DD204056A5 - Verfahren und einrichtung zum druckgiessen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Druckgiessen von Nichteisenmetallen und anderen Werkstoffen unter Verwendung einer Kolbendruckgiessmaschine mit horizontaler Druckkammer, wobei waehrend des Giessprozesses in der Giessform ein Gasgegendruck aufgebracht wird und das Gussstueck unter Einwirkung eines zweiseitigen Gasdruckes erstarrt. Durch die Erfindung wird der konstruktive Aufbau der Einrichtung gegenueber bekannten Einrichtungen dieser Art vereinfacht und eine hoehere Kontinuitaet des Giessprozesses bei gleichzeitiger Steigerung der Gussqualitaet erreicht. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass vor Beginn des Giessprozesses der Hohlraum der Giessform von der Druckkammer der Giessmaschine getrennt, anschliessend in der Giessform ein Gasdruck erzeugt und die Schmelze in die Druckkammer geleitet wird und mit Beginn des Giessprozesses die Raeume von Giessform und Druckkammer wieder miteinander verbunden werden.

Description

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Verfahren und Einrichtung zum Druckgießen

Anwendungsgebiet der hrfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Druckgießen von Nichteisenmetallen- und legierungen, Silikatwerkstoffen und anderen Werkstoffen in Dauerformen aus Metall unter Verwendung einer Kolbendruckgießmaschine mit horizontaler Druckkammer.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es ist bereits ein sogenanntes Pneumo-Kolbenverfahren zum Gießen von Metallen und anderen Werkstoffen bekannt, bei dem ein Gasgegendruck während des Füllens der Gießform bei laminarer oder nahezu laminarer Strömung der Schmelze erzeugt wird. Nach dem Füllen dar Gießform erfolgt das Erstarren des Gußstücks unter Einwirkung eines zweiseitigen Druckes zwischen 15 bis 25 MPa-BG-PS 23 297.

Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Erzeugung des Gasdruckes in der Gießform während des Füllprozesses zu einem auf die strömende Schmelze einwirkenden Gegendruck führt, dessen Größe von Null bis zu einem vorgegebenen Enddruck variiert. Das Ergebnis davon ist, daß,

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so schnell auch dieser Druck erzeugt wird, sich die thermischen und physikalischen Bedingungen beim Füllen der einzelnen Bereiche der Gießform und die Bedingungen für das beginnende Erstarren der Schmelze durch den Kontakt mit den Hohlraumwänden der Gießform verändern. Dadurch wird letztlich die Qualität des Gießstückes negativ beeinflußt .

Die bekannte Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einer beweglichen und einer feststehenden Formhälfte. Beide Formhälften sind an der beweglichen bzw. feststehenden Aufspannplatte der Kolbendruckgießmaschine mit horizontaler Druckkammer aufgespannt. Die feststehende Formhälfte ist mit der horizontalen Druckkammer verbunden, die mit einer öffnung für das Eingießen der Schmelze versehen ist. In der beweglichen Formhälfte sind Auswerfer montiert und eine öffnung für den Träger des Steigers ausgearbeitet. Der Träger des Steigers ist an einem vertikalen hydraulischen Zylinder montiert, der starr an der beweglichen Formhälfte befestigt ist. Die Auswerfer sind in der beweglichen Formhälfte abgedichtet, die in Arbeitsposition mit einem Paket von O-Ringen in der feststehenden Formhälfte abgedichtet ist, In der feststehenden Formhälfte ist eine Angußbuchse eingesetzt, die gegen den Frontteil der horizontalen Druckkammer abgedichtet ist. Die Kolbenstange des Druckkolbens ist durch eine Andrückvorrichtung im Träger abgedichtet. Der Raum der horizontalen Druckkammer hinter dem Druckkolben und der Raum, der den Fonnhohlraum, das Steigarvolumen und den Raum vor dem Druckkolben umfaßt', sind untereinander durch eine Gasleitung verbunden, Ih der feststehenden Formhälfte ist eine Angußbuchse montiert.

Die Machteile dieser Einrichtungen liegen darin, daß - für das schnelle Erzeugen des Gasdruckes der bewegliche Träger des Steigers während des Füllprozesses sich in

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einem bestimmten Abstand von seiner Ausgangsposition befindet und erst am Ende des Füllvorganges in diese Position kommt ♦ Dias erfordert eine Folgeeinrichtung für das erreichte Niveau der strömenden Front der Schmelze und Sicherheitsmaßnahmen für den Fall, daß diese Einrichtung versagt ;

- die stoßartige Abdichtung (Metall gegen Metall) des Trägers in einem speziellen Sitz in beiden Formhälften führt zu einem schnellen Verschleiß der Dichtflächen und erfordert dadurch eine häufige Instandsetzung der dort angeordneten Entlüftungskanäle.

Ziel der Erfindung·:

Druch die Erfindung werden die aufgezeigten Nachteile beseitigt und eine von ihrem konstruktiven Aufbau her einfachere Einrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen» die die Herstellung von Druckgußteilen mit verbesserter Gefügestruktur und verbesserten physikalischen bzw. mechanischen Eigenschaften ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pneumo-Koibenverfahren zum Gießen von Metallen und anderen Werkstoffen, sowie auch eine Einrichtung für seine Druchführung zu entwickeln, bei denen die Erzeugung des Gasdruckes ira Hohlraum der Gießform unabhängig von der Strömung der Schmelze erfolgt, wobei die Abdichtung der Eingießöffnung für die Schmelze in die Druckkammer nicht vom Zustand der Abdichtungsflache abhängig ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vor dem Beginn des Geißens, der Hohlraum der Gießform vom Raum der horizontalen Druckkammer getrennt, danach im Hohlraum

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der Gießform ein Gasdruck erzeugt und in der horizontalen Druckkammer die Schmelze eingegossen wird, während zum Beginn des Gießens dar Hohlraum der Gießform und der Raum der horizontalen Druckkammer wieder miteinander verbunden werden.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält in bekannter Weise eine bewegliche und eine feststehende Formhälfte, die entsprechend an der beweglichen und an der feststehenden Aufspannplatte der Kolbendruckgxeßraaschine mit horizontaler Druckkammer festgespannt sind. In der horizontalen Druckkammer ist ein Druckkolben mit Kolbenstange angeordnet, wobei diese Kammer mit einer öffnung zum Eingiessen der Schmelze versehen ist. In der feststehenden Formhalf te ist eine Angußbuchse montiert. Die feststehende Forrahälfte ist mit der horizontalen Druckkammer verbunden. In der beweglichen Formhälfte sind die Auswerfer montiert. Erfindungsgemäß ist in der beweglichen Fonnhälfte ein beweglicher Verschluß angeordnet, der mit einem horizontalen hydraulischen Zylinder verbunden ist. Der horizontale hydraulische Zylinder ist an die bewegliche Forrahälfts starr befestigt. In der Angußbuchse ist ein Sitz für den vorderen Teil des beweglichen Verschlusses ausgebildet. Die öffnung für das Eingießen des Schmelze in die horizontale Druckkammer ist zu einem Zylinder hin abgedichtet, der an der horizontalen Druckkammer starr befestigt ist. Im Zylinder ist eine Rinne angeordnet, die mittels Federn an den Zylinder und an eine bewegliche Abdichtplatte befestigt ist. Die bewegliche Abdichtplatte wird auf horizontalen Säulen geführt, die starr an den Zylinder und an eine Tragplatte befestigt sind. An der Tragplatte ist ein zweiter horizontaler hydraulischer Zylinder angeordnet, der mit der beweglichen Abdichtplatte verbunden ist. Qer Raum im Zylinder und der Raum der horizontalen Druckkammer hinter dem Druckkolben sind durch eine gemeinsame Gasleitung verbunden.

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Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt folgende Vorteile:

Der Gasdruck wird im Forrahohlraum unabhängig vom Vorgang des Eingießens der Schmelze in die Druckkammer erzeugt. dadurch wirkt beim Füllen der Gießform auf dis Front der einströmenden Schmelze in jedem Augenblick ein Gasdruckgleicher Größe. Dies gewährleistet gleiche Bedingungen für den Verlauf der anfänglichen Erstarrung im Bereich der Forrahohlraumwände, wodurch günstige Bedingungen für den Ausgleich des Volumenschwundes zur Erzielung eines entsprechenden Makrogefüges und zur Verbesserung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Gußstücke geschaffen werden.

Das Verfahren erlaubt die Verwendung von Gasmischungen verschiedener Zusammensetzung, die auf die Schmelze während ihres Eingießens in die Druckkammer und während des Füllens der Gießform wirken, was den positiven Effekt des Gaslegierens erhöht.

Dia Vorteile der Einrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind:

Mit dem horizontal beweglichen Verschluß wird einzeln und unabhängig voneinander das Abdichten des Hohlraumes der Gießform und des Raumes der horizontalen Druckkammer erreicht. Als Ergebnis davon erfolgt die Erzeugung des Gasdruckes gleichzeitig mit dem Eingießen der Schmelze. Der sich vertikal bewegende Träger des Steigers fährt zügig und stoßfrei in seine Endposition. Dadurch können die in Kontakt kommenden Metalloberflächen und die in ihnen ausgearbeiteten Sntlüfungskanäle nicht beschädigt werden.

Die Einrichtung enthält keine Folgeeinrichtung für den Antrieb des Trägers für den Steiger bis zu seiner Endposi-

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tion in Abhängigkeit von der Position der Front der strömenden Schmelze, und auch kein Sicherungssystem für den Fall, daß dieses System versagt.

Die Einrichtung gewährleistet ein ständiges Abdichten der öffnung für das Eingießen derSchmelze, unabhängig vom Zustand der Abdichtflächen. Dadurch wird die Gefahr eines schlechten Abdichtens infolge von Tropfen oder Schoielzspritzern, die beim Eingießen in die horizontale Druckkammer gelangen, vermieden. Störungen im Betriebsablauf zur Beseitigung derartiger Tropfen und Spritzer entfallen.

Ausführunqsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung beim Eingießen der Schmelze in die horizontale Druckkammer und bei der Aufbringung eines Gasdruckes . in der Gießform ;

Fig. 2: eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung 'NährQnd des Einprsssens der Schmelze in die Gießform ;

Fig. 3: einen Längsschnitt durch einen Teil der beweglichen und dar feststehenden Formhälften, der horizontalen Druckkammer und der an der Druckkammer angeschlossenen

Vorrichtungen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus einer beweglichen rorrahälfte 1 und einer feststehenden Formhälfte 2,

die auf der beweglichen bzw. der feststehenden vertikalen Aufspannplatten der Kolbendruckgießmaschine mit horizontaler Druckkammer 3 aufgespannt sind..In der horizontalen Druckkammer 3 ist ein Druckkolben 4 mit Kolbenstange angeordnet. Die feststehende Formhälfte 2 ist mit der horizontalen Druckkammer 3 verbunden, wobei das Abdichten zwischen ihnen mittels einer großen flachen Dichtung 5 zwischen der Angußbuchse 6 und der vorderen Stirnseite der horizontalen Druckkammer 3 erfolgt. Die Angußbuchse 6 befindet sich in der feststehenden Formhälfte 2. Die bewegliche Forrahälfte 1 ist im Betriebszustand durch ein Paket von O-Ringen 7 in der feststehenden Formhälfte 2 abgedichtet. Die öffnung der Angußbuchse 6 zum Hohlraum der Gießform wird im Betriebszustand stirnseitig durch einen beweglichen Verschluß 8 abgedichtet, der mit einem horizontalen hydraulischen Zylinder 9 verbunden ist. Der hydraulische Zylinder 9 ist starr an de beweglichen Formhälfte 1 und der bewegliche Verschluß 8 in der beweglichen Formhälfte 1 angeordnet. Dia Kolbenstange de horizontalen hydraulischen Zylinders 9 ist in der beweglichen Formhälfte 1 durch K-Manschetten 10 abgedichtet. Das hintere Ende der horizontalen Druckkammer 3 wird stirnseitig durch eine kleine flache Dichtung 11 im Träger 12 abgedichtet. Durch, ein Paket von K-Manschetten 13 sind eine Andrückvorrichtung 14 und die Kolbenstange des Druckkolbens 4 im Träger 12 dicht angeordnet. Die öffnung für das Eingießen der Schmelze 15 in die horizontale Druckkammer 3 wird durch eine flache horizontale Dichtung 15 am Zylinder 17 abgedichtet, der starr an der horizontalen Druckkammer 3 angeschlossen ist. Im Zylinder 17 ist auf einer horizontalen Achse eine Rinne 18 zum Eingießen der Schmelze vorgesehen. An der flachen Wand des Zylinders 17 sind starr horizontale Führungssäulen 19 angebracht. Am freien Ende der Säulen ist eine tragende Platte 20 starr befestigt. Die öffnung für die Rinne 18 im flachen Teil des Zylinders 17 wird durch einen O-Ring 21 abgedichtet, der in einer Nut der beweglichen Abdichtplatte 22 angeordnet ist. Die auf

den horizontalen Führungssäulen 19 bewegbare Abdichtplatte 22 ist mit einem zweiten horizontalen Zylinder 23 verbunden, der starr an der tragenden Platte 20 befestigt ist. Die Rinne IS ist über Federn 24 mit der bewegbaren Abdichtplatte 22 und über eine Feder 25 mit dem Zylinder 17 verbunden. Der Raum der horizontalen Druckkammer 3 hinter dem Druckkolben 4 ist mit dem Raum-des Zylinders durch eine gemeinsame Leitung 26 verbunden. Die Leitung selbst ist an eine Hochdruckgasquelle angeschlossen und mit der Atmosphäre verbunden. Die geraeinsame Gasleitung 26 ist mit einem ersten 27, zweiten 28 und dritten elektormagnetischen Ventil 29 versehen. In der Angußbuchse 6 ist ein Sitz 31 für die Stirnseite des beweglichen Verschlusses 8 ausgearbeitet.

Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet wie folgt:

Nach dem Schließen der Gießform wird der bewegliche Verschluß 8 mit Hilfe des hydraulischen Zylinders 9 gasdicht in den Sitz 31 der Angußbuchse 6 eingesetzt. Bei geschlossenem zweiten und dritten elektromagnetischen Ventil 28; 29 wird über das geöffnete Ventil 27 Hochdruckgas in die Gießform eingeleitet. Nach Erreichen eines bestimmten Druckes P-^ wird das Ventil 27 geschlossen und der Träger des Steigers 30 durch einen vertikalen hydraulischen Zylinder zügig abwärts bewegt bis er auf einen Sitz, der durch die Fonnhälften 1; 2 gebildet wird, dicht aufsitzt.

Gleichzeitig mit der Erzeugung des Druckes P-. in der Gießform wird über die Rinne 18. eine bestimmte Schmelzmenge in die horizontale Druckkammer 3 eingegossen. Im Raum der horizontalen. Druckkammer 3 vor und hinter dem Druckkolben und im Raum des Zylinders 17, der die öffnung für das Eingießen der Schmelze 15 abdichtet, herrscht atmosphärischer Druck P .

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Nach dem Eingießen der erforderlichen Menge an Schmelze wird die vertikale öffnung des Zylinders 17 durch die bewegliche Abdichtplatte 22 abgedichtet, wobei die Rinne 18' um ihre horizontale Achse gedreht wird und ihre außer Betriebsstellung im Inneren des Zylinders 17 einnimmt. In diesem Augenblick wird ein Signal für die Bewegung des Druckkolbens 4 nach vorn gegeben und nach dem Oberdecken der öffnung für das Eingießen der Schmelze 15 durch den Kolben 4 zwei weitere Signale abgegeben. Ein Signal- für das öffnen des zweiten elektromagnetischen Ventils 28, wodurch im Raum der horizontalen Druckkammer hinter dem Druckkolben 4 und in dem mit ihm verbundenen Raum des Zylinders 17 ein Gasdruck Pj_ erzeugt wird, der dem Druck gleich in der Gießform ist, und ein Signal zur Bewegung des Verschlusses 8 in die linke Endposition, Bei weiterer Bewegung des Druckkolbens 4 wird die Schmelze in die Gießform gedruckt.

Nach dem Erstarren der Schmelze bildet sich infolge des natürlichen Schwindens der Legierung ein Zwischenraum zwischen den Wänden der Gießform und dem Gußstück aus. Dadurch entsteht eine Verbindung zwischen dem im Steiger 30 komprimierten Gas über die Entlüftungskanäle mit dem Gas in der gemeinsamen Leitung 26. Durch öffnen des dritten elektromagnetischen Ventils 29 wird der Druck im System bis zum atmosphärischen Druck herabgesetzt» Dies ist ein Signal für den Rückwärtshub des Trägers des Steigers 31 und der beweglichen Abdichtplatte 22 durch die entsprechenden hydraulischen Zylinder. Es folgt ein Signal für das öffnen der Gießform und zur Betätigung des Auswarfermechanismusses der Kolbenmaschine» wodurch das Gußstück aus der beweglichen Formhälfte 1 ausgeworfen wird.

Nach der Ausführung der erforderlichen Vorbereitungsarbeit wird die Gießform geschlossen, und steht für einen neuen Gießzylkus zur Verfugung,

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Claims (1)

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   Erfindungsanspruch :

   1. Verfahren zum Druckgießen von Nichteisenmetallen und anderen Werkstoffen unter Verwendung einer Kolbendruckgießmaschine mit horizontaler Druckkammer, wobei die Schmelze unter Druck bei gleichzeitiger Einwirkung eines Gasgegendrucks in die Gießform eingeleitet wird und das Gußstück in der Gießform unter der Einwirkung eines zweiseitigen Druckes von 15 bis 25 MPs erstarrt, gekennzeichnet dadurch, daß vor Beginn des Gießprozesses der Hohlraum der Gießform und der der horizontalen Druckkammer voneinander ge-trennt, anschließend in der Gießform ein Gasdruck erzeugt und gleichzeitig die Schmelze in die horizontale Druckkammer eingegossen wird und mit 3eginn des Gießprozesses der Hohlraum der Gießform und der Raum der horizontalen Druckkammer wieder miteinander verbunden werden.

   2, Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, bestehend aus einer beweglichen und einer feststehenden Formhälfte, die an entsprechende Aufspannplatten einer Kolbendruckgießmaschine mit horizontaler Druckkammer aufgespannt sind, wobei in der Druckkammer ein Druckkolben mit Kolbenstange angeordnet und die horizontale Druckkammer mit einer öffnung zum Eingießen der Schmelze versehen ist, während die feststehende Formhälfte mit einer Angußbuchse ausgestattet und mit der horizontalen Druckkammer verbunden ist und in der beweglichen Formhälfte Auswerfer angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß in der beweglichen Formhälfte (1) ein Verschluß (8) angeordnet ist, der durch einen an der beweglichen Forrahälfta (1) starr befestigten, horizontalen hydraulischen Zylinder (9) bewegbar ist und in derAngußbuchse (6) ein Sitz (30) für den bewegbaren Verschluß (8) ausgebildet ist, während die öffnung (15) zum Eingießen der Schmelze in die horizon-

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   tale Druckkammer (3) gegen ein an der horizontalen Druckkammer (3) starr befestigten Zylinder (17) abgedichtet
   und sich im Zylinder (17) eine Rinns (13) befindet, die an den Zylinder (17) und an eine bewegliche Abdichtplatte (22) mittels Federn (25 und 24) befestigt ist, wobei die bewegliche Abdichtplatte (22) auf horizontale Führungssäulen (19) montiert ist, die starr am Zylinder (17) und an eine tragende Platte (20) befestigt sind, und an dar tragenden Platte (20) ein zweiter horizontaler hydraulischer Zylinder (23), der mit der beweglichen Abdichtplatte (22) verbunden ist, angeordnet ist, und der Raum im Zylinder (17) mit dem Raum der horizontalen'Druckkammer (3) hinter dem Druckkolben (4) über eine gemeinsame Gasleitung (25) miteinander verbunden sind.

   - Hierzu 2 Blatt Zeichnungen -

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