DE69415432T2

DE69415432T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Vakuumdruckgiessen

Info

Publication number: DE69415432T2
Application number: DE69415432T
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki C/O Toyota Jidosha K. K. Toyota-Shi Aichi-Ken Arakawa; Tamotsu C/O Toyota Jidosha K. K. Toyota-Shi Aichi-Ken Hasegawa; Atushi C/O Toyota Jidosha K. K. Toyota-Shi Aichi-Ken Ota; Minoru C/O Toyota Jidosha K. K. Toyota-Shi Aichi-Ken Uozumi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-07-20
Filing date: 1994-06-29
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2014-06-30
Also published as: EP0637475A1; JPH0732125A; KR950002892A; DE69415432D1; EP0637475B1; JP3097400B2; KR970003121B1; US5431212A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf ein Gerät zum Unterdruckgießen, bei dem, wenn ein vorbestimmter Druckverminderungsgrad bei einer in einer Gußform erzeugten Aushöhlung erreicht ist, ein Einlauf durch ein Eingangselement geöffnet wird, wodurch bewirkt wird, daß die in einem Metallschmelzekanal und einem Metallschmelzebecken gesammelte Metallschmelze in die Aushöhlung für das Gießen strömt.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Fig. 10 zeigt ein Gerät nach dem Stand der Technik, das durch die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung (in der japanischen Patentanmeldung NR. 4-309 534) vorgeschlagen wurde. Diese japanische Anmeldung ist am Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung nicht offengelegt.
Wie dies in Fig. 10 gezeigt ist, wird bei dem Unterdruckgießprozeß nach dem zugehörigen Stand der Technik, wenn eine Gußform 50, die geschlossen worden ist, über einen gasdichten Ofen 59 gesetzt worden ist, der Druck in dem gasdichten Ofen 59 durch eine (nicht gezeigte) Druckbeaufschlagungseinrichtung erhöht, so daß die in einem Metallschmelzespeicherbehältnis 59r gespeicherte Metallschmelze zu dem Inneren eines Metallschmelzebeckens 52 durch einen Metallschmelzekanal 58 gedrückt wird. Wenn durch die Metallschmelze eine vorbestimmte Höhe erreicht worden ist, wird der Druck in dem gasdichten Ofen 59 bei einem konstanten Wert gehalten. Des weiteren wird im wesentlichen gleichzeitig zu der Druckerhöhung in dem gasdichten Ofen 59 der Druck in einer Aushöhlung 56 durch eine (nicht gezeigte) Entleerungspumpe verringert. Wenn in der Aushöhlung 56 ein vorbestimmter Druckverminderungsgrad erreicht worden ist, wird ein Eingangselement 52 angehoben, um einen Einlauf 56a zu öffnen, womit bewirkt wird, daß die in dem Metallschmelzekanal 58 und in dem Metallschmelzebecken 52 angesammelte Metallschmelze in die Aushöhlung 56 strömt.
Bei dem vorstehend erwähnten Unterdruckgießprozeß ist jedoch das Innere des Metallschmelzebeckens 52 gegenüber der Umgebung offen. Daher wird der Kopf in dem Metallschmelzebecken 52 während der Strömung der Metallschmelze in die Aushöhlung 56 in großem Maße reduziert. Dies wird durch einen Druckverlust aufgrund der Bewegung der Metallschmelze bewirkt, während der Differenzdruck zwischen dem Druck in dem gasdichten Ofen 59 und der Druck in dem Metallschmelzebecken 52 konstant ist. Um zu verhindern, daß sich die Luft in dem Metallschmelzebecken 52 in die Aushöhlung 56 absetzt, ist es notwendig, den Kopf in dem Metallschmelzebecken 52 in eine etwas höhere Höhe zu setzen. D.h. es ist notwendig, eine große Menge an Metallschmelze in dem Metallschmelzbecken 52 zu sammeln. Dadurch wird das Problem der Verlängerung der Zykluszeit des Gießens und einer außerordentlichen Verringerung der Metallschmelztemperatur vor dem Gießen aufgeworfen. Des weiteren sollte das Metallschmelzebecken 52 eine große Höhe haben, womit ein Problem der Zunahme der Größe des Gießgerätes aufgeworfen wird.
Eine Technik, bei der eine in die Aushöhlung einzuführende Metallschmelze zu einem Metallschmelzebecken vorher geführt wird, ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 3-198 969 offenbart. Diese Technik ist in Fig. 11 dargestellt. Bei diesem Beispiel wird ein Einlauf 103a einer Aushöhlung 103 durch ein Eingangselement 109 geöffnet und geschlossen. Ein Metallschmelzekanal 113 steht mit einem Metallschmelzespeicherbehältnis 107 in Verbindung. Die Aushöhlung 103 und der Metallschmelzekanal 113 stehen miteinander über das Eingangselement 109 und ein Metallschmelzebecken 119 in Verbindung. Das Metallschmelzebecken 119 hat eine sich nach oben erstreckende Abzweigung 115, deren Oberteil mit einer Druckverminderungseinrichtung 117 in Verbindung steht.
Bei diesem System wird bei durch das Eingangselement 109 geschlossenem Einlauf 103a der Druck in dem Metallschmelzebecken 109 und in der Abzweigung 115 durch die Druckverringerungseinrichtung 117 vermindert, um die Metallschmelze in dem Metallschmelzespeicherbehältnis 107 durch den Metallschmelzekanal 113 zu dem Metallschmelzbecken 119 und zu der Abzweigung 115 zu führen. Gleichzeitig mit der Druckverminderung durch die Druckverringerungseinrichtung 117 wird der Druck in der Aushöhlung 103 durch eine Unterdruckpumpe 105 verringert. Wenn der Druck in der Aushöhlung 103 auf einen vorbestimmten Druck verringert worden ist, wird das Eingangselement 109 nach oben gezogen, damit die Aushöhlung 103 mit dem Metallschmelzebecken 119 und mit der Abzweigung 115 in Verbindung steht, so daß die zu dem Metallschmelzebecken 119 und zu der Abzweigung 115 geführte Metallschmelze in die Aushöhlung 103 geführt wird.
In diesem Fall wird die Druckverminderung in dem Metallschmelzebecken 119 und in der Abzweigung 115 durch die Druckverringerungseinrichtung 117 fortgesetzt, während das Eingangselement 109 nach oben gezogen ist. Somit wird der Metallschmelzekopf in dem Metallschmelzebecken 115 nicht außerordentlich reduziert, während die Metallschmelze in die Aushöhlung 103 eingeleitet wird. Somit kann das vorstehend erwähnte Problem in einem beträchtlichen Maße gelöst werden. Jedoch wird die Metallschmelze in das Metallschmelzebecken 119 und die Abzweigung 115 so eingeleitet, daß ihr unterster Kopf (in diesem Falle der Kopf in dem Metallschmelzebecken 119 und der Kopf genau unterhalb des Eingangselementes 109, der niedriger als der Kopf in der Abzweigung 115 ist) niedriger als die Höhe des Einlaufes 103a ist. Daher ist es wahrscheinlich, daß an der Niedrigkopffläche vorhandenes Gas und / oder Fremdteilchen sich in die Aushöhlung 103 absetzen.
Die Druckschrift JP-U-331 058 offenbart ein Unterdruckgießverfahren und ein Unterdruckgießgerät gemäß den Oberbegriffen von Anspruch 1 bzw. Anspruch 10.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Gerät für ein Unterdruckgießen zu verwirklichen, mit dem verhindert werden kann, daß Gas und / oder Fremdteilchen in die Aushöhlung eingeleitet werden, wenn eine in das Metallschmelzebecken eingeleitete Metallschmelze in die Aushöhlung eingeleitet wird, wobei dessen Einlauf geöffnet ist und mit dem Metallschmelzebecken in Verbindung steht, indem das Eingangselement bewegt wird, welches den Einlauf verschlossen hatte, womit die Verschlechterung des Gußerzeugnisses verhindert wird.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 1 geschaffen.
Bei diesem Verfahren zum Unterdruckgießen befindet sich der unterste Kopf der Metallschmelze, die in das Metallschmelzebecken eingeleitet worden ist, oberhalb der Höhe des Einlaufes und auch während des Einleitens der Metallschmelze in die Aushöhlung wird der niedrigste Metallschmelzekopf in dem Metallschmelzebecken so gehalten, daß er oberhalb der Höhe des Einlaufes ist. Somit ist es möglich, zu verhindern, daß an der Metallschmelzeoberfläche in dem Metallschmelzebecken strömendes Gas und / oder Fremdteilchen in die Aushöhlung eingeleitet werden. Da das Metallschmelzebecken gasdicht gehalten wird, ist es außerdem möglich, das Senken des Metallschmelzekopfes zu unterdrücken, womit es möglich ist, eine geringfügige Menge an Metallschmelze zu haben, die in dem Metallschmelzebecken gehalten wird.
Gemäß der Erfindung wird ebenfalls ein Gerät zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 10 geschaffen.
Durch dieses Gerät zum Unterdruckgießen kann an der Metallschmelzeoberfläche in dem Metallschmelzebecken strömendes Gas und / oder Fremdteilchen eingeschlossen werden und die Metallschmelze in dem Metallschmelzebecken kann in die Aushöhlung in einem Zustand eingeleitet werden, bei dem das Senken des Metallschmelzekopfes unterdrückt ist. Somit ist es möglich, ein Gußerzeugnis mit hoher Qualität zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung wird aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Unterdruckgießgerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Fig. 2(a) bis 2(c) zeigen Schnittansichten von Betriebszuständen des Unterdruckgießgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht eines Unterdruckgießgerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Fig. 4(a) bis 4(c) zeigen Schnittansichten der Betriebszustände des Unterdruckgießgerätes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht eines Unterdruckgießgerätes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Fig. 6(a) bis 6(c) zeigen Schnittansichten der Betriebszustände des Unterdruckgießgerätes gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht des Betriebszustandes eines Unterdruckgießgerätes gemäß einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels.
Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht eines Unterdruckgießgerätes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Fig. 9(a) und 9(b) zeigen graphische Darstellungen von Druckveränderungen in einem Eingangsstück und Druckveränderungen in einem gasdichten Ofen.
Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht eines Unterdruckgießgerätes nach dem Stand der Technik.
Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht eines anderen Gießgerätes nach dem Stand der Technik.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2(a) bis 2(c) beschreiben.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Unterdruckgießgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Dieses Unterdruckgießgerät weist eine Gußform 10 auf, die aus einem Metall hergestellt ist. Die Gußform 10 weist eine obere Gußform 12 und eine untere Gußform 14 auf. Indem die obere Gußform und die untere Gußform 12 und 14 miteinander verschlossen werden, wird eine mittlere Aushöhlung 16 in der Gußform 10 ausgebildet. Die Aushöhlung 16 hat einen mittleren Einlauf 16a, der eine Metallschmelzelieferöffnung ist.
Die untere Gußform 14 hat ein mittleres, nach oben konisch erweitertes Durchgangsloch 14k. Ein trichterartiger Schaft 18 ist nach unten gerichtet durch das Durchgangsloch 14k eingesetzt und er ist in der unteren Gußform 14 so eingestellt, daß sein oberer Abschnitt mit der konisch sich erweiternden Fläche des Durchgangsloches 14k im Eingriff steht. Ein O-Ring 18r ist zwischen dem Außenumfang des Schaftes 18 benachbart zu seinem oberen Abschnitt und der Oberfläche des Durchgangsloches 14k vorgesehen, womit die Gasdichtheit zwischen dem Schaft 18 und dem Durchgangsloch 14k sichergestellt ist.
Die obere Gußform 12 hat ein mittig ausgebildetes axiales Loch 12a mit einem kleinen Durchmesser und auch ein koaxiales Loch 12b mit einem großen Durchmesser, das oberhalb des Loches 12a mit dem kleinen Durchmesser über einen ringartigen Absatz 12d ausgebildet ist. Der Durchmesser des kleinen Loches 12a wird so eingestellt, daß er dem Durchmesser des oberen Endes des Durchgangsloches 14k in der unteren Gußform 14 gleich ist. Im geschlossenen Zustand der Gußform werden das Loch 12a mit dem kleinen Durchmesser und das Durchgangsloch 14k so gehalten, daß sie koaxial sind.
Ein Eingangsmechanismus 20 ist in den Löchern 12a und 12b in der oberen Gußform 12 untergebracht. Der Eingangsmechanismus 20 dient dem Öffnen und Schließen eines Metallschmelzekanales 18t, der sich durch den Schaft 18 erstreckt, um die Aushöhlung 16 zu erreichen, und er umfaßt einen Zylinder 24 für ein axiales Bewegen eines Eingangselementes 22 und ein zylindrisches Einfügelement 26, das in das Eingangselement 22 einzufügen ist.
Das Eingangselement ist ein zylindrisches Element mit einem Endabschnitt (d.h. einem unteren Abschnitt in den Zeichnungen) mit einer erhöhten Wandstärke. Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, steht seine Endseite mit der gesamten oberen Endfläche des Schaftes 18 im Eingriff, um den Metallschmelzekanal 18t in dem Schaft 18 von der Aushöhlung 16 zu isolieren. In diesem Zustand steht der Innenraum in dem Eingangselement 22 mit dem Metallschmelzekanal 18t in Verbindung und die Metallschmelze, die durch den Metallschmelzekanal 18t hindurch geführt wurde, wird in dem Eingangselement 22 gesammelt. Der Endabschnitt 22s des Eingangselementes 22 wird so eingestellt, daß er im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das Loch 12a mit dem kleinen Durchmesser in der oberen Gußform 12 hat, und das Eingangselement 22 kann in vertikaler Richtung durch das Loch 12a mit dem kleinen Durchmesser bewegt werden.
Ein O-Ring 12r ist zwischen dem Außenumfang des Endabschnittes 22s und der Oberfläche des Loches 12a mit dem kleinen Durchmesser vorgesehen, um die Gasdichtheit zwischen dem Eingangselement 22 und der oberen Gußform 12 sicherzustellen.
Das Eingangselement 22 hat einen Flansch 22f, der an seinem Außenumfang benachbart zu seinem oberen Ende ausgebildet ist. Der Flansch 22f ist in dem Zylinder 24 untergebracht, der an dem Absatz 12d der oberen Gußform 12 gesichert ist, und er kann in axialer Richtung wie ein Kolben durch den Zylinder 24 bewegt werden. Durch diesen Aufbau wird, wenn der Zylinder 24 betrieben wird, das Eingangselement 22 in vertikaler Richtung durch das Loch 12a mit dem kleinen Durchmesser bewegt, um den Metallschmelzekanal 18t zu öffnen und zu schließen, der sich durch den Schaft 18 erstreckt, um die Aushöhlung 16 zu erreichen.
Das Eingangselement 22 entspricht dem Eingangselement gemäß der Erfindung und der Innenraum 22s in dem Eingangselement 22 entspricht dem Metallschmelzebecken gemäß der Erfindung.
Das zylindrische Einfügelement 26 wird in den Innenraum des Eingangselementes 22, d.h. in das Metallschmelzebecken, eingefügt. Ein Abdichtelement 26r ist zwischen dem Außenumfang des Einfügelementes 26 und der Innenumfangsfläche des Eingangselementes 22 vorgesehen. Das Einfügelement 26 ist mit einer (nicht gezeigten) Hebeeinrichtung gekuppelt und durch ein Betreiben der Hebeeinrichtung kann es in vertikaler Richtung durch das Eingangselement 22 bewegt werden.
Das Einfügelement 26 hat ein Innenumgebungsluftverbindungsloch 26h, das zum Abgeben der Luft innerhalb des Eingangselementes 22 zu der Außenseite axial ausgebildet ist. Ein Schaltventil 26z ist mit dem Ende (dem oberen Ende) des Umgebungsluftverbindungsloches 26h verbunden. Wenn das Schaltventil 26z unter der Steuerung eines Signales von einer Steuereinrichtung 28 geöffnet wird, tritt das Innere des Eingangselementes 22 mit der Außenseite in Verbindung. Wenn das Schaltventil 26z geschlossen wird, wird das Innere des Eingangselementes 22 gasdicht gehalten.
Ein Paar Elektroden 26e zum Erfassen der Metallschmelze ist an dem Ende des Einfügelementes 26 derart gesichert, daß die Elektroden von diesem bis zu einem vorbestimmten Maß vorstehen. Von den Elektroden 26e heraus geführte Drähte sind mit einer (nicht gezeigten) Steuerschaltung in der Steuereinrichtung 28 verbunden. Wenn die Elektroden 26e durch die Metallschmelze elektrisch verbunden sind, gibt die Steuerschaltung ein Signal zum Anhalten der vorstehend erwähnten Hebeeinrichtung aus.
Die durch ein Schließen der oberen und der unteren Gußform 12 und 14 ausgebildete Aushöhlung 16 steht über einen Spalt 13, der in den gegenüberliegenden Oberflächen der oberen und der unteren Gußform 12 und 14 ausgebildet ist, mit einem Druckverringerungskanal 12e und einem Innenraum 12k in Verbindung, die in der oberen Gußform 12 ausgebildet sind. Der Innenraum 12k steht über eine Druckverringerungsöffnung 12f und eine (nicht gezeigte) Unterdruckleitung mit einer Entleerungspumpe P in Verbindung. Um die Gasdichtheit der Aushöhlung 16 sicherzustellen, ist ein aus einem wärmewiderstandsfähigen Gummi hergestellter O-Ring 13a zwischen den Randabschnitten der gegenüberliegenden Oberflächen der oberen und der unteren Gußform 12 und 14 vorgesehen.
Durch diesen Aufbau wird durch ein Betreiben der Entleerungspumpe P bei durch das Eingangselement 22 geschlossenem Einlauf 16a der Aushöhlung 16 der Druck in der Aushöhlung 16 auf einen Druckverringerungsmaß verringert.
In dem Innenraum 12k der oberen Gußform 12 ist ein Ausstoßmechanismus 15 untergebracht, um ein Gußerzeugnis aus der oberen Gußform 12 herauszustoßen.
Unterhalb der Gußform 10 ist ein gasdichter Ofen 19 zum Speichern der Metallschmelze angeordnet. Der gasdichte Ofen 19 umfaßt einen gasdichten Kessel 19c und ein Metallschmelzespeicherbehältnis 19r, das in dem gasdichten Kessel 19c zum Speichern der Metallschmelze angeordnet ist. Mit dem gasdichten Kessel 19c ist eine Leitung 19p von einer Druckbeaufschlagungseinheit P1 verbunden. Indem die Gußform 10 in einen vorbestimmten Zustand in Bezug auf den gasdichten Ofen 19 eingestellt wird, wird das Ende des Schaftes 18 in die in dem Metallschmelzespeicherbehältnis 19r gespeicherte Metallschmelze eingetaucht.
In diesem Zustand wird ein Gas mit einem hohen Druck von der Druckbeaufschlagungseinheit P1 durch die Leitung 19p zu dem gasdichten Ofen 19 geliefert, so daß der Druck des gelieferten Gases auf die Metallschmelze in dem Metallschmelzespeicherbehältnis 19r aufgebracht wird. Somit wird die Metallschmelze teilweise aus dem Metallschmelzespeicherbehältnis 19r in den Schaft 18 und in das Eingangselement 22 nach oben gedrückt. Der Druck des gelieferten Gases wird gemäß der Höhe eingestellt, zu der die Metallschmelze nach oben gedrückt wird.
Der Betrieb des Unterdruckgießgerätes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 2(a) bis 2(c) beschrieben.
Zunächst ist die Gußform 10 geschlossen und wird auf den gasdichten Ofen 19 gesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist, wie dies in Fig. 2(a) gezeigt ist der Einlauf 16a von der Aushöhlung 16 durch das Eingangselement 22 des Eingangsmechanismus 20 verschlossen. Außerdem ist das Schaltventil 26z des Einfügelementes 26 geöffnet und das Innere des Eingangselementes 22 ist gegenüber der Umgebungsluft geöffnet.
Danach wird der gasdichte Ofen 19 durch die Druckbeaufschlagungseinheit P1 mit Druck beaufschlagt, so daß die in dem Metallschmelzespeicherbehältnis 19r gespeicherte Metallschmelze durch den Schaft 18 in das Eingangselement 22 nach oben gedrückt wird. Wenn eine vorbestimmte Höhe durch die Metallschmelze erreicht worden ist, wird der Druck in dem gasdichten Ofen 19 konstant gehalten. Während die Metallschmelze in das Eingangselement 22 geführt wird, wird die innen befindliche Luft in ausreichender Weise abgegeben, da das Schaltventil 26z gegenüber der Umgebungsluft geöffnet ist. Die Metallschmelze wird somit gleichmäßig in das Eingangselement 22 geliefert.
Im wesentlichen gleichzeitig mit der Druckbeaufschlagung des gasdichten Ofens 19 wird der Druck in der Aushöhlung 16 durch die Unterdruckpumpe P vermindert. Während der Druckverminderung in der Aushöhlung 16 wird ein kleiner Spalt, der zwischen der oberen Endseite des Schaftes 18 und der unteren Endseite des Eingangselementes 22 ausgebildet ist, durch die Metallschmelze abgedichtet, da der Schaft 18 und das Eingangselement 22 mit der Metallschmelze gefüllt werden. Somit kann der Druckverminderungsgrad in der Aushöhlung 16 verbessert werden.
Danach wird die Hebeeinrichtung betrieben, um das Einfügeelement 26 durch das Eingangselement 22 zu senken. Wenn die beiden Elektroden 26e, die an dem Ende des Einfügeelementes 26 gesichert sind, in die Metallschmelze eintauchen, wie dies in Fig. 2(b) gezeigt ist, werden sie elektrisch verbunden und die Steuereinrichtung 28 gibt somit ein Signal zum Anhalten der Hebeeinrichtung aus. Das Einfügeelement 26 wird somit in seiner Position gehalten, wobei die Elektroden 26e in der Metallschmelze eingetaucht sind. In diesem Zustand wird das Schaltventil 26z des Einfügeelementes 26 geschlossen, so daß das Innere des Eingangselementes 22 bei einem minimalen Raum gasdicht gehalten wird. Fig. 2(b) zeigt einen Zustand unmittelbar bevor der Einlauf 16a durch das Eingangselement 22 geöffnet wird. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der unterste Metallschmelzekopf in dem Metallschmelzebecken oberhalb der Höhe des Einlaufes 16a.
Wenn ein vorbestimmter Druckverminderungsgrad in der Aushöhlung 16 auf dieser Weise erreicht worden ist, wird der Zylinder 24 betrieben, um das Eingangselement 22 anzuheben, so daß der Einlauf 16a der Aushöhlung 16 geöffnet wird, wie dies in Fig. 2(c) gezeigt ist. Somit wird die Metallschmelze, die in dem Schaft 18 und in dem Eingangselement 22 gesammelt worden ist, zurückgezogen, und strömt in die Aushöhlung 16. Zu diesem Zeitpunkt senkt sich der Metallschmelzekopf in dem Eingangselement 22 bis auf ein Maß, das dem Druckverlust aufgrund der Strömung der Metallschmelze entspricht. Jedoch wird das Senken des Kopfes unterdrückt, da das Innere des Eingangselementes 22 gasdicht gehalten wird und da außerdem der Innenraum minimal gehalten wird. Somit gibt es keine Möglichkeit, daß Luft oder dgl. in dem Eingangselement 22 in die Aushöhlung 16 zurückgezogen wird, selbst wenn der Kopf in dem Eingangselement 22 nicht so hoch wie bei dem Gießverfahren nach dem Stand der Technik eingestellt wird.
Wenn die Aushöhlung 16 mit der Metallschmelze in dieser Weise gefüllt ist, wird der Zylinder 24 wiederum betrieben, um das Eingangselement 22 zu senken, so daß der Einlauf 16a der Aushöhlung 16 wieder geschlossen wird. Danach wird das Schaltventil 26z des Einfügeelementes 26 geöffnet, um das Innere des Eingangselementes 22 gegenüber der Umgebungsluft zu öffnen, so daß die Metallschmelze, die in dem Eingangselement 22 und in dem Schaft 18 gesammelt worden ist, in das Metallschmelzespeicherbehältnis 19r zurückkehrt.
Während bei diesem Ausführungsbeispiel die Elektroden 26e für das Erfassen des Metallschmelzekopfes verwendet wurden, ist es ebenfalls möglich, eine elektromagnetische oder elektrostatische Kapazitätseinrichtung für die Erfassung aufzugreifen.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht eines Unterdruckgießgerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Unterdruckgießgerät von diesem Ausführungsbeispiel umfaßt eine Hebeeinstelleinrichtung 29, die dem Unterdruckgießgerät von dem ersten Ausführungsbeispiel hinzugefügt worden ist. Somit kann das Maß des Einfügens des Einfügeelementes 26 in das Eingangselement 26 so eingestellt werden, daß es konstant ist. Der restliche Aufbau ist der gleiche wie bei dem Unterdruckgießgerät von dem ersten Ausführungsbeispiel. Ähnliche Teile sind mit ähnlichen Bezugszeichen versehen und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.
Die Hebeeinstelleinrichtung 29 umfaßt einen Näherungsschalter 29k, der an der oberen Gußform 12 an deren Normalposition vorgesehen ist, und einen Betriebsvorsprung 29x, der an dem oberen Ende des Einfügeelementes 26 gesichert ist. Ein Betriebssignal von dem Näherungsschalter 29k wird in eine (nicht gezeigte) Steuerschaltung in der Steuereinrichtung 28 eingegeben.
Der Betrieb des Unterdruckgießgerätes von diesem Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 4(a) bis 4(c) beschrieben.
Zunächst wird die Gußform 10 geschlossen und danach wird sie auf den gasdichten Ofen 19 in einer vorbestimmten Weise gesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Einlauf 16a der Aushöhlung 16 durch das Eingangselement 22 von dem Eingangsmechanismus 20 geschlossen, wie dies in Fig. 4(a) gezeigt ist. Das Schaltventil 26z von dem Einfügeelement 26 ist geöffnet und das Innere von dem Eingangselement 22 steht mit der Außenseite in Verbindung.
Danach wird der gasdichte Ofen 19 durch die Druckbeaufschlagungseinheit mit Druck beaufschlagt, so daß die in dem Metallschmelzespeicherbehältnis 19r gespeicherte Metallschmelze durch den Schaft 18 in das Eingangselement 22 nach oben gedrückt wird. Wenn eine vorbestimmte Höhe von der Metallschmelze erreicht worden ist, wird der Druck in dem gasdichten Ofen 19 konstant gehalten. Im wesentlichen gleichzeitig mit der Druckbeaufschlagung des gasdichten Ofens 19 wird der Druck in der Aushöhlung 16 durch die Unterdruckpumpe verringert. Während der Druckverringerung in der Aushöhlung 16 wird ein kleiner Spalt, der zwischen der oberen Endseite des Schaftes 18 und der unteren Endseite des Eingangselementes 22 erzeugt wird, durch die Metallschmelze abgedichtet, da der Schaft 18 und das Eingangselement 22 mit der Metallschmelze gefüllt sind. Der Druckverminderungsgrad in der Aushöhlung 16 wird somit verbessert.
Danach wird die Hebeeinrichtung betrieben, um das Einfügeelement 26 durch das Eingangselement 22 nach unten bis zu einer Position zu senken, bei der der Betriebsvorsprung 29x, der an dem oberen Ende des Einfügeelementes 26 gesichert ist, eine niedrigere Höhe als der Näherungsschalter 29k hat.
Die Hebeeinrichtung wird an einer Position angehalten, an der die beiden Elektroden 26e des Einfügeelementes 26 in die Metallschmelze eintauchen, wie dies in Fig. 4(b) gezeigt ist. In diesem Zustand wird das Schaltventil 26z des Einfügeelementes 26 geschlossen, um das Innere des Eingangselementes 22 gasdicht zu halten.
Danach wird die Hebeeinrichtung wiederum betrieben, um das Einfügeelement 26 nach oben zu einer Position zu heben, bei der der Betriebsvorsprung 29x und der Näherungsschalter 29k sich auf der gleichen Höhe befinden, wie dies in Fig. 4(c) gezeigt ist. Da das Schaltventil 26z des Einfügeelementes 26 geschlossen ist, wird der Kopf der Metallschmelze mit dem Anheben des Einfügeelementes 26 angehoben, um bei einer vorbestimmten Position gehalten zu werden. Fig. 4(c) zeigt den Zustand bevor der Einlauf 16a durch das Eingangselement 22 geöffnet wird. Wie hierbei gezeigt ist, ist kein Kopf in dem Metallschmelzebecken vorhanden, der niedriger als die Höhe des Einlaufes 16a ist. Es wird somit erschwert, daß ein Gas oder dgl., das auf dem Kopf aufschwimmt, durch den Einlauf zurückgezogen wird.
Danach wird der Zylinder 24 des Eingangsmechanismus 20 betrieben, um das Eingangselement 22 anzuheben und den Einlauf 16a der Aushöhlung 16 zu öffnen. Somit wird bewirkt, daß die Metallschmelze, die in dem Schaft 18 und in dem Eingangselement 22 gesammelt worden ist, in die Aushöhlung 16 strömt.
Wie dies gezeigt ist, können durch dieses Ausführungsbeispiel die gleichen Wirkungen wie bei dem Unterdruckgießgerät von dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden. Außerdem ist es möglich, den Metallschmelzekopf in dem Eingangselement 22 auf eine erwünschte Position einzustellen. Des weiteren besteht kein Bedarf an einer streng genauen Steuerung der Druckbeaufschlagung des gasdichten Ofens 19. Während die Hebeeinstelleinrichtung 29 von diesem Ausführungsbeispiel den Näherungsschalter 29k verwendet, ist es natürlich auch genauso gut möglich, ein Verfahren zum Messen der Position des Einfügeelementes 26 aufzugreifen.
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht eines Unterdruckgießgerätes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung und die Fig. 6(a) bis 6(c) zeigen Schnittansichten der Betriebszustände des gleichen Unterdruckgießgerätes.
Das Unterdruckgießgerät von diesem Ausführungsbeispiel betrifft eine Verbesserung des Eingangsmechanismus von dem Unterdruckgießgerät der vorherigen ersten und zweiten Ausführungsbeispiele. Der Eingangsmechanismus 30 bei dem Unterdruckgießgerät von diesem Ausführungsbeispiel umfaßt ein zylindrisches Eingangselement 32, einen (nicht gezeigten) Zylinder zum Bewirken einer axialen Bewegung des Eingangselementes 32 und ein zylindrisches Pfropfenelement 36, das in das Eingangselement 32 eingefügt wird. Ähnliche Teile sind mit ähnlichen Bezugszeichen versehen und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.
Der Außendurchmesser des Eingangselementes 32 ist im wesentlichen dem Durchmesser des Loches 12a in der oberen Gußform 12 gleich und das Eingangselement ist durch das Loch 12a vertikal gleitfähig. Wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, ist, wenn das Eingangselement 32 sich in seiner untersten eingestellten Position befindet, wobei sein unteres Ende mit der gesamten oberen Endseite des Schaftes 18 in Kontakt steht, der Metallschmelzekanal 18t in dem Schaft 18 von der Aushöhlung 16 isoliert. Ein O-Ring 12r ist zwischen dem Außenumfang des Eingangselementes 32 und der Fläche des Loches 12a vorgesehen, womit eine Dichtung zwischen dem Eingangselement 32 und der oberen Gußform 12 sichergestellt ist.
Das zylindrische Pfropfenelement 36, das in das Eingangselement 32 eingefügt worden ist, hat eine mittlere konische Vertiefung 36h, die an der Bodenseite offen ist. Des weiteren hat es ein (nicht gezeigtes) Umgebungsluftverbindungsloch, das sich von der Spitze des Konus, d.h. von der Mitte der Vertiefung 36h, erstreckt und mit der Außenseite in Verbindung steht. Ein Drückzapfen 36p ist in das Umgebungsluftverbindungsloch eingefügt. Das Pfropfenelement 36 ist in einem (nicht gezeigten) Sicherungselement montiert und es ist so positioniert, daß es sich in einer vorbestimmten Höhe befindet. Somit wird durch eine vertikale Bewegung des Eingangselementes 32 durch das Loch 12a in der oberen Gußform 12 das Pfropfenelement 36 in vertikaler Richtung in Bezug auf das Eingangselement 32 bewegt. Ein Dichtelement 36r ist zwischen dem Außenumfang des Pfropfenelementes 36 und dem Innenumfang des Eingangselementes 32 vorgesehen, um eine Dichtung zwischen diesem beiden Teilen 36 und 32 sicherzustellen.
Der Betrieb des Unterdruckgießgerätes von diesem Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 6(a) bis 6(c) beschrieben.
Zunächst wird die Gußform 10 geschlossen und auf den gasdichten Ofen 19 in einer vorbestimmten Weise gesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Einlauf 16a der Aushöhlung 16 durch das Eingangselement 32 des Eingangsmechanismus 30 geschlossen. Des weiteren ist das Innere des Eingangselementes 32 gegenüber der Umgebungsluft durch das Umgebungsluftverbindungsloch geöffnet, das in Pfropfenelement 36 ausgebildet ist.
Danach wird der gasdichte Ofen 19 durch die Druckbeaufschlagungseinrichtung mit Druck beaufschlagt, so daß die in dem Metallschmelzespeicherbehältnis 19r gespeicherte Metallschmelze durch den Schaft 18 in das Eingangselement 32 nach oben gedrückt wird, um die Position der Vertiefung 36h in dem Pfropfenelement 36 zu erreichen, wie dies in Fig. 6(a) gezeigt ist. In diesem Zustand wird der Druck in dem gasdichten Ofen 19 konstant gehalten. Des weiteren wird die mit dem Pfropfenelement 36 in Kontakt stehende Metallschmelze durch dieses Element gekühlt.
Des weiteren wird im wesentlichen gleichzeitig mit der Druckverringerung in dem gasdichten Ofen 19 der Druck in der Aushöhlung 16 durch die Entleerungspumpe verringert. Zu diesem Zeitpunkt wird ein kleiner Spalt, der zwischen der oberen Endseite des Schaftes 18 und der unteren Endseite des Eingangselementes 32 erzeugt wurde, durch die Metallschmelze abgedichtet, wenn der Druck in der Aushöhlung 16 verringert wird, da der Schaft 18 und das Eingangselement 32 mit der Metallschmelze gefüllt worden sind. Der Druckverminderungsgrad in der Aushöhlung 16 wird somit verbessert.
Nachdem ein vorbestimmter Druckverminderungsgrad in der Aushöhlung somit erzielt worden ist und während das Umgebungsluftverbindungsloch des Pfropfenelementes 36 als eine Folge der Verfestigung der Metallschmelze in der Nachbarschaft des Pfropfenelementes 36 geschlossen worden ist, wird, wie dies in Fig. 6(b) gezeigt ist, das Eingangselement 32 angehoben, um den Einlauf 16a der Aushöhlung 16 zu öffnen. Somit wird bewirkt, daß die Metallschmelze, die in dem Schaft 18 und in dem Eingangselement 22 gesammelt worden ist, in die Aushöhlung 16 strömt.
Während die Metallschmelze in die Aushöhlung 16 in dieser Weise strömt, wird das Innere des Eingangselementes 32 durch die sich verfestigende Lage der Metallschmelze gasdicht gehalten und somit wird der Kopf nicht wesentlich gesenkt. Außerdem werden Blasen, Unreinheiten und dgl., die auf der Metallschmelzeoberfläche aufschwimmen, zusammen mit der Metallschmelze verfestigt und werden nicht zusammen mit der Metallschmelze befördert, die in die Aushöhlung 16 hinein strömt.
Wenn die in die Aushöhlung 16 eingeleitete Metallschmelze sich verfestigt hat, wird die Gußform geöffnet, wie dies in Fig. 6(c) gezeigt ist, und das Erzeugnis wird herausgenommen. Die verfestigte Lage, die in dem Eingangselement 32 verblieben ist, wird herausgenommen, indem sie durch den Ausstoßzapfen 36p entfernt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können bessere Wirkungen durch das Vorsehen des Pfropfenelementes 36 mit einer forcierten Kühleinrichtung erzielt werden. Des weiteren kann, wie diese in Fig. 7 gezeigt ist, durch ein derartiges Einstellen des Ausstoßzapfens 36p, daß dieser von dem Pfropfenelement 36 vorragt, die verfestigte Lage stabil ausgebildet werden. Des weiteren wird es erschwert, daß die verfestigte Lage in dem Eingangselement 32 von der Vertiefung 36h in dem Pfropfenelement 36 abgetrennt wird, wenn die Metallschmelze in die Aushöhlung 16 strömt.
Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht eines Unterdruckgießgerätes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dem Unterdruckgießgerät von diesem Ausführungsbeispiel wird der Innendruck in dem gasdichten Ofen 19 zu dem Zeitpunkt des Einströmens der Metallschmelze in die Aushöhlung 16 vorübergehend erhöht, womit der Kopf der Metallschmelze in einem Eingangsstück 46 (das dem Eingangselement 22 bei dem vorherigen ersten bis dritten Ausführungsbeispiel entspricht) ansteigt, um das Senken des Kopfes zu unterdrücken. Ähnliche Teile sind mit ähnlichen Bezugszeichen versehen.
Das Unterdruckgießgerät von diesem Ausführungsbeispiel hat eine Gußform 10, die eine obere Gußform 12 und eine untere Gußform 14 aufweist. Indem die obere und die untere Gußform 12 und 14 geschlossen werden, wird eine mittlere Aushöhlung 16 in der Gußform 10 ausgebildet. Die Aushöhlung 16 hat einen mittleren Einlauf 16a als eine Metallschmelzelieferöffnung. Der Einlauf 16a wird durch ein Eingangsstück 46 und einen Schließzapfen 47, die nachstehend beschrieben werden, geöffnet und geschlossen.
Die untere Gußform 14 hat einen mittleren vertikalen Metallschmelzekanal 114k. Indem die untere Gußform 14 auf einen Sockel 15 gesetzt wird, wird ein Schaft 18, der in dem Sockel 15 eingestellt ist, mit dem unteren Ende des Metallschmelzekanals 114k verbunden.
Die obere Gußform 12 hat andererseits ein mittleres vertikales Loch 12a. Ein Eingangsstück 46 von einem Eingangsmechanismus 40 ist in dem Loch 12a untergebracht. Das Eingangsstück 46 ist ein zylindrisches Element, das mit einem oberen Deckel versehen ist. Sein Außendurchmesser wird so eingestellt, daß er im wesentlichen dem Durchmesser des Loches 12a in der oberen Gußform 12 gleich ist und sein Innendurchmesser wird so eingestellt, daß er im wesentlichen dem Durchmesser des Metallschmelzekanales 114k in der unteren Gußform 14 gleich ist. Das Eingangsstück 46 wird mit einem (nicht gezeigten) Hebemechanismus gekuppelt und es kann vertikal durch das Loch 12a durch den Betrieb des Hebemechanismus bewegt werden. Indem sich das Eingangsstück 46 in einer unteren eingestellten Position befindet, steht das Ende des Eingangsstückes 46 mit der Oberfläche der unteren Gußform 14 derart in Kontakt, daß es den Metallschmelzekanal 114k umgibt, womit der Metallschmelzekanal 114k von der Aushöhlung 16 isoliert ist.
Der Abschnitt des oberen Deckels des Eingangsstückes 46 hat einen Umgebungsluftverbindungskanal 46t und ein (nicht gezeigtes) Schaltventil ist mit dem Ende des Umgebungsluftverbindungskanales 46t verbunden. Somit steht, wenn das Schaltventil geöffnet wird, das Innere des Eingangsstückes 46 mit der Außenseite in Verbindung. Wenn das Schaltventil geschlossen ist, wird andererseits das Innere des Eingangsstückes 46 gasdicht gehalten. In dem Umgebungsluftverbindungskanal 46t ist ein Eingangsstückinnendrucksensor 46P vorgesehen, um den Innendruck in dem Eingangsstück 46 zu erfassen. Ein Ausgabesignal von dem Eingangsstückinnendrucksensor 46a wird in die Steuerschaltung in der Steuereinrichtung 24 eingegeben.
Die durch ein Schließen der oberen und der unteren Gußform 12 und 14 ausgebildete Aushöhlung 16 steht durch einen Spalt 13, der zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der unteren und der oberen Gußform 12 und 14 ausgebildet ist, mit einem Druckverringerungskanal 12e und einem Innenraum 12k in Verbindung, die in der oberen Gußform 12 ausgebildet sind. Der Innenraum 12a steht durch eine Druckverringerungsöffnung 12f und eine (nicht gezeigte) Unterdruckleitung mit einer (nicht gezeigten) Entleerungspumpe in Verbindung.
Durch diesen Aufbau wird durch ein Betreiben der Entleerungspumpe bei durch das Eingangsstück 46 geschlossenem Einlauf 16a der Aushöhlung 16 der Druck in der Aushöhlung 16 auf einen Nenndruckverminderungsgrad verringert.
Unterhalb des Sockels 15, der die Gußform 10 stützt, ist ein gasdichter Ofen 19 zum Speichern der Metallschmelze angeordnet. Der gasdichte Ofen 19 umfaßt einen gasdichten Kessel 19c und ein Metallschmelzespeicherbehältnis 19r, das in dem gasdichten Kessel 19c angeordnet ist und zum Speichern der Metallschmelze gedacht ist. Mit dem gasdichten Kessel 19c ist eine Leitung 19p von einer Druckbeaufschlagungseinheit P2 verbunden.
Wenn der Sockel 15 in Bezug auf den gasdichten Ofen 19 eingestellt wird, wird der gasdichte Ofen 19 in einem abgedichteten Zustand gehalten. Außerdem wird das Ende des Schaftes 18 in die Metallschmelze in dem Metallschmelzespeicherbehältnis 19r eingetaucht. Danach wird ein Gas mit einem hohen Druck von der Druckbeaufschlagungseinheit P2 durch die Leitung 19p zu dem gasdichten Ofen 19 geliefert, so daß ein Gasdruck auf die Metallschmelze in dem Metallschmelzespeicherbehältnis 19r aufgebracht wird, um die Metallschmelze von dem Metallschmelzespeicherbehältnis 19r durch den Schaft 18 und den Metallschmelzekanal 114k in das Eingangsstück 46 nach oben zu drücken. Zu diesem Zeitpunkt gibt ein Ofeninnendrucksensor 49, der in dem gasdichten Ofen 19 zum Erfassen des Ofeninnendruckes vorgesehen ist, ein Ausgabesignal, das in die Steuerschaltung der Steuereinrichtung 28 eingegeben wird, aus.
Der Betrieb des vorstehend beschriebenen Unterdruckgießgerätes wird nachstehend beschrieben.
Zunächst wird die Gußform 10 geschlossen und zusammen mit dem Sockel 15 in Bezug auf den gasdichten Ofen 19 eingesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Einlauf 16a der Aushöhlung 16 durch das Eingangsstück 46 geschlossen gehalten. Außerdem ist das Schaltventil, das in dem Umgebungsluftverbindungskanal 46t in dem Eingangsstück 46 vorgesehen ist, geöffnet, so daß die Innenseite des Eingangsstückes 46 mit der Außenseite in Verbindung steht.
Danach wird der gasdichte Ofen 19 durch die Druckbeaufschlagungseinheit P2 mit Druck beaufschlagt, so daß die in dem Metallschmelzespeicherbehältnis 19r gespeicherte Metallschmelze durch den Schaft 18 in das Eingangsstück 46 nach oben gedrückt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kopf X der Metallschmelze in dem Eingangsstück 46 so eingestellt, daß folgende Gleichung erfüllt wird:
X = (Gießvolumen)/(Querschnittfläche des Metallschmelzespeicherabschnittes des Eingangsstückes) + Y
Der Wert Y wird so gewählt, daß er zwischen einer minimalen Höhe (50 mm), die notwendig ist, damit die Luft in dem Eingangsstück 46 nicht mit heraus getragen wird, und einer maximalen Höhe (150 mm) in einem Bereich liegt, bei dem der Gießzyklus nicht verlängert wird und außerdem der Metallschmelzekopf nicht außerordentlich gesenkt wird.
Im wesentlichen gleichzeitig mit der Druckbeaufschlagung des gasdichten Ofens 19 wird der Druck in der Aushöhlung 16 durch die Entleerungspumpe verringert. Während der Druck in der Aushöhlung 16 verringert wird, wird ein kleiner Spalt, der zwischen der Oberfläche der unteren Gußform 14 und der Endseite des Eingangsstückes 46 erzeugt ist, durch die Metallschmelze abgedichtet, da der Schaft 18, der Metallschmelzekanal 114k und das Eingangsstück 46 mit der Metallschmelze gefüllt sind. Der Druckverminderungsgrad in der Aushöhlung 16 wird somit verbessert.
Danach wird das Schaltventil, das mit dem Auslaßkanal 46t des Eingangsstückes 46 verbunden ist, geschlossen, um das Innere des Eingangsstückes 46 gasdicht zu halten. In diesem Zustand wird die Hebeeinrichtung betrieben, um das Eingangsstück 46 so anzuheben, daß der Einlauf 16a der Aushöhlung 16 geöffnet wird. Somit strömt die Metallschmelze, die in dem Schaft 18 und in dem Eingangsstück 46 gesammelt worden ist, in die Aushöhlung 16. Zu diesem Zeitpunkt wird gleichzeitig mit dem Anheben des Eingangsstückes 46 der Innendruck in dem gasdichten Ofen 19 vorübergehend erhöht, wie dies bei Punkt K in Fig. 9(b) gezeigt ist. Somit wird das Absinken des Metallschmelzekopfes in dem Eingangsstück 46 unterdrückt. Keine wesentlichen Druckänderungen finden in dem Eingangsstück 46 statt, während die Metallschmelze in die Aushöhlung 16 strömt, wie dies in Fig. 9(a) gezeigt ist.
Gemäß der Erfindung kann, da das Sinken des Metallschmelzekopfes in dem Metallschmelzebecken während des Strömens der Metallschmelze in die Aushöhlung unterdrückt wird, die Menge an in dem Metallschmelzebecken gesammelte Metallschmelze im Vergleich zu dem Fall des Standes der Technik verringert werden. Somit ist es möglich, die Gießzykluszeit zu verringern und ebenfalls die Metallschmelzetemperaturverringerung vor dem Gießen zu unterdrücken. Des weiteren besteht kein Bedarf an einer Zunahme der Höhe des Eingangselementes, womit ein kompakter Aufbau des Unterdruckgießgerätes ermöglicht wird.
Bei den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen wurde die Metallschmelze in das Metallschmelzebecken durch ein Aufbringen eines Druckes an der Metallschmelzeoberfläche in dem Metallschmelzespeicherbehältnis eingeleitet. Anstelle dessen ist es möglich, den Druck in dem Metallschmelzebecken zu vermindern, um die Metallschmelze in dieses hinein einzuleiten. Durch diese Einrichtung ist es möglich, ein Gießen mit einer zufriedenstellenden Qualität wie bei den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen zu erzielen, indem das Metallschmelzebecken gasdicht gehalten wird, während die Metallschmelze in dem Metallschmelzebecken in die Aushöhlung durch das Öffnen des Eingangselementes eingeleitet wird.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen hat jedoch, nicht wie bei der Einrichtung nach Fig. 11, das Metallschmelzebecken eine vereinfachte Form in der Hinsicht, daß kein Metallschmelzekopf an einer Höhe ausgebildet wird, die niedriger als die Höhe des Einlaufes ist, so daß ermöglicht wird, Gußerzeugnisse mit einer zufriedenstellenden Qualität gleichmäßig zu erzielen.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, sollte verständlich sein, daß Abwandlungen oder Veränderungen ohne weiteres angefertigt werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Verfahren zum Unterdruckgießen mit:

einem ersten Schritt eines Schließens eines Einlaufes (16a) einer Aushöhlung, die in einer Gußform (10) ausgebildet ist, mit einem Eingangselement (22),

einem zweiten Schritt eines Führens einer Metallschmelze, die in einem Metallschmelzespeicherbehältnis (19r) gespeichert wird, durch einen Metallschmelzekanal (18t) zu einem Metallschmelzebecken (22s), das mit dem Einlauf durch das Eingangselement in Verbindung steht und das ebenfalls mit dem Metallschmelzespeicherbehältnis über den Metallschmelzekanal in Verbindung steht,

einem dritten Schritt eines Verringerns des Druckes in der Aushöhlung, wobei der dritte Schritt entweder vor dem zweiten Schritt, gleichzeitig mit dem zweiten Schritt oder nach dem zweiten Schritt ausgeführt wird, und

einem vierten Schritt, bei dem der Einlauf (16a) mit dem Metallschmelzebecken (22s) und ebenfalls mit dem Metallschmelzekanal (18t) durch ein Bewegen des Eingangselementes (22) in Verbindung gebracht wird, wenn der Druck in der Aushöhlung auf einen vorbestimmten Druck verringert worden ist,

gekennzeichnet durch

ein Führen der Metallschmelze bei dem zweiten Schritt zu dem Metallschmelzebecken (22s), bis der unterste Kopf der Metallschmelze, die in das Metallschmelzebecken geführt wurde, höher als die Höhe des Einlaufes (16a) wird, und

einen fünften Schritt eines Isolierens des Inneren des Metallschmelzebeckens (22s) von der Umgebungsluft und eines Gasdichthaltens, während die Metallschmelze, die in das Metallschmelzebecken geführt wurde, in die Aushöhlung als eine Folge der bei dem vierten Schnitt mit sich gebrachten Verbindung zwischen dem Einlauf (16a) und dem Metallschmelzebecken (22s) eingeleitet wird, wobei der unterste Kopf der Metallschmelze in dem Becken so gehalten wird, daß er höher als die Höhe des Einlaufes (16a) während dieser Zeit ist.

2. Verfahren zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 1, das des weiteren einen Schritt eines Senkens eines Einfügeelementes (26), das durch das Metallschmelzebecken (22s) gleitfähig ist, das ein Umgebungsluftverbindungsloch hat und das die obere Wand des Metallschmelzebeckens bildet, nach unten zu einer Höhe direkt oberhalb des Kopfes der Metallschmelze, die bei dem zweiten Schritt in das Metallschmelzebecken geführt wurde, wobei danach ein Schließen des Umgebungsluftverbindungsloches ausgeführt wird, aufweist, wobei dieser weitere Schritt zwischen dem zweiten und dem vierten Schritt ausgeführt wird.

3. Verfahren zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 1, das des weiteren einen Schritt eines Senkens eines Einfügeelementes (26), das durch das Metallschmelzebecken (22s) gleitfähig ist, das ein Umgebungsluftverbindungsloch hat und das die obere Wand des Metallschmelzebeckens bildet, nach unten zu einer Höhe direkt oberhalb des Kopfes der Metallschmelze, die bei dem zweiten Schritt in das Metallschmelzebecken geführt wurde, wobei danach ein Schließen des Umgebungsluftverbindungsloches ausgeführt wird und danach das Einfügeelement (26) nach oben zu einer vorbestimmten Höhe angehoben wird, aufweist, wobei dieser weitere Schritt zwischen dem zweiten und dem vierten Schritt ausgeführt wird.

4. Verfahren zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 1, das des weiteren einen Schritt eines Verfestigens des Kopfes der Metallschmelze, die in das Metallschmelzebecken (22s) bei dem zweiten Schritt geführt wurde, aufweist, wobei dieser weitere Schritt zwischen dem zweiten und dem vierten Schritt ausgeführt wird.

5. Verfahren zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 4, wobei der Schritt des Verfestigens einen Schritt eines Absenkens eines Pfropfenelementes (36), das durch das Metallschmelzebecken (22s) gleiten kann und das die obere Wand des Metallschmelzebeckens bildet, bis das Pfropfenelement mit dem Kopf der Metallschmelze in Kontakt gebracht wird, womit der Kopf durch das Pfropfenelement gekühlt wird, umfaßt.

6. Verfahren zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Schritt folgendes umfaßt:

einen ersten Unterschritt, bei dem das Metallschmelzebecken (22s) mit der Umgebungsluft in Verbindung gebracht wird, und

einem zweiten Unterschritt eines Aufbringens von Druck auf den Kopf der Metallschmelze in dem Metallschmelzespeicherbehältnis (19r).

7. Verfahren zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 6, das des weiteren einen Schritt eines vorläufigen Erhöhens des Druckes, der auf den Kopf der Metallschmelze in dem Metallschmelzespeicherbehältnis (19r) aufgebracht wird, aufweist, wobei dieser weitere Schritt gleichzeitig mit dem vierten Schritt ausgeführt wird.

8. Verfahren zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Schritt einen Schritt eines Führens der Metallschmelze in dem Metallschmelzespeicherbehältnis (19r) in das Metallschmelzebecken (22s) durch ein Verringern des Druckes in dem Metallschmelzebecken umfaßt.

9. Verfahren zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 1, wobei die Metallschmelze in das Metallschmelzebecken (22s) bei dem zweiten Schritt derart geführt wird, daß der Kopf der Metallschmelze in dem Metallschmelzebecken die folgende Gleichung erfüllt:

Metallschmelzekopf = (Einlaufhöhe) + (Aushöhlungsvolumen)/(Querschnittsfläche des Metallschmelzebeckens) + (50 bis 150 mm).

10. Gerät zum Unterdruckgießen mit den folgenden Bauteilen:

einer Gußform (10) mit einer inneren Aushöhlung (16),

einem Eingangselement (22) zum Schalten eines Einlaufes (16a) der Aushöhlung zwischen einem geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand,

einem Metallschmelzespeicherbehältnis (19r) zum Speichern von Metallschmelze,

einem Metallschmelzekanal (18t), der mit dem Metallschmelzespeicherbehältnis in Verbindung steht,

einem Metallschmelzebecken (22s), das mit dem Einlauf (16a) über das Eingangselement (22) in Verbindung steht und ebenfalls mit dem Metallschmelzekanal (18t) in Verbindung steht,

einer Entleerungspumpe (P) zum Verringern des Druckes in der Aushöhlung (16),

einer Metallschmelzeeinleiteinrichtung (P1) zum Einleiten der Metallschmelze in dem Metallschmelzespeicherbehältnis (19r) durch den Metallschmelzekanal (18t) in das Metallschmelzebecken (22s), wobei der Einlauf (16a) durch das Eingangselement (22) geschlossen gehalten wird und das Innere des Metallschmelzebeckens nicht gasdicht gehalten wird, und

einer Eingangselementantriebseinrichtung zum Schalten des Eingangselementes (22) in einen geöffneten Zustand, nachdem der Druck in der Aushöhlung (16) auf einen vorbestimmten Druck durch die Unterdruckpumpe (P) verringert worden ist und die Metallschmelze durch die Metallschmelzeeinleiteinrichtung (P1) in das Metallschmelzebecken (22s) eingeleitet worden ist,

gekennzeichnet durch

ein Schaltventil (26z), das so betrieben werden kann, daß es zwischen einem Zustand zum Gasdichthalten des Inneren des Metallschmelzebeckens und einem Zustand, bei dem das Innere des Metallschmelzebeckens nicht gasdicht gehalten wird, geschaltet wird,

die Metallschmelzeeinleiteinrichtung (P1), die daran angepaßt ist, die Metallschmelze in das Metallschmelzebecken einzuleiten, bis der unterste Kopf der Metallschmelze, die in das Metallschmelzebecken (22s) eingeleitet worden ist, höher als die Höhe des Einlaufes (16a) geworden ist,

die Eingangselementantriebseinrichtung (24), die so betrieben werden kann, daß das Eingangselement (22) so, wie dies vorstehend beschrieben ist, in einen geöffneten Zustand geschaltet wird, nachdem das Schaltventil (26z) geschaltet worden ist, um das Innere des Metallschmelzebeckens gasdicht zu halten.

11. Gerät zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 10, wobei das Metallschmelzebecken (22s) durch ein zylindrisches Element (24) mit einer gleichmäßigen Querschnittsfläche ausgebildet ist, wobei das zylindrische Element ebenfalls als das Eingangselement (22) dient.

12. Gerät zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 11, das des weiteren ein Einfügeelement (26) aufweist, das durch das zylindrische Element (24) hindurch gleitfähig ist, das ein Umgebungsluftverbindungsloch (26h) hat und das die obere Wand des Metallschmelzebeckens (22s) bildet, wobei das Einfügeelement auf eine Höhe direkt oberhalb des Kopfes der eingeleiteten Metallschmelze nach deren Einleiten durch die Metallschmelzeeinleiteinrichtung abgesenkt wird, wobei das Umgebungsluftverbindungsloch (26h) nach dem Erreichen dieser Höhe durch das Einfügeelement geschlossen wird.

13. Gerät zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 11, das des weiteren ein Einfügeelement (26) aufweist, das durch das zylindrische Element (24) hindurch gleitfähig ist, das ein Umgebungsluftverbindungsloch (26h) hat und das die obere Wand des Metallschmelzebeckens (22s) bildet, wobei das Einfügeelement auf eine Höhe direkt oberhalb des Kopfes der eingeleiteten Metallschmelze nach deren Einleiten durch die Metallschmelzeeinleiteinrichtung abgesenkt wird, wobei das Umgebungsluftverbindungsloch nach dem Erreichen jener Höhe durch das Einfügeelement geschlossen wird, wobei das Einfügeelement (26) auf eine vorbestimmte Höhe nach dem Schließen des Umgebungsluftverbindungsloches angehoben wird.

14. Gerät zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 11, das des weiteren ein Pfropfenelement (36) umfaßt, daß durch das zylindrische Element (24) hindurch gleitfähig ist, wobei das Pfropfenelement gesenkt wird, bis es mit der eingeleiteten Metallschmelze in Kontakt gelangt, um dessen Kopf zu kühlen, nachdem die Metallschmelze in das Metallschmelzebecken (22s) durch die Metallschmelzeeinleiteinrichtung eingeleitet worden ist.

15. Gerät zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 10, das des weiteren eine Druckbeaufschlagungseinrichtung (P) zum Aufbringen eines Druckes auf den Kopf der Metallschmelze in dem Metallschmelzespeicherbehältnis (19r) aufweist, wobei die Druckbeaufschlagungseinrichtung angetrieben wird, während das Schaltventil das Metallschmelzebecken nicht gasdicht hält.

16. Gerät zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 15, das des weiteren eine Druckerhöhungseinrichtung zum Erhöhen des Druckes aufweist, der auf den Kopf durch die Druckbeaufschlagungseinrichtung gleichzeitig mit der Antriebszeitabstimmung der Eingangselementantriebseinrichtung (k) aufgebracht wird.

17. Gerät zum Unterdruckgießen gemäß Anspruch 10, wobei das Schaltventil (26z) zwischen einem Zustand, bei dem das Innere des Metallschmelzebeckens von der Umgebungsluft isoliert und gasdicht gehalten wird, und einem Zustand, bei dem das Innere des Metallschmelzebeckens mit der Druckverringerungseinrichtung in Verbindung steht, geschaltet wird, und

das Schaltventils (26z) das Innere des Metallschmelzebeckens mit der Druckverringerungseinrichtung hält, während der Einlauf durch das Eingangselement (22) geschlossen gehalten wird, und dieser Zustand aufrechterhalten wird, bis die Metallschmelze, die in die Aushöhlung (16) eingeleitet worden ist, verfestigt ist.