DE2021182B2 - Vorrichtung zum einstellen der presskolbengeschwindigkeiten und -druecke bei druckgiessmaschinen mit drei-phasensystem, insbesondere bei kaltkammerdruckgiessmaschinen - Google Patents

Description

von einer Druckmittelleitung beaufschlagt ist. während bei der zweiten Arbeitsphase die Preßkolben-Kopffläche über eine weitere Druckmittelleitung beaufschlagt wird, und in der dritten Arbeitsphase eine Beaufschlagung des Mulliplikatorkolbens erfolgt. Das Druckmittel für die erste und zweite Arbeitsphase \vu:\Je hierbei riurch eine Mittelbohrung des Multiplikatorkolbens zum eigentlichen Preßkolben geleitet, in der Mitielbohrung des Multiplikalorkolbens war ein Rückschlagventil angeordnet, welches sich nach Beendigung der zweiten Arbeitsphase auf Clrimd des hinter dem Preßkolben ansteigenden Druckes schloß, wodurch dann hinter dem Multiplikatorkolben der anstellende Druck des Druckmittels wirksam wird.

Diese bekannte Ausführung hut jedoch den Nachteil, daß die Zeit des Nachdruck-Aulbaues und die •.!genannte Schußkolben-Geschwindigkcit nicht un- ; Muincig voneinander geregelt werde .i können. Wird ·/. B. der Preßkolben in der zweiten Phase langsam jxfahren. so muß zwangläufig die Ölzuführung aus »Lni angeschlossenen ölspeicher gedrosselt werden. Dieses bedingt aber wieder, daß die Ölzufuhr auch ]■:.·- die dritte Phase gedrosselt ist, wodurch der Diuckaufbau nur verzögert erfolgt, was aber insbesondere bei hochbeanspruchten Gußstücken nachteilig sein kann.

liier setzt nun die vorliegende Erfindung ein und hai sich zur Aufgabe gestellt, eine Druckgießmaschine zu schaffen, bei der insbesondere in der zwei-■en und dritten Arbeitsphase Druck- und Geschwiniligkeitsverlauf unabhängig voneinander entsprechend den jeweiligen Erfordernissen gesteuert werden kennen, wie es in der obengenannten Veröffentlichung in »Gießerei« 57 (1970). Seiten 12 bis 17 gefordert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Ausführungsart vorgeschlagen, daß der Multiplikatorkolben außer der in den Pretylinder tauchenden Kolbenstange eine am mittleren Kolbenteil angeordnete, dem Preßkolbcn abgewandte Kolbenstange aufweist, in der sich die Mittelbohrung fortsetzt, wobei die dem Preßkolbcn abgewandte Kolbenstange an die Druckmittelleitun^en der ersten und zweiten Arbeitsphase angeschlossen sind und die Ringkolbenfläche des n-.ittleren Kolbcnteils über eine getrennte Druckmiitellcitung für die dritte Arbeitsphase beaufschlagbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wiru ohne großen Aufwand eine Trennung der Druckräume zwischen dem Preßzylinder und dem Multiplikatorkolben und dadurch eine unabhängige Regulierung im Druck und in der Geschwindigkeit der zweiten und dritten Arbeitsphase erreicht. Unabhängig von der einfachen Bauweise wird eine zuverlässige Absi cherung des Hochdruckes zwischen dem Preßkolbcn und der vorgeschalteten Druckmittelleitungen für die erste und zweite Arbeitsphase erreicht. Die Ansteuerung bzw. Beaufschlagung des Multiplikatorkolbcns kann schon während der zweiten Arbeitsphase erfolgen, wodurch kurze Schaltzeitcn bei der Zustcucrung des Nachdruckes erreicht werden.

Vorteilhaft weiten die beiden Kolbenstangen des Multiplikatorkolbens untereinander unterschiedliche Durchmesser auf, wobei die den größeren Durchmesser aufweisende Kolbenstange dem Preßkolbcn zugewandt ist. Hierdurch wird in einfachster Art und

Weise eine Verschiebung des Multiplikatoikolbens während der ersten muf/weiten Arbeitsphase vermieden.

Ein weiterer Vorschlag geht dahin, daß die Druckmittelleitung für die erste Arheilsphase m,i eü.er Druckniitterpumpe in Verbindung steht: die Lrii^kmittelleitungen für die zweite und dritte Arheii>phasc können an vorzugsweise getrennte Hochdruck-Druckmittelspeicher angeschlossen sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erimdung ist es \on Vorteil, daß an de"r DruckmiUelleitung für die /weite Arbeitsphase ein Druckschalter vorgesehen ist. der mit einem Durchlaßventil der Druckmittelleiiuhg fur die dritte Arbeitsphase in Verbindung steht und bei Erreichen eines einstellbaren Druckes einen Impui» zur Freigabe an ein Durchlaliventil in der dritten Arbeitsphase gibt. Eine w.-'ere Möglichkeit besieht darin, daß die DruckmiueiHtungen für die erste Arbeitsphase über eine Zwischenleitung mit der Druckmitteüeitung für die dritte Arbeitsphase in \ ei bindung steht, wobei in der ZwischenleiUing ein Rückschlagventil angeordnet ist. Diese Zwischenieitung mit dem Rückschlagventil hat den Zweck, dal:» beim Rückhub das aus efer entsprechenden Zylinderkai:imer zu verdrängende Öl in die Druckmittelleitung für die erste Arbeitsphase, die jetzt drucklos ist. zurückfließen und in den Tank geleitet werden kann.

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung, die eine Ausbildungsmöglichkeit des Einpreßteiles im Längsschnitt mit einer schematisch, dargestellten Schaltung zeigt, näher erläutert.

Das Einpreßteil besteht im wesentlichen aus dem Verdichtet)linder 1 mit einem als Stufenkolben ausgebildeten Multiplikatorkolben 2 und dem mit dem Verdichterzylinder 1 verbundenen Preßzylinder 3 mit Preßkolben 4. Der Preßkolben 4 ist dabei mit seiner Kolbenstange 6 durch eine Bohrung? des Z\linderdeckels7 hindurchgeführt. An die Stirnfläche der Kolbenstange 6 wird die Einpreßkolbenstange angeflanscht, die mit ihrem Kolben in dem eigentlichen Einpreßzylinder geführt ist. (Der Einpreßzylinder mit der Einpreßkolbcnstangc ist der Einfachheit halber in der vorliegenden Zeichnung nicht dargestellt.) Mit 8 ist eine Schaltscheibe bezeichnet, die auf der Kolbenstange 6 des Preßkolbcns 4 befestigt ist und während ihrer durch den Pfeil 11 angedeuteten Bewegung mit den beiden Endschaltern 9 und 10 zusammenwirkt, deren Funktionen später noch im einzelnen beschrieben werden.

Der Multiplikatorkolben 2 besteht, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, im wesentlichen aus dem mittleren Kolbenleil 39 sowie den beiden Kolbenstangen 42 und 43. die einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Dadurch, daß die dem Preßkoiben 4 zugewandte Kolbenstange 42 einen größeren Durchmesser aufweist als die andere Kolbenstange 43, wird gewährleistet, daß der sich auf beiden Seiten des Multiplikatorkolbens aufbauende Druck in c'er ersten und zweiten Arbeitsphase immer eine Verschiebung des Multiplikatorkolbcns verhindert.

Mit 12, 13, 14. 20 und 34 sind Druckmittclleitungen. mit 15 und 16 Durchlaßventile, mit 17. 18. 19 und 26 Drosselventile, mit 21, 22 und 23 Rückschlagventile und mit 24 ein Ölbehälter angedeutet. An der Leitung 13 ist zusätzlich ein Druckschalter 25 vorgesehen.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Zwei-

kreis-Multiplikator-Systems mit Drei-Phasen-System ist folgende:

In der ersten Arbeitsphase (Schuß langsam vor) wird über eine nicht näher dargestellte Druckmittelpumpe Drucköl in die Leitung 12 gedruckt. Dieses !Orucköl gelangt dann über das auf einen bestimmten Wert eingestellte Drosselventil 17 in den hinteren Zylinderraum 27 des Multiplikatorzylinders 1 und von dort aus über eine Mitttlbohrung 28 unter Überwindung eines Rückschlagventils 29 in den Zylinderraum 30 des Preßzylinders 3 und beaufschlagt hierbei die Preßkolben-Kopffläche 31 des Preßkolbens 4. Der Preßkolben 4 bewegt sich nunmehr langsam in Pfeilrichtung 32 vor, wobei das in dem nicht dargestellten Einpreßzylinder befindliche flüssige Metall aus demselben in die ebenfalls nicht dargestellte Gießform gepreßt wird. Während dieses Vorganges sind die beiden Durchlaßventile 15 und 16 noch geschlossen. Das auf der Kolbenstangenseite in dem entsprechenden Zylinderraum 33 befindliche Drucköl wird drucklos über eine Zylinderbohrung 35 und Leitung 34 sowie Rückschlagventil 22 in den ölbehälter 24 abgeleitet.

Während der Vorbewegung des Preßkolbens 4 verbleibt der Multiplikatorkolben 2 in seiner dargestellten rechten Endstellung.

Hat der Preßkolben 4 eine Stellung erreicht, bei welcher die Schaltscheibe 8 mit dem entsprechenden Schaltnocken 36 des Endschalters 9 in Eingriff kommt, wird die zweite Arbeitsphase eingeleitet.

Zu diesem Zweck gibt der Endschalter 9 über eine Tmpulslcitung 45 einen Impuls an das Durchlaßventil 15. Dieses Durchlaßventil 15 wird über eine Leitung 13 durch einen nicht dargestellten Hochdruck-Druckmittelspeicher mit Drucköl beaufschlagt.

Bei Öffnung des Durchlaßventils 15 tritt nunmehr schlagartig das Drucköl über das Drosselventil 18 und die Leitung 13 ebenfalls in den Zylinderraum 27 des Vcrdichtcrzylindcrs ein.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, geht die Leitung 13 in die Leitung 12 über. Damit in der Leitung 12 kein Rückstau in Richtung der nicht dargestellten Druckmittelpumpe und des der Pumpe eventuell vorgeschalteten Magnetventils erfolgt, ist in die Leitung 12 ein nicht dargestelltes Rückschlagventil vorgesehen.

Die von der Leitung 13 nunmehr in den Zylinderraum 27 eintretende Druckflüssigkeit wird ebenfalls über die Mittelbohrung 28 in den Zylinderraum 30 geführt und wirkt nunmehr zusätzlich auf die Preßkolben-Kopffläche 31 des Prcßkolbens4. Hierdurch bewegt sich der Kolben 4 in Pfeilrichtung 32 mit erhöhter Geschwindigkeit vorwärts.

Während dieser schnelleren Vorwärtsbewegung kommt die Schaltscheibe 8 an einem genau eingestellten Punkt mit dem Schaltnocken 37 des zweiten Endschalters 10 in Berührung, wodurch die dritte Arbeitsphase eingeleitet wird. Vom Endschalter 10 geht nunmehr über die Impulsleitung 46 ein Impuls zum Durchlaßventil 16. Dieses Durchlaßventil 16, das über die Leitung 14 ebenfalls mit einem Hochdruck-Druckmittelspeicher in Verbindung steht, kann aber erst dann die Leitung 14 freigeben, wenn gleichzeitig ein weiterer Impuls von dem in die Leitung 13 eingeschalteten Druckschalter 25 vorliegt.

Dieser Druckschalter 25 ist dabei auf einen Druck eingestellt, der in der zweiten Phase nicht mehr ausreicht, bei nahezu gefüllter Form den sogenannten Nachpreßdruck aufzubringen.

Liegen beide Impulse vor, so öffnet das Durchlaßventil 16, und über die Leitung 14 tritt schlagartig das Druckmittel in den Zylinderraum 38 ein, wodurch die Ringkolbenfläche des mittleren Kolbenteiles 39 des Multiplikatorkolbens 2 beaufschlagt wird. Dadurch bewegt sich nunmehr auch der Multiplikatorkolben 2 in Pfeilrichtung 32 und wirkt über das zwischengeschaltete Öl des Zylinderraumes 30 auf den Prcßkolben 4. Gleichzeitig wird das in dem Zylinderraum 40 befindliche Drucköl über die Zylinderbohrung 41 und Druckmittelleitung 20 sowie Drosselventil 26 und Rückschlagventil 22 drucklos in den Ölbehälter 24 zurückgeführt.

Das Drosselventil 26 kann auch entsprechend der jeweils gewünschten Kolbengeschwindigkeit des Verdichterkolbens 2 so eingestellt werden, daß in der Leitung 20 ein entsprechender Rückdruck vorgesehen ist.

Nach dieser dritten Arbeitsphase folgt nunmehr die sogenannte Erstarrungsphase, die vom Gußwerkstoff abhängig beispielsweise 10 bis 40 Sek. beträgt und in welcher der volle Druck über die Leitungen 13 und 14 aufrechterhalten bleibt. Nach Beendigung der Erstarrungsphase wird dann die Druckmittelleitung 20 in der dargestellten Pfeilrichtung beaufschlagt, dagegen die beiden Druckmittelleitungen 13 und 14 abgeschaltet und die Druckmittelleitung 12 auf Rückfluß geschaltet. Hierzu kann ein entsprechendes Mehrwegeventil dienen, welches der Einfachheit halber ebenfalls nicht dargestellt ist. D^:^ beiden Kolben 2 und 4 fahren in ihre gezeichnete Ausgangsstellung zurück, und eine Neufüllung des Einpreßzylinders kann erfolgen.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung wird darin gesehen, daß beispielsweise über das Drosselventil 18 in der zweiten Arbeitsphase eine beliebig langsame Bewegung des Preßkolbens 4 möglich ist. ohne daß dadurch der Aufbau des erforderlichen Nachdruckes in irgendeiner Weise eine Verzögerung erleidet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einstellen der beim Druckgießen erforderlichen unterschiedlichen Preßkolben-Geschwindigkeiten und -drücke bei einer Druckgießmaschine, insbesondere Kaltkammer-Druckgießmaschine, mit Drei-Phasen-System, bei der das Einpreßteil aus einem Preßzylinder mit Preßkolben und einem diesem vorgeschalteten, mit ihr erbundenen Verdichterzylinder mit Multiplikatorkolben, der — als Stufenkolben ausgebildet — eine in dem Preßzylinder tauchende Kolbenstange aufweist, besteht, wobei in der ersten und zweiten Arbeitsphase nur die Preßkolben-Kopffläche über DruckmiUcHeitLmgen beaufschlagt ist. während in der dritten Arbeitsphase eine Ec lufschlagung des als Stufenkolben ausgebildeten Multiplikatorkolbens erfolgt, wozu der Multiplikatorkolben eine ein Rückschlagventil beinhallende Mittclbohrung aufweist, an welche die Druckmittelleitungen für die erste und zweite Arbeitsphase angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet daß der MuI-tiplikatorkolbcn (2) außer der in den Preßzylinder tauchenden Kolbenstange (42) eine am mittleren Kolbenteil (35) angeordnete, dem Preßkolben (4) abgewandte Kolbenstange (43) aufweist, in der sich die Miitelbohrung (28) fortsetzt, wobei die dem Prefikolben (4) abgesandte Kolbenslange (43) an die Dmckmntc'.leitungen (12, 13) der ersten und zweiten Arbeitspha -> angeschlossen sind und die Ringkolbenflächc des mittleren Kolbentcils (45) über eine getrennte Druckmittelleitung (14) für die dritte Arbeitsphase beaufschlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbenstangen (42, 43) des Multiplikatorkolbens (2) untereinander unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wobei die den größeren Durchmesser aufweisende Kolbenstange (42) dem Preßkolben (4) zugewandt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die DruckinitteHeitung (12) für die erste Arbeitsphase mit einer Druckmittclpumpe in Verbindung steht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelleitungen (13, 14) für die zweite und dritte Arbeitsphase an vorzugsweise getrennte Hoclidriick-Druckmittelspeicher angeschlossen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Druckmittellcitung (13) für die zweite Arbeitsphase ein Druckschalter (25) vorgesehen ist, der mit einem Durchlaßventil (16) der Druckmittclleitung (14) für die dritte Arbeitsphase in Verbindung steht und bei Erreichen eines einstellbaren Druckes einen Impuls zur Freigabe an ein Durchlaßventil (16) in der dritten Arbeitsphase gibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelleitung (12) für die erste Arbeitsphase über eine Zwischcnlcitung (44) mit der Druckmittelleitung (14) für die dritte Arbeitsphase in Verbindung steht, wobei in der Zwischcnlcitung (44) ein Rückschlagventil (23) ■ingeordnet ist.

Die s'orliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einstellen der beim Druckgießen erforderlichen unterschiedlichen Preßkolbengeschwindigkeiten und -drücke bei einer Druckgießma- b sehine, insbesondere bei einer Kaltkammer-Druckgießmaschine, mit Drei-Phasen-System, bei der das Einpreßteil aus einem Preßzylinder mit Preßk'Mben und einem diesem vorgeschalteten, mit ihm verbundenen Verdichlerzylinder mit Multiplikator.colben.

ίο der — als Stufenkolben ausgebildet — eine in den Preßzylinder tauchende Kolbenstange aufweist, besteh', wobei in der ersten und zweiten Arbeitsphase nur üie Preßkolben-Kopffläche über Druckmittelleitungin beaufschlagt ist, während in der dritten Ατι 5 bcitsphase eine Beaufschlagung des als Stufenkolben ausgebildeten Multiplikatorkolbens erfolgt, wozu der Multip'.ikatorkolben eine ein Rückschlagventil beinhaltende Mittelbohrung aufweist, an welche die Druckmitlelleitungen für die erste und zweite Arbeitsphase angeschlossen sind.

Insbesondere zum Gießen von dünnwandigen und komplizierten Werkstücken beispielsweise aus Leichtmetall- und ähnlichen Legierungen ist man in neuerer Zeit zunehmend dazu übergegangen, diese Werkstücke mittels sogenannter Druckgießmaschinen herzustellen. In diesen Maschinen wird das flüssige Metall in einen Einpreßzylinder des sogenannten Einpreßteiles eingefüllt und dann aus diesem mittels eines durch Druckmittel beaufschlagten Preßkolben in die nachgeschaltete Form gepreßt.

Die wichtigsten Kriterien bei einer solchen Maschine bestehen darin, daß einerseits das flüssige Metall möglichst schnell aus dem Einpreßzylinder in die Form gepreßt werden soll und zum ander jii ein genau vorbestimmter Mindestnachdruck in möglichst kurzer Zeit aufgebaut werden maß. In dieser Hinsicht traten bei allen bisher bekanntgewordenen Druckgießmaschinen erhebliche Schwierigkeiten auf.

Aus diesem Grund ist man bei Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Art bekannt erweise dazu übergegangen (»Gießerei« 54 (1967) S. 553/fSO und 57 (1970). s. 12/17), den gesamten Gießvorgang in drei Arbeitsphasen zu unterteilen, und zwar in eine

■15 erste Arbeitsphasc, in welcher der eigentliche Preßkolben mit einer verhältnismäßig langsamen Geschwindigkeit den Preßvorgang einleitet, in welchem die noch in dem Einpreßzylinder befindliche Luft aus demselben entweichen kann, eine zweite Arbeitsphase, in welcher der Preßkolben mit erhöhter Geschwindigkeit bewegt wird und hierbei verhältnismäßig schnell das flüssige Metall in die Form drückt, im J eine dritte Arbeitsphase, in welcher das Material in der Form auf seinen vorbestimmten und gewünschten Zustand verdichtet wird. Hierbei ist ein entsprechend hoher Nachdruck erforderlich, um auch alle Ecken insbesondere bei komplizierten Formen mit Sicherheit auszufüllen und Schrumpfungslunker auszugleichen.

Bei Ι. ;kanntcn Druckgießmaschinen (deutsche Auslegcschrift 1508 880, »Foundry Trade Journal« August 1969, Seite 340 und Artikel. »Cold Chamber Shot Intensifier System« in »Die Casting Engineer« Juli/August 1965) dieser Art bestand das Einpreßteil aus einem Verdichterzylinder mit Verdichterkolben und einem diesem nachgeschaltetcn und mit ihm verbundenen Preßzylinder mit Preßkolben, wobei in der ersten Arbeitsphase nur die Preßkolben-Kopfflächc