NO161783B - Fremgangsmaate ved presstoeping. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved presstøping som angitt i krav l's innledning.

Oppfinnelsen gjelder særlig tiltak i forbindelse med en øking av de fysikalske-mekaniske egenskapene til et emne fremstilt ved presstøping, under utnyttelse av ettertrykk mot material-et i støpeformen.

Fra EP-A-0 005 239 er det kjent en støpemetode samt en innretning for presstøping av metall, særlig ikke-jernmetall, hvor vesentlige trekk går ut på en evakuering av smelteopp-tagende utsparinger i støpeverktøyet, en innføring av metallsmelte i støpeformen og en utøvelse av et ettertrykk mot metallsmelten i støpeverktøyet ved hjelp av et eksternt smelteoverskudd og eventuelt og ved hjelp av selve støpe-systemet. Utøvelsen av ettertrykket ved hjelp av et eksternt smelteoverskudd kan skje gjennom en huldel som kan bringes i inngrep med støpeverktøyets overløpskanal. Den kjente metode henholdsvis den kjente innretning har den ulempe at ettertrykket holdes konstant under størkningen av støpeemnet og det således ikke er mulig å oppnå en styring av krystalliseringen i hele volumet, særlig når det dreier seg om kompliserte former. Dette har en negativ innflytelse på de fysikaliske-mekaniske egenskapene til støpestykket.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å forbedre den innled-ningsvis kjente fremgangsmåte slik at det oppnås en sikker styring av formfyllingen og krystalliseringen, hvorved det oppnås støpeemner som har bedre egenskaper.

Dette oppnås med den fremgangsmåte som er angitt i krav 1, med de der i karakteristikken angitte kjennetegn. I de uselv-stendige krav er det angitt fordelaktige tiltak i forbindelse med den nye fremgangsmåte.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til de i det etterfølgende beskrevne eksempler.

Eksempler på maskinutførelser for gjennomføring av fremgangsmåten er fremstilt på tegningene, som viser: Flg. 1 et skjematisk riss av en maskin for gjennomfør- ing av fremgangsmåten ved støping av smelte tilført ved hjelp av en forskjell i gasstrykk som er dannet i støpepressformen og i forrådet

av smeltet metall,

fig. 2 et diagram som viser leveringstrykket under

støpingen i samsvar med fig. 1,

fig. 3 et skjematisk diagram av en maskin for gjennom-føring av fremgangsmåten for støping under omgivelsestrykk i en støpepressform og med et

leveringstrykk tilveiebragt av et stempel,

fig. 4 et diagram som viser leveringstrykket ved en

støping i samsvar med fig. 3,

fig. 5 et strømningsdiagram for støping ved tilstede-værelsen av undertrykket i støpeformen og dannelsen av et leveringstrykk som resultat av

en forskjell i trykk for gassformet fase,

fig. 6 et diagram for leveringstrykket ved støping i

samsvar med fig. 7,

fig. 7 et skjematisk diagram av en maskin for gjennom-føring av støpemetoden ved et øket trykk i støpepressformen og et leveringstrykk dannet av

forskjellen i trykk for den gassformede fase, og fig. 8 et diagram av leveringstrykket ved støping som

vist på fig. 5.

Maskinen for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge fig. 1 består av et forråd 1 av smeltet metall (smelte), som er forbundet til støpepressformen 3 ved hjelp av en materialmateledning 2. Støpeformen er oppbygget av to deler - en nedre del 31 og en øvre del 32 - som danner støpehulrommet 4, mens ekstra hulrom 5 er tildannet i den øvre del 32. Smelteforrådet er forbundet til en trykkgasskilde 6 via en ventil 7. Gasstrykket i gasskilden 6 er Pj_, som også er utleveringstrykket. Smelteforrådet 1 tilveiebringes med en trykkindikator 8, som over en omformer 9 og en ventil 10 er forbundet med en trykkgasstank 13 som står under et høyt trykk P3. En multipliserende sylinder 11 er montert på den nedre del av pressformen 3 og ved hjelp av en styringsstrupe-ventil 12 og en ledning er den forbundet med de ekstra hulrom 5 på §n side og ved hjelp av en ledning via ventilen 10 til trykklufttanken 13.

Støpeprosessen som ved dette flytdiagrameksempel gjennom-føres på følgende måte: Når smeiten er klar for støping, dannes en forskjell mellom trykkene i smelteforrådet 1 og støpepressformen 3 (31,32) og smeiten begynner å fylle støpehulrommet 4 via metallmateledningen, mens det i smelteforrådet 1, støpeform 3-systemet, ville ha foreligget et undertrykk, omgivelsestrykk eller øket trykk. Ved fylleprosessen stiger leveringstrykket som et resultat av overvinnelsen av friksjonskrefter, den hydrauliske høyde for smeiten og strupevirkningen til den gassformede fase når den kommer ut av lufteåpningene, som gradvis og ujevnt fylles med smelte.

Når et forutbestemt nivå for smeiten er nådd, som vist med linjen A-A og punktet "a" på indikatordiagrammet (fig. 2), vil leveringstrykket P^ forandre sin karakter, f.eks. som et resultat i en brå forandring i tverrsnittet for støpeformen. Ved hjelp av et signal som gis av trykkindikatoren 8 til utleveringstrykket, blir omformeren 9 aktivert og åpne ventilen 10, slik at gassfasen fra høytrykkskilden 13 tilføres til de ufylte ekstra hulrom 5 i støpepressformen 3 og til den multipliserende sylinder 11, og høytrykket P3 tilveiebringes i støpepressformen 3. Under bevegelse av stempelet i den multipliserende sylinder 11, vil det smeltede metall som strømmer fra smelteforrådet 1 avbrytes, og støpepressformen 3 blir til slutt fylt med smelte. Etter at trykket er blitt redusert og kjøling gjennomført, vil den ferdige støpedel kunne fjernes og syklusen gjentas.

Maskinen for gjennomføring av fremgangsmåten som vist på fig. 3, består av en materialsylinder 1 som er forbundet med en stigekanal til støpepressformen 3, som omfatter en høyre del 31 og en venstre del 32, som avgrenser støpehulrommet 4 og det ekstra hulrom 5 (dødhode). Materialsylinderen 1 er forbundet med en trykkilde 6 som har et trykk over en ventil 7, en ledning og en kraftsylinder 18 med en trykkindikator 8 anbragt på den. Kraftsyl inderen 18 er forbundet med den multipliserende sylinder 11, hvorav en del står i forbindelse over et rør med pressformhulrommet 4 og via en ventil 14 med trykkluf ttanken 13, som står under et høyt trykk P3. Trykkindikatoren 8 er forbundet med en omformer 9, som på sin side er forbundet over en ventil 10 til det ekstra hulrom 5 og den multipliserende sylinder 11. Kommunikasjonen mellom omformeren og det ekstra hulrom 5 tilveiebringes med en styringsport 12.

I henhold til diagrammet på fig. 3 forløper støpeprosessen på følgende måte: Karakteristikk av støpedelen: Et bilstempel i en aluminium-siliciumlegering har et skjørt med en 6 mm tykk vegg. En forsterkningsring i den nedre del av skjørtet, flenser i sonene til stempelboltsetene med en tykkelse på 20 mm og en bunnveggtykkelse på 25 mm.

Støpingen gjennomføres i en tohulroms metallstøpepressform 3 med en splittkildekjerne for det sentrale hull og kjerner for de radielle hull. Luftventilringåpninger, stigerørskanaler og dødhoder 5 er utformet i pressformen 3.

Den gass som passerer fra trykkluf ttanken 13 via en åpen ventil 14 til den multipliserende sylinder 11 danner et gasstrykk på 60 MPa. Deretter blir ventilen 14 lukket og en del av smeiten helles inn i materialsylinderen 1. I kraftsylinderen 18 og den multipliserende sylinder 11 tilveiebringes et hydraulisk trykk fra tanken 6 ved åpnet ventil 7. Stempelet til kraftsylinderen 18 beveger smeiten som fyller hulrommet til pressformen 3. Ved fylling av de ekstra hulrom 5 i pressformen 3 blir leveringstrykket P<iei (fig- 4) som avleses av trykkindikatorenn forandret, og etter å ha fylt en del av dødhodene 5 forandrer det sin karakter (punkt "a", fig. 4), og ved et signal av trykkindikatoren 8 blir omformeren 9 betjent og åpner ventilen 19, som starter stemplet til multipliseringssylinderen 11, og et trykk på 300 MPa blir utøvet på dødhodene. Et slikt trykk opprettholdes til fullføring av krystallisasjonsprosessen i støpedelen og blir deretter tatt bort og delen tas ut av pressformen, Støpedelen som oppnås etter egnet varmebe-handling har de følgende krakteristiske egenskaper: ag = 32-36 . IO5 N/m2 , as <=> 27 . 30 . IO<5> N/m2 S > 3*. HB = 120-140. ;Maskinen for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge fig. 5 består av et forråd 1 for smeltet metall (smelte), som står i forbindelse med en materialmateledning 2 og videre til støpepressformen 3, som omfatter to deler, nemlig den nedre del 31 og den øvre del 32, med hulrommet 4 derimellom. I den øvre del 32 er det anordnet ekstra hulrom 5 (dødhoder). Smelteforrådet 1 er forbundet med gasstrykkiIden 6 ved et trykk P^ over en ventil 7. Smelteforrådet 1 og rommet i støpepressformen 3 er forbundet med en trykkindikator 8 som er utstyrt med en omformer 9. Omformeren 9 står via en ventil 10 i forbindelse med høytrykkstanken 13 ved et trykk P3, idet sistnevnte tank er forbundet via ventilen 10 til multipliseringssylinderen 11, som står i forbindelse med den nedre del 31 av pressformen. Rommet til multipliseringssylinderen 11 i front av stempelet står i forbindelse med de ekstra hulrom 5 i støpepressformen 3 over en styringsport 12. Rommene i støpepressformen 3 er forbundet med undertrykkstanken 17 ved hjelp av et rør og en ventil 16. ;I henhold til det diagram som er vist på fig. 6, gjennomføres støpeprosessen på følgende måte: Karakteristiske trekk ved den del som støpes: En bilopphengs-komponent i aluminiumlegering med en kompleks kombinasjon av tynne og tykke vegger i tykkelsesområdet fra 4-25 mm. Flensene er konsentrert på tre steder 1 en avstand fra sentralhullet mellom 300 og 400 mm. En kompleks ribbet utforming med et ribberelieff opp til 90 mm. ;Presstøpingen blir gjennomført i en metallstøpepressform av to deler plassert i et avtettet kammer. ;Splittlinjen for delene 31,32 har en kompleks form. Luft-ventilasjonsåpningene er utformet i støpepressformen, mens dødhodene er over flensene til støpedelen. Hulrommene til støpedelen i rommet mellom ribbene er utformet med innsatser, og mellom disse er det også ventilasjonsåpninger. Før påbegynnelsen av støpingen i kammeret innbefattende støpe-pressformen 3 dannes et et vakuum på 0,1 - 0,2 MPa fra kilden 17 ved åpnet ventil 16. En forskjell mellom trykkene i smelteforrådet 1 og støpeformen 3 frembringes og resulterer i en første fylling av hulrommet 4 for støpedelen. Når smeiten blokkerer ventilasjonsåpningene til splittplanene, vil utleveringstrykket forandre sin karakter, og ved hjelp av et signal fra indikatoren 8 vil omformeren 9 åpne ventilen 10. ;Et høyt trykk som er utjevnet av stempelet i den multipliserende sylinder 11 tilveiebringes i hulrommet 5 til støpepressformen 3. Et slikt trykk opprettholdes til fullførelsen av krystallisasjonsprosessen i støpedelen og blir så tatt bort og støpedelen tas ut av pressformen. Undertrykket opprettholdes bare til den fullstendige fylling av støpepressformen 3 med smeiten. ;Maskinen for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge fig. 7 består av et forråd 1 for smeltet metall (smelte), som er forbundet via en materialmateledning 2 med støpepressformen 3, som omfatter en venstre del 31 og en høyre del 32, mens støpehullrommet 4 er tilformet derimellom. De ekstra hulrom ;(dødhode) 5 er utformet i den venstre del 31. Smelteforrådet 1 er forbundet til trykkilden 6 med et trykk P1 ved hjelp av en ventil 7. Trykkilden 6 står i forbindelse også med støpepressformen 3 via en ventil 15. Til smelteforrådet er det tilpasset en trykkindikator 8, som er utstyrt med en omformer 9 som via en ventil 10 er forbundet med høytrykks-tanken 13 med et trykk P. Høytrykkstanken 13 er forbundet med en mulitpllseringssyllnder 11 som er forbundet til den høyre del 32. Avstanden i front av stempelet til multipliseringssylinderen 11 står i forbindelse via en rørledning og en styringsport 12 med de ekstra hulrom 5. ;I henhold til det diagram som er vist på fig. 8 gjennomføres støpingen på følgende måte: Karakteristiske egenskaper for støpedelen: En ribbekomponent utformet for drift under påvirkning av vanndamper ved 150" og et trykk på 10 MPa med kravene a% = 30 - 32 . IO<5> N/m<2> og Ss > 2056. ;Støpingen gjennomføres i en tohulroms metallform med en elastisk tetning. Mellom tetningsringen og arbeidshulrommet til pressformen er det en dyp og bred kanal som står i forbindelse med arbeidshulrommet til pressformen ved hjelp av ventilasjonsåpninger. Ventilasjonsåpningene og rommet for dødhodet er utformet i støpepressformen. ;Smeiten til en teknisk ren grad av Zn og tilføres tilsmelte-forrådet 1 hvor smeiten omrøres ved hjelp av nitrogen under et trykk på 10 . 10*> N/m<2> og deretter dannes i smelteforrådet 1 og støpepressformsystemet 3 et trykk på 10 . 105 N/m2 . Et trykkdifferensial dannes, og smeiten fyller støpepressformen

3 opp til linjen A-A (punkt "a" på fig. 8), og leveringstrykket forandrer sin størrelse. Ved et signal fra indikatoren 8 påvirkes omformeren 9 som åpner ventilen 10, og et trykk 96 . IO<5> N/m<2> tilveiebringes i det utfylte hulrom 5 til støpepressformen 3. Dette trykk utjevnes av trykket i den multipliserende sylinder 11. Ved bevegelse av stempelet 1 multipliseringssylinderen 11 vil den innkommende strøm av smelte fra smelteforrådet 1 bli avstengt, og en endelig fylling av støpepressformen 3 tilveiebringes ved et høyt trykk. Krystallisasjonen av smeiten fullføres, trykket avlastes fra støpepressformen 5, og sistnevnte kjøles og støpestykket tas ut.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved press-støping, hvor smeiten fra en smelte-beholder (1) gjennom en ledning (2) bringes inn i et hulrom i en støpeform (3) under utnyttelse av en trykkforskjell mellom smeltebeholderen (1) og støpeformen (3), og hvor støpen, etter fyllingen av støpeformens hulrom (4), avkjøles under et i tillegg tilveiebragt øket trykk, idet smeiten i støpeformen (3) utsettes for en dobbeltsidig ettertrykkpåvirkning, karakterisert ved at et restrom (5) i støpeformen (3) under fyllingen utsettes for et vesentlig øket ekstra gasstrykk som et eksternt ettertrykk, og dette økede ekstra gasstrykk balanseres av et variabelt mottrykk på innløpssiden som støpeside-ettertrykk, helt til støpeformen er helt fylt.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det ekstra gasstrykk holdes konstant helt til smeiten i støpeformen (3) har størknet fullstendig.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det ekstra gasstrykk varieres fra det tidspunkt det tilveiebringes og til smeiten i støpeformen (3) har størknet fullstendig.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det ekstra gasstrykk økes stadig i fra det tidspunkt det tilveiebringes og til smeiten i støpeformen (3) har størknet fullstendig.