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WO2007107223A1 - Method for filling the impression of a pressure diecasting device with casting material and pressure diecasting device for carrying out the method - Google Patents

Method for filling the impression of a pressure diecasting device with casting material and pressure diecasting device for carrying out the method Download PDF

Info

Publication number
WO2007107223A1
WO2007107223A1 PCT/EP2007/001615 EP2007001615W WO2007107223A1 WO 2007107223 A1 WO2007107223 A1 WO 2007107223A1 EP 2007001615 W EP2007001615 W EP 2007001615W WO 2007107223 A1 WO2007107223 A1 WO 2007107223A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
die casting
control
inlet channel
mold cavity
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/001615
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jörg Gauermann
Original Assignee
Electronics Gmbh Vertrieb Elektronischer Geräte
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electronics Gmbh Vertrieb Elektronischer Geräte filed Critical Electronics Gmbh Vertrieb Elektronischer Geräte
Publication of WO2007107223A1 publication Critical patent/WO2007107223A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/2272—Sprue channels
    • B22D17/2281—Sprue channels closure devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/32—Controlling equipment

Definitions

  • the invention relates to a method for filling the mold cavity of a die casting device with casting material, wherein the die casting device has a press-in piston for pressing the casting material through an inlet channel into the mold cavity.
  • the invention relates to a die casting apparatus for carrying out the method.
  • Such die casting devices are known, for example, from EP 0 827 794 B1.
  • casting material for example an aluminum or magnesium melt
  • air pockets form, by which the quality of the finished castings is significantly reduced.
  • the actual casting process takes place in three phases.
  • a first phase the so-called Vorhellphase
  • the liquid casting material is conveyed by means of the injection piston through the inlet channel up to an inlet opening of the mold cavity, the so-called gate.
  • the press-in piston moves at a relatively low speed, in order to avoid the danger of air inclusions, as may occur, for example, during turbulence. to minimize.
  • the mold filling phase the mold cavity is filled with the melt within a short time, which is typically less than 100 ms, by moving the press-in piston at high speed.
  • the mold filling phase can be subdivided into a plurality of partial phases with different speeds of the injection piston.
  • the so-called hold-pressure phase the melt curing in the mold cavity is subjected to a pressure in the range from about 400 bar to 1500 bar in order to densify the casting material. The compaction takes place in that still liquid casting material is re-pressed into the solidifying casting zones which are subject to compression shrinkage.
  • the mold cavity is already vented during the Vorglallphase by gases therein can escape through an outlet opening, which communicates via a vent channel with a gas suction device, can escape. Nevertheless, the castings may still be provided with quality degrading air pockets.
  • Another cause is in particular the high speed of the casting material in the region of the gate.
  • the gate is usually designed with a small cross-section so that the hardened casting can be more easily separated from the hardened melt remaining in the inlet channel, the so-called sprue. In this way, the post-processing of the casting can be minimized.
  • Due to the small cross-section the liquid casting material in the region of the gate has a very high flow velocity. As a result, the casting material tends to sputter in the narrow gate, which may entrap air into the casting material. The air can then no longer escape, so that air pockets form in the casting.
  • the control of the different speed levels of the press-in piston is often carried out by means of adjustable control cams, which are arranged on a piston rod, at the free end of the press-in piston is fixed.
  • it can be provided to detect the state of motion of the press-in piston by means of a sensor unit and to control the speed levels of the press-fit piston as a function of the sensor signal (DE 203 03 812 Ul).
  • Both solutions require a complex speed control of the press-in piston depending on the geometry of the casting or the mold cavity.
  • Object of the present invention is to provide a method and a die casting of the type mentioned, with the or the mold cavity of a die is filled in a simpler manner, the risk of air bubbles in the casting is to be reduced.
  • This object is achieved in a method of the generic type according to the invention by changing the cross-sectional area of the inlet channel during the filling process in a channel section by means of an actuator.
  • a permanently narrow gate can be dispensed with if the cross-sectional area of the inlet channel in a channel section, for example at the gate or near the gate, is changed by means of the actuator.
  • the variability of the cross-sectional area makes it possible to provide the inlet channel over its entire length to the mold cavity with a large cross-sectional area before and during the filling of the mold cavity.
  • the cross-sectional area in a section of the inlet channel can be reduced, so that after curing, the casting can be easily separated from the sprue.
  • the filling of the mold cavity via an inlet channel with a large cross-sectional area also offers the possibility of quickly filling the mold cavity. It is possible to vary the filling speed depending on the geometry of the mold cavity by changing the cross-sectional area of the inlet duct in a duct section by means of the actuator. Depending on the given geometry of the mold cavity can be provided to vary the cross-sectional area of the inlet channel and thus also the filling speed in several phases.
  • the variability of the cross-sectional area of the inlet channel in a channel section by means of the actuator also makes it possible to cancel the distinction between the prefilling phase and the actual filling phase (s).
  • the press-in piston can be moved uniformly at a constant speed. This makes it possible to simplify the press-fit system of the die-casting device substantially, because it is no longer necessary to change the speed of the press-fit piston during the filling process, with the exception of the holding pressure phase. Since changes in the speed of the press-in piston can be dispensed with, the risk of air inclusions in the casting material due to corrugations of the casting material also decreases. It is favorable if, during the holding pressure phase, a maximum cross-sectional area of the inlet channel is set.
  • the holding pressure phase can be made particularly effective, because the large cross-section of the Einpresskolbentik can be kept relatively low, and yet the thermosetting casting material can be effectively re-pressed.
  • the lower injection piston pressure reduces the forces acting on the die and the mold clamping unit forces, so that they can be structurally simpler design.
  • the cross-sectional area of the inlet channel is minimized.
  • the casting may be separated from the gate without further work step.
  • a piston-cylinder unit shifts the actuator by means of a piston-cylinder unit.
  • the use of a piston-cylinder unit to move the actuator is structurally particularly simple. It can be provided that the piston-cylinder unit connects directly to the actuator, so that the displacement of the piston in the cylinder can be transmitted directly to the actuator. It can also be provided that the displacement of the piston in the cylinder indirectly, for example via a lever device, transmits to the actuator.
  • the use of a piston-cylinder unit ensures that the actuator can be easily moved even at the high pressures that prevail inside a die casting device.
  • the piston-cylinder unit can be acted upon by a variable working pressure. It can be provided that the die casting device has a control or regulation unit for controlling or regulating the filling process.
  • one or more sensors detect a measured variable corresponding to the status of the filling process. On the basis of the output signal of the at least one sensor can be determined how far the filling has progressed. This can serve to control and monitor the filling process. It is also possible for at least one sensor to provide the measured variable corresponding to the state of the filling process to a control or regulation unit for further processing, that is to say in particular for controlling the working pressure of the piston-cylinder assembly.
  • the position of the press-in piston is detected as a measured variable, since the press-in piston assumes a different position depending on the state of the filling process and this position can be detected in a simple manner.
  • the sensor to be used as a position sensor be designed, for example, detects the position of a coupled with the press-in ruler. Based on the path traveled by the press-in piston, the state of the filling process can be determined in a particularly simple and reliable manner.
  • the invention also relates to a die casting apparatus for carrying out the method.
  • the die casting apparatus here comprises a mold cavity formed by a die and a press-fit piston for injecting casting material through an inlet channel into the mold cavity.
  • the object mentioned in the introduction is achieved in that the cross-sectional area of the inlet channel can be changed by means of an actuator during the filling process in a channel section.
  • the cross-sectional area of the inlet channel in a channel section, for example at the gate or near the gate.
  • the cross-sectional area of the inlet channel can be maximized, as a result of which the mold cavity can be better vented.
  • the mold cavity can be filled faster.
  • the filling speed can be changed via a change in the cross-sectional area of the inlet channel by means of the actuator and adapted to the geometry of the casting or of the mold cavity.
  • the cross-sectional area of the inlet channel can be maximized during the holding pressure phase and so that the emphasis phase can be made particularly effective.
  • the cross-sectional area of the inlet channel can be minimized by means of the actuator, so that the casting is separable from the sprue in a particularly simple manner.
  • the die casting device has a piston-cylinder unit with a control piston displaceably mounted in a control cylinder, with which the actuator is coupled. Through the coupling, it is possible to transmit a force acting on the piston-cylinder unit force to the actuator.
  • the actuator for example by means of a piston-cylinder unit, displaceable.
  • a displaceable actuator By means of a displaceable actuator, the cross-sectional area of the inlet channel can be changed in a particularly simple manner. It can be provided that the actuator is directly connected to the actuating piston of the piston-cylinder unit and is displaceable with this. It can also be provided to transmit the displacement of the actuating piston by means of a coupling device, for example a lever device, on the actuator.
  • the actuator is displaceable substantially perpendicular to the flow direction of the casting material in the inlet channel, because in this way the change in the cross-sectional area of the inlet channel by the actuator at a nem predetermined displacement maximum, ie by a relatively small displacement movement of the actuator, the cross-sectional area can be greatly changed.
  • the die casting device has a hydraulic unit, by means of which the actuating cylinder can be acted upon by a working pressure.
  • the actuator remains displaceable even at the high prevailing in the interior of the die casting pressure, it requires a particularly effective application of force. This can be ensured by a hydraulic unit, which is in communication with the actuating cylinder and this applied to a working pressure.
  • a preferred embodiment of the Druckg chipvorraum has a control or regulating valve which controls or regulates the working pressure, because thereby the working pressure and thus the displacement of the actuator can be varied in dependence on a predetermined size from the outside.
  • control or regulating valve is designed as a proportional valve.
  • the use of a proportional valve makes it possible to continuously vary the working pressure. As a result, the working pressure applied to the actuating cylinder can be set very precisely.
  • the Druckgitvortechnische on a control or regulating unit which controls or regulates the control or regulating valve.
  • the control or regulation unit can control or regulate the position of the control or regulating valve, for example according to a predetermined flowchart. It may also be provided that the control or regulation unit controls or regulates the control valve in response to a signal supplied from the outside.
  • the die casting device has at least one sensor which is coupled to the control or regulation unit and which detects a measured variable corresponding to the state of the filling process. Based on the sensor signal can be determined how far the filling has progressed. This makes it possible to provide the control and regulation unit with the measured variable for further processing, control and / or monitoring.
  • the sensor and the control or regulation unit may for example be electrically coupled together.
  • the senor is a position sensor, which detects the position of the press-in piston as a measured variable. Based on the distance covered by the press-in piston, the level of filling of the mold cavity is particularly easy to detect.
  • a position sensor can be realized in a structurally simple manner.
  • the die casting device may have a measuring ruler coupled to the press-in piston, the position of which can be detected by the position sensor.
  • the die casting device has a plurality of sensors, for example a pressure sensor which detects the pressure acting on the press-in piston.
  • a pressure and / or a temperature sensor can be provided, by means of which the internal pressure of the mold cavity and / or the temperature of the casting material in the mold cavity can be detected.
  • the position of the control or regulating valve can be controlled or regulated as a function of a variable that corresponds to the state of the filling process.
  • the control unit can control or regulate depending on a signal supplied to it.
  • the supplied signal is the measurable by the at least one sensor.
  • the control or regulation unit can control or regulate the position of the control or regulating valve and thus the displacement of the actuator in dependence on the position of the press-in piston.
  • a displacement sensor cooperates with the actuating piston for detecting the actual value of the position of the actuating piston and for providing the actual value to the control or regulation unit.
  • a simple control loop can be realized between the control unit and the piston-cylinder unit.
  • the pressurization of the piston-cylinder unit with pressure can be a manipulated variable, and the actual value of the position of the actuating piston can be a controlled variable.
  • Figure 1 a schematic representation of a Druckg automatvorraum invention
  • Figure 2 an illustration of the movement of an actuator of the die-casting device during the filling process.
  • FIG. 1 schematically shows a die-casting apparatus, designated overall by the reference numeral 10, with a first, fixed mold half 12 and a second, movable mold half 14, which cooperate in the usual way with a mold-closing unit known per se and therefore not shown in the drawing.
  • the latter comprises a fixed and a movable platen, which are not shown in the drawing to achieve a better overview and in which one of the two mold halves 12, 14 is held in a known manner.
  • a predeterminable closing force can be exerted on the two mold halves 12, 14.
  • the movable mold half 14 can be brought at a distance from the fixed mold half 12.
  • the two mold halves 12, 14 form between them a mold cavity 16, which has the shape of a casting to be cast and into which a casting material, for example a metallic melt, preferably liquid aluminum or liquid magnesium, can be pressed.
  • the mold cavity 16 has an inlet opening, which is usually referred to as "gate" and which is occupied in Figure 1 by the reference numeral 17.
  • the gate 17 forms the outlet-side end of an inlet channel 18, which communicates with a cylindrical casting chamber 20, which has an inlet opening 21 and in which a press-in piston 22 is displaceably mounted.
  • the press-in piston 22 is fixed to a piston rod 24, which is held with its end facing away from the press-in piston 22 on a working piston 26.
  • the working piston 26 is displaceably mounted in a working cylinder 28 of a total occupied by the reference numeral 29 drive unit.
  • the drive unit 29 has a hydraulically coupled to the working cylinder 28 pressure cylinder 30 in which a pressure piston 32 is slidably mounted.
  • the pressure piston 32 On its side facing the working cylinder 28, the pressure piston 32 carries a pressure pin 34 which dips into the working cylinder 28 on the side of the working cylinder 28 facing away from the piston rod 24.
  • the pressure cylinder 30 is connected via a pressure line 36 with a known per se and therefore not shown in the drawing pressure accumulator in fluid communication receiving hydraulic fluid under pressure.
  • an electrically controllable control valve 38 is connected in the form of a solenoid valve, by means of which the flow connection between the pressure accumulator, not shown in the drawing and the pressure cylinder 30 defined can be opened and closed.
  • the working cylinder 28 is in fluid communication with a storage tank 42 for hydraulic fluid via an outlet conduit 40, so that hydraulic fluid can be discharged from the working cylinder 28 to the storage tank 42 via the outlet conduit 40.
  • the piston rod 24 carries approximately longitudinally a sleeve 44 in the longitudinal direction, on which a support arm 46 is fixed, the ends of a measuring ruler 48 carries, which cooperates with a position sensor 50.
  • the position sensor 50 is over a signal line 52 with an electrical control unit 54 in connection, to which via a control line 56, the control valve 38 is connected. By means of the position sensor 50, the position of the press-fit piston 22 can be detected.
  • the working cylinder 28 also has a pressure sensor 57, which is electrically connected to the control unit 54 via a signal line 58. By means of the pressure sensor 57 of the working piston 26 acting on hydraulic pressure can be detected.
  • the die casting apparatus 10 furthermore has a gas suction device 60 which is known per se and is therefore only schematically illustrated in the drawing and which is in flow connection via a venting channel 61 with an outlet opening 62 which opens into the mold cavity 16.
  • a gas suction device 60 which is known per se and is therefore only schematically illustrated in the drawing and which is in flow connection via a venting channel 61 with an outlet opening 62 which opens into the mold cavity 16.
  • an outlet valve 63 designed as a solenoid valve is arranged in the transition region between the venting channel 61 and the outlet opening 62.
  • a filter 64 Downstream of the outlet valve 63, a filter 64 is connected in the venting channel 61, and downstream of the filter 64, a closing valve 66 is connected in the venting channel 61.
  • Downstream of the closing valve 66 in the flow direction is an air quantity measuring unit 68 connected in the venting channel 61, by means of which the amount of air extracted by the venting duct 61 can be detected.
  • the pressure casting apparatus 10 has a piston-cylinder unit 70 which is arranged in a recess 71 of the fixed mold half 12.
  • the recess 71 opens into a seaward opening of the inlet channel 18.
  • the piston-cylinder unit 70 comprises a positioning cylinder 72 and a displaceably mounted in this actuator piston 74.
  • the actuator piston 74 is rigidly connected via a rod with a guided in the recess 71 actuator 76. In this way, the actuator 76 is mechanically coupled to the actuating piston 74 and displaceable by means of the piston-cylinder assembly 70.
  • the displacement direction of the actuator 76 is perpendicular to the flow direction of the casting material in the inlet channel 18.
  • the piston-cylinder unit 70 facing away from the actuator 76 is wedge-shaped in the embodiment of the die casting shown in Figure 1 and immersed by displacement of the actuating piston 74 in the inlet channel 18 a , In this way, the cross-sectional area of the inlet channel 18 near the gate 17 can be changed by means of the actuator 76.
  • the actuating cylinder 72 of the piston-cylinder assembly 70 is connected via a pressure line 78 with a known per se and therefore not shown in the drawing pressure accumulator in fluid communication, which receives hydraulic fluid under pressure.
  • a control valve 80 is connected, which is designed in the embodiment shown here as a proportional valve.
  • the control valve 80 is connected to the control unit 54 via a control line 82.
  • a displacement sensor 84 cooperates, which is connected via a signal line 86 to the control unit 54.
  • the displacement sensor 84 By means of the displacement sensor 84, the actual value of the position of the actuating piston 74 can be detected. This makes it possible to determine the immersion depth of the actuator 76 coupled to the actuating piston 74 into the inlet channel 18.
  • a temperature sensor 90 is arranged, with which the temperature of the casting material in the mold cavity 16 can be detected and which is connected via a signal line 91 to the control unit 54.
  • a pressure sensor 92 is arranged on the mold cavity 16, by means of which the pressure prevailing in the interior of the mold cavity 16 pressure can be detected and which is connected via a signal line 93 to the control unit 54.
  • the die casting apparatus 10 finally has a display unit 96 which can be controlled by the control unit 54.
  • a metallic melt is pressed into the mold cavity 16 by means of the press-in piston 22.
  • the injection piston 22 assumes a retracted position at the beginning of the filling process, in which it releases the inlet opening 21, so that the metallic melt can be filled into the casting chamber 20.
  • the press-in piston 22 is inserted by means of the drive unit 29 into the casting chamber 20.
  • the position of the press-fit piston 22 is detected by means of the position sensor 50 via the measuring ruler 48 coupled to the press-fit piston 22 and provided via the signal line 52 as a signal corresponding to the state of the filling process.
  • the position of the press-in piston 22 as a function of time is shown schematically by the curve 100.
  • the filling process takes place in two phases, the filling phase F and the holding pressure phase N.
  • the press-in piston 22 moves uniformly at a constant speed into the casting chamber 20 and casting material is introduced via the inlet channel 18 to the gate 17 and further into the mold cavity 16.
  • the previously customary distinction in a Vorhellphase in which the press-in piston is moved very slowly, and a Formhellphase in which the press-in piston is moved very quickly, is eliminated.
  • gases which are present in the mold cavity 16 are discharged via the venting channel 61.
  • the amount of gas detected by the air quantity measuring device 68 is shown schematically in FIG. 2 by the curve 101.
  • a rapid filling of the mold cavity 16 is achieved by maximizing the cross-sectional area of the inlet channel 18 near the gate 17 by means of the actuator 76.
  • the actuator 76 is mechanically coupled to the actuating piston 74 which is slidably mounted in the actuating cylinder 72.
  • the adjusting piston 74 is pulled back far into the adjusting cylinder 72, so that the adjusting member 76 is not or only slightly immersed in the inlet channel 18.
  • the adjusting piston 74 is displaced out of the adjusting cylinder 72 in the direction of the inlet channel 18.
  • FIG. 2 shows the position detected by the displacement sensor 84 of the actuating piston 74 with the curve 102 shown schematically, wherein the cross-sectional area during the filling phase F is increasingly reduced in several stages.
  • the piston-cylinder unit 70 is subjected to a variable working pressure.
  • the control unit 54 controls the position of the control valve 80 via the control line 82, which controls the flow of the hydraulic fluid through the pressure line 78 in a defined manner.
  • the control unit 54 controls the position of the control valve 80 as a function of the position of the press-fit piston 22 detected by means of the position sensor 50 and supplied to it via the signal line 52.
  • the drive unit 29 is activated via a signal line, not shown in the drawing, in such a way that in a subsequent holding pressure phase N the casting material is involved high pressure in the solidifying and the solidification shrinkage underlying casting areas is re-pressed.
  • the control unit 54 controls the position of the control valve 80 at the beginning of the hold-pressure phase N so that the control piston 74 is retracted into the actuating cylinder 72. Due to the coupling of the actuator 76 with the actuating cylinder 74, this is withdrawn from the inlet channel 18, whereby the cross-sectional area of the inlet channel 18 increases near the gate 17. As a result of the large cross-sectional sectional area of the inlet channel 18, the holding pressure phase N is thereby particularly effective.
  • the actuator 76 is displaced back into the inlet channel 18 by means of the actuating piston 74 in the manner already explained, so that its cross-sectional area near the gate 17 is minimized.
  • the casting can be separated in a simple manner from the gate still in the inlet channel 18.
  • the inventive change in the cross-sectional area of the inlet channel 18 by means of the actuator 76 thus the filling process can be optimized and the quality of castings by reducing air inclusions can be improved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for filling the impression of a pressure diecasting device with casting material, wherein the pressure diecasting device has an injection ram for forcing the casting material into the impression through an inlet channel. In order to develop the method in such a way that the impression of the diecasting device can be filled in an easier way, it also being intended to reduce the risk of air inclusions in the casting, it is proposed according to the invention that an adjusting element is used to change the cross-sectional area of the inlet channel in a portion of the channel during the filling operation. Furthermore, a diecasting device for carrying out the method is proposed.

Description

Verfahren zum Befüllen des Formhohlraums einer Druckgießvorrichtung mit Gießmaterial und A method for filling the mold cavity of a die casting with casting material and
Druckgießvorrichtung zur Durchführung des VerfahrensDie casting device for carrying out the method
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen des Formhohlraums einer Druckgießvorrichtung mit Gießmaterial, wobei die Druckgießvorrichtung einen Einpresskolben zum Einpressen des Gießmaterials durch einen Einlasskanal hindurch in den Formhohlraum aufweist.The invention relates to a method for filling the mold cavity of a die casting device with casting material, wherein the die casting device has a press-in piston for pressing the casting material through an inlet channel into the mold cavity.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Druckgießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Moreover, the invention relates to a die casting apparatus for carrying out the method.
Derartige Druckgießvorrichtungen sind beispielsweise aus der EP 0 827 794 Bl bekannt. Mittels eines Einpresskolbens kann Gießmaterial, beispielsweise eine Aluminium- oder Magnesiumschmelze, in den Formhohlraum der Druckgieß- vorrichtung eingepresst werden. Bei der Herstellung derartiger Gussstücke besteht die Gefahr, dass sich Lufteinschlüsse ausbilden, durch die die Qualität der fertigen Gusstücke erheblich vermindert wird.Such die casting devices are known, for example, from EP 0 827 794 B1. By means of a press-fit piston, casting material, for example an aluminum or magnesium melt, can be pressed into the mold cavity of the pressure casting device. In the production of such castings there is a risk that air pockets form, by which the quality of the finished castings is significantly reduced.
Zur Erzielung guter Gießergebnisse ist es dabei üblich, dass der eigentliche Gießprozess in drei Phasen abläuft. In einer ersten Phase, der sogenannten Vorfüllphase, wird das flüssige Gießmaterial mittels des Einpresskolbens durch den Einlasskanal hindurch bis zu einer Eintrittsöffnung des Formhohlraums, dem sogenannten Anschnitt, befördert. In dieser Phase bewegt sich der Einpresskolben mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit, um die Gefahr von Lufteinschlüssen, wie sie beispielsweise bei Verwirbelungen auftreten können, zu minimieren. Anschließend wird in einer zweiten Phase, der Formfüllphase, der Formhohlraum innerhalb kurzer Zeit, die typischerweise unter 100 ms liegt, mit der Schmelze befüllt, indem der Einpresskolben mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird. Die Formfüllphase kann je nach Geometrie des Gussstücks bzw. des Formhohlraums in mehrere Teilphasen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit des Einpresskolbens unterteilt sein. Abschließend wird die im Formhohlraum aushärtende Schmelze in einer dritten Phase, der sogenannten Nachdruckphase, mit einem Druck im Bereich von etwa 400 bar bis 1500 bar beaufschlagt, um das Gießmaterial zu verdichten. Die Verdichtung erfolgt dadurch, dass noch flüssiges Gießmaterial in die erstarrenden und der Erstar- rungsschwindung unterliegenden Gussbereiche nachgepresst wird.To achieve good casting results, it is usual that the actual casting process takes place in three phases. In a first phase, the so-called Vorfüllphase, the liquid casting material is conveyed by means of the injection piston through the inlet channel up to an inlet opening of the mold cavity, the so-called gate. In this phase, the press-in piston moves at a relatively low speed, in order to avoid the danger of air inclusions, as may occur, for example, during turbulence. to minimize. Subsequently, in a second phase, the mold filling phase, the mold cavity is filled with the melt within a short time, which is typically less than 100 ms, by moving the press-in piston at high speed. Depending on the geometry of the casting or of the mold cavity, the mold filling phase can be subdivided into a plurality of partial phases with different speeds of the injection piston. Finally, in a third phase, the so-called hold-pressure phase, the melt curing in the mold cavity is subjected to a pressure in the range from about 400 bar to 1500 bar in order to densify the casting material. The compaction takes place in that still liquid casting material is re-pressed into the solidifying casting zones which are subject to compression shrinkage.
In vielen Fällen wird der Formhohlraum bereits während der Vorfüllphase entlüftet, indem sich darin befindliche Gase über eine Auslassöffnung, die über einen Entlüftungskanal mit einer Gasabsaugvorrichtung in Verbindung steht, austreten können. Trotzdem können die Gussstücke immer noch mit die Qualität herabsetzenden Lufteinschlüssen versehen sein.In many cases, the mold cavity is already vented during the Vorfüllphase by gases therein can escape through an outlet opening, which communicates via a vent channel with a gas suction device, can escape. Nevertheless, the castings may still be provided with quality degrading air pockets.
Als eine Ursache werden hierbei Wellenbildungen des Gießmaterials im Formhohlraum angesehen, die dadurch auftreten können, dass sich die Geschwindigkeit des Einpresskolbens beim Umschalten zwischen den verschiedenen Füllphasen abrupt ändert.As a cause here wave formations of the casting material are considered in the mold cavity, which can occur in that the speed of the press-in piston abruptly changes when switching between the different filling phases.
Eine weitere Ursache ist insbesondere die hohe Geschwindigkeit des Gießmaterials im Bereich des Anschnittes. Um den Formhohlraum gleichmäßig mit flüssigem Gießmaterial befüllen zu können, ohne dass das Gießmaterial in Teilbereichen bereits aushärtet, muss das gesamte Gießmaterial innerhalb kurzer Zeit in den Formhohlraum eingebracht werden. Der Anschnitt ist üblicherweise mit einem kleinen Querschnitt ausgestaltet, damit das ausgehärtete Gussstück leichter von der im Einlasskanal verbleibenden ausgehärteten Schmelze, dem sogenannten Anguss, getrennt werden kann. Auf diese Weise kann die Nachbearbeitung des Gussstücks minimiert werden. Aufgrund des kleinen Querschnitts weist das flüssige Gießmaterial im Bereich des Anschnittes eine sehr hohe Strömungsgeschwindigkeit auf. Dies hat zur Folge, dass das Gießmaterial dazu neigt, im engen Anschnitt zu zerstäuben, wodurch Luft in das Gießmaterial mit eingeschlossen werden kann. Die Luft kann anschließend nicht mehr entweichen, so dass sich Lufteinschlüsse im Gussstück ausbilden.Another cause is in particular the high speed of the casting material in the region of the gate. In order to be able to fill the mold cavity evenly with liquid casting material without the casting material already hardening in some areas, the entire casting material has to be filled within a short time Time are introduced into the mold cavity. The gate is usually designed with a small cross-section so that the hardened casting can be more easily separated from the hardened melt remaining in the inlet channel, the so-called sprue. In this way, the post-processing of the casting can be minimized. Due to the small cross-section, the liquid casting material in the region of the gate has a very high flow velocity. As a result, the casting material tends to sputter in the narrow gate, which may entrap air into the casting material. The air can then no longer escape, so that air pockets form in the casting.
Infolge des engen Anschnittes ist es außerdem erforderlich, das Gießmaterial auch während der Nachdruckphase mit einem sehr hohen Druck zu beaufschlagen. Dies stellt hohe Anforderungen an die mechanische Belastbarkeit der Druckgießform und der Formschließeinheit, die die mehreren Formteile zusammenhält, welche die Druckgießform üblicherweise umfasst.Due to the narrow gate, it is also necessary to apply the casting material during the holding pressure phase with a very high pressure. This places high demands on the mechanical load capacity of the die and the mold clamping unit which holds together the plurality of mold parts which the die usually comprises.
Die Steuerung der verschiedenen Geschwindigkeitsstufen des Einpresskolbens erfolgt häufig mittels einstellbarer Schaltnocken, die an einer Kolbenstange angeordnet sind, an deren freiem Ende der Einpresskolben festgelegt ist. Alternativ kann vorgesehen sein, den Bewegungszustand des Einpresskolbens mittels einer Sensoreinheit zu erfassen und die Geschwindigkeitsstufen des Einpresskolbens als Funktion des Sensorsignals zu steuern (DE 203 03 812 Ul). Beide Lösungen erfordern eine aufwendige Geschwindigkeitssteuerung des Einpresskolbens in Abhängigkeit von der Geometrie des Gusstücks bzw. des Formhohlraums. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Druckgießvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem bzw. der der Formhohlraum einer Druckgießform auf einfachere Weise befüllbar ist, wobei die Gefahr von Lufteinschlüssen im Gussstück vermindert werden soll.The control of the different speed levels of the press-in piston is often carried out by means of adjustable control cams, which are arranged on a piston rod, at the free end of the press-in piston is fixed. Alternatively it can be provided to detect the state of motion of the press-in piston by means of a sensor unit and to control the speed levels of the press-fit piston as a function of the sensor signal (DE 203 03 812 Ul). Both solutions require a complex speed control of the press-in piston depending on the geometry of the casting or the mold cavity. Object of the present invention is to provide a method and a die casting of the type mentioned, with the or the mold cavity of a die is filled in a simpler manner, the risk of air bubbles in the casting is to be reduced.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass man mittels eines Stellorgans die Querschnittsfläche des Einlasskanals während des Befüllvorgangs in einem Kanalabschnitt verändert.This object is achieved in a method of the generic type according to the invention by changing the cross-sectional area of the inlet channel during the filling process in a channel section by means of an actuator.
In die Erfindung fließt der Gedanke mit ein, dass ein dauerhaft enger Anschnitt entfallen kann, wenn man die Querschnittsfläche des Einlasskanals in einem Kanalabschnitt, also beispielsweise am Anschnitt oder nahe des Anschnittes, mittels des Stellorgans verändert.The idea flows into the invention that a permanently narrow gate can be dispensed with if the cross-sectional area of the inlet channel in a channel section, for example at the gate or near the gate, is changed by means of the actuator.
Die Veränderbarkeit der Querschnittsfläche gibt die Möglichkeit, vor und während der Befüllung des Formhohlraumes den Einlasskanal über seine gesamte Länge bis zum Formhohlraum mit einer großen Querschnittsfläche zu versehen. Am Ende des Gießvorganges, also nach Abschluss der Nachdruckphase, kann die Querschnittsfläche in einem Abschnitt des Einlasskanals verringert werden, so dass nach dem Aushärten das Gussteil vom Anguss einfach abgetrennt werden kann.The variability of the cross-sectional area makes it possible to provide the inlet channel over its entire length to the mold cavity with a large cross-sectional area before and during the filling of the mold cavity. At the end of the casting process, ie after completion of the holding pressure phase, the cross-sectional area in a section of the inlet channel can be reduced, so that after curing, the casting can be easily separated from the sprue.
Die Befüllung des Formhohlraumes mit Gießmaterial, das durch einen Einlasskanal mit verhältnismäßig großer Querschnittsfläche gepresst wird, führt zu verbesserten Gießergebnissen. Zu Beginn des Gießvorgangs ist es möglich, den Formhohlraum und den sich daran anschließenden Einlasskanal mit eher großer Querschnittsfläche auf einfache Weise zu entlüften und so das Restgasvolumen im Formhohlraum gegenüber herkömmlichen Druckgießvorrichtungen zu verringern. Auch die Gefahr, dass unter hohem Druck eingepresstes flüssiges Gießmaterial am Anschnitt zerstäubt und dadurch Luft in sich mit einschließt, wird verringert, da ein dauerhaft enger Anschnitt entfallen kann.The filling of the mold cavity with casting material, which is pressed through an inlet channel with a relatively large cross-sectional area, leads to improved casting results. At the beginning of the casting process, it is possible to vent the mold cavity and the adjoining inlet channel with a rather large cross-sectional area in a simple manner and so to reduce the residual gas volume in the mold cavity compared to conventional die casting. The risk that atomized under high pressure liquid casting material at the gate and thereby air includes, is reduced because a permanently narrow bleed can be omitted.
Die Befüllung des Formhohlraumes über einen Einlasskanal mit großer Querschnittsfläche bietet überdies Möglichkeit, den Formhohlraum zügig zu befül- len. Es ist möglich, die Füllgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Geometrie des Formhohlraumes zu variieren, indem die Querschnittsfläche des Einlasskanals in einem Kanalabschnitt mittels des Stellorgans verändert wird. Je nach vorgegebener Geometrie des Formhohlraumes kann vorgesehen sein, die Querschnittsfläche des Einlasskanals und mithin auch die Füllgeschwindigkeit in mehreren Phasen zu variieren.The filling of the mold cavity via an inlet channel with a large cross-sectional area also offers the possibility of quickly filling the mold cavity. It is possible to vary the filling speed depending on the geometry of the mold cavity by changing the cross-sectional area of the inlet duct in a duct section by means of the actuator. Depending on the given geometry of the mold cavity can be provided to vary the cross-sectional area of the inlet channel and thus also the filling speed in several phases.
Die Veränderbarkeit der Querschnittsfläche des Einlasskanals in einem Kanalabschnitt mittels des Stellorgans ermöglicht es außerdem, die Unterscheidung zwischen der Vorfüllphase und der oder den eigentlichen Füllphase(n) aufzuheben. So kann der Einpresskolben gleichmäßig mit konstanter Geschwindigkeit bewegt werden. Dadurch ist es möglich, das Einpresssystem der Druckgießvorrichtung wesentlich zu vereinfachen, weil es nicht mehr erforderlich ist, die Geschwindigkeit des Einpresskolbens während des Befüllvorgangs, mit Ausnahme der Nachdruckphase, zu verändern. Da Geschwindigkeitsänderungen des Einpresskolbens entfallen können, verringert sich darüber hinaus die Gefahr von Lufteinschlüssen im Gießmaterial aufgrund von Wellenbildungen des Gießmaterials. Günstig ist es, wenn man während der Nachdruckphase eine maximale Querschnittsfläche des Einlasskanals einstellt. Dadurch kann die Nachdruckphase besonders effektiv gestaltet werden, denn durch den großen Querschnitt kann der Einpresskolbendruck verhältnismäßig gering gehalten werden, und dennoch kann das aushärtende Gießmaterial wirksam nachgepresst werden. Der geringere Einpresskolbendruck vermindert die auf die Druckgießform und die Formschließeinheit wirkenden Kräfte, so dass diese konstruktiv einfacher ausgestaltet werden können.The variability of the cross-sectional area of the inlet channel in a channel section by means of the actuator also makes it possible to cancel the distinction between the prefilling phase and the actual filling phase (s). Thus, the press-in piston can be moved uniformly at a constant speed. This makes it possible to simplify the press-fit system of the die-casting device substantially, because it is no longer necessary to change the speed of the press-fit piston during the filling process, with the exception of the holding pressure phase. Since changes in the speed of the press-in piston can be dispensed with, the risk of air inclusions in the casting material due to corrugations of the casting material also decreases. It is favorable if, during the holding pressure phase, a maximum cross-sectional area of the inlet channel is set. As a result, the holding pressure phase can be made particularly effective, because the large cross-section of the Einpresskolbendruck can be kept relatively low, and yet the thermosetting casting material can be effectively re-pressed. The lower injection piston pressure reduces the forces acting on the die and the mold clamping unit forces, so that they can be structurally simpler design.
Um das Gussstück besonders einfach vom Anguss zu trennen, ist es von Vorteil, wenn man am Ende der Nachdruckphase die Querschnittsfläche des Einlasskanals minimiert. Insbesondere kann auf diese Weise das Gussstück eventuell ohne weiteren Arbeitsschritt vom Anguss getrennt werden.In order to separate the casting particularly easily from the sprue, it is advantageous if, at the end of the holding pressure phase, the cross-sectional area of the inlet channel is minimized. In particular, in this way, the casting may be separated from the gate without further work step.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens verschiebt man das Stellorgan mittels eines Kolben-Zylinderaggregats. Die Verwendung eines Kolben-Zylinderaggregats zur Verschiebung des Stellorgans ist konstruktiv besonders einfach. Es kann vorgesehen sein, dass man das Kolben-Zylinderaggregat direkt mit dem Stellorgan verbindet, so dass die Verschiebung des Kolbens im Zylinder unmittelbar auf das Stellorgan übertragen werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass man die Verschiebung des Kolbens im Zylinder mittelbar, beispielsweise über eine Hebeleinrichtung, auf das Stellorgan überträgt. Die Benutzung eines Kolben-Zylinderaggregats stellt sicher, dass das Stellorgan auch bei den hohen Drücken, die im Inneren einer Druckgießvorrichtung herrschen, auf einfache Weise verschoben werden kann. Das Kolben-Zylinderaggregat kann mit einem veränderlichen Arbeitsdruck beaufschlagt werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Druckgießvorrichtung eine Steuerungs- oder Regelungseinheit aufweist zum Steuern oder Regeln des Befüllvorgangs. Als günstig hat es sich erwiesen, wenn man den Arbeitsdruck des Kolben-Zylinderaggregats mit der Steuerungs- oder Regelungseinheit steuert oder regelt. Das bietet die Möglichkeit, den Arbeitsdruck beispielsweise nach einem vorgegebenen Ablaufschema, das von der Geometrie des Formhohlraums vorgegeben sein kann, zu verändern. Es kann auch vorgesehen sein, dass man mittels der Steuerungs- oder Regelungseinheit den Arbeitsdruck in Abhängigkeit eines ihr von außen zugeführten Signals steuert oder regelt.In a preferred embodiment of the method according to the invention shifts the actuator by means of a piston-cylinder unit. The use of a piston-cylinder unit to move the actuator is structurally particularly simple. It can be provided that the piston-cylinder unit connects directly to the actuator, so that the displacement of the piston in the cylinder can be transmitted directly to the actuator. It can also be provided that the displacement of the piston in the cylinder indirectly, for example via a lever device, transmits to the actuator. The use of a piston-cylinder unit ensures that the actuator can be easily moved even at the high pressures that prevail inside a die casting device. The piston-cylinder unit can be acted upon by a variable working pressure. It can be provided that the die casting device has a control or regulation unit for controlling or regulating the filling process. As low it has been proven, if one controls or regulates the working pressure of the piston-cylinder unit with the control or regulation unit. This offers the possibility of changing the working pressure, for example, according to a predetermined flow diagram, which may be predetermined by the geometry of the mold cavity. It can also be provided that the working pressure is controlled or regulated by means of the control or regulating unit as a function of a signal supplied to it from the outside.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens er- fasst man mit einem oder mehreren Sensoren eine dem Stand des Befüllvorgangs entsprechende Messgröße. Anhand des Ausgangssignals des mindestens einen Sensors ist feststellbar, wie weit der Befüllvorgang vorangeschritten ist. Dies kann der Kontrolle und Überwachung des Befüllvorgangs dienen. Es ist auch möglich, dass mindestens ein Sensor die dem Stand des Befüllvorgangs entsprechende Messgröße einer Steuerungs- oder Regelungseinheit zur weiteren Verarbeitung bereitstellt, also insbesondere zur Steuerung des Arbeitsdruckes des Kolben-Zylinderaggregates.In a preferred embodiment of the method according to the invention, one or more sensors detect a measured variable corresponding to the status of the filling process. On the basis of the output signal of the at least one sensor can be determined how far the filling has progressed. This can serve to control and monitor the filling process. It is also possible for at least one sensor to provide the measured variable corresponding to the state of the filling process to a control or regulation unit for further processing, that is to say in particular for controlling the working pressure of the piston-cylinder assembly.
Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn man als Messgröße die Position des Einpresskolbens erfasst, denn der Einpresskolben nimmt je nach Stand des Befüllvorgangs eine unterschiedliche Position ein und diese Position ist auf einfache Weise erfassbar. So kann der Sensor als Positionssensor aus- gestaltet sein, der beispielsweise die Stellung eines mit dem Einpresskolben gekoppelten Messlineals detektiert. Anhand des vom Einpresskolben zurückgelegten Weges lässt sich besonders einfach und zuverlässig der Stand des Befüllvorgangs ermitteln.It has proved to be particularly favorable if the position of the press-in piston is detected as a measured variable, since the press-in piston assumes a different position depending on the state of the filling process and this position can be detected in a simple manner. This allows the sensor to be used as a position sensor be designed, for example, detects the position of a coupled with the press-in ruler. Based on the path traveled by the press-in piston, the state of the filling process can be determined in a particularly simple and reliable manner.
Wie eingangs erläutert, betrifft die Erfindung auch eine Druckgießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Druckgießvorrichtung umfasst hierbei einen von einer Druckgießform ausgebildeten Formhohlraum und einen Einpresskolben zum Einpressen von Gießmaterial durch einen Einlasskanal hindurch in den Formhohlraum. Bei einer derartigen Druckgießvorrichtung wird die eingangs erwähnte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Querschnittsfläche des Einlasskanals mittels eines Stellorgans während des Befüllvorgangs in einem Kanalabschnitt veränderbar ist.As explained above, the invention also relates to a die casting apparatus for carrying out the method. The die casting apparatus here comprises a mold cavity formed by a die and a press-fit piston for injecting casting material through an inlet channel into the mold cavity. In such a pressure casting apparatus, the object mentioned in the introduction is achieved in that the cross-sectional area of the inlet channel can be changed by means of an actuator during the filling process in a channel section.
Es wurde bereits ausgeführt, dass es von Vorteil ist, während des Befüllvorgangs die Querschnittsfläche des Einlasskanals in einem Kanalabschnitt, also beispielsweise am Anschnitt oder nahe des Anschnittes, zu verändern. So kann zu Beginn des Befüllvorgangs die Querschnittsfläche des Einlasskanals maxi- miert sein, wodurch der Formhohlraum besser entlüftbar ist. Außerdem ist dadurch die Gefahr von Lufteinschlüssen im Gussstück infolge des unter hohem Druck an einem Anschnitt mit kleiner Querschnittsfläche zerstäubenden Gießmaterials verringerbar. Darüber hinaus ist der Formhohlraum schneller befüll- bar. Im Laufe des Befüllvorgangs kann über eine Veränderung der Querschnittsfläche des Einlasskanals mittels des Stellorgans die Befüllgeschwindig- keit verändert und an die Geometrie des Gussstückes bzw. des Formhohlraums angepasst werden. Nach dem Ende der Formfüllphase kann während der Nachdruckphase die Querschnittsfläche des Einlasskanals maximiert und damit die Nachdruckphase besonders effektiv gestaltet werden. Insbesondere ist es möglich, die auf die Druckgießform und die Formschließeinheit wirkenden Kräfte durch eine Nachdruckphase mit maximierter Querschnittsfläche des Einlasskanals geringer zu halten. Am Ende der Nachdruckphase, unmittelbar vor dem Erstarren des Gießmaterials, kann mittels des Stellorgans die Querschnittsfläche des Einlasskanals minimiert werden, so dass das Gussstück auf besonders einfache Weise vom Anguss trennbar ist.It has already been stated that it is advantageous during the filling process to change the cross-sectional area of the inlet channel in a channel section, for example at the gate or near the gate. Thus, at the beginning of the filling process, the cross-sectional area of the inlet channel can be maximized, as a result of which the mold cavity can be better vented. In addition, thereby the risk of air bubbles in the casting due to the high pressure at a gate with a small cross-sectional area atomizing casting material can be reduced. In addition, the mold cavity can be filled faster. In the course of the filling process, the filling speed can be changed via a change in the cross-sectional area of the inlet channel by means of the actuator and adapted to the geometry of the casting or of the mold cavity. After the end of the mold filling phase, the cross-sectional area of the inlet channel can be maximized during the holding pressure phase and so that the emphasis phase can be made particularly effective. In particular, it is possible to keep the forces acting on the die and the mold clamping unit by a Nachdruckphase with maximized cross-sectional area of the inlet channel smaller. At the end of the holding pressure phase, immediately before the solidification of the casting material, the cross-sectional area of the inlet channel can be minimized by means of the actuator, so that the casting is separable from the sprue in a particularly simple manner.
Günstig ist es, wenn die Druckgießvorrichtung ein Kolben-Zylinderaggregat mit einem in einem Stellzylinder verschiebbar gelagerten Stellkolben aufweist, mit dem das Stellorgan gekoppelt ist. Durch die Kopplung ist es möglich, eine das Kolben-Zylinderaggregat beaufschlagende Kraft auf das Stellorgan zu übertragen.It is advantageous if the die casting device has a piston-cylinder unit with a control piston displaceably mounted in a control cylinder, with which the actuator is coupled. Through the coupling, it is possible to transmit a force acting on the piston-cylinder unit force to the actuator.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Druckgießvorrichtung ist das Stellorgan, beispielsweise mittels eines Kolben-Zylinderaggregats, verschiebbar. Mittels eines verschiebbaren Stellorgans kann die Querschnittsfläche des Einlasskanals auf besonders einfache Weise verändert werden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Stellorgan unmittelbar mit dem Stellkolben des Kolben- Zylinderaggregats verbunden und mit diesem verschiebbar ist. Es kann auch vorgesehen sein, die Verschiebung des Stellkolbens mittels einer Kopplungseinrichtung, beispielsweise einer Hebeleinrichtung, auf das Stellorgan zu übertragen.In a preferred embodiment of the die casting device, the actuator, for example by means of a piston-cylinder unit, displaceable. By means of a displaceable actuator, the cross-sectional area of the inlet channel can be changed in a particularly simple manner. It can be provided that the actuator is directly connected to the actuating piston of the piston-cylinder unit and is displaceable with this. It can also be provided to transmit the displacement of the actuating piston by means of a coupling device, for example a lever device, on the actuator.
Bevorzugt ist das Stellorgan im Wesentlichen senkrecht zur Flussrichtung des Gießmaterials im Einlasskanal verschiebbar, denn auf diese Weise ist die Änderung der Querschnittsfläche des Einlasskanals durch das Stellorgan bei ei- nem vorgegebenem Verschiebeweg maximal, d.h. durch eine verhältnismäßig kleine Verschiebebewegung des Stellorgans kann die Querschnittsfläche stark verändert werden.Preferably, the actuator is displaceable substantially perpendicular to the flow direction of the casting material in the inlet channel, because in this way the change in the cross-sectional area of the inlet channel by the actuator at a nem predetermined displacement maximum, ie by a relatively small displacement movement of the actuator, the cross-sectional area can be greatly changed.
Günstig ist es, wenn die Druckgießvorrichtung eine Hydraulikeinheit aufweist, mittels derer der Stellzylinder mit einem Arbeitsdruck beaufschlagbar ist. Damit das Stellorgan auch bei den hohen im Inneren der Druckgießvorrichtung herrschenden Drücken verschiebbar bleibt, bedarf es einer besonders effektiven Kraftbeaufschlagung. Diese kann durch eine Hydraulikeinheit gewährleistet werden, die mit dem Stellzylinder in Verbindung steht und diesen mit einem Arbeitsdruck beaufschlagt.It is advantageous if the die casting device has a hydraulic unit, by means of which the actuating cylinder can be acted upon by a working pressure. Thus, the actuator remains displaceable even at the high prevailing in the interior of the die casting pressure, it requires a particularly effective application of force. This can be ensured by a hydraulic unit, which is in communication with the actuating cylinder and this applied to a working pressure.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Druckgießvorrichtung weist ein Steueroder Regelventil auf, das den Arbeitsdruck steuert oder regelt, denn dadurch kann der Arbeitsdruck und damit die Verschiebung des Stellorgans in Abhängigkeit von einer von außen vorgegebenen Größe variiert werden.A preferred embodiment of the Druckgießvorrichtung has a control or regulating valve which controls or regulates the working pressure, because thereby the working pressure and thus the displacement of the actuator can be varied in dependence on a predetermined size from the outside.
Besonders günstig ist es dabei, wenn das Steuer- oder Regelventil als Proportionalventil ausgebildet ist. Der Einsatz eines Proportionalventils erlaubt es, den Arbeitsdruck kontinuierlich zu variieren. Dadurch kann der den Stellzylinder beaufschlagende Arbeitsdruck sehr genau eingestellt werden.It is particularly advantageous if the control or regulating valve is designed as a proportional valve. The use of a proportional valve makes it possible to continuously vary the working pressure. As a result, the working pressure applied to the actuating cylinder can be set very precisely.
Bevorzugt weist die Druckgießvorrichtung eine Steuerungs- oder Regelungseinheit auf, die das Steuer- oder Regelventil steuert oder regelt. Die Steuerungs- oder Regelungseinheit kann hierbei die Stellung des Steuer- oder Regelventils beispielsweise nach einem vorgegebenen Ablaufschema steuern oder regeln. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerungs- oder Regelungs- einheit das Steuer- oder Regelventil in Abhängigkeit eines ihr von außen zugeführten Signals steuert oder regelt.Preferably, the Druckgießvorrichtung on a control or regulating unit which controls or regulates the control or regulating valve. In this case, the control or regulation unit can control or regulate the position of the control or regulating valve, for example according to a predetermined flowchart. It may also be provided that the control or regulation unit controls or regulates the control valve in response to a signal supplied from the outside.
Von Vorteil ist es, wenn die Druckgießvorrichtung mindestens einen mit der Steuerungs- oder Regelungseinheit gekoppelten Sensor aufweist, der eine dem Stand des Befüllvorgangs entsprechende Messgröße erfasst. Anhand des Sensorsignals ist feststellbar, wie weit der Befüllvorgang vorangeschritten ist. Dies gibt die Möglichkeit, der Steuerungs- und Regelungseinheit die Messgröße zur weiteren Verarbeitung, zur Kontrolle und/oder zur Überwachung bereitzustellen. Der Sensor und die Steuerungs- oder Regelungseinheit können beispielsweise elektrisch miteinander gekoppelt sein.It is advantageous if the die casting device has at least one sensor which is coupled to the control or regulation unit and which detects a measured variable corresponding to the state of the filling process. Based on the sensor signal can be determined how far the filling has progressed. This makes it possible to provide the control and regulation unit with the measured variable for further processing, control and / or monitoring. The sensor and the control or regulation unit may for example be electrically coupled together.
Bevorzugt ist der Sensor ein Positionssensor, der als Messgröße die Stellung des Einpresskolbens erfasst. Anhand des zurückgelegten Weges des Einpresskolbens ist der Stand der Befüllung des Formhohlraumes besonders einfach feststellbar. Außerdem ist ein Positionssensor auf konstruktiv einfache Weise realisierbar. Beispielsweise kann die Druckgießvorrichtung ein mit dem Einpresskolben gekoppeltes Messlineal aufweisen, dessen Stellung vom Positionssensor erfasst werden kann.Preferably, the sensor is a position sensor, which detects the position of the press-in piston as a measured variable. Based on the distance covered by the press-in piston, the level of filling of the mold cavity is particularly easy to detect. In addition, a position sensor can be realized in a structurally simple manner. For example, the die casting device may have a measuring ruler coupled to the press-in piston, the position of which can be detected by the position sensor.
Es kann vorgesehen sein, dass die Druckgießvorrichtung mehrere Sensoren aufweist, beispielsweise einen den auf den Einpresskolben wirkenden Druck erfassenden Drucksensor. Des Weiteren können beispielsweise ein Druck- und/oder ein Temperatursensor vorgesehen sein, mittels derer der Innendruck des Formhohlraums und/oder die Temperatur des Gießmaterials im Formhohlraum erfassbar ist. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckgießvorrichtung ist die Stellung des Steuer- oder Regelventils in Abhängigkeit von einer dem Stand des Befüllvorgangs entsprechenden Größe steuerbar oder regelbar. Wie bereits erläutert, kann die Steuerungs- oder Regelungseinheit in Abhängigkeit eines ihr zugeführten Signals steuern oder regeln. Insbesondere ist es möglich, dass das zugeführte Signal die von dem mindestens einen Sensor erfassbare Messgröße ist. Bevorzugt kann die Steuerungsoder Regelungseinheit die Stellung des Steuer- oder Regelventils und damit die Verschiebung des Stellorgans in Abhängigkeit von der Stellung des Einpresskolbens steuern oder regeln.It can be provided that the die casting device has a plurality of sensors, for example a pressure sensor which detects the pressure acting on the press-in piston. Furthermore, for example, a pressure and / or a temperature sensor can be provided, by means of which the internal pressure of the mold cavity and / or the temperature of the casting material in the mold cavity can be detected. In a particularly preferred embodiment of the die-casting device according to the invention, the position of the control or regulating valve can be controlled or regulated as a function of a variable that corresponds to the state of the filling process. As already explained, the control unit can control or regulate depending on a signal supplied to it. In particular, it is possible that the supplied signal is the measurable by the at least one sensor. Preferably, the control or regulation unit can control or regulate the position of the control or regulating valve and thus the displacement of the actuator in dependence on the position of the press-in piston.
Günstig ist es, wenn ein Wegsensor mit dem Stellkolben zusammenwirkt zum Erfassen des Istwerts der Stellung des Stellkolbens und zum Bereitstellen des Istwerts an die Steuerungs- oder Regelungseinheit. Auf diese Weise ist zwischen der Steuerungs- oder Regelungseinheit und dem Kolben-Zylinderaggregat ein einfacher Regelkreis realisierbar. In diesem Regelkreis kann die Beaufschlagung des Kolben-Zylinderaggregats mit Druck eine Stellgröße sein, und der Istwert der Stellung des Stellkolbens kann eine Regelgröße sein.It is advantageous if a displacement sensor cooperates with the actuating piston for detecting the actual value of the position of the actuating piston and for providing the actual value to the control or regulation unit. In this way, a simple control loop can be realized between the control unit and the piston-cylinder unit. In this control circuit, the pressurization of the piston-cylinder unit with pressure can be a manipulated variable, and the actual value of the position of the actuating piston can be a controlled variable.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:The following description of a preferred embodiment of the invention serves in conjunction with the drawings for further explanation. Show it:
Figur 1 : eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Druckgießvorrichtung, und Figur 2: eine Veranschaulichung der Bewegung eines Stellorgans der Druckgießvorrichtung während des Befüllvorgangs.Figure 1: a schematic representation of a Druckgießvorrichtung invention, and Figure 2: an illustration of the movement of an actuator of the die-casting device during the filling process.
In Figur 1 ist schematisch eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegte Druckgießvorrichtung dargestellt mit einer ersten, feststehenden Formhälfte 12 und einer zweiten, beweglichen Formhälfte 14, die in üblicher Weise mit einer an sich bekannten und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellten Formschließeinheit zusammenwirken. Letztere umfasst eine feststehende und eine bewegliche Aufspannplatte, die in der Zeichnung zur Erzielung einer besseren Übersicht nicht dargestellt sind und an denen jeweils eine der beiden Formhälften 12, 14 in bekannter Weise gehalten ist. Mittels der Formschließeinheit kann auf die beiden Formhälften 12, 14 eine vorgebbare Schließkraft ausgeübt werden. Zum Entnehmen eines fertigen Gussteils kann die bewegliche Formhälfte 14 in Abstand zur feststehenden Formhälfte 12 gebracht werden.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 schematically shows a die-casting apparatus, designated overall by the reference numeral 10, with a first, fixed mold half 12 and a second, movable mold half 14, which cooperate in the usual way with a mold-closing unit known per se and therefore not shown in the drawing. The latter comprises a fixed and a movable platen, which are not shown in the drawing to achieve a better overview and in which one of the two mold halves 12, 14 is held in a known manner. By means of the mold clamping unit, a predeterminable closing force can be exerted on the two mold halves 12, 14. To remove a finished casting, the movable mold half 14 can be brought at a distance from the fixed mold half 12.
Die beiden Formhälften 12, 14 bilden zwischen sich einen Formhohlraum 16 aus, der die Form eines zu gießenden Gussstücks aufweist und in den ein Gießmaterial, beispielsweise eine metallische Schmelze, vorzugsweise flüssiges Aluminium oder flüssiges Magnesium, eingepresst werden kann. Hierzu weist der Formhohlraum 16 eine Eintrittsöffnung auf, die üblicherweise als "Anschnitt" bezeichnet wird und die in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 17 belegt ist. Der Anschnitt 17 bildet das auslassseitige Ende eines Einlasskanals 18, der mit einer zylindrischen Gießkammer 20 in Verbindung steht, die eine Einlassöffnung 21 aufweist und in der ein Einpresskolben 22 verschiebbar gelagert ist. Der Einpresskolben 22 ist an einer Kolbenstange 24 festgelegt, die mit ihrem dem Einpresskolben 22 abgewandten Ende an einem Arbeitskolben 26 gehalten ist. Der Arbeitskolben 26 ist in einem Arbeitszylinder 28 einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 29 belegten Antriebseinheit verschiebbar gelagert. Die Antriebseinheit 29 weist einen hydraulisch mit dem Arbeitszylinder 28 gekoppelten Druckzylinder 30 auf, in dem ein Druckkolben 32 verschiebbar gelagert ist. Auf seiner dem Arbeitszylinder 28 zugewandten Stirnseite trägt der Druckkolben 32 einen Druckzapfen 34, der auf der der Kolbenstange 24 abgewandten Seite des Arbeitszylinders 28 in den Arbeitszylinder 28 eintaucht.The two mold halves 12, 14 form between them a mold cavity 16, which has the shape of a casting to be cast and into which a casting material, for example a metallic melt, preferably liquid aluminum or liquid magnesium, can be pressed. For this purpose, the mold cavity 16 has an inlet opening, which is usually referred to as "gate" and which is occupied in Figure 1 by the reference numeral 17. The gate 17 forms the outlet-side end of an inlet channel 18, which communicates with a cylindrical casting chamber 20, which has an inlet opening 21 and in which a press-in piston 22 is displaceably mounted. The press-in piston 22 is fixed to a piston rod 24, which is held with its end facing away from the press-in piston 22 on a working piston 26. The working piston 26 is displaceably mounted in a working cylinder 28 of a total occupied by the reference numeral 29 drive unit. The drive unit 29 has a hydraulically coupled to the working cylinder 28 pressure cylinder 30 in which a pressure piston 32 is slidably mounted. On its side facing the working cylinder 28, the pressure piston 32 carries a pressure pin 34 which dips into the working cylinder 28 on the side of the working cylinder 28 facing away from the piston rod 24.
Der Druckzylinder 30 steht über eine Druckleitung 36 mit einem an sich bekannten und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellten Druckspeicher in Strömungsverbindung, der unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit aufnimmt. In die Druckleitung 36 ist ein elektrisch ansteuerbares Steuerventil 38 geschaltet in Form eines Magnetventils, mit dessen Hilfe die Strömungsverbindung zwischen dem in der Zeichnung nicht dargestellten Druckspeicher und dem Druckzylinder 30 definiert geöffnet und geschlossen werden kann.The pressure cylinder 30 is connected via a pressure line 36 with a known per se and therefore not shown in the drawing pressure accumulator in fluid communication receiving hydraulic fluid under pressure. In the pressure line 36, an electrically controllable control valve 38 is connected in the form of a solenoid valve, by means of which the flow connection between the pressure accumulator, not shown in the drawing and the pressure cylinder 30 defined can be opened and closed.
Der Arbeitszylinder 28 steht über eine Auslassleitung 40 mit einem Vorratstank 42 für Hydraulikflüssigkeit in Strömungsverbindung, so dass über die Auslassleitung 40 Hydraulikflüssigkeit vom Arbeitszylinder 28 an den Vorratstank 42 abgegeben werden kann.The working cylinder 28 is in fluid communication with a storage tank 42 for hydraulic fluid via an outlet conduit 40, so that hydraulic fluid can be discharged from the working cylinder 28 to the storage tank 42 via the outlet conduit 40.
Die Kolbenstange 24 trägt in Längsrichtung ungefähr mittig eine Hülse 44, an der ein Tragarm 46 festgelegt ist, der endseitig ein Messlineal 48 trägt, das mit einem Positionssensor 50 zusammenwirkt. Der Positionssensor 50 steht über eine Signalleitung 52 mit einer elektrischen Steuerungseinheit 54 in Verbindung, an die über eine Steuerleitung 56 das Steuerventil 38 angeschlossen ist. Mittels des Positionssensors 50 kann die Stellung des Einpresskolbens 22 er- fasst werden.The piston rod 24 carries approximately longitudinally a sleeve 44 in the longitudinal direction, on which a support arm 46 is fixed, the ends of a measuring ruler 48 carries, which cooperates with a position sensor 50. The position sensor 50 is over a signal line 52 with an electrical control unit 54 in connection, to which via a control line 56, the control valve 38 is connected. By means of the position sensor 50, the position of the press-fit piston 22 can be detected.
Der Arbeitszylinder 28 weist ferner einen Drucksensor 57 auf, der mit der Steuerungseinheit 54 über eine Signalleitung 58 elektrisch verbunden ist. Mittels des Drucksensors 57 kann der den Arbeitskolben 26 beaufschlagende Hydraulikdruck erfasst werden.The working cylinder 28 also has a pressure sensor 57, which is electrically connected to the control unit 54 via a signal line 58. By means of the pressure sensor 57 of the working piston 26 acting on hydraulic pressure can be detected.
Die Druckgießvorrichtung 10 weist darüber hinaus eine an sich bekannte und deshalb in der Zeichnung nur schematisch dargestellte Gasabsaugvorrichtung 60 auf, die über einen Entlüftungskanal 61 mit einer in den Formhohlraum 16 einmündenden Auslassöffnung 62 in Strömungsverbindung steht. Im Übergangsbereich zwischen dem Entlüftungskanal 61 und der Auslassöffnung 62 ist ein als Magnetventil ausgestaltetes Auslassventil 63 angeordnet. Stromabwärts des Auslassventils 63 ist in den Entlüftungskanal 61 ein Filter 64 geschaltet, und stromabwärts des Filters 64 ist in den Entlüftungskanal 61 ein Schließventil 66 geschaltet. Dem Schließventil 66 in Strömungsrichtung nachgeordnet ist eine in den Entlüftungskanal 61 geschaltete Luftmengenmesseinheit 68, mittels derer die durch den Entlüftungskanal 61 abgesaugte Luftmenge erfassbar ist.The die casting apparatus 10 furthermore has a gas suction device 60 which is known per se and is therefore only schematically illustrated in the drawing and which is in flow connection via a venting channel 61 with an outlet opening 62 which opens into the mold cavity 16. In the transition region between the venting channel 61 and the outlet opening 62, an outlet valve 63 designed as a solenoid valve is arranged. Downstream of the outlet valve 63, a filter 64 is connected in the venting channel 61, and downstream of the filter 64, a closing valve 66 is connected in the venting channel 61. Downstream of the closing valve 66 in the flow direction is an air quantity measuring unit 68 connected in the venting channel 61, by means of which the amount of air extracted by the venting duct 61 can be detected.
Die erfindungsgemäße Druckgießvorrichtung 10 weist ein Kolben-Zylinderaggregat 70 auf, das in einer Aussparung 71 der feststehenden Formhälfte 12 angeordnet ist. Die Aussparung 71 mündet in einer seewärtigen Öffnung des Einlasskanals 18. Das Kolben-Zylinderaggregat 70 umfasst einen Stellzylinder 72 und einen in diesem verschiebbar gelagerten Stellkolben 74. Der Stellkolben 74 ist über eine Stange starr mit einem in der Aussparung 71 geführten Stellorgan 76 verbunden. Auf diese Weise ist das Stellorgan 76 mechanisch mit dem Stellkolben 74 gekoppelt und mittels des Kolben-Zylinderaggregats 70 verschiebbar. Die Verschiebungsrichtung des Stellorgans 76 ist senkrecht zur Flussrichtung des Giessmaterials im Einlasskanal 18. Die dem Kolben-Zylinderaggregat 70 abgewandte Seite des Stellorgans 76 ist in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Druckgießvorrichtung keilförmig ausgestaltet und taucht durch Verschiebung des Stellkolbens 74 in den Einlasskanal 18 ein. Auf diese Weise lässt sich mittels des Stellorgans 76 die Querschnittsfläche des Einlasskanals 18 nahe des Anschnittes 17 verändern.The pressure casting apparatus 10 according to the invention has a piston-cylinder unit 70 which is arranged in a recess 71 of the fixed mold half 12. The recess 71 opens into a seaward opening of the inlet channel 18. The piston-cylinder unit 70 comprises a positioning cylinder 72 and a displaceably mounted in this actuator piston 74. The actuator piston 74 is rigidly connected via a rod with a guided in the recess 71 actuator 76. In this way, the actuator 76 is mechanically coupled to the actuating piston 74 and displaceable by means of the piston-cylinder assembly 70. The displacement direction of the actuator 76 is perpendicular to the flow direction of the casting material in the inlet channel 18. The piston-cylinder unit 70 facing away from the actuator 76 is wedge-shaped in the embodiment of the die casting shown in Figure 1 and immersed by displacement of the actuating piston 74 in the inlet channel 18 a , In this way, the cross-sectional area of the inlet channel 18 near the gate 17 can be changed by means of the actuator 76.
Der Stellzylinder 72 des Kolben-Zylinderaggregats 70 steht über eine Druckleitung 78 mit einem an sich bekannten und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellten Druckspeicher in Strömungsverbindung, der unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit aufnimmt. In die Druckleitung 78 ist ein Steuerventil 80 geschaltet, das in der hier dargestellten Ausführungsform als Proportionalventil ausgestaltet ist. Das Steuerventil 80 ist über eine Steuerleitung 82 an die Steuerungseinheit 54 angeschlossen.The actuating cylinder 72 of the piston-cylinder assembly 70 is connected via a pressure line 78 with a known per se and therefore not shown in the drawing pressure accumulator in fluid communication, which receives hydraulic fluid under pressure. In the pressure line 78, a control valve 80 is connected, which is designed in the embodiment shown here as a proportional valve. The control valve 80 is connected to the control unit 54 via a control line 82.
Mit dem Stellkolben 74 wirkt ein Wegsensor 84 zusammen, der über eine Signalleitung 86 mit der Steuerungseinheit 54 verbunden ist. Mittels des Wegsensors 84 kann der Istwert der Stellung des Stellkolbens 74 erfasst werden. Dies ermöglicht es, die Eintauchtiefe des mit dem Stellkolben 74 gekoppelten Stellorgans 76 in den Einlasskanal 18 zu ermitteln. Am Formhohlraum 16 ist ein Temperatursensor 90 angeordnet, mit dem die Temperatur des Gießmaterials im Formhohlraum 16 erfasst werden kann und der über eine Signalleitung 91 mit der Steuerungseinheit 54 verbunden ist.With the control piston 74, a displacement sensor 84 cooperates, which is connected via a signal line 86 to the control unit 54. By means of the displacement sensor 84, the actual value of the position of the actuating piston 74 can be detected. This makes it possible to determine the immersion depth of the actuator 76 coupled to the actuating piston 74 into the inlet channel 18. At the mold cavity 16, a temperature sensor 90 is arranged, with which the temperature of the casting material in the mold cavity 16 can be detected and which is connected via a signal line 91 to the control unit 54.
Darüber hinaus ist am Formhohlraum 16 ein Drucksensor 92 angeordnet, mittels dem der im Inneren des Formhohlraums 16 herrschende Druck erfassbar ist und der über eine Signalleitung 93 mit der Steuerungseinheit 54 verbunden ist.In addition, a pressure sensor 92 is arranged on the mold cavity 16, by means of which the pressure prevailing in the interior of the mold cavity 16 pressure can be detected and which is connected via a signal line 93 to the control unit 54.
Die Druckgießvorrichtung 10 weist schließlich eine Anzeigeeinheit 96 auf, die von der Steuerungseinheit 54 ansteuerbar ist.The die casting apparatus 10 finally has a display unit 96 which can be controlled by the control unit 54.
Zur Herstellung eines Gussstücks wird eine metallische Schmelze mittels des Einpresskolbens 22 in den Formhohlraum 16 eingepresst. Der Einpresskolben 22 nimmt zu Beginn des Befüllvorgangs eine zurückgezogene Stellung ein, in der er die Einlassöffnung 21 freigibt, so dass die metallische Schmelze in die Gießkammer 20 eingefüllt werden kann. Anschließend wird der Einpresskolben 22 mittels der Antriebseinheit 29 in die Gießkammer 20 eingeschoben. Die Stellung des Einpresskolbens 22 wird über das mit dem Einpresskolben 22 gekoppelte Messlineal 48 mittels des Positionssensors 50 erfasst und als dem Stand des Befüllvorgangs entsprechendes Signal der Steuerungseinheit 54 über die Signalleitung 52 bereitgestellt. In Figur 2 ist die Stellung des Einpresskolbens 22 in Abhängigkeit von der Zeit schematisch durch den Kurvenverlauf 100 wiedergegeben.To produce a casting, a metallic melt is pressed into the mold cavity 16 by means of the press-in piston 22. The injection piston 22 assumes a retracted position at the beginning of the filling process, in which it releases the inlet opening 21, so that the metallic melt can be filled into the casting chamber 20. Subsequently, the press-in piston 22 is inserted by means of the drive unit 29 into the casting chamber 20. The position of the press-fit piston 22 is detected by means of the position sensor 50 via the measuring ruler 48 coupled to the press-fit piston 22 and provided via the signal line 52 as a signal corresponding to the state of the filling process. In Figure 2, the position of the press-in piston 22 as a function of time is shown schematically by the curve 100.
Anhand des Kurvenverlaufs 100 ist erkennbar, dass der Befüllvorgang in zwei Phasen abläuft, der Füllphase F und der Nachdruckphase N. Während der Füll- phase F bewegt sich der Einpresskolben 22 gleichmäßig mit konstanter Geschwindigkeit in die Gießkammer 20 hinein und Gießmaterial wird über den Einlasskanal 18 zum Anschnitt 17 und weiter in den Formhohlraum 16 eingefüllt. Die bisher übliche Unterscheidung in eine Vorfüllphase, in der der Einpresskolben sehr langsam bewegt wird, und eine Formfüllphase, in der der Einpresskolben sehr schnell bewegt wird, entfällt. Das Eindringen des Gießmaterials in den Einlasskanal 18 hat zur Folge, dass über den Entlüftungskanal 61 sich im Formhohlraum 16 befindliche Gase abgegeben werden. Die durch die Luftmengenmesseinrichtung 68 erfasste Gasmenge ist in Figur 2 schematisch durch den Kurvenverlauf 101 dargestellt.It can be seen from the course of the curve 100 that the filling process takes place in two phases, the filling phase F and the holding pressure phase N. During the filling process phase F, the press-in piston 22 moves uniformly at a constant speed into the casting chamber 20 and casting material is introduced via the inlet channel 18 to the gate 17 and further into the mold cavity 16. The previously customary distinction in a Vorfüllphase in which the press-in piston is moved very slowly, and a Formfüllphase in which the press-in piston is moved very quickly, is eliminated. As a result of the penetration of the casting material into the inlet channel 18, gases which are present in the mold cavity 16 are discharged via the venting channel 61. The amount of gas detected by the air quantity measuring device 68 is shown schematically in FIG. 2 by the curve 101.
Zu Beginn der Füllphase F wird eine rasche Befüllung des Formhohlraums 16 dadurch erzielt, dass die Querschnittsfläche des Einlasskanals 18 nahe des Anschnittes 17 mittels des Stellorgans 76 maximiert wird. Wie bereits erläutert, ist das Stellorgan 76 mechanisch mit dem Stellkolben 74 gekoppelt, der in dem Stellzylinder 72 verschiebbar gelagert ist. Zu Beginn der Füllphase F ist der Stellkolben 74 weit in den Stellzylinder 72 zurückgezogen, so dass das Stellorgan 76 nicht oder nur gering in den Einlasskanal 18 eintaucht. Im weiteren Verlauf der Füllphase F wird der Stellkolben 74 aus dem Stellzylinder 72 heraus in Richtung des Einlasskanals 18 verschoben. Dadurch taucht das mit dem Stellkolben 74 gekoppelte Stellorgan 76 in den Einlasskanal 18 ein und verändert erfindungsgemäß die Querschnittsfläche des Einlasskanals 18 nahe des Anschnittes 17. Die Änderung der Querschnittsfläche hat eine Änderung der pro Zeiteinheit in den Formhohlraum 16 einströmenden Menge an Gieß- material zur Folge und ist an die Geometrie des Formhohlraums 16 angepasst, so dass dieser innerhalb kurzer Zeit unter Vermeidung von Lufteinschlüssen befüllt werden kann. In Figur 2 ist die mit dem Wegsensor 84 erfasste Stellung des Stellkolbens 74 mit dem Kurvenverlauf 102 schematisch wiedergegeben, wobei die Querschnittsfläche während der Füllphase F in mehreren Stufen zunehmend verringert wird.At the beginning of the filling phase F, a rapid filling of the mold cavity 16 is achieved by maximizing the cross-sectional area of the inlet channel 18 near the gate 17 by means of the actuator 76. As already explained, the actuator 76 is mechanically coupled to the actuating piston 74 which is slidably mounted in the actuating cylinder 72. At the beginning of the filling phase F, the adjusting piston 74 is pulled back far into the adjusting cylinder 72, so that the adjusting member 76 is not or only slightly immersed in the inlet channel 18. In the further course of the filling phase F, the adjusting piston 74 is displaced out of the adjusting cylinder 72 in the direction of the inlet channel 18. As a result, the adjusting member 76 coupled to the adjusting piston 74 dips into the inlet channel 18 and, according to the invention, alters the cross-sectional area of the inlet channel 18 near the gate 17. The change in the cross-sectional area results in a change in the quantity of casting material flowing into the mold cavity 16 per unit of time and is adapted to the geometry of the mold cavity 16, so that it can be filled within a short time while avoiding trapped air. FIG. 2 shows the position detected by the displacement sensor 84 of the actuating piston 74 with the curve 102 shown schematically, wherein the cross-sectional area during the filling phase F is increasingly reduced in several stages.
Um die Verschiebung des Stellkolbens 74 zu erzielen, wird das Kolben-Zylinderaggregat 70 mit einem veränderlichen Arbeitsdruck beaufschlagt. Die Steuerungseinheit 54 steuert hierfür über die Steuerleitung 82 die Stellung des Steuerventils 80, das in definierter Weise die Strömung der Hydraulikflüssigkeit durch die Druckleitung 78 steuert. Die Steuerungseinheit 54 steuert hierbei die Stellung des Steuerventils 80 in Abhängigkeit der mittels des Positionssensors 50 erfassten und ihr über die Signalleitung 52 zugeführten Stellung des Einpresskolbens 22.In order to achieve the displacement of the actuating piston 74, the piston-cylinder unit 70 is subjected to a variable working pressure. For this purpose, the control unit 54 controls the position of the control valve 80 via the control line 82, which controls the flow of the hydraulic fluid through the pressure line 78 in a defined manner. In this case, the control unit 54 controls the position of the control valve 80 as a function of the position of the press-fit piston 22 detected by means of the position sensor 50 and supplied to it via the signal line 52.
Hat der Einpresskolben 22 entsprechend dem Signal des Positionssensors 50 eine Stellung erreicht, bei der die Schmelze den Formhohlraum 16 praktisch komplett ausfüllt, so wird über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Signalleitung die Antriebseinheit 29 so aktiviert, dass in einer anschließenden Nachdruckphase N das Gießmaterial mit hohem Druck in die erstarrenden und der Erstarrungsschwindung unterliegenden Gussbereiche nachgepresst wird.If the press-in piston 22 has reached a position corresponding to the signal of the position sensor 50 in which the melt virtually completely fills the mold cavity 16, the drive unit 29 is activated via a signal line, not shown in the drawing, in such a way that in a subsequent holding pressure phase N the casting material is involved high pressure in the solidifying and the solidification shrinkage underlying casting areas is re-pressed.
Entsprechend der Stellung des Einpresskolbens 22 steuert die Steuerungseinheit 54 die Stellung des Steuerventils 80 mit Beginn der Nachdruckphase N so, dass der Stellkolben 74 in den Stellzylinder 72 zurückgezogen wird. Aufgrund der Kopplung des Stellorgans 76 mit dem Stellzylinder 74 wird dieses aus dem Einlasskanal 18 zurückgezogen, wodurch sich die Querschnittsfläche des Einlasskanals 18 nahe des Anschnittes 17 vergrößert. Infolge der großen Quer- schnittsfläche des Einlasskanals 18 ist die Nachdruckphase N dadurch besonders effektiv.According to the position of the press-in piston 22, the control unit 54 controls the position of the control valve 80 at the beginning of the hold-pressure phase N so that the control piston 74 is retracted into the actuating cylinder 72. Due to the coupling of the actuator 76 with the actuating cylinder 74, this is withdrawn from the inlet channel 18, whereby the cross-sectional area of the inlet channel 18 increases near the gate 17. As a result of the large cross-sectional sectional area of the inlet channel 18, the holding pressure phase N is thereby particularly effective.
Aufgrund der hohen Verdichtung des Gießmaterials während der Nachdruckphase N steigt der Druck im Inneren des Formhohlraums 16 stark an. In Figur 2 ist der Verlauf des mittels des Drucksensors 92 erfassten Innendrucks des Formhohlraums durch den Kurvenverlauf 103 schematisch dargestellt. Entsprechend steigt der den Arbeitskolben 26 beaufschlagende Hydraulikdruck der Antriebseinheit 29 stark an, dies ist in Figur 2 durch den Kurvenverlauf 104 dargestellt. Darüber hinaus steigt durch die hohe Verdichtung die Temperatur des Gießmaterials im Formhohlraum 16 in der Nachdruckphase N an, dies ist mit dem Temperatursensor 90 erfassbar und in Figur 2 durch den Kurvenverlauf 105 wiedergegeben.Due to the high compression of the casting material during the Nachdruckphase N, the pressure in the interior of the mold cavity 16 increases sharply. 2 shows the course of the detected by means of the pressure sensor 92 internal pressure of the mold cavity by the curve 103 is shown schematically. Accordingly, the hydraulic pressure of the drive unit 29 which acts on the working piston 26 increases sharply, this being illustrated in FIG. 2 by the curve 104. In addition, increases due to the high compression, the temperature of the casting material in the mold cavity 16 in the Nachdruckphase N, this can be detected with the temperature sensor 90 and reproduced in Figure 2 by the curve 105.
Am Ende der Nachdruckphase N wird unmittelbar vor dem Erstarren des Gießmaterials im Formhohlraum 16 das Stellorgan 76 mittels des Stellkolbens 74 auf die bereits erläuterte Weise wieder in den Einlasskanal 18 hinein verschoben, so dass dessen Querschnittsfläche nahe des Anschnittes 17 minimiert wird. Dadurch kann nach dem Erstarren des Gießmaterials und dem Öffnen der Druckgießvorrichtung 10 das Gussstück auf einfache Weise von dem sich noch im Einlasskanal 18 befindenden Anguss getrennt werden.At the end of the holding pressure phase N, immediately before the casting material solidifies in the mold cavity 16, the actuator 76 is displaced back into the inlet channel 18 by means of the actuating piston 74 in the manner already explained, so that its cross-sectional area near the gate 17 is minimized. As a result, after the casting material has solidified and the die casting device 10 has been opened, the casting can be separated in a simple manner from the gate still in the inlet channel 18.
Durch die erfindungsgemäße Veränderung der Querschnittsfläche des Einlasskanals 18 mittels des Stellorgans 76 kann somit der Befüllvorgang optimiert und die Qualität von Gussstücken durch Verringerung von Lufteinschlüssen verbessert werden. The inventive change in the cross-sectional area of the inlet channel 18 by means of the actuator 76 thus the filling process can be optimized and the quality of castings by reducing air inclusions can be improved.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT APPLICATIONS
1. Verfahren zum Befüllen des Formhohlraums einer Druckgießvorrichtung mit Gießmaterial, wobei die Druckgießvorrichtung einen Einpresskolben zum Einpressen des Gießmaterials durch einen Einlasskanal hindurch in den Formhohlraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass man mittels eines Stellorgans die Querschnittsfläche des Einlasskanals während des Befüllvorgangs in einem Kanalabschnitt verändert.A method of filling the mold cavity of a die casting apparatus with casting material, the die casting apparatus having a press-fit piston for injecting the casting material through an inlet channel into the mold cavity, characterized in that the cross-sectional area of the inlet channel is changed by means of an actuator in a channel section during the filling process.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Stellorgan mittels eines Kolben-Zylinderaggregats verschiebt.2. The method according to claim 1, characterized in that one shifts the actuator by means of a piston-cylinder unit.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man den Arbeitsdruck des Kolben-Zylinderaggregats mittels einer Steuerungs- oder Regelungseinheit steuert oder regelt.3. The method according to claim 2, characterized in that one controls or regulates the working pressure of the piston-cylinder unit by means of a control or regulating unit.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man mittels mindestens eines Sensors eine dem Stand des Befüllvorgangs entsprechende Messgröße erfasst.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that detected by means of at least one sensor corresponding to the state of the filling process measurement.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man als Messgröße die Position des Einpresskolbens erfasst.5. The method according to claim 4, characterized in that detected as a measured variable, the position of the press-in piston.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass man den Arbeitsdruck in Abhängigkeit der erfassten Messgröße steuert oder regelt. 6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that one controls or regulates the working pressure in dependence of the detected measured variable.
7. Druckgießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend einen von einer Druckgießform ausgebildeten Formhohlraum und einen Einpresskolben zum Einpressen von Gießmaterial durch einen Einlasskanal hindurch in den Formhohlraum, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Einlasskanals (18) mittels eines Stellorgans (76) während des Befüllvorgangs in einem Kanalabschnitt veränderbar ist.A die casting apparatus for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising a mold cavity formed by a die and a press-fit piston for injecting casting material through an inlet channel into the mold cavity, characterized in that the cross-sectional area of the inlet channel (18) is controlled by means of an actuator ( 76) is variable during the filling in a channel section.
8. Druckgießvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgießvorrichtung ein Kolben-Zylinderaggregat (70) mit einem in einem Stellzylinder (72) verschiebbar gelagerten Stellkolben (74) aufweist, mit dem das Stellorgan (76) gekoppelt ist.8. Die casting apparatus according to claim 7, characterized in that the die casting a piston-cylinder unit (70) with a in a control cylinder (72) slidably mounted actuating piston (74), with which the actuator (76) is coupled.
9. Druckgießvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (76) verschiebbar ist.9. Die casting apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the adjusting member (76) is displaceable.
10. Druckgießvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (76) im wesentlichen senkrecht zur Flussrichtung des Gießmaterials im Einlasskanal (18) verschiebbar ist.10. Die casting apparatus according to claim 9, characterized in that the adjusting member (76) is displaceable substantially perpendicular to the flow direction of the casting material in the inlet channel (18).
11. Druckgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgießvorrichtung eine Hydraulikeinheit aufweist, mittels derer der Stellzylinder (72) mit einem Arbeitsdruck beaufschlagbar ist. 11. Die casting apparatus according to one of claims 8 to 10, characterized in that the die casting device has a hydraulic unit, by means of which the actuating cylinder (72) can be acted upon by a working pressure.
12. Druckgießvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgießvorrichtung ein Steuer- oder Regelventil (80) aufweist, das den Arbeitsdruck steuert oder regelt.12. Die casting apparatus according to claim 11, characterized in that the die casting device has a control or regulating valve (80) which controls or regulates the working pressure.
13. Druckgießvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, da ss das Steuer- oder Regelventil (80) als Proportionalventil ausgebildet ist.13. Die casting apparatus according to claim 12, characterized in that the control or regulating valve (ss) is designed as a proportional valve.
14. Druckgießvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgießvorrichtung eine Steuerungs- oder Regelungseinheit (54) umfasst, die das Steuer- oder Regelventil (80) steuert oder regelt.14. Die casting apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the die casting device comprises a control or regulating unit (54) which controls or regulates the control or regulating valve (80).
15. Druckgießvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgießvorrichtung mindestens einen mit der Steuerungs- oder Regelungseinheit (54) gekoppelten Sensor (50; 57; 90; 92) aufweist, der eine dem Stand des Befüllvorgangs entsprechende Messgröße erfasst.15. Die casting apparatus according to claim 14, characterized in that the die casting device has at least one sensor (50; 57; 90; 92) coupled to the control or regulation unit (54) which detects a measured variable corresponding to the state of the filling process.
16. Druckgießvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Positionssensor (50) ist, der als Messgröße die Stellung des Einpresskolbens (22) erfasst.16. Die casting apparatus according to claim 15, characterized in that the sensor is a position sensor (50) which detects the position of the press-fit piston (22) as a measured variable.
17. Druckgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des Steuer- oder Regelventils (80) in Abhängigkeit von einer dem Stand des Befüllvorgangs entsprechenden Messgröße steuerbar oder regelbar ist. 17. Die casting device according to one of claims 12 to 16, characterized in that the position of the control or regulating valve (80) is controllable or controllable in dependence on a measurement state corresponding to the state of the filling process.
18. Druckgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegsensor (84) mit dem Stellkolben (74) zusammenwirkt zum Erfassen des Istwertes der Stellung des Stellkolbens (74) und zum Bereitstellen des Istwertes an eine Steuerungs- oder Regelungseinheit (54). 18. Die casting device according to one of claims 8 to 17, characterized in that a displacement sensor (84) with the actuating piston (74) cooperates for detecting the actual value of the position of the actuating piston (74) and for providing the actual value to a control or regulating unit ( 54).
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