DE19841229A1 - Druckgießmaschine für den Leichtmetallguß in einer evakuierten Form - Google Patents

Abstract

Es wird eine Druckgießmaschine für den Leichtmetallguß beschrieben. In einer evakuierten Form, die aus zwei Formhälften besteht, sind Öffnungen zum Einspritzen von flüssigem Metall und Ausstoßen der gegossenen Teile sowie mit Kühlkanälen versehen. An alle Trennflächen innerhalb der Form, gleichgültig welche geometrische Gestalt diese haben, wird über Kanäle in der Form ständig Sauerstoff unter Druck etwas oberhalb der Atmosphäre angelegt. Dieser ständige Sauerstoffstrom gelangt ebenfalls ständig nach außen und in das Innere der Form. Das Vakuum zieht keine Luft oder schädliche Gase von außen in die Form.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leichtmetall-Druck­ gieß-Maschine, bei der die mit flüssigem Leichtmetall zu füllende Form kurz vor dem Füllen evakuiert ist.

Es ist bekannt, statt die Form zu evakuieren, die Form unter erheblichem Druck mit Sauerstoff zu füllen, um dann das flüs­ sige Metall mit erhöhter Geschwindigkeit in die Form einzu­ spritzen. Mit diesem Verfahren verzichtet man auf das Evaku­ ieren und erzielt eine gewünschte Qualität des Druckgußteiles. Aber die Vorfüllung mit Sauerstoff und das Einspritzen des flüssigen Metalls unter erhöhter Geschwindigkeit in die Sauer­ stoffatmosphäre in der Form ist sehr aufwendig.

Auch beim bekannten Vakuum-Druckgießen werden zunehmend Formen verwendet, die wegen der komplizierten Gestaltung der zu gie­ ßenden Teile immer komplizierter werden. So werden gehärtete Formeinsätze in eine Grundform beispielsweise durch Mitein­ anderverschrauben eingefügt. Es greifen Ausstoßer, Auswerfer oder Schieber durch die Form und es wird immer schwieriger, diese Formen für das erforderliche pure Vakuum abzudichten, und die Form innen von schädlichen Gasen frei zu halten. Hier­ bei ist zu berücksichtigen, daß die gegossenen Teile nach je­ dem Spritzvorgang aus einer geöffneten Form entnommen werden müssen, um anschließend die Form wieder zu schließen und das Vakuum für einen neuen Spritzvorgang aufzubauen. Bei kompli­ zierten Formen treten immer wieder Dichtprobleme auf.

Um diese Probleme zu beherrschen, wird erfindungsgemäß vorge­ schlagen, in die Form Sauerstoff mit geringem, knapp über dem Atmosphärendruck liegenden Druck an die Stellen der Form ein­ zuleiten, die als Fugen, Trennflächen oder Kanäle Ursachen für die Undichtigkeit sind. Beispielsweise wird der eingeleitete Sauerstoff an die Flächen geleitet, mit denen gehärtete Ein­ sätze in der Grundform aufliegen oder an die Flächen, an denen die Formhälften in der geschlossenen Stellung aufeinander lie­ gen oder an die Führungsbohrungen für Auswerfer oder für ande­ re mechanische Einsätze in der Form oder ähnliches. Der ge­ ringfügige Druck des Sauerstoffs liegt erfindungsgemäß zwi­ schen 0,3 und 1 at, etwa im Bereich von 0,5 at und wird stän­ dig aufrechterhalten, also nicht nur während der Evakuierpha­ se. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann auch beim Schließen der Form der Druck auf 2 bis 3 bar erhöht werden, um eingeschlossene Luft zu verdrängen. In jedem Fall dringt eine über den Druck eingestellte oder gesteuerte Menge von Sauer­ stoff sowohl in die Form als auch durch die Undichtigkeiten nach außen. Das Nach-Außen-Dringen ist erwünscht, um eine Zirkulation bei dem geringen Druck aufrechtzuerhalten und soweit Sauerstoff in die Form gelangt und mit dem eingespritz­ ten flüssigen Metall reagiert, ist auch das kein Nachteil. Nach den Erfahrungen mit dem Verfahren, das mit Sauerstoff statt mit Vakuum arbeitet, kann eine erhöhte Porenfreiheit in den Strukturen des fertigen Teiles erwartet werden. Diese er­ höhte Porenfreiheit wird sich insbesondere in der Oberfläche der gegossenen Teile wiederfinden, was eine erwünschte Güte der gegossenen Teile erzielt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand der beige­ fügten Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Druckgieß-Ma­ schine gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2 im schematischen Schnitt Einzelheiten der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Druckgießmaschine 10 zum Vergießen von Leichtmetallegierungen wie Aluminium- oder/und Magnesium­ legierungen dargestellt. Zwischen einer Kopfplatte 12 ist mittels eines Kniehebelmechanismus 14 und einem Schließzy­ linder 15 eine bewegliche Aufspannplatte 16 mit einer darauf befestigten beweglichen Formhälfte 18 gegenüber einer festen Aufspannplatte 20 bewegbar, auf der eine feste Formhälfte 22 angeordnet ist. Sobald die beiden Formhälften 18 und 22 fest aufeinander gepresst sind, wird das Innere 24 der Form evaku­ iert und in das Vakuum wird das flüssige Metall aus einer Druckkammer 26 mittels vom Zylinder 30 angetriebenen Druck­ kolben 28 eingespritzt.

Bei wiedergeöffneter Form wird das flüssige Teil aus dem Inne­ ren 24 mittels Auswerferstiften 32, die von einem Zylinder 34 angetrieben werden, ausgeworfen. Während des ganzen Betriebes wird Sauerstoff aus Sauerstoffflaschen 40 in die verschiedenen und verschieden geformten Flächen, die innerhalb der Form auf­ einanderliegen, eingeleitet. In den Leitungen 42 befinden sich Druckminderer 44, die den Druck der Sauerstoffflaschen 40 auf einen geringen Überdruck reduzieren. Über einen Verteiler 46, der zugleich einen Druckregler enthalten kann, und weiteren Leitungen 48 gelangt der Sauerstoff als dichtendes und ver­ drängendes Medium an die verschiedenen Fugen und Spalten, die sich in der Form gewollt oder ungewollt während des Betriebes ausbilden, was anhand von Fig. 2 nachstehend näher erläutert wird. Der Druckverteiler und Druckregler 46 sorgen hierbei, daß die verschiedenen Leitungen 48 gegebenenfalls unterschied­ liche Drücke weiterleiten oder Druckschwankungen ausgleichen. Insbesondere beim Schließen der Form kann der Druck auch er­ höht werden.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls schematisch die beiden Formhälften 18 und 22, die im vorliegenden Beispiel bei kompliziert ge­ formten Teilen oft notwendige gehärtete Einsätze 50 in der beweglichen Formhälfte 18 und 52 in der festen Formhälfte 22 aufweisen. Eine der Sauerstoffzuleitungen 48, die Zuleitung 48a, mündet in einen Kanal 54, der zunächst mit einer Fase 56 in Verbindung steht, welche üblicherweise in den Randecken zwischen dem gehärteten Einsatz 50 und der beweglichen Form­ hälfte 18 aus Montage- und Demontagegründen freigelassen wird. Die sich hieran anschließenden Flächen zwischen dem gehärteten Einsatz 50 und der beweglichen Formhälfte 18 sitzen normaler­ weise dicht aufeinander und bilden keine Fuge. Dennoch steht im Betrieb oft ein geringfügiger Zwischenraum 58, beispiels­ weise durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Materialien. In diesen Zwischenraum dringt im Sinne der eingezeichneten kleinen Pfeile der zugeführte Sauerstoff ein und dichtet diese Zwischenräume gegenüber dem Vakuum im Innern 24 ab. Die Luft wird durch Sauerstoff ersetzt.

In gleicher Weise wird über einen an eine Zuleitung 48c an­ schließenden Kanal 60 die Fase 62 und eventuelle Zwischenräume 64 zwischen der festen Formhälfte 22 und dem Einsatz 52 einge­ leitet, wodurch an dieser Stelle vorhandene oder entstehende Undichtigkeiten abgedichtet werden.

Auf der Seite der beweglichen Formhälfte 18 und dem Einsatz 50 kreuzen die Führungskanäle der Auswerferstifte 32 den Zwi­ schenraum 58, so daß über den Toleranzabstand der Auswerfer­ stifte zu den zugehörigen Führungskanälen hier dichtend wir­ kender Sauerstoff sowohl in das Innere 24 der Form als auch nach außen gelangt, was ebenfalls durch eingezeichnete kleine Pfeile angedeutet ist. Diese Möglichkeit der Entspannung des leichten Sauerstoffdrucks nach außen ermöglicht einen stän­ digen Sauerstoffstrom. Selbstverständlich können die Führungs­ kanäle der Auswerferstifte 32 auch direkt mit einem Kanal mit Sauerstoff versorgt werden.

Auf der Seite der festen Formhälfte 22 ist eine Vakuumleitung 66 angedeutet, über die die Form evakuiert wird. Sie kann aus einer Hülse oder einem Rohr bestehen, dessen Außenwandungen oder Grenzwandungen zur Form ebenfalls Zwischenräume aufweisen oder ausbilden können, die abzudichten sind. Ferner können in der Form eingesetzte Kanäle wie 54 und 60 aus Hülsen bestehen, die selbst Ausgänge von den Zwischenräumen in der Form schaf­ fen, so daß auch hierhinein Sauerstoff eindringt. In gleicher Weise wirkt die in der festen Formhälfte eingesetzte Druck­ kammer 26 wie eine solche Hülse bei der eventuell auftretende Spalte ebenfalls durch den durchströmenden Sauerstoff abge­ dichtet werden. Auch diese Sauerstoffwege sind durch kleine Pfeile angedeutet. Die sich ständig öffnende und schließende Trennfläche zwischen beweglicher und fester Formhälfte kann von einer Leitung 48b über einen Kanal 70 und einer Ringlei­ tung 72 mit Sauerstoff versorgt werden. Außerhalb der Ringlei­ tung 72 ist eine Dichtung 74 eingelegt. Beide Formhälften wer­ den ständig gekühlt, was im vorliegenden Fall durch einen Ringkanal 76 angedeutet ist. Die Zuführung von Kühlmittel er­ folgt über eine Hülse 78, die im eingezeichneten Beispiel durch die feste Formhälfte 22 und den Einsatz 52 durchgeführt ist. Auch derartige Kühlkanäle können Undichtigkeiten herbei­ führen, so daß auch diese von der Sauerstoffzirkulation zu er­ fassen sind.

Die Zuführung von Sauerstoff erfolgt beispielsweise mit einem Druck von 0,5 at unabhängig von der Stellung der Formhälften ständig. Auf diese Weise wird allen konstruktiv bedingten und zeitweise auftretenden Undichtigkeiten ein geringer, aber per­ manenter Sauerstoffgegenstrom entgegengesetzt, der ein Nach­ strömen von Luft in das Innere 24 der Form verhindert. Im In­ neren 24 der Form entsteht der zusätzliche Vorteil durch die Reaktion des Gießmaterials mit dem Sauerstoff, was eine Wärme­ behandlung des Formteils ermöglicht und bessere Materialeigen­ schaften erzeugt.

Claims (3)

1. Druckgießmaschine für den Leichtmetallguß in einer evaku­ ierten Form, die aus zwei Formhälften besteht und mit Öffnungen zum Einspritzen von flüssigem Metall und Aus­ stoßen der gegossenen Teile sowie mit Kühlkanälen ver­ sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an alle Zwischenräume (56, 62) und an alle Trennflächen (58, 64) innerhalb der Form, gleichgültig in welcher geo­ metrischen Gestalt oder ob beweglich oder unbeweglich miteinander verbunden, über Kanäle (48) in der Form stän­ dig Sauerstoff unter Druck etwas oberhalb der Atmosphäre angelegt ist, welcher ebenfalls ständig nach außen und in das Innere (24) der Form zum Zwecke eines Schutzes des Vakuums strömt.

2. Druckgießmaschine nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffdruck je nach Schließstellung der Form variierbar ist.

3. Druckgießmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schließen der Form der Druck von 0,3 bis 1 bar, vorzugsweise von 0,5 bar auf 2 bis 3 bar erhöht ist.