WO2019010513A1 - Casting device for pressure casting - Google Patents

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WO2019010513A1
WO2019010513A1 PCT/AT2018/060146 AT2018060146W WO2019010513A1 WO 2019010513 A1 WO2019010513 A1 WO 2019010513A1 AT 2018060146 W AT2018060146 W AT 2018060146W WO 2019010513 A1 WO2019010513 A1 WO 2019010513A1
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WO
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furnace
receiving space
individual valves
pressure
valve block
Prior art date
Application number
PCT/AT2018/060146
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Harald SEHRSCHÖN
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Fill Gesellschaft M.B.H.
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    • B22D39/06—Equipment for supplying molten metal in rations having means for controlling the amount of molten metal by controlling the pressure above the molten metal

Definitions

  • a casting device is designed for casting under pressure, in particular counterpressure die casting device or low pressure die casting device.
  • the casting apparatus comprises: - An oven in which a receiving space for receiving melt is formed, wherein the receiving space can be acted upon with compressed air;
  • the mold comprises a lower mold part and an upper mold part, wherein the two mold parts in the assembled state form a mold cavity and a support structure is formed, on which the upper mold part is arranged, wherein the upper mold part by means of the support structure relative is displaceable to the lower mold part.
  • the advantage here is that by this measure the two mold parts are easy to move to each other.
  • the compressed air leakage is determined by applying the air pressure to the receiving space of the furnace and then closing the individual valves of the valve block and observing the pressure drop over time.
  • the currently present compressed air leakage can be determined at periodic intervals and thus a highly accurate model of the casting device can be provided.
  • the filling state of the melt in the receiving space after a new filling of the receiving space is calculated that the receiving space is made pressure-free, then by means of the individual valves of the valve block a certain volume of air is admitted into the receiving space of the furnace and It is calculated over the time course of the pressure increase in the receiving space of the furnace, the free volume and derived from the filled with melt volume in the receiving space of the furnace.
  • the advantage here is that the filling state of the melt in the receiving space thus need not be determined by other sensors, which have a complicated structure and are prone to error.
  • valve block an accumulation of a plurality of individual valves is referred to, which are adapted to flow parallel to each other compressed air into the receiving space of the furnace.
  • the individual valves are in this case structurally coupled to one another in the valve block.
  • the individual valves are not structurally coupled with each other.
  • the valve block in its broadest definition is thus understood to mean the presence of a plurality of individual valves which are suitable for flowing compressed air into the receiving space of the furnace parallel to one another.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a casting device 1.
  • the casting device 1 is in particular a low-pressure die casting device or a counterpressure die casting device.
  • the casting apparatus 1 comprises a furnace 2 in which a receiving space 3 for receiving melt 4 is formed.
  • an intermediate plate 6 is formed, which limits the furnace 2 upwards.
  • the intermediate plate 6 may be formed either as a separate component or as an integral component of the furnace 2.
  • a mold 7 is arranged, which has a lower mold part 8 and an upper mold part 9.
  • the two mold parts 8, 9 form a mold cavity 10, which serves to receive the melt 4 and to shape the cast workpiece.
  • the casting mold 7 can be designed, for example, in the form of a mold, which is suitable for casting several thousand workpieces.
  • the furnace 2 also has a compressed air supply opening 14 through which compressed air can be introduced into the receiving space 3 of the furnace 2.
  • a compressed air supply line 15 may be provided, which is connected to the compressed air supply opening 14.
  • a drain valve 16 may be coupled in a branch, which serves for discharging the compressed air from the receiving space 3 of the furnace 2.
  • an electronic digital computer 19 is formed, which serves to control the individual valves 18 and the discharge valve 16.
  • a pressure sensor 20 is coupled, which detects the prevailing in the receiving space 3 of the furnace 2 internal pressure.
  • the internal pressure in the furnace 2 can be kept constant, wherein the leakage of compressed air from the furnace 2 is compensated by the supplied compressed air.
  • the induction device 25 is preferably in the form of a coil which surrounds the riser 11 helically.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

The invention relates to a casting device (1) and to a method for operating the casting device (1). The casting device (1) comprises: - a furnace (2) in which a receiving chamber (3) is formed for receiving molten metal (4); - a valve block (17); - a pressure sensor (20); - a casting mold (7); - an intermediate plate (6); and - at least one rising pipe (11), by means of which the receiving chamber (3) of the furnace (2) is fluidically connected to the lower casting mold part (8). The valve block (17) comprises at least four individual valves (18), wherein at least two of the individual valves (18) have different characteristic data, and the individual valves (18) are coupled to an electronic digital processor (19), by means of which the individual valves are actuated. The electronic digital processor (19) is coupled to the pressure sensor (20), and the individual valves (18) can be opened individually independently of one another or simultaneously such that different flow rates can be set.

Description

Gießvorrichtung zum Gießen unter Druck  Casting device for casting under pressure
Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung zum Gießen unter Druck, insbesondere Gegen- druck- Kokillengießvorrichtung oder Niederdruck- Kokillengießvorrichtung, sowie ein Verfahren zum Betreiben der Gießvorrichtung. The invention relates to a casting device for casting under pressure, in particular counter-pressure Kokillengießvorrichtung or low-pressure Kokillengießvorrichtung, and a method for operating the casting apparatus.
Solche Gießvorrichtungen insbesondere zum Gießen unter einem durch eine Gasphase erzeugten Druck finden in der Gießereitechnik, insbesondere für die Herstellung von Gussstü- cken mit hohen physikalischen und mechanischen Kennwerten, insbesondere aus Leichtmetall-Legierungen, Anwendung. Such casting devices, in particular for casting under a pressure generated by a gas phase, find use in foundry technology, in particular for the production of castings having high physical and mechanical characteristics, in particular of light metal alloys.
Aus der WO 201 1/003396 AI ist eine Anlage zum Gießen unter Druck, mit wenigstens einer Gießvorrichtung aus einer unteren hermetisch abdichtbaren Kammer und einer oberen herme- tisch abdichtbaren Kammer bekannt. Die Kammern sind durch eine Zwischenplatte bzw. Formaufspannplatte voneinander getrennt, wobei die untere Kammer einen Ofen mit Schmelze aufweist, und in der oberen Kammer eine in etwa horizontal geteilte Gießform angeordnet ist, die aus einer unteren Gießformhälfte und einer oberen Gießformhälfte angeordnet ist, besteht. Der Ofen mit Schmelze und die Gießform sind über wenigstens ein, an der Zwischenplatte bzw. Formaufspannplatte montiertes Steigrohr miteinander verbunden. From WO 201 1/003396 AI a system for casting under pressure, with at least one casting device from a lower hermetically sealable chamber and an upper hermetically sealable chamber is known. The chambers are separated by an intermediate platen, the lower chamber having a furnace with melt, and in the upper chamber there is an approximately horizontally split mold consisting of a lower mold half and an upper mold half. The furnace with melt and the casting mold are connected to each other via at least one riser pipe mounted on the intermediate plate or platen.
Aus der GB 1 471 882 A ist ein Druckgießverfahren bekannt, bei dem drei druckluftgesteuerte Ventile zum Einbringen von Druckluft in den Ofen verwendet werden. Der Gießprozess ist in drei Phasen unterteilt. In der ersten Phase wird das geschmolzene Metall im Steigrohr angehoben. In der zweiten Phase wird die Gießform mit Metall gefüllt. In der dritten Phase wird die gefüllte Gießform mit Druck beaufschlagt. Jedes der drei druckluftgesteuerten Ventile ist zum Einbringen von Druckluft in den Ofen in einer der drei Phasen vorgesehen. From GB 1 471 882 A a die casting method is known in which three compressed air controlled valves are used to introduce compressed air into the furnace. The casting process is divided into three phases. In the first phase, the molten metal is raised in the riser. In the second phase, the mold is filled with metal. In the third phase, the filled mold is pressurized. Each of the three compressed air controlled valves is designed to introduce compressed air into the furnace in one of the three phases.
Aus der DE 1178979 A ist ein Druckgießverfahren bekannt, bei dem unter der Einwirkung ei- nes Druckunterschieds eine Schmelze aus einem in einer hermetisch abgedichteten Speisekammer befindlichen Ofen durch ein Gießrohr in den Hohlraum einer Gießform befördert wird, wobei die Gießform in einer anderen hermetisch abgedichteten Ausgleichskammer an- geordnet ist. In der Ausgleichskammer erstarrt das Gussstück bei der dort vorliegenden Temperatur und bei dem dort vorliegenden Druck. Anschließend wird das fertige Gussstück aus der Gießform entnommen und ein neuer Gießzyklus kann durchgeführt werden. Das dem Fachmann bekannte Gegendruck-Kokillengießverfahren, auch bekannt als CPCDE 1178979 A discloses a pressure casting method in which, under the action of a pressure difference, a melt is conveyed from a furnace located in a hermetically sealed feed chamber through a pouring tube into the cavity of a casting mold, wherein the casting mold is in another hermetically sealed compensating chamber on- is ordered. In the compensation chamber, the casting solidifies at the temperature present there and at the pressure present there. Subsequently, the finished casting is removed from the mold and a new casting cycle can be performed. The known in the art back pressure Kokillengießverfahren, also known as CPC
(Counter Pressure Casting)-Gießverfahren, ist eine Weiterentwicklung des so genannten Niederdruck-Gießverfahrens und aus diversen Druckschriften, beispielsweise der EP 0 221 196 Bl, der EP 0 564 774 Bl oder der DE 3422 121 AI bekannt. Im Gegensatz zum, dem Fachmann ebenfalls bekannten Niederdruck- Gießverfahren wird allerdings nicht nur der Gieß- ofen, sondern auch die Kokille bzw. Gießform mit Druckgas beaufschlagt. (Counter Pressure Casting) casting method, is a further development of the so-called low-pressure casting method and from various publications, for example, EP 0 221 196 Bl, EP 0 564 774 Bl or DE 3422 121 AI known. In contrast to the low-pressure casting method which is also known to the person skilled in the art, however, not only the casting furnace, but also the mold or casting mold is subjected to compressed gas.
Der eigentliche Gießvorgang erfolgt sowohl beim Niederdruck-Gießverfahren als auch beim Gegendruck-Kokillengießverfahren mit Hilfe eines Steigrohres, durch das die Schmelze nach oben in die Kokille gefördert wird. The actual casting process takes place both in the low-pressure casting process and in the counter-pressure Kokillengießverfahren using a riser, through which the melt is conveyed up into the mold.
Die Druckbeaufschlagung der Schmelze im Ofen zum Hochfördern der Schmelze in die Kokille wird jedoch beim Gegendruck-Kokillengießverfahren durch eine Druckdifferenz herbeigeführt, indem der Gasdruck in der Kokille etwas abgesenkt wird. Dadurch entsteht ein Überdruck im Gießofen, der für das Hochsteigen der Schmelze in die Kokille ausreicht. However, the pressurization of the melt in the furnace to convey the melt up into the mold is brought about in the counterpressure die casting process by a pressure difference by slightly lowering the gas pressure in the mold. This creates an overpressure in the casting furnace, which is sufficient for the rise of the melt in the mold.
Nachteilig an den bekannten Anlagen ist, dass der Gießvorgang nur sehr ungenau gesteuert werden kann und somit die Werkstückqualität des gegossenen Werkstückes Einbußen erleiden kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels derer hochqualitative Werkstücke gegossen werden können. A disadvantage of the known systems that the casting process can be controlled only very inaccurate and thus the workpiece quality of the cast workpiece can suffer losses. The object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide an apparatus and a method by means of which high-quality workpieces can be cast.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst. This object is achieved by an apparatus and a method according to the claims.
Erfindungsgemäß ist eine Gießvorrichtung zum Gießen unter Druck, insbesondere Gegendruck- Kokillengießvorrichtung oder Niederdruck- Kokillengießvorrichtung ausgebildet. Die Gießvorrichtung umfasst: - einen Ofen in dem ein Aufnahmeraum zur Aufnahme von Schmelze ausgebildet ist, wobei der Aufnahmeraum mit Druckluft beaufschlagbar ist; According to the invention, a casting device is designed for casting under pressure, in particular counterpressure die casting device or low pressure die casting device. The casting apparatus comprises: - An oven in which a receiving space for receiving melt is formed, wherein the receiving space can be acted upon with compressed air;
- ein Ventilblock zum geregelten Einlassen von Druckluft in den Aufnahmeraum des Ofens; a valve block for the controlled admission of compressed air into the receiving space of the furnace;
- ein Drucksensor, der zum Erfassen des im Aufnahmeraum des Ofens anliegenden Druckes ausgebildet ist; - A pressure sensor which is designed to detect the pressure applied in the receiving space of the furnace pressure;
- eine Gussform, die einen Formhohlraum bildet;  a mold forming a mold cavity;
- eine Zwischenplatte, die zwischen dem Ofen und der Gussform angeordnet ist, wobei die Gussform an der Zwischenplatte befestigt ist;  - An intermediate plate, which is arranged between the furnace and the mold, wherein the mold is fixed to the intermediate plate;
- zumindest ein Steigrohr, mittels welchem der Aufnahmeraum des Ofens mit der Gussform strömungsverbunden ist. Der Ventilblock umfasst zumindest vier Einzelventile, wobei zumindest zwei der Einzelventile zueinander unterschiedliche Kenndaten aufweisen, wobei die Einzelventile mit einem elektronischen Digitalrechner gekoppelt sind, von welchem sie angesteuert werden, wobei der elektronische Digitalrechner mit dem Drucksensor gekoppelt ist, wobei die Einzelventile unabhängig voneinander einzeln oder auch gleichzeitig geöffnet werden können, sodass verschiedene Durchflussmengen einstellbar sind.  - At least one riser, by means of which the receiving space of the furnace is fluidly connected to the mold. The valve block comprises at least four individual valves, wherein at least two of the individual valves have mutually different characteristics, wherein the individual valves are coupled to an electronic digital computer, from which they are driven, wherein the electronic digital computer is coupled to the pressure sensor, wherein the individual valves independently or individually can also be opened simultaneously, so that different flow rates are adjustable.
Von Vorteil an der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung ist, dass mittels der zumindest vier Einzelventile die Luftdurchflussmenge variabel eingestellt werden kann und somit der Gieß- prozess exakt gesteuert werden kann. Durch die Ansteuerung der einzelnen Ventile mittels dem elektronischen Digitalrechner kann darüber hinaus auch der zeitliche Ablauf des Gießvorganges exakt gesteuert werden. Der Drucksensor dient hierbei als Überwachungsgröße für den Regelzyklus. Dadurch, dass die Einzelventile unabhängig voneinander einzeln oder auch gleichzeitig geöffnet werden können, und darüber hinaus unterschiedliche Kenndaten aufweisen, kann durch selektives Schalten der Einzelventile die Luftdurchflussmenge annähernd stu- fenlos bzw. im Idealfall sogar zur Gänze stufenlos eingestellt werden. An advantage of the casting device according to the invention is that by means of at least four individual valves, the air flow rate can be variably adjusted and thus the casting process can be controlled exactly. By controlling the individual valves by means of the electronic digital computer beyond the timing of the casting process can be controlled exactly. The pressure sensor serves as a monitoring variable for the control cycle. By virtue of the fact that the individual valves can be opened individually or else simultaneously independently of one another, and moreover have different characteristic data, the air flow rate can be adjusted to be infinitely variable or, in the ideal case, even steplessly by selective switching of the individual valves.
Weiters kann es zweckmäßig sein, wenn der Ventilblock zwischen 8 und 20 Einzelventile, insbesondere zwischen 11 und 15 Einzelventile, unterschiedlicher Größe umfasst. Von Vorteil ist hierbei, dass mit einer derartigen Anzahl an Einzelventilen eine möglichst stufenlose Ein- Stellung der Durchflussmenge erreicht werden kann und darüber hinaus der Ventilblock noch eine überschaubare Größe aufweisen kann bzw. durch die begrenzte Anzahl der Einzelventile die Komplexität und auch die Wartungsintensität in Grenzen gehalten werden kann. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Einzelventile in Form von Schieberventilen ausgebildet sind. Von Vorteil ist hierbei, dass derartige Schieberventile ein exaktes Schaltverhalten aufweisen und somit die Luftdurchflussmenge unter Verwendung von Schieberventilen exakt einstellbar ist. Furthermore, it may be expedient if the valve block comprises between 8 and 20 individual valves, in particular between 11 and 15 individual valves of different sizes. The advantage here is that with as many individual valves as infinite adjustment of the flow rate can be achieved and beyond the valve block may still have a manageable size or by the limited number of individual valves, the complexity and the maintenance intensity within limits can be held. Furthermore, it can be provided that the individual valves are designed in the form of slide valves. The advantage here is that such slide valves have an exact switching behavior and thus the air flow rate using slide valves is precisely adjustable.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Einzelventile in Form von digital gesteuerten Ventilen ausgebildet sind. Von Vorteil ist hierbei, dass digital gesteuerte Ventile direkt vom elektronischen Digitalrechner angesteuert werden können und somit sehr kurze Schaltzeiten bzw. Reaktionszeiten aufweisen können. In addition, it can be provided that the individual valves are designed in the form of digitally controlled valves. The advantage here is that digitally controlled valves can be controlled directly from the electronic digital computer and thus can have very short switching times and reaction times.
Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass an der Druckluftversorgungsseite des Ventilblockes zumindest ein weiterer Drucksensor angeordnet ist, welcher mit dem elektronischen Digitalrechner gekoppelt ist. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme auch der am Ventilblock anliegende Eingangsdruck berücksichtigt werden kann. Somit kann das Strömungsverhalten der Einzelventile vorausgesagt werden, wodurch die Regelung der zugeführten Luftmenge vereinfacht wird. Also advantageous is an embodiment, according to which it can be provided that at least one further pressure sensor is arranged on the compressed air supply side of the valve block, which is coupled to the electronic digital computer. The advantage here is that by this measure, the voltage applied to the valve block input pressure can be considered. Thus, the flow behavior of the individual valves can be predicted, whereby the control of the amount of air supplied is simplified.
Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass im Aufnahmeraum des Ofens ein Temperatursensor angeordnet ist, welcher mit dem elektronischen Digitalrechner gekoppelt ist. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die Temperatur im Aufnahmeraum des Ofens und somit auch die Wärmedehnung der Luft, welche in den Aufnahmeraum des Ofens eingebracht wird, berücksichtigt werden kann. According to a development, it is possible that in the receiving space of the furnace, a temperature sensor is arranged, which is coupled to the electronic digital computer. The advantage here is that by this measure, the temperature in the receiving space of the furnace and thus the thermal expansion of the air, which is introduced into the receiving space of the furnace, can be considered.
Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die Gussform einen unteren Gussformteil und einen oberen Gussformteil umfasst, wobei die beiden Gussformteile im zusammengefügten Zustand einen Formhohlraum bilden und eine Tragkonstruktion ausgebildet ist, an welcher der obere Gussformteil angeordnet ist, wobei der obere Gussformteil mittels der Tragkonstruktion relativ zum unteren Gussformteil verschiebbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die beiden Gussformteile einfach zueinander zu bewegen sind. Furthermore, it may be expedient if the mold comprises a lower mold part and an upper mold part, wherein the two mold parts in the assembled state form a mold cavity and a support structure is formed, on which the upper mold part is arranged, wherein the upper mold part by means of the support structure relative is displaceable to the lower mold part. The advantage here is that by this measure the two mold parts are easy to move to each other.
Beim Verfahren zum Betreiben einer obig beschriebenen Gießvorrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: In the method for operating a casting device described above, it is provided according to the invention that the method comprises the following method steps:
- Erfassen des Druckes im Aufnahmeraum des Ofens; - Regelung der zumindest vier Einzelventile des Ventilblockes mittels dem elektronischen Digitalrechner, wobei die Regelung der Einzelventile auf Basis des vom Drucksensor erfassten Druckes im Aufnahmeraum des Ofens und auf Basis eines mathematischen Modells der Gießvorrichtung erfolgt, wobei im mathematischen Modell der Gießvorrichtung die Kenndaten al- 1er Einzelventile des Ventilblockes hinterlegt ist. - Detecting the pressure in the receiving space of the furnace; - Regulation of the at least four individual valves of the valve block by means of the electronic digital computer, wherein the control of the individual valves based on the pressure detected by the pressure sensor in the receiving space of the furnace and based on a mathematical model of the casting takes place, wherein in the mathematical model of the casting device, the characteristics al- 1er Individual valves of the valve block is deposited.
Von Vorteil am erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass durch die Regelung der Einzelventile des Ventilblockes auf Basis des mathematischen Modells der Gießvorrichtung die einzelnen Gießschritte hochgenau und zeitlich exakt abgestimmt erfolgen können. Dadurch ist es mög- lieh, Gusswerkstücke von extrem hoher Qualität herzustellen. An advantage of the method according to the invention is that by controlling the individual valves of the valve block on the basis of the mathematical model of the casting device, the individual casting steps can be carried out with high accuracy and time exactly. This makes it possible to produce castings of extremely high quality.
Weiters kann vorgesehen sein, dass im mathematischen Modell der Gießvorrichtung die Druckluftleckage aus dem Aufnahmeraum des Ofens berücksichtigt ist. Von Vorteil ist hierbei, dass dadurch die Genauigkeit der Druckluftregelung verbessert werden kann. Furthermore, it can be provided that in the mathematical model of the casting device, the compressed air leakage from the receiving space of the furnace is taken into account. The advantage here is that thereby the accuracy of the compressed air control can be improved.
Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass die Druckluftleckage dadurch ermittelt wird, dass der Aufnahmeraum des Ofens mit Luftdruck beaufschlagt wird und dass anschließend die Einzelventile des Ventilblockes geschlossen werden und der Druckabfall über die Zeit beobachtet wird. Durch diese Maßnahme kann in periodischen Zeitabständen die ak- tuell vorliegende Druckluftleckage ermittelt werden und somit ein hochgenaues Modell der Gießvorrichtung bereitgestellt werden. According to a particular embodiment, it is possible that the compressed air leakage is determined by applying the air pressure to the receiving space of the furnace and then closing the individual valves of the valve block and observing the pressure drop over time. By means of this measure, the currently present compressed air leakage can be determined at periodic intervals and thus a highly accurate model of the casting device can be provided.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass im mathematischen Modell der Gießvorrichtung die geometrischen Abmessungen des Aufnahmeraumes des Ofens hinterlegt sind. Von Vorteil ist hierbei, dass auf Basis der Kenntnis der geometrischen Abmessungen des Aufnahmeraums des Ofens, der Zusammenhang zwischen dem Füllstand der Schmelze im Aufnahmeraum und dem für Druckluft frei zugänglichen Bereich berücksichtigt werden kann. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn im mathematischen Modell der Gießvorrichtung das Ström verhalten der Einzelventile in Abhängigkeit vom Druck im Aufnahmeraum des Ofens und vom Druck an der Druckluftversorgungsseite des Ventilblockes hinterlegt ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass im mathematischen Modell der Gießvorrichtung die Wärmedehnung der Luft im Aufnahmeraum des Ofens berücksichtigt wird, wobei diese auf Basis des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zugeführten Luft, der geometrischen Abmessungen des Aufnahmeraumes des Ofens, der Füllmenge von Schmelze im Aufnahmeraum des Ofens, der Temperatur der zugeführten Luft und der Temperatur im Aufnahmeraum desAccording to an advantageous development, it can be provided that the geometric dimensions of the receiving space of the furnace are stored in the mathematical model of the casting device. The advantage here is that on the basis of the knowledge of the geometric dimensions of the receiving space of the furnace, the relationship between the level of the melt in the receiving space and the compressed air freely accessible area can be considered. In particular, it may be advantageous if in the mathematical model of the casting device, the flow behavior of the individual valves in dependence on the pressure in the receiving space of the furnace and the pressure on the compressed air supply side of the valve block is deposited. Furthermore, it can be provided that in the mathematical model of the casting device, the thermal expansion of the air in the receiving space of the furnace is taken into account, based on the thermal expansion coefficient of the supplied air, the geometric dimensions of the receiving space of the furnace, the amount of melt in the receiving space of the furnace, the temperature of the supplied air and the temperature in the receiving space of the
Ofens berechnet wird. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die Genauigkeit des Gießvorganges und dadurch die Werkstückgüte verbessert werden kann. Furnace is calculated. The advantage here is that by this measure the accuracy of the casting process and thereby the quality of the workpiece can be improved.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass im mathematischen Modell der Gießvorrichtung der Füllzustand der Schmelze im Aufnahmeraum berücksichtigt wird. In addition, it can be provided that the filling state of the melt in the receiving space is taken into account in the mathematical model of the casting device.
Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Füllzustand der Schmelze im Aufnahmeraum nach einem neuen Befüllvorgang des Aufnahmeraumes dadurch berechnet wird, dass der Aufnahmeraum druckfrei gemacht wird, anschließend mittels den Einzelventilen des Ventilblockes ein bestimmter Volumenstrom an Luft in den Aufnahmeraum des Ofens eingelassen wird und dabei über den zeitlichen Verlauf des Druckanstieges im Aufnahmeraum des Ofens das freie Volumen und davon abgeleitet das mit Schmelze befüllte Volumen im Aufnahmeraum des Ofens berechnet wird. Von Vorteil ist hierbei, dass der Füllzustand der Schmelze im Aufnahmeraum somit nicht durch weitere Sensoren ermittelt werden muss, wel- che einen komplizierten Aufbau aufweisen und auch fehleranfällig sind. According to a further development it can be provided that the filling state of the melt in the receiving space after a new filling of the receiving space is calculated that the receiving space is made pressure-free, then by means of the individual valves of the valve block a certain volume of air is admitted into the receiving space of the furnace and It is calculated over the time course of the pressure increase in the receiving space of the furnace, the free volume and derived from the filled with melt volume in the receiving space of the furnace. The advantage here is that the filling state of the melt in the receiving space thus need not be determined by other sensors, which have a complicated structure and are prone to error.
Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass die Einzelventile des Ventilblockes zum Regeln der Durchflussmenge der Luft nur in den Offenzustand oder in den Geschlossenzustand gebracht werden, und daher ausschließlich binärzustände einnehmen. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die Durchflussmengen an Druckluft in den Einzelventilen exakt bekannt ist. Somit kann zu jedem Zeitpunkt die aktuelle Durchfiussmenge an Druckluft genau gesteuert werden. According to a development, it is possible that the individual valves of the valve block are brought to regulate the flow rate of the air only in the open state or in the closed state, and therefore occupy exclusively binary states. The advantage here is that by this measure the flow rates of compressed air in the individual valves is known exactly. Thus, the current Durchfuussmenge compressed air can be precisely controlled at any time.
Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die Einzelventile beim Öffenvorgang mit einer erhöh- ten Überspannung beaufschlagt werden, um die Schaltzeit zu verkürzen und anschließend unter Beaufschlagung mit einer niedrigeren Schaltspannung im Offenzustand gehalten werden. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die Schaltzeiten der einzelnen Ventile verkürzt werden können und somit eine hochgenaue Regelung ermöglicht wird. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass beim Entfernen des fertig gegossenen Werkstückes aus der Gießvorrichtung die Einzelventile des Ventilblockes derart angesteuert werden, dass die Leckage der Druckluft aus dem Ofen ausgeglichen wird und somit der Druck im Auf- nahmeraum des Ofens gleichbleibend groß ist und die Schmelze im Steigrohr nicht absinkt. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die Schmelze im Steigrohr beim Gießen eines neuen Gusswerkstückes nicht zuerst wieder angehoben werden muss, sondern dass der eigentliche Gießvorgang unverzüglich gestartet werden kann. Dadurch kann die Gießzeit verringert werden und die Effizienz des Gießvorganges bzw. der Gießanlage wesentlich erhöht werden. Furthermore, it may be expedient if the individual valves are subjected to an increased overvoltage during the opening process, in order to shorten the switching time and then keep them open when subjected to a lower switching voltage. The advantage here is that the switching times of the individual valves can be shortened by this measure and thus a highly accurate control is possible. In addition, it can be provided that when removing the finished cast workpiece from the casting device, the individual valves of the valve block are controlled such that the leakage of compressed air from the furnace is compensated and thus the pressure in the receiving space of the furnace is consistently large and the melt does not sink in the riser. The advantage here is that by this measure, the melt in the riser pipe when casting a new cast workpiece does not need to be raised again first, but that the actual casting process can be started immediately. As a result, the casting time can be reduced and the efficiency of the casting process or of the casting plant can be substantially increased.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Einzelventile des Ventilblockes derart angesteuert werden, dass eines der Einzelventile geöffnet wird, während ein anderes der Einzelventile geschlossen wird und somit das zeitliche Verhalten der Luftdurchflussmengen in den Einzelventilen während dem Öffenvorgang und während dem Schließvorgang genutzt wird, um eine bestimmte Gesamtdurchflussmenge des Ventilblockes zu erreichen. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die Durchflussmenge des Ventilblockes mit einer feineren Abstufung eingestellt werden kann, als der Anteil eines Einzelventiles an der Gesamtdurchflussmenge beträgt. Hierbei kann es notwendig sein, dass die Einzelventile ständig geschalten werden. Furthermore, it can be provided that the individual valves of the valve block are controlled such that one of the individual valves is opened while another of the individual valves is closed and thus the temporal behavior of the air flow rates in the individual valves during the Öffenvorgang and during the closing process is used to a to achieve certain total flow rate of the valve block. The advantage here is that by this measure, the flow rate of the valve block can be set with a finer gradation than the proportion of a single valve in the total flow rate is. In this case, it may be necessary for the individual valves to be constantly switched.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Einzelventile des Ventilblockes über einen bestimmten Zeitraum gesehen derart oft geöffnet bzw. wieder geschlossen werden, dass die integrierte geöffnete Zeit eines Ventils über diesen Zeitraum die Durchflussmenge bestimmt. Mit anderen Worten ausgedrückt kann durch diese Maßnahme in den Einzel ventilen des Ventilblockes eine Pulsweitenmodulation realisiert werden. Furthermore, it can be provided that the individual valves of the valve block are opened or closed so often over a certain period of time that the integrated open time of a valve determines the flow rate over this period of time. In other words, a pulse width modulation can be realized by this measure in the individual valves of the valve block.
Zu den wichtigsten Kenndaten der Einzelventile zählt die Luftdurchflussmenge im zur Gänze geöffneten Zustand und bei einer bestimmten Viskosität der Luft. Die Luftdurchflussmenge bei einer bestimmten Viskosität der Luft wird hauptsächlich durch den Durchflussquerschnitt beeinflusst. Weiters kann die Luftdurchflussmenge durch die Geometrie des Einzelventiles beeinflusst werden. Weitere Kenndaten sind das Öffenverhalten des Einzelventils und das Schließverhalten des Einzelventils. Als Öffenverhalten und Schließverhalten des Einzelventils wird das zeitliche Verhalten der Luftdurchflussmengen während dem Öffenvorgang und während dem Schließvorgang bezeichnet. The most important characteristics of the individual valves include the air flow rate in the fully opened state and at a certain viscosity of the air. The air flow rate at a certain viscosity of the air is mainly influenced by the flow area. Furthermore, the air flow rate can be influenced by the geometry of the single valve. Further characteristics are the opening behavior of the individual valve and the closing behavior of the individual valve. As Öffenverhalten and closing behavior of the single valve is the temporal behavior of the air flow rates during the Öffenvorgang and during the closing process called.
Als Ventilblock wird eine Ansammlung von mehreren Einzelventilen bezeichnet, welche dazu geeignet sind parallel zueinander Druckluft in den Aufnahmeraum des Ofens einströmen zu lassen. Vorzugsweise sind die Einzelventile hierbei im Ventilblock baulich miteinander gekoppelt. Es ist jedoch auch denkbar und als Äquivalent anzusehen, wenn die Einzelventile nicht baulich miteinander gekoppelt sind. Als Ventilblock in seiner breitesten Definition wird somit das Vorhandensein von mehreren Einzelventilen verstanden, welche dazu geeignet sind parallel zueinander Druckluft in den Aufnahmeraum des Ofens einströmen zu lassen. As a valve block, an accumulation of a plurality of individual valves is referred to, which are adapted to flow parallel to each other compressed air into the receiving space of the furnace. Preferably, the individual valves are in this case structurally coupled to one another in the valve block. However, it is also conceivable and to be considered equivalent, if the individual valves are not structurally coupled with each other. The valve block in its broadest definition is thus understood to mean the presence of a plurality of individual valves which are suitable for flowing compressed air into the receiving space of the furnace parallel to one another.
Die Zwischenplatte kann auch als Formaufspannplatte bezeichnet werden, da sie zur Aufnahme und zum Befestigen des unteren Gussformteiles dient. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. The intermediate plate can also be referred to as a mold clamping plate, since it serves for receiving and fixing the lower mold part. For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schemati scher Darstellung: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Gießvorrichtung. In each case, in a highly simplified, schemati shear representation: Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a casting apparatus.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei- che 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 diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Gießvorrichtung 1. Die Gießvorrichtung 1 ist insbesondere eine Niederdruck- okillengießvorrichtung oder eine Gegendruck-Kokillengießvorrichtung. Die Gießvorrichtung 1 umfasst einen Ofen 2 in dem ein Aufnahmeraum 3 zur Aufnahme von Schmelze 4 ausgebildet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass im Ofen 2 ein Behältnis 5 angeordnet ist, in welchem die Schmelze 4 aufgenommen wird. Das Behältnis 5 kann aus einem keramischen Werkstoff gebildet sein, welcher eine hohe Temperaturbeständigkeit auf- weist. Der Ofen 2 kann insbesondere dazu dienen, um die Schmelze 4 auf einem hohen Temperaturniveau zu halten, sodass sie im geschmolzenen Zustand verbleibt. By way of introduction, it should be noted that in the variously described embodiments, identical parts are provided with the same reference numerals or the same component designations, wherein the disclosures contained in the entire description can be applied mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals or component names. Also, the position information selected in the description, such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and these position information in a change in position mutatis mutandis to transfer to the new location. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a casting device 1. The casting device 1 is in particular a low-pressure die casting device or a counterpressure die casting device. The casting apparatus 1 comprises a furnace 2 in which a receiving space 3 for receiving melt 4 is formed. In particular, it can be provided that a container 5 is arranged in the furnace 2, in which the melt 4 is received. The container 5 may be formed of a ceramic material, which has a high temperature resistance. In particular, the furnace 2 can serve to keep the melt 4 at a high temperature level, so that it remains in the molten state.
Weiters ist eine Zwischenplatte 6 ausgebildet, welche den Ofen 2 nach oben hin begrenzt. Die Zwischenplatte 6 kann entweder als eigener Bauteil oder als integraler Bauteil des Ofens 2 ausgebildet sein. Oberhalb der Zwischenplatte 6 ist eine Gussform 7 angeordnet, welche einen unteren Gussformteil 8 und einen oberen Gussformteil 9 aufweist. Die beiden Gussformteile 8, 9 bilden einen Formhohlraum 10 aus, welcher zur Aufnahme der Schmelze 4 und zur Formgebung des Gusswerkstückes dient. Die Gussform 7 kann beispielsweise in Form einer Kokille ausgebildet sein, welche zum Abgießen von mehreren tausend Werkstücken geeignet ist. Furthermore, an intermediate plate 6 is formed, which limits the furnace 2 upwards. The intermediate plate 6 may be formed either as a separate component or as an integral component of the furnace 2. Above the intermediate plate 6, a mold 7 is arranged, which has a lower mold part 8 and an upper mold part 9. The two mold parts 8, 9 form a mold cavity 10, which serves to receive the melt 4 and to shape the cast workpiece. The casting mold 7 can be designed, for example, in the form of a mold, which is suitable for casting several thousand workpieces.
Alternativ dazu ist es auch denkbar, dass die Gussform 7 als verlorene Gussform ausgebildet ist, wie etwa aus einem Sandmaterial, und somit nur zum Abguss eines einzelnen Werkstü- ckes dient. Alternatively, it is also conceivable that the casting mold 7 is formed as a lost casting mold, such as from a sand material, and thus serves only for casting a single workpiece.
Weiters ist ein Steigrohr 11 ausgebildet, welches in den Aufnahmeraum 3 des Ofens 2 hineinragt und die Zwischenplatte 6 durchdringt. Der untere Gussformteil 8 kann direkt an das Steigrohr 11 anschließen und einen Schmelzeeinlauf 12 aufweisen, in welchen das Steigrohr 11 mündet. Außerdem ist stark vereinfacht eine Tragkonstruktion 13 dargestellt, die mit dem oberen Gussformteil 9 gekoppelt sein kann und zum Bewegen des oberen Gussformteiles 9 relativ zum unteren Gussformteil 8 dienen kann. Furthermore, a riser 11 is formed, which projects into the receiving space 3 of the furnace 2 and the intermediate plate 6 penetrates. The lower mold part 8 can connect directly to the riser 11 and have a melt inlet 12, in which the riser 11 opens. In addition, a support structure 13 is shown greatly simplified, which may be coupled to the upper mold part 9 and may serve to move the upper mold part 9 relative to the lower mold part 8.
Der Ofen 2 weist darüber hinaus eine Druckluftzufuhröffnung 14 auf, durch welche Druckluft in den Aufnahmeraum 3 des Ofens 2 eingebracht werden kann. Durch beaufschlagen des Aufnahmeraums 3 des Ofens 2 mit Druckluft wird die Schmelze 4 im Steigrohr 11 in den Formhohlraum 10 gedrückt. Darüber hinaus kann eine Druckluftzufuhrleitung 15 vorgesehen sein, welche an die Druck- luftzufuhröffnung 14 angeschlossen ist. An die Druckluftzufuhrleitung 15 kann in einem Abzweiger ein Ablassventil 16 gekoppelt sein, welches zum Ablassen der Druckluft aus dem Aufnahmeraum 3 des Ofens 2 dient. The furnace 2 also has a compressed air supply opening 14 through which compressed air can be introduced into the receiving space 3 of the furnace 2. By pressurizing the receiving space 3 of the furnace 2 with compressed air, the melt 4 is pressed in the riser 11 into the mold cavity 10. In addition, a compressed air supply line 15 may be provided, which is connected to the compressed air supply opening 14. To the compressed air supply line 15, a drain valve 16 may be coupled in a branch, which serves for discharging the compressed air from the receiving space 3 of the furnace 2.
Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass das Ablassventil 16 an einem eigenen An- schluss an den Ofen 2 gekoppelt ist. Alternatively, it can also be provided that the drain valve 16 is coupled to the furnace 2 at a separate connection.
Mit der Druckluftzufuhrleitung 15 kann darüber hinaus ein Ventilblock 17 gekoppelt sein, welcher mehrere Einzel ventile 18 aufweist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Einzelventile 18 des Ventilblockes 17 in Parallelschaltung zueinander ausgebildet sind. Die einzelnen im Ventilblock 17 ausgebildeten Einzelventile 18 weisen eine zueinander unterschiedliche Durchflussgröße auf, wodurch im Ventilblock 17 durch selektives Schalten der Einzel - ventile 18 verschiedene Durchströmmengen eingestellt werden können. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass einige der Einzelventile 18 gleiche Kenndaten aufweisen und dass einige der Einzelventile 18 zueinander unterschiedliche Kenndaten aufweisen. With the compressed air supply line 15, moreover, a valve block 17 may be coupled, which has a plurality of individual valves 18. In particular, it can be provided that the individual valves 18 of the valve block 17 are formed in parallel to each other. The individual individual valves 18 formed in the valve block 17 have a mutually different flow rate, whereby 18 different flow rates can be set in the valve block 17 by selectively switching the individual valves. In particular, it may be provided that some of the individual valves 18 have the same characteristics and that some of the individual valves 18 have mutually different characteristics.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Ventilblock 17 insgesamt dreizehn Einzelventile 18 aufweist, wobei die Einzelventile 18 insgesamt sechs unterschiedliche Kenndaten aufweisen. For example, it is conceivable that the valve block 17 has a total of thirteen individual valves 18, the individual valves 18 having a total of six different characteristic data.
Darüber hinaus ist ein elektronischer Digitalrechner 19 ausgebildet, welcher zur Steuerung der Einzelventile 18 bzw. des Ablassventiles 16 dient. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mit dem elektronischen Digitalrechner 19 ein Drucksensor 20 gekoppelt ist, welcher den im Aufnahmeraum 3 des Ofens 2 herrschenden Innendruck erfasst. In addition, an electronic digital computer 19 is formed, which serves to control the individual valves 18 and the discharge valve 16. In particular, it can be provided that with the electronic digital computer 19, a pressure sensor 20 is coupled, which detects the prevailing in the receiving space 3 of the furnace 2 internal pressure.
Darüber hinaus kann ein weiterer Drucksensor 21 ausgebildet sein, welcher den Eingangsdruck des Ventilblockes 17 erfasst. In addition, a further pressure sensor 21 may be formed, which detects the inlet pressure of the valve block 17.
Optional kann noch ein weiterer Drucksensor 22 ausgebildet sein, welcher den Ausgangs- druck des Ventilblockes 17 umfasst. Dieser weitere Drucksensor 22 und der Drucksensor 20 befinden sich im selben Strömungsraum, wodurch der weitere Drucksensor 22 auch weggelassen werden kann. Weiters kann ein Temperatursensor 23 ausgebildet sein, mittels welchem eine Temperatur im Inneren des Ofens 2 erfasst werden kann. Darüber hinaus kann ein weiterer Temperatursensor 24 ausgebildet sein, mittels welchem die Temperatur der in den Ofen 2 einströmenden Druckluft erfasst werden kann. Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen eines Gusswerkstückes bzw. ein Verfahren zum Betreiben der Gießvorrichtung 1 beschrieben. Optionally, a further pressure sensor 22 may be formed, which comprises the output pressure of the valve block 17. This further pressure sensor 22 and the pressure sensor 20 are located in the same flow space, whereby the further pressure sensor 22 can also be omitted. Furthermore, a temperature sensor 23 may be formed, by means of which a temperature inside the furnace 2 can be detected. In addition, a further temperature sensor 24 may be formed by means of which the temperature of the compressed air flowing into the furnace 2 can be detected. Hereinafter, a method of manufacturing a casting workpiece and a method of operating the casting device 1 will be described.
In einem ersten Verfahrensschritt wird der Ofen 2 unter Druck gesetzt und anschließend die Druckluftzufuhr geschlossen. Über den zeitlichen Verlauf des Druckabfalles im Inneren des Ofens 2 kann die Leckagemenge an Druckluft im Ofen 2 ermittelt werden. Diese Leckagemenge wird im mathematischen Modell des Ofens hinterlegt und dient in weiterer Folge als Größe zur Regelung der Druckluftzufuhr des Ofens 2. Zur Ermittlung der Leckagemenge kann das Steigrohr 11 entweder durch die Schmelze und/oder durch einen zusätzlichen Verschluss verschlossen werden. Weiters kann die Leckagemenge des Ofens 2 ermittelt werden, während im Ofen 2 ein Behältnis 5 mit Schmelze 4 angeordnet ist oder auch während im Ofen 2 kein Behältnis 5 mit Schmelze 4 angeordnet ist. In a first method step, the furnace 2 is pressurized and then the compressed air supply is closed. Over the time course of the pressure drop inside the furnace 2, the leakage amount of compressed air in the furnace 2 can be determined. This amount of leakage is stored in the mathematical model of the furnace and subsequently serves as a size for controlling the compressed air supply of the furnace 2. To determine the amount of leakage, the riser 11 can be closed either by the melt and / or by an additional closure. Furthermore, the leakage amount of the furnace 2 can be determined while in the oven 2, a container 5 is arranged with melt 4 or even while in the oven 2 no container 5 is arranged with melt 4.
Durch Kenntnis der Kenngrößen der Einzelventile 18 und somit Kenntnis der zugeführten Luftmenge über den zeitlichen Verlauf, sowie durch Kenntnis der Leckage im Ofen 2 kann die zeitliche Massenbilanz der Luftmenge im Ofen exakt bestimmt bzw. gesteuert werden. By knowing the characteristics of the individual valves 18 and thus knowledge of the amount of air supplied over the time course, and by knowing the leakage in the furnace 2, the temporal mass balance of the amount of air in the oven can be accurately determined or controlled.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Behältnis 5 mit Schmelze 4 befüllt bzw. ein mit Schmelze 4 aufgefülltes Behältnis 5 in den Ofen 2 eingebracht. Die Menge an Schmelze 4 im Behältnis 5 kann beispielsweise über Gewichtssensoren 26 ermittelt werden. In a further method step, the container 5 is filled with melt 4 or a container 5 filled with melt 4 is introduced into the furnace 2. The amount of melt 4 in the container 5 can be determined for example via weight sensors 26.
Alternativ dazu ist es auch denkbar, dass die Menge an Schmelze 4 im Behältnis 5 dadurch ermittelt wird, dass Druck auf den Innenraum des Ofens 2 aufgebracht wird, wodurch die Schmelze 4 im Steigrohr 11 aufsteigt. Durch Kenntnis der physikalischen Eigenschaften der Schmelze 4, des frei verfügbaren Volumens innerhalb des Ofens 2 sowie der geometrischen Eigenschaften des Ofens 2 und des Behältnisses 5, sowie des Druckes, der Temperatur und der in den Ofen 2 eingebrachten Luftmenge, sowie der physikalischen Eigenschaften der in den Ofen 2 eingebrachten Druckluft kann die Verdrängung der Schmelze 4 berechnet werden und daraus die Füllmenge an Schmelze 4 im Behältnis 5 berechnet werden. Alternatively, it is also conceivable that the amount of melt 4 in the container 5 is determined by the fact that pressure is applied to the interior of the furnace 2, whereby the melt 4 rises in the riser 11. By knowing the physical properties of the melt 4, the freely available volume within the furnace 2 and the geometric properties of the furnace 2 and the container 5, and the pressure, the temperature and the amount of air introduced into the furnace 2, and the physical properties of in the furnace 2 introduced compressed air, the displacement of the melt 4 can be calculated and from the filling amount of melt 4 in the container 5 can be calculated.
In einem weiteren Verfahrensschritt kann anschließend der eigentliche Gießvorgang gestartet werden. Die Gießgeschwindigkeit kann durch Regeln des Innendruckes im Ofen 2 und somit durch Einstellen der zugeführten Luftmenge geregelt werden. In a further method step, the actual casting process can then be started. The casting speed can be controlled by regulating the internal pressure in the furnace 2 and thus by adjusting the amount of air supplied.
Während dem Erstarren des Gusswerkstückes im Formhohlraum 10, kann der Innendruck im Ofen 2 konstant gehalten werden, wobei die Leckage an Druckluft aus dem Ofen 2 durch die nachgeführte Druckluft ausgeglichen wird. Zusätzlich kann dadurch das Schwinden derDuring the solidification of the cast workpiece in the mold cavity 10, the internal pressure in the furnace 2 can be kept constant, wherein the leakage of compressed air from the furnace 2 is compensated by the supplied compressed air. In addition, the shrinkage of the
Schmelze 4 im Formhohlraum 10 während dem Auskühl- und Erstarrungsvorgang ausgeglichen werden. Melt 4 are compensated in the mold cavity 10 during the cooling and solidification process.
Anschließend kann der Druck im Ofen 2 abgesenkt werden und die Gussform 7 zur Entnahme des Gusswerkstückes geöffnet werden. Der Innendruck im Ofen 2 kann hierbei auf einem derartigen Niveau erhalten werden, dass die Schmelze 4 während dem Herausnehmen des Gusswerkstückes im Steigrohr 11 verbleibt. Anschließend kann die Gussform 7 geschlossen werden und ein weiterer Gussprozess gestartet werden. Durch Berechnung des Materialabganges an Schmelze 4 in das Gusswerkstück, kann die Menge der im Behältais 5 befindlichen Schmelze 4 zu j edem Zeitpunkt bestimmt werden. Subsequently, the pressure in the furnace 2 can be lowered and the mold 7 are opened to remove the cast workpiece. The internal pressure in the furnace 2 can in this case be maintained at a level such that the melt 4 remains in the riser 11 during removal of the cast workpiece. Subsequently, the mold 7 can be closed and another casting process can be started. By calculating the material outlet of melt 4 into the casting workpiece, the amount of melt 4 present in the container 5 can be determined at any given time.
Um den zeitlichen Verlauf der Druckluftzufuhr in den Ofen 2 exakt steuern zu können, werden die Einzelventile 18 des Ventilblockes 17 entsprechend in zeitlicher Abfolge geöffnet bzw. geschlossen. In order to be able to control the time profile of the compressed air supply in the oven 2 exactly, the individual valves 18 of the valve block 17 are opened or closed accordingly in chronological order.
Weiters kann vorgesehen sein, dass eine Induktionsvorrichtung 25 ausgebildet ist, welche um das Steigrohr herum angeordnet ist. Furthermore, it can be provided that an induction device 25 is formed, which is arranged around the riser.
Mittels der Induktionsvorrichtung 25 kann auf die im Steigrohr 11 befindliche Schmelze 4 eine Kraft in Flussrichtung oder entgegen der Flussrichtung der Schmelze 4 ausgeübt werden. Somit kann die Beförderung der Schmelze 4 vom Aufnahmeraum 3 in den Formhohlraum 10 mittels der Induktionsvorrichtung 25 unterstützt oder dieser entgegengewirkt werden. Beispielsweise ist es dadurch möglich beim Wechseln der Gussform 7 eine Kraft auf die Schmelze entgegen der Flussrichtung aufzubringen, wodurch erreicht werden kann, dass trotz Druckaufbringung auf den Aufnahmeraum 3 die Schmelze nicht aus dem Steigrohr 11 austritt. By means of the induction device 25, a force in the flow direction or against the flow direction of the melt 4 can be exerted on the melt 4 located in the riser pipe 11. Thus, the conveyance of the melt 4 from the receiving space 3 into the mold cavity 10 by means of the induction device 25 can be supported or counteracted. For example, it is thereby possible when changing the mold 7, a force on the Apply melt opposite to the flow direction, which can be achieved that despite pressure application to the receiving space 3, the melt does not escape from the riser 11.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass mittels der Induktionsvor- richtung 25 die Position der Schmelze erfasst wird, indem der Spannungsabfall an der Induktionsvorrichtung 25 gemessen wird. In a further embodiment, it can be provided that the position of the melt is detected by means of the induction device 25 by measuring the voltage drop across the induction device 25.
Die Induktionsvorrichtung 25 ist vorzugsweise in Form einer Spule ausgebildet, die das Steigrohr 11 schraubenlinienförmig umgibt. The induction device 25 is preferably in the form of a coil which surrounds the riser 11 helically.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch di verse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum techni schen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. The embodiments show possible embodiments, it being noted at this point that the invention is not limited to the specifically illustrated embodiments thereof, but also di verse combinations of the individual embodiments are mutually possible and this variation possibility due to the doctrine to techni action by representational Invention in the skill of those skilled in this technical field.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmals- kombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden. Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10. Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. The scope of protection is determined by the claims. However, the description and drawings are to be considered to interpret the claims. Individual features or combinations of features from the various exemplary embodiments shown and described can represent inventive solutions of their own. The task underlying the independent inventive solutions can be taken from the description. All information on ranges of values in objective description should be understood to include these arbitrary and all sub-ranges thereof, eg the indication 1 to 10 should be understood to encompass all sub-ranges, starting from the lower limit 1 and the upper limit 10 that is, all portions begin with a lower limit of 1 or greater and end at an upper limit of 10 or less, eg, 1 to 1.7, or 3.2 to 8.1, or 5.5 to 10. For the sake of order, it should finally be pointed out that for a better understanding of the construction, elements have been shown partially unevenly and / or enlarged and / or reduced in size.
Bezugszeichenaufstellung REFERENCE NUMBERS
1 Gießvorrichtung 1 pouring device
2 Ofen  2 oven
3 Aufnahmeraum  3 recording room
4 Schmelze  4 melt
5 Behältnis  5 container
6 Zwischenplatte  6 intermediate plate
7 Gussform  7 casting mold
8 unterer Gussformteil  8 lower cast part
9 oberer Gussformteil  9 upper mold part
10 Formhohlraum  10 mold cavity
11 Steigrohr  11 riser
12 Schmelzeeinlauf  12 melt inlet
13 Tragkonstruktion  13 supporting structure
14 Druckluftzufuhröffnung  14 compressed air supply opening
15 Druckluftzufuhrleitung  15 compressed air supply line
16 Ablassventil  16 drain valve
17 Ventilblock  17 valve block
18 Einzelventil  18 individual valve
19 elektronischer Digitalrechner  19 electronic digital computer
20 Drucksensor  20 pressure sensor
21 weiterer Drucksensor  21 additional pressure sensor
22 weiterer Drucksensor  22 additional pressure sensor
23 Temperatursensor  23 temperature sensor
24 weiterer Temperatursensor  24 additional temperature sensor
25 Induktionsvorrichtung  25 induction device
26 Gewichtssensor  26 weight sensor

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e  P a n t a n s p r e c h e
1. Gießvorrichtung (1) zum Gießen unter Druck, insbesondere Gegendruck- Kokil- lengießvorrichtung oder Niederdruck- Kokillengießvorrichtung, umfassend: 1. Casting device (1) for casting under pressure, in particular counterpressure Kokil- lengießvorrichtung or low-pressure Kokillengießvorrichtung, comprising:
- einen Ofen (2) in dem ein Aufnahmeraum (3) zur Aufnahme von Schmelze (4) ausgebildet ist, wobei der Aufnahmeraum (3) mit Druckluft beaufschlagbar ist; - A furnace (2) in which a receiving space (3) for receiving melt (4) is formed, wherein the receiving space (3) can be acted upon with compressed air;
- ein Ventilblock (17) zum geregelten Einlassen von Druckluft in den Aufnahmeraum (3) des Ofens (2);  - A valve block (17) for the controlled intake of compressed air into the receiving space (3) of the furnace (2);
- ein Drucksensor (20), der zum Erfassen des im Aufnahmeraum (3) des Ofens (2) anliegen- den Druckes ausgebi 1 det i st;  a pressure sensor (20) arranged to detect the pressure in the receiving space (3) of the furnace (2);
- eine Gussform (7), die einen Formhohlraum (10) bildet;  - A mold (7), which forms a mold cavity (10);
- eine Zwischenplatte (6), die zwischen dem Ofen (2) und der Gussform (7) angeordnet ist, wobei die Gussform (7) an der Zwischenplatte (6) befestigt ist;  - An intermediate plate (6) which is arranged between the furnace (2) and the mold (7), wherein the mold (7) is fixed to the intermediate plate (6);
- zumindest ein Steigrohr (11), mittels welchem der Aufnahmeraum (3) des Ofens (2) mit der Gussform (7) strömungsverbunden ist;  - At least one riser (11), by means of which the receiving space (3) of the furnace (2) with the mold (7) is fluidly connected;
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Ventilblock (17) zumindest vier Einzelventile (18) umfasst, wobei zumindest zwei der Einzelventile (18) zueinander unterschiedliche Kenndaten aufweisen, wobei die Einzelventile (18) mit einem elektronischen Digitalrechner (19) gekoppelt sind, von welchem sie angesteu- ert werden, wobei der elektronische Digitalrechner (19) mit dem Drucksensor (20) gekoppelt ist, wobei die Einzelventile (18) unabhängig voneinander einzeln oder auch gleichzeitig geöffnet werden können, sodass verschiedene Durchflussmengen einstellbar sind. the valve block (17) comprises at least four individual valves (18), wherein at least two of the individual valves (18) have mutually different characteristic data, wherein the individual valves (18) are coupled to an electronic digital computer (19), from which they are actuated, wherein the electronic digital computer (19) is coupled to the pressure sensor (20), wherein the individual valves (18) can be opened independently or simultaneously, so that different flow rates are adjustable.
2. Gießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock (17) zwischen 8 und 20 Einzelventile (18), insbesondere zwischen 11 und 15 Einzelventile2. Casting apparatus according to claim 1, characterized in that the valve block (17) between 8 and 20 individual valves (18), in particular between 11 and 15 individual valves
(18), unterschiedlicher Größe umfasst. (18), different size.
3. Gießvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelventile (18) in Form von Schieberventilen ausgebildet sind. 3. Casting apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the individual valves (18) are designed in the form of slide valves.
4. Gießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelventile (18) in Form von digital gesteuerten Ventilen ausgebildet sind. 4. Casting device according to one of the preceding claims, characterized in that the individual valves (18) are designed in the form of digitally controlled valves.
5. Gießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Druckluftversorgungsseite des Ventilblockes (17) zumindest ein weiterer Drucksensor (21) angeordnet ist, welcher mit dem elektronischen Digitalrechner (19) gekop- pelt ist. 5. Casting device according to one of the preceding claims, characterized in that on the compressed air supply side of the valve block (17) at least one further pressure sensor (21) is arranged, which is pelt gekop with the electronic digital computer (19).
6. Gießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnahmeraum (3) des Ofens (2) ein Temperatursensor (23) angeordnet ist, welcher mit dem elektronischen Digitalrechner (19) gekoppelt ist. 6. Casting device according to one of the preceding claims, characterized in that in the receiving space (3) of the furnace (2), a temperature sensor (23) is arranged, which is coupled to the electronic digital computer (19).
7. Gießvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gussform (7) einen unteren Gussformteil (8) und einen oberen Gussformteil (9) umfasst, wobei die beiden Gussformteile (8) im zusammengefügten Zustand einen Formhohlraum (10) bilden und eine Tragkonstruktion (13) ausgebildet ist, an welcher der obere Gussformteil (9) angeordnet ist, wobei der obere Gussformteil (9) mittels der Tragkonstruktion (13) relativ zum unteren Gussformteil (8) verschiebbar ist. 7. Casting device according to one of the preceding claims, characterized in that the mold (7) comprises a lower mold part (8) and an upper mold part (9), wherein the two mold parts (8) in the assembled state form a mold cavity (10) and a support structure (13) is formed, on which the upper mold part (9) is arranged, wherein the upper mold part (9) by means of the support structure (13) relative to the lower mold part (8) is displaceable.
8. Verfahren zum Betreiben einer Gießvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: 8. A method for operating a casting device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the method comprises the following method steps:
- Erfassen des Druckes im Aufnahmeraum (3) des Ofens (2);  - Detecting the pressure in the receiving space (3) of the furnace (2);
- Regelung der zumindest vier Einzelventile (18) des Ventilblockes (17) mittels dem elektronischen Digitalrechner (19), wobei die Regelung der Einzelventile (18) auf Basis des vom Drucksensor (20) erfassten Druckes im Aufnahmeraum (3) des Ofens (2) und auf Basis eines mathematischen Modells der Gießvorrichtung (1) erfolgt, wobei im mathematischen Modell der Gießvorrichtung (1) die Kenndaten aller Einzel ventile (18) des Ventilblockes (17) hinterlegt ist.  - Regulation of the at least four individual valves (18) of the valve block (17) by means of the electronic digital computer (19), wherein the control of the individual valves (18) on the basis of the pressure sensor (20) detected pressure in the receiving space (3) of the furnace (2) and on the basis of a mathematical model of the casting device (1), wherein in the mathematical model of the casting device (1) the characteristics of all individual valves (18) of the valve block (17) is deposited.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im mathematischen Modell der Gießvorrichtung (1) die Druckluftleckage aus dem Aufnahmeraum (3) des Ofens9. The method according to claim 8, characterized in that in the mathematical model of the casting device (1) the compressed air leakage from the receiving space (3) of the furnace
(2) berücksichtigt ist. (2) is taken into account.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftleckage dadurch ermittelt wird, dass der Aufnahmeraum (3) des Ofens (2) mit Luftdruck beaufschlagt wird und dass anschließend die Einzelventile (18) des Ventilblockes (17) geschlossen werden und der Druckabfall über die Zeit beobachtet wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that the compressed air leakage is determined by the receiving space (3) of the furnace (2) is acted upon by air pressure and then the individual valves (18) of the valve block (17) are closed and the pressure drop is observed over time.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im mathematischen Modell der Gießvorrichtung (1) die geometrischen Abmessungen des Aufnahmeraumes (3) des Ofens (2) hinterlegt sind. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im mathematischen Modell der Gießvorrichtung (1) das Strömverhalten der Einzelventile (18) in Abhängigkeit vom Druck im Aufnahmeraum (3) des Ofens (2) und vom Druck an der Druckluftversorgungsseite des Ventilblockes (17) hinterlegt ist. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im mathematischen Modell der Gießvorrichtung (1) die Wärmedehnung der Luft im Aufnahmeraum (3) des Ofens (2) berücksichtigt wird, wobei diese auf Basis des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zugeführten Luft, der geometrischen Abmessungen des Aufnahmeraumes (3) des Ofens (2), der Füllmenge von Schmelze (4) im Aufnahmeraum (3) des Ofens (2), der Temperatur der zugeführten Luft und der Temperatur im Aufnahmeraum (3) des Ofens (2) berechnet wird. 1 1. A method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that in the mathematical model of the casting device (1), the geometric dimensions of the receiving space (3) of the furnace (2) are deposited. 12. The method according to any one of claims 8 to 11, characterized in that in the mathematical model of the casting device (1) the flow behavior of the individual valves (18) in response to the pressure in the receiving space (3) of the furnace (2) and the pressure on the compressed air supply side of the valve block (17) is deposited. 13. The method according to any one of claims 8 to 12, characterized in that in the mathematical model of the casting device (1) the thermal expansion of the air in the receiving space (3) of the furnace (2) is taken into account, this based on the thermal expansion coefficient of the supplied air , the geometric dimensions of the receiving space (3) of the furnace (2), the amount of melt (4) in the receiving space (3) of the furnace (2), the temperature of the supplied air and the temperature in the receiving space (3) of the furnace (2 ) is calculated.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im mathematischen Modell der Gießvorrichtung (1) der Füllzustand der Schmelze (4) im Auf- nahmeraum (3) berücksichtigt wird. 14. The method according to any one of claims 8 to 13, characterized in that the filling state of the melt (4) in the receiving space (3) is taken into account in the mathematical model of the casting device (1).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllzustand der Schmelze (4) im Aufnahmeraum (3) nach einem neuen Befüllvorgang des Aufnahmeraumes (3) dadurch berechnet wird, dass der Aufnahmeraum (3) druckfrei gemacht wird, anschlie- ßend mittels den Einzelventilen (18) des Ventilblockes (17) ein bestimmter Volumenstrom an Luft in den Aufnahmeraum (3) des Ofens (2) eingelassen wird und dabei über den zeitlichen Verlauf des Druckanstieges im Aufnahmeraum (3) des Ofens (2) das freie Volumen und davon abgeleitet das mit Schmelze (4) befüllte Volumen im Aufnahmeraum (3) des Ofens (2) berechnet wird. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die15. The method according to claim 14, characterized in that the filling state of the melt (4) in the receiving space (3) after a new filling of the receiving space (3) is calculated by the receiving space (3) is made pressure-free, then by means of the individual valves (18) of the valve block (17) a certain volume flow of air in the receiving space (3) of the furnace (2) is inserted and thereby over the temporal Course of the pressure increase in the receiving space (3) of the furnace (2) the free volume and derived therefrom with melt (4) filled volume in the receiving space (3) of the furnace (2) is calculated. 16. The method according to any one of claims 8 to 15, characterized in that the
Einzelventile (18) des Ventilblockes (17) zum Regeln der Durchflussmenge der Luft nur in den Offenzustand oder in den Geschlossenzustand gebracht werden, und daher ausschließlich binärzustände einnehmen. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dieIndividual valves (18) of the valve block (17) for controlling the flow rate of the air are brought into the open state or in the closed state only, and therefore assume exclusively binary states. 17. The method according to any one of claims 8 to 16, characterized in that the
Einzelventile (18) beim Öffenvorgang mit einer erhöhten Überspannung beaufschlagt werden, um die Schaltzeit zu verkürzen und anschließend unter Beaufschlagung mit einer niedrigeren Schaltspannung im Offenzustand gehalten werden. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass beimIndividual valves (18) are subjected to an increased overvoltage in the Öffenvorgang to shorten the switching time and then maintained under the application of a lower switching voltage in the open state. 18. The method according to any one of claims 8 to 17, characterized in that
Entfernen des fertig gegossenen Werkstückes aus der Gießvorrichtung (1) die Einzelventile (18) des Ventilblockes (17) derart angesteuert werden, dass die Leckage der Druckluft aus dem Ofen (2) ausgeglichen wird und somit der Druck im Aufnahmeraum (3) des Ofens (2) gleichbleibend groß ist und die Schmelze (4) im Steigrohr (11) nicht absinkt. Removing the finished cast workpiece from the casting device (1) the individual valves (18) of the valve block (17) are controlled such that the leakage of compressed air from the furnace (2) is compensated and thus the pressure in the receiving space (3) of the furnace ( 2) is consistently large and the melt (4) in the riser pipe (11) does not decrease.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelventile (18) des Ventilblockes (17) derart angesteuert werden, dass eines der Einzelventile (18) geöffnet wird, während ein anderes der Einzelventile (18) geschlossen wird und somit das zeitliche Verhalten der Luftdurchflussmengen in den Einzelventilen (18) während dem Öffenvorgang und während dem Schließvorgang genutzt wird, um eine bestimmte Gesamtdurchflussmenge des Ventilblockes (17) zu erreichen. 19. The method according to any one of claims 8 to 18, characterized in that the individual valves (18) of the valve block (17) are controlled such that one of the individual valves (18) is opened, while another of the individual valves (18) is closed and Thus, the temporal behavior of the air flow rates in the individual valves (18) during the Öffenvorgang and during the closing process is used to achieve a certain total flow rate of the valve block (17).
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Schmelze (4) im Steigrohr (11) mittels einer Induktionsvorrichtung (25) eine Kraft in Flussrichtung oder entgegen der Flussrichtung ausgeübt wird. 20. The method according to any one of claims 8 to 19, characterized in that on the melt (4) in the riser (11) by means of an induction device (25) a force in the flow direction or against the flow direction is exerted.
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