WO2019213678A1 - Modul für eine druckgussvorrichtung - Google Patents

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WO2019213678A1
WO2019213678A1 PCT/AT2019/060072 AT2019060072W WO2019213678A1 WO 2019213678 A1 WO2019213678 A1 WO 2019213678A1 AT 2019060072 W AT2019060072 W AT 2019060072W WO 2019213678 A1 WO2019213678 A1 WO 2019213678A1
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screw
filling chamber
cylinder unit
module
base
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PCT/AT2019/060072
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Christian PLATZER
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Thixotropic Piston Injection Technology Gmbh
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Publication date
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    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/30—Accessories for supplying molten metal, e.g. in rations

Definitions

  • the invention relates to a module for a die-casting device. Furthermore, the invention relates to a method for producing a molded part with a die casting device.
  • Die-casting devices make it possible to produce molded parts from a light metal or a light metal alloy, for example an aluminum alloy or magnesium alloy, with high precision and in high quantities in a short time. Due to the quantitatively high output of moldings with die casting devices, these are widely used.
  • Thixomolding devices with short cycle times of a few seconds require considerable process know-how, especially since the injected material is in the thixotropic state and must first be prepared for this and then also injected.
  • the comparatively complex process technology can lead to a considerable scrap, but also to a machine downtime.
  • the complexity of this technology is also reflected in the fact that there are only a few companies worldwide Produce thixomolding devices. Although fundamentally improved molded parts can be produced with a thixomolding process, this has become
  • the object of the invention is to provide a module for a
  • Another object is to provide a method for producing a molded article with a
  • a module for a die-casting device comprising a base which is fastened to a clamping plate of the die-casting device, a screw-cylinder unit for producing a thixotropic material and a filling chamber, wherein the screw-cylinder unit and the filling chamber are arranged directly or indirectly on the base so that thixotropic material produced by the screw-cylinder unit can be conveyed into the filling chamber.
  • An advantage achieved by the invention is that a module is provided which can be easily integrated into existing die-casting devices. This makes it possible to convert a die-casting device within a short time from the usual die-casting process to a thixomolding process. Thus, the plurality of die casting devices already in use for the production of
  • Moldings are used by thixomolding.
  • the invention also makes use of the fact that the module is fastened to a clamping plate of the die-casting device or is fastened there in use.
  • the die casting device thus does not require any major retooling, but it can only the module of the invention to a clamping plate of the die casting device, which is closer to the piston required for injection, frontally attached.
  • the module can thus be arranged between the clamping plates and thus in the actual tool cabin.
  • the two mold halves of the casting tool for forming a mold cavity can then be arranged in a conventional manner on the opposite clamping plate and the base of the module. It is thus due to the arrangement of the module created between the clamping plates a kind of double bottom. This concept makes it possible to minimize the conversion effort.
  • the worm-cylinder unit has a cylinder and a worm.
  • the worm serves to bring supplied material, usually a metal or an alloy, into a thixotropic state with which after closing of the mold halves is to be injected into the mold cavity.
  • a temperature control unit is provided.
  • the temperature control unit is usually designed as a heater.
  • the heater can be arranged on the outside of the worm-cylinder unit. For example, it may be a
  • the filling chamber is usually to temper. This can be the
  • Temperature control unit of the screw-cylinder unit also on an outside of the
  • Extend filling chamber it can be provided for the filling chamber, a further temperature control, which is separately controlled by the temperature control unit for the screw-cylinder unit.
  • the tempering unit for the filling chamber may in turn be a resistance heater.
  • the one or more tempering units are designed so that in the screw-cylinder unit or the filling chamber, the temperatures required for the processing of light metals or
  • Light metal alloys can be achieved, for example in the temperature range of 400 ° C to 700 ° C.
  • thixotropic material is produced by the screw-cylinder unit and introduced into the filling chamber.
  • a screw of the screw-cylinder unit is rotatably mounted for this purpose.
  • a motor is provided for the rotation of the screw.
  • the worm is axially displaceable. Since the screw is axially displaceable in the cylinder, created thixotropic material can be forced forward into the filling chamber, in which the screw is displaced axially in the direction of the filling chamber. It has been shown that an excellent metering of the filling chamber is possible by the corresponding axial displacement. It is also possible that the screw is basically only rotated and the Filling chamber is filled over the resulting metering pressure. The screw then only needs to be moved a few millimeters, namely to the transition to
  • the filling chamber has a sealing seat on which a first end of the screw can be adjusted.
  • the sealing seat can be designed tapering, in particular viewed from the direction of the screw. If the worm is moved to the sealing seat by axial displacement, a backflow of material into the worm-cylinder unit is avoided. It is understood that a first end of the screw for this purpose is formed with an end-side stop surface, which corresponds to the sealing seat of the filling chamber, so that the desired sealing function is achieved.
  • the screw-cylinder unit can be arranged arbitrarily with respect to the base and thus ultimately also to the die casting device.
  • the screw-cylinder unit is arranged vertically. But it is also possible to store the screw-cylinder unit horizontally and to fill the filling chamber from one side.
  • the filling chamber is usually arranged horizontally so that a generally horizontally arranged piston of a die casting device to be converted can be introduced without additional conversion measures in this.
  • the base can be constructed relatively slim, subject to the forces acting. An approximately plate-shaped structure is preferred since the module then flat on the
  • Clamp plate can be attached.
  • the base can have a central clearance
  • This space extends at least to the filling chamber, so that the screw-cylinder unit to the
  • Filling chamber can be coupled.
  • a first lifting device may be provided, with which the screw of the Worm-cylinder unit is axially displaceable.
  • This may be a hydraulic or pneumatic lifting device.
  • the first lifting device may be mounted on the base or a component fixedly connected therewith, so that the relative displacement of the screw relative to the cylinder of the screw-cylinder unit is made possible.
  • the worm-cylinder unit can be connected to the base in various ways.
  • the screw-cylinder unit may be mounted on a head-side plate which is fixed to the base.
  • a first lifting device can then be mounted on the plate so that the screw of the screw-cylinder unit relative to the plate and thus to the base and in turn to the filling chamber, which is mounted on the base, is displaceable.
  • the screw-cylinder unit is mounted on the filling chamber.
  • the screw-cylinder unit may be mounted on an outer part of the filling chamber, wherein the outer part is connected to the base.
  • This variant has the advantage that an inner part of the filling chamber can be detachably connected by displacement to the outer part of the filling chamber.
  • a second lifting device is provided, with which the worm-cylinder unit is axially displaceable relative to the outer part of the filling chamber, the inner part of the filling chamber can be removed with a corresponding axial displacement of the worm-cylinder unit. This is important insofar as this inner part is subject to the highest wear due to the high pressure prevailing during injection and the thixotropic material used. By a corresponding stroke movement and thus decoupling of the screw-cylinder unit from the filling chamber whose inner part is released and can be removed from the front and replaced by a mint interior part.
  • a die-casting device can be equipped with a module according to the invention.
  • the further object of the invention is achieved by a method for producing a molded part with a die casting device with a module according to the invention.
  • a procedurally achieved advantage is the fact that with a conventional die casting machine, which is retrofitted with a module according to the invention, molded parts can be prepared in a thixomolding process. It can thus be created high-quality moldings in large quantities.
  • Plugging occurs. This has proven to be advantageous in terms of accurately metering thixotropic material into the filling chamber. Between filling chamber and mold cavity, a plug can form in the usual way at the end of the nozzle during or at the conclusion of the injection process.
  • Fig. 1 shows a first variant of a module
  • Fig. 2 is a side view of the module of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a rear side of the module according to FIG. 1;
  • Fig. 4 is a perspective view of the module of FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a section of the module along the line V-V in Fig. 3.
  • FIG. 6 shows a further section through the module according to FIG. 1;
  • FIG. 7 shows a pressure casting apparatus with a module according to FIG. 1;
  • FIG. 14 shows a further cross section of the module according to FIG. 13.
  • a first variant of a module 1 which can be used to convert a conventional die casting apparatus D1 (FIG. 7) so that thixotropic material can be injected into one or more mold cavities to form corresponding moldings to create.
  • the module 1 can already be integrated in a new die casting device D1 or delivered with it.
  • the module 1 has a base 2.
  • the base 2 may be rectangular or as shown formed approximately square. Other basic forms of the base 2 are
  • the base 2 is formed as small as possible, especially as the base 2 serves primarily to provide a basis for a screw-cylinder unit 3 and a filling chamber 4 and their coupling to a clamping plate D2 a die casting device To enable D1. Furthermore, the base 2 receives a mold, which is why the base 2 has the size of the platen D2, if possible. As can be seen from FIG. 4, the base 2 is designed approximately with a constant thickness and has a central clearance 22. Furthermore, openings 23 are provided which serve to suitably
  • Substantially same thickness is formed, preferably a central clearance 22 and a recess. In this recess extends the screw-cylinder unit 3, which projects vertically downwards. If injected from one side, the situation shown in Fig. 1 would be rotated 90 ° to the left or right. However, a vertical arrangement is also preferred for a constant supply of material from the screw-cylinder unit 3 into the filling chamber 4.
  • a piston D4 a die casting device D1 can project into the filling chamber 4 after fastening the module 1 to a clamping plate D2.
  • the worm-cylinder unit 3 is mounted on a head-side plate 7, which in turn is in communication with the base 2. Furthermore, a motor 8 is indirectly mounted on the plate 7 via an intermediate plate 71 which is axially displaceable.
  • the worm cylinder unit 3 comprises an outside cylinder 31 in which a worm 32 is arranged.
  • the worm 32 can be rotated by the motor 8.
  • the screw 32 is axially displaceable by the provided first lifting device 5 in the cylinder 31, wherein the intermediate plate 71 together with the motor 8 mounted thereon is displaced with a corresponding axial displacement.
  • the filling chamber 4 is mounted on the base 2 and arranged vertically
  • Screw-cylinder unit 3 releasably connected.
  • the filling chamber 4 extends, as can be seen in particular from FIG. 2, beyond the base and comprises an end-side nozzle 43, which opens into a mold half during an injection process.
  • the filling chamber 4 extends from the nozzle 43 to an opposite end of the filling chamber 4, which serves to receive a piston D4, which is part of a conventional
  • Die casting device D1 is.
  • the interaction of the screw-cylinder unit 3 with the filling chamber 4 can be further explained.
  • the worm 32 extends inside the cylinder 31 of the worm cylinder unit 3.
  • the filling chamber 4 has a corresponding sealing seat 44 for receiving the first end 321 of the screw 32.
  • the sealing seat 44 is preferably formed, from the perspective of the screw 32, also tapered. This makes it possible to prevent a back flow of thixotropic material from the filling chamber 4 in the screw-cylinder unit 3 back in an injection process, which will be explained.
  • the screw 32 By the first lifting device 5, the screw 32 can be moved within the cylinder 31 up and down. With the motor 8, which is in operative connection with the worm 32, a rotational movement or rotation of the worm 32 can be generated.
  • a die casting apparatus D1 is shown, to which a module 1 is attached. As can be seen, the module 1 at a first platen D2 of
  • Die casting device D1 attached, for which the mentioned openings 23 serve on the base 2.
  • the module 1 is fixed to the stationary platen D2 and is located opposite a movably mounted platen D3 of the die casting apparatus D1.
  • the piston D4 of the die casting device D1 engages in the filling chamber 4 of the module 1.
  • the two required mold halves are still mounted on the clamping plates D2, D3.
  • thixotropic material are injected into a closed mold cavity, for what initially, for the production of the mold cavity, the movable platen D3 mounted there with the mold half to the stationary platen D2 with the there on Module 1 mounted mold half is made. Thereafter, the injection process can take place. This process is explained below.
  • Fig. 8 to 12 the injection process for the preparation of a molded part of thixotropic material by means of a conventional die casting machine D1, converted with a module 1 is shown by way of example.
  • Fig. 8 shows an initial state in which the screw 32 is locked, which corresponds to the state at the end of an injection process.
  • the worm 32 is then unlocked and rotated by the motor 8.
  • a granules or powder is metered into the screw-cylinder unit 3.
  • the screw 32 and a temperature set in the screw-cylinder unit 3 via heaters not shown the granulate or powder provided is brought into the thixotropic state.
  • FIGS. 13 and 14 cross sections of a variant of the module 1 are shown.
  • This variant of the module 1 differs above all from the mounting of the worm-cylinder unit 3.
  • the worm Cylinder unit 3 mounted on the filling chamber 4.
  • the filling chamber 4 has an outer part 41 and an inner part 42.
  • the outer part 41 is connected to the base 2, wherein the filling chamber 4 is guided, as in the first and all other alternative variants through a base opening 21 and protrudes from this preferably with the nozzle 43.
  • a second lifting device 6 is provided.
  • This may in turn be a hydraulic or pneumatically operated lifting device 6.
  • alternative drives possible, for example, a spindle drive.
  • a spindle drive As in the first
  • Variant variant protrudes the screw-cylinder unit 3 extending vertically into a central space 22 of the base 2.
  • the entire screw-cylinder unit 3 can be axially displaced as such .
  • the second lifting device 6 is designed as a hydraulic lifting device, the piston, but the housing and thus a connected carrier 9 together with guide means 10, which are in communication with the head-side plate 7, shifts when acted upon by a hydraulic means.
  • This inner part 42 is that part which is subject to the highest wear in operation, because in its area when injecting the highest forces act. By an axial stroke of the screw-cylinder unit 3, this inner part 42 can be easily released and can be deducted towards the front. It then only needs a new wear part or inner part 42 are inserted.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Modul (1) für eine Druckgussvorrichtung, aufweisend eine Basis (2), die an einer Aufspannplatte der Druckgussvorrichtung befestigbar ist, eine Schnecken-Zylinder-Einheit (3) zur Erzeugung eines thixotropen Materials und eine Füllkammer (4), wobei die Schnecken-Zylinder-Einheit (3) und die Füllkammer (4) mittelbar oder unmittelbar so an der Basis (2) angeordnet sind, dass von der Schnecken-Zylinder-Einheit (3) erzeugtes thixotropes Material in die Füllkammer (4) förderbar ist.

Description

Modul für eine Druckgussvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Modul für eine Druckgussvorrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit einer Druckgussvorrichtung.
Druckgussvorrichtungen, wie diese aus dem Stand der Technik bekannt sind, erlauben es, Formteile aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, beispielsweise einer Aluminiumlegierung oder Magnesiumlegierung, mit hoher Präzision und in hohen Stückzahlen in kurzer Zeit zu erstellen. Aufgrund des quantitativ hohen Ausbringens von Formteilen mit Druckgussvorrichtungen sind diese weit verbreitet.
Bekannt ist es auch, ähnliche oder gleiche Formteile in einem Thixomoldingverfahren herzustellen. Dabei wird ähnlich wie bei einem Druckguss ein Material in eine Füllkammer gebracht und von dieser Füllkammer mittels einer in diesem Verfahrensschritt als Kolben fungierenden Schnecke über eine Düse in die Formteilkavität eingespritzt bzw.
eingepresst. Im Unterschied zum Druckguss, bei welchem eine reine Schmelze eines Metalls oder einer Legierung eingesetzt wird, wird beim Thixomolding im halbfesten Gebiet zwischen Soliduskurve und Liquiduskurve gearbeitet. In diesem Gebiet liegen zwei Phasen vor, nämlich Schmelze einerseits und feste Partikel andererseits. Durch zusätzliche Anbringung von Scherkräften wird ein thixotroper Zustand erreicht, sodass thixotropes Material eingespritzt werden kann. Es hat sich gezeigt, dass eine
dementsprechende Materialgrundlage zu Formteilen mit verbesserten Eigenschaften führt.
Wenngleich ein Thixomoldingverfahren zu verbesserten Formteilen führen kann, konnte diese Technologie bislang den weit verbreiteten Druckguss noch nicht verdrängen.
Thixomoldingvorrichtungen mit kurzen Taktzeiten von wenigen Sekunden erfordern erhebliches Verfahrens-Know-how, zumal das eingespritzte Material im thixotropen Zustand vorliegt und zunächst hierfür aufbereitet und anschließend auch eingespritzt werden muss. Die vergleichsweise komplexe Verfahrenstechnologie kann zu einem erheblichen Ausschuss, aber auch zu einem Maschinenstillstand führen. Die Komplexität dieser Technologie zeigt sich auch daran, dass weltweit lediglich wenige Unternehmen Thixomoldingvorrichtungen produzieren. Obwohl mit einem Thixomoldingverfahren grundsätzlich verbesserte Formteile hergestellt werden können, hat sich diese
Technologie auch aus diesen Gründen bislang nicht durchgesetzt. Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Modul für eine
Druckgussvorrichtung anzugeben, mit welcher die Druckgussvorrichtung leicht so umrüstbar ist, dass mit dieser ein Thixomoldingverfahren betrieben werden kann.
Ein weiteres Ziel ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit einer
Druckgussvorrichtung anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Modul für eine Druckgussvorrichtung gelöst, aufweisend eine Basis, die an einer Aufspannplatte der Druckgussvorrichtung befestigbar ist, eine Schnecken-Zylinder-Einheit zur Erzeugung eines thixotropen Materials und eine Füllkammer, wobei die Schnecken-Zylinder-Einheit und die Füllkammer mittelbar oder unmittelbar so an der Basis angeordnet sind, dass von der Schnecken-Zylinder-Einheit erzeugtes thixotropes Material in die Füllkammer förderbar ist.
Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, dass ein Modul bereitgestellt wird, welches ohne Weiteres in bestehende Druckgussvorrichtungen integriert werden kann. Dadurch ist es möglich, eine Druckgussvorrichtung innerhalb kurzer Zeit vom üblichen Druckgussverfahren auf ein Thixomoldingverfahren umzustellen. Somit kann die Vielzahl von bereits im Einsatz befindlichen Druckgussvorrichtungen zur Herstellung von
Formteilen mittels Thixomolding genutzt werden. Dabei macht sich die Erfindung auch zunutze, dass das Modul an einer Aufspannplatte der Druckgussvorrichtung befestigbar ist bzw. im Einsatz dort befestigt wird. Die Druckgussvorrichtung benötigt somit an sich keine größeren Umrüstarbeiten, sondern es kann lediglich das erfindungsgemäße Modul an einer Aufspannplatte der Druckgussvorrichtung, welche dem für das Einspritzen erforderlichen Kolben näher liegt, stirnseitig befestigt werden. Das Modul kann somit zwischen den Aufspannplatten und damit in der eigentlichen Werkzeugkabine angeordnet werden. Die beiden Formhälften des Gusswerkzeuges zur Bildung einer Formteilkavität können dann in üblicher Weise auf der gegenüberliegenden Aufspannplatte sowie der Basis des Moduls angeordnet werden. Es wird somit durch die Anordnung des Moduls zwischen den Aufspannplatten eine Art doppelter Boden geschaffen. Dieses Konzept erlaubt es, den Umrüstaufwand zu minimieren.
Die Schnecken-Zylinder-Einheit weist einen Zylinder und eine Schnecke auf. Die
Schnecke ist im Inneren des Zylinders angeordnet. Die Schnecke dient dazu, zugeführtes Material, in der Regel ein Metall oder eine Legierung, in einen thixotropen Zustand zu bringen, mit welchem nach Schließen der Formhälften in die Formteilkavität eingespritzt werden soll. Zur Erreichung der erforderlichen Temperaturen innerhalb der Schnecken- Zylinder-Einheit ist eine Temperiereinheit vorgesehen. Die Temperiereinheit ist in der Regel als Heizung ausgebildet. Die Heizung kann außenseitig an der Schnecken- Zylinder-Einheit angeordnet sein. Beispielsweise kann es sich um eine
Widerstandsheizung handeln, die bereichsweise oder über die gesamte Erstreckung umfangsseitig an der Schnecken-Zylinder-Einheit angeordnet ist. Auch die Füllkammer ist in der Regel zu temperieren. Hierfür kann sich die
Temperiereinheit der Schnecken-Zylinder-Einheit auch auf eine Außenseite der
Füllkammer erstrecken. Alternativ kann für die Füllkammer eine weitere Temperiereinheit vorgesehen sein, die gesondert von der Temperiereinheit für die Schnecken-Zylinder- Einheit regelbar ist. Bei der Temperiereinheit für die Füllkammer kann es sich wiederum um eine Widerstandsheizung handeln. Die eine oder die mehreren Temperiereinheiten sind so ausgelegt, dass in der Schnecken-Zylinder-Einheit bzw. der Füllkammer die erforderlichen Temperaturen zur Verarbeitung von Leichtmetallen oder
Leichtmetalllegierungen erreicht werden, beispielsweise im Temperaturbereich von 400 °C bis 700 °C.
Für einen Einspritzvorgang ist es erforderlich, dass von der Schnecken-Zylinder-Einheit thixotropes Material erzeugt und in die Füllkammer eingebracht wird. Eine Schnecke der Schnecken-Zylinder-Einheit ist für diese Zwecke rotierbar gelagert. Für die Rotation der Schnecke ist ein Motor vorgesehen. Darüber hinaus ist die Schnecke axial verschiebbar. Da die Schnecke axial verschiebbar im Zylinder angeordnet ist, kann erstelltes thixotropes Material in die Füllkammer vorwärtsgepresst werden, in dem die Schnecke axial in Richtung der Füllkammer verschoben wird. Es hat sich gezeigt, dass durch die entsprechende Axialverschiebung eine exzellente Dosierbarkeit der Füllkammer möglich ist. Möglich ist es aber auch, dass die Schnecke grundsätzlich nur gedreht wird und die Füllkammer über den entstehenden Dosierdruck gefüllt wird. Die Schnecke braucht dann lediglich wenige Millimeter verfahren zu werden, nämlich um den Übergang zur
Füllkammer zu verschließen oder zur Befüllung freizugeben. Nachdem eine vorbestimmte Menge an thixotropen Material in die Füllkammer eingebracht ist, ist es für den Einspritzvorgang erforderlich, ein Rückwärtsfließen des thixotropen Materials von der Füllkammer zurück in die Schnecken-Zylinder-Einheit zu verhindern. Zu diesem Zweck weist die Füllkammer einen Dichtsitz auf, an welchen ein erstes Ende der Schnecke anstellbar ist. Der Dichtsitz kann insbesondere aus Richtung der Schnecke betrachtet konisch zulaufend ausgebildet sein. Wird die Schnecke durch Axialverschiebung an den Dichtsitz angestellt, ist ein Rückfluss von Material in die Schnecken-Zylinder-Einheit vermieden. Es versteht sich, dass ein erstes Ende der Schnecke hierfür mit einer endseitigen Anschlagfläche ausgebildet ist, welche dem Dichtsitz der Füllkammer entspricht, sodass die gewünschte Dichtfunktion erreicht wird.
Die Schnecken-Zylinder-Einheit kann in Bezug auf die Basis und damit letztlich auch auf die Druckgussvorrichtung beliebig angeordnet sein. Mit Vorteil ist die Schnecken-Zylinder- Einheit vertikal angeordnet. Es ist aber auch möglich, die Schnecken-Zylinder-Einheit horizontal zu lagern und von einer Seite die Füllkammer zu befüllen.
Die Füllkammer ist üblicherweise waagrecht angeordnet, damit ein in der Regel waagrecht angeordneter Kolben einer umzurüstenden Druckgussvorrichtung ohne zusätzliche Umbaumaßnahmen in diese eingeführt werden kann. Die Basis kann vorbehaltlich der einwirkenden Kräfte relativ schlank aufgebaut sein. Ein etwa plattenförmiger Aufbau ist bevorzugt, da das Modul dann flächig an der
Aufspannplatte befestigt werden kann. Um einen ausreichenden Platz zur Aufnahme der Schnecken-Zylinder-Einheit zu bieten, kann die Basis einen zentralen Freiraum
aufweisen, in welchen die Schnecken-Zylinder-Einheit einragt. Dieser Freiraum erstreckt sich zumindest bis zur Füllkammer, damit die Schnecken-Zylinder-Einheit an die
Füllkammer angekoppelt werden kann.
Für die erforderliche Axialverschiebbarkeit der Schnecke der Schnecken-Zylinder-Einheit kann eine erste Hubeinrichtung vorgesehen sein, mit welcher die Schnecke der Schnecken-Zylinder-Einheit axial verschiebbar ist. Hierbei kann es sich um eine hydraulische oder pneumatische Hubeinrichtung handeln. Die erste Hubeinrichtung kann an der Basis oder einer damit ortsfest verbundenen Komponente gelagert sein, sodass die relative Verschiebbarkeit der Schnecke gegenüber dem Zylinder der Schnecken- Zylinder-Einheit ermöglicht ist.
Die Schnecken-Zylinder-Einheit kann auf verschiedene Art mit der Basis verbunden werden. In einer Variante kann die Schnecken-Zylinder-Einheit an einer kopfseitigen Platte gelagert sein, die an der Basis befestigt ist. Eine erste Hubeinrichtung kann dann an der Platte gelagert sein, sodass die Schnecke der Schnecken-Zylinder-Einheit relativ zur Platte und damit zur Basis und in der Folge wiederum zur Füllkammer, die an der Basis gelagert ist, verschiebbar ist.
Möglich ist es auch, dass die Schnecken-Zylinder-Einheit an der Füllkammer gelagert ist. Beispielsweise kann die Schnecken-Zylinder-Einheit an einem Außenteil der Füllkammer gelagert sein, wobei der Außenteil mit der Basis verbunden ist. Diese Variante hat den Vorteil, dass ein Innenteil der Füllkammer durch Verschieben lösbar mit dem Außenteil der Füllkammer verbunden sein kann. Ist darüber hinaus eine zweite Hubvorrichtung vorgesehen, mit welcher die Schnecken-Zylinder-Einheit relativ zum Außenteil der Füllkammer axial verschiebbar ist, kann bei entsprechender Axialverschiebung der Schnecken-Zylinder-Einheit der Innenteil der Füllkammer entnommen werden. Dies ist insofern wichtig, als dieser Innenteil aufgrund des beim Einspritzen herrschenden hohen Drucks und des verwendeten thixotropen Materials dem höchsten Verschleiß unterliegt. Durch eine entsprechende Hubbewegung und damit Abkopplung der Schnecken-Zylinder- Einheit von der Füllkammer wird deren Innenteil freigegeben und kann von vorne entnommen und durch einen neuwertigen Innenteil ersetzt werden.
Entsprechend den vorstehenden Ausführungen kann eine Druckgussvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Modul ausgestattet sein. Das weitere Ziel der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit einer Druckgussvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Modul erreicht.
Ein verfahrensmäßig erzielter Vorteil ist darin zu sehen, dass mit einer herkömmlichen Druckgussmaschine, die mit einem erfindungsgemäßen Modul nachgerüstet ist, Formteile in einem Thixomoldingverfahren hergestellt werden können. Es können somit hochwertige Formteile in hoher Stückzahl erstellt werden. Dabei kann im Unterschied zum Stand der Technik auch vorgesehen sein, dass während des Einspritzens zwischen der Schnecken- Zylinder-Einheit und der Füllkammer kein Pfropfen gebildet wird, wie dies bislang bei Thixomoldingverfahren teilweise üblich ist. Vielmehr wird durch eine Temperaturführung der gesamte Übergangsbereich zwischen Schnecken-Zylinder-Einheit einerseits und Füllkammer andererseits auf einer Temperatur gehalten, bei welcher keine
Pfropfenbildung auftritt. Dies hat sich in Bezug auf ein exaktes Dosieren von thixotropen Material in die Füllkammer als Vorteil erwiesen. Zwischen Füllkammer und Formkavität kann sich in üblicher Weise am Ende der Düse während bzw. beim Abschluss des Einspritzvorganges ein Pfropfen bilden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:
Fig. 1 eine erste Variante eines Moduls;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Moduls gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Rückseite des Moduls gemäß Fig. 1 ;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Moduls gemäß Fig. 1 ;
Fig. 5 einen Schnitt des Moduls entlang der Linie V-V in Fig. 3;
Fig. 6 einen weiteren Schnitt durch das Modul gemäß Fig. 1 ;
Fig. 7 eine Druckgussvorrichtung mit einem Modul gemäß Fig. 1 ;
Fig. 8 bis 12 eine Verfahrensabfolge für einen Einspritzvorgang in eine Formkavität; Fig. 13 einen Querschnitt durch zweite Variante eines Moduls;
Fig. 14 einen weiteren Querschnitt des Moduls gemäß Fig. 13.
In Fig. 1 bis 6 ist eine erste Variante eines Moduls 1 dargestellt, das verwendet werden kann, um eine herkömmliche Druckgussvorrichtung D1 (Fig. 7) so umzurüsten, dass mit dieser thixotropes Material in eine oder mehrere Formkavitäten eingespritzt werden kann, um entsprechende Formteile zu erstellen. Das Modul 1 kann aber selbstverständlich bereits auch in einer neuen Druckgussvorrichtung D1 integriert sein bzw. mit dieser ausgeliefert werden. Das Modul 1 weist eine Basis 2 auf. Die Basis 2 kann rechteckig oder wie dargestellt etwa quadratisch ausgebildet sein. Auch andere Grundformen der Basis 2 sind
selbstverständlich möglich. Im Sinne einer Effizienz wird die Basis 2 jedoch so klein wie möglich ausgebildet, zumal die Basis 2 vornehmlich dazu dient, eine Grundlage für eine Schnecken-Zylinder-Einheit 3 und eine Füllkammer 4 zur Verfügung zu stellen und deren Ankopplung an eine Aufspannplatte D2 einer Druckgussvorrichtung D1 zu ermöglichen. Des Weiteren nimmt die Basis 2 eine Gussform auf, weshalb die Basis 2 nach Möglichkeit etwa die Größe der Aufspannplatte D2 aufweist. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist die Basis 2 etwa mit einer konstanten Dicke ausgebildet und weist einen zentralen Freiraum 22 auf. Des Weiteren sind Öffnungen 23 vorgesehen, welche dazu dienen, geeignete
Befestigungsmittel durchzuführen, damit die Basis 2 mit geeigneten Befestigungsmitteln an einer Aufspannplatte D2 der Druckgussvorrichtung D1 befestigbar ist.
Wie aus Fig. 1 und 4 ersichtlich ist, weist die Basis 2, die grundsätzlich mit im
Wesentlichen gleicher Dicke ausgebildet ist, einen vorzugsweise zentralen Freiraum 22 bzw. eine Aussparung auf. In dieser Aussparung verläuft die Schnecken-Zylinder-Einheit 3, die vertikal nach unten ragt. Sofern von einer Seite eingespritzt wird, wäre die in Fig. 1 dargestellte Situation um 90 ° nach links oder rechts gedreht. Eine vertikale Anordnung wird jedoch auch für eine konstante Materialzuführung von der Schnecken-Zylinder- Einheit 3 in die Füllkammer 4 bevorzugt. Ein Kolben D4 eine Druckgussvorrichtung D1 kann nach Befestigung des Moduls 1 an einer Aufspannplatte D2 in die Füllkammer 4 einragen.
Die Schnecken-Zylinder-Einheit 3 ist auf einer kopfseitigen Platte 7 gelagert, die wiederum mit der Basis 2 in Verbindung steht. Auf der Platte 7 ist des Weiteren mittelbar ein Motor 8 gelagert, und zwar über eine Zwischenplatte 71 , die axial verschiebbar ist.
Wie in den Querschnitten in Fig. 5 und 6 ersichtlich ist, umfasst die Schnecken-Zylinder- Einheit 3 einen außenseitigen Zylinder 31 , in dem eine Schnecke 32 angeordnet ist. Die Schnecke 32 kann durch den Motor 8 in Rotation versetzt werden. Des Weiteren ist die Schnecke 32 durch die vorgesehene erste Hubeinrichtung 5 axial im Zylinder 31 verschiebbar, wobei bei entsprechender axialer Verschiebung die Zwischenplatte 71 samt darauf gelagertem Motor 8 mitverschoben wird. Die Füllkammer 4 ist an der Basis 2 gelagert und mit der vertikal angeordneten
Schnecken-Zylinder-Einheit 3 lösbar verbunden. Die Füllkammer 4 erstreckt sich, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, über die Basis hinaus und umfasst eine endseitige Düse 43, die bei einem Einspritzvorgang in einer Formhälfte mündet. Die Füllkammer 4 erstreckt sich von der Düse 43 bis zu einem gegenüberliegenden Ende der Füllkammer 4, das zur Aufnahme eines Kolbens D4 dient, der Bestandteil einer herkömmlichen
Druckgussvorrichtung D1 ist.
Anhand von Fig. 5 und 6 kann das Zusammenwirken der Schnecken-Zylinder-Einheit 3 mit der Füllkammer 4 weiter erläutert werden. Wie in den Querschnitten ersichtlich ist, verläuft die Schnecke 32 innerhalb des Zylinders 31 der Schnecken-Zylinder-Einheit 3.
Am ersten Ende 321 ist die Schnecke 32 konisch zulaufend ausgebildet, wohingegen am gegenüberliegenden Ende 322 der Schnecke ein etwa waagrechter Abschluss gegeben sein kann. Die Füllkammer 4 weist zur Aufnahme des ersten Endes 321 der Schnecke 32 einen korrespondierenden Dichtsitz 44 auf. Der Dichtsitz 44 ist bevorzugt, aus Sicht der Schnecke 32, ebenfalls konisch zulaufend ausgebildet. Dadurch ist es möglich, bei einem Einspritzvorgang ein Rückfließen von thixotropen Material aus der Füllkammer 4 in die Schnecken-Zylinder-Einheit 3 zurück zu verhindern, was noch erläutert werden wird.
Durch die erste Hubeinrichtung 5 kann die Schnecke 32 innerhalb des Zylinders 31 auf und ab bewegt werden. Mit dem Motor 8, der mit der Schnecke 32 in Wirkverbindung steht, kann eine Drehbewegung bzw. Rotation der Schnecke 32 erzeugt werden.
In Fig. 7 ist eine Druckgussvorrichtung D1 dargestellt, an welcher ein Modul 1 befestigt ist. Wie ersichtlich ist, wird das Modul 1 an einer ersten Aufspannplatte D2 der
Druckgussvorrichtung D1 befestigt, wofür die erwähnten Öffnungen 23 an der Basis 2 dienen. Wie ersichtlich ist, ist das Modul 1 an der ortsfesten Aufspannplatte D2 befestigt und liegt einer beweglich gelagerten Aufspannplatte D3 der Druckgussvorrichtung D1 gegenüber. Des Weiteren ist ersichtlich, dass der Kolben D4 der Druckgussvorrichtung D1 in die Füllkammer 4 des Moduls 1 eingreift. Für die Erstellung eines Formteils werden noch die zwei erforderlichen Formhälften an den Aufspannplatten D2, D3 montiert.
Anschließend kann über die Düse 43 über die Schnecken-Zylinder-Einheit 3
bereitgestelltes thixotropes Material in eine geschlossene Formkavität eingespritzt werden, wofür zunächst, zur Herstellung der Formkavität, die bewegliche Aufspannplatte D3 mit der dort montierten Formhälfte an die ortsfeste Aufspannplatte D2 mit der dort am Modul 1 montierten Formhälfte angestellt wird. Danach kann der Einspritzvorgang erfolgen. Dieser Vorgang ist nachstehend erläutert.
In Fig. 8 bis 12 ist der Einspritzvorgang für die Erstellung eines Formteils aus thixotropen Material mittels einer herkömmlichen Druckgussmaschine D1 , umgerüstet mit einem Modul 1 exemplarisch dargestellt. Fig. 8 zeigt einen Ausgangszustand, in welchem die Schnecke 32 verriegelt ist, was dem Zustand am Ende eines Einspritzvorganges entspricht. Gemäß Fig. 9 wird die Schnecke 32 dann entriegelt und durch den Motor 8 in Rotationsbewegung versetzt. Nicht dargestellt, aber selbstverständlich ist, dass zur Erzeugung thixotropen Materials entsprechendes Granulat bzw. Pulver in die Schnecken- Zylinder-Einheit 3 dosiert wird. Durch die Rotationsbewegung der Schnecke 32 sowie eine über nicht dargestellte Heizungen eingestellte Temperatur in der Schnecken-Zylinder- Einheit 3 wird das bereitgestellte Granulat bzw. Pulver in den thixotropen Zustand gebracht. Dies erfolgt auch noch während einer Verfahrensphase gemäß Fig. 10, in welcher der Kolben D4 zurückgezogen wird, um in der Füllkammer 4 genau jenen Raum freizugeben, welcher für die Dosierung thixotropen Materials erforderlich ist. Ist dies erreicht, wird gemäß Fig. 11 die Schnecke 32 axial nach unten in Richtung zur
Füllkammer 4 hin verschoben. Dadurch wird das erzeugte thixotrope Material in die Füllkammer 4 eingebracht. Schließlich fährt das konisch zulaufende erste Ende 321 der Schnecke 32 an den Dichtsitz 44 der Füllkammer an. Die Schnecke 32 wird dann verriegelt. Dadurch ist eine exzellente Dichtung zwischen Schnecken-Zylinder-Einheit 3 und Füllkammer 4 gegeben. Anschließend erfolgt gemäß Fig. 12 eine Vorwärtsbewegung des Kolbens D4 und damit der Einspritzvorgang. Am Ende des Einspritzvorgangs befindet sich der Kolben D4 wiederum in der Position gemäß Fig. 8 und der Vorgang beginnt von neuem. Hierbei ist erwähnenswert, dass zwischen der Schnecken-Zylinder-Einheit 3 und der Füllkammer 4 während des Einspritzvorgangs kein Pfropfen gebildet wird, wie dies bei Thixomoldingverfahren üblich ist. Vielmehr wird der gesamte Bereich auf einer
Temperatur gehalten, sodass keine Pfropfenbildung auftritt. Dies hat sich in Bezug auf eine exakte Dosierbarkeit bzw. Befüllung der Füllkammer 4, wie diese zur Erstellung von hochwertigen Formteilen erforderlich ist, als vorteilhaft erwiesen.
In Fig. 13 und 14 sind Querschnitte einer Variante des Moduls 1 dargestellt. Diese Variante des Moduls 1 unterscheidet sich vor allem von der Lagerung der Schnecken- Zylinder-Einheit 3. Im Unterschied zur zuvor erläuterten Variante ist die Schnecken- Zylinder-Einheit 3 an der Füllkammer 4 gelagert. Die Füllkammer 4 weist hierfür einen Außenteil 41 und einen Innenteil 42 auf. Der Außenteil 41 ist mit der Basis 2 verbunden, wobei die Füllkammer 4 wie in der ersten und auch allen anderen alternativen Varianten durch eine Basisöffnung 21 geführt ist und aus dieser vorzugsweise mit der Düse 43 vorragt. Bodenseitig des Außenteils 41 ist eine zweite Hubeinrichtung 6 vorgesehen. Hierbei kann es sich wiederum um eine hydraulische oder pneumatisch betriebene Hubeinrichtung 6 handeln. Selbstverständlich sind wie auch bei der ersten Hubeinrichtung 5 alternative Antriebe möglich, beispielsweise ein Spindeltrieb. Wie in der ersten
Ausführungsvariante ragt die Schnecken-Zylinder-Einheit 3 vertikal verlaufend in einen zentralen Freiraum 22 der Basis 2. Mit der zweiten Hubeinrichtung 6, die am Außenteil 41 der Füllkammer 4 befestigt ist, kann die gesamte Schnecken-Zylinder-Einheit 3 als solche axial verschoben werden. Ist die zweite Hubeinrichtung 6 als hydraulische Hubeinrichtung ausgebildet, so verschiebt sich bei Beaufschlagung derselben mit einem hydraulischen Mittel nicht der Kolben, sondern das Gehäuse und damit ein verbundener Träger 9 samt Führungsmitteln 10, welche mit der kopfseitigen Platte 7 in Verbindung stehen. Durch einen entsprechenden Hub nach oben wird ein Innenteil 42 der Füllkammer 4
freigegeben. Dieser Innenteil 42 ist jener Teil der in Betrieb dem höchsten Verschleiß unterliegt, weil in dessen Bereich beim Einspritzen die höchsten Kräfte wirken. Durch einen axialen Hub der Schnecken-Zylinder-Einheit 3 kann dieser Innenteil 42 einfach freigegeben werden und kann nach vorne hin abgezogen werden. Es braucht dann lediglich ein neuer Verschleißteil bzw. Innenteil 42 eingefügt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Modul (1) für eine Druckgussvorrichtung (D1), aufweisend eine Basis (2), die an einer Aufspannplatte (21) der Druckgussvorrichtung (D1) befestigbar ist, eine Schnecken- Zylinder-Einheit (3) zur Erzeugung eines thixotropen Materials und eine Füllkammer (4), wobei die Schnecken-Zylinder-Einheit (3) und die Füllkammer (4) mittelbar oder unmittelbar so an der Basis (2) angeordnet sind, dass von der Schnecken-Zylinder-Einheit (3) erzeugtes thixotropes Material in die Füllkammer (4) förderbar ist.
2. Modul (1) nach Anspruch 1 , wobei eine Schnecke (32) der Schnecken-Zylinder-
Einheit (3) axial verschiebbar ist.
3. Modul (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Füllkammer (4) einen Dichtsitz (44) aufweist, an welchen ein erstes Ende (321) der Schnecke (32) anstellbar ist.
4. Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schnecken-Zylinder- Einheit (3) vertikal angeordnet ist.
5. Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Füllkammer (4) waagrecht angeordnet ist.
6. Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Basis (2) einen zentralen Freiraum (22) aufweist, in welchen die Schnecken-Zylinder-Einheit (3) einragt.
7. Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine erste Hubeinrichtung (5) vorgesehen ist, mit welcher die Schnecke (32) der Schnecken-Zylinder-Einheit (3) axial verschiebbar ist.
8. Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schnecken-Zylinder- Einheit (3) an einer kopfseitigen Platte (7) gelagert ist, die an der Basis (2) befestigt ist.
9. Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schnecken-Zylinder- Einheit (3) an der Füllkammer (4) gelagert ist.
10. Modul (1) nach Anspruch 9, wobei die Schnecken-Zylinder-Einheit (3) an einem Außenteil (41) der Füllkammer (4) gelagert ist, wobei der Außenteil (41) mit der Basis (2) verbunden ist.
11. Modul (1) nach Anspruch 10, wobei ein Innenteil (42) der Füllkammer (4) durch
Verschieben lösbar mit dem Außenteil (41) der Füllkammer (4) verbunden ist.
12. Modul (1) nach Anspruch 10 oder 11 , wobei eine zweite Hubeinrichtung (6) vorgesehen ist, mit welcher die Schnecken-Zylinder-Einheit (3) relativ zum Außenteil (41) der Füllkammer (4) axial verschiebbar ist.
13. Druckgussvorrichtung (D1) mit einem Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit einer Druckgussvorrichtung (D1) nach Anspruch 13.
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