WO2007009137A1 - Verfahren zur herstellung von druckgussteilen und druckgiessmaschine - Google Patents

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WO2007009137A1
WO2007009137A1 PCT/AT2006/000263 AT2006000263W WO2007009137A1 WO 2007009137 A1 WO2007009137 A1 WO 2007009137A1 AT 2006000263 W AT2006000263 W AT 2006000263W WO 2007009137 A1 WO2007009137 A1 WO 2007009137A1
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mold
casting
casting machine
zinc die
zinc
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PCT/AT2006/000263
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Thomas Bawart
Erich Krifter
Willibald Wielandner
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Banner Gmbh
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    • B22D17/04—Plunger machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
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    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/027—Casting heavy metals with low melting point, i.e. less than 1000 degrees C, e.g. Zn 419 degrees C, Pb 327 degrees C, Sn 232 degrees C

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a die-cast part made of zinc or a zinc alloy and a zinc die casting machine as described in the preambles of claims 1 and 21, as well as the use of the zinc die casting machine.
  • Die casting is today a widely used and successfully applied industrial manufacturing process for the primary molding of parts and products in large quantities.
  • the main feature of this method is that a metal melt is pressed in high pressure die casting machines at high speed in a multi-part permanent mold, from which the diecast part is ejected after solidification.
  • the machines for carrying out the die casting process are today usually fully automated and allow a very efficient production of dimensionally accurate parts with high demands on a smooth, clean surface.
  • the permanent molds used in this case usually consisting of high-strength hot-work steels, metals with a sufficiently low melting temperature can be processed, in particular the metals copper, aluminum, magnesium, zinc, tin, lead and similar metals and alloys of these metals.
  • melting metals such as copper or aluminum
  • the die casting machine and the crucible are separated from each other and only the amount required for a casting melt in a casting chamber of die casting machine überschreibt becomes.
  • the advantage of this method lies, in particular, in the fact that the machine parts are in contact only very briefly with the molten aluminum or copper melt which can chemically attack machine parts made of steel.
  • melting metals such as lead, magnesium, zinc and tin are processed at lower temperatures, mainly in the so-called Warmkarnmer compiler.
  • a casting unit with the casting chamber arranged therein is at least partly immersed in the melt in the crucible.
  • Advantages of the hot chamber method include high unit performance due to short cycle times and lower injection pressures required than with the cold chamber method.
  • the injection pressure is mostly in a range of 7 to 35 MPa, while in the cold chamber
  • injection pressures in the range of 14 to 140, sometimes up to 200 MPa are required.
  • These high pressures require large driving forces on the casting piston, which presses the melt into the mold, which is why hydraulic cylinders are usually provided for driving the casting pistons.
  • hydraulic cylinders are usually provided for driving the casting pistons.
  • these require the presence of a hydraulic unit, which allow only low manufacturing tolerances due to their high operating pressure and therefore require expensive components.
  • balance weights for motor vehicle wheels is a well known field of application of die casting methods.
  • the balancing weights produced so far mainly from lead alloys are gradually being replaced by imitable metals, such as zinc or zinc alloys.
  • imitable metals such as zinc or zinc alloys.
  • the object of the invention is now to provide a method for producing mold cast parts made of zinc or a zinc alloy that allows a simple machine construction.
  • This object of the invention is achieved in that the casting piston of the die casting machine is driven by a pneumatic cylinder.
  • the advantage of the embodiment according to the invention is that it is possible to dispense with the hydraulic unit which is usually required in the case of zinc pressure casting machines and that the machine costs can thereby be significantly reduced.
  • pneumatic cylinders can be selected for the respective die casting process optimal pneumatic cylinder.
  • the operating overpressure required for the operation of the pneumatic cylinder can be provided from a compressed air network with central compressed air generation which is present in any case in many plants.
  • special designs can be dispensed with in the pneumatic cylinder and often a readily available standard version can be selected.
  • the passage can be arranged between an upper and lower dead center of the casting piston, whereby it is exposed with raised casting piston and the melt can flow into the casting chamber and is closed during downward movement of the casting piston, whereby the melt located below the passage during the pressure pouring under Pressure is placed and the mold fills.
  • the passage is arranged below the lower dead center.
  • a valve element is provided in this arrangement which allows the melt to rise from the crucible into the casting chamber during lifting of the casting piston but closes the passage during the downward movement of the plunger.
  • the automatic control of the process is carried out by a programmable control and regulating device.
  • the moving apart, moving towards one another and holding in the closed position advantageously takes place by means of a separate mold closing device. It is important that the mold elements are pressed in the closed position at their parting planes or dividing surfaces with great force against each other to withstand the high pressures occurring during the casting process, and to minimize the formation of burrs at the pitch.
  • a further advantageous implementation of the method according to claim 10 is to actuate the mold closing device by a pneumatically driven lock cylinder.
  • a lock cylinder can be connected to the same compressed air source as the pneumatic cylinder for driving the casting piston, e.g. with a compressed air supply supplied by a compressed air generator.
  • the lock cylinder with a Horbergerdrack selected from a range with a lower limit of 0.2 MPa, in particular 0.4 MPa, preferably 0.6 MPa, and an upper limit of 1.5 MPa, in particular 1.2 MPa, preferably 1.0 MPa, since on the one hand common dimensions can be used for the pneumatic cylinder and on the other hand a good availability of compressed air with the corresponding operating pressure is possible.
  • a casting optionally arising during the casting after the partial opening of the mold by a sprue separation automatically separate from the diecasting. This separation is particularly well feasible if the solidified sprue is released before complete opening of the mold, for example by two opposing mold slides and in the intermediate space formed between the mold slides by a suitable cutting tool from the pressure is separated casting. As a result, a subsequent removal of the sprue by additional machinery or manual work can be omitted.
  • a further development of the method is, according to claim 16, to introduce an insert at least partially into the mold cavity before the casting process.
  • the insert is generally made of a higher melting temperature material, e.g. Steel, and is after the solidification process completely or at least partially enclosed by the casting material.
  • a higher melting temperature material e.g. Steel
  • the good shaping possibilities of the casting material can be achieved with advantageous other properties of the insert, e.g. high strength, combined.
  • For balance weights e.g. used as an insert a curved steel clamp, which is partially encapsulated with the casting material zinc or a zinc alloy. This ensures a high mechanical strength when attaching the balance weight by means of the steel clamp on a rim flange.
  • Carrying out the method according to claim 17, according to which faulty die-cast parts are automatically discharged after shaping prior to introduction into a collecting container, is advantageous since the die-cast parts leave the casting mold either individually or in multiple casting molds in small quantities and for carrying out an automated checking procedure No or a little complicated separation of the workpieces is required. Furthermore, an early detection of faults and intervention in the production process is favored by a test directly following the casting process.
  • a test step in die castings with ferromagnetic insert a test step can be carried out by a magnetic element, on which the workpieces are transported past. Faulty die castings with inadequate mold filling and correspondingly lower mass can be discharged from the rest of the flow by the force acting on the ferromagnetic insert by a magnetic element.
  • a possible development of the method according to claim 19 is to bring the multi-part mold during opening in a distance from the nozzle body. As a result, the solidified sprue is separated from the melt contained in the nozzle body, whereby the nozzle body remains free of solidified melt.
  • the time required for the solidification of the die cast part and thus the achievable cycle time is shortened by the increased heat dissipation.
  • a further object of the invention is to provide a die-casting machine, in particular for carrying out such a method, which has a simple structure and enables economical operation.
  • This object of the invention is achieved in that the casting piston of the pressure casting machine is operatively connected to a pneumatic cylinder.
  • the advantage of the embodiment of the zinc die-casting machine according to the invention is that, unlike the prior art, the casting piston is not operatively connected to a hydraulically driven cylinder but to a pneumatic cylinder. As a result, the zinc die casting machine does not require a hydraulic power unit and overall has a simpler structure than the known machines, which means that the investment costs can be significantly reduced.
  • the equipment of the zinc die casting machine according to claims 22 to 24, having a pneumatic cylinder designed for an operating overpressure selected from a range with a lower limit of 0.2 MPa, in particular 0.4 MPa, preferably 0.6 MPa and an upper one Limit of 1.5 MPa, in particular 1.2 MPa, preferably 1.0 MPa, is advantageous because it can be used on the one hand on common dimensions for the pneumatic cylinder and on the other hand, a good availability of compressed air with the appropriate operating pressure is possible. In particular, thereby the connection of the zinc die casting machine to an existing compressed air network with central compressed air generation is easily possible.
  • the piston surface of the pneumatic cylinder corresponds between 10 times and 30 times the cross-sectional area of the casting chamber, in which the casting piston is guided corresponds.
  • an injection pressure of about 8 MPa results, which makes it possible to carry out the zinc die casting process.
  • the required driving forces on the casting piston can be achieved by standard models of pneumatic cylinders.
  • An advantageous development of the zinc die casting machine according to claim 26 is to form the nozzle body of a main nozzle and a separate nozzle tip.
  • the nozzle tip is exposed by the high forces in contact with the mold and the separation of the solidified sprue from the melt in the nozzle body to heavy wear, which is why it is advantageous, the nozzle body not in one piece but from a main nozzle and a relatively easily replaceable nozzle tip mounted therein to build.
  • a heating device This can be formed by electrical heating elements, which are arranged on the outside of the nozzle body or in its interior integrated.
  • the electro-thermal heat generation can take place in various ways, for example, conductively or inductively.
  • a heating of the nozzle body by gas burner is possible.
  • the arrangement on or in the nozzle body it is possible without manipulation with external heat sources to melt again in the nozzle body solidified zinc or the solidification of the zinc melt between the individual casting operations, or during business interruptions to prevent.
  • the control and regulation of the heater is advantageously carried out by the control and regulating device of the zinc die casting machine.
  • a further advantageous embodiment of the zinc-casting machine according to claim 30 is to perform the longitudinal axis of the nozzle body with respect to the horizontal rising aligned. As a result, it is effectively prevented that melt exits the nozzle of the nozzle body without pressure of the casting piston.
  • the passage can be formed by a simple opening through which the melt from the crucible enters the casting chamber.
  • the provision of a valve element in the passageway which allows the melt to flow into the casting chamber but prevents the melt from leaking through the passageway allows the passage to be located also in the area of the bottom of the casting chamber, i.e. in the passageway. below the bottom dead center of the casting plunger.
  • the casting chamber according to claim 33 is formed by a cylindrical bore in a bushing inserted into the casting container. Since the walls delimiting the casting chamber are subjected to mechanical and / or chemical wear as a result of the movements of the casting piston and the melt itself, it is economical to form the casting chamber by means of an exchangeable sleeve, thereby increasing the service life of the casting container.
  • a development of the zinc die casting machine according to the invention consists according to claim 34 in that the mold closing device is operatively connected to a pneumatically driven lock cylinder.
  • the piston rod of the lock cylinder can be directly connected to an adjustable mold element, but to achieve higher closing forces, it is also possible to provide means for further boosting power, such as a lever system between lock cylinder and adjustable mold part.
  • the lock cylinder according to claim 35 is designed for an operating overpressure selected from a range with a lower limit of 0.6 MPa and an upper limit of 1.0 MPa.
  • the required compressed air can be provided by a compressed air network with central compressed air generation.
  • the mold-closing device is advantageously arranged on a base plate carried by a machine frame according to claim 36, wherein sufficient mechanical dimensioning is to be taken into account, since large forces must be transmitted to the individual mold-forming elements from the mold-closing device for secure locking of the mold.
  • a further advantageous embodiment of the zinc die casting machine according to claim 40 is that the first mold element to be arranged on an adjustable along the guide columns mold support plate. The first mold element is thereby detachably connected to the mold support plate and can be removed from the mold support plate to carry out work on the mold.
  • the more remote from the base plate ends of the guide columns can be connected to each other by a support plate parallel to the base plate, which on the one hand increases the strength and rigidity of the guide column assembly and makes it possible to attach the lock cylinder, according to claim 42, to the support plate.
  • the To move the mold support plate by a operated by the lock cylinder toggle lever system relative to the support plate By a suitable choice of the individual lever lengths, the force exerted by the lock cylinder can be increased by a multiple and thus the tumbler of the mold can be ensured.
  • a relief of the mold adjustment can be achieved by a height adjustment device according to claim 44.
  • This is arranged between the mold support plate and the mold element and in particular comprises two cooperating wedge elements, which adjust the distance between the mold support plate and the mold element in a relative movement.
  • This construction is much simpler than adjustment systems known from the prior art, in which the support plate is adjusted in its position along the guide columns.
  • first casting mold element opposite second mold element is arranged according to claim 45 on a along the guide columns adjustable Abr disposplatte.
  • the tear-off plate is adjustable relative to the base plate by means of a Abr possesszylinders according to claim 46. This tear-off process is carried out each time the mold is opened by activating the tear-off cylinder and ensuring that the tip of the nozzle body remains free from solidified melt.
  • a further development of the zinc diecasting machine according to claim 47 is characterized in that the second casting element arranged on the tear-off plate is formed from at least two mold slides which are movable transversely to the direction of the guide columns and in opposite directions by means of a guide arrangement.
  • the mold slides can advantageously be forcibly guided by a slide guide, which moves the mold slide in a direction transverse to the direction of movement of the tear plate in a movement of the tear plate.
  • the sprue of the diecast is further advantageous to control the sprue of the diecast by shapes in the division plane of one or both of the mold slides.
  • the sprue can taper in a cone-shaped manner from the outlet orifice of the nozzle tip to the casting mold, which results in good flow conditions for the melt.
  • This sprue separation device is advantageously arranged on the tear-off plate according to claim 50. Characterized the sprue separation device is moved when opening the mold and is easier to adjust to achieve a clean cut.
  • the separated sprue parts can be automatically returned to the crucible and thereby material and energy can be saved, since the immediately after the solidification process still hot sprue parts require little energy for re-melting.
  • the conveyor consists in the simplest case of a conveyor chute, but can also be formed by a belt conveyor or other, driven funding.
  • the mold elements in particular the mold slides form an opening with closed mold through which a prefabricated insert at least partially introduced into the mold cavity and then can be poured.
  • zinc diecast parts can be prefabricated, preferably made from other materials, e.g. Steel, reliably connected, in particular when the insert has holes or undercuts, through which a positive connection in the solidified die-cast part is effected.
  • a mounting bracket made of spring steel can be used as an insert, with which the balance weight can be fixed to a rim flange.
  • the sorting apparatus may comprise a magnetic element.
  • a test bore is arranged at least on one of the casting mold elements, which is fluid-connected via a channel to a pump and a pressure sensor.
  • FIG. 1 shows a cross section of a zinc die-casting machine according to the invention in a simplified, schematic representation
  • FIG. 2 shows a section through the mold and the mold closing device according to the line II-II in Fig. 1.
  • FIG. 3 is a view of the open closing mold according to the line III-III in Figure 2 in a simplified, schematic representation ..;
  • FIG. 4 shows a cross section through the closed mold with the first mold element, mold slide and tear plate and insert before the casting process according to the line IV-IV in Figure 3 in a simplified, schematic representation ..;
  • FIG. 5 shows a cross section through the tear-off plate with a mold slide guided therein with the mold open and a demolded die-cast part, as well as a solidified sprue separated according to the line V-V in FIG. 3 from the cast-off device.
  • a machine frame 2 carries the individual components of the zinc die casting machine 1 and is supported on a footprint 3 from. Also on the footprint 3 rests a Schmelmetie- gel 4 by a liquid molten metal 5 is zinc or a zinc alloy.
  • the crucible 4 may be connected to the machine frame 2, in the illustrated embodiment, however, it is designed to be movable over rollers on the footprint 3.
  • the crucible 4 is equipped with a heating device, not shown, which prevents a drop in temperature of the melt 5 below the melting temperature by supplying heat, or which is used for melting solid starting material.
  • the heating device may e.g. be operated with electricity or gas.
  • This comprises a casting container 7 made of a highly heat-resistant steel mounted on the machine frame 2.
  • a sleeve 8 is vertically inserted from above, which has an open-topped circular cylindrical opening 9, which forms the casting chamber 10 of the casting unit 6.
  • the bush 8 is made circular cylindrical for reasons of ease of manufacture and has at its upper edge a collar which rests on a horizontal bearing surface of the casting container 7.
  • the inclusion of the sleeve 8 in the casting container 7 is in this case a simple, vertical, cylindrical bore.
  • the casting chamber can also have a cross section deviating from the circular shape and, for example, have a rectangular or square cross-section.
  • the melt 5 enters the casting chamber 10 from the crucible 4 through a passage 11 arranged in the upper region of the casting chamber 10 and located below the liquid level of the melt 5, penetrating the sleeve 8 and the casting container 7.
  • the melt 5 located in the casting chamber 10 is guided by a casting piston 12, which is guided in the cylindrical bore 9 of the sleeve 8, pressurized by a vertical downward movement.
  • the casting piston 12 is drive-connected via a connecting element 13 with a cylinder rod 14 of a vertically oriented pneumatic cylinder 15.
  • the pneumatic cylinder 15 supplies the forces necessary for carrying out a casting operation and for moving the casting piston 12 and is designed with material selection and design for the elevated temperatures occurring above the crucible 4.
  • the compressed air supply to the pneumatic cylinder 15 via a control valve unit 16 from a compressed air source 17. This can be its own, the zinc die casting machine 1 associated compressed air pump or even a compressed air network with central compressed air generation.
  • the pneumatic cylinder 15 is also attached to the machine frame 2.
  • the connecting element 13, between piston rod 14 and casting piston 12 is formed in the described embodiment as a quick clamping element and allowed in repair or maintenance, a rapid release of the pneumatic cylinder 15 from the casting piston 12th
  • the piston surface of the pneumatic cylinder 15 is about 10 times the piston area of the casting piston 12.
  • the pressure exerted on the melt 5 in the casting chamber 10 pressure in this case is at most 10 times the operating pressure provided by the compressed air source 17.
  • injection pressures of approximately 6 to 10 MPa can be achieved in the embodiment described, which is the lower range of those customary for hot chamber die casting Injection pressures corresponds.
  • the required piston force can be achieved by choosing a larger-dimensioned pneumatic cylinder 15 or by interposing a mechanical force amplification, e.g. a lever system that multiplies the piston force of the pneumatic cylinder 15.
  • the casting piston 12 is shown in a position near the top dead center, in which the passage 11 is released.
  • the casting piston 12 is replaced by the
  • Pneumatic cylinder 15 driven in the casting chamber 10 moves vertically downwards.
  • a sealing element for example a piston ring on the circumference of the casting piston 12
  • the melt 5 is pressed into a nozzle body 19 adjoining the delivery channel 18, which in the described embodiment comprises a cylindrical main nozzle 20 and a nozzle tip 21 attached to the end thereof.
  • the main nozzle 20 and the nozzle tip 21 are hollow drilled and form the extension of the conveying channel 18.
  • the nozzle body 19 is aligned rising from the junction with the casting container 7 at about 30 ° relative to the horizontal, whereby leakage of melt 5 between the individual casting operations is avoided.
  • the non-protruding into the melt 5 part of the casting container 7 and the nozzle body 19 are equipped with a heating device, not shown, which prevents solidification of the melt 5 in the upper region of the conveying channel 18 and in the nozzle body 19 by heat and optionally solidified material in Delivery channel 18 and can melt in the nozzle body 19 again.
  • the heater is designed as an electrical resistance heater, but can also be used for combustion of gas or other fuels, as well as other heaters, such as e.g. Induction heaters, based.
  • the main nozzle 20 has an inner diameter selected from a range having a lower limit of 4 mm and an upper limit of 8 mm, preferably 6 mm.
  • An outlet opening 22 at the nozzle tip 21 has an inner diameter selected from a range with a lower limit of 3 mm and an upper limit of 5 mm, but preferably 4 mm, wherein the transition from the inner diameter of the main nozzle 20 to the inner diameter of the outlet opening 22nd in the nozzle tip 21 is conical.
  • This choice of inner diameter has proven to be particularly advantageous for the zinc die-casting machine 1 described in terms of the achievable workpiece quality, since they cause good flow conditions for the melt 5.
  • the other main components of the zinc die casting machine 1 next to the casting unit 6 are the casting mold 23 and the mold closing device 24, the at least two, the casting mold 23 forming mold elements 25, 25 'move relative to each other and set in defined positions.
  • Fig. 2 the mold 23 and the mold closing device 24 by means of a Thomasdar- position according to the line II-II in Fig. 1 are shown.
  • the mold members 25, 25 ' form a mold cavity 27 (shown in FIG. 4) in closed and contacting positions at parting planes 26 and / or parting surfaces defining the shape of a diecast component 28 (shown in FIG. 5) to be made.
  • the closed mold 23 touches the nozzle tip 21 of the nozzle body 19 during the casting process, whereby the mold cavity 27 is connected to the casting unit 6.
  • a casting mold 23 for producing balance weights 29 of zinc or a zinc alloy is formed.
  • the zinc die-casting machine 1 can also be used for the production of all other conceivable die-cast parts 28 that can be produced by the method according to the invention due to the freedom of design of the casting mold 23.
  • the mold closing device 24 is arranged on a base plate 30 fastened to the machine frame 2, wherein in the embodiment described this is aligned perpendicular to the longitudinal axis of the nozzle body 19, thus inclined at 30 ° with respect to the vertical.
  • the nozzle body 19 and the base plate 30 may also occupy other angles, e.g. also be aligned horizontally and vertically.
  • the adjustable mold elements 25, 25 ' at least two, in the described embodiment, four guide columns 31 are arranged on the base plate 30, which are aligned parallel to each other. Furthermore, the guide columns 31 are at right angles to
  • Base plate 30 aligned and thus parallel to the longitudinal axis of the nozzle body 19 (see also Fig. 1).
  • the central axes of the parallel guide columns 31 are spaced from each other and the intersections of the central axes with the base plate 30 form the corners of a rectangle.
  • the remote from the base plate 30 ends of the guide columns 31 are connected to one another to the base plate 30 largely parallel support plate 32 with each other. Thereby, the rigidity of the guide pillar assembly and the entire mold clamping device 24 is further increased.
  • the mold 23 is arranged, wherein a first mold element 25 is arranged on a along the guide columns 31 adjustable mold support plate 33. In the exemplary embodiment described, this has four guide bushes, by means of which precise guidance along the guide columns 31 is ensured.
  • the first mold element 25 is arranged on the base plate 30 facing side of the mold support plate 33.
  • a second mold element 25 ' is arranged between the mold support plate 33 and the base plate 30 on an also along the guide columns 31 adjustable Abr constitution 34.
  • the second mold element 25 ' is arranged on the side of the tear-off plate 34 facing the mold support plate 33.
  • the facing mold elements 25 and 25 ' can be moved relative to each other, placed in a position contacting each other at the dividing planes 26, or in a spaced-apart, open position, the mold 23 being closed or opened , When the mold 23 is closed, the second mold element 25 'makes contact with the nozzle tip 21 of the nozzle body 19.
  • the adjustment of the mold support plate 33 with the first mold element 25 arranged thereon is effected by a pneumatically driven lock cylinder 35, the movement of a piston rod 36 of the lock cylinder 35 being transmitted to the mold support plate 33 via a toggle lever system 37.
  • the lock cylinder 35 is designed for an operating pressure selected from a range with a lower limit of 0.6 MPa and an upper limit of 1.0 MPa and is fixed to the support plate 32 on the side facing away from the casting mold 23.
  • the piston rod 36 protrudes through an opening in the support plate and is aligned coaxially with the nozzle body 19.
  • the toggle lever system 37 is disposed between the support plate 32 and the mold support plate 33.
  • the toggle lever system 37 is designed as Doppelkniehebelsystem, whereby the force exerted on the mold support plate 33 force in the extended end position, ie when the mold is closed 23, a multiple of the Lock cylinder 35 corresponds to the applied force.
  • the adjustment of the tear-off plate 34 with the second casting element 25 'arranged thereon is effected by a pneumatically driven tear-off cylinder 39.
  • This is fastened to the base plate 30 on the side facing away from the casting mold 23, its piston rod 40 projecting through an opening in the base plate and at Actuation pushes the tear-off plate 34 away from the base plate 30.
  • the second mold element 25 ' has a runner 41 (shown in Fig. 4), through which the melt 5 during the casting of the outlet opening
  • the tear-off cylinder 39 serves to bring the casting mold element 25 'arranged on the tear-off plate 34 at a distance from the nozzle tip 21 when the casting mold is opened, as a result of which the solidified sprue is separated from the nozzle tip and only liquid melt 5 remains there.
  • the casting mold 23 can be equipped with a cooling device for increasing the unit output, which dissipates the heat transferred from each cast workpiece to the casting mold 23.
  • the cooling device by the casting mold elements 25, 25 'leading cooling water channels 43 through which supplied during operation of the Zinktikg tellmaschine 1 cooling water and discharged after heat absorption.
  • the cooling water used for this purpose can also be used to adjust the mold temperature by varying the inlet temperature, thereby affecting the transferred heat output.
  • each mold element can be equipped with its own cooling water circuit and individually adjustable coolant temperature.
  • the zinc die casting machine 1 is equipped with a height adjustment device 44 for the first casting element element 25.
  • the first mold element 25 can be moved in the direction of the guide columns 31 relative to the mold support plate 33.
  • the height adjustment device 44 comprises a wedge element 45 fixedly connected to the mold support plate, a wedge element 45 'displaceably mounted on the first mold element 25, and an adjusting screw 46.
  • the adjusting screw 46 By turning the adjusting screw 46, the displaceable wedge element 45' is moved along one another via a driver shifted wedge surfaces shifted, whereby the distance between the mold support plate 33 and the first mold element 25 is changed.
  • the wedge elements 45 may also be arranged and guided in other ways in order to change the distance between the mold support plate 33 and the first mold element 25.
  • the height adjustment device 44 By the height adjustment device 44, the position of the first mold element 25, changed without changing the toggle lever system 37 or the lock cylinder 35 and thereby the locking force acting on the casting mold 23 are influenced.
  • the second mold member 25 'disposed on the breaker plate 34 comprises two mold slides 47, 47' which are adjustable relative to one another. For this purpose, they are displaceably mounted in the Abr predominantlyplatte 34 by means of a guide assembly 48.
  • the guide assembly 48 is formed as a T-groove-shaped flat guide, but may be a motion guide other design such as a dovetail guide or a round guide.
  • the mold slides 47, 47 ' can be adjusted along the guide arrangement 48 transversely to the longitudinal direction of the guide columns 31, between a position contacting each other at parting planes 26' with the mold closed and with a position spaced apart from the graduation planes 26 'with the mold 23 open.
  • the mold closing device 24 has a slotted guide 49, which adjusts the mold slides 47, 47 'between the closed and open openings.
  • a slotted guide 49 which adjusts the mold slides 47, 47 'between the closed and open openings.
  • two link elements 50 each with a link 51, in each of which a with a mold slide 47, 47 'connected link pin 52 is guided attached.
  • the scenes 51 are designed so that the mold slides 47, 47 'at a minimum distance between the tear plate 34 and the base plate 30 are pressed against each other at their dividing planes 26 and thus form the second mold element 25'.
  • the movement of the tear-off plate 34, along the guide columns 31, is divided into two partial movements.
  • the first partial movement of the tear-off plate is determined by the abovementioned tear-off Cylinder 39 causes the Abr concernedplatte 34 with the contacting mold slides 47, 47 'of a dotted in Fig. 2 indicated casting position in a dashed line indicated intermediate position shifts.
  • Lines shown end position is effected by a demolding cylinder 53, whereby the distance between the mold slides 47, 47 'is further increased by the Kulissenbowung 49 and the solidified diecasting 28 (in Fig. 5 represents) is completely removed from the mold and from the open mold 23 down falls.
  • the tear-off plate 34 is then withdrawn by the demolding cylinder 53 in the casting position indicated by dashed lines, whereby the mold slides 47, 47 'are pressed against each other again.
  • FIG. 3 an arrangement for checking the tightness of the closed mold 23 is shown in addition to the guided in the Abr predominantlyplatte 34 form slides 47, 47 '.
  • This comprises a test bore 55 in the parting plane 26 'of the mold slide 47', a channel 56 which fluidly connects the test bore 55 with a pump 57 and a pressure sensor 58.
  • the test bore 55 is completely closed by the dividing plane 26 'of the contacting mold slide 47, whereby an overpressure or underpressure generated by the pump 47 in the channel 56 is maintained.
  • the channel 56 communicates via the test bore 55 with the ambient air pressure and the pressure in the test channel 56
  • the pressure change is detected by the pressure sensor 58 and transmitted to a control and regulating device 59 of the zinc diecasting machine 1.
  • a control and regulating device 59 of the zinc diecasting machine 1 As a result, the triggering of a casting process with incomplete or incorrectly closed mold 23 can be prevented.
  • Fig. 3 only a test hole and a test channel is shown, but it can be monitored by arranging a plurality of test holes 55, the tightness between all contacting mold elements 25. In order to be able to produce die-cast parts 28 with inserts 60 (see FIG.
  • the closed casting mold 23 has an opening 61, through which a section of a prefabricated insert can be introduced into the mold cavity 27 and subsequently cast in.
  • This opening 61 is formed in the embodiment described by recesses on the form slides 47, 47 (see FIG. 4).
  • the insert 60 must be tightly enclosed by the dividing planes 26 when the mold 23 is closed in order to prevent the melt from escaping during the casting process by gaps between the insert 60 and the opening 61, resulting in the promotion of small dimensional tolerances in the insert 60.
  • a curved steel bracket is used as the insert part 61, with which the balancing weight 29 can be attached to a rim flange of a vehicle wheel.
  • the feeding of the inserts 60 in the closed mold 23 is effected by an unillustrated, automatic feeder with upstream singulator.
  • the solidified pressure casting 28 is still connected to the solidified sprue 42 and between the form slides 47, 47 'is a gap created by the slide guide 49 by the solidified sprue is.
  • FIGS. 1 and 5 show a sprue separation device 62 which separates the sprue 42, which is now freely accessible, in this position from the die-cast part 28.
  • the sprue separation device 62 is attached to the tear plate 34 and includes a pneumatically driven cutting cylinder, and as a cutting tool, a cutting tool 63, which enters the between the mold slides 47, 47 'existing gap and the sprue 42 directly on the die casting 28 separates.
  • the sprue 42 is caught by a conveyor 64 and returned to the crucible 4.
  • the conveyor 64 consists in the simplest case of a conveyor chute, but may also be formed by a belt conveyor or other driven conveying means.
  • the insert 60 engages behind a portion of the mold slides 47, 47 '(see FIG. 4). After carrying out the first partial movement of the Abr disclose 34, the distance between the two mold slides 47, 47 'even ldeiner, as the width of the insert, whereby this remains together with the die-cast part 28 at the form slides 47, 47' remains. Only after carrying out the second partial movement of the tear-off plate 34, by actuation of the demolding cylinder 53, the distance between the mold slides 47, 47 'is greater than the width the insert 60, whereby it is released and the die-cast part 28 leaves the mold.
  • the individual die cast parts 28 drop out of the opened casting mold 23 onto a delivery chute 65 and are supplied from this to a sorting device 66.
  • this sorting means are included means for detecting defective parts in order to separate them from the good parts, which are fed to a collecting container 67.
  • a means for detecting faulty die-cast parts 28 for example, a camera with attached evaluation for non-contact for measuring part geometries or a load cell for measuring the workpiece weight or similar systems can be used.
  • the sorting device 66 with a magnetic element 68 for sorting defective workpieces, which exerts a magnetic attraction force on the steel clamps of the balancing weights 29 transported past.
  • the weight of the faulty balancing weight 29 is lower than in the case of a completely ejected part.
  • These erroneous balance weights 29 with a lower weight are held by the magnetic element 68, which is arranged for example on the underside of the conveyor chute 65, and can be discharged by an ejector, not shown, in a separate collection container.
  • the control and regulating device 59 is connected to the usual, the states of the individual machine parts monitoring sensor elements and can execute the operations and processes mentioned in the description of the individual machine parts program-controlled or operator-controlled. These include, in particular, the sequence control for the opening and closing of the casting mold 23 by means of the mold closing device 24 and the execution of the casting process with the casting assembly 6.
  • Figs. 1 to 5 can form the subject of independent, inventive solutions, in particular the return of the sprue in the melt, the inclination of the nozzle body and the monitoring of the correct closing of the mold by means of pressure monitor.
  • inventive solutions in particular the return of the sprue in the melt, the inclination of the nozzle body and the monitoring of the correct closing of the mold by means of pressure monitor.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Druckgussteilen (28) aus Zink oder einer Zink-Legierung, bei dem eine Schmelze (5) von einem Schmelztiegel (4) in einen Gießbehälter (7) überführt wird, aus dem die Schmelze (5) mit einem Gießkolben (12) durch einen Düsenkörper (19) in einen, die Form des herzustellenden Druckgussteiles (28) bestimmenden, von einer mehrteiligen, geschlossenen Gießform (23) gebildeten Formhohlraum (27) gepresst wird und der erstarrte Druckgussteil (28) aus der geöffneten Gießform (23) entnommen wird. Der Gießkolben (12) wird durch einen Pneumatikzylinder (15) angetrieben.

Description

Verfahren zur Herstellung von Druckgussteilen und Druckgießmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgussteiles aus Zink oder einer Zinklegierung sowie eine Zink-Druckgießmaschine wie in den Oberbegriffen der Ansprü- che 1 und 21 beschrieben, sowie die Verwendung der Zink-Druckgießmaschine.
Druckgießen ist heute ein weit verbreitetes und erfolgreich angewendetes, industrielles Fertigungsverfahren zum Urformen von Teilen und Produkten in großen Stückzahlen. Das Hauptmerkmal dieses Verfahrens ist, dass eine Metallschmelze in Druckgießmaschinen unter hohem Druck mit großer Geschwindigkeit in eine mehrteilige Dauerform gepresst wird, aus der der Druckgussteil nach dem Erstarren ausgeworfen wird. Die Maschinen zur Durchführung des Druckgießverfahrens sind heute meist vollautomatisiert und ermöglichen eine sehr rationelle Herstellung von maßgenauen Teilen mit hohen Ansprüchen an eine glatte, saubere Oberfläche. In den dabei verwendeten Dauerformen, meistens aus hochfesten Warmarbeitsstählen beste- hend, können Metalle mit einer ausreichend niedrigen Schmelztemperatur verarbeitet werden, insbesondere die Metalle Kupfer, Aluminium, Magnesium, Zink, Zinn, Blei und ähnliche Metalle sowie Legierungen aus diesen Metallen.
Bei höheren Temperaturen schmelzende Metalle, wie Kupfer oder Aluminium, werden haupt- sächlich im so genannten Kaltkammer-Druckgussverfahren verarbeitet, bei dem die Druckgießmaschine und der Schmelztiegel voneinander getrennt sind und jeweils nur die für einen Gießvorgang erforderliche Menge an Schmelze in eine Gießkammer der Druckgießmaschine überfuhrt wird. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt insbesondere darin, dass die Maschinenteile nur sehr kurz mit der flüssigen Aluminium- oder Kupferschmelze in Kontakt sind, wel- che Maschinenteile aus Stahl chemisch angreifen können.
Im Unterschied dazu werden bei niedrigeren Temperaturen schmelzende Metalle, wie Blei, Magnesium, Zink und Zinn, hauptsächlich im so genannten Warmkarnmerverfahren verarbeitet. Dabei taucht ein Gießaggregat mit der darin angeordneten Gießkammer zumindest teil- weise in die im Schmelztiegel befindliche Schmelze ein. Vorteile des Warmkammerverfahrens sind unter anderen hohe Stückleistungen durch kurze Taktzeiten, sowie niedrigere erforderliche Einspritzdrücke als beim Kaltkammerverfahren. Der Einspritzdruck liegt beim Warmkammerverfahren meistens in einem Bereich von 7 bis 35 MPa, während beim Kalt- kammerverfaliren üblicherweise Einspritzdrücke aus einem Bereich von 14 bis 140, teilweise bis zu 200 MPa erforderlich sind. Diese hohen Drücke erfordern große Antriebskräfte am Gießkolben, der die Schmelze in die Form drückt, weshalb zum Antrieb der Gießkolben üblicherweise Hydraulikzylinder vorgesehen sind. Diese setzen jedoch das Vorhandensein eines Hydraulikaggregats voraus, welches aufgrund ihres hohen Betriebsdrucks nur geringe Fertigungstoleranzen zulassen und deshalb aufwendige Bauelemente erfordern.
Die Herstellung von Auswuchtgewichten für Räder von Kraftfahrzeugen ist ein bekanntes Anwendungsgebiet der Druckgussverfahren. Aus Gründen des Umweltschutzes werden die bisher großteils aus Bleilegierangen hergestellten Auswuchtgewichte nach und nach durch imbedenkliche Metalle, wie zum Beispiel Zink oder Zinklegierungen ersetzt. Während beim Verarbeiten von Bleilegierungen bereits einfach aufgebaute, relativ kleine Warmkammer- Druckgießmaschinen mit pneumatisch angetriebenem Gießkolben bekannt sind, ist es beim Druckgießen von Zink und Zinklegierungen Stand der Technik, Warmkammer-Druckgieß- maschinen mit Hydraulikaggregaten einzusetzen, die viel aufwendiger sind, als die zur Verarbeitung von Bleilegierungen bekannten Maschinen.
Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, ein Verfahren zum Herstellen von Drackgussteilen aus Zink oder einer Zinklegierung bereitzustellen, dass einen einfachen Maschinenaufbau gestattet.
Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Gießkolben der Druckgießmaschine durch einen Pneumatikzylinder angetrieben wird.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung besteht darin, dass auf das bei Zink-Druck- gießmaschinen üblicherweise erforderliche Hydraulikaggregat verzichtet werden kann und die Maschinenkosten dadurch deutlich gesenkt werden können.
Weiters ist dadurch die Gefahr von Verletzungen des Bedienpersonals durch die bei Leckagen mit enormer Geschwindigkeit austretende Hydraulikflüssigkeit vollkommen ausgeschaltet. Durch die Vielfalt der am Markt befindlichen Ausführungsformen an Pneumatikzylindern kann ein für den jeweiligen Druckgieß Vorgang optimaler Pneumatikzylinder ausgewählt werden.
Die Wahl des Betriebsüberdrucks für den Pneumatikzylinder, gemäß den Ansprüchen 2, 3 und 4, aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 MPa, insbesondere 0,4 MPa, vorzugsweise 0,6 MPa, und einer oberen Grenze von 1,5 MPa, insbesondere 1,2 MPa, vorzugsweise 1,0 MPa, erweist sich als vorteilhaft, da sich dadurch einerseits gängige Dimensionen für den Pneumatikzylinder ergeben und andererseits eine gute Verfügbarkeit von Druckluft mit dem entsprechenden Betriebsdruck gegeben ist. m vielen Fällen kann der für den Betrieb des Pneumatikzylinders erforderliche Betriebsüberdruck aus einem, in vielen Betriebsstätten ohnehin vorhandenen Druckluftnetz mit zentraler Drucklufterzeugung bereitgestellt werden. Weiters kann beim Pneumatikzylinder auf Sonderkonstruktionen verzichtet werden und häufig eine leicht verfügbare Standardausführung gewählt werden.
Durch die Ausbildung des Verfahrens, gemäß den Ansprüchen 5 bzw. 6, mit zumindest teilweise in die Schmelze eintauchendem Gießbehälter sowie mit dem Eintreten der Schmelze in den Gießbehälter durch einen Durchlass im eingetauchten Teil des Gießbehälters, kann nach dem genannten Warmkammer-Druckgussverfahren gearbeitet werden, sodass für die Verar- beitung von Zink oder Zinklegierungen die eingangs genannten Vorteile realisiert werden können. Der Durchlass kann dabei zwischen einem oberen und unteren Todpunkt des Gießkolbens angeordnet sein, wodurch dieser bei angehobenem Gießkolben freigelegt ist und die Schmelze in die Gießkammer einfließen kann und bei Abwärtsbewegung des Gießkolbens verschlossen wird, wodurch die unterhalb des Durchlasses befindliche Schmelze beim Druck- gießvorgang unter Druck gesetzt wird und die Gießform füllt.
Bei einer anderen möglichen Ausführung ist der Durchlass unterhalb des unteren Todpunktes angeordnet. Um zu verhindern, dass die in der Gießkammer befindliche Schmelze bei der Abwärtsbewegung des Gießkolbens wieder über den Durchlass in den Schmelztiegel gedrückt wird, ist bei dieser Anordnung ein Ventilelement vorgesehen, dass beim Anheben des Gießkolbens das Eintreten der Schmelze aus dem Schmelztiegel in die Gießkammer gestattet, jedoch bei der Abwärtsbewegung des Gießkolbens den Durchlass verschließt.
Die Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 7, wonach die Gießformelemente auto- matisch relativ zueinander verstellt werden, reduziert die vom Bedienpersonal durchzuführenden Eingriffe in den Fertigungsablauf. Die automatische Steuerung des Ablaufs erfolgt dabei durch eine programmierbare Steuer- und Regeleinrichtung. Gemäß Anspruch 8 erfolgt das Auseinanderbewegen, Zueinanderbewegen und das Halten in geschlossener Stellung vorteilhaft durch eine eigene Formschließeinrichtung. Wichtig ist dabei, dass die Gießformelemente in geschlossener Stellung an ihren Teilungsebenen oder Teilungsflächen mit großer Kraft gegeneinander gedrückt werden, um den beim Gießvorgang auftretenden hohen Drücken standzuhalten, und die Bildung von Gießgraten an der Teilung zu minimieren.
Die Durchführung des Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei zumindest zwei Gießformelemente beim Öffnen und Schließen der Gießform relativ zu einem dritten Gießformelement in unterschiedlichen Richtungen verstellt werden, ermöglicht das Druckgießen von Teilen mit Hinterschneidungen. Diese Gießformelemente werden häufig als Kernzug oder Formschieber bezeichnet. Durch die Bewegung der Gießformelemente in unterschiedlichen Richtungen, können auch Werkstücke mit komplexer Geometrie gegossen und ausgeformt werden.
Eine weitere, vorteilhafte Durchführung des Verfahrens besteht gemäß Anspruch 10 darin, die Formschließeinrichtung durch einen pneumatisch angetriebenen Schließzylinder zu betätigen. Ein derartiger Schließzylinder kann mit der gleichen Druckluftquelle wie dem Pneumatikzylinder zum Antrieb des Gießkolbens verbunden werden, z.B. mit einem von einem Druckluft- erzeuger gespeisten Druckluftnetz.
Von Vorteil ist es dabei, den Schließzylinder, gemäß den Ansprüchen 11 bis 13, mit einem Betriebsüberdrack, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 MPa, insbesondere 0,4 MPa, vorzugsweise 0,6 MPa, und einer oberen Grenze von 1,5 MPa, insbesondere 1,2 MPa, vorzugsweise 1,0 MPa, zu betreiben, da dadurch einerseits gängige Dimen- sionen für den Pneumatikzylinder verwendet werden können und andererseits eine gute Verfügbarkeit von Druckluft mit dem entsprechenden Betriebsüberdruck möglich ist.
Vorteilhaft ist auch nach Anspruch 14 einen beim Gießvorgang gegebenenfalls entstehenden Anguss nach dem teilweisen Öffnen der Gießform durch eine Angussabtrennvorrichtung automatisch vom Druckgussteil abzutrennen. Dieses Abtrennen ist insbesondere gut durchführbar, wenn der erstarrte Anguss vor dem vollständigen Öffnen der Gießform, z.B. durch zwei gegenüber liegende Formschieber freigegeben wird und in dem zwischen den Formschiebern entstehenden Zwischenraum durch ein geeignetes Schneidwerkzeug vom Druck- gussteil abgetrennt wird. Dadurch kann eine nachträgliche Entfernung des Angusses durch zusätzliche Maschinen oder Handarbeit entfallen.
Zur Einsparung von Rohmaterial ist es möglich, den Anguss gemäß Anspruch 15 automatisch in die Schmelze zurückzuführen. Dies kann im einfachsten Fall durch Schwerkraft über eine Rutsche erfolgen oder aber auch mit einer gesonderten Fördereinrichtung, z.B. einem Bandförderer.
Eine Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, gemäß Anspruch 16, vor dem Gießvorgang einen Einlegeteil zumindest teilweise in den Formhohlraum einzubringen. Der Einlegeteil besteht im Allgemeinen aus einem Material mit höherer Schmelztemperatur, z.B. Stahl, und ist nach dem Erstarrungsvorgang vollständig oder zumindest teilweise vom Gusswerkstoff eingeschlossen. Mit derart hergestellten Verbundteilen können die guten Formgestaltungsmöglichkeiten des Gieß Werkstoffes mit vorteilhaften, anderen Eigenschaften des Einlegeteils, z.B. hohe Festigkeit, kombiniert werden. Bei Auswuchtgewichten wird z.B. als Einlegeteil eine gekrümmte Stahlklammer verwendet, die mit dem Gieß Werkstoff Zink oder einer Zinklegierung teilweise umgössen wird. Dadurch ist eine hohe mechanische Festigkeit beim Anbringen des Auswuchtgewichts mittels der Stahlklammer an einem Felgenhorn gewährleistet.
Die Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 17, wonach fehlerhafte Druckgussteile nach dem Ausformen vor dem Einbringen in einem Sammelbehälter automatisch ausgeschleust werden, ist vorteilhaft, da die Druckgussteile aus der Gießform entweder einzeln oder bei Mehrfachgießformen in kleinen Stückzahlen die Gießform verlassen und zur Durchführung eines automatisieren Prüfvorganges keine oder eine nur wenig aufwendige Vereinzelung der Werkstücke erforderlich ist. Weiters ist durch eine unmittelbar auf den Gießvorgang folgende Prüfung ein frühzeitiges Erkennen von Fehlern und Eingreifen in den Produktionsablauf begünstigt.
Gemäß Anspruch 18 kann bei Druckgussteilen mit ferromagnetischem Einlegeteil ein Prüf- schritt durch ein Magnetelement erfolgen, an dem die Werkstücke vorbeitransportiert werden. Fehlerhafte Druckgussteile mit ungenügender Formfüllung und dementsprechend geringerer Masse können durch die von einem Magnetelement auf den ferromagnetischen Einlegeteil wirkende Anziehungskraft aus dem restlichen Förderstrom ausgeschleust werden. Eine mögliche Weiterbildung des Verfahrens besteht nach Anspruch 19 darin, die mehrteilige Gießform während des Öffnens in einen Abstand zum Düsenkörper zu bringen. Dadurch wird der erstarrte Anguss von der im Düsenkörper enthaltenen Schmelze getrennt, wodurch der Düsenkörper frei von erstarrtem Schmelzgut bleibt.
Ein Durchströmen der mehrteiligen Gießform, gemäß Anspruch 20, mit Kühlwasser mit einer Temperatur unter 20 °C, insbesondere von 8 0C bis 12 °C, bewirkt eine bessere Oberflächenqualität, als bei Verwendung von Kühlwasser mit höheren Temperaturen. Gleichzeitig wird durch die erhöhte Wärmeabfuhr die für die Erstarrung des Druckgussteiles erforderliche Zeit und damit auch die erreichbare Taktzeit verkürzt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Druckgießmaschine, insbesondere zur Durchführung eines solchen Verfahrens, zur Verfügung zu stellen, die einen einfachen Aufbau aufweist und eine wirtschaftliche Betriebsweise ermöglicht.
Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Gießkolben der Druckgießma- schine mit einem Pneumatikzylinder wirkverbunden ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung der Zink-Druckgießmaschine besteht darin, dass der Gießkolben abweichend vom Stand der Technik nicht mit einem hydraulisch angetriebenen Zylinder, sondern mit einem Pneumatikzylinder wirkverbunden ist. Die Zink- Druckgießmaschine benötigt dadurch kein Hydraulikaggregat und besitzt insgesamt einen einfacheren Aufbau, als die bekannten Maschinen, wodurch die Investitionskosten deutlich gesenkt werden können.
Die Ausrüstung der Zink-Druckgießmaschine gemäß den Ansprüchen 22 bis 24, mit einem Pneumatikzylinder, ausgelegt auf einen Betriebsüberdruck, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 MPa, insbesondere 0,4 MPa, vorzugsweise 0,6 MPa und einer oberen Grenze von 1,5 MPa, insbesondere 1,2 MPa, vorzugsweise 1,0 MPa, ist vorteilhaft, da dadurch einerseits auf gängige Dimensionen für den Pneumatikzylinder zurückgegriffen werden kann und andererseits eine gute Verfügbarkeit von Druckluft mit dem entsprechenden Betriebsüberdruck möglich ist. Insbesondere ist dadurch das Anschließen der Zink-Druckgießmaschine an ein vorhandenes Druckluftnetz mit zentraler Drucklufterzeugung leicht möglich. Zur Erzeugung der für den Gießvorgang erforderlichen Kraft auf den Gießkolben, ist es vorteilhaft, wenn die Kolbenfläche des Pneumatikzylinders, gemäß Anspruch 25, zwischen dem 10-fachen und dem 30-fachen der Querschnittsfläche der Gießkammer, in der der Gießkolben geführt ist, entspricht. Bei einem auf den Pneumatikzylinder wirkenden Betriebsüberdruck von z.B. 0,8 MPa, ergibt sich bei einem Flächenverhältnis von 10:1, zwischen Pneumatikzylinderkolben und Gießkolben, ein Einspritzdruck von etwa 8 MPa, der die Durchführung des Zinkdruckgussverfahrens ermöglicht.
Insbesondere bei Werkstücken kleinerer Dimension, z.B. Auswuchtgewichten, können die er- forderlichen Antriebskräfte am Gießkolben durch Standardmodelle von Pneumatikzylindern erreicht werden. Für größere Werkstücke ist natürlich der Einsatz von Pneumatikzylindern in Sonderanfertigung möglich, wobei die Kosten dabei im Allgemeinen noch immer niedriger sind, als ein Hydraulikzylinder mit Hydraulikaggregat.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Zink-Druckgießmaschine besteht gemäß Anspruch 26 darin, den Düsenkörper aus einer Hauptdüse und einer eigenen Düsenspitze zu bilden. Die Düsenspitze ist durch die hohen Kräfte beim Kontakt mit der Gießform und das Trennen des erstarrten Angusses von der Schmelze im Düsenkörper einem starken Verschleiß ausgesetzt, weshalb es vorteilhaft ist, den Düsenkörper nicht einstückig sondern aus einer Hauptdüse und einer darin befestigten, relativ einfach austauschbaren Düsenspitze zu bilden.
Zur Erzielung von optimalen Strömungsverhältnissen für die Schmelze und dementsprechend guter Druckgussqualität hat sich eine Ausbildung der Hauptdüse und der Düsenspitze gemäß den Ansprüchen 27 und 28 als vorteilhaft erwiesen.
Von Vorteil ist es auch, den Düsenkörper der Zinlc-Druckgießmaschine mit einer Heizeinrichtung auszustatten. Diese kann durch elektrische Heizelemente, die an der Außenseite des Düsenkörpers oder in seinem Inneren integriert angeordnet sind, ausgebildet sein. Die elektro- thermische Wärmeerzeugung kann dabei auf verschiedene Arten, z.B. konduktiv oder induk- tiv, erfolgen. Alternativ ist auch eine Beheizung des Düsenkörpers durch Gasbrenner möglich. Durch die Anordnung am oder im Düsenkörper ist es ohne Manipulation mit externen Wärmequellen möglich, im Düsenkörper erstarrtes Zink wieder zu schmelzen oder das Erstarren der Zinkschmelze zwischen den einzelnen Gießvorgängen, oder bei Betriebsunterbrechungen zu verhindern. Die Steuerung und Regelung der Heizeinrichtung erfolgt vorteilhaft durch die Steuer- und Regeleinrichtung der Zink-Druckgießmaschine.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Zink-Drackgießmaschine besteht gemäß Anspruch 30 darin, die Längsachse des Düsenkörpers gegenüber der Horizontalen ansteigend ausgerichtet auszuführen. Dadurch ist wirksam verhindert, dass Schmelze ohne Druckeinwirkung des Gießkolbens an der Austrittsöffnung des Düsenkörpers austritt.
Durch die Ausführung der Zink-Druckgießmaschine nach den Merkmalen der Ansprüche 31 und 32 wird die Herstellung der Druckgussteile nach dem Warmkammerdruckgussverfahren ermöglicht. Dieses Verfahren benötigt, wie eingangs erwähnt, relativ niedrige Drücke und ist für die Durchführung auf Druckgießmaschinen ohne Hydraulikaggregat gut geeignet. Der Durchlass kann dabei durch eine einfache Öffnung, durch den die Schmelze aus dem Schmelztiegel in die Gießkammer eintritt, gebildet sein. Die Anordnung eines Ventilelements im Durchlass, das das Einströmen von Schmelze in die Gießkammer zulässt, jedoch einen Austritt von Schmelze durch den Durchlass verhindert, ermöglicht die Anordnung des Durchlasses auch im Bereich der Unterseite der Gießkammer, d.h. unterhalb des unteren Todpunkts des Gießkolbens.
Von Vorteil ist, wenn die Gießkammer gemäß Anspruch 33 durch eine zylindrische Bohrung, in einer in den Gießbehälter eingesetzten Büchse gebildet ist. Da die die Gießkammer begrenzenden Wände durch die Bewegungen des Gießkolbens sowie durch die Schmelze an sich einem mechanischen und/oder chemischen Verschleiß ausgesetzt sind, ist es wirtschaftlich die Gießkammer durch eine austauschbare Büchse zu bilden, wodurch die Lebensdauer des Gieß- behälters erhöht wird.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Zink-Druckgießmaschine besteht nach Anspruch 34 darin, dass die Formschließeinrichtung mit einem pneumatisch angetriebenen Schließzylinder wirkverbunden ist. Die Kolbenstange des Schließzylinders kann dabei direkt mit einem verstellbaren Gießformelement verbunden sein, zur Erzielung von höheren Schließkräften ist es jedoch auch möglich, Mittel zur weiteren Kraftverstärkung, z.B. ein Hebelsystem zwischen Schließzylinder und verstellbarem Gießformteil, vorzusehen. Von Vorteil ist es, wenn der Schließzylinder gemäß Anspruch 35 auf einen Betriebsüberdruck, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,6 MPa und einer oberen Grenze von 1,0 MPa, ausgelegt ist. Dadurch werden einerseits gängige Dimensionen für den Schließzylinder ermöglicht und ist andererseits eine gute Verfügbarkeit von Druckluft mit dem entsprechenden Betriebsüberdruck erzielbar. Insbesondere kann die benötigte Druckluft von einem Druckluftnetz mit zentraler Drucklufterzeugung bereitgestellt werden.
Die Formschließeinrichtung ist gemäß Anspruch 36 vorteilhaft an einer von einem Maschinengestell getragenen Basisplatte angeordnet, wobei auf ausreichende mechanische Dimensi- onierung zu achten ist, da von der Formschließeinrichtung zum sicheren Zuhalten der Gießform große Kräfte auf die einzelnen Gießformelemente übertragen werden müssen.
Vorteilhaft ist gemäß Anspruch 37, wenn von zwei relativ zueinander verstellbaren Gießformelementen eines entlang von Führungssäulen verstellbar ist. Bei ausreichender mechanischer Dimensionierung der Führungssäulen ist dadurch auch bei hohen auftretenden Gießdrücken eine exakte Positionierung der Gießformelemente relativ zueinander möglich.
Die Ausbildung der Zink-Druckgießmaschine gemäß den Ansprüchen 38 und 39 mit zueinander weitgehend parallelen und zur Basisplatte annähernd rechtwinkelig ausgerichteten Füh- rungssäulen ergibt einen stabilen Aufbau zur Führung des verstellbaren Gießformelements.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Zink-Druckgießmaschine besteht gemäß Anspruch 40 darin, dass erste Gießformelement auf einer entlang der Führungssäulen verstellbaren Formtragplatte anzuordnen. Das erste Gießformelement wird dabei lösbar mit der Formtrag- platte verbunden und kann zur Durchführung von Arbeiten an der Gießform von der Formtragplatte entfernt werden.
Gemäß Anspruch 41 können die von der Basisplatte entfernteren Enden der Führungssäulen miteinander durch eine zur Basisplatte parallele Abstützplatte verbunden sein, was einerseits die Festigkeit und Steifigkeit der Führungssäulenanordnung erhöht und es ermöglicht, den Schließzylinder, gemäß Anspruch 42, an der Abstützplatte zu befestigen.
Zur Erzielung von hohen Formschließkräften ist es von Vorteil, gemäß Anspruch 43, die Formtragplatte durch ein vom Schließzylinder betätigtes Kniehebelsystem relativ zur Abstützplatte zu bewegen. Durch geeignete Wahl der einzelnen Hebellängen kann die vom Schließzylinder ausgeübte Kraft um ein Vielfaches verstärkt und somit die Zuhaltung der Gießform gewährleistet werden.
Eine Erleichterung der Gießformeinstellung kann man durch eine Höhenverstelleinrichtung gemäß Anspruch 44 erzielen. Diese ist zwischen Formtragplatte und Gießformelement angeordnet und umfasst insbesondere zwei zusammenwirkende Keilelemente, die bei einer Relativbewegung den Abstand zwischen Formtragplatte und Gießformelement verstellen. Dieser Aufbau ist wesentlich einfacher als aus dem Stand der Technik bekannte Verstellsysteme, bei denen die Abstützplatte in ihrer Position entlang der Führungssäulen verstellt wird.
Für die Durchführung des Entformvorganges ist es von Vorteil, wenn das dem ersten Gießformelement gegenüberliegende zweite Gießformelement gemäß Anspruch 45 auf einer ent- lang der Führungssäulen verstellbaren Abreißplatte angeordnet ist.
Zum Trennen des erstarrten Angusses von der Schmelze im Düsenkörper ist es vorteilhaft, wenn die Abreißplatte gemäß Anspruch 46 mittels eines Abreißzylinders relativ zur Basisplatte verstellbar ist. Dieser Abreißvorgang wird bei jedem Öffnen der Gießform durch Aktivie- rung des Abreißzylinders durchgeführt und gewährleistet, dass die Spitze des Düsenkörpers frei von erstarrtem Schmelzgut bleibt.
Eine Weiterbildung der Zink-Druckgießmaschine gemäß Anspruch 47 ist dadurch gekennzeichnet, dass das an der Abreißplatte angeordnete zweite Gießformelement aus zumindest zwei, mittels einer Führungsanordnung quer zur Richtung der Führungssäulen sowie gegenläufig zueinander bewegbaren Formschiebern gebildet ist. Durch diese quer zur Richtung der Führungssäulen bewegbaren Formschieber ist das Gießen von Werkstücken mit Hinterschnei- dungen möglich, wodurch die Vielfalt der möglichen Werkstückformen stark zunimmt. Die Formschieber können dabei vorteilhaft von einer Kulissenführung zwangsgeführt sein, die bei einer Bewegung der Abreißplatte die Formschieber in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung der Abreißplatte bewegt.
Gemäß Anspruch 48 ist es weiters von Vorteil, den Anguss des Druckgussteiles durch Aus- nehmungen in der Teilungsebene eines oder beider Formschieber zu formen. Dadurch kann der Anguss in Fließrichtung der Schmelze betrachtet von der Austrittsöffhung der Düsenspitze zur Gießform spitzkegelig zulaufen, was gute Strömungsverhältnisse für die Schmelze bewirkt.
Zur rationellen Entfernung des erstarrten Angusses vom Druckgussteil ist es vorteilhaft, gemäß Anspruch 49, eine Angussabtrennvorrichtung vorzusehen, die ein Trennwerkzeug, insbesondere Schneidwerkzeug, in den beim Öffnen der Gießform zwischen den Formschiebern entstehenden Zwischenraum bewegt und dabei den Anguss vom Druckgussteil trennt.
Diese Angussabtrennvorrichtung ist nach Anspruch 50 vorteilhaft an der Abreißplatte angeordnet. Dadurch wird die Angussabtrennvorrichtung beim Öffnen der Gießform mitbewegt und ist zur Erzielung eines sauberen Trennschnittes leichter einzustellen.
Mittels einer Fördereinrichtung gemäß Anspruch 51 können die abgetrennten Angussteile automatisch in den Schmelztiegel zurückgeführt und dadurch Material und Energie eingespart werden, da die unmittelbar nach dem Erstarrungsvorgang noch heißen Angussteile nur wenig Energie zum erneuten Schmelzen benötigen. Die Fördereinrichtung besteht im einfachsten Fall aus einer Förderrutsche, kann aber auch durch einen Bandförderer oder sonstige, ange- triebene Fördermittel gebildet sein.
Gemäß Anspruch 52 ist es auch möglich, dass die Gießformelemente, insbesondere die Formschieber bei geschlossener Gießform eine Öffnung bilden, durch die ein vorgefertigter Einlegeteil zumindest teilweise in den Formhohlraum eingebracht und anschließend eingegossen werden kann. Dadurch können Druckgussteile aus Zink mit vorgefertigten Teilen, vorzugsweise aus anderen Materialien, z.B. Stahl, zuverlässig verbunden werden, insbesondere wenn der Einlegeteil Bohrungen oder Hinterschneidungen aufweist, durch die ein Formschluss im erstarrten Druckgussteil bewirkt wird. Zur Herstellung von Auswuchtgewichten aus Zink, kann als Einlegeteil eine Befestigungsklammer aus Federstahl verwendet werden, mit der das Auswuchtgewicht an einem Felgenhorn fixiert werden kann.
Von Vorteil ist eine Ausbildung der Zink-Druckgießmaschine nach Anspruch 53, mit einer Sortiervorrichtung zum Ausschleusen von fehlerhaften Druckgussteilen, zwischen der Gieß- form und einem Sammelbehälter für die Druckgussteile. Da die Druckgussteile die Gießform einzeln oder bei einem Mehrfachwerkzeug in kleinen Stückzahlen verlassen, ist die für die Prüfung auf Fehler notwendige Vereinzelung bereits vorgenommen oder mit einfachen Mitteln durchführbar. Weiters ist durch die frühzeitige Fehlererkennung ein schnelles Reagieren auf Produktionsfehler möglich.
Bei Druckgussteilen mit ferromagnetischen Einlegeteilen kann die Sortiervorrichtung gemäß Anspruch 54 ein Magnetelement umfassen. Mit diesem können Druckgussteile mit ungenügender Formfüllung und dadurch bedingtem geringeren Gewicht durch magnetische Anzie- hungskräfte in der Transportbahn festgehalten oder zumindest abgelenkt werden, während vollständig ausgespritzte Druckgusssteile aufgrund ihres höheren Gewichts das Magnetelement der Sortiereinrichtung ungehindert passieren können.
Durch das Durchleiten von Kühlwasser durch Kühlwasserkanäle in den Gießformelementen, gemäß Anspruch 55, kann die für das Erstarren der Druckgussteile erforderliche Zeit reduziert werden, wodurch die Stückleistung erhöht werden kann.
Ein weiterer Vorteil wird damit erhalten, dass die Führungssäulen gemäß Anspruch 56 weitgehend parallel zur Längsachse des Düsenkörpers ausgerichtet sind. Die Kontaktkraft zwi- sehen dem oder den an der Abreißplatte angeordneten Gießformelementen und dem Düsenkörper wirkt dadurch weitgehend in Richtung der Düsenkörperlängsachse, wodurch Biegemomente auf den Düsenkörper vermieden werden. Weiters bewirkt diese Anordnung ein einfacheres Einstellen der Gießform, da die Höhenverstelleinrichtung zwischen Formtragplatte und erstem Gießformelement ebenfalls in Längsrichtung des Düsenkörpers wirksam ist.
Zur Überwachung des Schließvorgangs der Gießform ist es vorteilhaft, wenn an einer Teilungsebene zwischen relativ zueinander verstellbaren Gießformelementen zumindest an einem der Gießformelemente eine Prüfbohrung angeordnet ist, welche über einen Kanal mit einer Pumpe und einem Drucksensor fluidverbunden ist. Diese wird beim Schließen der mehr- teiligen Gießform von einem kontaktierenden Gießformelement weitgehend druckdicht verschlossen, während bei einem fehlerhaften Schließvorgang und schlechtem Kontakt zwischen den Gießformelementen der Kanal über die Öffnung mit dem Umgebungsdruck verbunden ist. Dadurch kann ein ungenügendes Schließen der Gießform mittels des Drucksensors er- kannt werden und von der Steuer- und Regeleinrichtung die Auslösung des Gießvorgangs blockiert werden. Der Prüfdruck im Kanal kann dabei gegenüber dem Umgebungsdruck erhöht oder abgesenkt sein, d.h. die Pumpe erzeugt einen Überdruck oder einen Unterdrück.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Zink-Druckgießmaschine in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 2 einen Schnitt durch die Gießform und die Formschließeinrichtung gemäß der Linie II-II in Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Ansicht der geöffneten Schließform gemäß der Linie III-III in Fig. 2 in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 4 einen Querschnitt durch die geschlossene Gießform mit erstem Gießformelement, Formschieber und Abreißplatte sowie Einlegeteil vor dem Gießvorgang gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3 in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 5 einen Querschnitt durch die Abreißplatte mit einem darin geführten Formschieber bei geöffneter Gießform und einen entformten Druckgussteil, sowie einen von der Abgussabtrennvorrichtung abgetrennten, erstarrten Anguss gemäß der Linie V-V in Fig. 3.
Einführend sei festgehalten, dass in unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderang sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Zink-Druckgießmaschine 1 zur Durchführung des Herstellungsverfahrens in vereinfachter, schematischer Darstellung. Ein Maschinengestell 2 trägt die einzelnen Bestandteile der Zink-Druckgießmaschine 1 und stützt sich auf einer Aufstandsfläche 3 ab. Ebenfalls auf der Aufstandsfläche 3 ruht ein Schmelztie- gel 4, indem sich eine flüssige Metallschmelze 5 aus Zink oder einer Zinklegierung befindet. Der Schmelztiegel 4 kann mit dem Maschinengestell 2 verbunden sein, in der dargestellten Ausführung ist er jedoch über Rollen auf der Aufstandsfläche 3 verfahrbar ausgebildet. Der Schmelztiegel 4 ist mit einer nicht dargestellten Beheizungseinrichtung ausgestattet, die durch Wärmezufuhr ein Absinken der Temperatur der Schmelze 5 unter die Schmelztemperatur ver- hindert oder die zum Erschmelzen von festem Ausgangsmaterial eingesetzt wird. Die Beheizungseinrichtung kann z.B. mit Strom oder Gas betrieben werden. In die Schmelze 5 taucht ein unterer Teil eines Gießaggregates 6 ein, das zum Fördern der Schmelze 5 verwendet wird. Dieses umfasst einen am Maschinengestell 2 gelagerten Gießbehälter 7 aus einem hochwärmebeständigen Stahl. In den Gießbehälter 7 ist vertikal von oben eine Büchse 8 eingesetzt, die eine oben offene kreiszylindrische Öffnung 9 aufweist, die die Gießkammer 10 des Gießaggregats 6 bildet. Die Büchse 8 ist aus Gründen einer einfachen Fertigung kreiszylindrisch ausgeführt und weist an ihrem oberen Rand einen Bund auf, der auf einer horizontalen Auflagefläche des Gießbehälters 7 aufliegt. Die Aufnahme der Büchse 8 im Gießbehälter 7 ist in diesem Fall eine einfache, vertikale, zylindrische Bohrung. Die Gießkammer kann aber auch einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen und z.B. einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt besitzen.
Der Eintritt der Schmelze 5 aus dem Schmelztiegel 4 in die Gießkammer 10 erfolgt durch einen im oberen Bereich der Gießkammer 10 angeordneten, unter dem Flüssigkeitsspiegel der Schmelze 5 gelegenen, die Büchse 8 und den Gießbehälter 7 durchdringenden Durchlass 11.
Zur Durchführung eines Gießvorganges wird die in der Gießkammer 10 befindliche Schmelze 5 von einem Gießkolben 12, der in der zylindrischen Bohrung 9 der Büchse 8 geführt ist, durch eine vertikale Abwärtsbewegung unter Druck gesetzt. Der Gießkolben 12 ist über ein Verbindungselement 13 mit einer Zylinderstange 14 eines vertikal ausgerichteten Pneumatikzylinders 15 antriebsverbunden. Der Pneumatikzylinder 15 liefert die für die Durchführung eines Gießvorganges und zum Bewegen des Gießkolbens 12 erforderlichen Kräfte und ist mit Materialauswahl und Bauart für die oberhalb des Schmelztiegels 4 auftretenden, erhöhten Temperaturen ausgelegt. Die Druckluftzufuhr zum Pneumatikzylinder 15 erfolgt über eine Steuerventileinheit 16 von einer Druckluftquelle 17. Diese kann eine eigene, der Zink-Druckgießmaschine 1 zugeordnete Druckluftpumpe sein oder aber auch ein Druckluftnetz mit zentraler Drucklufterzeugung. Neben Druckluft können auch andere Gase als Fluid zum Betrieb des Pneumatikzylinders 15 eingesetzt werden. Der Pneumatikzylinder 15 ist ebenfalls am Maschinengestell 2 befestigt. Das Verbindungselement 13, zwischen Kolbenstange 14 und Gießkolben 12 ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel als Schnellklemmelement ausgebildet und erlaubt im Reparatur- oder Wartungsfall ein schnelles Lösen des Pneumatikzylinders 15 vom Gießkolben 12.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt die Kolbenfläche des Pneumatikzylinders 15 etwa das lOfache der Kolbenfläche des Gießkolbens 12. Der auf die Schmelze 5 in der Gießkammer 10 ausübbare Druck beträgt in diesem Fall maximal das lOfache des von der Druckluftquelle 17 bereitgestellten Betriebsüberdrucks. Mit einem von einem Druckluftnetz in Be- triebsstätten üblicherweise bereitgestellten Betriebsüberdruck in einem Bereich von 0,6 bis 1 ,0 MPa, sind in der beschriebenen Ausführung Einspritzdrücke von etwa 6 bis 10 MPa erzielbar, was dem unteren Bereich der für das Warmkammer-Druckgussverfahren üblichen Einspritzdrücke entspricht. Für Anwendungsfälle, bei denen ein höherer Einspritzdruck erforderlich ist, kann die dazu nötige Kolbenkraft durch Wahl eines größer dimensionierten Pneumatikzylin- ders 15 erreicht werden oder durch Zwischenschaltung einer mechanischen Kraftverstärkung, z.B. eines Hebelsystems, das die Kolbenkraft des Pneumatikzylinders 15 vervielfacht.
In Fig. 1 ist der Gießkolben 12 in einer Position nahe dem oberen Todpunkt dargestellt, bei dem der Durchlass 11 freigegeben ist. Bei der Auslösung des so genannten Druckguss-Schus- ses, also der Durchführung des eigentlichen Gießvorganges, wird der Gießkolben 12 vom
Pneumatikzylinder 15 angetrieben, in der Gießkammer 10 vertikal nach unten bewegt. Sobald die Kolbenfläche des Gießkolbens 12 oder ein nicht dargestelltes Dichtelement, z.B. ein Kolbenring am Umfang des Gießkolbens 12 den Durchlass 11 dabei passiert hat, verlässt die un- ter Druck gesetzte Schmelze 5 die Gießkammer 10 durch einen Förderkanal 18, der in der beschriebenen Ausführung als Steigleitung im Gießbehälter 7 ausgebildet ist. Durch diesen wird die Schmelze 5 in einen an den Förderkanal 18 anschließenden Düsenkörper 19 gedrückt, der in der beschriebenen Ausführung eine zylindrische Hauptdüse 20 und eine an der deren Ende befestigte Düsenspitze 21 umfasst. Die Hauptdüse 20 und die Düsenspitze 21 sind hohl gebohrt und bilden die Verlängerung des Förderkanals 18. Die Verbindung zwischen Düsenspitze 21 und Hauptdüse 20, sowie die Verbindung zwischen Hauptdüse 20 und Gießbehälter 7, besteht jeweils aus einem Kegelsitz, wobei zum Lösen des Kegelsitzes jeweils ein geeignetes Mittel, z.B. eine Abdrückmutter oder eine Abdrückschraube vorgesehen sein kann.
Der Düsenkörper 19 ist von der Verbindungsstelle mit dem Gießbehälter 7 ca. mit 30° gegenüber der Horizontalen ansteigend ausgerichtet, wodurch ein Austreten von Schmelze 5 zwischen den einzelnen Gießvorgängen vermieden wird. Der nicht in die Schmelze 5 ragende Teil des Gießbehälters 7 sowie der Düsenkörper 19 sind mit einer nicht dargestellten Heizein- richtung ausgestattet, die durch Wärmezufuhr ein Erstarren der Schmelze 5 im oberen Bereich des Förderkanals 18 sowie im Düsenkörper 19 verhindert, sowie gegebenenfalls erstarrtes Material im Förderkanal 18 und im Düsenkörper 19 wieder aufschmelzen kann. Die Heizeinrichtung ist als elektrische Widerstandsheizung ausgeführt, kann jedoch auch auf Verbrennung von Gas oder sonstigen Brennstoffen sowie anderen Heizungen, wie z.B. Induktionshei- zungen, basieren.
Die Hauptdüse 20 weist einen Innendurchmesser, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 4 mm und einer oberen Grenze von 8 mm, vorzugsweise 6 mm, auf. Eine Austrittsöffnung 22 an der Düsenspitze 21 weist einen Innendurchmesser, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3 mm und einer oberen Grenze von 5 mm, vorzugsweise jedoch 4 mm, auf, wobei der Übergang vom Innendurchmesser der Hauptdüse 20 zum Innendurchmesser der Austrittsöffnung 22 in der Düsenspitze 21 konisch ausgeführt ist. Diese Wahl der Innendurchmesser hat sich für die beschriebene Zink-Druckgießmaschine 1 in Hinblick auf die erzielbare Werkstückqualität als besonders vorteilhaft erwiesen, da diese gute Strömungsverhältnisse für die Schmelze 5 bewirken.
Die weiteren Hauptbestandteile der Zink-Druckgießmaschine 1 neben dem Gießaggregat 6 sind die Gießform 23 und die Formschließeinrichtung 24, die zumindest zwei, die Gießform 23 bildende Gießformelemente 25, 25' relativ zueinander bewegen und in definierten Positionen festlegen kann.
In Fig. 2 sind die Gießform 23 und die Formschließeinrichtung 24 anhand einer Schnittdar- Stellung gemäß der Linie II-II in Fig. 1 dargestellt. Die Gießformelemente 25, 25' bilden in geschlossener und einander an Teilungsebenen 26 und/oder Teilungsflächen kontaktierender Stellung einen Formhohlraum 27 (in Fig. 4 dargestellt), der die Form eines herzustellenden Druckgussteiles 28 (in Fig. 5 dargestellt) bestimmt. Die geschlossene Gießform 23 berührt während des Gießvorganges die Düsenspitze 21 des Düsenkörpers 19, wodurch der Form- hohlraum 27 mit dem Gießaggregat 6 verbunden wird. In der beschriebenen Ausführung der Zink-Druckgießmaschine 1 ist eine Gießform 23 zur Herstellung von Auswuchtgewichten 29 aus Zink oder einer Zinklegierung ausgebildet. Die Zink-Druckgießmaschine 1 kann jedoch durch die freie Gestaltungsmöglichkeit der Gießform 23 auch zur Herstellung von allen anderen denkbaren Druckgussteilen 28, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sind verwendet werden.
Die Formschließeinrichtung 24 ist auf einer am Maschinengestell 2 befestigten Basisplatte 30 angeordnet, wobei diese in der beschriebenen Ausführung senkrecht auf die Längsachse des Düsenkörpers 19 ausgerichtet, somit 30° gegenüber der Vertikalen geneigt ist. In anderen Aus- führungsformen der Zink-Druckgießmaschine 1 können der Düsenkörper 19 und die Basisplatte 30 auch andere Winkel einnehmen z.B. auch horizontal und vertikal ausgerichtet sein.
Zur Führung der verstellbaren Gießformelemente 25, 25' sind an der Basisplatte 30 zumindest zwei, bei der beschriebenen Ausfuhrungsform vier Führungssäulen 31 angeordnet, die relativ zueinander parallel ausgerichtet sind. Weiters sind die Führungssäulen 31 rechtwinkelig zur
Basisplatte 30 ausgerichtet und somit parallel zur Längsachse des Düsenkörpers 19 (siehe auch Fig. 1). Die Mittelachsen der parallelen Führungssäulen 31 sind voneinander beabstandet und die Schnittpunkte der Mittelachsen mit der Basisplatte 30 bilden die Ecken eines Rechtecks. Durch diese Anordnung bleibt zwischen den Führungssäulen 31 noch ausreichend Platz für die zu führenden Gießformelemente 25, 25'. Die von der Basisplatte 30 entfernten Enden der Führungssäulen 31 sind mit einer zur Basisplatte 30 weitgehend parallelen Abstützplatte 32 untereinander verbunden. Dadurch wird die Steifigkeit der Führungssäulenanordnung und der gesamten Formschließeinrichtung 24 weiter erhöht. Zwischen der Basisplatte 30 und der Abstützplatte 32 ist die Gießform 23 angeordnet, wobei ein erstes Gießformelement 25 auf einer entlang der Führungssäulen 31 verstellbaren Formtragplatte 33 angeordnet ist. Diese weist im beschriebenen Ausführungsbeispiel vier Führungsbuchsen auf, durch die eine exakte Führung entlang der Führungssäulen 31 gewährleis- tet ist. Das erste Gießformelement 25 ist auf der der Basisplatte 30 zugewandten Seite der Formtragplatte 33 angeordnet.
Ein zweites Gießformelement 25' ist zwischen Formtragplatte 33 und Basisplatte 30 auf einer ebenfalls entlang der Führungssäulen 31 verstellbaren Abreißplatte 34 angeordnet. Das zweite Gießformelement 25' ist auf der der Formtragplatte 33 zugewandten Seite der Abreißplatte 34 angeordnet. Durch Verstellung der Abreißplatte 34 und der Formtragplatte 33 können die einander zugewandten Gießformelemente 25 und 25' relativ zueinander bewegt, in eine einander an den Teilungsebenen 26 kontaktierende Stellung oder in eine voneinander beabstandete, geöffnete Stellung gebracht werden, die Gießform 23 also geschlossen oder geöffnet werden. Bei geschlossener Gießform 23 kontaktiert das zweite Gießformelement 25' die Düsenspitze 21 des Düsenkörpers 19.
Die Verstellung der Formtragplatte 33 mit dem darauf angeordneten ersten Gießformelement 25 erfolgt durch einen pneumatisch angetriebenen Schließzylinder 35, wobei die Bewegung einer Kolbenstange 36 des Schließzylinders 35 über ein Kniehebelsystem 37 auf die Formtragplatte 33 übertragen wird. Der Schließzylinder 35 ist auf einen Betriebsüberdruck ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,6 MPa und einer oberen Grenze von 1,0 MPa ausgelegt und ist an der Abstützplatte 32 auf der der Gießform 23 abgewandten Seite befestigt. Die Kolbenstange 36 ragt durch eine Öffnung in der Abstützplatte und ist koaxial zum Düsenkörper 19 ausgerichtet. Die Druckluftzufuhr zum Schließzylinder 35 erfolgt über eine Steuerventileinheit 38 von der Druckluftquelle 17, die auch den Pneumatikzylinder 15 versorgt. Es ist aber auch möglich, den Schließzylinder 35 mit einer separaten Druckluftversorgung auszustatten.
Das Kniehebelsystem 37 ist zwischen der Abstützplatte 32 und der Formtragplatte 33 angeordnet. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Kniehebelsystem 37 als Doppelkniehebelsystem ausgeführt, wodurch die auf die Formtragplatte 33 ausgeübte Kraft in der ausgefahrenen Endstellung, d.h. bei geschlossener Gießform 23, einem Vielfachen der vom Schließzylinder 35 ausgeübten Kraft entspricht.
Die Verstellung der Abreißplatte 34 mit dem darauf angeordneten zweiten Gießformelement 25' erfolgt durch einen pneumatisch angetriebenen Abreißzylinder 39. Dieser ist an der Basis- platte 30 auf der der Gießform 23 abgewandten Seite befestigt wobei seine Kolbenstange 40 durch eine Öffnung in der Basisplatte ragt und bei Betätigung die Abreißplatte 34 von der Basisplatte 30 wegdrückt. Das zweite Gießformelement 25' weist einen Angusskanal 41 (in Fig. 4 dargestellt) auf, durch den die Schmelze 5 beim Gießvorgang von der Austrittsöffnung
22 der Düsenspitze 21 in den Formhohlraum 27 eingeschossen wird. Nach jedem Gießvor- gang verbleibt im Angusskanal 41 ein als Anguss 42 (in Fig. 5 dargestellt) bezeichneter Teil von erstarrtem Material.
Der Abreißzylinder 39 dient dazu, das auf der Abreißplatte 34 angeordnete Gießformelement 25' beim Öffnen der Gießform in einen Abstand zur Düsenspitze 21 zu bringen, wodurch der erstarrte Anguss von der Düsenspitze getrennt wird und in dieser ausschließlich flüssige Schmelze 5 zurückbleibt.
Wie in Fig. 2 vereinfacht dargestellt, kann die Gießform 23 zur Erhöhung der Stückleistung mit einer Kühlvorrichtung ausgestattet sein, die die von jedem gegossenen Werkstück auf die Gießform 23 übertragene Wärme abführt. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel umfasst die Kühleinrichtung durch die Gießformelemente 25, 25' führende Kühlwasserkanäle 43, durch die während des Betriebes der Zinkdruckgießmaschine 1 Kühlwasser zugeführt und nach Wärmeaufnahme abgeführt wird. Das dazu eingesetzte Kühlwasser kann weiters zur Einstellung der Gießformtemperatur eingesetzt werden, indem die Eintrittstemperatur variiert wird, und dadurch die übertragene Wärmeleistung beeinflusst wird. Als vorteilhaft hat sich eine
Kührwassertemperatur am Eintritt in den Kühlwasserkanal 43 von unter 20 0C, vorzugsweise zwischen 8 und 12 °C, erwiesen. Um die Abkühlung des Druckgussteiles 28 in der Gießform
23 gezielt zu beeinflussen, kann jedes Gießformelement mit einem eigenen Kühlwasserkreislauf und individuell einstellbarer Kühlmitteltemperatur ausgestattet sein.
Wie in Fig. 2 weiters dargestellt, ist die Zink-Druckgießmaschine 1 mit einer Höhenverstell- einrichtung 44 für das erste Gießformelement 25 ausgestattet. Durch diese kann das erste Gießformelement 25 in Richtung der Führungssäulen 31 relativ zur Formtragplatte 33 ver- stellt werden. In der beschriebenen Ausführung umfasst die Höhenverstelleinrichtung 44 ein mit der Formtragplatte fest verbundenes Keilelement 45, ein am ersten Gießformelement 25 verschieblich gelagertes Keilelement 45', sowie eine Stellschraube 46. Durch Drehung der Stellschraube 46 wird über einen Mitnehmer das verschiebliche Keilelement 45' entlang der einander zugewandten Keilflächen verschoben, wodurch der Abstand zwischen Formtragplatte 33 und erstem Gießformelement 25 verändert wird. Die Keilelemente 45 können jedoch auch auf andere Weise angeordnet und geführt sein, um den Abstand zwischen Formtragplatte 33 und erstem Gießformelement 25 zu verändern. Durch die Höhenverstelleinrichtung 44 kann die Position des ersten Gießformelements 25, ohne Veränderung am Kniehebelsystem 37 oder am Schließzylinder 35 verändert und dadurch die auf die Gießform 23 wirkende Zuhaltekraft mit beeinflusst werden.
Wie in den Fig. 2 und 3 weiters ersichtlich ist, umfasst das auf der Abreißplatte 34 angeordnete zweite Gießformelement 25' zwei Formschieber 47, 47', die relativ zueinander verstellbar sind. Dazu sind diese mittels einer Führungsanordnung 48 in der Abreißplatte 34 verschieblich gelagert. Die Führungsanordnung 48 ist als T-Nut-förmige Flachführung ausgebildet, kann aber eine Bewegungsführung anderer Bauart z.B. eine Schwalbenschwanzführung oder eine Rundführung sein. Die Formschieber 47, 47' sind entlang der Führungsanordnung 48 quer zur Längsrichtung der Führungssäulen 31, zwischen einer, einander an Teilungsebenen 26' kontaktierenden Stellung bei geschlossener Gießform 23 und einer, an den Teilungsebenen 26' voneinander beabstandeten Stellung bei geöffneter Gießform 23 verstellbar. Zur Durchführung dieser Verstellbewegung, weist die Formschließeinrichtung 24 eine Kulissenführung 49 auf, die die Formschieber 47, 47' zwischen geschlossener und geöffneter Öffnung verstellt. Dazu sind an der Basisplatte 30 zwei Kulissenelemente 50 mit jeweils einer Kulisse 51 , in der jeweils ein mit einem Formschieber 47, 47' verbundener Kulissenzapfen 52 geführt ist, befestigt. Die Kulissen 51 sind so ausgeführt, dass die Formschieber 47, 47' bei minimalem Abstand zwischen der Abreißplatte 34 und der Basisplatte 30 an ihren Teilungsebenen 26 gegeneinander gepresst werden und damit das zweite Gießformelement 25' bilden. Mit beim Öffnen der Gießform 23 zunehmendem Abstand zwischen der Abreißplatte 34 und der Basis- platte 30, werden die Formschieber 47, 47' durch die Zwangsführung der Kulissenzapfen 52 in den Kulissen 51 quer zur Bewegungsrichtung der Abreißplatte 34 auseinander gezogen. Die Bewegung der Abreißplatte 34, entlang der Führungssäulen 31, ist in zwei Teilbewegungen gegliedert. Die erste Teilbewegung der Abreißplatte wird vom vorhin erwähnten Abreiß- zylinder 39 bewirkt, der die Abreißplatte 34 mit den einander berührenden Formschiebern 47, 47' von einer in Fig. 2 punktiert angedeuteten Gießstellung in eine strichliert angedeutete Zwischenstellung verschiebt. Dabei werden gleichzeitig die Formschieber 47, 47' durch die Kulissenführung in einen kleinen Abstand zueinander gebracht. Die zweite Teilbewegung der Abreißplatte 34, von der strichliert dargestellten Zwischenstellung in die in Fig. 2 in vollen
Linien dargestellte Endstellung erfolgt durch einen Entformzylinder 53, wodurch der Abstand zwischen den Formschiebern 47, 47' durch die Kulissenfuhrung 49 noch weiter vergrößert wird und der erstarrte Druckgussteil 28 (in Fig. 5 darstellt) vollständig entformt wird und aus der geöffneten Gießform 23 nach unten fällt. Zur Vorbereitung eines neuen Gießzyklus wird die Abreißplatte 34 anschließend von dem Entformzylinder 53 in die strichliert angedeutete Gießstellung zurückgezogen, wodurch die Formschieber 47, 47' wieder gegeneinander gedrückt werden.
Durch eine halbkegelförmige Ausnehmung 54 in den Teilungsflächen 26' der Formschieber 47, 47' wird in der Gießstellung der Angusskanal 41 gebildet, durch den die Austrittsöffnung 22 der Düsenspitze 21 mit dem Formhohlraum 27 verbunden wird.
In Fig. 3 ist neben den in der Abreißplatte 34 geführten Formschiebern 47, 47' eine Anordnung zur Überprüfung der Dichtheit der geschlossenen Gießform 23 dargestellt. Diese umfasst eine Prüfbohrung 55 in der Teilungsebene 26' des Formschiebers 47', einen Kanal 56, der die Prüfbohrung 55 mit einer Pumpe 57 und einem Drucksensor 58 fluidisch verbindet. Bei vollständig geschlossener Gießform 23 ist die Prüfbohrung 55 von der Teilungsebene 26' des kontaktierenden Formschiebers 47 vollständig verschlossen, wodurch ein von der Pumpe 47 im Kanal 56 erzeugter Überdruck oder Unterdruck erhalten bleibt. Im Fall, dass die Prüfbohrung bei ei- nem fehlerhaften Schließ Vorgang, z.B. durch einen Fremdkörper zwischen den Formschiebern 47, 47', nicht vollständig verschlossen wird, steht der Kanal 56 über die Prüfbohrung 55 mit dem Umgebungsluftdruck in Verbindung und der Druck im Prüfkanal 56 ist verändert gegenüber dem Druck bei dicht verschlossener Prüfbohrung 55. Diese Druckveränderung wird vom Drucksensor 58 erfasst und an eine Steuer- und Regeleinrichtung 59 der Zink-Druckgießma- schine 1 übermittelt. Dadurch kann die Auslösung eines Gießvorganges bei unvollständig oder fehlerhaft geschlossener Gießform 23 verhindert werden. In Fig. 3 ist nur eine Prüfbohrung und ein Prüfkanal dargestellt, es kann jedoch durch Anordnung mehrerer Prüfbohrungen 55 die Dichtheit zwischen allen einander kontaktierenden Gießformelementen 25 überwacht werden. Um Druckgussteile 28 mit Einlegeteilen 60 (siehe Fig. 4) herstellen zu können, weist die geschlossene Gießform 23 eine Öffnung 61 auf, durch die ein Abschnitt eines vorgefertigten Einlegeteils in den Formhohlraum 27 eingebracht und anschließend eingegossen werden kann. Diese Öffnung 61 ist beim beschriebenen Ausführungsbeispiel durch Ausnehmungen an den Formschiebern 47, 47 , gebildet (siehe Fig. 4). Der Einlegeteil 60 muss bei geschlossener Gießform 23 von den Teilungsebenen 26 dicht umschlossen sein, um ein Austreten von Schmelze während des Gießvorganges durch Spalten zwischen Einlegeteil 60 und Öffnung 61 zu verhindern, wodurch sich die Förderung von geringen Maßtoleranzen beim Einlegeteil 60 ergibt. Bei der Herstellung von Auswuchtgewichten aus Zink oder Zinklegierungen, wird als Einlegeteil 61 eine gekrümmte Stahlklammer verwendet, mit der das Auswuchtgewicht 29 an einem Felgenhorn eines Fahrzeugrades befestigt werden kann. Die Zuführung der Einlegeteile 60 in die geschlossene Gießform 23 erfolgt durch eine nicht darstellte, automatische Zuführeinrichtung mit vorgeordneter Vereinzelungseinrichtung.
Nach der ersten Teilbewegung der Abreißplatte 34, ist der erstarrte Druckgussteil 28 noch mit dem erstarrten Anguss 42 verbunden und zwischen den Formschiebern 47, 47' ist durch die Kulissenführung 49 ein Zwischenraum entstanden, indem sich der erstarrte Anguss befindet.
In den Fig. 1 und 5 ist eine Angussabtrennvorrichtung 62 dargestellt, die den nunmehr frei zu- gänglichen Anguss 42 in dieser Position vom Druckgussteil 28 abtrennt. Die Angussabtrennvorrichtung 62 ist an der Abreißplatte 34 befestigt und umfasst einen pneumatisch angetriebenen Schneidzylinder, sowie als Trennwerkzeug ein Schneidwerkzeug 63, dass in den zwischen den Formschiebern 47, 47' bestehenden Zwischenraum eintritt und den Anguss 42 direkt am Druckgussteil 28 abtrennt. Der Anguss 42 wird von einer Fördereinrichtung 64 aufgefan- gen und in den Schmelztiegel 4 rückgeführt. Die Fördereinrichtung 64 besteht im einfachsten Fall aus einer Förderrutsche, kann aber auch durch einen Bandförderer oder sonstige, angetriebene Fördermittel gebildet sein. Bei der Gießform 23, zur Herstellung von Auswuchtgewichten 29, hintergreift der Einlegeteil 60 einen Abschnitt der Formschieber 47, 47'(siehe Fig. 4). Nach Durchführung der ersten Teilbewegung der Abreißplatte 34 ist der Abstand zwischen den beiden Formschiebern 47, 47' noch ldeiner, als die Breite des Einlegeteils, wodurch dieser zusammen mit dem Druckgussteil 28 noch an den Formschiebern 47, 47' verbleibt. Erst nach Durchführung der zweiten Teilbewegung der Abreißplatte 34, durch Betätigung des Entformzylinders 53, wird der Abstand zwischen den Formschiebern 47, 47' größer als die Breite des Einlegeteils 60, wodurch dieser freigegeben wird und der Druckgussteil 28 die Gießform verlässt. Die einzelnen Druckgussteile 28 fallen aus der geöffneten Gießform 23 auf eine Förderrutsche 65 und werden von dieser einer Sortiereinrichtung 66 zugeführt. In dieser Sortiereinrichtung sind Mittel zur Erkennung von fehlerhaften Teilen enthalten, um diese von den Gutteilen abzutrennen, die einem Sammelbehälter 67 zugeführt werden. Als Mittel zur Erkennung von fehlerhaften Druckgussteilen 28, können z.B. eine Kamera mit angeschlossener Auswerteelektronik zur berührungslosen zur Messung von Teilegeometrien oder eine Wiegezelle zur Messung des Werkstückgewichts oder ähnliche Systeme eingesetzt werden. Im Fall der Herstellung von Auswuchtgewichten 29 mit einer eingegossenen Stahlklammer ist es auch möglich, zur Aussortierung von fehlerhaften Werkstücken die Sortiereinrichtung 66 mit einem Magnetelement 68 auszustatten, dass eine magnetische Anziehungskraft auf die Stahlklammern der vorbei transportierten Auswuchtgewichte 29 ausübt. Ist nun bei einem fehlerhaften Gießvorgang der Formhohlraum 27 nicht vollständig mit Schmelze 5 ausgefüllt worden, ist dass Gewicht des fehlerhaften Auswuchtgewichtes 29 geringer als bei einem vollstän- dig ausgespritzten Teil. Diese fehlerhaften Auswuchtgewichte 29 mit geringerem Gewicht, werden vom Magnetelement 68, das z.B. an der Unterseite der Förderrutsche 65 angeordnet ist, festgehalten und können durch einen nicht dargestellten Ausstoßer in einen eigenen Sammelbehälter ausgeschleust werden.
Die Steuer- und Regeleinrichtung 59 ist mit den üblichen, die Zustände der einzelnen Maschinenteile überwachenden Sensorelementen verbunden und kann die bei der Beschreibung der einzelnen Maschinenteile genannten Vorgänge und Abläufe programmgesteuert oder bedienergesteuert ausführen. Dazu gehören insbesondere die Ablaufsteuerung für das Öffnen und Schließen der Gießform 23 mittels der Formschließeinrichtung 24 sowie die Durchfüh- rung des Gießvorganges mit dem Gießaggregat 6.
Die Figuren zeigen mögliche Ausführungsmerkmale der zur Durchführung des Verfahrens verwendeten Zink-Druckgießmaschine 1 , wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvariante derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsmerkmale untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausfuhrungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mitumfasst.
Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Zink-Druckgießmaschine diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Merkmale den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden, insbesondere die Rückführung des Angusses in die Schmelze, die Schrägstellung des Düsenkörpers sowie die Überwachung des richtigen Schließens der Form mittels Druckwächter. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Auf- gaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
B e z u g s z e i c h e n a u f s t e i l u n g
1 Zink-Druckgießmaschine 36 Kolbenstange
2 Maschinengestell 37 Kniehebelsystem
3 Aufstandsfläche 38 Steuerventileinheit
4 Schmelztiegel 39 Abreißzylinder
5 Schmelze 40 Kolbenstange
6 Gießaggregat 41 Angusskanal
7 Gießbehälter 42 Anguss
8 Büchse 43 Kühlwasserkanal
9 Bohrung 44 Höhenverstelleinrichtung
10 Gießkammer 45 Keilelement
11 Durchlass 46 Stellschraube
12 Gießkolben 47 Formschieber
13 Verbindungselement 48 Führungsanordnung
14 Kolbenstange 49 Kulissenführung
15 Pneumatikzylinder 50 Kulissenelement
16 Steuerventileinheit 51 Kulisse
17 Druckluftquelle 52 Kulissenzapfen
18 Förderkanal 53 Entformzylinder
19 Düsenkörper 54 Ausnehmung
20 Hauptdüse 55 Prüfbohrung
21 Düsenspitze 56 Kanal
22 Austrittsöffnung 57 Pumpe
23 Gießform 58 Drucksensor
24 Formschließeinrichtung 59 Steuer- und Regeleinrichtung
25 Gießformelement 60 Einlegeteil
26 Teilungsebene 61 Öffnung
27 Formhohlraum 62 Angussabtrennvorrichtung
28 Druckgussteil 63 Schneidwerkzeug
29 Auswuchtgewicht 64 Fördereinrichtung
30 Basisplatte 65 Förderrutsche
31 Führungssäule 66 Sortiervorrichtung
32 Abstützplatte 67 Sammelbehälter
33 Formtragplatte 68 Magnetelement
34 Abreißplatte
35 Schließzylinder

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung von Druckgussteilen (28) aus Zink oder einer Zink-Legierung, insbesondere von Auswuchtgewichten (29), bei dem eine Schmelze (5) von einem Schmelztiegel (4) in einen Gießbehälter (7) überfuhrt wird, aus dem die Schmelze (5) mit einem Gießkolben (12) durch einen Düsenkörper (19) in einen, die Form des herzustellenden Druckgussteiles (28) bestimmenden, von einer mehrteiligen, geschlossenen Gießform (23) gebildeten Formhohlraum (27) gepresst wird und der erstarrte Druckgussteil (28) aus der geöffneten Gießform (23) entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkolben (12) durch einen Pneumatikzylinder (15) angetrieben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatikzylinder (15) mit einem Betriebsüberdruck ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 MPa und einer oberen Grenze von 1,5 MPa betrieben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatikzylinder (15) mit einem Betriebsüberdruck ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,4 MPa und einer oberen Grenze von 1,2 MPa betrieben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatikzylinder (15) mit einem Betriebsüberdruck ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,6 MPa und einer oberen Grenze von 1,0 MPa betrieben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gieß- behälter (7) zumindest teilweise in die Schmelze (5) eintaucht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (5) durch einen Durchlass (11) im eingetauchten Teil des Gießbehälters (7) in den Gießbehälter (7) eintritt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schließen und Öffnen der mehrteiligen Gießform (23) zumindest zwei, die Gießform (23) bildende Gießformelemente (25, 25') automatisch relativ zueinander verstellt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießformelemente (25, 25') für die Durchführung eines Gießvorganges durch eine Formschließeinrichtung (24) auseinander bewegt, zueinander bewegt und in geschlossener, gegenseitig an Teilungsebenen (26) und/oder Teilungsflächen kontaktierender Stellung gehalten werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Gießformelemente (25') beim Öffnen und Schließen der Gießform (23) relativ zu einem dritten Gießformelement (25) in unterschiedlichen Richtungen, insbesondere in zueinander rechtwinkeligen Richtungen verstellt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschließein- richtung (24) durch einen pneumatisch angetriebenen Schließzylinder (35) betätigt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzylinder (35) mit einem Betriebsüberdruck mit einer unteren Grenze von 0,2 MPa und einer oberen Grenze von 1,5 MPa betrieben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzylinder (35) mit einem Betriebsüberdruck mit einer unteren Grenze von 0,4 MPa und einer oberen Grenze von 1,2 MPa betrieben wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzylinder (35) mit einem Betriebsüberdruck mit einer unteren Grenze von 0,6 MPa und einer oberen Grenze von 1,0 MPa betrieben wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch den Gießvorgang entstehender Anguss (42) nach dem teilweisen Öffnen der Gießform (23) durch eine Angussabtrennvorrichtung (62) automatisch vom Druckgussteil (28) abgetrennt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Anguss (42) automatisch direkt in die Schmelze (5) rückgeführt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Gießvorgang ein Einlegeteil (60) zumindest teilweise in den Formhohlraum (27) eingebracht wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass fehler- hafte Druckgussteile (28) nach dem Ausformen zwischen Gießform (28) und einem Sammelbehälter (67) automatisch ausgeschleust werden.
18. Verfahren nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass Druckgussteile (28) mit ferromagnetischem Einlegeteil (60) bei ungenügender Formfüllung mittels eines Magnetelements (68) ausgeschleust werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrteilige Gießform (23) beim Öffnen in einen Abstand zum Düsenkörper (19) gebracht wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrteilige Gießform (23) zumindest abschnittsweise von Kühlwasser mit einer Temperatur unter 200C, insbesondere von 8°C bis 12°C durchströmt wird.
21. Zink-Druckgießmaschine (1) zur Herstellung von Druckgussteilen (28) aus Zink oder einer Zinklegierung, insbesondere von Auswuchtgewichten (29), mit einem Schmelztiegel
(4), einem Gießbehälter (7), einem darin in einer Gießkammer (10) geführten Gießkolben (12), einem Düsenkörper (19) zum Weitertransport der vom Gießkolben (12) verdrängten Schmelze (5), einer aus zumindest zwei relativ zueinander verstellbaren Gießformelementen (25, 25') bestehenden Gießform (23) und einer Formschließeinrichtung (24), dadurch gekenn- zeichnet, dass der Gießkolben (12) mit einem Pneumatikzylinder (15) wirkverbunden ist.
22. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatikzylinder (15) auf einen Betriebsüberdruck ausgewählt aus einen Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 MPa und einer oberen Grenze von 1,5 MPa ausgelegt ist.
23. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatikzylinder (15) auf einen Betriebsüberdruck ausgewählt aus einen Bereich mit einer unteren Grenze von 0,4 MPa und einer oberen Grenze von 1,2 ausgelegt ist.
24. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatikzylinder (15) auf einen Betriebsüberdruck ausgewählt aus einen Bereich mit einer unteren Grenze von 0,6 MPa und einer oberen Grenze von 1,0 MPa ausgelegt ist.
25. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenfläche des Pneumatikzylinders (15) zwischen dem 10-fachen und dem 30-fachen der Querschnittsfläche der Gießkammer (10) entspricht.
26. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Düsenkörper (19) eine Hauptdüse (20) und eine Düsenspitze (21) umfasst.
27. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptdüse (20) einen Innendurchmesser ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 4 mm und einer oberen Grenze von 8 mm aufweist.
28. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenspitze (21) an ihrer Austrittsöffnung (22) einen Innendurchmesser ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3 mm und einer oberen Grenze von 5 mm aufweist.
29. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (19) eine Heizeinrichtung aufweist.
30. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Längsachse des Düsenkörpers (19) gegenüber der Horizontalen ansteigend ausgerichtet ist.
31. Zinlc-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießbehälter (7) zumindest teilweise in die im Schmelztiegel (4) befmdli- che Schmelze (5) ragt.
32. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießbehälter (7) einen Durchlass (11) aufweist, durch den die Schmelze (5) unterhalb des Gießkolbens (12) in die Gießkammer (10) des Gießbehälters (7) eintritt.
33. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießkammer (10) durch eine zylindrische Bohrung (9) in einer in den Gieß- behälter (7) eingesetzten Büchse (8) gebildet ist.
34. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschließeinrichtung (24) mit einem pneumatisch angetriebenen Schließzylinder (35) wirkverbunden ist.
35. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzylinder (35) auf einen Betriebsüberdruck ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,6 MPa und einer oberen Grenze von 1,0 MPa ausgelegt ist.
36. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschließeinrichtung (24) an einer, von einem Maschinengestell (2) getragenen Basisplatte (30) angeordnet ist.
37. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 36, dadurch gekennzei- chnet, dass ein erstes Gießformelement (25) von der Formschließeinrichtung (24) entlang von
Führungssäulen (31) relativ zu zumindest einem zweiten Gießformelement (25') verstellbar ist.
38. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssäulen (31) zueinander weitgehend parallel sind.
39. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssäulen (31) zumindest annähernd rechtwinkelig zur Basisplatte (30) ausgerichtet sind.
40. Zinlc-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gießformelement (25) auf einer entlang der Führungssäulen (31) verstellbaren Formtragplatte (33) angeordnet ist.
41. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Basisplatte (30) entfernteren Enden der Führungssäulen (31) miteinander durch eine zur Basisplatte (30) parallele Abstützplatte (32) verbunden sind.
42. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzylinder (35) an der Abstützplatte (32) befestigt ist.
43. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Formtragplatte (33) durch ein vom Schließzylinder (35) betätigtes Kniehebelsystem (37) relativ zur Abstützplatte (32) bewegt wird.
44. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Formtragplatte (33) und erstem Gießformelement (25) eine, insbesondere aus zumindest zwei zusammenwirkenden Keilelementen (45) gebildete, Höhenver- Stelleinrichtung (44) angeordnet ist.
45. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gießformelement (25ς) auf einer entlang der Führungssäulen (31) verstellbaren Abreißplatte (34) angeordnet ist.
46. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Abreißplatte (34) mittels zumindest eines Abreißzylinders (39) relativ zur Basisplatte (30) verstellbar ist.
47. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 45 oder 46, dadurch gekennzeichnet, dass das an der Abreißplatte (34) angeordnete zweite Gießformelement (25') aus zumindest zwei mittels einer Führungsanordnung (48) quer zur Richtung der Führungssäulen (31) sowie gegenläufig zueinander bewegbaren, Formschiebern (47, 47') gebildet ist.
48. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Formschieber (47) an einer Teilungsebene (26') eine Ausnehmung (54) aufweist, die zusammen mit der Teilungsebene (26') des gegenüberliegenden Formschiebers (47') im geschlossenen Zustand einen Angusskanal (41) zur Verbindung der Austrittsöffnung (22) der Düsenspitze (21) mit dem Formhohlraum (27) formt.
49. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass eine Angussabtrennvorrichtung (62) mit zumindest einem in den von den Formschiebern (47, 47') bei zumindest teilweise geöffneter Gießform (23) gebildeten Zwischenraum eintretenden
Trennwerkzeug, insbesondere Schneidwerkzeug (63) zum Abtrennen des Angusses (42) vom erstarrten Druckgussteil (28) ausgebildet ist.
50. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Angussabtrennvorrichtung (62) an der Abreißplatte (34) angeordnet ist.
51. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fördereinrichtung (64) zur Rückführung des vom Druckgussteil (28) abgetrennten Angusses (42) in den Schmelztiegel (4) ausgebildet ist.
52. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 47 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießformelemente (25, 25'), insbesondere die Formschieber (47, 47') bei geschlossener Gießform (23) eine Öffnung (61) bilden, durch die ein vorgefertigter Einlegeteil (60) zumindest teilweise in den Formhohlraum (27) eingebracht und anschließend einge- gössen werden kann.
53. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gießform (23) und einem Sammelbehälter (67) für die Druckgussteile (28) eine Sortiervorrichtung (66) zum Ausschleusen von fehlerhaften Druckgusstei- len (28) ausgebildet ist.
54. Zink-Druckgießmaschine (1) nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Sortiervorrichtung (66) ein Magnetelement (68), zum Ausschleusen von Druckgussteilen (28) mit ferromagnetischen Einlegeteilen (60) bei ungenügender Formfüllung umfasst.
55. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießformelemente (25) Kühlwasserkanäle (43) aufweisen.
56. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssäulen (31) weitgehend parallel zur Längsachse des Düsenkörpers (19) ausgerichtet sind.
57. Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Teilungsebene (26) zwischen relativ zueinander verstellbaren Gieß- formelementen (25,25') zumindest an einem Gießformelement (25) eine Prüfbohrung (55) angeordnet ist, welche über einen Kanal (56) mit einer Pumpe (57) und einem Drucksensor (58) fluidverbunden ist und die beim Schließen der mehrteiligen Gießform (23) von einem kontaktierenden Gießformelement (25') weitgehend druckdicht verschlossen wird.
58. Verwendung der Zink-Druckgießmaschine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 57 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20.
59. Verwendung der Zink-Druckgießmascliine (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 57 zur Herstellung von Auswuchtgewichten (29).
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