DE2447964B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Druckgießen mit einer horizontalen Kaltkammermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Druckgießen mit einer horizontalen Kaltkammermaschine, bei dem ein Gießkolben in einem mehrphasigen Schußvorgang unter Erhöhung seiner Geschwindigkeit bewegt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-PS 23 421) wird der Gießkolben sowohl am Ende der Vorfüllphase als auch am Ende der Formfüllphase mit einer gleichbleibenden Maximalgeschwindigkeit bewegt, so daß die Gießkolbenbeschleunigung jeweils gegen Ende dieser beiden Phasen zu Null abnimmt. Bei derart abnehmender Gießkolbenbeschleunigung besteht die Gefahr, daß sich die vor dem Gießkolben befindliche Schmelze teilweise vom Gießkolben löst, den Gießzylinderquerschnitt vollständig ausfüllt und damit den Fluchtweg für die über der Schmelze im Gießzylinder befindlichen Gase versperrt, wodurch sich Gasporen in den Gußstücken ergeben können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gießkolbenbewegung so zu führen, daß sich möglichst porenfreie Gußstücke erzeugen lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Verfahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß mindestens während der gesamten Vorfüllphase der Gießkolben unvermindert beschleunigt wird.

Durch diese Maßnahme wird während der Vorfüllphase der Querschnitt des Gießzylinders bzw. der Schußbüchse derart mit der Schmelze ausgefüllt, daß eine Gasströmungsverbindung zum Formhohlraum frei bleibt. Somit kann das nach dem anfänglichen Füllen der Schußbüchse oberhalb der Schmelzenoberfläche vorhandene Gas restlos in den Formhohlraum strömen, von

wo es über Überströmkanäle oder durch gasdurchlässige Formbereiche austreten kann. Die Bildung einer durch die Gießkolbenbewegung induzierten vorlaufenden Welle wird vermieden und turbulemen Fließbewegungen der Schmelze in der Schußbüchse wird entgegengewirkt. Die Gießkolbenbeschleunigung kann so gewählt werden, daß einerseits ein Spritzen der Schmelze bei der Einfüllöffnung der Schußbüchse vermieden und andererseits eine relativ kurze Vorfüllphase erhalten wird. Dank des erreichten höheren iu Füllungsgrades der Schußbüchse kann mit der gleichen Einpreßeinrichtung ein höherer spezifischer Druck auf die Schmelze ausgeübt werden. Neben verbesserter Porenfreiheit haben die erfindungsgemäß hergestellten Gußstücke eine bessere Oberfläche, höheres spezifisches Gewicht, gleichmäßigeres Gefüge und dadurch auch eine erhöhte Festigkeit. Es ergibt sich eine geringere Ausschußrate.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schußventil für den Gießkolben eine Anpreßkammer aufweist, die über einen Mengenregler mit einem Druckmittelbehälter verbindbar ist, und daß der Ventilkörper des Schußventils einen Mengenregulierkörper in Form eines Rotationsparaboloides aufweist, an dessen Übergang in den restlichen Ventilkörper eine Kugelzone und ein zylindrischer Abschnitt vorgesehen sind, wobei die Axiallänge von Kugelzone und zylindrischem Abschnitt im Vergleich zur Bewegungsstrecke des Ventilkörpers klein ist und der zylindrische Abschnitt dichtend mit einer sich an den Ventilsitz anschließenden Bohrung zusammenwirkt.

Bei weiteren bekannten Druckgießverfahren (US-PS 31 59 375 und 33 30 003) wird der Gießkolben in der Vorfüllphase nach einem anfänglichen Beschleunigen mit konstanter Geschwindigkeit, also ohne weitere Beschleunigung, bewegt.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung in verfahrensmäßiger und in vorrichtungsmäßiger Hinsicht sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Verlauf des Füllvorgangs in der Schußbüchse, wie er bei bekannten Verfahren abläuft,

Fig.2 entsprechend gegenübergestellt den Verlauf des Füllvorgangs in der Schußbüchse, wie er gemäß der Erfindung abläuft,

Fig.3 ein Weg-Zeit-Diagramm, ein Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm und ein Beschleunigung-Zeit-Diagramm der Bewegung des Schußkolbens,

Fig.4 eine Einzelheit des Ventilkörpers eines Schußventils zur Steuerung der Schußkolbenbewegung,

F i g. 5 schematisch das Einpreßteil einer horizontalen Kaltkammer-Druckgießmaschine mit dem Wirkschema einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 6 das Wirkschema einer zweiten Ausführungsform,

Fig.7 das Wirkschema einer dritten Ausführungs- t>o form.

Beide Teilfiguren 1.1 bis 1.7 bzw. 2.1 bis 2.7 zeigen für den Verlauf des Füllvorgangs charakteristische Zustände der dosiert eingefüllten Metallschmelze Sin einer im wesentlichen horizontalen Schußbüchse 2 in zeitlicher hi Reihenfolge des Bewegungsablaufs. Die Schußbüchse 2 besitzt eine Einfüllöffnung 201 und eine im oberen Bereich der Schußbüchse 2 angeordnete Gießöffnung

104. In der Schußbüchse 2 ist ein Gießkolben 3 mit einer Kolbenstange 31 verschiebbar.

Bei F i g. 1 wird der Gießkolben 3 mit konstanter Geschwindigkeit, bei Fig.2 mit konstanter Beschleunigung verschoben. Im Ausgangszustand vor Beginn der Gießkolbenbewegung (Fig. 1.1 und 2.1) hat die eindosierte Schmelze S eine gleichmäßige Höhe h. In Fig. 1.2 und 2.2 ist der Gießkolben 3 soweit vorgeschoben, daß die Einfüllöffnung 201 verschlossen wird. In Fig. 1.2 macht sich an der Oberfläche der Schmelze 5 die Front a einer Vorlaufwelle bemerkbar, während sich in F i g. 22 die Schmelze 5 an der Stelle d allmählich anhebt und auf der Gießkolbenfläche auszubreiten beginnt, wobei die Höhe der Schmelze 5 unter der Gießöffnung 104 in beiden Fällen h beträgt. Nach einer weiteren Verschiebung des Gießkolbens 3 zeigt Fig. 1.3 eine von der Gießkolbenfläche abreißende Vorlaufwelle mit einer zusätzlich entstandenen hinteren Front b, während sich in F i g. 2.3 die Schmelze Sbei gleichzeitiger Verschiebung der Stelle dgegen die Gießöffnung 104 auf der Gießkolbenfläche allmählich weiter ausbreitet. Die Höhe der Schmelze S unter der Gießöffnung 104 beträgt in beiden Fällen noch h. In Fig. 1.4 hat die Front a der Vorlaufwelle die Schußbüchsenwand im Bereich der Gießöffnung 104 erreicht, während die Höhe der Schmelze an der entsprechenden Stelle in F i g. 2.4 unverändert Λ beträgt. Fig. 1.5 zeigt, daß die aufschlagende Wellenfront a aufgestaut und zurückgeworfen wird, so daß die Gießöffnung 104 verschlossen wird. Das im Raum c eingeschlossene Gas kann nicht mehr entweichen. Demgegenüber hat sich in Fig. 2.5 die Schmelze 5auf der ganzen Gießkolbenfläche bei gleichbleibender Höhe h der Schmelze unter der Gießöffnung 104 ausgebreitet. Der Ausströmweg für das Gas aus dem Raum c steht über die Gießöffnung 104 nach wie vor frei. Bei Weiterverschiebung des Gießkolbens 3 wird der verschlossene, gasgefüllte Raum ein Fig. 1.6 immer kleiner, also das eingeschlossene Gas zusammengedrückt. Durch Verkleinerung des Raumes c in Fig. 2.6 wird das Gas immer mehr aus der Schußbüchse 2 verdrängt. Nach vollzogenem Füllen der Schußbüchse 2 mit konstanter Gießkolbengeschwindigkeit bleibt das Gas gemäß F i g. 1.7 in kleinen Blasen c in der Schmelze 5 eingeschlossen, während in Fig. 2.7 die Höhe Λ der Schmelze S an der Schußbüchsenwand unter der Gießöffnung 104 bis zur Vollendung des Füllvorgangs konstant bleibt und somit die Gießöffnung 104 zum Ausströmen des Gases freigehalten wird. Mit der vollständigen Füllung der Schußbüchse 2 bis zur Gießöffnung 104 endet die Vorfüllphase.

In der unteren Teilfigur von Fi g. 3 ist der Zeitpunkt A 1" eingetragen, von dem an die Gießkolbenbeschleunigung b innerhalb einer sehr kurzen Zeit (Kurventeil k) auf eine konstante Beschleunigung, die für die Zeit 12 der Vorfüllphase herrscht, ansteigt. Entsprechend nimmt die Gießkolbengeschwindigkeit v, abgesehen von einer nicht dargestellten, kleinen zeitlichen Verschiebung und einem anfänglichen Übergang, von dem Zeitpunkt Λ Γ an gleichförmig zu. Der Gießkolben 3 legt dabei ab dem Zeitpunkt A 1 einen entsprechenden Weg s zurück. Der Zeitraum 12 beträgt günstigerweise mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 90% der Gesamtdauer von Vorfüllphase und Formfüllphase. Zum Zeitpunkt B bzw. B' bzw. B'\ der den Beginn der Formfüllphase bezeichnet, kann beispielsweise ein kurzzeitiger Beschleunigungsimpuls auf den Gießkolben 3 gegeben werden. Infolgedessen springt die

Gießkolbengeschwindigkeit v auf einen Höchstwert, der für die Zeit /3 bis zum Zeitpunkt Cl bzw. CV beibehalten wird. Cl markiert das Ende des Gießkolbenhubes; zu diesem Zeitpunkt fällt die Gießkolbengeschwindigkeit ν auf Null ab. Die konstante Gießkolbenbeschleunigung kann beispielsweise auch über den Zeitpunkt ßbzw. ß'bzw. ß"hinaus ausgedehnt werden. In diesem Fall sind die Kurven b(t), v(t) und s(t) in der Formfüllphase mit der Zeitdauer f 4 stetige Fortsetzungen der entsprechenden Kurven in der Vorfüllphase. C2 bzw. C2' markiert das Ende des Gießkolbenhubes. Zum Zeitpunkt B bzw. B' bzw. B" kann die Gießkolbenbeschleunigung b beispielsweise auch schlagartig auf Null gebracht werden. In diesem Fall ist die Gießkolbengeschwindigkeit ν für die Zeitdauer f 5 der Formfüllphase konstant. Zum Zeitpunkt C3 bzw. C3' hat der Gießkolben 3 das Ende seines Hubes erreicht. Wie in der unteren Teilfigur von F i g. 3 dargestellt, soll die konstante Gießkolbenbeschleunigung möglichst ohne anfängliche wesentliche Überschreitung erreicht werden und sich während der Zeit t2 nicht wesentlich vermindern. Es ist beim erfindungsgemäßen Verfahren besonders günstig, die Formfüllphase unmittelbar an die Vorfüllphase anzuschließen. Nach der Formfüllphase kann ein Nachdruck auf den Forminhalt zum Ausgleich des Erstarrungsschwindens ausgeübt werden.

In Fig.4 ist ein Teil eines Schußventils 10 zur Regulierung des Druckmittelflusses zu einem Schußzylinder, in dem ein mit der Kolbenstange 31 verbundener Schußkolben gleitet, dargestellt. Im Schußventil 10 ist ein Ventilkörper 11 mit einem als Mengenregulierkörper 13 ausgebildeten Ende verschiebbar aufgenommen. Im in Fig.4 linken Endbereich des Schußventils 10 befindet sich eine Hubkammer 141, die über einen Anschluß 91 mit einem Druckspeicher in Verbindung steht. In F i g. 4 rechts von der Hubkammer 141 befindet sich eine vordere Kammer 14, die über einen Anschluß 92 und einen Multiplikator mit de ti Schußzylinder verbunden ist. Zwischen der Hubkam Tier 141 und der vorderen Kammer 14 ist ein Ventilsitz ?2 vorgesehen. Der Ventilkörper 11 weist in seinem dargestellten linken Endbereich von rechts nach links fortschreitend die folgenden Abschnitte auf: eine mit dem Ventilsitz 12 zusammenwirkende Kegelfläche 131, einen Abstich 132, einen kurzen zylindrischen Abschnitt 133, einen tangential anschließenden, etwas längeren Übergangsabschnitt in Form einer Kugelzone 135 und ein tangential anschließendes, stumpfes Rotationsparaboloid 134. Die Durchdringungslinien der drei letztgenannten Abschnitte sind strichliniert dargestellt. Das Rotationsparaboloid 134 liegt im geschlossenen Zustand des Schußventils 10 in der Hubkammer 141, wobei der zylindrische Abschnitt 133 an der Bohrungswand der Hubkammer 141 dichtend anliegt.

Wenn auf weiter unten noch genauer beschriebene Weise der Ventilkörper 11 in F i g. 4 nach rechts bewegt wird, dann strömt praktisch noch kein Druckmittel von der Hubkammer 141 in die vordere Kammer 14, solange der zylindrische Abschnitt 133 an der Hubkammerwandung gleitet. Wenn das Ende des zylindrischen Abschnitts 133 den Ventilsitz 12 passiert, hat der Ventilkörper 11 eine konstante Geschwindigkeit erreicht. Infolgedessen wird dann ein ständig zunehmender Durchflußquerschnitt zur vorderen Kammer 14 freigelegt. Infolge der Form des Rotationsparaboloids 134 nimmt die Strömungsmenge des in die vordere Kammer 14 und damit zum Schußzylinder 4 strömenden Druckmittels linear mit dem Vcniilkörpcrwcg zeitlich derart zu, daß sich eine konstante Schußkolbenbc schleunigung ergibt. Dank der Kugelzone 135 wird di< konstante Schußkolbenbeschleunigung nicht ruckhafi sondern schonend erreicht (vgl. Kurventeil k in F i g. 3).

In Fig.5 ist eine feststehende Formaufspannplatte : einer horizontalen Kaltkammer-Druckgießmaschine fü Metalle, die Schußbüchse 2 und der darin aufgenomme ne Gießkolben 3 dargestellt. Der Gießkolben 3 is mittels der Kolbenstange 31 starr mit einem Schußkol

ίο ben 41 gekoppelt, der in dem Schußzylinder 4 gleiter kann. Die Schußkolben-Schußzylinder-Einheit bilde zusammen mit der vorgeschaltenen Multiplikatorkol ben-Zylinder-Einheit 5 einen hydraulischen Antrieb. Eir als Kolbenakkumuiator ausgebildeter Druckspeicher ( steht einerseits über eine Druckleitung 9 mit den Multiplikatoreingang und andererseits mit einen Druckgasbehälter 7 in Verbindung. In einer Zentralboh rung 52 des Multiplikatorkolbens 51 sitzt ein Rück schlagventil 53, durch das der Speicherdruck der Schußkolben 41 zur Durchführung des Einpreßvorgan ges beaufschlagt. Die Anschlüsse 27 und 28 dienen zui Druckentlastung der Druckräume vor dem Schußkol ben 41 und vor dem Multiplikatorkolben 51. Di< Multiplikatorkolben-Zylinder-Einheit arbeitet in übli eher Weise.

In der Druckleitung 9 ist das Schußventil K angeordnet. Es weist außer der Hubkammer 141 in den Ventilgehäuse 19 vier getrennte Kammern gleicher Durchmessers auf, nämlich die vordere Kammer 14 zwei Druckkammern 15 und 16 sowie eine hintere Kammer 17. Der Ventilkörper 11 erstreckt sich von de: Hubkammer 141 durch alle diese Kammern. Ein in mittlerer Bereich des Veniilkörpers 11 ausgebildetei Kolben 18 trennt die Druckkammer 15 mit derr

3¹") Anschluß 21 und die Druckkammer 16 mit derr Anschluß 22 voneinander. Die rückwärtige Endfläche 2( des Ventilkörpers 11 ist in der hinteren Kammer 17 mi dem Anschluß 23 beaufschlagbar. In der Rückwand dei Druckkammer 17 ist eine Gewindespindel als verstell

barer Anschlag 24 zur Begrenzung des Öffnungshube! des Schußventils 10 vorgesehen.

Der Anschluß 21 steht mit dem Ausgang B eine: elektromagnetischen Vierwegeventils 81 in Verbindung Die Anschlüsse 22 und 23 sind gemeinsam über die

<r> Parallelschaltung eines Rückschlagventils 82 und eine; temperatur- und druckkompensierten Mengenregien 83 mit dem Ausgang A des Vierwegeventils 81 verbunden. Die Eingänge fund Γ des Vierwegeventil! 81 sind über Leitungen 25 und 26 mit einer Druckquclle und einem Druckmittelbehälter verbunden. Die Anschlüsse 22 und 23 weisen ferner über ein vorgesteuerte« Zweiwegeventil 84 eine Verbindung zur Leitung 26 auf Ein zweites elektromagnetisches Vierwegeventil 85, das eingangsseitig ebenfalls mit den Leitungen 25 und 26 ir

Vt Verbindung steht, ist dem Steuereingang des Zweiwege ventils 84 zur Vorstcuerung zugeordnet.

In geschlossener Stellung des Schußventils K befinden sich die Vierwegeventile 81 und 85 sowie das Zweiwegeventil 84 sämtlich in dem in F i g. 5 gezeigter

ι." Schaltzustand. Demzufolge ist die Druckkammer 15 zum Druckmittelbehälter druckentlastet, während die beiden Druckkammern 16 und 17 als Anpreßkammcrr über das Rückschlagventil 82 mit dem Systemdruck beaufschlagt werden. Der Systemdruck ist im wcscntli·

ι chcn gleich dem Druck im geladenen Druckspeicher 6 der gegen den Mengcnregulierkörpcr 13 wirkt. Die Druckquclle ist mit dem Anschluß 91 verbunden, so daG dort ständig der Systemdruck ansteht. Die Endfläche 2C

des Ventilkörpers 11 und die Ringfläche des Kolbens 18 in der Anpreßkammer 16 stellen zusammen eine größere, in Schließrichtung beaufschlagte Gesamtdruckfläche dar als die in Öffnungsrichtung beaufschlagte Fläche des Mengenregulierkörpers 13. Dadurch wird der Ventilkörper U gegen den Ventilsitz 12 gepreßt. Zum öffnen des Schußventils 10, wobei der Ventilkörper 11 seinen Teilhub der Vorfüllphase mit gleichförmiger Geschwindigkeit zurücklegen soll, wird das Vierwegeventil 81 umgeschaltet. Hierdurch kommt einerseits die Druckkammer 15 unter den Systemdruck und werden andererseits die Kammern 16 und 17 über den auf einen bestimmten, gewünschten Widerstandswert eingestellten Mengenregler 83 mit dem Druckmittelbehälter verbunden. Unter dem Einfluß des am Mengenregulierkörper 13, an der Kegelfläche 131 und an der Ringfläche des Kolbens 18 in der Kammer 15 wirksamen Druckes fließt das Druckmittel unter Entfaltung eines Staudruckes mit einer dem am Mengenregler 83 eingestellten Widerstand entsprechenden konstanten Geschwindigkeit in den Druckmittelbehälter. Die Geschwindigkeit des Ventilkörpers 11 ist dann ebenfalls gleichförmig.

In Fig. 3 ist der Zeitpunkt A bzw. A' bzw. A" eingetragen, zu dem die oben beschriebene Umsteuerung des Vierwegeventils 81 erfolgt. Wegen der zwar nicht vollständigen aber doch im wesentlichen vorhandenen Dichtwirkung zwischen dem zylindrischen Abschnitt 133 und der Bohrungswand der Hubkammer 141 bleibt der Gießkolben 3 während des Zeitraums 11 bis zum Zeitpunkt A 1 bzw. A Y bzw. Ai" praktisch in Ruhe. Innerhalb des Zeitraums 11 ist der Ventilkörper 11 auf den Endwert seiner Geschwindigkeit beschleunigt worden. Wegen der plötzlichen Änderung der auf den Ventilkörper wirkenden Drücke wird seine Bewegung im Zeitraum t1 anfangs ruckhaft sein. Dies bleibt jedoch ohne Wirkung auf den Schußkolben 41 und klingt bis zum Ende des Zeitraums 11 ab. Durch den kugeligen Abschnitt 135 ist die Einleitung einer ruckfreien Beschleunigung des Schußkolbens 41 am Beginn der eigentlichen Vorfüllphase zum Zeitpunkt A 1 bzw. A Ybzw. A !"gewährleistet.

Wenn zu Beginn der Formfüllphase ein kurzzeitiger Beschleunigungsimpuls auf den Gießkolben 3 gegeben werden soll, geschieht dies durch Umsteuerung des Zweiwegeventils 84 mittels des zweiten Vierwegeventils 85, wodurch der Mengenregler 83 zum Druckmittelbehälter kurzgeschlossen wird. Durch Wegfall des Drucks in den Kammern 16 und 17 wird das Schußventil

10 plötzlich voll geöffnet. Durch den auf diese Weise zwischen dem Ventilsitz 12 und dem Rotationsparaboloid 134 entstandenen großen Durchflußquerschnitt dringt das Druckmittel mit einer erhöhten, jedoch konstanten Geschwindigkeit über die Leitung 9 und den Multiplikator 5 in den Schußzylinder 4. In der Folge verläuft die Schußbewegung mit konstanter Geschwindigkeit, deren Größe von der durch die gewählte Position des Anschlages 24 gegebenen Weite des Durchflußquerschnittes zwischen dem Ventilsitz 12 und dem Rotationsparaboloid 134 abhängt. Wann die Formfüllphase mit derselben konstanten Gießkolbenbeschleunigung wie die Vorfüllphase durchgeführt werden soll, läßt man den Ventilkörper 11 bis zum vorher den Bedürfnissen entsprechend positionierten Anschlag 24 rücklaufen. Wenn die Formfüllphase ohne weitere Gießkolbenbeschleunigung durchgeführt werden soll, stellt man den Anschlag 24 so ein, daß der Ventilkörper

11 am Ende der Vorfüllohasc auf ihn auftrifft. Das

Schließen des Schußventils 10 erfolgt nach einem jeden vollendeten Schußzyklus durch Zurückstellen der Ventile 81, 84 und 85 in den Ausgangsschaltzustand gemäß F i g. 5.

Bei der in F i g. 6 dargestellten besonders einfachen zweiten Ausführungsform besitzt das Schutzventil 10' einen verhältnismäßig kurzen Ventilkörper 11', der an seinem dem Ventilsitz 12' abgewandten Ende mit einem einzigen Durchmessersprung in einem Kolben 18' übergeht, während er im Bereich des Ventilsitzes 12' die Form des Mengenregulierkörpers 13' gemäß Fig.4 aufweist. Das Ventilgehäuse 19' beherbergt zwei durch den Kolben 18' getrennte Druckkammern 15' und 16'. Jn die in F i g. 6 linke, vordere Druckkammer 15' mündet der Anschluß 91', während der Anschluß 92' stirnseitig des Mengenregulierkörpers 13' mündet. Die hintere Druckkammer 16' enthält eine Rückstellfeder 30' zwischen der rückwärtigen Kolbenendfläche 20' und der Rückwand des Ventilgehäuses 19', einen in der Gehäuserückwand vorgesehenen verstellbaren Anschlag 24' und drei Anschlüsse 23 Γ, 232' und 233'. Ein erstes gesteuertes Rückschlagventil 81' ist eingangsseitig mit dem Anschluß 91' und ausgangsseitig mit dem Anschluß 23Γ verbunden. Ein zweites gesteuertes Rückschlagventil 82' ist eingangsseitig mit dem Anschluß 233' und ausgangsseitig über einen temperatur- und druckkompensierten Mengenregler 83' mit der Leitung 26' zum Druckmittelbehälter verbunden. Ein erstes elektromagnetisches Vierwegeventil 84' ist mit seinem Eingang P mit der Leitung 25' von der Druckquelle mit seinem Eingang T mit der Leitung 26' zum Druckmittelbehälter und mit seinem Ausgang β mit den Steuereingängen der beiden Rückschlagventile 81' und 82' verbunden. Ein drittes gesteuertes Rückschlagventil 85' ist eingangsseitig mit dem Anschluß 232' und ausgangsseitig mit dem Anschluß 92' verbunden. Ein zweites elektromagnetisches Vierwegeventil 86' ist mit seinen Eingängen P und Γ ebenfalls mit den Leitungen 25' und 26' und mit seinem Ausgang B mit dem Steuereingang des dritten Rückschlagventils 85' verbunden.

In der geschlossenen Stellung des Schußventils 10' haben die Vierwegeventile 84' und 86' den in Fig.6 dargestellten Schaltzustand; demzufolge ist das erste Rückschlagventil 81' offen und sind die beiden anderen Rückschlagventile 82' und 85' geschlossen. Infolgedessen stehen die Endfläche 20' in der Schließrichtung, die gegenüberliegende Kolbenringfläche 181' und der äußere Teil der Kegelfläche 131' des Mengenregulierkörpers 13' in Öffnungsrichtung unter dem Systemdruck. Aufgrund der Flächenverhältnisse ergibt sich eine resultierende Schließkraft. Zum Öffnen des Schußventils 10' wird durch Umsteuern des ersten Vierwegeventils 84' das erste Rückschlagventil 81' geschlossen und das zweite Rückschlagventil 82' geöffnet. Die Druckkammer 16' kommt über das geöffnete Rückschlagventil 82' und den konstant eingestellten Widerstand des Mengenreglers 83' mit der Leitung 26' zum Druckmittelbehälter in Verbindung, so daß ein Rücklauf des Ventilkörpers 1Γ mit gleichförmiger Geschwindigkeit erfolgt. Am Ende der Vorfüllphase wird das erste Vierwegeventil 84' in den ursprünglichen Schaltzustand zurückgestellt und zugleich das zweite Vierwegeventil 86' umgesteuert. Über das erneut geöffnete Rückschlagventil 81' wirkt dann wieder der Speicherdruck am Anschluß 231'. Das zweite Rückschlagventil 82' schließt und das Druckmittel entspannt sich aus der Druckkammer 16' über das ebenfalls

geöffnete dritte Rückschlagventil 85' in den Anschluß 92'. Der Ventilkörper 11' wird schlagartig bis zum vollen Öffnungshub zurückgedrängt. Die Druckkammer 15' wirkt also als Hubkammer und die Druckkammer 16' als Anpreßkammer. Nach erfolgtem Schuß steigt der Druck am Anschluß 92' auf den Wert des Speicherdrukkes. Da bei geöffnetem Schußventil 10' beidseitig gleich große Flächen beaufschlagt sind, ist der Ventilkörper Il' druckausgeglichen. Somit schließt die Rückstellfeder 30' in diesem Augenblick das Schußventil 10'. Vor Beginn eines neuen Zyklus braucht nur das zweite Vierwegeventil 86' in den ursprünglichen Schaltzustand zurückgestellt zu werden.

Bei der in F i g. 7 dargestellten dritten Ausführungsform ist das Schußventil 10" gewissermaßen eine Kombination der Schußventile 10 und 10' der ersten beiden Ausführungsformen. In dem in vier Druckkammern 14", 15", 16" und 17" unterteilten Ventilgehäuse 19" ist ein abgestufter Ventilkörper 11" angeordnet. Die vordere Druckkammer 14" nimmt außer dem Ventilsitz 12" einen ersten Abschnitt 111" des Ventilkörpers 11" mit einem ersten Durchmesser auf, an dem der durch den Ventilsitz 12" ragende Mengenregulierkörper 13" gemäß F i g. 4 ausgebildet ist Der vom Druckspeicher 6" kommende Zweig der Druckleitung 9" mündet mit dem Anschluß 91" in die vordere Druckkammer 14", während der zum Antrieb 4, 5 verlaufende Zweig der Druckleitung 9" von dem Anschluß 92" stirnseitig des Mengenregulierkörpers 13" ausgeht. An dem letztgenannten Zweig ist ein vom Schußzylinder 4 getrennt angeordneter Multiplikator 5" mit zwei Steueranschlüssen 28" und 29" angeschlossen. Ein an den ersten Abschnitt 111" des Ventilkörpers 11" anschließender zweiter Ventilkörperabschnitt 112" weist einen größeren Durchmesser als der erste Abschnitt 111" auf und erstreckt sich von der vorderen Druckkammer 14" in die hinterste Druckkammer 17" hinein, wobei in seinem mittleren Bereich ein Kolben 18" mit einem nochmals größeren dritten Durchmesser ausgebildet ist. Der Kolben 18" trennt eine Bohrung des Ventilgehäuses 19" entsprechenden Durchmessers in zwei mittlere Druckkammern 15" und 16", die jeweils mit einem Anschluß 21" bzw. 22" versehen sind. Im Innern des zweiten Ventilkörperabschnitts 112" befindet sich ein axial verlaufender zylindrischer Hohlraum 113", der die auf seinem in F i g. 7 linken Boden abgestützte Rückstellfeder 30" aufnimmt und in den der als Spindel verstellbare Anschlag 24" hineinragt. Das andere Ende der Rückstellfeder 30" stützt sich gegen die Rückwand der verjüngten Endpartie der hinteren Druckkammer 17" ab, wo auch der durch einen Getriebemotor 100' axial einstellbare Anschlag 24" hindurchgeführt ist. In die hintere Druckkammer 17" münden die Anschlüsse 231" und 232".

Die dem Schußventil 10" zur Steuerung des Einpreßvorganges zugeordnete Ventilanordnung, bestehend aus drei gesteuerten Rückschlagventilen 81", 82", 85", einem temperatur- und druckkompensierten Mengenregler 83" und zwei Vierwegeventilen 84", 86", entspricht im wesentlichen der anhand von Fig.6 beschriebenen. Zusätzlich ist wegen der großen Leitungsquerschnitte ein Überströmventil 87" zur Vorsteuerung des dritten Rückschlagventils 85" vorgesehen. Der Eingang des Überströmventils 87" steht mit einer Leitung 25" von der Druckquelle, sein Ausgang mit dem Steuereingang des dritten Rückschlagventils 85" sowie mit dem Ausgang B des zweiten Vierwegeventils 86" in Verbindung. Der Eingang P des zweiten Vierwegeventils 86" ist mit dem Steuereingang des Überströmventils 87" direkt mit der Leitung 25" über eine dem Schutz des Vierwegeventils 86" dienende Drossel 861" verbunden. Bei geringerem Druckmitteldurchsatz durch die Schaltung ist das Überströmventil 87" entbehrlich. Der Mengenregler 83" ist mit einem fernsteuerbaren elektrischen Stellantrieb 831" ausgerüstet. Am Steuereingang des zweiten Rückschlagventils 82" ist zur Verhütung von Druckstößen in der Schaltung

ίο eine Verzögerungsdrossel 821" vorgesehen.

Dem Kolben 18" und den beiden Druckkammern 15" und 16" beidseits des Kolbens 18" kommt eine von den vorherigen Ausführungsformen abweichende Aufgabe zu. Das Schußventil 10" kann nämlich zusätzlich zu seinen zwei Hauptfunktionen, nämlich dem beschleunigten Füllen der Schußbüchse und dem schnellen Schuß, noch die Rolle eines schnell wirkenden Rückschlagventils für den Multiplikator 5" übernehmen. Zu diesem Zweck sind zwei weitere Überströmventile 88" und 89" den Anschlüssen 21" und 22" der Druckkammern 15" und 16" mit ihren Ausgängen zugeordnet. Außerdem steht der Ausgang des ersten Überströmventils 88" mit der Leitung 26" zum Druckmittelbehälter, der Ausgang des zweiten Überströmventils 89" mit dem Eingang des

ersten Überströmventils 88" direkt und mit dessen Steueranschluß über eine erste Steuerdrossel 881" in Verbindung. Der Eingang des zweiten Überströmventils 89" ist unmittelbar mit der Leitung 25" von der Druckquelle und über eine zweite Steuerdrossel 891" mit dem Eingang feines hydraulisch betätigten, dritten Vierwegeventils 90" verbunden. Der Ausgang B des dritten Vierwegeventils 90" weist eine Verbindung zum Steuereingang des ersten Überströmventils 88" auf. Der eine Steuereingang 901" des dritten Vierwegeventils 90" ist an den vom Anschluß 92" zum multiplikatorseitigen Druckraum des Schußzylinders 4 führenden Zweig der Druckleitung 9" und der andere Steuereingang 902" des dritten Vierwegeventils 90" an den vom Druckspeicher 6" zum Anschluß 91" verlaufenden Zweig der

Druckleitung 9" angeschlossen. Die drei Überströmventile 87", 88" und 89" sind als Patronenventile ausgeführt. Sie werden in der Schaltung derart angeschlossen, daß ein eingangs zugeführter Druck jeweils eine am zylindrischen Ventilkörper kragenförmig ausgebildete, kleine Fläche und den dem Steueranschluß zugeordneten, vollen Querschnitt des Ventilkörpers zugleich beaufschlagt und dadurch das Ventil geschlossen hält. Zum öffnen der Überströmventile 87", 88" und 89" muß die dem Steueranschluß abgewandte, größere Fläche des Ventilkörpers unter Druck gesetzt und gleichzeitig der Druck im Steueranschluß vermindert werden.

Im Prinzip läuft der Einpreßvorgang analog und mit den gleichen Schaltschritten wie bei der zweiten Ausführungsform ab. Die Druckkammer 14" dient als Hubkammer, und die Druckkammern 16" und 17" dienen als Anpreßkammern. Wegen der Fernsteuerbarkeit der Antriebe 100" und 831" zur Verstellung des Anschlages 24" und des Mengenreglers 83" kann jedoch der Einpreßvorgang in den Programmablauf von zentralgesteuerten Druckgießmaschinen einbezogen werden. Der Kolben 18" bzw. die Druckkammern 15" und 16" auf seinen beiden Seiten, die zur Steuerung des Einpreßvorgangs nicht benötigt werden, sind während des Öffnungshubes des Ventilkörpers U" über die Anschlüsse 21" und 22" zum Druckmittelbehälter druckentlastet. Zu diesem Zwecke hat das dritte Vierwegeventil 90" während des Öffnungshubes des Ventilkörpers U" den Schaltzustand gemäß Fig.7.

Dadurch wird das zweite Überströmventil 89" geschlossen gehalten, da sein Steuereingang unter dem Systemdruck steht. Das beim Öffnungshub des Ventilkörpers 11" durch den Kolben 18" aus der Druckkammer 16" verdrängte Druckmittel fließt über die erste Steuerdrossel 881" und das dritte Vierwegeventil 90" über die Leitung 26" zum Druckmittelbehälter ab. Infolge des Druckabfalls an der ersten Steuerdrossel 831" wird über das erste Überströmventil 88" auch ein Durchflußkanal zur Druckkammer 15" auf der anderen Seite des Kolbens 18" geöffnet. Die relativ schwache Rückstellfeder 30" würde beim Druckausgleich an den beiden Ventilkörperenden nach vollzogenem Schuß den Ventilkörper 11" nur langsam schließen können. Um das Schußventil 10" in Erfüllung seiner Funktion als Multiplikator-Rückschlagventil rasch in die Schließstellung zu bringen, wird das dritte Vierwegeventil 90" durch den nach erfolgtem Schuß gegenüber dem Speicherdruck ansteigenden Druck im Schußzylinder 4 umgesteuert. Demzufolge wird über die Kreuzverbindung P- B im dritten Vierwegeventil 90" einerseits der Steuereingang des ersten Überströmventils 88" mit dem Systemdruck beaufschlagt und somit das erste Überströmventil 88' zugehalten und andererseits ein über die beiden Steuerdrosseln 881" und 891" etwas verminder ·. ter Druck am Anschluß 22" wirksam, wodurch Druckmittel in die Druckkammer 16" fließt. Durch den am Anschluß 22" erhöhten Druck sowie den Druckabfall über die zweite Steuerdrossel 891" wird das zweite Überströmventil 89" geöffnet und die Druckkammer 16" zu einem schnellen Schließen des Schußventils 10" unter den Systemdruck gesetzt. Die Druckkammer 16" wirkt hierbei als Anpreßkammer für das Multiplikator-Rückschlagventil.

Die drei Überströmventile 87", 88" und 89" können auch weggelassen sein, so daß das dritte Vierwegeventil 90" den Druckkammern 15" und 16" und das zweite Vierwegeventil 86" dem dritten Rückschlagventil 85" unmittelbar vorgeschaltet ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Druckgießen mil einer horizontalen Kaltkammermaschine, bei dem ein Gießkolben in einem mehrphasigen Schußvorgang unter Erhöhung seiner Geschwindigkeit bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens während der gesamten Vorfüllphase der Gießkolben unvermindert beschleunigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießkolben nach einer anfänglichen Zunahme der Beschleunigung während der Vorfüllphase konstant beschleunigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Formfüllphase der Gießkolben mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Geschwindigkeit größer als die am Ende der Vorfüllphase erreichte Geschwindigkeit ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Formfüllphase der Gießkolben konstant beschleunigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Gießkolbenbeschleunigung gleich der Gießkolbenbeschleunigung am Ende der Vorfüllphase ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Vorfüllphase mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 90%, der für Vorfüllphase und Formfüllphase benötigten Zeit beträgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schußventil 10; 10'; 10") für den Gießkolben (3) eine Anpreßkammer (16,17; 16'; 16", 17") aufweist, die über einen Mengenregler (83; 83'; 83") mit einem Druckmittelbehälter (T) verbindbar ist, und daß der Ventilköiper (11; 11'; 11") des Schußventils (10; 10'; 10") einen Mengenregulierkörper ((3; 13'; 13") in Form eines Rotationsparaboloides (134) aufweist, an dessen Übergang in den restlichen Ventilkörper (11; 1Γ; 11") eine Kugelzone (135) und ein zylindrischer Abschnitt (133) vorgesehen sind, wobei die Axiallänge von Kugelzone (135) und zylindrischem Abschnitt (133) im Vergleich zur Bewegungsstrecke des Ventilkörpers (11; 1Γ; 11") klein ist und der zylindrische Abschnitt (133) dichtend mit einer sich an den Ventilsitz (12; 12'; 12") anschließenden Bohrung zusammenwirkt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schußventil (10) zwei Anpreßkammern (16,17) aufweist, von denen die dem Ventilsitz (12) näher liegende Anpreßkammer (16) zusammen mit einer Hubkammer (15) in einer gemeinsamen Bohrung im mittleren Bereich des Ventilgehäuses (19) vorgesehen und durch einen am Ventilkörper (11) ausgebildeten, beidseitig beaufschlagbaren Ko!- ben (18) von der Hubkammer (15) getrennt ist, und von denen die dem Ventilsitz (12) ferner liegende Anpreßkammer (17) eine mit einem verstellbaren Hubbegrenzer (24) zusammenwirkende rückwärtige Druckfläche (20) des Ventilkörpers (11) aufnimmt. n¹»

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Ventilsitz (12') abgekehrten Ende des Ventilkörpers (H') ein Kolben (18') ausgebildet ist, dessen dem Ventilsitz (12') zugewandte Ringfläche (18Γ) eine gemeinsam ausgebildete Druck- und Hubkammer (15') begrenzt und dessen rückwärtige, voll beaufschlagbare Druckfläche (20') eine Anpreßkammer (16') mit einer darin angeordneten Rückstellfeder (30') sowie mit zwei Anschlüssen (232', 233') zur wahlweisen Druckentlastung und mit einem Anschluß (231') zur Durckbeaufschlagung begrenzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Schußventils (10") als Kombination eines Schußventils mit zwei Anpreßkammern (16, 17) und eines Schußventils mit einer Anpreßkammer (16') sowie mit einer Rückstellfeder (30") zum selbsttätigen Schließen des Ventils, wobei der Ventilkörper (H") zwei Abschnitte (Hl", 112") unterschiedlichen Durchmessers aufweist, von denen der Abschnitt (Hl") kleineren Durchmessers in der vereinigten Druck- und Hubkammer (14") aufgenommen ist, während sich der Abschnitt (112") größeren Durchmessers von der vereinigten Druck- und Hubkammer (14") bis in die dem Ventilsitz (12") ferner liegende Anpreßkammer (17") erstreckt, die ringförmige Übergangsfläche der beiden Abschnitte (IH", 112") als zusätzliche Druckfläche zum Öffnen des Schußventils (10") vorgesehen ist, und im Ventilkörper (H") eine Zentralbohrung (113") ausgebildet ist, die den in der Rückwand des Ventilgehäuses (19") gelagerten, verstellbaren Hubbegrenzer (24") und die gegen die Rückwand abgestützte Rückstellfeder (30") aufnimmt.