WO1995033588A1 - Betrieb einer warmkammer-druckgiessmaschine und druckgiessmaschine hiefür - Google Patents

Betrieb einer warmkammer-druckgiessmaschine und druckgiessmaschine hiefür Download PDF

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WO1995033588A1
WO1995033588A1 PCT/EP1995/001963 EP9501963W WO9533588A1 WO 1995033588 A1 WO1995033588 A1 WO 1995033588A1 EP 9501963 W EP9501963 W EP 9501963W WO 9533588 A1 WO9533588 A1 WO 9533588A1
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chamber die
die casting
control device
hot chamber
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Inventor
Roland Fink
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Oskar Frech Gmbh & Co.
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/32—Controlling equipment

Definitions

  • the invention relates to a hot chamber die casting machine according to the preamble of claim 1.
  • Hot chamber die casting machines of this type are known (DE-AS 21 43 937).
  • the casting tank immersed in the melt is provided with a casting cylinder with a riser hole and with a mouthpiece body attached to it, which can be guided up to the mold.
  • the die casting process is one of the most economical manufacturing processes in the foundry industry. It is carried out with die casting machines which carry out the press-in process in three phases in order to achieve the highest possible product qualities. It is known (DE-PS 29 22 914) to either use path-dependent signals to control the press-in process or signals dependent on the press-in pressure, from which in turn the respective position of the casting piston and the degree of filling of the mold can be concluded.
  • the bath level is one of the main disturbances in these hot chamber die casting machines.
  • a different bath level can lead to different filling processes in the printing form. Is the bathroom mirror e.g. too high, the mold cavity is filled during the first phase. If it is too low, the start of the second phase comes already in the casting container or in the mouthpiece body and an empty shot is created which can lead to high pressure peaks.
  • the object of the invention is to avoid these disadvantages.
  • the characterizing features of claim 1 are provided in a hot-chamber die casting machine of the type mentioned at the outset. With this measure, the position of the metal front can be detected exactly, so that from this point in time the further material flow via sprue pins and sprue channels can be clearly determined.
  • the press-in process can be controlled via - per se known - highly dynamic continuous valves with switching times between 1 to 5 ms, which are actuated by the control device and a Enable customized speed and pressure control. This configuration makes it possible, in particular when the control device is designed as digital control electronics, to achieve digital speed and pressure control which makes it possible to approach different points at different speeds over the entire filling process.
  • the reprint is also freely selectable. You can work with screens in a manner known per se to monitor the casting parameters (pressure, speed and path). It is also possible to compare the different shapes or sprue designs with the aid of an additional flexible time. It is thus possible, for example, that when the sensor detects material, the casting parameters on the screen show that the first phase has to be extended somewhat in order to ensure optimum ventilation.
  • the great advantage here is that, in contrast to the previously mentioned arrangement of a metal sensor in the mold, the sensor is now assigned to the machine at a location which is close to the sprue bush of the mold, so that it is not necessary is to provide different shapes with a sensor in a cumbersome manner.
  • the formation of the various forms can, as indicated, be taken into account by setting an empirically determined flexible time.
  • an evacuation device with a vacuum pump and with a valve connected upstream thereof, which is additionally actuated by the control device can also be assigned to the mold. It can also be provided that the nozzle tip can be inserted into a receptacle of the mouthpiece body, so that the metal sensor is then inserted in this receptacle of the mouthpiece body. It then also remains possible to provide different nozzle tips without having to change the arrangement of the metal sensor.
  • metal sensors that work in a non-contact manner, such as, for example, on the metal front Magnetic field sensors or ultrasonic sensors, then there are no sealing problems during installation, as can occur with sensors that are triggered when they come into contact with the metal front because of the high pressures and temperatures.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the end of a riser bore of a casting container of a hot-chamber die casting machine with an attached mouthpiece body which extends into the mold and has a metal sensor at its end provided with a nozzle tip, and
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of the control device for the press-in process of the hot-chamber die-casting machine of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows the upper end of a casting tank (2) which is immersed in a casting trough (1) and which is provided in a manner not shown with a casting piston which can be moved via a drive rod (3).
  • the casting container (2) has a riser bore (4), the upper end of which has a conical receiving opening for inserting a mouthpiece body (5) which can be heated in a known manner and which is connected to the insertion opening (6).
  • opposite end has a conical receptacle (7) for a nozzle tip (8), which in the form
  • FIG. 2 shows that the piston rod (3) of the casting piston is guided by a press cylinder (16), on the outflow side of which a valve (17) is arranged, which is designed as a highly dynamic continuous valve known per se.
  • This valve (17) is actuated via a two-stage pilot valve (18) when a corresponding pulse comes from the control device (15).
  • the control device (15) is designed as digital control electronics and, for example, the setpoints for six phases of the press-in process, which are provided to produce a specific product, can be stored in it.
  • the control device (15) enables real-time control and receives start pulses for this time control on the one hand from the metal sensor (13), but can also receive it from a displacement-dependent scanning device (19), for example as a rotary encoder can be designed and is connected via a suitable device (20) to the plunger of the press cylinder (16) so that its position within the press cylinder (16) can be detected. There is also the possibility of detecting the pressure increase at the nozzle tip by means of a sensor in the hydraulics and thus initiating the signal for the start of the second phase, in which the pressure is increased significantly.
  • Both the path-dependent values and the signals of the metal sensor (13) can also be additionally fed to a screen (21) in a manner known per se, which displays a graphic display of the respective Casting parameters enabled.
  • the control device (15) can also be connected to a valve (22) which is connected upstream of a vacuum device (not shown) connected downstream of the mold (11) and which can prevent the metal flowing from the evacuated mold into the ventilation channels reaches the vacuum pump.
  • the control valve (17) which is installed on the outflow side of the casting cylinder, works in the filling phase as a speed control valve.
  • the speed is programmed as a function of the casting piston position and the corresponding actual values can be given on the screen and to the control device via the device (19).
  • the continuous valve works as a pressure control valve.
  • the corresponding setpoints for distance, speed and pressure are entered into the control device.
  • the control device (15) can bring about an exact real-time regulation of the press-in process, which is independent of the bath level inside the tub (1).

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Abstract

Zur Verfeinerung des Einpressvorganges und zur Erzielung besserer Produkte bei dünnwandigem Guss wird der Einpressvorgang in mehr als drei Phasen unterteilt und über hochdynamische Stetigventile mit sehr geringen Schaltzeiten gesteuert, die von einer Steuereinrichtung betätigt werden. In einer Warmkammer Druckgiessmaschine ist dabei ein Metallsensor zugeordnet, der in einem von der Steigbohrung des Giessbehälters aus bis in die Form führenden Mundstückskörper angeordnet ist.

Description

Betri eb ei ner Warmkammer-Druckgi eßmaschi ne und Druck¬ gi eßmaschi ne hi efür
Die Erfindung betrifft eine Warmkammer-Druckgießmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Warmkammer-Druckgießmaschinen dieser Art sind bekannt (DE-AS 21 43 937) . Bei diesen Maschinen ist der in die Schmelze eintau¬ chende Gießbehälter mit einem Gießzylinder mit einer Steigboh¬ rung und mit einem daran angesetzten Mundstückskörper versehen, der bis zur Form geführt werden kann.
Es ist bekannt, daß der Druckgießvorgang zu den wirtschaftlich¬ sten Fertigungsverfahren in der Gießereiindustrie zählt. Er wird mit Druckgießmaschinen durchgeführt, die den Einpreßvor¬ gang in drei Phasen durchführen, um zu möglichst hohen Produkt¬ qualitäten zu kommen. Dabei ist es bekannt (DE-PS 29 22 914) , zur Steuerung des Einpreßvorganges entweder wegabhängige Signa¬ le zu verwerten oder vom Einpreßdruck abhängige Signale, aus denen wiederum auf die jeweilige Stellung des Gießkolbens und auf den Füllungsgrad der Form geschlossen werden kann.
Es ist bei einer Kaltkammer-Druckgießmaschine (DE 42 16 773 AI) bekannt geworden, der Gießform einen Metallsensor zuzuordnen, der dort allerdings ausschließlich dazu dient, einer der Form nachgeschalteten Evakuiereinrichtung rechtzeitig ein Signal ge¬ ben zu, können, durch das ein vor der Vakuumpumpe sitzendes Ven- til geschlossen wird, ehe Metallschmelze zur Vakuumpumpe ge¬ langt. Andere Sensoren, die mit Temperaturfühlern arbeiten, sind bei solchen Kaltkammer-Druckgießmaschinen auch dem Gießzy¬ linder zugeordnet worden, um über zwei Auswertekreise an einer Stelle wenigstens zwei Parameter abfühlen und auswerten zu kön¬ nen. Man hat für die Steuerung des Einpreßvorganges bei Kalt¬ kammer-Druckgießmaschinen schließlich auch sogenannte Stetig¬ ventile eingesetzt, mit deren Hilfe die Bewegung des Gießkol¬ bens und eines Multiplikatorkolbens über Weg, Geschwindigkeits- Meßeinrichtungen steuerbar ist, wobei ein Rechner zur Steuerung der Stetigventile verwendet wird (DE 42 18 556 AI) .
Bei Warmkammer-Druckgießmaschinen der eingangs genannten Art liegen ganz andere Einbauverhältnisse vor. Es kann wesentlich weniger Platz zur Verfügung gestellt werden und die Temperatu¬ ren am Mundstück sind sehr hoch (ca. 400°C) .
Bei diesen Warmkammer-Druckgießmaschinen ist das Badniveau eine der Hauptstörgrößen. Ein unterschiedliches Badniveau kann zu unterschiedlichen Füllvorgängen in der Druckform führen. Ist der Badspiegel z.B. zu hoch, dann wird der Formhohlraum bereits während der ersten Phase gefüllt. Ist er zu niedrig, dann kommt der Start der zweiten Phase schon im Gießbehälter oder im Mund¬ stückskörper und es entsteht ein Leerschuß, der zu hohen Druck¬ spitzen führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden. Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer Warmkam¬ mer-Druckgießmaschine der eingangs genannten Art die kennzeich¬ nenden Merkmale des Anspruches 1 vorgesehen. Durch diese Ma߬ nahme kann die Lage der Metallfront exakt erfaßt werden, so daß ab diesem Zeitpunkt der weitere Materialfluß über Angußzapfen und Angußkanäle klar bestimmbar ist. Gleichzeitig kann der Ein¬ preßvorgang über - an sich bekannte - hochdynamische Stetigven¬ tile mit Schaltzeiten zwischen 1 bis 5ms gesteuert werden, die von der Steuereinrichtung betätigt werden und eine an das Pro- dukt angepaßte Geschwindigkeits- und Druckregelung ermöglichen. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere dann, wenn die Steuereinrichtung als eine digitale Steuerelektronik ausgebil¬ det ist, eine digitale Geschwindigkeits- und Druckregelung er¬ reicht werden, die es erlaubt, über den gesamten Füllvorgang verschiedene Punkte mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an¬ zufahren. Auch der Nachdruck ist frei wählbar. Man kann dabei in an sich bekannter Weise mit Bildschirmen arbeiten, um die Gießparameter (Druck, Geschwindigkeit und Weg) zu überwachen. Es besteht auch die Möglichkeit, mit Hilfe einer zusätzlichen flexiblen Zeit eine Abgleichung der unterschiedlichen Formen bzw. Angußgestaltungen vorzunehmen. So wird es z.B. möglich, daß dann, wenn der Sensor Material erfaßt, man über die Gie߬ parameter auf dem Bildschirm erkennt, daß die erste Phase noch etwas verlängert werden muß, um eine optimale Entlüftung zu gewährleisten. Dabei besteht der große Vorteil, daß im Gegen¬ satz zu der vorher erwähnten Anordnung eines Metall-Sensors in der Form, der Sensor nun der Maschine an einer Stelle zugeord¬ net ist, die nahe der Angußbuchse der Form liegt, so daß es nicht notwendig wird, verschiedene Formen in umständlicher Weise jeweils mit einem Sensor zu versehen. Die Ausbildung der verschiedenen Formen kann, wie angedeutet, durch Einstellung einer empirisch ermittelten flexiblen Zeit berücksichtigt werden.
In Weiterbildung der Erfindung kann der Form auch eine Evaku¬ iereinrichtung mit einer Vakuumpumpe und mit einem dieser vor¬ geschalteten Ventil zugeordnet sein, das von der Steuereinrich¬ tung zusätzlich betätigt wird. Es kann auch vorgesehen werden, daß die Düsenspitze in eine Aufnahme des Mundstückkörpers ein¬ setzbar ist, so daß der Metallsensor dann in diesem Aufnahme- raum des Mundstückkörpers eingesetzt ist. Es bleibt dann auch die Möglichkeit, verschiedene Düsenspitzen vorzusehen, ohne eine Änderung der Anordnung des Metallsensors vornehmen zu müs¬ sen. Werden als Metallsensoren solche vorgesehen, die berüh¬ rungslos arbeiten, wie z.B. auf die Metallfront entsprechende Magnetfeldsensoren oder Ultraschallsensoren, dann bestehen beim Einbau auch keine Abdichtprobleme, wie sie bei Sensoren, die bei Berührung mit der Metallfront ausgelöst werden, wegen der hohen Drücke und Temperaturen auftreten können.
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbei¬ spieles dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Endes einer Steig¬ bohrung eines Gießbehälters einer Warmkammer-Druck¬ gießmaschine mit einem angesetzten Mundstückskörper, der bis in die Form reicht und an seinem mit einer Düsenspitze versehenen Ende einen Metallsensor auf¬ weist und
Fig. 2 eine schematische Blockdarstellung der Regeleinrich¬ tung für den Einpreßvorgang der Warmkammer-Druckgie߬ maschine der Fig. 1.
In der Fig. 1 ist das obere Ende eines in eine Gießwanne (1) eintauchenden Gießbehälters (2) gezeigt, der in nicht näher dargestellter Weise mit einem Gießkolben versehen ist, der über eine Antriebsstange (3) bewegbar ist. Der Gießbehälter (2) be¬ sitzt eine Steigbohrung (4) , deren oberes Ende eine konische Aufnahmeöffnung zum Einsetzen eines Mundstückkörpers (5) be¬ sitzt, der in bekannter Weise beheizt sein kann und der an sei¬ nem von der Einsetzöffnung (6) abgewandten Ende eine konische Aufnahme (7) für eine Düsenspitze (8) aufweist, die in die Form
(9) hereinragt, deren Angußkanäle (10) in den eigentlichen Formraum (11) übergehen. In den zwischen der konischen Aufnahme
(7) und der Düsenspitze (8) gebildeten Aufnahmeraum (12) ragt ein Metallsensor (13) herein, der über ein Anschlußkabel (14) an eine Steuereinrichtung (15) angeschlossen ist, die aus der Fig. 2 erkennbar ist. Erreicht daher der Metallstrahl beim Gießvorgang den Metallsen¬ sor (13) an der Spitze des Mundstückkörpers (5) , dann kann in exakter Weise der weitere Verlauf des Formfüllvorganges fein¬ fühlig gesteuert werden. Unsicherheiten, wo sich der Metall¬ strahl befindet, bestehen nicht. Anstelle des gezeigten Berüh- rungs-Metallsensors könnten auch berührungslos arbeitende Sen¬ soren vorgesehen sein, die nicht bis in den Metallstrahl her¬ eingeführt und gegen diesen abgedichtet sein müssen, sondern in Sackbohrungen stecken, die zum Metallstrom geschlossen sind. Solche Sensoren könnten z.B. Magnetfeldsensoren oder auch Ultraschallsensoren sein.
Die Fig. 2 zeigt, daß die Kolbenstange (3) des Gießkolbens von einem Preßzylinder (16) geführt wird, an dessen Abflußseite ein Ventil (17) angeordnet ist, das als ein an sich bekanntes hoch¬ dynamisches Stetigventil ausgebildet ist. Dieses Ventil (17) wird über ein zweistufiges Vorsteuerventil (18) betätigt, wenn von der Steuereinrichtung (15) ein entsprechender Impuls kommt. Die Steuereinrichtung (15) ist als eine digitale Steuerelektro¬ nik ausgebildet und in ihr können z.B. die Sollwerte für sechs Phasen des Einpreßvorganges gespeichert werden, die zur Erzeu¬ gung eines bestimmten Produktes vorgesehen werden. Die Steuer¬ einrichtung (15) ermöglicht eine Echtzeitregelung und sie er¬ hält Startimpulse für diese Zeitregelung zum einen von dem Me¬ tallsensor (13) , kann sie aber auch von einer wegabhängig wir¬ kenden Abtasteinrichtung (19) erhalten, die z.B. als Drehgeber ausgestaltet sein kann und über eine geeignete Einrichtung (20) mit dem Preßkolben des Preßzylinders (16) verbunden ist, so daß dessen Lage innerhalb des Preßzylinders (16) erfaßbar ist. Es besteht auch die Möglichkeit, den Druckanstieg an der Düsen¬ spitze durch einen Sensor in der Hydraulik zu erfassen und da¬ mit das Signal für den Start der zweiten Phase einzuleiten, in der der Druck wesentlich erhöht wird. Sowohl die wegabhängigen Werte als auch die Signale des Metallsensors (13) können in an sich bekannter Weise auch noch zusätzlich einem Bildschirm (21) zugeführt werden, der eine graphische Anzeige der jeweiligen Gießparameter ermöglicht. Schließlich kann die Steuereinrich¬ tung (15) auch mit einem Ventil (22) verbunden sein, das einer nicht gezeigten, der Form (11) nachgeschalteten Vakuumeinrich¬ tung vorgeschaltet ist und verhindern kann, daß das aus der evakuierten Form in die Entlüftungskanäle strömende Metall zur Vakuumpumpe gelangt.
Das Steuerventil (17) , das auf der Abflußseite des Gießzylin¬ ders angebaut ist, arbeitet in der Füllphase als Geschwindig¬ keitsregelventil. Dabei wird die Geschwindigkeit als Funktion der Gießkolbenposition programmiert und die entsprechenden Ist¬ werte können über die Einrichtung (19) auf den Bildschirm und zur Steuereinrichtung gegeben werden. In der Nachdruckphase ar¬ beitet das Stetigventil als Druckregelventil. Die entsprechende Sollwerte für Weg, Geschwindigkeit und Druck werden der Steuer¬ einrichtung eingegeben. Mit den vom Metallsensor erhaltenen Signalen kann die Steuereinrichtung (15) eine exakte Echtzeit¬ regelung des Einpreßvorganges bewirken, die unabhängig ist von dem Badniveau innerhalb der Wanne (1) .

Claims

Patentansprüche
1. Warmkammer-Druckgießmaschine, bei der der Einpreßvorgang über eine elektronische Steuereinrichtung beeinflußt wird, der vom Einpreßaggregat stammende Eingangssignale zugeleitet wer¬ den, und die mit einem in die Schmelze eintauchenden Gießbehäl¬ ter (2) mit einer Steigbohrung (4) und mit einem daran ange¬ setzten Mundstückskörper (5) versehen ist, der mit einer Düsen¬ spitze (8) bis zur Form (9) geführt ist, dadurch gekennzeich¬ net, daß im Bereich der Spitze des Mundstückkörpers (5) ein Me¬ tallsensor (13) vorgesehen ist, der mit der Steuereinrichtung (15) verbunden ist und ihr ebenfalls Eingangssignale zuleitet, und daß hochdynamische Stetigventile (17) mit Schaltzeiten zwi¬ schen 1 und 5ms zur Beeinflussung des Einpreßvorganges vorgese¬ hen sind, die von der Steuereinrichtung (15) betätigt werden und eine an das Produkt angepaßte Geschwindigkeits- und Druck¬ regelung ermöglichen.
2. Warmkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß eine Düsenspitze (8) in eine Aufnahme (7) des Mundstückkörpers (5) einsetzbar ist und daß der Metallsensor
(13) in dem Aufnahmeraum (12) des Mundstückkörpers (5) für die Düsenspitze (8) eingesetzt ist.
3. Warmkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Form (9) eine Evakuiereinrichtung mit einer Vakuumpumpe und einem dieser vorgeschalteten Ventil (22) zugeordnet ist, das von der Steuereinrichtung (15) betätigbar ist.
4. Warmkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß als Metallsensoren solche vorgesehen sind. die berührungslos auf das Vorhandensein der Metallschmelze rea¬ gieren.
5. Warmkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß als Metallsensor ein Magnetfeldsensor vorge¬ sehen sind.
6. Warmkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß als Metallsensor ein mit einer Kontaktfläche in den Mundstückskörper (5) hereingeführter elektrischer Sensor (13) vorgesehen ist.
PCT/EP1995/001963 1994-06-07 1995-05-23 Betrieb einer warmkammer-druckgiessmaschine und druckgiessmaschine hiefür WO1995033588A1 (de)

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