PL202883B1 - Sposób pracy gorącokomorowej maszyny ciśnieniowej i gorącokomorowa maszyna ciśnieniowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pracy gorącokomorowej maszyny ciśnieniowej i gorącokomorowa maszyna ciśnieniowa, stosowana szczególnie do wykonywania odlewów cienkościennych.

Metalowe odlewy ciśnieniowe stosuje się w coraz większym zakresie we wszystkich dziedzinach techniki, przy czym w każdym przypadku istotne jest uzyskanie najwyższej jakości produktu. W tym celu znane jest, przykł adowo z opisu patentowego DE 29 22 914, analizowanie sygnał ów, zależnych od drogi, do sterowania procesu wtłaczania lub sygnałów, zależnych od ciśnienia wtłaczania, z których wynika odpowiednie poło ż enie tł oka prasują cego, a tym samym stopień napeł nienia formy. Ponadto z opisu WO 95/33 588 znane jest umieszczenie w obszarze końcowym przystawki, a więc tuż przed wierzchołkiem dyszy, czujnika wykrywającego obecność metalu, wchodzącego od góry do przystawki, w celu uzyskania dokładnych, rzeczywistych wartości, odnoszących się do położenia czoła metalu podczas wciskania, oraz wytworzenia z nich odpowiednich sygnałów regulacyjnych dla napełnienia formy i rozłożenia ciśnienia wtłaczania. Czynniki te, razem z zastosowaniem wysokodynamicznych zaworów o pracy ciągłej, o bardzo krótkich czasach włączania, służą do wytwarzania lepszych produktów w przypadku odlewów cienkościennych.

Jednak w każdym przypadku chodzi o to, aby powietrze, znajdujące się w formie przed wciskaniem metalu, i powietrze, znajdujące się w kanale pionowym i w przystawce, mogło całkowicie wypłynąć z formy, w celu wyeliminowania tworzenia się jam usadowych wewnątrz odlewu ciśnieniowego. Jak wiadomo, wszystkie gorącokomorowe maszyny ciśnieniowe pracują w ten sposób, że po każdym wciśnięciu metalu tłok prasujący zostaje cofnięty w swoje pierwotne położenie, w którym zostaje otwarty otwór łączący między kąpielą metalową o wyrównanej temperaturze, uzyskanej w piecu, a cylindrem wlewowym, w celu ponownego napełnienia opróżnionego cylindra wlewowego w dalszym procesie odlewania. Podczas tego ruchu cofania tłoka prasującego, w kanale pionowym i w przystawce powstaje podciśnienie o pewnej wartości. Ponieważ poza tym przystawka wznosi się nieznacznie w kierunku wierzchołka dyszy i w kierunku formy, to metal, znajdują cy się tam jeszcze po procesie odlewania ciśnieniowego, przepływa z powrotem do zbiornika spustowego, do poziomu, który jest określony przez powierzchnię kąpieli metalowej. Tak więc kanał pionowy i przystawka przed każdym wciśnięciem metalu jest napełniana powietrzem i należy dążyć do tego, aby również to powietrze, przesuwane do przodu podczas procesu napełniania formy przez metal, mogło wypłynąć poprzez formę. Z tego względu procesu napełniania formy nie można przeprowadzać z jedną, możliwie wysoką prędkością, konieczną do napełnienia formy metalem. Ponadto proces przenoszenia płynnego metalu, a tym samym ruch do przodu tłoka prasującego, może rozpocząć się dopiero wówczas, gdy forma, otwarta po poprzednim wciśnięciu metalu w celu wyjęcia obrabianego przedmiotu, zostaje ponownie zamknięta. Wskutek tego, a zwłaszcza z powodu tłoka prasującego, poruszającego się w pierwszej fazie napełniania z bardzo małą prędkością, czas trwania cyklu zostaje wydłużony. Poza tym, mimo tych zabiegów, nie jest możliwe wypchnięcie całkowitej ilości powietrza przez umieszczone w formie kanał y odpowietrzają ce, co powoduje powstanie pę cherzyków powietrza w odlewie.

Przedmiotem wynalazku jest sposób pracy gorącokomorowej maszyny ciśnieniowej, w którym płynny metal wyciska się za pomocą poruszającego się ruchem posuwisto-zwrotnym tłoka prasującego ze zbiornika spustowego, zanurzonego w kąpieli metalowej, poprzez jego kanał pionowy do przystawki i wierzchołka dyszy, aż do formy i tam poddaje się go działaniu ciśnienia,

Według wynalazku po każdym wyciśnięciu przy otwartej formie, tłok pasujący przesuwa się z położenia cofniętego, w którym uwalnia on otwór dopływowy z kąpieli metalowej do komory spustowej zbiornika spustowego, w położenie wysunięte do przodu, w którym kanał pionowy i przystawkę napełnia się płynnym metalem, przy czym następnie formę zamyka się, a dopiero po tym do formy wtłacza się metal.

Korzystnie płynny metal wykrywa się przy przystawce, rozpoczyna się proces zamykania formy i unieruchamia się tłok prasujący aż do momentu zamknięcia formy.

Przedmiotem wynalazku jest również gorącokomorowa maszyna ciśnieniowa zawierająca kanał w przystawce, wznoszący się od kanału pionowego w kierunku wierzchołka dyszy oraz czujnik wykrywający obecność metalu, umieszczony w obszarze wierzchołka dyszy, w której czujnik wykrywający obecność metalu jest umieszczony na dolnej powierzchni kanału przystawki.

Korzystnie maszyna ta posiada urządzenie sterujące do wykrywania i analizowania sygnału wysyłanego przez czujnik wykrywający obecność metalu, który jest wykorzystany jako sygnał startowy rozpoczęcia procesu wtłaczania do formy oraz urządzenie sterujące i urządzenia prowadzące proces,

PL 202 883 B1 wstępnie ustalające krzywą wstępnego napełnienia układu wlewowego, która określa, charakterystyczny dla maszyny, czas wstępnego napełniania i prędkość tłoka prasującego wraz z procesem hamowania tłoka prasującego.

Maszyna według wynalazku zawiera piec wielokomorowy, który w komorze upustowej zapewnia równą powierzchnię kąpieli metalowej.

Dzięki temu okres czasu, w którym forma jest otwarta w celu wyjęcia przedmiotu, może być wykorzystany jako część procesu przenoszenia płynnego metalu, do nowego wciskania metalu. Jednocześnie dąży się do wytłoczenia z układu wlewowego powietrza, które znajduje się w kanale pionowym i przy stawce, przy czym może ono swobodnie wypływać dzięki otwartej formie. Po zamknięciu formy można rozpocząć właściwy proces odlewania ciśnieniowego, podczas którego poprzez odpowiednie kanały odpowietrzające należy odprowadzić z formy jedynie powietrze, znajdujące się w formie, zanim zwiększone zostanie ciśnienie oddziałujące na płynny metal i przeprowadzony zostanie całkowicie proces wtłaczania. W każdym razie ilość powietrza, która musi zostać wyciśnięta według stanu techniki z kanału pionowego i przystawki, to znaczy z samego układu wlewowego, może swobodnie wypływać, w takim okresie czasu, jaki jest wystarczający do wyjęcia odlewu pomiędzy każdym wyciskaniem.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku, z powodu wstępnego napełnienia układu wlewowego, właściwy proces napełniania formy i wtłaczania można przeprowadzić znacznie szybciej i dokładniej niż w sposobie według stanu techniki, co powoduje, że w sposób niezawodny wytwarzane są produkty o wysokiej jakoś ci, bez pę cherzyków powietrza.

W odróż nieniu od znanych rozwią zań , czujnik wykrywają cy obecno ść metalu jest usytuowany na dolnej powierzchni przystawki. Dzięki temu ukształtowaniu, czujnik wykrywający obecność metalu jest zalewany przez płynny metal, powoli napełniający układ wlewowy we wstępnej fazie napełniania, i moż na przeprowadzić bardzo dokładną regulację. Jak wiadomo, przystawki w stosowanych gorącokomorowych maszynach ciśnieniowych posiadają nachylenie wynoszące około 5^°, które może być wykorzystane do powolnego podnoszenia się metalu w nachylonej przystawce wskutek ruchu do przodu tłoka prasującego aż do czujnika wykrywającego obecność metalu.

Za pomocą rozwiązania według wynalazku możliwe jest również utworzenie krzywej wstępnego napełnienia układu wlewowego, która jest charakterystyczna dla maszyny i niezależna od formy. Zgodnie z tym układ posuwu tłoka pracującego i układ zasilania w ciśnienie pracuje w sposób zależny od formy i może być eksploatowany w znany sposób.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie układ wlewowy i formę gorącokomorowej maszyny ciśnieniowej, w przekroju, fig. 2 - zaopatrzony w wierzchołek dyszy koniec w powiększeniu, a fig. 3 - przebieg w czasie prędkości ruchu tłoka prasującego i przenoszonego przez niego płynnego metalu w układzie wlewowym.

Przedstawiony na fig. 1 układ wlewowy 1 składa się z bliżej nie przedstawionego pieca 2 z komorą upustową 3 o wyrównanej temperaturze, w której do poziomu 4 znajduje się płynny metal 5. W kąpieli metalowej, utworzonej przez płynny metal 5 zanurza się zbiornik spustowy 6, który posiada cylindryczną komorę spustową 7 i poruszający się w niej w górę i w dół tłok prasujący 8 oraz kanał pionowy 9, połączony z komorą spustową 7. Kanał pionowy 9 uchodzi do przystawki 10, która jest osadzona w elemencie przyłączeniowym 11 zbiornika spustowego 6, znajdującym się na końcu kanału pionowego 9 jest ogrzewana podobnie jak on, co nie jest bliżej przedstawione na rysunku.

Ponadto komora spustowa 7 jest zaopatrzona w otwór łączący 12 z kąpielą metalową 5, który jest otwarty w przedstawionym, cofniętym położeniu tłoka prasującego 8. Z kolei tłok prasujący 8 jest napędzany w sposób sterowany przez tłoczysko 13, przy czym przeznaczone do tego urządzenie napędowe nie jest przedstawione na rysunku.

Przystawka 10 jest zaopatrzona w osadzony w niej wierzchołek dyszy 14, co jest pokazane na fig. 2. Na fig. 2 zaznaczone jest również urządzenie grzejne 15, usytuowane wokół przystawki 10. Przedstawiony jest również czujnik wykrywający obecność metalu 16, który od strony dolnej jest osadzony w przystawce 10 i poprzez kabel przyłączeniowy 17 jest połączony z urządzeniem sterującym 18, które z kolei jest połączony z nie przedstawionym urządzeniem napędowym tłoka prasującego 8.

W związku z fig. 1 należy jeszcze zauważyć, że przystawka z wierzchołkiem dyszy 14 jest dostawiona do układu dopływowego 19 dla formy 20, która jest zbudowana ze stałej połówki formy 22, zamocowanej na stałej płycie montażowej formy 21 bliżej nie przedstawionej maszyny ciśnieniowej i z ruchomej połówki formy 23, zamocowanej na nie przedstawionej ruchomej płycie montażowej ma4

PL 202 883 B1 szyny ciśnieniowej. Forma 20 posiada kanały odpowietrzające i jest pokazana na fig. 1 w stanie zamkniętym.

Zamknięta forma (fig. 1) zostaje otwarta sposobem według wynalazku w celu wyjęcia przedmiotu obrabianego, znajdującego się w formie. Otwieranie formy realizuje się według fig. 3 w chwili zero na osi czasu t, usytuowanej na prawo. Zgodnie ze sposobem według wynalazku, w przypadku otwartej formy tłok prasujący 8 przesuwa się za pomocą urządzenia napędowego z położenia przedstawionego na fig. 1 do dołu. Przy tym zamyka on otwór łączący 12 z kąpielą metalową 5 i wtłacza płynny płynny metal, znajdujący się w komorze spustowej 7 i sąsiednim kanale pionowym 9 do poziomu 4, przez kanał pionowy ku górze do kanału 24 przystawki 10, nieznacznie wznoszącego się w kierunku formy 20. Przy tym płynny stop metalu 5 dociera do czujnika wykrywającego obecność 16 (fig. 2), który jest osadzony od dołu w kanale 24 przystawki 10 i zalewa go na poziomo usytuowanej powierzchni poziomu 25, dzięki czemu może być wysłany sygnał, gdy płynny stop 5 znajduje się przy czujniku wykrywającym obecność metalu 16 lub - po upływie doświadczalnie ustalonego dalszego krótkiego okresu - na wierzchołku dyszy 14 aż do poziomego, maksymalnego poziomu 25a. Ta chwila, lub chwila, w której płynny metal 5 zetknie się z czujnikiem wykrywającym obecność metalu 16, razem z pozycją forma zamknięta, służy jako sygnał startu dla szybkiego napełnienia formy. W przykładzie wykonania według fig. 3 ma to miejsce w czasie t po upływie dwóch sekund. Sama forma w chwili t_£ jest zamknięta, dzięki czemu potem - w chwili przebiegu wynoszącej trzy sekundy - proces napełniania formy może przebiegać z dużą prędkością w znany sposób.

Jest widoczne, że powietrze, przesuwane przez płynny metal 5 przed tłokiem prasującym 8 na początku procesu przedstawionego na fig. 3, przed czołem metalu, które znajduje się jeszcze w części kanału pionowego 9 powyżej poziomu 4 i w kanale 24 przystawki może bez problemu wypływać z otwartej jeszcze formy. Przy tym płynny metal wpływa jeszcze z niewielką prędkością (w przykładzie wykonania około 0,1 m na sekundę) do układu wlewowego, który w ten sposób w przykładzie wykonania jest wstępnie napełniony po upływie dwóch sekund. Ze wstępnie napełnionego układu wlewowego, który jest zaznaczony na fig. 2 jako poziom 25, po zamknięciu formy w chwili t_E można ją bardzo szybko i skutecznie napełnić, wyłącznie w zależności od warunków zadanych przez formę. Powietrze, znajdujące się w formie i niewielka ilość powietrza w wierzchołku dyszy 14 (fig. 2) nie przeszkadza wypłynięciu tej niewielkiej ilości powietrza. Dzięki temu możliwe jest wytworzenie odlewu ciśnieniowego prawie bez pęcherzyków powietrza. Możliwe jest również skrócenie czasu cyklu, ponieważ proces wstępnego napełniania układu wlewowego, który na fig. 3 przebiega w czasie od zera do dwóch sekund, realizuje się w okresie czasu, w którym forma musi być otwarta w celu wyjęcia przedmiotu obrabianego.

Za pomocą sposobu według wynalazku można również wytwarzać odlewy ciśnieniowe o niewielkim ciężarze, w warunkach bezpiecznego przebiegu procesu.

Claims (6)

1. Sposób pracy gorącokomorowej maszyny ciśnieniowej, w którym płynny metal wyciska się za pomocą poruszającego się ruchem posuwisto-zwrotnym tłoka prasującego ze zbiornika spustowego, zanurzonego w kąpieli metalowej, poprzez jego kanał pionowy do przystawki i wierzchołka dyszy, aż do formy i tam poddaje się go działaniu ciśnienia, znamienny tym, że po każdym wyciśnięciu metalu przy otwartej formie, tłok prasujący (8) przesuwa się z położenia cofniętego, w którym uwalnia on otwór dopływowy (12) z kąpieli metalowej (5) do komory spustowej (7) zbiornika spustowego (6), w położenie wysunięte do przodu, w którym kanał pionowy (9) i przystawkę (10) napełnia się płynnym metalem, przy czym następnie formę (20) zamyka się, a dopiero po tym do formy wtłacza się metal.

2. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wykrywa się płynny metal (5) przy przystawce, rozpoczyna się proces zamykania formy i unieruchamia się tłok prasujący (8), aż do momentu zamknięcia formy.

3. Gorącokomorowa maszyna ciśnieniowa, zawierająca kanał w przystawce, wznoszący się od kanału pionowego w kierunku wierzchołka dyszy oraz czujnik wykrywający obecność metalu, umieszczony w obszarze wierzchołka dyszy, znamienna tym, że czujnik wykrywający obecność metalu (16) jest umieszczony na dolnej powierzchni kanału (24) przystawki (10).

PL 202 883 B1

4. Gorącokomorowa maszyna według zastrz. 3, znamienna tym, że posiada urządzenie sterujące (18) do wykrywania i analizowania sygnału wysyłanego przez czujnik wykrywający obecność metalu, który jest wykorzystany jako sygnał startowy rozpoczęcia procesu wtłaczania do formy.

5. Gorącokomorowa maszyna według zastrz. 4, znamienna tym, że posiada urządzenie sterujące (18) i urządzenie prowadzące proces, wstępnie ustalające krzywą wstępnego napełnienia układu wlewowego, która określa, charakterystyczny dla maszyny, czas wstępnego napełniania i prędkość tłoka prasującego wraz z procesem hamowania tłoka prasującego.

6. Gorącokomorowa maszyna według zastrz. 3 albo 4, albo 5, znamienna tym, że zawiera piec wielokomorowy, który w komorze upustowej zapewnia równą powierzchnię kąpieli metalowej.