DE2417318C3 - Vorrichtung zum Flüssigpressen von einstückigen Metallformteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Flüssigpressen von einstückigen Metallformteilen, mit einem Paar voneinander trennbarer und hin- und herbewegbarer Glieder, welche einen Formhohlraum begrenzen, mit einer Gesenkpresse, mit welcher diese Glieder zwischen Offen- und Schließlagen bewegbar sind, einer Einrichtung, um den Formhohlraum mit geschmolzenem Metall zu füllen und mit einer Einrichtung, mit weicher auf das geschmolzene Metall zwecks Formgebung in dem Formhohlraum ein Schmiededruck ausgeübt wird, wobei zum Entfernen eines fertigen Formteiles aus dem Formhohlraum bei Offenlage der voneinander trennbaren Glieder ein Auswerfer vorgesehen ist, und mit einer Kühleinrichtung und einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Vakuums in» dem Formhohlraum.

In der DE-OS 15 08 854 ist ein Stranggießverfahren und eine Kokille zur Durchführung dieses Verfahrens beschrieben. Dort wird die Kokille periodisch in der der Rohblockbewegung entgegengesetzten Richtung so lange verschoben, bis sich eine Schicht aus flüssigem Metall auf der erstarrten Rohblockstirnfläche bildet. Danach wird die Kokille in der Bewegungsrichtung des Rohblockes mit derselben Geschwindigkeit wie dieser während einer Zeitspanne verschoben, die zum Erstarren der Schicht flüssigen Metalles erforderlich ist, welche zwischen die Oberfläche des erstarrten Rohblokkes und die Kokillenkühlfläche gelangt.

Aus der US-PS 32 28 073 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Metallschmiedestücken bekannt, bei welcher ein Kanal vorgesehen ist, der in einem Formhohlraum ein Vakuum schaffen soll. Auch sind dort Leitungen zum Umlaufen von Wasser durch das Gesenk vorgesehen.

Bei der in der US-PS 33 87 646 beschriebenen

ίο Druckgießvorrichtung sind gegenüberliegende Kolben vorgesehen, die indessen an ihren Endabschnitten keine Formflächen aufweisen. Mit dieser Vorrichtung soll unter Druck stehendes überschüssiges gesi-hmolzenes Metall in einen Formhohlraum geführt werden,

is während das dort bereits vorhandene geschmolzene Metall erstarrt, um eine bessere Kornausbildung bzw. ein feineres Korn zu erhalten.

Beim Flüssigpressen von Metallen mit der Vorrichtung gemäß DE-PS 8 68 494 wird die Temperatur des Formhohlraumes verringert, indem ein Kühlmittel in der Nähe des Formhohlraums hindurchgeführt wird, um dadurch das geschmolzene Metall gleichzeitig mit dem Aufbringen des Druckes abzukühlen. Der das Kühlmittel aufnehmende und durchführende Kanal ist dort schraubenförmig ausgebildet.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Flüssigpreßvorrichtung der eingangs umrissenen Art so auszubilden, daß sie technisch nicht aufwendig ist und mit relativ wenig bewegbaren Teilen auskommt, um Metallformteile herstellen zu können, bei denen keine Spannungskonzentrationen auftreten und bei denen die Korngrößenverteilung gleichmäßig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die voneinander trennbaren Glieder gegenüberliegende, als solche bekannte Kolben umfassen, daß ein Gelenk eine Formfläche aufweist, das an einem Endabschnitt eines jeden Kolbens vorgesehen ist, daß der Formhohlraum von diesen Formflächen und von einem Büchsenglied gebildet ist, welches in einem von zwei gegenüberliegenden, voneinander lösbaren Gehäuseteilen angeordnet ist und sich in das andere Gehäuseteil erstreckt, daß jedes Gesenk einen Hohlraum und eine als solche bekannte Heiz- oder Kühleinrichtung aufweist, daß sich ein erster Durchgang durch jedes Gehäuseteil hinter den Kolben erstreckt, daß ein zweiter Durchgang durch den Kolben in den Hohlraum des Gesenkes führt und daß sich ein dritter Durchgang von dem Gesenkhohlraum durch das Gehäuse zweckt Verbindung mit einer Heizquelle erstreckt.

Mit der Flüssigpreßvorrichtung wird das geschmolzene Metall unter Druck geformt, wenn es sich noch in flüssigem Zustand befindet. Nach Abkühlen wird der so hergestellte Gegenstand aus der Form entnommen, der im wesentlichen die abschließende Größe und Gestalt sowie eine gleichförmige Konstruktion aufweist und somit frei von Spannungskonzentrationen und gestörten Kornstrukturen ist.

Die Formanordnung kann zusammen mit herkömmli-

ho chen Pressen und Vakuumfülleinrichtungen verwendet werden, wobei lediglich eine Einrichtung erforderlich ist, mit welcher ein Medium zum Erhitzen und Kühlen der Form in Umlauf gebracht wird. Die Vorrichtung zum Flüssigpressen von einstückigen Metallformteilen

h5 kann im Dauerbetrieb eingesetzt werden, ist verhältnismäßig einfach und läßt sich auch mit bereits vorhandenen Maschinen einsetzen.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausfüh-

rungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 perspektivisch eine Flüssigpreßeinrichtung mit eingesetzter Form,

F i g. 2 eine Schnitiansicht durch die Vorrichtung,

Fig. 3 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 2, mit geschlossener Preßform und mit einem in der Form enthaltenen Gegenstand und

Fig.4 eine Schnittansicht durch die Vorrichtung in der Offenstellung und mit geformtem Gegenstand zwischen Auswerfen.

In Fig. 1 ist eine herkömmliche Gießmaschine 10 gezeigt, die mit einer Einrichtung zum Formen von Metallgegenständen auEgestattet ist. Diese Einrichtung besteht aus einer Formanordnung 14 mit einem Gehäuse 16 und mit einer inneren Formanordnung 18, wobei im Gehäuse 16 Hohlräume zum Erhitzen und Abkühlen der Formanordnung 14 vorgesehen ist.

Die Gießmaschine 10 ist mit Klemmbacken zum Festhalten der Formanordnung 14 ausgestattet, die hydraulisch zum öffnen und Schließen der Gehäuseteile des Gehäuses 16 betätigt werden. Die Gießmaschine iO weist weiterhin einen oberen und einen unteren hydraulischen Zylinder 20 bzw. 22 auf, die die Formanordnung 18 betätigen. Die Gießmaschine 10 wird von einer Pumpe und einem Vorratsbehälter 24 betrieben und von einer nicht gezeigten Steuereinrichtung gesteuert.

Das Gehäuse 16 ist in F i g. 2, 3 und 4 gezeigt. Das Gehäuse weist zwei Gehäuseteile 28 und 30 auf, die die innere Formanordnung 19 umschließen. Diese Gehäuseteile 28 und 30 sind an Klemmbacken 32 und 34 angebracht, so daß sie geöffnet und geschlossen werden können. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Formanordnung 14 von einem wärmeisolierenden Schutzmantel 35 umgeben. Im Gehäuse 16 ist die innere Formanordnung 18 in einem Hohlraum zwischen den Gehäuseteilen 28 und 30 bewegbar gelagert. Die Formanordnung 18 weist zwei gegenüberliegende Kolben 36 und 38 auf, die sich von den Außenenden der Gehäuseteile 28 und 30 erstrecken und von den Zylindern der Gießmaschine 10 bewegt werden. Die Kolben 36 und 38 sind durch Dichtungsringe 40 gegen die Hohlraumwände abgedichtet und mit den Gesenkgliedern 42 und 44 zusammengeschraubt. Die Gesenkglieder 42 und 44 sind kleiner pls die Innenenden der Kolben 36 und 38 und erstrecken sich davon koaxial. Die Innenseite der Gesenkglieder 42 und 44 bilden die Formflächen. Diese Formflächen 46 und 48 sind diejenigen Flächen, gegen die das flüssige geschmolzene Metall gepreßt wird. Die Formflächen 46 und 48 sind der tatsächlichen Größe und Form des gewünschten Gegenstandes entsprechend ausgestaltet. Auswerfer 54 und 56 erstrecken sich durch die Kolben, die Gesenkteile und durch die Formflächen. Beide Auswerfer 54 und 56 enden anfangs in einer Ebene mit den Formflächen 46 und 48 und werden später zum Entfernen des geformten Gegenstandes ausgefahren, wie dies in Fig.4 dargestellt ist. Ein Büchsenglied 58 umgibt die zusammenstoßenden Enden der Gesenkglieder 42 und 44 und ist mit öffnungen versehen, die zu dem das Metall aufnehmenden Hohlraum 60 führen.

Die lösbaren Gehäuseteile 28 und 30 des Gehäuses 16 sind mit Durchgängen 62 und 64 versehen, die den hinter den Kolben 36 und 38 gelegenen Teil des Hohlraumes mit der Außenseite des Gehäuses verbinden. Im breiten Teil der Kolben 36 und 38 vorgesehene Durchgänge 66 und 68 verbinden den Raum hinter den Kolben und den Hohlräumen 37 und 39 innerhalb der Gesenkgiieder 42 und 44. Diese Durchgänge führen Mittel zum Erhitzen und Kühlen der Formanordnung 18 und stehen mit Rohrleitungen 70 an der Außenseite des Gehäuses 16 in Verbindung.

Ein Einlaßkanal 74 nimmt das geschmolzene Metall auf und leitet es durch eine trichterförmige öffnung 76 am Büchsenglied 58. Der Einlaßkanal 74 steht mit einer das geschmolzene Metall führenden Leitung 78 in Verbindung. Der andere Kanal 80 steht mit einer Vakuumquelle in Verbindung sowie mit einem Durchlaß 82 am Büchsenglied 58. Eine Rohrleitung 84 verbindet den Kanal 80 mit einer Vakuumquelle.

Das innen gelegene Ende des Durchlasses 82 befindet sich an einer der höchsten Stellen im Formhohlraum, um die Luft abführen zu können, die beim Einlassen des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum 60 eingeschlossen werden könnte. Die Formanordnung 14 wird in die Gießmaschine 10 so eingesetzt, daß das Gehäuse 16 senkrecht steht und das Gehäuseteil 30 trägt.

uer Mitteiteii des Gehäuses 16 iu nvi einer Reihe von Durchgängen versehen, die von der Außenseite her zu den Hohlräumen 37 und 39 führen und zum Abführen des Heizmittels dienen. Das obere Gehäuseteil 30 ist mit einer'.· Durchgang 86 versehen, der mit einem Durchgang 88 am Büchsenglied 58 und mit einem Durchgang 90 am Gesenkglied 44 in Verbindung steht. Das Gehäuseteil 28 ist mit einem Durchgang 92 am Vakuumkanal 80 versehen, der mit eiaem Durchgang 94 am Büchsenglied 58 in Verbindung steht, wobei eine Verbindung mit dem Durchgang 96 am Gesenkglied 42 vorgesehen ist. Die Durchgänge 86 und 92 stehen mit einer Rohrleitung 98 in Verbindung, die von der Seite der Formanordnung 14 abragt. Mit Abstand von dem Vakuumkanal 80 ist im Mittelteil des Gehäuses 16 ein weiterer Durchgang 98 vorgesehen, der im Gehäuseteil 30 ein Thermoelement aufnimmt, das genügend nahe am Formhohlraum 60 gelegen ist und zum Mtssen der Temperatur der inneren Formanordnung 18 dient.

Nachdem das Gehäuse 16 die in Fig. 2 gezeigte Stellung eingenommen hat, wird das innere der Formanordnung 18 durch Dampf erhitzt, der durch die Hohlräume 100 und 102 hinter den Kolben 36 und 38 durch die Durchgänge 66 und 68 in die Hohlräume 37 und 39 der Gesenkglieder 42 und 44 und durch die Durchgänge 96, 94 und 92 sowie durch die Durchgänge 90, 88 und 96 ausströmt. Bei geöffnetem Hohlraum 60 wird durch die trichterförmige öffnung 76 eine genau abgemessene Menge geschmolzenen Metalls eingespritzt. Der Formhohlraum 60 wird von der Vakuumquelle evakuiert, die mit dem Hohlraum durch den Durchgang 82 in Verbindung steht, wobei die Luft er.iernt wird, die im Hohlraum 60 eingeschlossen sein könnte. Der Durchstrom des Dampfes durch die Formanordnurifc 18 wird verstärkt durch Erhöhen der Strömung zu den Einlassen 62 und 64, wobei in den Hohlräumen 500 und 102 hinter den Kolben 36 und 38 ein Druckanstieg erfolgt, so daß die Kolben sich einwärts bewegen und bei der Formung des Metallgegenstandes so lange einen Sehmiededruck ausüben, bis der Gegenstand sich so weit abgekühlt hat, daß er aus der Formanordnung 18 herausgenommen werden kann. Während der Ausübung des Schmiededruckes befindet sich die Formannrdnung 14 in der in Fig. 2 gezeigten Lege. Der geformte Gegenstand 110 wird von dem Dampf abgekühlt, der durch die Formanordnung 18 strömt. Die Temperatur der Formanordnung 18 kann

durch die Temperatur des durchströmenden Mittels reguliert werden. Es kann jedes gasförmige oder flüssige Mittel verwendet werden, das in einer so großen Menge zugeführt wird, bei der der auf den Gegenstand 110 einwirkende Schmiededruck aufrechterhalten wird. Der Schmiededruck wird von dem Druckmitteldruck hinter den Kolben erzeugt und von der Kraft, die aus der Umgebung des Gehäuses 16 über das angebrachte Büchsenglied um die Auswerfer 54 und 56 übertragen wird.

Ist der Gegenstand 110 auf die gewünschte Temperatur oder so weit abgekühlt, daß er entfernt werden kann, wird das Gehäuse 16 geöffnet, wobei die Gehäuseteile 28 und 30 voneinander getrennt werden, wie dies in F i g. 4 gezeigt ist. Die Auswerfer 54 und 56 entfernen den Gegenstand 110 von den Formflächen 46 und 48. Danach werden die Auswerfer 54 und 56 zurückgezogen, wodurch der Gegenstand 110 freigesetz; und cniicrri! A'ird.

Die Menge des einzufüllenden geschmolzenen Metalls ist gleich dem Volumen des zu formenden Gegenstandes zuzüglich einer Menge, die ein Schrumpfen zuläßt, wenn das Metall kühl ist. Zum Einfüllen des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum 60 wird die Vakuumeinrichtung (nicht gezeigt) verwendet, wobei das Vakuum an einer Seite der Formkammer über einen Durchlaß 62 wirksam ist. die im Formhohlraum eingeschlossene Luft entfernt und das geschmolzene Metall in den Formhohlraum saugt.

Nachdem eine bestimmte Menge geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum 60 eingefüllt worden ist. wird der Hohlraum verkleinert oder verengt, wobei auf das geschmolzene Metall ein Druck ausgeübt wird. Zugleich wird die Temperatur der Formanordnung abgesenkt und das geschmolzene Metall abgekühlt. Wird in der Formanordnung 14 die Flüssigkeits- oder Gasströmung wesentlich verstärkt, so wird hinter den Kolben 36 und 38 der Druck erhöht, der die beiden Kolben zusammendrückt. Dabei werden die Formflächen 46 und 48 in das geschmolzene Metall hineingepreßt. Hierbei wird das Metall geformt. Der auf das Metall von den Kolben 36 und 38 ausgeübte Druck kann dadurch verändert werden, daß die Menge der Flüssigkeit oder des Gases verändert wird, die (das) durch die Kolben und die Gesenkglieder strömt.

Diese Strömung wird /um Kühlen der Formanord-ί nung 14 benutzt. Durch Absenken der Temperatur der Gas- oder Flüssigkeitsströmung wird die Temperatur der Formanordnung verändert. Beispielsweise kann Dampf als Kühlmittel benutzt werden, während Heißdampf zum Erhitzen der Formanordnung und

ίο weniger heißer Dampf zum Absenken der Temperatur der Formanordnung benutzt werden kann. Zum Regulieren der Temperatur der Formanordnung 14 können andere Mittel als Dampf benutzt werden. Soll die Formanordnung beispielsweise rasch und sehr tief

ΙΊ abgekühlt werden, so wird zum Erhitzen Dampf und zum Abkühlen eine kryogene Flüssigkeit wie Flüssigsauerstoff verwendet.

Nach Abkühlen der Formanordnung 14 auf die

traivi'incnhtp Tpmnpratiir u/irH HlPSP lind rlf»r .Srhmindo-

2(1 druck aufrechterhalten, bis das Metall sich genügend verfestigt hat und aus der Formanordnung 14 herausgenommen werden kann. Der Zustand der Formanordnung 14 bei der Ausübung des Preßdruckes auf das Metall ist in der F i g. 3 gezeigt. Der geformte

>"> Metallgegenstand 110 ist doppelt schraffiert dargestellt. Wenn sich der Metallgegenstand 110 genügend verfestigt hat. um aus der Formanordnung 14 herausgenommen werden zu können, wird die Gas- oder Flüssigkeitsströmung beendet, um den Preßdruck

ίο aufzuheben. Die Einrichtung 10 öffnet dann das Gehäuse 16 und zieht die Kolben 36 und 38 sowie das Büchsenglied 58 zurück. Da de^r Metallgegenstand 110 zwischen den Formflächen 46 und 48 gepreßt worden ist. bleibt er im allgemeinen an einer Fläche haften. Um

υ ihn von diesen Flächen entfernen zu können, sind die Auswerfer 54 und 56 vorgesehen, die von den Gesenkgliedern 42 und 44 vorgeschoben werden und den Metallgegenstand 110 von den Formflächen abheben. Dieser Betriebszustand der Formanordnung 14 ist in Fig. 4 gezeigt. Dann werden die Auswerfer zurückgezogen und der geformte Metallgegenstand von Hand oder durch andere Mittel entfernt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Flüssigpressen von einstückigen Metallformteilen, mit einem Paar voneinander trennbarer und hin- und herts2wegbarer Glieder, welche einen Formhohlraum begrenzen, mit einer Gesenkpresse, mit welcher diese Glieder zwischen Offen- und SchlieQlagen bewegbar sind, einer Einrichtung, um den Formhohlraum mit geschmolzenem Metall zu füllen und mit einer Einrichtung, mit welcher auf das geschmolzene Metall zwecks Formgebung in dem Formhohlraum ein Schmiededruck ausgeübt wird, wobei zum Entfernen eines fertigen Formteiles aus dem Formhohlraum bei Offenlage der voneinander trennbaren Glieder ein Auswerfer vorgesehen ist, und mit einer Kühleinrichtung und einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Vakuums in dem Formhohlraum, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander trennbaren Glieder gegenüberliegende, als solche bekannte Kolben <36. 38) umfassen, daß ein Gesenk (42, 44) eine Formfläche aufweist, das an einem Endabschnitt eines jeden Kolbens (36,38) vorgesehen ist, daß der Formhohlraum von diesen Formflächen und von einem Büchsenglied (58) gebildet ist, welches in einem von zwei gegenüberliegenden, voneinander lösbaren Gehäuseteilen (28) angeordnet ist und sich in das andere Gehäuseteil (30) erstreckt, daß jedes Gesenk (42,44) einen Hohlraum (37,39) und eine als solche bekannte Heiz- oder Kühleinrichtung aufweist, daß sich ein erster Durchgang (62, 64) durch jedes Gehauseteil (28, 30) hinter den Kolben (36,38) erstreckt, daß ein zv/eiter Γ. archgang (66, 68) durch den Kolben (36, 38) Iji den Hohlraum (37, 39) des Gesenkes (42, 44) führt un ' daß sich ein dritter Durchgang (90, 96) von dem Gesenkhohlraum (37, 39) durch das Gehäuse (16) zwecks Verbindung mit einer Heizquelle erstreckt.