Nachfüllphase das Absperrventil in eine Offenstellung zu bringen und den Gießkolben zum Rückbewegen in die Gießstartposition zu steuern, um der Gießkammer Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal zuzuführen. Weiter sind die Steuereinheit, das Absperrventil und die Verschlussdüse dafür eingerichtet, in der Nachfüllphase die Verschlussdüse geschlossen zu halten und in der Formfüllphase den Gießkolben bei geschlossen bleibendem Absperrventil zunächst aus der Gießstartposition in eine Zusatzhubposition zurückzubewegen und anschließend aus der Zusatzhubposition über die Gießstartposition in die Füllendposition vorzubewegen und dabei die Verschlussdüse während der Rückbewegung des Gießkolbens in die Zusatzhubposition geschlossen zu halten und erst zu öffnen, wenn sich der Gießkolben wieder vorbewegt. Dabei kann mit dem Öffnen der Verschlussdüse je nach Bedarf begonnen werden, schon bevor der Gießkolben wieder seine Startposition erreicht oder genau zu diesem Zeitpunkt oder erst danach. Dadurch eignet sich diese Druckgießmaschine insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens. In addition to the components of the generic machine type under consideration, the die casting machine according to the invention includes a shut-off nozzle, ie as mentioned above a single or multiple shut-off nozzles, in the melt outlet channel, as is known per se for the other conventional machine type mentioned above. The control unit and the shut-off valve are set up to bring the shut-off valve into a closed position for carrying out a respective casting process for a mold filling phase, closing the casting plunger in the casting chamber for advancing from a casting start position into a filling end position control in order to press melt material into the casting mold via the melt outlet channel, and for a subsequent refilling phase to bring the shut-off valve into an open position and to control the casting plunger to move back into the casting start position in order to supply melt material to the casting chamber via the melt inlet channel. Furthermore, the control unit, the shut-off valve and the shut-off nozzle are set up to keep the shut-off nozzle closed in the refill phase and to move the casting plunger back in the mold filling phase, with the shut-off valve remaining closed, first from the casting start position into an additional stroke position and then from the additional stroke position via the casting start position into the filling end position to advance while keeping the shut-off nozzle closed during the return movement of the plunger into the auxiliary stroke position and only to open it when the plunger moves forward again. Depending on requirements, the shut-off nozzle can be started to open before the plunger reaches its starting position again, or exactly at this point in time, or only afterwards. As a result, this die-casting machine is particularly suitable for carrying out the operating method according to the invention.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Verschlussdüse einen schmelzepfropfenbildenden Düsenteil auf. Dies ermöglicht ein Schließen der Verschlussdüse durch die dortige Bildung eines Schmelzepfropfens. In a development of the invention, the shut-off nozzle has a nozzle part that forms a melt slug. This enables the shut-off nozzle to be closed by the formation of a melt plug there.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Verschlussdüse einen in seinem Durchlassquerschnitt steuerbar veränderlichen Düsenteil auf. Dies kann z.B. ein mechanisch beweglicher Düsenkanalschließkörper sein, wie eine Verschlusskugel oder eine Verschlussnadel. In a further development of the invention, the shut-off nozzle has a nozzle part whose passage cross section can be changed in a controllable manner. This can, for example, be a mechanically movable nozzle channel closing body, such as a shut-off ball or a shut-off needle.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Absperrventil als ein von der Steuereinheit steuerbares Absperrsteuerventil ausgebildet. Dies ermöglicht eine aktive Steuerung des Absperrventils mittels der Steuereinheit, insbesondere um es im Verlauf eines Gießvorgangs in seine jeweils gewünschte geöffnete bzw. geschlossene Stellung zu verbringen. In a development of the invention, the shut-off valve is designed as a shut-off control valve that can be controlled by the control unit. This enables active control of the shut-off valve by means of the control unit, in particular in order to bring it into its desired open or closed position in the course of a casting process.
In einer Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die Druckgießmaschine einen von der Steuereinheit angesteuerten Ventil-Aktor zur Betätigung des Absperrsteuerventils. Der Aktor fungiert als Bindeglied zwischen der Steuereinheit und dem Absperrventil und kann je nach Art der Steuereinheit und des Absperrventils geeignet gewählt sein, z.B. von einem elektrischen, magnetischen, hydraulischen, pneumatischen oder mechanischen Typ. Alternativ kann die Ventilbetätigungsfunktionalität z.B. direkt in die Steuereinheit integriert sein. In one embodiment of the invention, the die casting machine contains a valve actuator controlled by the control unit for actuating the shut-off control valve. Of the The actuator acts as a link between the control unit and the shut-off valve and can be suitably chosen depending on the type of control unit and shut-off valve, eg of an electric, magnetic, hydraulic, pneumatic or mechanical type. Alternatively, the valve actuation functionality can be integrated directly into the control unit, for example.
In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung ist das Absperrventil als ein in seine Schließstellung vorgespanntes Rückschlagventil ausgebildet. Dies stellt eine Alternative zur Realisierung als Absperrsteuerventil dar. Das Absperrventil wird in diesem Fall abhängig vom auf selbiges einwirkenden Druck des Schmelzematerials gesteuert bzw. betätigt, insbesondere vom Schmelzedruck in der Gießkammer. In an alternative development of the invention, the shut-off valve is designed as a non-return valve that is pretensioned in its closed position. This represents an alternative to implementation as a shut-off control valve. In this case, the shut-off valve is controlled or actuated depending on the pressure of the melt material acting on it, in particular the melt pressure in the casting chamber.
In einer Weiterbildung der Erfindung beinhaltet die Druckgießmaschine eine Ventilsensoreinheit zur Sensierung einer oder mehrerer Messgrößen des Absperrventils und/oder der Verschlussdüse. Dies kann z.B. dafür genutzt werden, der Steuereinheit über die Ventilsensoreinheit eine Rückmeldung über die momentane Stellung des Absperrventils und/oder über den momentanen Zustand der Verschlussdüse zu geben und/oder Ventil- und/oder Düsendiagnoseinformationen bereitzustellen, die darüber informieren, ob das Absperrventil bzw. die Verschlussdüse fehlerfrei arbeitet bzw. in welchem Gebrauchszustand es/sie sich befindet und ob es/sie z.B. einer Wartung bedarf. In a development of the invention, the die-casting machine contains a valve sensor unit for sensing one or more measured variables of the shut-off valve and/or the shut-off nozzle. This can be used, for example, to give the control unit feedback about the current position of the shut-off valve and/or the current state of the shut-off nozzle via the valve sensor unit and/or to provide valve and/or nozzle diagnostic information that provides information as to whether the shut-off valve or .the shut-off nozzle is working correctly or in what state of use it is and whether it needs maintenance, for example.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Diese und weitere Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend näher erläutert. Hierbei zeigen: Advantageous embodiments of the invention are shown in the drawings. These and other embodiments of the invention are explained in more detail below. Here show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines vorliegend interessierenden Teils einer Druckgießmaschine, 1 shows a schematic representation of a part of a die-casting machine that is of interest here,
Fig. 2 ein Flussdiagramm eines ersten Gießzyklus eines Druckgießmaschinen- Betriebsverfahrens ab einem Betriebsstart, Fig. 3 eine schematische Darstellung der Druckgießmaschine von Fig. 1 bei Betrieb gemäß dem Verfahren von Fig. 2 gegen Ende einer Formfüllphase des ersten Gießzyklus, 2 shows a flow chart of a first casting cycle of a die casting machine operating method from the start of operation, 3 is a schematic representation of the die casting machine of FIG. 1 operating according to the method of FIG. 2 towards the end of a mold filling phase of the first casting cycle;
Fig. 4 die Ansicht von Fig. 3 während einer Nachfüllphase nach der Formfüllphase, Fig. 4 shows the view of Fig. 3 during a refill phase after the mold filling phase,
Fig. 5 die Ansicht von Fig. 3 am Ende der Nachfüllphase, Fig. 5 shows the view of Fig. 3 at the end of the refilling phase,
Fig. 6 die Ansicht von Fig. 3 nach beendeter Abkühlphase, 6 shows the view from FIG. 3 after the end of the cooling phase,
Fig. 7 ein Flussdiagramm eines auf den ersten Gießzyklus gemäß Fig. 2 folgenden zweiten Gießzyklus des Druckgießmaschinen-Betriebs- verfahrens, 7 shows a flow chart of a second casting cycle of the die casting machine operating method following the first casting cycle according to FIG.
Fig. 8 die Ansicht von Fig. 3 zu Beginn des zweiten Gießzyklus gemäß Fig. 7 vor einer Hubgewinnungsphase und 8 shows the view of FIG. 3 at the beginning of the second casting cycle according to FIG
Fig. 9 die Ansicht von Fig. 3 am Ende der Hubgewinnungsphase des zweiten Gießzyklus. Fig. 9 is the view of Fig. 3 at the end of the lift gain phase of the second molding cycle.
In Fig. 1 ist schematisch ein hier interessierender Teil einer Druckgießmaschine in einer erfindungsgemäßen Realisierung veranschaulicht, die mit dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betrieben werden kann. Bei dieser Druckgießmaschine kann es sich insbesondere um eine solche vom Warmkammertyp zum Druckgießen flüssiger oder teilflüssiger Metallschmelzen handeln, wie Zink, Blei, Aluminium, Magnesium, Titan, Stahl, Kupfer und Legierungen dieser Metalle. Dazu umfasst die Druckgießmaschine insbesondere eine Gießform 1 mit einer festen Formhälfte 1a und einer beweglichen Formhälfte 1 b, eine Gießkammer 2, einen axialbeweglich in der Gießkammer 2 angeordneten Gießkolben 3, einen in die Gießkammer 2 führenden Schmelzeeinlasskanal 4, ein Absperrventil 5 im Schmelzeeinlasskanal 4, einen von der Gießkammer 2 zur Gießform 1 führenden Schmelzeauslasskanal 6, eine Verschlussdüse 19 im Schmelzeauslasskanal 6 und eine Steuereinheit 7. Das Absperrventil 5 ist im gezeigten Beispiel als ein Absperrsteuerventil, d.h. als ein ansteuerbares Absperrventil, ausgeführt, das von der Steuereinheit 7 direkt oder, wie im gezeigten Beispiel, über einen optionalen Ventil-Aktor 16 angesteuert wird. Der Ventil- Aktor 16 kann ein beliebiger Aktor herkömmlicher Art sein, wie er dem Fachmann zur Betätigung eines solchen Ventils an sich bekannt ist. Dabei kann der Aktor 16 je nach Bedarf und Anwendungsfall insbesondere von einem herkömmlichen elektrisch arbeitenden, hydraulisch arbeitenden, pneumatisch arbeitenden oder mechanisch direkt oder ein über Hebelsystem etc. arbeitenden Aktortyp sein. Der Ventil-Aktor 16 kann hierbei je nach Bedarf und Anwendungsfall ein rein binär arbeitender Aktortyp, der das Absperrventil 5 nur zwischen einer ersten, geöffneten Stellung und einer zweiten, geschlossenen Stellung umsteuert, oder alternativ ein Proportional-Aktortyp sein, der das Absperrventil 5 stetig oder in mehreren Stufen öffnen kann, d.h. das Absperrventil 5 auch in eine oder mehrere Teilöffnungsstellungen zwischen seiner vollständig offenen Stellung und seiner vollständig geschlossenen Stellung verbringen und halten kann. Der Ventil-Aktor kann dazu bei Bedarf z.B. variabel einstellbare Endanschläge umfassen, die manuell oder automatisch verstellt werden können. In einer alternativen Ausführung der Druckgießmaschine ist das Absperrventil 5 durch ein Rückschlagventil gebildet. In FIG. 1 a part of a die casting machine of interest here is illustrated schematically in a realization according to the invention, which can be operated with the operating method according to the invention. This die-casting machine can in particular be of the hot-chamber type for die-casting liquid or semi-liquid molten metals, such as zinc, lead, aluminium, magnesium, titanium, steel, copper and alloys of these metals. For this purpose, the die-casting machine comprises in particular a casting mold 1 with a fixed mold half 1a and a movable mold half 1b, a casting chamber 2, a casting plunger 3 arranged to be axially movable in the casting chamber 2, a melt inlet channel 4 leading into the casting chamber 2, a shut-off valve 5 in the melt inlet channel 4, a melt outlet channel 6 leading from the casting chamber 2 to the casting mold 1, a shut-off nozzle 19 in the melt outlet channel 6 and a control unit 7. In the example shown, the shut-off valve 5 is designed as a shut-off control valve, ie as a controllable shut-off valve, which is actuated directly by the control unit 7 or, as in the example shown, via an optional valve actuator 16 . The valve actuator 16 can be any conventional type of actuator known per se to those skilled in the art for actuating such a valve. The actuator 16 can be of a conventional electrically operating, hydraulically operating, pneumatically operating or mechanically direct or lever system etc. actuator type, depending on the requirement and application. Depending on requirements and the application, the valve actuator 16 can be a purely binary actuator type that only reverses the shut-off valve 5 between a first, open position and a second, closed position, or alternatively a proportional actuator type that continuously moves the shut-off valve 5 or can open in several stages, ie the shut-off valve 5 can spend and hold in one or more partial opening positions between its fully open position and its fully closed position. For this purpose, the valve actuator can, if necessary, include, for example, variably adjustable end stops that can be adjusted manually or automatically. In an alternative embodiment of the die-casting machine, the shut-off valve 5 is formed by a non-return valve.
Unter der Steuereinheit 7 sind vorliegend umfassend alle Steuerungselemente der Druckgießmaschine zur Steuerung bzw. Regelung der diversen Komponenten der Maschine zu verstehen, wozu die Steuereinheit 7 je nach Systemausführung eine einzige Steuerungsvorrichtung, in der alle Steuerungsfunktionalitäten integriert sind, oder mehrere einzelne Steuerungsvorrichtungen beinhalten kann, die jeweils spezifische Maschinenkomponenten steuern bzw. regeln und vorzugsweise miteinander in Kommunikationsverbindung stehen. Ebenso kann die Steuereinheit 7 wie üblich mindestens teilweise in Hardware und/oder mindestens teilweise softwaremäßig ausgeführt sein. Lediglich symbolisch sind stellvertretend zur Veranschaulichung aller Maschinensteuerungsfunktionalitäten der Steuereinheit 7 Ansteuerungspfeile 7a, 7b, 7c gezeigt, die von der Steuereinheit 7 zur Gießform 1 , zum Gießkolben 3 bzw. zu einer Ventilstange 5d des Absperrventils 5 führen, wobei vorliegend die zu diesen Maschinenkomponenten gehörigen Steuerungsfunktionen primär interessieren. Der Einfachheit halber ist die schematische Darstellung der Steuereinheit 7 nur in Fig. 1 enthalten, in den Fig. 3 bis 6, 8 und 9 hingegen weggelassen. Soweit hierauf im Folgenden nicht näher eingegangen wird, sind sowohl die Steuereinheit 7 als auch die übrigen genannten Maschinenkomponenten von einem an sich herkömmlichen, dem Fachmann geläufigen Aufbau, was daher hier keiner näheren Erläuterung bedarf. Im gezeigten Beispiel ist, wie z.B. aus Fig. 1 ersichtlich, die Gießkammer 2 in einem Gießbehälter 8 einer insoweit herkömmlichen Gießeinheit ausgebildet, wobei der Gießbehälter 8 im Gießbetrieb in ein Schmelzebad 9 eingetaucht ist, das sich in einem üblichen Schmelzebehälter 10 befindet. In the present case, the control unit 7 is to be understood as comprehensively including all control elements of the die casting machine for controlling or regulating the various components of the machine, for which purpose the control unit 7 can contain a single control device, in which all control functionalities are integrated, or several individual control devices, depending on the system design each control or regulate specific machine components and are preferably in communication with each other. Likewise, the control unit 7 can, as usual, be implemented at least partially in hardware and/or at least partially in software. Activation arrows 7a, 7b, 7c, which lead from the control unit 7 to the casting mold 1, to the casting plunger 3 or to a valve rod 5d of the shut-off valve 5, are shown only symbolically to illustrate all machine control functionalities of the control unit 7, with the control functions associated with these machine components in the present case primarily interested. For the sake of simplicity, the schematic representation of the control unit 7 is included only in FIG. 1, but is omitted in FIGS. 3 to 6, 8 and 9. Insofar as this is not discussed in more detail below, both the control unit 7 and the other machine components mentioned are of a conventional design familiar to the person skilled in the art, which therefore does not require any further explanation here. In the example shown, as can be seen for example in FIG.
Das Absperrventil 5 ist in im gezeigten Beispiel mit einem Ventilgehäusekörper 5a am Gießbehälter 8 gehalten. Am Ventilgehäusekörper 5a, alternativ an anderer Stelle des Gießbehälters 8, befinden sich eine oder mehrere Einlassöffnungen als Eintritt 4a des Schmelzeeinlasskanals 4, d.h. Schmelzematerial 14 kann aus dem Schmelzebad 9 über den Eintritt 4a in den Schmelzeeinlasskanal 4 gelangen. Das Absperrventil 5 befindet sich speziell mit einem feststehenden Ventilsitz 5b und einem beweglichen Ventilschließkörper 5c im Schmelzeeinlasskanal 4, wobei der Ventilschließkörper 5c im gezeigten Beispiel über die Ventilstange 5d axial gegen den Ventilsitz 5b zur Anlage kommend und von diesem weg bewegt werden kann, um das Absperrventil 5 zu schließen bzw. zu öffnen, d.h. zwischen einer z.B. in Fig. 1 gezeigten Schließstellung VS und einer z.B. in Fig. 4 gezeigten Offenstellung VO umzustellen. Dabei kann es sich bei der Offenstellung VO je nach Ventilausführung und/oder Betriebssituation um eine vollständig geöffnete Stellung oder um eine teilweise geöffnete Stellung des Ventils handeln. In nicht gezeigten, alternativen Ausführungen ist das Absperrventil 5 im Gießkolben 3 angeordnet, wobei in diesem Fall der Schmelzeeinlasskanal 4 über den Gießkolben 3, insbesondere durch diesen hindurch, geführt ist, wie an sich bekannt. In the example shown, the shut-off valve 5 is held on the casting container 8 with a valve housing body 5a. One or more inlet openings are located on the valve housing body 5a, alternatively at another point of the casting container 8, as the inlet 4a of the melt inlet channel 4, i.e. melt material 14 can get from the melt bath 9 into the melt inlet channel 4 via the inlet 4a. The shut-off valve 5 is located specifically with a fixed valve seat 5b and a movable valve closing body 5c in the melt inlet channel 4, with the valve closing body 5c in the example shown coming to rest axially against the valve seat 5b via the valve rod 5d and being able to be moved away from it in order to close the shut-off valve 5 to close or open, i.e. to switch between a closed position VS shown, for example, in Fig. 1 and an open position VO, shown, for example, in Fig. 4. Depending on the valve design and/or the operating situation, the open position VO can be a fully open position or a partially open position of the valve. In alternative embodiments that are not shown, the shut-off valve 5 is arranged in the casting plunger 3, in which case the melt inlet channel 4 is guided over the casting plunger 3, in particular through it, as is known per se.
In der gezeigten Maschinenausführung erfolgt die Umstellbewegung des Absperrventils 5, d.h. des Absperrsteuerventils, wie bereits erwähnt durch die Steuereinheit 7 über den optionalen Ventil-Aktor 16. In der nicht gezeigten, alternativen Maschinenausführung mit dem Rückschlagventil als Absperrventil 5 erfolgt die Umstellbewegung des Absperrventils 5 abhängig vom Schmelzedruck in der Gießkammer 2, wobei in bevorzugter Realisierung das Rückschlagventil durch eine Vorspanneinheit herkömmlicher Art in seine Schließstellung vorgespannt ist. Wenn in der Gießkammer 2 ein entsprechender Schmelzeunterdruck vorliegt, wird das in diesem Fall als Rückschlagventil gebildete Absperrventil 5 durch diesen Unterdrück gegen die Vorspannkraft der Vorspanneinheit aus seiner Schließstellung VS heraus in seine Offenstellung VO bewegt. Sobald der Schmelzeunterdruck nicht mehr vorliegt, kehrt das Rückschlagventil durch die Wirkung der Vorspanneinheit selbsttätig in seine Schließstellung VS zurück. Die Vorspanneinheit kann z.B. durch eine Vorspannfeder realisiert sein, wie eine entsprechend ausgelegte und angeordnete Druck- oder Zugfeder. In the machine design shown, the changeover movement of the shut-off valve 5, i.e. the shut-off control valve, is carried out, as already mentioned, by the control unit 7 via the optional valve actuator 16. In the alternative machine design, not shown, with the check valve as the shut-off valve 5, the changeover movement of the shut-off valve 5 is dependent by the melt pressure in the casting chamber 2, with the check valve being biased into its closed position by a biasing unit of a conventional type in a preferred embodiment. If there is a corresponding negative melt pressure in the casting chamber 2, the shut-off valve 5, which is formed as a non-return valve in this case, is counteracted by this negative pressure Biasing force of the biasing unit moves out of its closed position VS into its open position VO. As soon as the negative melt pressure is no longer present, the non-return valve automatically returns to its closed position VS through the action of the pretensioning unit. The prestressing unit can be realized, for example, by a prestressing spring, such as a correspondingly designed and arranged compression or tension spring.
Der Schmelzeauslasskanal 6 führt in einer üblichen Weise über einen im Gießbehälter 8 gebildeten Steigkanalbereich bzw. Steigrohrabschnitt 6a aus der Gießkammer 2 heraus und setzt sich anschließend über einen Mundstückkörper 6b bis zum Bereich der Form 1 fort. Dazu ist in ebenfalls herkömmlicher Weise der Mundstückkörper 6b eintrittsseitig an einen Mundstückansatz 11 , mit welcher der Steigrohrabschnitt 6a aus dem Gießbehälter 8 ausmündet, angekoppelt und austrittsseitig bis zur festen Formhälfte 1a geführt. In der festen Formhälfte 1a verläuft der Schmelzeauslasskanal 6 mit einem formseitigen Auslasskanalabschnitt 6c bis zu einer Gießkavität 13, die bei geschlossener Gießform 1 von den beiden Formhälften 1a, 1 b gebildet ist und abhängig vom herzustellenden Gussteil gestaltet ist. The melt outlet channel 6 leads out of the casting chamber 2 in a conventional manner via a riser channel area or riser pipe section 6a formed in the casting container 8 and then continues via a mouthpiece body 6b to the area of the mold 1 . For this purpose, the mouthpiece body 6b is also conventionally coupled on the inlet side to a mouthpiece extension 11, with which the riser pipe section 6a opens out of the casting container 8, and is guided on the outlet side to the fixed mold half 1a. In the fixed mold half 1a, the melt outlet channel 6 runs with a mold-side outlet channel section 6c up to a casting cavity 13, which is formed by the two mold halves 1a, 1b when the mold 1 is closed and is designed depending on the cast part to be produced.
Dabei mündet der Schmelzeauslasskanal 6 mit einem Angusskegel bzw. düsenförmigen vorderen Auslassbereich 12 von an sich bekannter Gestalt in die Formkavität 13, wobei in diesem Bereich 12 eine Verschlussdüse 19 in einer der hierfür an sich bekannten Realisierungen gebildet ist. Dazu beinhaltet die Verschlussdüse 19 je nach Bedarf und Anwendungsfall einen schmelzepfropfenbildenden Düsenteil und/oder einen in seinem Durchlassquerschnitt steuerbar veränderlichen Düsenteil, im erstgenannten Fall typischerweise unter Verwendung eines geeignet geformten düsenförmigen Mündungsbereichs des Schmelzeauslasskanals 6 und zugeordneten, auf den Düsenbereich wirkenden Schmelzetemperiermitteln, im letztgenannten Fall typischerweise unter Verwendung eines betätigbaren, beweglichen mechanischen Düsenkanalschließkörpers, wie einer Verschlusskugel oder einer Verschlussnadel. The melt outlet channel 6 opens into the mold cavity 13 with a sprue cone or nozzle-shaped front outlet area 12 of a known shape, with a shut-off nozzle 19 being formed in this area 12 in one of the known implementations. For this purpose, the shut-off nozzle 19 contains, depending on requirements and the application, a nozzle part that forms a melt slug and/or a nozzle part whose passage cross section can be controllably changed, in the former case typically using a suitably shaped nozzle-shaped orifice area of the melt outlet channel 6 and associated melt temperature control means acting on the nozzle area, in the latter case typically using an actuatable, moveable mechanical nozzle port closure body, such as a valve ball or valve pin.
Im gezeigten Beispiel besitzt die Druckgießmaschine ein Heißkanalsystem, bei dem sich der Schmelzeauslasskanal 6 im formseitigen Auslasskanalabschnitt 6c in mehrere parallele Zweige aufteilt, wobei im austrittsseitigen Endbereich jedes Zweiges je eine zugeordnete Verschlussdüse 19 vorgesehen ist. In einer alternativen Maschinen- ausführung, wie sie z.B. für das Pfropfengießen von Magnesium verwendbar ist, ist die Verschlussdüse 19 im austrittsseitigen Endbereich des Mundstückkörpers 6b angeordnet, der in diesem Fall vorzugsweise unverzweigt über einen Angusskegel als formseitigen Auslasskanalabschnitt 6c des Schmelzeauslasskanals 6 in der festen Formhälfte 1a in die Formkavität 13 mündet. In the example shown, the die-casting machine has a hot runner system in which the melt outlet channel 6 in the mold-side outlet channel section 6c is divided into several parallel branches, with an associated shut-off nozzle 19 being provided in the outlet-side end region of each branch. In an alternative machine Execution, such as can be used for the plug casting of magnesium, the shut-off nozzle 19 is arranged in the outlet-side end area of the mouthpiece body 6b, which in this case is preferably unbranched via a sprue cone as the mold-side outlet channel section 6c of the melt outlet channel 6 in the fixed mold half 1a into the mold cavity 13 flows.
Fig. 2 veranschaulicht das erfindungsgemäße Betriebsverfahren in einer exemplarischen Ausführungsvariante bei einem Betriebsstart der Druckgießmaschine, d.h. nach Starten der Maschine zum Gießen einer gewünschten Anzahl gleicher Gussteile in einer entsprechenden Anzahl aufeinanderfolgender Gießvorgänge bzw. Gießzyklen. Die Fig. 1 und 3 bis 6 veranschaulichen die Maschine schematisch in unterschiedlichen Betriebsstadien während des Betriebs gemäß der Ausführungsvariante von Fig. 2. 2 illustrates the operating method according to the invention in an exemplary embodiment variant when the die casting machine is started, i.e. after the machine has been started to cast a desired number of identical cast parts in a corresponding number of successive casting operations or casting cycles. Figures 1 and 3 to 6 schematically illustrate the machine in different operating stages during operation according to the variant embodiment of Figure 2.
In einem anfänglichen Betriebsstadium B1 von Fig. 2 befindet sich die Maschine in einem Grundzustand bei Betriebsstart. Fig. 1 zeigt die Maschine in diesem Betriebsstadium B1. Der Gießkolben 3 befindet sich dementsprechend in einer Betriebsstartposition BS. Das Schmelzematerial 14 befindet sich überall auf Höhe eines Schmelzebadniveaus 9a des Schmelzebads 9, d.h. auch im Schmelzeauslasskanal 6. Folglich sind ein mittlerer und vorderer Bereich des Steigkanalabschnitts 6a, der Mundstückkörper 6b und der formseitige Auslasskanalabschnitt 6c noch frei von Schmelzematerial 14. Die Verschlussdüse 19 ist geöffnet, das Absperrventil 5 befindet sich in seiner Schließstellung VS, und die Gießform 1 wird geschlossen. In an initial operation stage B1 of FIG. 2, the engine is in a basic state at the start of operation. Fig. 1 shows the machine in this operating stage B1. The casting plunger 3 is accordingly in an operating starting position BS. The melt material 14 is everywhere at the height of a melt bath level 9a of the melt bath 9, i.e. also in the melt outlet channel 6. Consequently, a middle and front region of the riser channel section 6a, the die body 6b and the outlet channel section 6c on the mold side are still free of melt material 14. The shut-off nozzle 19 is opened, the shut-off valve 5 is in its closed position VS, and the mold 1 is closed.
In einem anschließenden Betriebsstadium B2 von Fig. 2 wird ein erster Gießzyklus eingeleitet und dazu eine zugehörige Formfüllphase durchgeführt. Fig. 3 zeigt die Maschine in diesem Zeitpunkt. Dazu wird der Gießkolben 3 aus der Betriebsstartposition BS in eine Füllendposition FP vorbewegt, d.h. in den Fig. 1 und 3 bis 6 jeweils nach unten, so dass Schmelzematerial 14 aus der Gießkammer 2 über den Schmelzeauslasskanal 6 in die Gießform 1 bzw. die Gießkavität 13 gedrückt wird. Die Vorwärtsbewegung des Gießkolbens 3 ist in Fig. 3 mit einem zugehörigen Bewegungsrichtungspfeil GV symbolisiert. Der Schmelzefluss im Schmelzeauslasskanal 6 ist in Fig. 3 symbolisch mit entsprechenden Strömungspfeilen angedeutet, wobei Fig. 3 die Maschine konkret gegen Ende dieser Formfüllphase zeigt, die in an sich bekannter Weise mit einer sogenannter Nachdruckphase abschließen kann, in der ein zusätzlicher, erhöhter Nachdruck auf das Schmelzematerial 14 in der Form 1 ausgeübt wird. In a subsequent operating stage B2 of FIG. 2, a first casting cycle is initiated and an associated mold filling phase is carried out. Fig. 3 shows the machine at this point. For this purpose, the casting plunger 3 is advanced from the operating start position BS to a filling end position FP, i.e. downwards in Figs. 1 and 3 to 6, so that melt material 14 flows out of the casting chamber 2 via the melt outlet channel 6 into the casting mold 1 or the casting cavity 13 is pressed. The forward movement of the casting plunger 3 is symbolized in FIG. 3 with an associated movement direction arrow GV. The melt flow in the melt outlet channel 6 is symbolically indicated in FIG. 3 with corresponding flow arrows, with FIG an additional, increased emphasis is exerted on the melt material 14 in the mold 1.
In einem Betriebsstadium B3 von Fig. 2 ist die Formfüllphase beendet, und es schließt sich eine Nachfüllphase bzw. Kolbenrückkehrphase an. Hierzu wird das Absperrventil 5 von seiner Schließstellung VS in seine Offenstellung VO umgestellt, und der Gießkolben 3 wird aus seiner Füllendposition FP heraus zurückbewegt, d.h. in den betreffenden Figuren nach oben. Das Umstellen des Absperrventils 5 erfolgt im Fall des Absperrsteuerventils gesteuert durch die Steuereinheit 7, im Fall des Rückschlagventils durch den in der Gießkammer 2 aufgrund der Rückbewegung des Gießkolbens 3 entstehenden Schmelzeunterdruck. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass selbstredend die Vor- bzw. Rückbewegung des Gießkolbens 3 abhängig vom Maschinentyp nicht wie beim gezeigten Beispiel in vertikaler Richtung, sondern senkrecht oder geneigt zur Vertikalrichtung orientiert sein kann. In an operating stage B3 of FIG. 2, the mold filling phase has ended and a refilling phase or piston return phase follows. For this purpose, the shut-off valve 5 is switched from its closed position VS to its open position VO, and the casting plunger 3 is moved back out of its filling end position FP, i.e. upwards in the relevant figures. In the case of the shut-off control valve, the changeover of the shut-off valve 5 is controlled by the control unit 7, in the case of the non-return valve by the negative melt pressure occurring in the casting chamber 2 due to the return movement of the casting plunger 3. It should be mentioned at this point that, of course, the forward and backward movement of the casting plunger 3, depending on the type of machine, cannot be oriented in the vertical direction as in the example shown, but can be oriented perpendicularly or inclined to the vertical direction.
Die Gießform 1 bleibt zunächst geschlossen, und es läuft die sogenannte Abkühlzeit, während der das Schmelzematerial 14 in der Gießkavität 13 abgekühlt wird, so dass sich durch das dort erstarrende Schmelzematerial 14 ein gewünschtes Gussteil 15 bildet. Gleichzeitig wird die Verschlussdüse 19 geschlossen, z.B. mechanisch über die entsprechende Ansteuerung des Düsenkanalschließkörpers durch die Steuereinheit 7 und/oder wie gezeigt durch einen Schmelzepfropfen 20, der sich durch das Abkühlen des Schmelzematerials in der Gießkavität 13 bzw. der Gießform 1 am Ort der Verschlussdüse 19 ausbildet. Durch die Rückbewegung des Gießkolbens 3 wird Schmelzematerial 14 aus dem Schmelzebad 9 über den Schmelzeeinlasskanal 4 in die Gießkammer 2 gesaugt und damit nachgefüllt. Fig. 4 zeigt die Maschine in diesem Zeitraum der Nachfüllphase, in der Schmelzematerial 14 vom Schmelzebad 9 über den Schmelzeeinlasskanal 4 in die Gießkammer 2 nachgefüllt wird, wie mit entsprechenden Strömungspfeilen veranschaulicht. Die Rückbewegung des Gießkolbens 3 ist in Fig. 4 mit einem zugehörigen Rückbewegungspfeil GR symbolisiert. The casting mold 1 initially remains closed, and the so-called cooling time runs, during which the melted material 14 is cooled in the casting cavity 13, so that a desired cast part 15 is formed by the melted material 14 solidifying there. At the same time, the shut-off nozzle 19 is closed, e.g. mechanically via the appropriate activation of the nozzle channel closing body by the control unit 7 and/or, as shown, by a melt plug 20, which is caused by the cooling of the melt material in the casting cavity 13 or the casting mold 1 at the location of the shut-off nozzle 19 trains. Due to the return movement of the casting plunger 3, melt material 14 is sucked out of the melt bath 9 via the melt inlet channel 4 into the casting chamber 2 and is thus refilled. 4 shows the machine in this period of the refilling phase, in which melt material 14 is refilled from the melt bath 9 via the melt inlet channel 4 into the casting chamber 2, as illustrated with corresponding flow arrows. The return movement of the casting plunger 3 is symbolized in FIG. 4 with an associated return movement arrow GR.
In einem Betriebsstadium B4 von Fig. 2 wird das Nachfüllen von Schmelzematerial 14 aus dem Schmelzebad 9 über den Schmelzeeinlasskanal 4 in die Gießkammer 2 beendet, indem die Rückbewegung des Gießkolbens 3 bei Erreichen einer Gießkolbenstoppposition bzw. kurz Gießstoppposition oder einfach Stoppposition, gestoppt wird und das Absperrventil 5 von seiner Offenstellung VO in seine Schließstellung VS umgestellt wird. Die Gießkolbenstoppposition kann daher auch als Ventilumstellposition des Gießkolbens 3 bezeichnet werden, d.h. als die Position, die der Gießkolben 3 zum Zeitpunkt der Umstellung des Absperrventils 5 in seine Schließstellung VS einnimmt. Das Maß an Rückbewegung des Gießkolbens 3 von seiner Füllendposition FP in der Nachfüllphase und folglich die Stoppposition bzw. Ventilumstellposition des Gießkolbens 3 sind frei nach Bedarf wählbar und richten sich insbesondere danach, wieviel Schmelzematerial für die Herstellung je eines Gussteils benötigt wird, d.h. wie groß das Volumen des gegossenen Teils ist und wieviel Schmelzematerial folglich für den nächsten Gießzyklus in die Gießkammer nachgefüllt werden muss. Mit anderen Worten liegt die Ventilumstellposition zumindest so weit hinter der Füllendposition, dass durch die Nachfüllphase das dem Gussteilvolumen entsprechende Schmelzevolumen in die Gießkammer 2 nachgefüllt wird. Das Umstellen des Absperrventils 5 in seine Schließstellung VS wird im Fall des Absperrsteuerventils durch die Steuereinheit 7 bewirkt, im Fall des Rückschlagventils dadurch, dass durch das Stoppen der Rückbewegung des Gießkolbens 3 kein Schmelzeunterdruck mehr in der Gießkammer 2 erzeugt wird, so dass das Rückschlagventil selbsttätig durch seine Vorspanneinheit in seine Schließstellung VS zurückkehrt. Die Gießkolbenstoppposition des Gießkolbens 3 stellt eine Gießstartposition GS bzw. Ausgangs- oder Grundstellung dar, in welcher der Gießkolben 3 bis zum Start eines nächsten Gießzyklus verbleiben kann und in der er sich folglich beim Starten des nächsten Gießzyklus befindet. Fig. 5 zeigt die Maschine zu diesem Zeitpunkt. Derweil läuft die Abkühlzeit für das Schmelzematerial 14 in der Gießform 1 zur Bildung des Gussteils 15 weiter. In an operating stage B4 of FIG. 2, the refilling of melt material 14 from the melt bath 9 via the melt inlet channel 4 into the casting chamber 2 is terminated by the return movement of the casting plunger 3 upon reaching a casting plunger stop position or, for short, a casting stop position or simply a stop position, is stopped and the shut-off valve 5 is switched from its open position VO to its closed position VS. The casting plunger stop position can therefore also be referred to as the valve changeover position of the casting plunger 3, ie as the position that the casting plunger 3 assumes at the time when the shut-off valve 5 is switched into its closed position VS. The extent to which the casting plunger 3 moves back from its filling end position FP in the refilling phase and consequently the stop position or valve changeover position of the casting plunger 3 can be freely selected as required and depend in particular on how much melt material is required for the production of each cast part, i.e. how large it is The volume of the cast part is and how much melt material consequently has to be refilled in the casting chamber for the next casting cycle. In other words, the valve changeover position is at least far enough behind the filling end position that the melt volume corresponding to the casting volume is refilled into the casting chamber 2 by the refilling phase. In the case of the shut-off control valve, the switching of the shut-off valve 5 into its closed position VS is effected by the control unit 7, in the case of the non-return valve by the fact that the stopping of the return movement of the casting plunger 3 no longer generates any negative melt pressure in the casting chamber 2, so that the non-return valve operates automatically returns to its closed position VS through its biasing unit. The casting piston stop position of the casting piston 3 represents a casting start position GS or initial or basic position in which the casting piston 3 can remain until the start of the next casting cycle and in which it is consequently located when the next casting cycle starts. Figure 5 shows the machine at this point. Meanwhile, the cooling time for the melted material 14 in the mold 1 to form the casting 15 continues.
In einem Betriebsstadium B5 von Fig. 2 ist dann die Abkühlzeit zum vollständigen Erstarren des gebildeten Gussteils 15 in der Form 1 abgelaufen, und dementsprechend kann dann die Gießform 1 durch entsprechende Öffnungsbewegung der beweglichen Formhälfte 1 b geöffnet und das gebildete Gussteil 15 entnommen bzw. ausgeworfen oder ausgestoßen werden. Fig. 6 veranschaulicht die Maschine in diesem Betriebszeitpunkt. Der erste Gießzyklus nach Betriebsstart ist damit beendet. Der Schmelzeauslasskanal 6 bleibt durch die Verschlussdüse 19 bzw. den Schmelzepfropfen 20 austrittsseitig geschlossen. Dies verhindert, dass Schmelzematerial aus dem Schmelzeauslasskanal heraus in die offene Form fließt. Ebenso wird dadurch ein formseitiger Lufteintritt in den Schmelzeauslasskanal und ein Zurückfließen von Schmelzematerial im Schmelzeauslasskanal verhindert. Somit verbleibt das Schmelzematerial 14 im gesamten Schmelzeauslasskanal 6 von der Gießkammer 2 bis zur austrittsseitigen Verschlussdüse 19 bzw. zum Schmelzepfropfen 20, d.h. das Gießsystem befindet sich in einem komplett vorgefüllten Betriebszustand. In an operating stage B5 of Fig. 2, the cooling time for complete solidification of the cast part 15 formed in the mold 1 has expired, and accordingly the mold 1 can then be opened by a corresponding opening movement of the movable mold half 1b and the cast part 15 formed can be removed or ejected or be expelled. Figure 6 illustrates the machine at this point in time. This ends the first casting cycle after the start of operation. The melt outlet channel 6 remains closed on the outlet side by the shut-off nozzle 19 or the melt plug 20 . This prevents melt material from flowing out of the melt outlet channel into the open mold. This also prevents air from entering the melt outlet channel on the mold side and from flowing back Melt material prevented in the melt outlet channel. The melt material 14 thus remains in the entire melt outlet channel 6 from the casting chamber 2 to the closure nozzle 19 on the outlet side or to the melt plug 20, ie the casting system is in a completely pre-filled operating state.
Fig. 7 veranschaulicht die Durchführung eines nächsten, zweiten Gießzyklus. Zunächst wird in einem Betriebsstadium B6 die Form 1 geschlossen. Das Absperrventil 5 ist geschlossen, und auch die Verschlussdüse 19 ist noch geschlossen. Das Gießsystem befindet sich in dem erwähnten, komplett vorgefüllten Zustand, und der Gießkolben 3 befindet sich in seiner Gießstartposition GS als seiner Stoppposition am Ende der Nachfüllphase des vorangegangenen ersten Gießzyklus. Fig. 8 zeigt die Maschine in diesem Zeitpunkt. 7 illustrates the implementation of a next, second casting cycle. First, the mold 1 is closed in an operating stage B6. The shut-off valve 5 is closed and the shut-off nozzle 19 is still closed. The casting system is in the mentioned completely pre-filled state and the casting plunger 3 is in its casting start position GS as its stop position at the end of the refilling phase of the previous first casting cycle. Fig. 8 shows the machine at this point.
Als Start der Formfüllphase bzw. als dem eigentlichen Formfüllvorgang direkt vorgelagerte Betriebsphase wird in diesem zweiten und in jedem weiteren Gießzyklus zunächst eine Hubgewinnungsphase durchgeführt, in welcher der Gießkolben 3 von der Gießstartposition GS bzw. Ventilumstellposition in eine Zusatzhubposition ZH zurückbewegt wird, wobei das Absperrventil 5 und die Verschlussdüse 19 geschlossen bleiben. Dies ist in Fig. 7 als Betriebsstadium B7 angegeben. In Fig. 8 ist diese Rückbewegung des Gießkolbens 3 mit einem Rückbewegungspfeil ZR symbolisiert. Fig. 9 zeigt die Maschine am Ende dieser Hubgewinnungsphase. Der Gießkolben 3 befindet sich in der Zusatzhubposition ZH um einen Zusatzhub BW hinter der Gießstartposition GS, wie in Fig. 9 vergleichend veranschaulicht. Da sowohl das Absperrventil 5 als auch die Verschlussdüse 19, z.B. durch den Schmelzepfropfen 20, geschlossen sind, entsteht durch diese Rückbewegung des Gießkolbens 3 ein gewisser Unterdrück im Schmelzematerial 14 und speziell im Schmelzeauslasskanal 6 direkt hinter der Verschlussdüse 19, in Fig. 9 durch eine Vakuumblase 21 symbolisiert. As the start of the mold filling phase or as the operating phase directly preceding the actual mold filling process, in this second and in every further casting cycle, a stroke recovery phase is first carried out, in which the casting plunger 3 is moved back from the casting start position GS or valve changeover position to an additional stroke position ZH, with the shut-off valve 5 and the shut-off nozzle 19 remain closed. This is indicated in FIG. 7 as operating stage B7. In FIG. 8 this return movement of the casting plunger 3 is symbolized by a return movement arrow ZR. Figure 9 shows the machine at the end of this lift gain phase. The casting plunger 3 is in the additional stroke position ZH by an additional stroke BW behind the pouring start position GS, as illustrated in FIG. 9 for comparison. Since both the shut-off valve 5 and the shut-off nozzle 19 are closed, e.g. by the melt plug 20, this reverse movement of the plunger 3 creates a certain negative pressure in the melt material 14 and especially in the melt outlet channel 6 directly behind the shut-off nozzle 19, in Fig. 9 by a Vacuum bubble 21 symbolizes.
Die Zusatzhubposition ZH ist je nach Bedarf frei wählbar und kann z.B. der Betriebsstartposition BS des ersten Zyklus entsprechen, alternativ aber auch von dieser abweichen, z.B. zwischen dieser und der Gießstartposition GS, d.h. der Ventilumstellposition, liegen. Der Zusatzhub BW beträgt typischerweise zwischen einigen Zehntelprozent und ca. 30% des Gießkolbenhubabstands der Füllendposition FP von der Gießstartposition GS, in vielen Fällen etwa 5% bis etwa 20% davon. An die Hubgewinnungsphase schließt sich in einem Betriebsstadium B8 von Fig. 7 eine Beschleunigungsphase für den Gießkolben 3 an, in der dieser aus seiner Zusatzhubposition ZH heraus vorbewegt wird, wie in Fig. 9 durch einen Vorbewegungspfeil VG symbolisiert. Dabei wird die Vorbewegung des Gießkolbens 3 durch den zuvor gebildeten Unterdrück im Schmelzeauslasskanal 6 unterstützt, so dass der Gießkolben 3 praktisch ohne Gegenkräfte in Vorwärtsrichtung beschleunigt werden kann, bis der Gießkolben 3 nach Zurücklegen des entsprechenden Zusatzhubs BW bzw. Beschleunigungswegs wieder seine Gießstartposition GS erreicht hat und der Unterdrück im Schmelzeauslasskanal 6 abgebaut ist. Der Zusatzhub BW kann auf diese Weise als Beschleunigungsweg für den Gießkolben 3 fungieren. The additional stroke position ZH can be freely selected as required and can, for example, correspond to the operating start position BS of the first cycle, but alternatively also deviate from this, for example between this and the casting start position GS, ie the valve changeover position. The additional stroke BW is typically between a few tenths of a percent and about 30% of the distance between the casting plunger stroke of the filling end position FP and the casting start position GS, in many cases about 5% to about 20% thereof. The stroke gain phase is followed in an operating stage B8 of FIG. 7 by an acceleration phase for the casting plunger 3, in which it is advanced out of its additional stroke position ZH, as symbolized in FIG. 9 by an advance arrow VG. The forward movement of the casting plunger 3 is supported by the negative pressure previously formed in the melt outlet channel 6, so that the casting plunger 3 can be accelerated in the forward direction with practically no counteracting forces until the casting plunger 3 has reached its casting start position GS again after covering the corresponding additional stroke BW or acceleration path and the negative pressure in the melt outlet channel 6 has been reduced. In this way, the additional stroke BW can function as an acceleration path for the casting plunger 3 .
In einem Betriebsstadium B9 von Fig. 7 erfolgt die eigentliche Formfüllphase, indem der Gießkolben 3 seine Vorwärtsbewegung über die Gießstartposition GS hinaus fortsetzt und Druck auf das Schmelzematerial 14 in der Gießkammer 2 ausübt und das Schmelzematerial 14 über den Schmelzeauslasskanal 6 in die Form 1 drückt, bis der Gießkolben wieder seine Füllendposition FP erreicht hat. Dabei wird die Verschlussdüse 19 geöffnet, wozu insbesondere auch der an der Verschlussdüse 19 ggf. gebildete Schmelzepfropfen 20 in herkömmlicher Weise aus dem Schmelzeauslasskanal 6 herausgedrückt bzw. thermisch unterstützt aufgelöst wird. Zusätzlich oder alternativ wird im Fall eines mechanischen Verschlusses der Verschlussdüse dieser mechanische Verschluss geöffnet. Im Beispiel von Fig. 7 erfolgt das Öffnen der Verschlussdüse 19 bzw. das Auflösen des Schmelzepfropfens 20 erst zu Beginn der eigentlichen Formfüllphase nach der Beschleunigungsphase. In alternativen Ausführungen kann dies auch bereits während der Beschleunigungsphase erfolgen oder jedenfalls damit begonnen werden. Mit anderen Worten kann mit dem Öffnen der Verschlussdüse 19 je nach Bedarf zu einem Zeitpunkt begonnen werden, zu dem der Gießkolben 3 bei seiner Vorbewegung wieder seine Gießstartposition GS erreicht hat oder bevor er diese erreicht hat, d.h. während der Beschleunigungsphase, oder erst nachdem er seine Gießstartposition GS schon in Richtung Füllendposition FP überfahren hat. The actual mold filling phase takes place in an operating stage B9 of FIG. until the plunger has reached its filling end position FP again. In the process, the shut-off nozzle 19 is opened, for which purpose the melt plug 20 that may have formed on the shut-off nozzle 19 is pressed out of the melt outlet channel 6 in a conventional manner or dissolved with thermal assistance. Additionally or alternatively, in the case of a mechanical closure of the closure nozzle, this mechanical closure is opened. In the example of FIG. 7 , the shut-off nozzle 19 is opened and the melt plug 20 is dissolved only at the beginning of the actual mold filling phase after the acceleration phase. In alternative versions, this can also take place during the acceleration phase or at least be started with it. In other words, the shut-off nozzle 19 can be started to open, as required, at a point in time at which the casting plunger 3 has again reached its casting start position GS during its forward movement, or before it has reached it, i.e. during the acceleration phase, or only after it has reached its Gießstartposition GS has already passed in the direction of the filling end position FP.
Anschließend verläuft der Gießvorgang mit dem Start der Nachfüllphase wie der zuvor beschriebene erste Gießzyklus. Weitere Gießzyklen im Anschluss an den zweiten Gießzyklus können dann in gleicher Weise wie der zweite Gießzyklus durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße Druckgießmaschine ist wie gezeigt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens eingerichtet. Insbesondere sind dazu die Steuereinheit 7, das Absperrventil 5 und die Verschlussdüse 19 entsprechend zur Durchführung eines jeweiligen Gießvorgangs konfiguriert, wobei zur Durchführung der Formfüllphase das Absperrventil 5 geschlossen gehalten wird, sei es durch entsprechende Steuerung des Absperrsteuerventils direkt oder über den Ventil-Aktor 16 oder selbsttätig durch Geschlossenhalten des Rückschlagventils unter der Wirkung des Schmelzedrucks in der Gießkammer 2, und die Steuereinheit 7 den Gießkolben 3 in der Gießkammer 2 zum Bewegen aus seiner Betriebsstartposition oder seiner Gießstoppposition bzw. Gießstartposition GS bzw. seiner Zusatzhubposition ZH in seine Füllendposition FP steuert, um Schmelzematerial 14 über den Schmelzeauslasskanal 6 in die Gießform 1 zu drücken. Insbesondere sind die Steuereinheit 7, das Absperrventil 5 und die Verschlussdüse 19 dafür eingerichtet, in der Nachfüllphase die Verschlussdüse 19 geschlossen zu halten und in der Formfüllphase den Gießkolben 3 bei geschlossen bleibendem Absperrventil 5 zunächst aus der Gießstartposition GS in die Zusatzhubposition ZH zurückzubewegen und anschließend aus der Zusatzhubposition ZH über die Gießstartposition GS in die Füllendposition FP vorzubewegen und dabei die Verschlussdüse 19 anfangs geschlossen zu halten und erst zu öffnen, wenn sich der Gießkolben 3 wieder vorbewegt. The casting process then proceeds with the start of the refilling phase like the first casting cycle described above. Further molding cycles subsequent to the second molding cycle can then be performed in the same manner as the second molding cycle. As shown, the die casting machine according to the invention is set up to carry out the operating method according to the invention. In particular, the control unit 7, the shut-off valve 5 and the shut-off nozzle 19 are configured accordingly for carrying out a respective casting process, with the shut-off valve 5 being kept closed to carry out the mold-filling phase, either by appropriate control of the shut-off control valve directly or via the valve actuator 16 or automatically by keeping the check valve closed under the effect of the melt pressure in the casting chamber 2, and the control unit 7 controls the casting plunger 3 in the casting chamber 2 to move from its operating start position or its casting stop position or casting start position GS or its additional stroke position ZH to its filling end position FP in order to Press melt material 14 through the melt outlet channel 6 into the mold 1. In particular, the control unit 7, the shut-off valve 5 and the shut-off nozzle 19 are set up to keep the shut-off nozzle 19 closed in the refill phase and to move the casting plunger 3 back in the mold filling phase, with the shut-off valve 5 remaining closed, first from the casting start position GS to the additional stroke position ZH and then off the additional stroke position ZH via the casting start position GS into the filling end position FP and in doing so initially keep the shut-off nozzle 19 closed and only open it when the casting plunger 3 moves forward again.
Optional verfügt die Druckgießmaschine wie in den gezeigten Beispielen über eine Ventilsensoreinheit 18 zur Sensierung einer oder mehrerer Messgrößen des Absperrventils 5 und/oder der Verschlussdüse 19. Die von der Ventilsensoreinheit 18 erfassten Messwerte bezüglich der jeweiligen Messgröße können bei Bedarf der Steuereinheit 7 zugeführt werden, um dieser eine Steuerungsrückmeldung über die momentane Stellung des Absperrventils 5 bzw. den Zustand der Verschlussdüse 19 zu geben. Zusätzlich oder alternativ können die Messwerte zur Diagnoseauswertung herangezogen werden, um den momentanen Zustand des Absperrventils 5 und/oder der Verschlussdüse 19 z.B. hinsichtlich etwaiger Fehlfunktionen zu diagnostizieren und zu erkennen, wenn das Absperrventil 5 bzw. die Verschlussdüse 19 einer Wartung bedarf. As in the examples shown, the die casting machine optionally has a valve sensor unit 18 for sensing one or more measured variables of the shut-off valve 5 and/or the shut-off nozzle 19 to give this control feedback on the current position of the shut-off valve 5 or the state of the shut-off nozzle 19 . Additionally or alternatively, the measured values can be used for diagnostic evaluation in order to diagnose the current state of the shut-off valve 5 and/or the shut-off nozzle 19, e.g. with regard to any malfunctions, and to recognize when the shut-off valve 5 or the shut-off nozzle 19 requires maintenance.
Die Ventilsensoreinheit 18 kann je nach Bedarf und Anwendungsfall einen oder mehrere Sensoren einschließlich optionaler Endschalter mit oder ohne Anbindung an die Steuereinheit 7 umfassen, die wie bereits erwähnt eine gesamte Maschinensteuerung der Druckgießmaschine oder ein Teil dieser Maschinensteuerung sein kann. Die Ventilsensoreinheit 18 kann beispielsweise dafür eingerichtet sein, den Hub des Absperrventils 5 zu messen, um daraus eine Fehlerdiagnose abzuleiten, z.B. ob der Ventilschließkörper 5c abgerissen ist und die Ventilstange 5d bei der Ventilschließbewegung ihre Sollstellung überfährt und/oder ob der Ventilschließkörper 5c seine Geschlossen-Stellung tatsächlich erreicht oder verfrüht stehen bleibt. Die Ventilsensoreinheit 18 kann optional auch einen Kraftsensor in der Ventilstange 5d umfassen, der zum Diagnosemonitoring die Schließkraft bzw. den Anpressdruck und/oder die Öffnungskraft des Ventilschließkörpers 5c misst. Im Fall eines elektrischen oder hydraulischen bzw. pneumatischen Ventilantriebs z.B. über den Ventil-Aktor 16 kann die Ventilsensoreinheit 18 zu diesem Überwachungszweck auch einen Stromsensor bzw. Drucksensor herkömmlicher Bauart umfassen, sei es mit oder ohne Anbindung an die Steuereinheit 7. The valve sensor unit 18 can have one or more sensors, including optional limit switches with or without a connection, depending on requirements and the application include the control unit 7, which, as already mentioned, can be an entire machine control of the die casting machine or a part of this machine control. The valve sensor unit 18 can be set up, for example, to measure the stroke of the shut-off valve 5 in order to derive an error diagnosis from this, for example whether the valve closing body 5c has been torn off and the valve rod 5d has exceeded its target position during the valve closing movement and/or whether the valve closing body 5c has reached its closed position. Position actually reached or stops prematurely. The valve sensor unit 18 can optionally also include a force sensor in the valve rod 5d, which measures the closing force or the contact pressure and/or the opening force of the valve closing body 5c for diagnostic monitoring. In the case of an electric or hydraulic or pneumatic valve drive, e.g. via the valve actuator 16, the valve sensor unit 18 can also include a current sensor or pressure sensor of conventional design for this monitoring purpose, whether with or without connection to the control unit 7.
Wie die gezeigten und die weiteren oben erläuterten Ausführungsbeispiele deutlich machen, stellt die Erfindung ein vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb einer Druckgießmaschine zur Verfügung, mit dem sich kurze Gießzykluszeiten, ein geringer Luftanteil im Gussteil und/oder eine geringe Verschleißneigung von Gießkolben und Gießkammer erzielen lassen, wobei ein Absperrventil im Schmelzeeinlasskanal und eine Verschlussdüse im Schmelzeauslasskanal in einer verfahrenstechnisch besonders vorteilhaften Weise kombiniert genutzt werden. Weiter stellt die Erfindung eine zur Durchführung dieses Betriebsverfahrens geeignete Druckgießmaschine zur Verfügung, bei der es sich insbesondere um eine solche vom Warmkammertyp handeln kann und die sich insbesondere zum sogenannten Pfropfengießen eignet. As the exemplary embodiments shown and the other ones explained above make clear, the invention provides an advantageous method for operating a die casting machine, with which short casting cycle times, a low proportion of air in the cast part and/or a low tendency to wear of the casting piston and casting chamber can be achieved a shut-off valve in the melt inlet channel and a shut-off nozzle in the melt outlet channel can be used in combination in a way that is particularly advantageous in terms of process technology. Furthermore, the invention provides a die casting machine suitable for carrying out this operating method, which can in particular be of the hot chamber type and which is particularly suitable for so-called plug casting.

Claims

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Patentansprüche Verfahren zum Betrieb einer Druckgießmaschine, die eine Gießform (1), eine Gießkammer (2), einen axialbeweglich in der Gießkammer angeordneten Gießkolben (3), einen in die Gießkammer führenden Schmelzeeinlasskanal (4) mit einem Absperrventil (5) und einen von der Gießkammer zur Gießform führenden Schmelzeauslasskanal (6) aufweist, wobei zur Durchführung eines jeweiligen Gießvorgangs in einer Formfüllphase der Gießkolben in der Gießkammer bei geschlossenem Absperrventil aus einer Gießstartposition (GS) in eine Füllendposition (FP) vorbewegt und dadurch Schmelzematerial (14) über den Schmelzeauslasskanal in die Gießform gedrückt wird und in einer anschließenden Nachfüllphase der Gießkolben in die Gießstartposition zurückbewegt und dadurch der Gießkammer bei geöffnetem Absperrventil Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschlussdüse (19) im Schmelzeauslasskanal (6) verwendet wird, die in der Nachfüllphase geschlossen gehalten wird, und in der Formfüllphase der Gießkolben (3) bei geschlossen bleibendem Absperrventil (5) zunächst aus der Gießstartposition (GS) in eine Zusatzhubposition (ZH) zurückbewegt und anschließend aus der Zusatzhubposition über die Gießstartposition in die Füllendposition (FP) vorbewegt wird, wobei die Verschlussdüse während der Rückbewegung des Gießkolbens in die Zusatzhubposition geschlossen gehalten und erst geöffnet wird, wenn sich der Gießkolben wieder vorbewegt. Verfahren nach Anspruch 1 , weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Nachfüllphase nach einer an die Formfüllphase anschließenden Nachdruckphase während einer Gussteil-Abkühlphase mit der Rückbewegung des Gießkolbens beginnt und das Absperrventil bereits zu Beginn der Nachfüllphase geöffnet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Schließen der Verschlussdüse einen Schmelzepfropfenbildungsvorgang umfasst und das Öffnen der Verschlussdüse einen Schmelzepfropfenentfernungsvorgang umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen und Schließen der Verschlussdüse ein entsprechendes gesteuertes Betätigen eines Düsenkanalschließkörpers umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass als Absperrventil ein von der Steuereinheit steuerbares Absperrsteuerventil oder ein in seine Schließstellung vorgespanntes Rückschlagventil verwendet wird. Druckgießmaschine mit einer Gießform (1 ), einer Gießkammer (2), einem axialbeweglich in der Gießkammer angeordneten Gießkolben (3), einem in die Gießkammer führenden Schmelzeeinlasskanal (4), einem Absperrventil (5) im Schmelzeeinlasskanal, einem von der Gießkammer zur Gießform führenden Schmelzeauslasskanal (6) und einer Steuereinheit (7) zur Steuerung des Gießkolbens, wobei die Steuereinheit (7) und das Absperrventil (5) dafür eingerichtet sind, zur Durchführung eines jeweiligen Gießvorgangs für eine Formfüllphase das Absperrventil in eine Schließstellung (VS) zu bringen, den Gießkolben (3) in der Gießkammer (2) zum Vorbewegen aus einer Gießstartposition (GS) in eine Füllendposition (FP) zu steuern, um Schmelzematerial (14) über den Schmelzeauslasskanal (6) in die Gießform (1) zu drücken, und für eine anschließende Nachfüllphase das Absperrventil in eine Offenstellung (VO) zu bringen und den Gießkolben zum Rückbewegen in die Gießstartposition zu steuern, um der Gießkammer Schmelzematerial über den Schmelzeeinlasskanal zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass im Schmelzeauslasskanal (6) eine Verschlussdüse (19) vorhanden ist und die Steuereinheit (7), das Absperrventil (5) und die Verschlussdüse weiter dafür eingerichtet sind, in der Nachfüllphase die Verschlussdüse geschlossen zu halten und in der Formfüllphase den Gießkolben (3) bei geschlossen bleibendem Absperrventil zunächst aus der Gießstartposition (GS) in eine Zusatzhubposition (ZH) zurückzubewegen und anschließend aus der Zusatzhubposition über die Gießstartposition in die Füllendposition (FP) vorzubewegen und dabei die Verschlussdüse während der Rückbewegung des Gießkolbens in die Zusatzhubposition geschlossen zu halten und erst zu öffnen, wenn sich der Gießkolben wieder vorbewegt. Druckgießmaschine nach Anspruch 6, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussdüse einen schmelzepfropfenbildenden Düsenteil und/oder einen in seinem Durchlassquerschnitt steuerbar veränderlichen Düsenteil aufweist. Druckgießmaschine nach Anspruch 6 oder 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil als ein von der Steuereinheit steuerbares Absperrsteuerventil oder als ein in seine Schließstellung vorgespanntes Rückschlagventil ausgebildet ist. Druckgießmaschine nach Anspruch 8, weiter gekennzeichnet durch einen von der Steuereinheit angesteuerten Ventil-Aktor (16) zur Betätigung des Absperrsteuerventils. Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, weiter gekennzeichnet durch eine Ventilsensoreinheit (18) zur Sensierung einer oder mehrerer Messgrößen des Absperrventils und/oder der Verschlussdüse. Method for operating a die-casting machine, which has a casting mold (1), a casting chamber (2), a casting plunger (3) arranged to be axially movable in the casting chamber, a melt inlet channel (4) leading into the casting chamber with a shut-off valve (5) and one of the Casting chamber has a melt outlet channel (6) leading to the casting mold, with the pouring plunger in the casting chamber being advanced from a casting start position (GS) to a filling end position (FP) when the shut-off valve is closed in order to carry out a respective casting process in a mold filling phase, and thereby melt material (14) flowing through the melt outlet channel into the casting mold is pressed and in a subsequent refilling phase the casting plunger is moved back into the casting start position and thereby melt material is supplied to the casting chamber via the melt inlet channel with the shut-off valve open, characterized in that a shut-off nozzle (19) is used in the melt outlet channel (6), which is used in the refilling phase closed ssen is held, and in the mold filling phase the casting plunger (3) is initially moved back from the casting start position (GS) into an additional stroke position (ZH) with the shut-off valve (5) remaining closed and is then advanced from the additional stroke position via the casting start position into the filling end position (FP). , wherein the shut-off nozzle is kept closed during the return movement of the plunger into the auxiliary stroke position and is only opened when the plunger moves forward again. Method according to claim 1, further characterized in that the refilling phase begins after a holding pressure phase following the mold filling phase during a casting cooling phase with the return movement of the casting plunger and the shut-off valve is already opened at the beginning of the refilling phase. The method of claim 1 or 2, further characterized in that closing the gate valve comprises a slug forming operation and opening the gate valve comprises a slug removal operation. Method according to one of claims 1 to 3, further characterized in that the opening and closing of the shut-off nozzle comprises a corresponding controlled actuation of a nozzle channel closing body. Method according to one of Claims 1 to 4, further characterized in that a shut-off control valve which can be controlled by the control unit or a non-return valve biased into its closed position is used as the shut-off valve. Die-casting machine with a casting mold (1), a casting chamber (2), a casting plunger (3) arranged to be axially movable in the casting chamber, a melt inlet channel (4) leading into the casting chamber, a shut-off valve (5) in the melt inlet channel, a one leading from the casting chamber to the casting mold Melt outlet channel (6) and a control unit (7) for controlling the casting plunger, the control unit (7) and the shut-off valve (5) being set up to bring the shut-off valve into a closed position (VS) for carrying out a respective casting process for a mold-filling phase, to control the casting plunger (3) in the casting chamber (2) to advance from a casting start position (GS) to a filling end position (FP) in order to push melt material (14) into the casting mold (1) via the melt outlet channel (6), and for a subsequent refilling phase to bring the shut-off valve into an open position (VO) and to control the pouring piston to move back into the pouring start position in order to melt the pouring chamber material via the melt inlet channel, characterized in that a shut-off nozzle (19) is present in the melt outlet channel (6) and the control unit (7), the shut-off valve (5) and the shut-off nozzle are further set up to keep the shut-off nozzle closed in the refill phase and in the mold filling phase move the casting piston (3) back from the casting start position (GS) to an additional stroke position (ZH) with the shut-off valve remaining closed and then out of the additional stroke position via the To advance the pouring start position to the filling end position (FP) while keeping the shut-off nozzle closed during the return movement of the pouring plunger to the auxiliary stroke position and only opening it when the pouring plunger advances again. Die-casting machine according to Claim 6, further characterized in that the shut-off nozzle has a nozzle part which forms a melt slug and/or a nozzle part whose passage cross section can be controllably changed. Die-casting machine according to Claim 6 or 7, further characterized in that the shut-off valve is designed as a shut-off control valve which can be controlled by the control unit or as a non-return valve which is pretensioned in its closed position. Die-casting machine according to Claim 8, further characterized by a valve actuator (16) controlled by the control unit for actuating the shut-off control valve. Die-casting machine according to one of Claims 6 to 9, further characterized by a valve sensor unit (18) for sensing one or more measured variables of the shut-off valve and/or the shut-off nozzle.
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