DE19802342C1 - Einrichtung zur Metallbeschickung waage- und senkrechter Kaltkammer - Druckgießmaschinen und Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Metallbeschickung waage- und senkrechter Kaltkam­ mer-Druckgießmaschinen und Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausge­ setzten Art.

Zur Herstellung von Druckgußstücken mit hoher Duktilität ist das allgemein bekannte Kaltkam­ mer-Druckgießverfahren, wegen der Lufteinschlüsse sowie der Schmelzeverunreinigungen und der Gasaufnahme, bedingt durch die turbulente Schmelzezuführung in die Druckkammer sowie dem nur zu ca. 50% befüllbaren Druckkammervolumen, nicht ausreichend geeignet. Auch sind Wärme­ behandlungen oder Beschichtungen über 400°C ohne Gefahr der Blasenbildung nicht möglich. Um diese Nachteile auszuschließen und der immer größer werdenden Nachfrage nach duktilen, wärme­ behandelbaren Gußstücken gerecht zu werden, kommt das sogenannte "Vacural-Druckgießver­ fahren" vermehrt zur Anwendung. Hierbei erfolgt die Druckkammerbeschickung durch ein über die Gießform erzeugtes Vakuum, wobei ein in die Schmelze eines stationären Warmhalteofen eintau­ chendes Steigrohr die Druckkammer befüllt. Auch hier entstehen bei der Metallabsenkung von der Druckkammer-Übertrittsöffnung zum Warmhalteofen durch Ansaugen von Luft chemische Re­ aktionen sowie eine Gasaufnahme der Schmelze. So kann das Ankleben von Oxiden in der Druck­ kammer nicht vermieden werden, was die Standzeit von Druckkammer und Druckkolben erheblich reduziert. Zudem führen die daraus entstehenden Undichtheiten bei der Druckkammerbefüllung durch Luftansaugung zu zusätzlichen Verwirbelungen des Gießmaterials.

Des weiteren stellt die Gießmaterial-Bereitstellung durch Warmhaltebetrieb als auch die Flüssig­ metallbeschickung der stationär an den Druckgießmaschinen angeordneten Warmhalteöfen eine vermeidbare Ressourcenverschwendung dar. So zeigt beispielsweise die DE 196 13 668 C1 ein Metallbereitstellungs- und Versorgungssystem, bei dem ein Ofen durch Deckelwechsel die Funk­ tionen von Gieß- und Warmhalteofen als auch eines Transportbehälters erfüllt.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Einrichtung und deren Verfahren aufzuzeigen, bei dem der gesamte Gießprozeß unter Ausschluß von Luft stattfindet. Dies wird erreicht: Durch eine senkrechte bzw. seitliche Anordnung der Gießöfen zur Druckkammer, mit einer auf dem Ofendeckel über ein Ge­ häuse befestigten Druck- bzw. Saugleitung, deren Steigrohr in den mit Schmelze befüllten Gieß­ ofen-Druckbehälter eintaucht, wobei eine bewegliche Verbindungsleitung und deren Betätigungs­ einrichtung die hermetische wie auch intermittierende Verbindung zur Druckkammer gewährleistet.

Des weiteren befindet sich zwischen Druckkolben und dessen Antriebsgestänge ein Begasungskol­ ben, der mit dessen Führungsbuchse einen hermetischen Begasungsringkanal ausbildet. Durch entsprechenden Gasdruckaufbau über der Schmelzeoberfläche im Gießofen-Druckbehälter oder durch Aufbau eines Vakuums über die Gießform wird die Druckkammer mit Gießmaterial befüllt. Nach Verschluß der Metallübertrittsöffnung durch den zur Gießformbefüllung in die Druckkam­ mer einfahrenden Druckkolben, wird bei der Gießmaterialbefüllung der Druckkammer durch Gas­ druck, dieser über der Schmelzeoberfläche im Gießofen-Druckbehälter abgebaut, und die an der Druckkolbenmantelfläche anstehende Restschmelze unter Ansaugung oder mittels eines entspre­ chenden Gasdruckes beim Öffnen des Begasungsringkanals in den Gießofen abgesenkt. Dabei er­ folgt die Begasung der Restschmelze mit inertem Gas. Der Gasdruckauf- und -abbau als auch der atmosphärische Gasdruckausgleich bei Vakuumbefüllung der Druckkammer über der Schmelze­ oberfläche in der Gießofen-Druckkammer, erfolgt durch einen geschlossenen inerten Gaskreis­ lauf. Nach Gußstückentnahme, Rückstellung des Druckkolbens und dem Verschluß der Gießform, wird bei der erneuten Befüllung der Druckkammer die Luft durch das in der Druck- bzw. Saug­ leitung als auch dem Steigrohr stehende inerte Gas, aus Druckkammer und Gießform verdrängt.

Die Schmelzeanlieferung sowie die Rücklieferung der nicht vergießbaren Restschmelze erfolgt direkt von und zum Schmelzwerk. Über Ofendeckelwechsel erfolgt die Umrüstung des Gießofens in einen Flüssigmetall-Transportbehälter, der auch durch Beheizung zur Flüssigmetallpufferung eingesetzt wird. Zur Minimierung der Schmelzebadbewegung während dem Flüssigmetalltransport taucht eine freischwimmende Platte in die Schmelzeoberfläche ein. Nach Umbau des mit Schmelze befüllten Transportbehälters durch Ofendeckelwechsel in einen Gießofen wird die Luft in der Druck- bzw. Saugleitung als auch über der Schmelzeoberfläche im Gießofen-Druckbehälter durch inerte Begasung verdrängt.

Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung und einem Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 14 gelöst.

Bedingt durch die bei Gießpro­ zeßbeginn von ca. 20°C auf ca. 200°C steigenden als auch der nach Gießprozeßunterbrechung oder -beendigung absinkenden Druckkammertemperatur, ist deren Länge eine positive oder negative Variable.

Auf Grund dieser Problematik bestehen entsprechend dem Stand der Technik die Steigrohre aus einem Rohr, das mit dem unteren Ende in die Schmelze des Gießofens eintaucht und gasdicht mit der Druckkammer verbunden ist. Die Längenänderungen der Druckkammer sind hierbei durch eine Öffnung im Gießofen unproblematisch. Das Befüllen der Druckkammer sowie das Absenken der Restschmelze führt zu einer fortwährenden Schmelzebadbewegung unter Einwirkung von Luft, was zu chemischen Reaktionen als auch einer Gasaufnahme der Schmelze führt. Dies, als auch die Absenkung der Restschmelze unter Ansaugung von Luft hat zur Folge, daß es immer wieder zum Verschluß der Steigrohre durch Oxide als auch von Schmelzebestandteilen kommt. Das Problem ist auch nicht durch im Steigrohr eingesetzte Keramikfilter zu lösen, da die bei der Restschmelze­ absenkung gebildeten Oxide im Steigrohr auf Badspiegelniveau der Schmelze im Gießofen anste­ hen. Auch läßt sich der abrasive Verschleiß mit entsprechenden Hohlraumbildungen und Oxidan­ klebungen insbesondere im Schmelzeübertrittsbereich der Druckkammer hierbei nicht vermeiden. Zusätzlich müssen die Steigrohre wegen der Wärmeverluste noch beheizt werden. Durch die vor­ teilhafte Ausbildung der Druck- bzw. Saugleitung über ein mit dem Ofendeckel verschraubten, räumlich, variabel ausführbaren Stahlgehäuse, der beweglichen Verbindungsleitung mit der schrä­ gen Trennflächenausführung zum Verbindungsflansch der Druckkammer, der Absenkung der Restschmelze unter Luftausschluß durch den Begasungskolben mittels inertem Gas, der Verdrän­ gung der Luft durch das in der Druck- bzw. Saugleitung und dem Steigrohr befindliche inerte Gas aus Druckkammer und geschlossener Gießform bei der Druckkammerbefüllung mittels Gasdruck sowie die Unterbrechung der direkten Wärmeableitung durch keramische oder faserkeramische Materialien aller wärmeführenden Bauteile, ist es möglich, eine Druckkammerbefüllung zu errei­ chen, bei der die beschriebenen Nachteile vermieden werden.

Zur Gewährleistung der hermetischen Verbindung von Druckkammerflansch und der beweglichen Verbindungsleitung ist deren schräge Trennfläche so ausgeführt, daß bei Gießprozeß­ beginn, durch eine in der Trennfläche befindliche Dichtung sowie dem kontinuierlichen Anpreß­ druck durch die Betätigungseinrichtung auf die Verbindungsleitung, die Längenausdehnung der Druckkammer kompensiert wird. Die bei Unterbrechung oder Beendigung des Gießprozesses auftretenden Schrumpfkräfte der Druckkammer auf die bewegliche Verbindungsleitung werden durch einen zeitlich, einstellbaren Rückstellungsimpuls von der Druckgießmaschine auf die Betäti­ gungseinrichtung der beweglichen Verbindungsleitung egalisiert. Die Gießmetallbeschickung der Druckkammer kann hierbei mittels inertem Gasdruckaufbau über der Schmelzeoberfläche im Druckbehälter oder durch Erzeugung eines Vakuums über die Gießform erfolgen. Ist die Druck­ kammer gefüllt, preßt der Druckkolben das Flüssigmetall in die Gießform, wobei nach Verschluß der Druckkammer-Metallübertrittsöffnung durch den einfahrenden Druckkolben, bei der Gas­ druckmetallbeschickung, der Druck über der Schmelzeoberfläche im Druckbehälter abgebaut und die am Druckkolbenmantel anstehende Flüssigmetallsäule unter Ansaugung von inertem Gas oder mittels eines entsprechenden inerten Gasdrucks aus dem sich öffnenden Begasungskanal des Begasungskolben in den Druckbehälter abgesenkt wird. Die Metallbereitstellung erfolgt über direkt vom Schmelzwerk angelieferte Transportbehälter, wo­ bei das Flüssigmetall im Transportbehälter durch Beheizung gepuffert oder durch Ofendeckelwech­ sel sofort vergossen werden kann. Zur Minimierung der Metallbewegung, ist bei der Anlieferung als auch bei der Restmengenrücklieferung von und zum Schmelzwerk auf der Schmelzeoberfläche eine eintauchende freischwimmende Platte vorgesehen.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sowie deren Verfahren beschreiben die Un­ teransprüche.

Die erfindungsgemäß gestaltete Einrichtung zur Metallbeschickung waage- und senkrechter Druckgießmaschinen und deren Verfahren ermöglicht eine Gußproduktion unter Ausschluß chemi­ scher Reaktionen sowie einer Gasaufnahme der zu vergießenden Schmelze. Dabei ist die Guß­ stückduktilität wesentlich gesteigert, Oxidanklebungen als auch den durch Oxide verursachten hohen abrasiven Verschleiß ausschließt, die Standzeiten von Druckkammer, Druckkolben als auch der Gießform erhöht sind, der Gußstückausschuß reduziert ist sowie einer Minimierung von Pro­ duktionsunterbrechungen und Reparaturaufwendungen. Des weiteren ist durch den schnellen Aus­ tausch der Gießöfen an den Druckgießmaschinen, der Pufferung von Flüssigmetall in den Trans­ portbehältern, der Flüssigmetallanlieferung sowie der Rückführung des nicht vergießbaren Flüs­ sigmetalls von und zum Schmelzwerk, ein Warmhaltebetrieb als auch die Metallversorgung der Gießöfen an den Druckgießmaschinen nicht mehr erforderlich. Daraus folgt eine hohe Einsparung bezüglich Investitions-, Personal- und Reparaturkosten.

Dabei beschreiben die Ansprüche 2-7 sowie 9 und 10 die vorteilhafte Ausbildung und Funktion der Druck- bzw. Saugleitung, deren Anordnung über ein Stahlgehäuse als auch die hermetisch, intermittierende Verbindung zur Druckkammer. Die Ansprüche 8 sowie 11-13 begründen die gießtechnischen Erfordernisse. Das Verfahren zur Metallbeschickung der Druckkammer und deren Voraussetzungen sind im Anspruch 14 beschrieben. Diese sowie weitere Vorteile werden auch aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Es zeigt:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Metallbeschickung einer waagerechten Kaltkammer-Druckgießmaschine,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Metallbeschickung einer senkrechten Kaltkammer-Druckgießmaschine,

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel zur Metallbeschickung einer waagerechten Druckkammer im Detail,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Metallbeschickung einer senkrechten Druckkammer im Detail, und

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der in die Schmelzeoberfläche des Flüssigmetall-Transportbehäl­ ters eintauchenden Platte.

Die schematisch in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte waage- und senkrechte Kaltkammer-Druckgieß­ maschine 1, 1a und 2, 2a zeigt eine Gießform 3, 4, ein zu fertigendes Gußstück 5, 6, die Druckkam­ mer 8, den Druckkammerflansch 9, den Druckkolben 10, den Begasungskolben 11 mit der Füh­ rungsbuchse 12, die Druck- bzw. Saugleitung 16, 28 mit der beweglichen Verbindungsleitung 46, die Betätigungseinrichtung 45, den Gießofen 55, und das in die Schmelze 62 des Druckbehälters 58 eintauchende Ofensteigrohr 59. Dabei ist bei der waagerechten Kaltkammer-Druckgießmaschine 1, 1a die Druck- bzw. Saugleitung 16 sowie der Gießofen 55 senkrecht unter der Druckkammer 8 als auch der Druckgießmaschine 1, 1a angeordnet. Bei der senkrechten Kaltkammer-Druckgieß­ maschine 2, 2a ist die Druck- bzw. Saugleitung 28 schräg zur Druckkammer 8 ausgeführt und mit dem Gießofen 55 seitlich zur Druckkammer 8 unter der Druckgießmaschine 2, 2a installiert. Durch die Aussparungen der festen Maschinenschilder 1, 2 bei der waage- und senkrechten Druckgießma­ schine 1, 1a, 2, 2a ist der Einsatz der bisherigen, zur Anwendung kommenden Druckkammer-Di­ mensionen, gewährleistet. Das in den räumlichen Dimensionen variabel ausführbare Stahlgehäuse 18, 36 der Druck- bzw. Saugleitung 16, 28 wird hiermit allen maßlichen Vorgaben aus den Druck­ gießmaschinen-Größen sowie deren unterschiedlichen Druckkammerpositionen gerecht. Des wei­ teren ist durch Ofendeckelwechsel mit der entsprechenden Druck- bzw. Saugleitung der Gießofen 55 an jeder x-beliebigen Kaltkammer-Druckgießmaschine einsetzbar.

Im einzelnen ist in einem Beispiel nach Fig. 3 die Druck- bzw. Saugleitung 16, das Stahlgehäuse 17, die Betätigungseinrichtung 45, der Druckkammerflansch 9, der Begasungskolben 11 und die Führungsbuchse 12 im Detail für eine waagerechte Kaltkammer Druckgießmaschine 1, 1a darge­ stellt. Dabei wird die Druck- bzw. Saugleitung 16 über ein Ofensteigrohr 59 und einer beweglichen Verbindungsleitung 46 ausgebildet. Die Zentrierung und Führung der beweglichen Verbindungs­ leitung 46 erfolgt hierbei durch den Innenmantel des Ofensteigrohres 59'. Über das Stahlgehäuse 17 sowie der Betätigungseinrichtung 45 wird die Druck- bzw. Saugleitung 16 arretiert und posi­ tioniert. Das senkrecht auf dem Ofendeckel 56 befestigte Stählgehäuse 17 wird durch ein Distanz­ gehäuse 18, einer Kupplung 19, einer Hülse 22, einem Lagerring 23 sowie einer Lagerschale 24 ausgebildet. Durch einen zentrischen Bund 18a an der Bodenfläche des Distanzgehäuses 18 und einer Aussparung 56a auf dem Ofendeckel 56 wird das Stählgehäuse 17 in seiner Lage arretiert und fixiert. Die in den Hohlraum 18' des Distanzgehäuses 18 eingesetzte Hülse 22 wird durch einen Absatz 22a mit der Ofendeckelöffnung 56' positioniert. Durch einen Absatz 20b in der Bo­ denfläche des Kupplungsgehäuses 20 sowie dem Deckplattenabsatz 21a ist die Kupplung 19 zum Distanzgehäuse 18 zentriert und verschraubt. Ein in den Hohlraum 20' des Kupplungsgehäuses 20 ragender Bund 20a positioniert den in den Kupplungshohlraum 20' eingesetzten Lagerring 23 durch einen Absatz 23a. Das Ofensteigrohr 59 wird hierbei über die Öffnungen der Ofendeckel­ auskleidung 57', der Hülse 22' sowie dem Lagerring 23' fixiert. Der Absatz 23b in der oberen Deckelfläche des Lagerrings 23 nimmt den Ofensteigrohrbund 59a auf. Über die Bodendeckfläche der Lagerschale 24 sowie dem auf den Bund 24a der Lagerschale 24 durch die Kupplungsdeck­ platte 21 einwirkenden Druck, wird das Ofensteigrohr 59, die Lagerschale 24 sowie der Lagerring 23 arretiert. Die Lagerschale 24 weist von der oberen Stirnfläche eine durchgehende Öffnung 24' auf, die ab dem Bund 24a abgesetzt in eine kleinere Öffnung 24'' übergeht. Dabei nimmt die große Lagerschalenöffnung 24' den Isolationsmantel 47 der Verbindungsleitung 46 auf und ermöglicht durch den verbleibenden Freiraum die Bewegung der Verbindungsleitung 46, ohne deren durchge­ hende Wärmeisolation zu unterbrechen. Die zeitlich steuerbare Betätigungseinrichtung 45 der Ver­ bindungsleitung 46 ist mit der Deckplattenoberfläche 21b der Kupplung 19 verbunden und zen­ triert. Durch eine Klaue 49 ist die Verbindungsleitung 46 mit der Betätigungseinrichtung 45 verbun­ den. Die Hülse 22, der Lagerring 23, die Lagerschale 24 als auch die Ummantelung 47 der Verbin­ dungsleitung 46 bestehen aus keramischen oder faserkeramischen Materialien. Somit sind die wär­ meführenden Teile optimal gegen Wärmeverluste geschützt. Der in die Druckkammer 8 über einen Absatz 8a eingesetzte Druckkammerflansch 9 bildet mit der Mündungsfläche 46a der Verbin­ dungsleitung 46 unter Zwischenlage einer Dichtung 48 eine schräge, hermetische und intermittie­ rende Verbindung aus. Zur Vermeidung von chemischen Reaktionen sowie einer Gasaufnahme bei der Schmelzeabsenkung der in der Druckkammer 8'', dem Druckkammerflansch 9', der Dich­ tung 48', der Verbindungsleitung 46' als auch dem Distanzrohr 37', dem Stecklager 29' siehe Fig. 4, und der im Ofensteigrohr 59' stehenden Schmelze, ist zwischen dem Druckkolben 10 sowie dessen Antriebsgestänge 13 ein Begasungskolben 11 mit einer Führungsbuchse 12 angeordnet. Dabei bildet der mit dem Druckkolben 10 verbundene Begasungskolben 11 mit der Führungsbuchse 12 durch einem Absatz 11a am Begasungskolben 11 einen hermetischen Begasungsringkanal 11' aus. Dabei ist die Führungsbuchse 12 zentrisch an der Stirnfläche 8b mit der Druckkammer 8 verbun­ den. Über die Kanäle 11'' und 13' ist der Begasungsringkanal 11' mit einer inerten Gasquelle durch das Antriebsgestänge 13 verbunden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 4 im Detail. Hierbei ist die Druck- bzw. Sauglei­ tung 28 bedingt durch die senkrechte Druckkammer 8 sowie der erforderlichen Metallabsenkung schräg zur Druckkammer 8 ausgeführt. Die Druck- bzw. Saugleitung 28 wird durch ein Ofenstei­ grohr 59, einem Stecklager 29, einem Distanzrohr 37 sowie einer beweglichen Verbindungsleitung 46 ausgebildet. Dabei wird die Druck- bzw. Saugleitung 28 durch eine auf dem Ofendeckel 60 befestigte und zentrierte Kupplung 30, einer am Stahlgehäuse 36 positionierten Kupplung 39, der auf der Kupplungsdeckplatte 41 befestigten Betätigungseinrichtung 45 sowie dem auf dem Ofen­ deckel 60 verschraubten Stahlgehäuse 36 in seiner Lage arretiert und fixiert. Die Kupplung 30 wird durch ein Gehäuse 31, einer Deckplatte 32, einer Scheibe 33, einem Lagerring 34 sowie einer Lagerhülse 35 ausgebildet. Über einen Absatz 60a und dem Bund 31a ist das Kupplungsgehäuse 31 mit dem Ofendeckel 60 verschraubt und zentriert. Die Ofendeckelöffnung 60' sowie die Gehäu­ seöffnung 31' nehmen die Scheibe 33 auf. Den Hohlraum des Kupplungsgehäuses 31 bildet der Lagerring 34 als auch die Lagerhülse 35 aus. Dabei nimmt den Ofensteigrohrbund 59a der Lager­ ring 34 und den Stecklagerbund 29a die Lagerhülse 35 auf. Die über einen Absatz 32a mit dem Kupplungsgehäuse 31 zentrierte und verbundene Deckplatte 32 arretiert durch einen Absatz 35a die Lagerhülse 35, den Lagerring 34, das Stecklager 29 und das Ofensteigrohr 59. Durch die Öff­ nungen 57', 33', 34' und 35', werden die Öffnungen 59' und 29' zueinander zentriert. Aus kerami­ schen oder faserkeramischen Materialien bestehen die Scheibe 33, der Lagerring 34 sowie die La­ gerhülse 35. Die in der Schräglage des Distanzrohres 37 ausgeführte, abgesetzte Öffnung 29'' im Stecklager 29 nimmt das entsprechend abgesetzte Distanzrohr 37 auf. Durch die am Stecklager- und Distanzrohrabsatz zwischengelegte flexible Dichtung 38 werden die thermischen Längenände­ rungen des Distanzrohres 37 ausgeglichen. Die stirnseitig in der Schräglage des Distanzrohres 37 am Stahlgehäuse 36 befestigte Kupplung 39 wird durch ein Gehäuse 40, einer Deckplatte 41, einem Lagerring 23 sowie einer Lagerschale 24 ausgebildet. Das Gehäuse 40 bildet hierbei einen im Stahlgehäuse 36 nach innen ragenden Bund 40a sowie einen an der Stirnseite des Stahlgehäuses 36 nach außen ragenden Bund 40b aus. Über einen Absatz 41a ist die Deckplatte 41 und das Gehäuse 40 über die Öffnung 36a mit dem Stahlgehäuse 36 verschraubt und zentriert. Das auf dem Ofen­ deckel 60 befestigte und fixierte Stahlgehäuse 36 schützt und isoliert das Stecklager 29 als auch das Distanzrohr 37 vor Beschädigungen sowie größeren Wärmeverlusten. Dabei wird der Hohl­ raum des Stahlgehäuses 36 durch die Kupplung 30, dem Stecklager 29, dem Distanzrohr 37 und der in den Gehäusehohlraum ragenden Kupplung 39 ausgebildet. Mit keramischen oder faserkera­ mischen Materialien 42 ist der verbleibende Hohlraum des Stahlgehäuses 36 ausgekleidet oder ausgefüllt. Bis auf die Führung und Zentrierung der beweglichen Verbindungsleitung 46 über die Öffnungsfläche des Distanzrohres 37', ist die weitere Ausführung der Druck- bzw. Saugleitung 28 als auch der Begasungskolben 11 sowie der Führungsbuchse 12 mit dem ersten Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 3 identisch.

Der nach Fig. 5 aufgezeigte Transportbehälter 65 weist eine freischwimmende in die Schmelzeober­ fläche eintauchende Platte 66 auf deren Eintauchtiefe in die Schmelze 62 über den Schmelzeauf­ trieb sowie dem Plattengewicht bestimmt wird. Die aus metallischen Werkstoffen bestehende Platte 66 ist mit einer keramischen oder faserkeramischen Ummantelung 66a ausgeführt. Die strichpunk­ tierte Darstellung zeigt die nicht vergießbare Restschmelze 62a mit der in die Schmelze eintau­ chenden Platte 66. Darauf hingewiesen werden soll noch, daß konstruktive Details durchaus ab­ weichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein können, ohne den Inhalt der Patentan­ sprüche zu verlassen.

Die Einrichtung zur Metallbeschickung waage- und senkrechte Kaltkammer-Druckgießmaschi­ nen arbeitet folgendermaßen:
Vor der Gußstückfertigung 5, 6 durch eine waage- oder senkrechte Kaltkammer-Druckgießma­ schine 1, 1a, 2, 2a wird die Verbindungsleitung 46 mittels einer Betätigungseinrichtung 45, unter einem kontinuierlichen Druck, mit der Mündungsfläche 46a an die Metallübertrittsfläche des Druckkammerflansches 9 hermetisch angedrückt. Über die Steuerung der Druckgießmaschine er­ folgt die Metallbeschickung der Druckkammer 8' durch inerten Gasdruckaufbau über der Schmel­ zeoberfläche 61 im Druckbehälter 58 oder durch Erzeugung eines Vakuums 7 über die Gießform 3, 4. Dabei wird das Flüssigmetall 62 bei der waagerechten Druckgießmaschine 1, 1a über die Öff­ nungen 59', 46', 48', 9', 8'' in den Druckraum 8' der Druckkammer 8 gefördert. Bei der senkrechten Druckgießmaschine 2, 2a erfolgt die Förderung des Gießmaterials über die Öffnungen 59', 29', 37', 46', 48', 9', 8'' in den Druckraum 8' der Druckkammer 8. Nach der Druckkammerfüllung preßt der in die Druckkammer 8' einfahrende Druckkolben 10 das Flüssigmetall in die Gießform 3, 4. Dabei wird bei der Gießmetallförderung durch Gasdruck, dieser über der Schmelzeoberfläche 61 im Druckbehälter 58, bei Verschluß der Druckkammer-Metallübertrittsöffnung 8'' durch den Druck­ kolben 10, abgebaut. Über den mit dem einfahrenden Druckkolben 10 verbundenen Begasungskol­ ben 11 wird der Begasungsringkanal 11' zur Metallübertrittsöffnung 8'' der Druckkammer 8 ge­ öffnet und die an der Druckkolbenmantelfläche 10a anstehende Schmelze 62 durch Ansaugen von inertem Gas in den Druckbehälter 58 abgesenkt. Die Gaszuführung erfolgt hierbei über die Bega­ sungskanäle 11', 11'', 13' sowie einer mit dem Antriebsgestänge 13 verbundenen Gasquelle, wobei der Begasungsringkanal 11' bis zur Druckkolben-Einpreßendstellung zur Metallübertrittsöffnung 8'' geöffnet bleibt und somit der hermetische Verschluß des Begasungskolben 11 zu der Metall­ übertrittsöffnung 8'' der Druckkammer 8 gewährleistet ist. Nach Gießformöffnung und der Guß­ stückentnahme führt der Druckkolben 10 von der Gießmetalleinpreßendstellung in die Druckkam­ mer-Füllposition zurück. Die dabei in die Druckkammer 8' angesaugte Luft, wird durch das in den Metall-Beschickungshohlräumen 59', 46' bzw. 59', 29', 37', 46' befindlichen inertem Gas, bei der mittels Gasdruck erfolgenden Metallbeschickung der Druckkammer 8', aus dieser sowie der Gießform 3, 4 verdrängt. Nach Umbau des Transportbehälters 65 in einen Gießofen 55 erfolgt eine manuelle inerte Begasung der Metallbeschickungsöffnungen 59', 46' bzw. 59', 29', 37', sowie 46'. Somit ist es möglich, daß der gesamte Gießprozeß unter Luftausschluß stattfindet.

Die thermische Längenänderung der Druckkammer 8 bei Gießprozeßbeginn wird durch die schräge Trennfläche der Verbindungsleitung 46 und dem Druckkammerflansch 9 unter Zwischenlage einer Dichtung 48 sowie dem kontinuierlich, über die Betätigungseinrichtung 45 auf die Verbindungs­ leitung 46 einwirkenden Druck, hermetisch kompensiert. Bei Gießprozeß-Unterbrechung oder -Beendigung, erfolgt zur Vermeidung von thermischen Schrumpfkräften der Druckkammer 8 auf die Verbindungsleitung 46, durch einen einstellbaren, zeitgesteuerten Impuls von der Druckgieß­ maschine 1, 1a, 2, 2a auf die Betätigungseinrichtung 45 die Rückstellung der Verbindungsleitung 46 von der Druckkammerflanschübertrittsfläche.

Die Gießmetallbereitstellung sowie deren Pufferung erfolgt über beheizbare vom Schmelzwerk angelieferte Transportbehälter 65, die über Ofendeckelwechsel direkt in die Metallbeschickungspo­ sition der waage- und senkrechten Kaltkammer-Druckgießmaschinen 1, 1a, 2, 2a eingesetzt werden können. Die nicht vergießbare Restschmelze 62a im Gießofen 55 geht durch Ofendeckelwechsel als Transportbehälter 65 an das Schmelzwerk zurück. Zur Anlieferung des Flüssigmetalls sowie der Restmengenrücklieferung von und zum Schmelzwerk, ist zur Minimierung der Schmelzebadbewe­ gung während des Transportes, eine in die Schmelzeoberfläche eintauchende, freischwimmende Platte 66 vorgesehen.

Claims (14)

1. Einrichtung zur Metallbeschickung waage- und senkrechter Kaltkammer-Druckgießma­ schinen (1, 1a, 2, 2a) durch einen unter oder seitlich der Druckkammer (8) angeordneten, aus­ tauschbaren Gießofen (55), einer auf dem Ofendeckel (56, 60) befestigten Druck- bzw. Sauglei­ tung (16, 28) die mit dem in die Schmelze (62) des Druckbehälters (58) eintauchenden Ofensteig­ rohr (59) sowie dem Druckkammerflansch (9) eine Verbindung ausbildet, und für das Gieß­ material, die Restschmelze als auch dem Flüssigmetalltransport, Gieß- und Warmhalteöfen (55, 65) sowie Transportbehälter (65), dadurch gekennzeichnet, daß die Druck- bzw. Saug­ leitung (16, 28) durch ein Stahlgehäuse (17, 36) senkrecht oder schräg sowie räumlich, variabel zum Druckkammerflansch (9) eine hermetisch, intermittierende Verbindung ausbildet, daß zwi­ schen Druckkolben (10) und dessen Antriebsgestänge (13) ein Begasungskolben (11) mit einer Führungsbuchse (12) angeordnet ist, und daß bei der Schmelzeanlieferung als auch bei der Rücklieferung der Restschmelze eine Platte (66) in die Schmelzeoberfläche eintaucht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Druck- bzw. Saugleitung (16) über ein Stahlgehäuse (17), durch ein Ofensteigrohr (59) und einer bewegli­ chen Verbindungsleitung (46) ausgebildet wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Druck- bzw. Saugleitung (16) über ein Distanzgehäuse (18), einer Kupplung (19), einer Hülse (22), einem Lagerring (23), einer Lagerschale (24) sowie einer Betätigungseinrichtung (45), arretiert und positioniert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Druck- bzw. Saug­ leitung (28) über ein Stahlgehäuse (36), durch ein Ofensteigrohr (59), einem Stecklager (29), einer Dichtung (38), einem Distanzrohr (37) sowie einer beweglichen Verbindungsleitung (46) ausgebildet wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Druck- bzw. Saug­ leitung (28) über ein Stahlgehäuse (36), einer Kupplung (30, 39), einer Scheibe (33), einem Lagerring (34, 23), einer Lagerhülse (35), einer Lagerschale (24) sowie einer Betätigungsein­ richtung (45), arretiert und positioniert ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4; dadurch gekennzeichnet, daß die thermischen Längenände­ rungen des Distanzrohres (37) durch eine flexible Dichtung (38) im Stecklager (29'') kompen­ siert werden.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkammerflansch (9) mit der Mündungsfläche (46a) der beweglichen Verbindungsleitung (46) eine Schräge ausbil­ det.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkammerflansch (9) aus keramischen Materialien besteht.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 7 sowie 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei thermischer Längenausdehnung der Druckkammer (8), der hermetische Verschluß der Verbin­ dungsleitung (46) zum Druckkammerflansch (9) durch eine flexible Dichtung (48) sowie dem konstanten Anpreßdruck durch die Betätigungseinrichtung (45) auf die Verbindungsleitung (46) gewährleistet ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druck­ kammerflansch (9) bei Aufbau von Längenschrumpfkräften der Druckkammer (8) - bei Beendi­ gung oder Gießprozeßunterbrechung - ein einstellbarer, zeitgesteuerter Rückstellungsimpuls von der Druckgießmaschine (1, 1a, 2, 2a) zu der Betätigungseinrichtung (45) der beweglichen Verbindungsleitung (46) zugeordnet ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stallgehäu­ seauskleidung (42), die Hülse (22), der Lagerring (23, 34), die Lagerschale (24), die Scheibe (33), die Lagerhülse (35) sowie die Verkleidung (47) der beweglichen Verbindungsleitung (46), aus keramischen oder faserkeramischen Materialien bestehen.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Begasungskolben (11) im Verbund mit dem Druckkolben (10) und einer mit der Druckkammer (8) verbundenen Füh­ rungsbuchse (12) einen hermetischen Begasungsringkanal (11') ausbildet.

13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Schmelze eintauchen­ de Platte (66) aus metallischen Werkstoffen mit einer keramischen oder faserkeramischen Um­ mantelung (66a) besteht.

14. Verfahren zur Metallbeschickung waage- und senkrechter Kaltkammer-Druckgießma­ schinen (1, 1a, 2, 2a) bei dem nach Andrücken der Mündungsfläche (46a) der beweglichen Ver­ bindungsleitung (46) an die Druckkammerflanschübertrittsfläche, die Förderung des Gießmate­ rials (62) durch Aufbau eines Gasdruckes über der Schmelzeoberfläche (61) im Druckbehälter (58) oder durch Erzeugung eines Vakuums (7) über die Gießform (5, 6) in die Druckkammer (8') erfolgt, Gießformfüllung durch den in die Druckkammer (8') einfahrenden Druckkolben (10), wobei mit Verschluß der Schmelzeübertrittsöffnung (8''), bei der Gasdruckmetallbe­ schickung der Gasdruck über der Schmelzeoberfläche (61) abgebaut wird, und die Absenkung der Restschmelze in den Druckbehälter (58) erfolgt, nach Umrüstung eines Transportbehälters (65) oder Warmhalteofen (65) in einen Gießofen (55) durch Ofendeckelwechsel, wird die in der Druck- bzw. Saugleitung (16, 28) als auch die über der Schmelzeoberfläche im Gießofen-Druck­ behälter (58) befindliche Luft mittels inerter Begasung verdrängt dadurch gekennzeich­ net, daß nach Öffnung des Begasungsringkanals (11') zu der Metallübertrittsöffnung (8'') der Druckkammer (8') die an der Druckkolbenmantelfläche (10a) anstehende Schmelze mittels ei­ nes inerten atmosphärischen oder einem entsprechend erhöhten inerten Gasdruck in den Druck­ behälter (58) abgesenkt wird, und daß nach erneuter Befüllung der Druckkammer (8') mittels Gasdruck, die in der Druckkammer (8') und Gießform (5, 6) befindliche Luft durch das in der Druck- bzw. Saugleitung (16, 28) sowie dem Steigrohr (59) stehende inerte Gas verdrängt wird.