FR2484301A1

FR2484301A1 - Pressure die casting machine hot chamber - with reduced pressure drop in gooseneck passageway

Info

Publication number: FR2484301A1
Application number: FR8013419A
Authority: FR
Inventors: Jean-Francois Baril; Henri Matieux
Original assignee: ECOLE NALE SUP ARTS METIERS
Current assignee: ECOLE NALE SUP ARTS METIERS
Priority date: 1980-06-17
Filing date: 1980-06-17
Publication date: 1981-12-18
Also published as: FR2484301B1

Abstract

The cylinder of the hot chamber of a pressure die casting machine is open at its bottom end and is closed at its top end by a wall having a passageway comprising a vertical passage extending from the interior of the cylinder, an inclined passage and an outlet passage. The piston has a piston rod which extends below the cylinder and is fixed, at its end, to a manipulating device which can be actuated from outside the casting furnace. The pressure drop between the cylinder and the casting die is reduced (e.g. to 15 bar compared with 100-120 bar for conventional hot chambers) so that a lower initial pressure, a lower piston force and a lower injection nozzle sealing force can be used, thus reducing wear and leaks.

Description

L'invention se rapporte aux fours de fusion à partir desquels un alliage métallique tenu à l'état liquide est injecté sous pression dans un moule0 Elle a plus précisément pour objet la chambre chaude d'injection qui est plongée dans le métal en fusion et qui fonctionne à la façon d'une pompe ; en raison de la configuration ge nérale eu S du canal d'injection, une telle chambre chaude est souvent appelée "gooseneck". The invention relates to melting furnaces from which a metallic alloy kept in the liquid state is injected under pressure into a mold. 0 It more specifically relates to the hot injection chamber which is immersed in the molten metal and which works like a pump; due to the general configuration S of the injection channel, such a hot chamber is often called "gooseneck".

Les chambres chaudes connues jusqu'là présent comprennent un cylindre qui plonge verticalement dans le bain de métal liquide et qui contient un piston a course alternative verticale Le cylindre est fermé par un fond à son extrémité inférieure et il présente dans sa paroi latérale une première ouverture d'admission éloignée de son fond et une seconde ouverture de refoulement proche de son fond.A partir de cette seconde ouverture un conduit de re foulement s étend d'abord obliquement, puis verticalement, puis à nouveau obliquement pour franchir la paroi latérale du four contenant 9e bain d'alliage liquide9 avant de parve- nir à un conduit --------------------------------- qui se termine par un embout d'irjection conçu pour s'ajuster sur l'orifice d'injection d'un moule. Selon cette conception classique, le conduit de refoulement présente deux coudes, un coude inférieur et un coude supérieur. The hot chambers known up to now comprise a cylinder which plunges vertically into the bath of liquid metal and which contains a piston with vertical reciprocating stroke The cylinder is closed by a bottom at its lower end and it has in its side wall a first opening inlet remote from its bottom and a second discharge opening close to its bottom. From this second opening, a discharge duct extends first obliquely, then vertically, then again obliquely to cross the side wall of the furnace containing 9th bath of liquid alloy9 before reaching a conduit --------------------------------- which ends with an injection nozzle designed to fit on the injection port of a mold. According to this classic design, the discharge conduit has two elbows, a lower elbow and an upper elbow.

L'existence de ces deux coudes est la cause, non clairement reconnue jusqu'à ' ex présent, de plusieurs inconvénients gênants. The existence of these two elbows is the cause, not clearly recognized until now, of several annoying drawbacks.

On obtient un bon remplissage des moules c'est-à-dire une alimentation complète et sûre de toutes les parties du volume intérieur, à condition de les remplir à un débit suffisant auquel correspond, en général, une vites se du métal en fusion à l'entrée du moule de 40 m/s. En rai son de la perte de charge qui se produit dans le canal d'ali- mentation, on ne peut obtenir cette vitesse qu'au moyen d'une pression élevée produite par le piston à l'intérieur du cylindre.Il est courant d'observer avec les chambres chaudes classiques une pression initiale de refoulement de 300 bars à la sortie du cylindre, se réduisant à une pres sion de 200 bar à l'entrée du moule, et même à une valeur inférieure pouvant parfois descendre jusqu'à 100 har. A good filling of the molds is obtained, that is to say a complete and safe supply of all the parts of the interior volume, provided that they are filled at a sufficient rate to which corresponds, in general, a speed of the molten metal to the mold entrance of 40 m / s. Due to the pressure drop which occurs in the supply channel, this speed can only be obtained by means of the high pressure produced by the piston inside the cylinder. '' observe with conventional hot chambers an initial discharge pressure of 300 bar at the cylinder outlet, reducing to a pressure of 200 bar at the mold inlet, and even to a lower value which can sometimes drop to 100 har.

Une valeur initiale aussi élevée de la pression de refoulement du métal en fusion nécessite de mouvoir le piston avec une force correspondante également élevee ; elle oblige à donner au cylindre et au conduit de refoulement une résistance appropriée. En outre, en fin de remplissage au moule, la pression dans celui-ci s'élève progressivement et tend à se rapprocher de la valeur initia- leO Il faut donc déployer une force importante pavs maintenir le moule fermé. et pour appliquer l'embout d1injection en contact étanche avec l'orifice d'injection du moule. Such a high initial value of the discharge pressure of the molten metal necessitates moving the piston with a corresponding force also high; it obliges to give the cylinder and the delivery duct an appropriate resistance. In addition, at the end of filling in the mold, the pressure therein gradually increases and tends to approach the initial value. It is therefore necessary to deploy a large force to keep the mold closed. and to apply the injection nozzle in sealed contact with the injection port of the mold.

L'invention a pour but principal d'ap- porter une chambre chaude d'injection de conception nouvelle grâce à laquelle la perte de charge entre le cylindre de refoulement et l'entrée du moule est substantiellement réduite, de sorte que la pression initiale de refoulement peut elle-mEme être réduite a' une valeur moindre nécessitant des forces moins grandes de manoeuvre du piston, de serrage de l'embout d'injection et donc un meilleur rendement global de la machine. The main object of the invention is to provide a hot injection chamber of a new design thanks to which the pressure drop between the delivery cylinder and the mold inlet is substantially reduced, so that the initial pressure of delivery can itself be reduced to a lower value requiring less force to operate the piston, tightening the injection nozzle and therefore a better overall efficiency of the machine.

On atteint ce but, selon l'invention, avec une chambre chaude comprenant un cylindre et un piston déplaçable dans ce cylindre, dans laquelle le cylindre disposé verticalement est ouvert à son extrémité inférieure et fermé à son extrémité supérieure par une paroi supérieure dans cette paroi est ménagé un conduit de refoulement qui s'détend d'abord verticalement dans le prolongement du volume intérieur du cylindre, puis obliquement pour se poursuivre par-un conduit aboutissent à un embout d'injection de racer dement à l'entrée d'un moule. This object is achieved, according to the invention, with a hot chamber comprising a cylinder and a piston displaceable in this cylinder, in which the vertically arranged cylinder is open at its lower end and closed at its upper end by an upper wall in this wall a delivery duct is arranged which first extends vertically in line with the interior volume of the cylinder, then obliquely to continue through a duct leading to an injection nozzle to be raked at the entrance to a mold .

La paroi latérale du cylindre présente une ouverture d'admission éloignée de sa paroi supérieure ; le piston est déplaçable en sens vertical entre cette ouverture d'admission et la paroi supérieure ; à cet effet il est prolongé en-dessous de l'ouverture de l'extrémité ånfe- rieure du cylindre par une tige de piston à l'extrémité libre de laquelle est fixé un organe de manoeuvre pouvant être actionné à partir de l'extérieur du four de fusion. The side wall of the cylinder has an inlet opening remote from its upper wall; the piston is movable vertically between this intake opening and the upper wall; for this purpose it is extended below the opening of the lower end of the cylinder by a piston rod at the free end of which is fixed an operating member which can be actuated from outside the melting furnace.

L'organe de manoeuvre peut être constitué par un croisillon transversal solidement fixé en son mi lieu à la tige de piston et solidement fixé aussi à ses extrémités à des tirants verticaux qui s'étendent parallèlement au cylindre jusqu'au-dessus du bain en fusion. The operating member can be constituted by a transverse cross-member solidly fixed in its mid-place to the piston rod and solidly fixed also at its ends to vertical tie rods which extend parallel to the cylinder up to above the molten bath .

De préférence, le croisillon transversal est pourvu de quatre tirants disposés aux angles d'un rectangle. Preferably, the transverse spider is provided with four tie rods arranged at the corners of a rectangle.

Pour qu'on puisse retirer le piston du cylindre sans avoir à retirer aussi ce dernier, la distance prévue entre le fond du four contenant le bain en fusion et l'ouverture inférieure du cylindre est supérieure à l'encom- brement total en longueur du piston, de sa tige et du croisillon transversal0
Pour bien faire comprendre l'invention, on donnera maintenant une description d'un exemple de réaliq sation d'une chambre chaude conforme à l'inventione On se reportera aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue en élévation et en coupe par un plan passant par l'axe d'une chambre chaude selon l'invention,
- la figure 2 est une vue de dessus montrant la fixation de la tige de piston et du croisillon trans- versal dans la chambre chaude de la figure 1.In order to be able to remove the piston from the cylinder without also having to remove the latter, the distance provided between the bottom of the furnace containing the molten bath and the lower opening of the cylinder is greater than the total length of the cylinder. piston, its rod and transverse spider0
To make the invention understood, a description will now be given of an example of the embodiment of a hot chamber in accordance with the invention. Reference is made to the appended drawings in which
FIG. 1 is a view in elevation and in section through a plane passing through the axis of a hot chamber according to the invention,
FIG. 2 is a top view showing the fixing of the piston rod and of the transverse crosspiece in the hot chamber of FIG. 1.

Le four de fusion dans lequel est plongée la chambre chaude de l'invention est représenté sur la figure 1 seulement par une paroi latérale 1, celle qui se trouve du côté où est le moule à remplir qui n'est pas dessiné. The melting furnace in which the hot chamber of the invention is immersed is represented in FIG. 1 only by a side wall 1, that which is on the side where the mold to be filled is which is not drawn.

La chambre chaude comprend un cylindre vertical 2 qui a à son extrémité inférieure une ouverture inférieure 3 et qui est fermé à son extrémité supérieure par une paroi supérieure 4. Dans cette dernière est ménagé un conduit de refoulement qui a un premier tronçon vertical 5 prolongeant coaxialement le volume intérieur du cylindre 2, puis un tronçon oblique 6 incliné à 450 dans une direction le rapprochant de la paroi latérale 1 après quoi le conduit de refoulement se poursuit par un tronçon 7 faiblement incliné sur l'horizontale. lie tronçon 5 du conduit est situé sensiblement au niveau du bord supérieur 8 de la paroi latérale 1 si bien que le tronçon terminal 7 passe au-dessus de ce bord 8 et se termine en dehors du four par un embout 9 de raccordement à l'entrée du moule à remplir. The hot chamber comprises a vertical cylinder 2 which has at its lower end a lower opening 3 and which is closed at its upper end by an upper wall 4. In the latter is provided a discharge duct which has a first vertical section 5 extending coaxially the interior volume of the cylinder 2, then an oblique section 6 inclined at 450 in a direction bringing it closer to the side wall 1 after which the delivery duct continues with a section 7 slightly inclined on the horizontal. The section 5 of the duct is located substantially at the level of the upper edge 8 of the side wall 1 so that the terminal section 7 passes over this edge 8 and ends outside the oven by a nozzle 9 for connection to the mold inlet to fill.

Pour faciliter la réalisation, la paroi supérieure 4 a en sens vertical une forte épaisseur dans laquelle est foré un passage tronconique 10 à axe perpendiculaire à l'axe général du cylindre 1; Dans ce passage Il débouche le tronçon vertical 5 percé directement dans la paroi supérieure 4. Une pièce tronconique Il dont fait partie l'embout de raccordement 9 est introduite de façon étanche dans le passage 10. Dans cette pièce tronconique Il sont forés d'une part le tronçon oblique 6, d'autre part le tron son 7 - de telle sorte que, quand cette pièce Il est en place dans le passage O, les tronçons 5 et 6 communiquent ensemble. To facilitate production, the upper wall 4 has a thick vertical direction in which a frustoconical passage 10 is drilled with an axis perpendicular to the general axis of the cylinder 1; In this passage It opens the vertical section 5 pierced directly in the upper wall 4. A frustoconical part II of which the connecting piece 9 is part is introduced in leaktight manner in the passage 10. In this frustoconical part They are drilled with a share the oblique section 6, on the other hand the sound section 7 - so that, when this part It is in place in passage O, the sections 5 and 6 communicate together.

A l'intérieur du cylindre 2 est åntro- duit une chemise 12. Cette dernière est centrée dans le cylindre grâce à une portée tronconique 13 prévue dans sa partie terminale ---------- avant la paroi supérieure 4. Dans sa partie extrême tronconique qui s'ajuste dans la portée 13, la chemise 12 a un canal tronconique 14 qui assure un rac cordement progressif entre le diamètre du volume cylindrique intérieur 15 et le tronçon vertical 5 du conduit de refoulement. La chemise 12 est tenue en place dans le cylindre 2 grâce à une couronne 16 qui chevauche circulairement la tranche inférieure de cette chemise 12 et du cylindre 2 et qui est fixé à celui-ci par plusieurs vis. Inside the cylinder 2 is a jacket 12. The latter is centered in the cylinder by means of a frustoconical bearing 13 provided in its terminal part ---------- before the upper wall 4. In its frustoconical end portion which adjusts in the range 13, the jacket 12 has a frustoconical channel 14 which ensures progressive connection between the diameter of the internal cylindrical volume 15 and the vertical section 5 of the delivery duct. The jacket 12 is held in place in the cylinder 2 by means of a crown 16 which circularly overlaps the lower edge of this jacket 12 and the cylinder 2 and which is fixed to the latter by several screws.

Un piston 17, ayant des segments d'étanchéité ainsi qu'il est connu, est monté coulissant.dans la chemise 12 entre une position inférieure à laquelle il est dessiné en trait plein sur la figure I et une position supérieure où il est proche de l'entrée du canal tronconique 14. A piston 17, having sealing segments as is known, is slidably mounted. In the jacket 12 between a lower position at which it is drawn in solid lines in FIG. I and an upper position where it is close to the entrance to the frustoconical channel 14.

A un emplacement convenable pour qu'elles soient découvertes par le piston 17 occupant sa position inférieure, des ouvertures d'admission 18 et 19 sont ménagées en correspondance à travers la paroi du cylindre 2 et celle de la chemise 12 ; ces ouvertures permettent l'entrée du métal en fusion à l'intérieur de la chemise 12.At a suitable location for them to be discovered by the piston 17 occupying its lower position, inlet openings 18 and 19 are formed in correspondence through the wall of the cylinder 2 and that of the jacket 12; these openings allow the molten metal to enter the interior of the jacket 12.

Le piston 17 est prolongé en-dessus du cylindre 2 par une tige de piston 20 qui se termine par une extrémité inférieure 21. Cette extrémité 21 est soli- devent réunie à un organe de manoeuvre 22 qui peut bre ac- tisonne à partir de l'extérieur du four de fusions Plusieurs solutions peuvent être adoptées à cet effet.Par exemple, comme dans le présent mode de réalisation, l'organe de ma- noeuvre 22 peut être constitué par un croisillon transver- sal ayant une ouverture centrale servant a sa fixation à 1' extrémité 21 de la tige de piston 20 et quatre ouvertures espacées 23 réparties aux angles d'un rectangle comme on le voit sur la figure 2. Ces ouvertures 23 servent à la fixa- tion de quatre tirants 24 qui sont parallèles au cylindre 2 et qui s'élèvent, en entourant ce dernier, , au-dessus du bain en fusion et du four, où ils sont accouplés à un orga- ne moteur (non représente) qui leur impose les déplacements voulus. The piston 17 is extended above the cylinder 2 by a piston rod 20 which ends in a lower end 21. This end 21 is solidly joined to an operating member 22 which can be actuated from the Several solutions can be adopted for this purpose. For example, as in the present embodiment, the operating member 22 can be constituted by a transverse spider having a central opening serving for its fixing at the end 21 of the piston rod 20 and four spaced openings 23 distributed at the corners of a rectangle as seen in FIG. 2. These openings 23 are used for fixing four tie rods 24 which are parallel to the cylinder 2 and which rise, surrounding the latter, above the molten bath and the furnace, where they are coupled to a motor member (not shown) which imposes the desired displacements on them.

La tige de piston 20 et les tirants 24 plongent dans le bain d'alliage métallique en fusion 9 les matériaux nécessaires à leur réalisation ainsi qu'à celle du cylindre 2, de la chemise 12 et du piston 17 sont connus. The piston rod 20 and the tie rods 24 immerse in the bath of molten metal alloy 9 the materials necessary for their production as well as that of the cylinder 2, the jacket 12 and the piston 17 are known.

Il n'est pas utile de les mentionner.It is not worth mentioning them.

Une distance suffisante est prévue entre l'ouverture inférieure 3 du cylindre 2 et le fond du four pour que, en faisant descendre les tirants 24 et le croisillon 22 plus que pendant la marche normale, on puisse faire sortir totalement du cylindre 2 le piston 17, puis déplacer l'ensemble transversalement avant de retirer tota- liement hors du bain cet ensemble Pour cette raison, l'or- gane de manoeuvre 22 s'étend largement au-delà du cylindre 2 de part et d'autre de celui-ci pour autoriser le déplacez ment transversal que l'on vient de décrire.Autrement dit, la distance intérieure libre entre deux paires opposées de tirants 24 est supérieure à l'encombrement du cylindre 2 dans le plan perpendiculaire au plan du canal d'injection. A sufficient distance is provided between the lower opening 3 of the cylinder 2 and the bottom of the oven so that, by lowering the tie rods 24 and the spider 22 more than during normal operation, the piston 17 can be made to come completely out of the cylinder 2 , then move the assembly transversely before completely withdrawing this assembly from the bath. For this reason, the operating member 22 extends far beyond the cylinder 2 on either side of the latter. to allow the transverse displacement that has just been described. In other words, the free internal distance between two opposite pairs of tie rods 24 is greater than the size of the cylinder 2 in the plane perpendicular to the plane of the injection channel.

Avec une chambre chaude conforme à l'invention, la perte de charge dans le canal d'injectiùn entre le cylindre 2 et le moule à remplir est considérablement plus faible qu'avec une chambre chaude classique. D'une part, la longueur de ce canal est nettement diminuée puisque la poussée exercée sur l.alliage en fusion par le piston se fait directement vers le haut ; d'autre part le conduit ne présente plus quiuB seul coude. Alors qu'on doit s'attendre à des pertes de charge de 100 à 120 bar avec une chambre chaude classique, la chambre de l'invention permet de-rédui- re cette perte à 15 bar environ. r en découle que l'on obtient une vitesse convenable d'injection en mettant en jeu des forces nettement moins élevées.L'énergie dépensée est moins grande et les causes d'usure et de fuite sont amoin- drives En outre, le remplissage en source par le bas de la chemise (12) évite le brassage des gaz et de l'alliage liquide. With a hot chamber according to the invention, the pressure drop in the injection channel between the cylinder 2 and the mold to be filled is considerably lower than with a conventional hot chamber. On the one hand, the length of this channel is markedly reduced since the thrust exerted on the molten alloy by the piston takes place directly upwards; on the other hand, the conduit no longer has a single bend. While pressure losses of 100 to 120 bar should be expected with a conventional hot chamber, the chamber of the invention makes it possible to reduce this loss to approximately 15 bar. It follows that a suitable injection speed is obtained by bringing into play significantly lower forces. The energy expended is less and the causes of wear and leakage are reduced. In addition, the filling in source from the bottom of the jacket (12) prevents the mixing of gases and the liquid alloy.

Il est entendu que l'invention couvre les variantes et les modifications équivalentes que l'on peut apporter à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus. It is understood that the invention covers the variants and equivalent modifications that can be made to the embodiment described above.

Ainsi qu'on a pu le remarquer, pour la facilité de la description, les orientations des diverses pièces out été indi quées en supposant la chambre chaude mise en état dlutili- station.As has been noted, for ease of description, the orientations of the various rooms have been indicated assuming the hot room is in the working condition.

L'invention couvre également tout four de fusion pour injection dans un moule d'un alliage métallique en fusion qui est équipé d'une chambre chaude conforme à l'invention, une distance suffisante étant prévue entre le cylindre (2) et le fond de ce four pour permettre la sortie totale du piston (17). The invention also covers any melting furnace for injection into a mold of a molten metal alloy which is equipped with a hot chamber according to the invention, a sufficient distance being provided between the cylinder (2) and the bottom of this oven to allow the complete exit of the piston (17).

Claims

1) Hot chamber associated with a melting furnace for injection molding of a molten metal alloy comprising a vertical cylinder (2), a piston (17) displaceable in this cylinder between inlet openings (18, 19 ) and an injection channel leading to a mold, characterized in that the cylinder (2) has at its lower end a lower opening (3) and at its upper end an upper wall (4) for closing in which is formed a discharge conduit composed of a vertical conduit (5) located in extension of the interior volume of the cylinder (2), of an oblique conduit (6), and of a conduit (7), "- --- the piston ( 17) being provided with a piston rod 620) which extends below the cylinder (2) and which is fixed at its end (21) to an actuator (22) which can be actuated from the outside of the melting furnace.

2) Hot chamber according to claim 1, characterized in that the operating member (22) is designed to be actuated from above the molten furnace.

3) Hot chamber according to claim 2, characterized in that the operating member (22) consists of a spider having a central opening by which it is fixed to the end (21) of the piston rod (20) and four spaced openings (23) distributed at the corners of a rectangle each serving for fixing a tie rod (24) which rises parallel to the cylinder (2) up to the top of the molten bath, the internal distance between two opposite pairs of tie rods (24) being greater than the size of the cylinder (2) in the plane perpendicular to the plane of the injection channel

4) hot chamber according to claim 1, characterized in that the upper wall (4) for closing the cylinder (2) has a significant thickness in which the is formed a transverse frustoconical passage (10) intended to receive a frustoconical part (11) in which the oblique conduit (6) and the conduit (7) are drilled, while the vertical conduit (5) is drilled in the upper wall (4) to open into the transverse frustoconical passage (10).

5) Melting furnace for injection into a mold of a molten metal alloy characterized in that it is provided with a hot chamber according to any one of claims 2 to 4, the distance between the opening- lower (3) of the cylinder (2) and the bottom of the furnace being sufficient to allow the piston (17) extended by its piston rod (20) and the operating member (22) to leave the cylinder (2) completely -.