DE102011110176B4

DE102011110176B4 - Druckgießmaschine sowie Druckgießverfahren

Info

Publication number: DE102011110176B4
Application number: DE102011110176A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-08-13
Also published as: US20140190652A1; WO2013023754A1; MX2014001437A; EP2741875A1; EP2741875B1; CN103747895A; DE102011110176A1; JP2014521519A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckgießmaschine (1) mit einer Druckgießform (3), welche mindestens ein feststehendes erstes Gießformteil (5), wenigstens ein entlang von Führungssäulen (6) verfahrbares zweites Gießformteil (7) sowie zumindest zwei, quer zum Verfahrweg des mindestens einen zweiten Gießformteiles (7) relativ zueinander bewegbare Gießform-Seitenteile (8, 9) hat, wobei an zumindest zwei Gießform-Seitenteilen (8, 9) Schließzapfen (14) vorstehen, die in Schließstellung zumindest das verfahrbare zweite Gießformteil (7) derart hintergreifen, dass der Verfahrweg des zumindest einen zweiten Gießformteiles (7) in die dem wenigstens einen ersten Gießformteil (5) abgewandte Richtung begrenzt ist. Die vorliegende Erfindung befasst sich auch mit einem Druckgießverfahren, das unter Verwendung der oben beschriebenen Druckgießform zur Herstellung von metallenen Gussstücken dient.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckgießmaschine mit einer Druckgießform, welche mindestens ein feststehendes erstes Gießformteil, wenigstens ein entlang von Führungssäulen verfahrbares zweites Gießformteil sowie Schließzapfen hat, die gegen eine Rückstellkraft in Zapfen-Längsrichtung bewegbar sind und die in Schließstellung zumindest das wenigstens eine verfahrbare zweite Gießformteil derart hintergreifen, dass der Verfahrweg des zumindest einen zweiten Gießformteiles in die dem wenigstens einen ersten Gießformteil abgewandte Richtung begrenzt ist.
Die vorliegende Erfindung befasst sich auch mit einem Druckgießverfahren zur Herstellung solcher Gussteile aus flüssiger Metallschmelze.
Man hat bereits sogenannte Warmkammer-Druckgießmaschinen geschaffen, bei denen die aus einer Druckgießform und einem Druckgießkolben bestehende Gießgarnitur im beheizten Metallbad steht. Dabei bilden die Druckgießmaschine und der zum Warmhalten des Metallbades benötigte Warmhalteofen eine Einheit. Bei solchen Warmkammer-Druckgießmaschinen wird das flüssige Metall aus dem Metallbad mit Hilfe des sich aufwärts bewegenden Druckgießkolbens eingesaugt. Bei der nachfolgenden Abwärtsbewegung des Druckgießkolbens wird die vom Metallvorrat kommende Einlassöffnung verschlossen und das flüssige Metall mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit in das in der Druckgießform befindliche Formnest geschossen. In Folge der hohen Einströmgeschwindigkeit des flüssigen Metalls findet man im Innenteil der Gussstücke oft Porositäten und Oxyde, also Lufteinschlüsse und Verunreinigungen. Darüber hinaus weisen die Gussstücke mechanische Eigenschaften auf, die noch verbesserungsbedürftig erscheinen. Bei den vorbekannten Druckgießmaschinen werden die Gießformteile der Druckgießform entlang von Führungssäulen verfahren, die Bestandteil der Druckgießmaschine sind, wobei die Führungssäulen und die Hydraulikzylinder so groß bemessen sind, dass sie die Gießformteile auch unter hohen Betriebsdrücken der Druckgießform zusammenzuhalten vermögen. Da die vorbekannten Druckgießmaschinen auch in Verbindung mit größeren Druckgießformen verwendbar sein sollen und da die Führungssäulen und Hydraulikzylinder auch dann noch den Belastungen, die beim Verfahren und Zusammenhalten der Gießformteile auftreten, noch Stand halten sollen, sind die vorbekannten Druckgießmaschinen in der Konstruktion und Herstellung entsprechend voluminös, aufwendig und teuer.
Aus der DE 1 751 750 ist bereits eine Druckgießmaschine mit einer hydraulischen Presse vorbekannt, die während des Spritzgießvorganges zwei Formhälften gegeneinander presst. Von diesen Formhälften sitzt die eine an einer mit dem Pressenstempel verbundenen Pressenplatte, während die andere auf dem Pressentisch ruht. Zwischen Pressentisch und Pressenplatte ist eine unmittelbare Verriegelung ausgebildet. Diese besteht aus beiderseits der Pressenplatte nach unten ragenden Riegelarmen, die in beiderseits an dem Pressentisch befestigte, je einen Schließvorsprung führende Aufnahmegehäuse eintreten. In den Aufnahmegehäusen sind durch, in den Zylindern hydraulisch bewegte Kolben geführte keilförmige Schließzapfen vorgesehen. Der Keilneigung der letzteren entsprechend geformte Schlitze sind in einer Flucht liegend, sowohl in dem Riegelarm beziehungsweise dessen Schließzapfen, als auch in dem Aufnahmegehäuse angeordnet. Nachdem die vorbekannte Druckgießmaschine wieder mit Kunststoffmasse beschickt ist, werden die Formhälften durch Absenken der Pressenplatte mittels hydraulischer Kraft aufeinandergesetzt. Hierbei treten die Schließvorsprünge wieder in die entsprechenden Ausnehmungen des Aufnahmegehäuses ein. Nunmehr wird durch hydraulische Betätigung der keilförmige Schließzapfen vorgeschoben. Dieser verspannt mittels der tragenden Keilflächen den im Aufnahmegehäuse geführten Schließvorsprung. Durch die gebildete Verriegelung sind demzufolge die Formhälften der vorbekannten Druckgießmaschine unmittelbar und in sicherer und widerstandsfähiger Weise verbunden. Die aus DE 1 751 750 vorbekannte Druckgießmaschine hat nur zwei, in vertikaler Richtung aufeinander absenkbare oder voneinander anhebbare Formhälften, die während des Spritzgießvorganges mit Hilfe der keilförmigen Schließzapfen miteinander verriegelt werden. Ein Ausgleich des beim Abkühlen bestehenden Volumenschwundes ist bei der vorbekannten Druckgießmaschine nicht möglich.
Aus der DE 196 39 053 A1 ist bereits eine Spritzgussmaschine vorbekannt, die ebenfalls ein teilbares Spritzgusswerkzeug hat. Um das Spritzgusswerkzeug während eines Spritzgießvorganges zuhalten zu können, sind im Werkzeug integrierte Zuganker vorgesehen. Diese Zuganker können dazu in einer ortsfesten Formhälfte verankert sein und im Schließzustand des Spritzgusswerkzeuges die gegenüberliegende bewegliche Formhälfte hintergreifen.
Aus der DE 10 2009 051 879 B3 ist bereits eine Druckgießmaschine vorbekannt, die eine Gieß- oder Vorratskammer zum Bevorraten der zu verarbeitenden Metallschmelze und eine Gießform hat, deren Formhohlraum zum Eindrücken und Erstarren der Metallschmelze bestimmt ist. Da die Metallschmelze in der Gieß- oder Vorratskammer drucklos bevorratet wird, ist die Gieß- oder Vorratskammer mit der Gießform über wenigstens eine Metallschmelze-Pumpe verbunden, welche die Metallschmelze aus der Gieß- oder Vorratskammer ansaugt und in den Formhohlraum der Gießform drückt. Mit Hilfe der aus DE 10 2009 051 879 B3 vorbekannten Druckgießmaschine lassen sich die gewünschten Gussteile in einem zyklisch-kontinuierlichen Verfahren in einer hohen Qualität herstellen. Um die Formhälften der Gießform während des Spritzgießvorganges zuhalten zu können, werden die aneinander anliegenden Formhälften lediglich mittels einer hydraulischen Presse aneinandergepresst; zusätzliche Sperrschieber sind in der DE 10 2009 051 879 B3 demgegenüber nicht erwähnt.
In der erfindungsgemäßen Druckgießmaschine können daher Druckbelastungen auf die in der Kokille befindliche Metallschmelze ausgeübt werden, die bei einem Vielfachen der Schließkraft der Druckgießmaschine und der Festigkeit beispielsweise ihres Aufbaues oder ihrer Führungssäulen liegen. Die erfindungsgemäße Druckgießmaschine erlaubt es, hochfeste Leichtmetallformteile in einem einzigen Arbeitsschritt vom flüssigen Metall bis zum Endkontur-nahen Bauteil in Schmiedequalität herzustellen. Dabei können die Kosten für derartige Leichtmetallformteile gegenüber solchen Bauteilen, die im Schmiedeverfahren hergestellt werden, erheblich reduziert werden. Da die erfindungsgemäße Druckgießmaschine trotz ihrer Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit vergleichsweise klein und kompakt ausgestaltet werden kann, können die Anschaffungs- und Betriebskosten wesentlich reduziert, die Nutzungsdauer verlängert und die Produktionsleistung erheblich erhöht werden. Obwohl die in der erfindungsgemäßen Druckgießmaschine verwendete Schließeinheit zumindest zwei und gegebenenfalls auch mehrere Werkzeug-Trennebenen aufweist, ist nur eine Schließeinheit notwendig. Mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen Schließzapfen können temperaturbedingt hohe Maßveränderungen der zu verriegelnden Formeinzelteile in den verschiedenen Trennebenen voll ausgeglichen werden. Die sich an die jeweilige Situation anpassenden beweglichen Schließzapfen ermöglichen einen störungsfreien Öffnungs- und Schließbetrieb der Druckgießform.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Druckgießmaschine sowie ein Druckgießverfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit denen auch größere Gussstücke vorzugsweise in einer verbesserten Qualität hergestellt werden können, wobei die erfindungsgemäße Druckgießmaschine dennoch wesentlich kleiner und kostengünstiger herstellbar sein soll.
Bei der Druckgießmaschine der eingangs erwähnten Art besteht die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe darin, dass zumindest zwei, quer zum Verfahrweg des zumindest einen zweiten Gießformteiles relativ zueinander bewegbare Gießform-Seitenteile vorgesehen sind, dass an zumindest zwei Gießform-Seitenteilen die Schließzapfen vorstehen, dass die Schließzapfen in die zumindest zwei Gießform-Seitenteile integriert sind, dass das zweite Gießformteil zwei Gießformteilstücke hat, die auf Abstand zueinander bringbar sind, und dass die Gießformteilstücke des zweiten Gießformteiles verschieblich ineinander geführt und durch Druckbeaufschlagung zumindest einer zwischen ihnen liegenden Trennfläche auf Abstand zueinander bringbar sind. Die erfindungsgemäße Druckgießmaschine weist eine Druckgießform auf, die mindestens ein feststehendes erstes Gießformteil, wenigstens ein entlang von Führungssäulen verfahrbares zweites Gießformteil sowie zumindest zwei Gießform-Seitenteile hat, die quer zum Verfahrweg des wenigstens einen zweiten Gießformteiles relativ zueinander bewegbar sind. Dabei stehen an zumindest zwei Gießform-Seitenteilen Schließzapfen vor, die in Schließstellung zumindest das wenigstens eine verfahrbare zweite Gießformteil derart hintergreifen, dass der Verfahrweg des zweiten Gießformteiles in die dem mindestens einen ersten Gießformteil abgewandte Richtung begrenzt ist. Die Gießformteile und die Gießformseitenteile der Druckgießform werden also derart mechanisch miteinander verbunden, dass die Druckgießform in ihrem derart verschlossenen oder verriegelten Zustand auch hohen Drücken Stand zu halten vermag. Da die Gießformteile und Gießform-Seitenteile mechanisch miteinander verbindbar sind, sind die Führungssäulen und die dazugehörigen Aggregate nur noch zum Verfahren des wenigstens einen zweiten Gießformteiles relativ zum mindestens ersten Gießformteil erforderlich. Da diese Führungssäulen und die zum Verfahren erforderlichen dazugehörigen Aggregate nicht mehr so groß dimensioniert werden müssen, um die Druckgießform auch unter hohen Betriebsdrücken noch zusammenzuhalten, kann die erfindungsgemäße Druckgießmaschine selbst dann wesentlich kleiner, kompakter und kostengünstiger dimensioniert werden, wenn sie auch zur Herstellung größerer Gussstücke verwendbar sein sollen. Mit der erfindungsgemäßen Druckgießmaschine lassen sich daher auch erhebliche Energieeinsparungen erreichen. Um eine eventuell auch unterschiedliche temperaturbedingte Ausdehnung beim Zusammenfügen der Gießformteile und Gießform-Seitenteile ausgleichen zu können, sind die Schließzapfen in Zapfen-Längsrichtung gegen eine Rückstellkraft bewegbar. Da die Schließzapfen sich zu ihren freien Zapfenenden hin derart verjüngen, dass ihre den benachbarten Gegenlagern zugewandte Seitenfläche eine Auflaufschräge bildet, lassen sich die thermisch bedingten Maßänderungen der Druckgießform besonders gut ausgleichen. Damit die Schließzapfen die Gießformteile und die Gießform-Seitenteile mechanisch miteinander verbinden und die auf diese Bestandteile der Druckgießform einwirkenden Kräfte gut verteilen können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schließzapfen in die zumindest zwei Gießformseitenteile integriert sind. Um die in der Druckgießform befindliche Metallschmelze unter Druck erstarren zu lassen und um dadurch den Erstarrungsvorgang beschleunigen und eventuellen Porösitäten im späteren Gussteil entgegenwirken zu können, ist vorgesehen, dass mindestens ein zweites Gießformteil zwei Gießformteilstücke hat, die auf Abstand zueinander bringbar sind. Während das obere Gießformteilstück über die an seinem Gegenlager angreifenden Schließzapfen mit den Gießform-Seitenteilen verbunden ist, kann das untere Gießformteilstück derart auf Abstand gebracht werden, dass das als Formnest zur Verfügung stehende Volumen reduziert und der Druck auf die im Formnest befindliche Metallschmelze wesentlich erhöht wird. Die bei der Metallerstarrung auftretende Volumenreduzierung des Metalls wird dabei durch den permanenten Druck ausgeglichen und kann nicht zu Porösitäten führen.
Damit der Verfahrweg des wenigstens einen zweiten Gießformteiles in die dem mindestens einen ersten Gießformteil abgewandte Richtung begrenzt ist, ist es ausreichend, wenn die an den Gießform-Seitenteilen vorgesehenen Schließzapfen zumindest das wenigstens eine zweite Gießformteil hintergreifen, während das mindestens eine erste Gießformteil beispielsweise unverrückbar an der Maschinenplatte der erfindungsgemäßen Druckgießmaschine verankert sein kann. Die beim Zusammenhalten der Druckgießform auftretenden Drücke können jedoch dann besonders gut zwischen Gießformteilen und Gießform-Seitenteilen aufgefangen, übertragen und gleichmäßig verteilt werden, wenn die an den zumindest zwei Gießform-Seitenteilen vorstehenden Schließzapfen das mindestens eine feststehende erste Gießformteil und das wenigstens eine verfahrbare zweite Gießformteil hintergreifen.
Damit eine eventuell auch unterschiedliche temperaturbedingte Ausdehnung beim Zusammenfügen der Gießformteile und Gießform-Seitenteile ausgeglichen werden kann, ist es vorteilhaft, wenn das wenigstens eine verfahrbare zweite Gießformteil zumindest mit einem Teilbereich in dem von den Gießform-Seitenteilen umgrenzten Zwischenraum verfahrbar ist.
Zu diesem Zweck sehen bevorzugte Ausführungen gemäß der Erfindung vor, dass zumindest ein Schließzapfen in Zapfen-Längsrichtung bewegbar ist und/oder dass der zumindest eine Schließzapfen gegen eine Rückstellkraft bewegbar sein soll. Dabei besteht ein besonders einfacher und kostengünstiger Vorschlag gemäß der Erfindung darin, dass die Rückstellkraft als Rückstellfeder und insbesondere als Druckfeder ausgestaltet ist. Möglich ist aber auch, dass zumindest ein hydraulischer, pneumatischer oder elektromechanischer Kraftgeber als Rückstellkraft dient.
Damit die Schließzapfen die Gießformteile und die Gießform-Seitenteile mechanisch miteinander verbinden und die auf diese Bestandteile der Druckgießform einwirkenden Kräfte gut verteilen können, ist es zweckmäßig, wenn die Schließzapfen in Schließstellung ein zugeordnetes Gegenlager an dem zumindest einen Gießformteil hintergreifen. Dabei sieht eine konstruktiv besonders einfache Ausführung gemäß der Erfindung vor, dass das zumindest einem Schließzapfen zugeordnete Gegenlager als ein an einem Gießformteil vorstehender Flansch ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist es, wenn das zumindest an einem Gießformteil vorgesehene Gegenlager vorzugsweise eine komplementäre Auflauf-Gegenschräge aufweist.
Dabei können die Gießformteilstücke mit Hilfe zumindest eines hydraulischen, pneumatischen oder elektro-mechanischen Kraftgebers oder jedem anderen geeigneten Mittel auf Abstand gebracht werden. Eine hoch belastbare Konstruktion gemäß der Erfindung sieht dabei vor, dass die Gießformteilstücke des zumindest einen zweiten Gießformteiles verschieblich ineinander geführt und vorzugsweise durch Druckbeaufschlagung zumindest einer zwischen ihnen liegenden Trennfläche auf Abstand zueinander bringbar sind.
Um die Gießformteile und die Gießform-Seitenteile in die Schließ- oder Betriebstellung der Druckgießform zusammenfügen zu können, ist es vorteilhaft, wenn das zumindest eine Gießform-Seitenteil mittels einem Seitenteil-Antrieb quer zum Verfahrweg des zweiten Gießformteiles bewegbar ist und wenn die Rückstellbewegung des Seitenteil-Antriebes des zumindest einen Gießform-Seitenteiles mechanisch blockierbar ist.
Dabei sieht eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung vor, dass jedem Seitenteil-Antrieb zumindest ein Sperrriegel zugeordnet ist, der zwischen einer Offenstellung und einer Sperrposition bewegbar ist, in welcher Sperrposition der Sperrriegel eine, mit einem Gießform-Seitenteil verbundene Anschlagfläche derart beaufschlagt, dass eine Rückstellbewegung des Seitenteil-Antriebes blockiert ist. Mit Hilfe dieser Sperrriegel wird die mechanische Verriegelung der erfindungsgemäß verwendeten Druckgießform in ihrer Schließ- oder Betriebstellung auch in diesem Bereich bewerkstelligt und sichergestellt.
Mit Hilfe auch der Sperrriegel können thermisch bedingte Maßveränderungen gut ausgeglichen werden, wenn die Sperrriegel sich zu ihrem freien Riegelende hin derart verjüngen, dass ihre dem benachbarten Gießform-Seitenteil zugewandte Seitenfläche eine Auflaufschräge bildet, und wenn die mit dem Gießform-Seitenteil verbundene Anschlagfläche eine komplementäre Auflauf-Gegenschräge aufweist.
Eine besonders einfache und dennoch belastbare Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass der/die Seitenteil-Antrieb(e) als Hydraulikzylinder ausgebildet ist/sind.
Um ein möglichst laminares, Oxyd- und gasfreies Einströmen der Metallschmelze in die Druckgießform zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Gießformteile und die Gießform-Seitenteile zumindest ein Formnest umgrenzen, in welchem Formnest zumindest eine Luftabsaugöffnung und wenigstens eine vorzugsweise zentrale Zulauföffnung für die Metallschmelze mündet.
Um das zumindest eine, in der Druckgießform befindliche Formnest dicht verschließen zu können und um gleichzeitig die Metallschmelze unmittelbar vor der Zulauföffnung halten zu können, ist es zweckmäßig, wenn wenigstens in dem verfahrbaren zweiten Gießformteil zumindest ein Sperrschieber verschieblich geführt ist, der in einer Schließstellung die wenigstens eine, vorzugsweise zentrale Zulauföffnung dicht verschließt.
Die Metallschmelze lässt sich besonders einfach vor der zumindest einen Zulauföffnung halten, ohne dass ungünstige Einflüsse der Umgebungsluft auf die Metallschmelze zu befürchten sind, wenn der für nachfolgende Gießvorgänge benötigte Metallschmelzevorrat vorzugsweise unmittelbar unterhalb der Druckgießform ansteht oder angeordnet ist.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Druckgießmaschine wenigstens eine Metallschmelzepumpe hat, mit der die Metallschmelze aus einem Metallschmelzevorrat über die wenigstens eine Zulauföffnung in das zumindest eine Formnest der Druckgießform förderbar ist.
Die kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Druckgießmaschine wird begünstigt, wenn die Führungssäulen über das feststehende erste Gießformteil oder eine das erste Gießform tragende Maschinenplatte der Druckgießmaschine vorstehen.
Beim erfindungsgemäßen Druckgießverfahren besteht die erfindungsgemäße Lösung in den in Anspruch 17 beschriebenen Verfahrensschritten.
Weiterbildungen gemäß der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Ansprüchen sowie der Zeichnung.
Nachstehend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele noch näher beschrieben.
Es zeigt:
1: eine teilweise längsgeschnittene Druckgießmaschine mit einer Druckgießform, die ein erstes feststehendes Gießformteil, ein entlang von Führungssäulen verfahrbares zweites Gießformteil sowie quer zum zweiten Gießformteil bewegbare Gießform-Seitenteile hat, wobei die Gießformteile und Gießform-Seitenteile hier in ihrer mechanisch verriegelten Schließ- oder Betriebsstellung dargestellt sind.
2: die Druckgießmaschine aus 1 in einem Detail-Längsschnitt im Bereich der Druckgießform,
3: die Druckgießmaschine aus 1 und 2 bei Beendigung eines Druckgießvorganges und unmittelbar vor Entnahme des fertiggestellten Gußstückes,
4: eine mit 1 bis 3 vergleichbare Druckgießmaschine, deren Druckgießform hier jedoch zur Herstellung mehrerer Gussstücke auch mehrere Formnester hat,
5: die Druckgießmaschine aus 4 in einem Detail-Längsschnitt im Bereich der Druckgießform,
6: die Druckgießmaschine aus 4 und 5 in einem vergrößerten Detail-Längsschnitt in dem in 5 mit „X” eingegrenzten Bereich im Bereich einer mittels eines Schwerschiebers verschließbaren Zulauföffnung der Druckgießform,
7: den längsgeschnittenen Teilbereich der bereits in den 4 bis 6 gezeigten Druckgießform im Bereich der Zulauföffnung, wobei sich der Sperrschieber hier in einer Offenstellung befindet,
8: den in 4 gezeigten Teilbereich der Druckgießform im Bereich der Zulauföffnung, wobei sich der Sperrschieber hier in einer Schließstellung befindet, und
9: den ebenfalls längsgeschnittenen und bereits in den 7 und 8 gezeigten Teilbereich der Druckgießform im Bereich der Zulauföffnung, wobei das zumindest eine, in der Druckgießform vorgesehene Formnest derart komprimiert wurde, dass auch der dargestellte Sperrschieber zusätzlich in die ihm zugeordnete Zulauföffnung eintaucht.
In den 1 bis 6 ist eine Druckgießmaschine in zwei Ausführungen 1, 10 dargestellt. Die Druckgießmaschine 1, 10 ist zur Herstellung von metallenen Gussstücken 2 bestimmt. Die Druckgießmaschine 1, 10 weist dazu eine Druckgießform 3 auf, die zumindest ein Formnest 4 umschließt, welches den Umriss des Gussstückes 2 vorgibt.
Die Druckgießform 3 der Druckgießmaschine 1, 10 weist wenigstens ein feststehendes erstes Gießformteil 5, mindestens ein entlang von Führungssäulen 6 verfahrbares zweites Gießformteil 7 sowie zumindest zwei, quer zum Verfahrweg des zweiten Gießform-Teiles 7 relativ zueinander bewegbare Gießform-Seitenteile 8, 9 auf. Das feststehende erste Gießformteil 5 ist auf einer Maschinenplatte 11 der Druckgießmaschine 1, 10 fest montiert. Das verfahrbare zweite Gießformteil 7 ist an zumindest einem Hydraulikzylinder 12 gehalten, der als Verfahrantrieb dient. Der hier vertikal orientierte Hydraulikzylinder 12 ist mit seinem dem zweiten Gießformteil 7 abgewandten Teilbereich mit Abstand oberhalb der Maschinenplatte 11 an den freien Endbereichen der Führungssäulen 6 gehalten. Damit die Gießform-Seitenteile 8, 9 quer zum Verfahrweg des zweiten Gießformteiles 7 relativ zueinander bewegbar sind, sind hier alle Gießform-Seitenteile 8, 9 mittels jeweils zumindest einem als Seitenteil-Antrieb dienenden Hydraulikzylinder 13 verschieblich auf der Maschinenplatte 11 gehalten.
In den 2 und 4 ist erkennbar, dass an zumindest zwei Gießform-Seitenteilen 8, 9 Schließzapfen 14 vorstehen, die in Schließstellung zumindest das verfahrbare zweite Gießformteil 7 derart hintergreifen, dass der Verfahrweg des zweiten Gießformteiles 7 in die dem ersten Gießformteil 5 abgewandte Richtung begrenzt ist. Die hier dargestellten Ausführungen 1, 10 der Druckgießmaschine weisen an allen ihren Gießform-Seitenteilen 8, 9 Schließzapfen 14 auf, die sowohl das erste als auch das zweite Gießformteil 5, 7 hintergreifen. Mittels der Schließzapfen 14 lassen sich die Gießformteile 5, 7 und die Gießform-Seitenteile 8, 9 derart mechanisch verriegeln, dass die Druckgießform in ihrer Schließstellung auch hohen Betriebsdrücken der im Inneren der Druckgießform verwendeten Metallschmelze Stand halten kann.
Zu diesem Zweck ist auch die Rückstellbewegung der mittels jeweils einem Seitenteil-Antrieb quer zum Verfahrweg des zweiten Gießformteiles 7 bewegbaren Gießform-Seitenteile 8, 9 ebenfalls mechanisch blockierbar. Dazu ist jedem Seitenteil-Antrieb zumindest ein Sperrriegel 16 zugeordnet, der zwischen einer Offenstellung und einer Sperrposition bewegbar ist. In der Sperrposition beaufschlagen die Sperrriegel 16 eine, mit einem Gießform-Seitenteil 8, 9 verbundene Anschlagfläche 17 derart, dass eine Rückstellbewegung des Seitenteil-Antriebes blockiert ist. Auch die Sperrriegel 16 verjüngen sich zu ihrem freien Riegelende hin derart, dass ihre dem benachbarten Gießform-Seitenteil 8, 9 zugewandte Seitenfläche eine Auflaufschräge 18 bildet. Da die mit einem Gießform-Seitenteil 8, 9 verbundenen Anschlagflächen eine komplementäre Auflauf-Gegenschräge aufweisen, können auch in diesem Bereich thermisch bedingte Maßabweichungen beim Zusammenfügen der Druckgießform 3 gut ausgeglichen werden.
Die an den Gießform-Seitenteilen 8, 9 vorstehenden Schließzapfen 14 sind in Zapfen-Längsrichtung gegen eine Rückstellkraft bewegbar an den Gießform-Seitenteilen 8, 9 gehalten. Diese Rückstellkraft wird hier durch jeweils eine Druckfedererzeugt, welche Druckfedern den ihnen zugeordneten Schließzapfen 14 rückseitig beaufschlagen. Möglich ist aber auch, dass die auf die Schließzapfen 14 einwirkende Rückstellkraft jeweils durch einen hydraulischen, pneumatischen oder elektro-mechanischen Kraftgeber erzeugt wird. In Schließstellung der Druckgießform hintergreifen die Schließzapfen 14 einen als Gegenlager dienenden Flansch 21. An jedem Gießformteil 5, 7 steht ein Flansch 21 vor. Die Schließzapfen 14 verjüngen sich hier zu ihrem Zapfenende hin derart, dass ihre dem benachbarten Flansch zugewandte Seitenfläche eine Auflaufschräge 22 bildet. An den Flanschen 21 sind komplementäre Auflauf-Gegenschrägen vorgesehen. Durch die bewegliche Ausgestaltung der Schließzapfen 14 und durch die mit den Auflauf-Gegenschrägen korrespondierenden Auflaufschrägen 22 können die beim Zusammenfügen der Druckgießform 3 temperaturbedingt auftretenden Maßabweichungen gut ausgeglichen werden.
Die Gießformteile 5, 7 und die Gießform-Seitenteile 8, 9 umschließen in ihrer Schließstellung zumindest ein Formnest 4, in das die zur Herstellung des Gussstückes 2 erforderliche Metallschmelze eingegossen werden kann. Um die in dem zumindest einen Formnest 4 eingegossene Metallschmelze unter Druck setzen zu können, weist das verfahrbare zweite Gießformteil 7 zwei Gießform-Teilstücke 23, 24 auf, die auf Abstand zueinander bringbar sind. Während das obere Gießform-Teilstück 23 den von Schließzapfen 14 hintergriffenen und als Gegenlager dienenden Flansch 21 trägt, ist das untere Gießform-Teilstück 24 demgegenüber in den von den Gießform-Seitenteilen 8, 9 umgrenzten Zwischenraum verfahrbar. Die Gießform-Teilstücke 23, 24 weisen verschieblich ineinander geführte Teilbereiche auf, die hier durch Druckbeaufschlagung der zwischen ihnen liegenden Trennflächen auf Abstand gebracht werden können. Durch die Druckbeaufschlagung der in dem zumindest einen Formnest 4 befindlichen Metallschmelze während des Abkühl- und Erstarrungsvorganges wird die Qualität des Gussstückes 2 günstig beeinflusst, dessen mechanischen Eigenschaften wesentlich verbessert, der Abkühlvorgang beschleunigt und die Taktzeiten verkürzt.
Die Gießformteile 5, 7 und die Gießform-Seitenteile 8, 9 umgrenzen in Schließposition der Druckgießform 3 zumindest ein Formnest 4. Um die Metallschmelze in einem laminaren Fluidstrom in das zumindest eine Formnest 4 eingießen zu können, mündet in jedem Formnest zumindest eine Luftabsaugöffnung 25 und wenigstens eine Zulauföffnung 26. Während über die Luftabsaugöffnung 25 die im Formnest 4 eingeschlossene Luft abgesaugt werden kann, kann die Metallschmelze über die wenigstens eine Zulauföffnung 26 eingegossen oder eingespeist werden. In dem verfahrbaren zweiten Gießformteil 7 ist zumindest ein Sperrschieber 27 verschieblich geführt, der in Schließstellung die wenigstens eine Zulauföffnung 26 dicht verschließt, derart, dass der Metallschmelzevorrat 28 unmittelbar hinter dem Sperrschieber 27 weiterhin anstehen kann.
In den 1 bis 5 ist erkennbar, dass der für nachfolgende Gießvorgänge benötigte Metallschmelzevorrat 28 unterhalb der Druckgießform 3 ansteht. Somit wird vermieden, dass sich die Umgebungsluft auf den für nachfolgende Gießvorgänge benötigten Metallschmelzevorrat ungünstig und qualitätsmindernd einwirken kann. Dabei ist in den Metallschmelzevorrat 28 wenigstens eine Metallschmelzepumpe 29 integriert, mittels der die Metallschmelze über die wenigstens eine Zulauföffnung 26 in das zumindest eine Formnest 4 der Druckgießform 3 förderbar ist.
Im Vergleich zu einer herkömmlichen Druckgießmaschine zeichnet sich die hier dargestellte Druckgießmaschine 1 durch eine wesentlich kompaktere Bauweise aus. Da der Hydraulikzylinder 12 lediglich zum Verfahren des zweiten Gießformteiles 7 benötigt wird und die Gießformteile 5, 7 nicht zusammenzuhalten hat, kann dieser Hydraulikzylinder 12 und die das zweite Gießformteil 7 tragenden Führungssäulen 6 entsprechend kleiner ausgelegt werden. Da somit zur Betätigung der hier dargestellten Druckgießmaschine geringere Kräfte erforderlich sind, lässt sich mit der Druckgießmaschine 1 eine wesentliche Energieeinsparung erreichen.
Aus einem Vergleich der 7 bis 9, welche die Druckgießform 3 der Druckgießmaschine 10 in einer Detailansicht im Bereich der Zulauföffnung 26 zeigen, wird deutlich, dass der Sperrschieber 27 nach Befüllen des zumindest einen, in der Druckgießform 3 vorgesehenen Formnestes 4 sich von seiner Offenstellung gemäß 7 in seine Schließstellung gemäß 8 bewegt, in welcher Schließstellung die in dem zumindest einen Formnest 4 befindliche Metallschmelze von dem für nachfolgende Gießvorgänge benötigten Metallschmelzevorrat 28 getrennt und die Zulauföffnung 26 dicht verschlossen wird. In der nun nachfolgenden Erstarrungsphase werden die Gießformteilstücke 23, 24 hydraulisch auf Abstand gebracht und die in dem zumindest einen Formnest befindliche Metallschmelze unter Druck gesetzt, so dass dabei auch der Sperrschieber 27 noch zusätzlich in die ihm zugeordnete Zulauföffnung 28 eintaucht (vgl. 9). Möglich ist aber auch, die Gießformteilstücke 23, 24 pneumatisch, elektro-mechanisch oder auf eine andere geeignete Art auf Abstand zu bringen.
Die auch bei der Druckgießform 3 benötigten hohen Betriebsdrücke während der Erstarrung der Metallschmelze werden allein durch die mechanische Verriegelung der Gießformteile 5, 7 und der Gießform-Seitenteile 8, 9 aufgefangen und übertragen. Die Füllung der Druckgießform 3 mit Metallschmelze erfolgt bei hochdruck-fest verriegelter Gießform. Dabei wird gleichzeitig mittels der Metallschmelzepumpe 29 Druck auf die Metallschmelze 29 aufgebracht, während in der Druckgießform 3 ein Vakuum erzeugt wird. Auf diese Weise wird ein schnelles, laminares, Oxyd- und gasfreies Befüllen der Gießform 3 möglich. Wie aus einem 8 deutlich wird, wird unmittelbar nach Abschluss der Formfüllung mittels des Sperrschiebers 27 die Zulauföffnung 26 verschlossen und damit die Metallschmelze in der Druckgießform 3 thermisch und drucksicher vom Metallschmelzevorrat 28 getrennt. Bei Einsetzen der Erstarrung des im Formnest 4 befindlichen Metalls wird sowohl mittels der Gießformteilstücke 23, 24 des Gießformteiles 7 als auch mit dem zentralen Hydraulikzylinder 12 Druck aufgebracht. Die Aufbringung des Druckes erfolgt gleichmäßig auf das im Formnest 4 befindliche Gussteil 2 bis zu dessen vollständiger Erstarrung. Durch den hohen Druck entsteht ein beschleunigter Wärmeaustausch mit der Druckgießform 3, wodurch der Erstarrungsvorgang ganz wesentlich verkürzt wird. Der hohe Druck und die kurzen Erstarrungszeiten ermöglichen das Vergießen von Metallen und Legierungen, die bisher nicht in Kokillenguss vergießbar waren, wie zum Beispiel Aluminium-Knetlegierungen oder Schmiedelegierungen.
Aus einem Vergleich der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführung 1 und der Maschinenausführung 10 gemäß 4 bis 6 wird deutlich, dass die Druckgießform 3 der Druckgießmaschine 10 auch mehrere Formnester 4 zur zeitgleichen Herstellung mehrerer Gussstücke 2 aufweisen kann. Während die Druckgießmaschine 1 gemäß den 1 bis 4 eine Druckgießform 3 mit nur einem Formnest 4 aufweist, in welchem Formnest 4 beispielsweise ein Leichtmetall-Laufrad hergestellt werden kann, sind in der Druckgießform 3 der Druckgießmaschine 10 gemäß 5 mehrere Formnester 4 vorgesehen, die hier zur zeitgleichen Herstellung beispielsweise mehrerer Kolben verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Druckgießmaschine
2: Gussstück
3: Druckgießform
4: Formnest
5: erstes feststehendes Gießformteil
6: Führungssäulen
7: zweites fahrbares Gießformteil
8: Gießform-Seitenteil
9: Gießform-Seitenteil
10: Druckgießmaschine
11: Maschinenplatte
12: Hydraulikzylinder (für das zweite fahrbare Gießformteil 6)
13: Hydraulikzylinder (der Gießform-Seitenteile 8, 9)
14: Schließzapfen
16: Sperrriegel
17: Anschlagfläche (an den Gießform-Seitenteilen 8, 9)
18: Auflaufschräge
21: Flansch
22: Auflaufschräge (am Schließzapfen 14)
23: unteres Gießformteilstück
24: oberes Gießformteilstück
25: Luftabsaugöffnung
26: Zulauföffnung (für die Metallschmelze)
27: Sperrschieber (im zweiten Gießformteil 7)
28: Metallschmelzevorrat
29: Metallschmelzepumpen

Claims

Druckgießmaschine (1, 10) mit einer Druckgießform (3), welche (3) mindestens ein feststehendes erstes Gießformteil (5), wenigstens ein entlang von Führungssäulen (6) verfahrbares zweites Gießformteil (7) sowie Schließzapfen hat, die gegen eine Rückstellkraft in Zapfen-Längsrichtung bewegbar sind und die in Schließstellung zumindest das wenigstens eine verfahrbare zweite Gießformteil (7) derart hintergreifen, dass der Verfahrweg des zumindest einen zweiten Gießformteiles (7) in die dem wenigstens einen ersten Gießformteil (5) abgewandte Richtung begrenzt ist, wobei die Schließzapfen (14) sich zu ihrem freien Zapfenende hin derart verjüngen, dass ihre dem benachbarten Gegenlager zugewandte Seitenfläche eine Auflaufschräge (22) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei, quer zum Verfahrweg des zumindest einen zweiten Gießformteiles (7) relativ zueinander bewegbare Gießform-Seitenteile (8, 9) vorgesehen sind, und dass an zumindest zwei Gießform-Seitenteilen (8, 9) die Schließzapfen (14) vorstehen, dass die Schließzapfen (14) in die zumindest zwei Gießform-Seitenteile (8, 9) integriert sind, dass das zweite Gießformteil (7) zwei Gießformteilstücke (23, 24) hat, die auf Abstand zueinander bringbar sind, und dass die Gießformteilstücke (23, 24) des zweiten Gießformteiles (7) verschieblich ineinander geführt und durch Druckbeaufschlagung zumindest einer zwischen ihnen liegenden Trennfläche auf Abstand zueinander bringbar sind.
Druckgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an den zumindest zwei Gießform-Seitenteilen (8, 9) vorstehenden Schließzapfen (14) das feststehende erste Gießformteil (5) und das verfahrbare zweite Gießformteil (7) hintergreifen.
Druckgießmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verfahrbare zweite Gießformteil (7) zumindest mit einem Teilbereich in dem von den Gießform-Seitenteilen (8, 9) umgrenzten Zwischenraum verfahrbar ist.
Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft als Rückstellfeder und insbesondere als Druckfeder ausgestaltet oder durch zumindest einen hydraulischen, pneumatischen oder elektro-mechanischen Kraftgeber bewirkt ist.
Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließzapfen (14) in Schließstellung ein zugeordnetes Gegenlager an zumindest einem Gießformteil (5, 7) hintergreifen.
Druckgießmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest einem Schließzapfen (14) zugeordnete Gegenlager als ein an einem Gießformteil (5, 7) vorstehender Flansch (21) ausgebildet ist.
Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest an einem Gießfomteil (5, 7) vorgesehene Gegenlager vorzugsweise eine komplementäre Auflauf-Gegenschräge aufweist.
Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Gießformteilstück (23) das Gegenlager trägt.
Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Gießform-Seitenteil (8, 9) mittels einem Seitenteilantrieb quer zum Verfahrweg des zweiten Gießformteiles (7) bewegbar ist und dass die Rückstellbewegung des Seitenteil-Antriebes des zumindest einen Gießform-Seitenteiles (8, 9) mechanisch blockierbar ist.
Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Seitenteil-Antrieb zumindest ein Sperrriegel (16) zugeordnet ist, der zwischen einer Offenstellung und einer Sperrposition bewegbar ist, in welcher Sperrposition der Sperrriegel (16) eine, mit einem Gießform-Seitenteil (8, 9) verbundene Anschlagfläche derart beaufschlagt, dass eine Rückstellbewegung des Seitenteil-Antriebes blockiert ist.
Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrriegel (16) sich zu ihrem freien Riegelende hin derart verjüngen, dass ihre dem benachbarten Gießform-Seitenteil (8, 9) zugewandte Seitenfläche eine Auflaufschräge bildet, und dass die mit dem Gießform-Seitenteil (8, 9) verbundene Anschlagfläche (17) eine komplementäre Gegenschräge aufweist.
Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Seitenteil-Antrieb(e) als Hydraulikzylinder (13) ausgebildet ist/sind.
Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießformteile (5, 7) und die Gießform-Seitenteile (8, 9) zumindest ein Formnest (4) umgrenzen, in welchem Formnest (4) zumindest eine Luftabsaugöffnung (25) und wenigstens eine vorzugsweise zentrale Zulauföffnung (26) für die Metallschmelze mündet.
Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem verfahrbaren zweiten Gießformteil (7) zumindest ein Sperrschieber (27) verschieblich geführt ist, der in einer Schließstellung die wenigstens eine, vorzugsweise zentrale Zulauföffnung (26) dicht verschließt.
Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgießmaschine (1, 10) wenigstens eine Metallschmelzepumpe (29) hat, mittels der die Metallschmelze aus einem Metallschmelzevorrat (28) über die wenigstens eine Zulauföffnung (26) in das zumindest eine Formnest (4) der Druckgießform (3) förderbar ist.
Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssäulen (6) über das feststehende erste Gießformteil (5) oder eine das erste Gießformteil (5) tragende Maschinenplatte (11) der Druckgießmaschine (1, 10) vorstehen.
Druckgießverfahren mit einer Druckgießform (3), welche (3) ein feststehendes erstes Gießformteil (5), ein entlang von Führungssäulen (6) verfahrbares zweites Gießformteil (7) sowie zumindest zwei, quer zum Verfahrweg des zweiten Gießformteiles (7) relativ zueinander bewegbare Gießformseitenteile (8, 9) hat, wobei die Gießformteile (5, 7) und die Gießform-Seitenteile (8, 9) in einem ersten Verfahrensschritt in die Schließposition der Druckgießform (3) verfahren und zusammengefügt werden, wobei die Gießformteile (5, 7) und die Gießform-Seitenteile (8, 9) anschließend in der Schließposition mechanisch mittels sich an den Gießform-Seitenteilen (8, 9) vorgesehenen Schließzapfen (14) verriegelt werden, die (14) sich derart verjüngen, dass ihre den benachbarten Gegenlagern zugewandte Seitenfläche eine Auflaufschräge bilden, wobei in einem nachfolgenden Verfahrensschritt die für zumindest ein Formnest bestimmte Menge von Metallschmelze in die Druckgießform (3) eingespeist wird und wobei in einem weiteren Verfahrensschritt die in dem zumindest einen Formnest (4) befindliche Metallschmelze während des Abkühlvorganges druckbeaufschlagt wird und thermisch bedingte Maßänderungen der Druckgießform (3) durch die die Gegenlager beaufschlagenden Schließzapfen (14) ausgeglichen werden.