DE2135471A1 - Injection molding process in which the air present there is replaced by gaseous oxygen before the molten metal is introduced into the mold cavity - Google Patents
Injection molding process in which the air present there is replaced by gaseous oxygen before the molten metal is introduced into the mold cavityInfo
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Patentanwälte Dipl.-Ing. F. "Weickmann, ^ IOOh/ IPatent attorneys Dipl.-Ing. F. "Weickmann, ^ IOOh / I
Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
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Hippon light Metal Company Limited,Hippon light Metal Company Limited,
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Spritzgußverfahren, bei dem vor Einführung des geschmolzenen Metalls in den Gußformhohlraum die dort vorhandene Luft durch gasförmigen Sauerstoff ersetzt wirdInjection molding process in which the molten metal is introduced into the mold cavity the air present there is replaced by gaseous oxygen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Sauerstoff-Spritzgußverfahren, bei dem vor Einführung des geschmolzenen Metalls in den Gußformhohlraum die dort vorhandene Luft durch gasförmigen Sauerstoff ersetzt wird.The invention relates to an oxygen injection molding process in which prior to the introduction of the molten metal in the mold cavity the air present there by gaseous Oxygen is replaced.
Das Spritzgußverfahren ist ein sehr wirksames Gußverfahren für die Massenproduktion von leistungsfähigen Gußteilprodukten, die eine sehr schöne Gußteiloberfläche haben und eine hohe Abmessungsgenauigkeit. Entsprechend den bekannten Preßgußmethoden jedoch wird die in dem geschmol-The injection molding process is a very effective molding process for the mass production of high-performance cast part products, which have a very nice casting surface and high dimensional accuracy. According to the known press casting methods, however, the melted in the
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zenen Metall eingeschlossene Luft, die durch, das Einspritzen desselben in den Gußformhohlraum gelangt, als Luftlöcher in dem Grießprodukt gelassen. Deshalb sind so erhaltene Grießprodukte von geringerer mechanischer Beanspruchung und unerwünscht beim Gebrauch von Maschinenteilen, Formteilen, oder Ähnlichem, was eine hohe Zuverlässigkeit an die Beanspruchung stellt.zenen metal trapped air passing through, injecting the same gets into the mold cavity, as air holes left in the semolina product. Therefore semolina products obtained in this way are subject to less mechanical stress and undesirable in the use of machine parts, molded parts, or the like, resulting in high reliability to the demands.
Bei dem Sauerstoff-Spritzgußverfahren wird das Spritzgußteil aus geschmolzenem Metall, durch das Einleiten von Sauerstoffgas in die Gußapparatur hergestellt, derart, daß die in dem Gußhohlraum und dem Einspritzweg für das geschmolzene Metall ebenso wie in der Einspritzbuchse und dem Gießtrichter vorhandene Luft vertrieben wird. Entsprechend diesem Verfahren reagiert das Sauerstoffgas, das in das geschmolzene Metall eingeschlossen ist, welches in den Gußhohlraum eingespritzt wurde, sofort mit dem geschmolzenen Metall. Es wird in dem Gießteilprodukt zu feinen Metalloxydteilchen, wodurch man ein metallisches Gießteilprodukt erhalten kann, das beinahe frei von Luftlöchern ist.In the oxygen injection molding process, the injection molded part is made from molten metal, produced by the introduction of oxygen gas into the casting apparatus, in such a way, that those in the mold cavity and the molten metal injection path as well as in the injection sleeve and the sprue existing air is expelled. Corresponding This process reacts to the oxygen gas that is in the melted Metal that was injected into the mold cavity is enclosed immediately with the molten one Metal. It becomes fine metal oxide particles in the cast product, thereby forming a metallic cast product that is almost free of air holes.
Das Gußteilprodukt jedoch, das durch obiges Spritzgußverfahren erhalten wurde, ist mit dem Fehler behaftet, daß sehr große Lunkerporen in dem Produkt entstehen können, verglichen mit jenem Produkt, das durch die konventionelle Gußmethode erhalten wird.However, the molded product obtained by the above injection molding process has been obtained is fraught with the error that very large cavity pores can arise in the product, compared with that product obtained by the conventional casting method.
Deshalb kann die oben erwähnte, hervorragende Methode, die von dem Sauerstoff-Spritzgußverfahren abgeleitet wurde, bei solch einem Fehler nicht ohne weiteres verwendet werden.Therefore, the above-mentioned, excellent method, which was derived from the oxygen injection molding process, cannot be used without further ado in the event of such an error.
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Das geschmolzene Metall, das in den"Gußhohlraum eingespritzt wurde, entsprechend dem Spirtzgußverfahren, schrumpft, wenn es erstarrt und neigt dazu, in dem Teil des Gußproduktes, wo die Erhärtung verzögert ist, die Lunkerporen zu bilden. Entsprechend dem bekannten Spritzgußverfahren jedoch wird die in dem eingespritzten, geschmolzenen Metall eingeschlossene Luft zerstreut und verbleibt in der Form von zahllosen, zusammengepreßten Luftbläschen, in dem geschmolzenen Metall, das in den Gießhohlraum gefüllt wurde und diese Luftbläschen dehnen sich bis zu % The molten metal that has been injected into the "casting cavity" according to the injection molding process shrinks as it solidifies and tends to form the void pores in the part of the cast product where the hardening is delayed. According to the known injection molding process, however, the in air trapped in the injected molten metal diffuses and remains in the form of countless compressed air bubbles in the molten metal that has been filled into the mold cavity and these air bubbles expand up to %
einem getLssen Grad aus, wenn die Erstarrung und Lunkerbildung des geschmolzenen Materials eintritt. Dabei wird die Bildung von Lunkerporen durch das Ausmaß der Ausdehnung von den Blasen gesteuert. Entsprechend dem Sauerstoff-Spritzgußverfahren muß auf der anderen Seite eine sehr geringe Menge von Luftbläsehen, die in dem geschmolzenen Metall enthalten sind, angenommen werden, damit die Lunkerporen, die durch die Erhärtung und duroh die Lunkerbildung des geschmolzenen Metalls verursacht werden, in dem Teil des Gußproduktes angereichert werden können, wo die Erhärtung verzögert wird.to a certain extent when the solidification and the formation of cavities of the molten material occurs. The formation of cavity pores is determined by the extent of the expansion controlled by the bubbles. Corresponding to the oxygen injection molding process on the other hand, must see a very small amount of air bubbles in the molten one Metal are included, so that the cavity pores caused by the hardening and duroh the cavity formation of the molten metal, in which part of the cast product can be enriched, where the hardening occurs is delayed.
Die Erfindung geht aus von dem eingangs beschriebenen Verfahren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch die Bildung von Lunkerporen zu erwartenden Schwierigkeiten zu vermindern oder ganz zu beseitigen. Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf der Erkenntnis, daß die großen Lunkerporen konzentrisch um diejenigen Bereiche des Gußstücks herum entstehen, in denen die Verfestigung des Materials verhältnismäßig spät einsetzt.The invention is based on the method described at the outset. The invention is based on the object to reduce or completely eliminate the difficulties to be expected due to the formation of cavity pores. The solution This task is based on the knowledge that the large cavity pores are concentric around those areas of the casting arise around, in which the solidification of the material begins relatively late.
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Die Lösung der Erfindungsaufgabe besteht in der Verwendung von einem Spritzgußverfahren, bei dem vor Einführung des geschmolzenen Metalls in den G-ußformhohlraum die dort vorhandene luft durch gasförmigen Sauerstoff ersetzt wird.The solution to the problem of the invention consists in the use of an injection molding process in which the existing there before the introduction of the molten metal into the mold cavity air is replaced by gaseous oxygen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht die Möglichkeit, die Teile des Gußstücks, die mit Lunkerporen angereichert sind, nachträglich mechanisch zu beseitigen, oder die mit Lunkerporen angereicherten Zonen nach dorthin zu verlegen, wo keine besonderen hohen Festigkeitsanforderungen bestehen.In the method according to the invention there is the possibility of the parts of the casting that are enriched with cavity pores are to be removed mechanically afterwards, or the zones enriched with blowholes are to be removed there laying where there are no particularly high strength requirements.
Die wärmeisolierten Zonen können durch Verwendung von ausgesparten Teilen in der Gußformwand untergebracht werden. Diese ausgesparten Stellen.werden mit einem Heizelement ausgestattet, das aus keramischem Material bestehen kann, und eine entsprechende Form bezüglich des ausgesparten Teils hat, oder es wird ein metallisches Einsatzelement verwendet, das im Querschnitt eine spulenähnliche Form besitzt, um die Spalte zwischen der Gußformwand und dem Einsatzelement nach ihrem Einbau zu füllen. Obige Heizisolierungszone kann durch Einbau von Heizdrähten noch anders ausgeführt werden. Diese Heizdrähte sind in der Heizisolierungszone, die sich in der Gußformwand befindet, eingebettet, um so das Verfahren der vorliegenden Erfindung noch wirksamer auszuführen.The thermally insulated zones can be cut out by using Parts are housed in the mold wall. These recessed areas are covered with a heating element equipped, which can consist of ceramic material, and a corresponding shape with respect to the recessed Partly has, or a metallic insert element is used which has a coil-like shape in cross-section has to fill the gaps between the mold wall and the insert element after their installation. Above heating insulation zone can be done differently by installing heating wires. These heating wires are in the heating insulation zone, which is located in the mold wall, to make the method of the present invention more effective to execute.
Deshal'b ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung dergestalt, daß ein verbessertes Sauerstoff-Spritzgußverfahren gezeigt wird, zur Produktion von Gußteilprodukten, bei denen die Lunkerporen in unwichtigen Teilen gesammelt werden, wo keine Festigkeit von dem Gußteilprodukt verlangt wird.Therefore, a feature of the present invention is such that that an improved oxygen injection molding process is shown for the production of cast products in which the Void pores are collected in unimportant parts where strength is not required of the casting product.
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Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dergestalt, daß ein verbessertes Spritzgußverfahren zur Produktion von fehlerfreien Gußteilprodukten entsteht, bei denen jeder Fehler, der in der Festigkeit durch Lunkerporen und Blaslöcher auftritt, zum Gebrauch des Produktes entfernt werden kann.Another feature of the present invention is that it provides an improved injection molding process for production of defect-free casting products, in which any defect in the strength caused by blowholes and blowholes can be removed to use the product.
Noch ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist dergestalt, daß ein verbessertes Sauerstoff-Spritzgußver- ^ fahren zur Produktion von Gußteilen beiträgt, die als ™Yet another feature of the present invention is that an improved oxygen injection molding process is provided drive contributes to the production of castings that are known as ™
Maschinenteile und Formteile verwendet werden können.Machine parts and molded parts can be used.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachstehend, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, näher erläutert.For a better understanding of the invention, it will be described below, with reference to the accompanying drawing, explained in more detail.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt, der den prinzipiellen Aufbau einer Spritzgußanlage zur Ausführung des Spitzgußverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt, hier zum Gießen eines Seitendeckels des Gehäuses von einem kleinen Elektromotor, fFig. 1 is a longitudinal section showing the basic structure of an injection molding machine for execution of the injection molding process according to the present invention, here for casting a side cover of the housing of a small electric motor, f
Fig. 2 ist ein Schnitt der Spritzgußanlage entlang der Linie A-A in Fig. 1,Fig. 2 is a section of the injection molding machine along the line A-A in Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Längsschnitt von einem Produkt, das entsprechend der Spritzgußanlage, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, hergestellt wurde und der den Zustand des Produktes zeigt, wie er unmittelbar nach Fertigstellung des Gußteils herausgenommen wurde,Fig. 3 is a longitudinal cross-sectional view of a product manufactured according to the injection molding machine shown in Fig Fig. 1 is shown, and which shows the state of the product as it was immediately was removed after completion of the casting,
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Fig. 4- ist ein Längsschnitt desselben Produktes,Fig. 4- is a longitudinal section of the same product,
wie es in Fig. 3 gezeigt ist, aber nun zeigt es den Zustand, nachdem es fertiggestellt wurde,as shown in Fig. 3, but now it shows the state after it is completed became,
Fig. 5 ist ein Schnitt, der eine Heizisolierungs-Fig. 5 is a section showing a heating insulation
zone zeigt, die in der Gußformwand eingebaut ist,zone that is built into the mold wall,
Fig. 6 ist ein Schnitt, der eine Abänderung von derFig. 6 is a section showing a modification from that shown in FIG
Heizisolierungszone von Fig. 5 zeigt,Shows heating isolation zone of Fig. 5,
Fig. 7 ist ein Schnitt, der noch eine andere Ausführung einer Heizisolierungszone, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, zeigt.Fig. 7 is a sectional view showing still another embodiment of a heat insulating zone as shown in Fig Fig. 5 shows.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 umfaßt die Spritzgußanlage eine Preßplatte 1, eine feststehende Gußform 11, die an der Gußformplatte 1 befestigt ist, eine bewegliche Gußformplatte 12, die in einem engen Eontakt mit der festen Gußformplatte 11 steht, wenn sie beim Gußvorgang in einen Druckkolben 3 eingespannt ist, so daß, wenn die feste Gußformplatte 11 in körperlicher Berührung mit der beweglichen Gußformplatte 12 steht, eine zweischalige Gußform gebildet wird, in der ein Gußformhohlraum 4 der gewünschten Form und ein Eingießtrichter 5» der einen schmalen Durchmesser hat, gebildet wird. Eine Buchse 6 für das Einspritzen des flüssigen Metalls erstreckt sich durch die Gußformplatte 1 und hört auf, wo das eingegossene, geschmolzene Metall in die Gußform 4 durch einen Gußtrichter 5 ausgestoßen wird. Dies geschieht durch Einwirkung eines Druckkolbens 7, der innerhalb der Buchsenwand entlang hin- und hergeht. Die Buchse 6 ist an ihrer oberen Seite mit einer Einlaßöffnung 8 für das flüssige Metall versehen. Eine Sauerstoffeinleitdüse 9 ist in den Einlaßtrichter 8 für flüssiges Metall eingesetzt.Referring to Figures 1 and 2, the injection molding equipment includes a press plate 1, a fixed mold 11 attached to the mold plate 1, a movable one Mold plate 12 which is in close contact with the fixed mold plate 11 when it is in the casting process is clamped in a plunger 3 so that when the fixed mold plate 11 is in physical contact with the movable mold plate 12 is, a two-shell mold is formed in which a mold cavity 4 of the desired Mold and a pouring funnel 5 »which has a narrow diameter is formed. A socket 6 for injection of the liquid metal extends through the mold plate 1 and stops where the poured, molten Metal is ejected into the mold 4 through a sprue 5. This is done through the action of a Pressure piston 7, which reciprocates within the socket wall along. The socket 6 is on its upper side with a Inlet opening 8 is provided for the liquid metal. An oxygen inlet nozzle 9 is in the inlet funnel 8 for liquid metal used.
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In einigen Abschnitten der Gußformwand sind heizisolierte Zonen 10 ausgebildet, die den teilformenden Schraubenlöchern 10* oder den Rotorlöchern 10*' des Produktes entsprechen, wie in Fig. 4- gezeigt, um diese Teile nach der Fertigstellung des Gußteils zu entfernen.In some sections of the mold wall are heat insulated Zones 10 formed, which correspond to the partially forming screw holes 10 * or the rotor holes 10 * 'of the product, as shown in Fig. 4- to remove these parts after completion of the casting.
Fig. 5» 6 und 7 zeigen jeweils eine Ausführungsform der Heizisolierungszone, die in der Gußformwand ausgebildet sind.FIGS. 5, 6 and 7 each show an embodiment of FIG Heating insulation zone formed in the mold wall.
In Fig. 5 wird die wärmeisolierende Zone mit einem eingesetzten Element 13 gebildet, das aus keramischem Material besteht (wie z.B. Chamottestein, Porzellan, gießbares, feuerfestes Material ect.), das in einem ausgesparten Teil 14 im voraus in die Gußformwand eingebaut ist.In Fig. 5, the heat insulating zone is formed with an inserted element 13 made of ceramic material consists (such as chamotte stone, porcelain, castable, refractory material, etc.), which is in a recessed part 14 is built into the mold wall in advance.
In Fig. 6 wird eine andere Ausführung der wärmeisolierenden Zone gezeigt, ein Einsetzelement 13» das aus metallischem Material besteht und eine spulenförmige Form in ihrem Querschnitt besitzt, um die Lücken 16 zwischen den Gußwänden und den Elementen 15» wenn die Elemente 15 in den ausgesparten Teil der Gußformwand eingesetzt sind, zu füllen.In Fig. 6, another embodiment of the heat insulating Zone shown, an insert element 13 »made of metallic Material is made and a coiled shape in its cross-section possesses to the gaps 16 between the cast walls and the elements 15 »when the elements 15 in the recessed Part of the mold wall are used to fill.
In Fig. 7 wird noch eine andere Ausführungsform der wärmeisolierenden Zone gezeigt. Ein Einsetzelement 17 wird mit eingebetteten Heizdrähten 18 ausgestattet. Die Heizdrähte dienen zum Heizen der wärmeisolierten Zone 10, dadurch wird die tatsächliche Erhärtung verzögert, und zwar von dem Teil des geschmolzenen Metalls, welches in Berührung mit der Heizzone 10 steht.In Fig. 7 is still another embodiment of the heat insulating Zone shown. An insert element 17 is equipped with embedded heating wires 18. The heating wires serve to heat the thermally insulated zone 10, thereby the actual hardening is delayed, namely from the Part of the molten metal which is in contact with the heating zone 10.
Entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird die vorhandene Luft in der Buchse 6, dem Gießtrichter 5 und dem Gießhohlraum 4 durch das Sauerstoffgas verdrängt,According to the method of the present invention, the air present in the socket 6, the sprue 5 and the casting cavity 4 displaced by the oxygen gas,
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das in die Buchse 6 durch die Düse 9 eingeleitet wird. Dann wird das geschmolzene Metall in der Buchse 6 von der Einlaßöffnung für geschmolzenes Metall 8 eingegossen und der Druckkolben 7 wird in Bewegung gesetzt, um das flüssige Metall innerhalb der Buchse in den Gießformhohlraum 4 durch den Gießtrichter auszustoßen, wodurch das meiste Sauerstoffgas in dem geschmolzenen Metall eingeschlossen wird. Zum Zeitpunkt des Ausstoßens aus der Buchse reagiert es sofort mit dem geschmolzenen Metall, um feine Metalloxydteilchen zu erzeugen, die in dem geschmolzenen Metall zerstreut werden, wodurch die Zahl der Poren in dem Gußteilprodukt erheblich vermindert wird.which is introduced into the socket 6 through the nozzle 9. Then, the molten metal is poured into the socket 6 from the molten metal inlet port 8 and the pressure piston 7 is set in motion to transfer the liquid metal inside the bushing into the casting mold cavity 4 through the sprue, trapping most of the oxygen gas in the molten metal will. At the time of ejection from the socket, it immediately reacts with the molten metal to form fine metal oxide particles which are scattered in the molten metal, thereby increasing the number of pores in the casting product is significantly reduced.
Weiterhin werden bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Teile des geschmolzenen Metalls, die in Berührung mit der isolierten Zone 10 sind, mit einer sehr viel langsameren Geschwindigkeit erhärtet als im Vergleich mit der Erhärtung von anderen Teilen des geschmolzenen Metalls. Deshalb werden, wie in Pig. 5 gezeigt, die Lunkerporen in den Teilen des geschmolzenen Metalls gesammelt (die Teile sind durch gepunktete Linien in Pig. 3 angezeigt), die in unmittelbarer Berührung mit den isolierten Zonen 10 stehen. Jene flüssigen Metallteile, die durch mechanische Mittel nach Fertigstellung des Gußteils entfernt werden, können beibehalten werden, wenn das fehlerfreie Produkt gesättigte Luftlöcher und gesättigte Lunkerporen hat.Furthermore, in the method of the present invention, the parts of the molten metal that are in contact with the isolated Zone 10 are hardened at a much slower rate than when compared to hardening from other parts of the molten metal. Therefore, as in Pig. 5 shows the cavity pores in the parts of the molten metal collected (the parts are indicated by dotted lines in Pig. 3) which are in immediate Be in contact with the isolated zones 10. Those liquid metal parts that are made by mechanical means after completion of the casting removed can be retained if the defect-free product has saturated air holes and saturated Has cavity pores.
Die vorausgegangene Beschreibung der vorliegenden Erfindung richtete sich auf die Ausführung eines Verfahrens zum Gießen eines Produktes, das Teile hat, die nach Vollendung des Gußteils entfernt werden können. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch auf das Gießen eines Artikels angewendet werden, der keine Teile hat, die entfernt werden können.The foregoing description of the present invention has been directed to practicing a method of casting of a product that has parts that can be removed after the casting is complete. The procedure of the present However, the invention can also be applied to the molding of an article that has no parts that are removed can.
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Dies ist der Fall, wenn ein Gußteilprodukt einen Bereich hat, wo keine "besondere! Festigkeitsansprüche während dem Gebrauch desselben verlangt werden. Die Gußform kann an ihrer Wand auf dieselbe Art mit Wärmeisolierzonen ausgestattet werden, wie in der vorausgegangenen Ausfhrung, so daß die Lunkerporen in jenem Teil des Produktes gesammelt werden, wo keine spezielle Festigkeit verlangt ist, dabei kann das Produkt, das eine hohe Zuverlässigkeit hat, in seiner Festigkeit beibehalten werden.This is the case when a casting product has an area where there are no "special! strength requirements during use of the same are required. The mold can be equipped with thermal insulation zones on its wall in the same way, as in the previous statement, so that the void pores are collected in that part of the product where no special strength is required, while the product, which has high reliability, can in strength to be kept.
Wie aus dem Vorhergegangenen ersehen werden kann, können die Produkte, die entsprechend nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, mit einer hohen Zuverlässigkeit in ihrer Festigkeit auch als Maschinenteile oder Formteile verwendet werden. Daher können die Luftlöcher und Lunkerporen nicht mehr in den Produkteilchen erscheinen, wo eine hohe Festigkeit verlangtwird.As can be seen from the foregoing, the products made according to the method of the present Invention were manufactured with a high reliability in their strength also as machine parts or Moldings are used. Therefore, the air holes and blowholes can no longer appear in the product particles, where high strength is required.
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| OD | Request for examination | ||
| 8235 | Patent refused |