DE2522800C3 - Verfahren beim Druckgießen von Metallen zur Einstellung des auf das Gießmetall wirkenden Druckes und Vorrichtung zu dessen Ausführung - Google Patents
Verfahren beim Druckgießen von Metallen zur Einstellung des auf das Gießmetall wirkenden Druckes und Vorrichtung zu dessen AusführungInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
- B22D17/20—Accessories: Details
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Description
J| Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren beim
Druckgießen von Metallen zum Abstimmen des Drucks
.: einer Hydraulikflüssigkeit, durch die gespeichert gegen
κ einen vorgegebenen Gasdruck das Gießmetall in die
ώ; Form gedrückt wird, auf den jeweils vorgegebenen
:;; Gasdruck.
.';■ Bei üblichen Druckgießverfahren werden die Vorläufig
und Formfüllphase eines z. B. dreiphasigen Einpreßvor-
ψι ganges bei Kaltkammermaschinen bzw. zweiphasigen
Einpreßvorganges bei Warmkammermaschinen mit f. dem Druck einer Hydraulikflüssigkeit vollzogen, welche
-:' zuvor gegen den Druck eines Gases in einem
': Kolbenakkumulator gespeichert wurde. Während der
·? Erstarrungszeit wird im Formhohlraum von KaIt-
i| kammermaschinen ein technologisch hinreichender,
':) verstärkter Nachdruck mit Hilfe eines Multiplikatorkol-
% bens erzeugt
■■■j. Die Güte der Gußstücke ist entscheidend von dem für
das Formfüllen und anschließend während der Erstar-
'■■· rung verwendeten Druck abhängig. Beim Übergang von
der Herstellung einer bestimmten Art von Gußstücken
; aus einer bestimmten Legierung zur Herstellung von
andersartigen Gußstücken aus einer unterschiedlichen Legierung ist daher immer wieder eine möglichst
optimale Anpassung des Formfülldruckes an die neuen Gießbedingungen notwendig. Zu diesem Zweck wird
der Gasdruck im Kolbenakkumulator auf einen
technologisch erforderlichen Wert eingestellt und jeweils der Pumpendruck im hydraulischen Kreis
entsprechend abgestimmt, damit der Einpreßvorgang ■ mit dem geforderten Druckverlauf erfolgt und Druckstöße
im System, insbesondere während der Nachdruckphase, vermieden werden.
Nach einem bekannten Vorschlag wird der Nachdruck durch Änderung des Volumens eines flüssigen
in Druckmittelpolsters in einer dem Kolbenakkumulator
zugeordneten Druckgasflasche eingestellt Die schnelle Formfüllphase erfolgt mit Hilfe des zuvor eingestellten
Kolbenakkumulatordrucks, wobei die Pumpe im letzten Abschnitt des Kolbenhubes noch zusätzliche Druckflüs-
r> sigkeit liefert. Nach vollendeter Formfüllphase wird die
Pumpe vom Kolbenakkumulator getrennt, so daß nur der wegen der Volumenvergrößerung im Kolbenakkumulator
verminderte Gasdruck als Nachdruck wirksam bleibt. Um den erforderlichen Nachdruck zu erzeugen,
-'Ii muß die Pumpe über eine besondere Leitung und ein
spezielles Ventil das Flüssigkeitsvolumen in der Druckgasflasche erhöhen. Falls ein geringerer Nachdruck
erforderlich ist, muß das Flüssigkeitsvolumen über eine Abflußleitung mittels eines weiteren zusätzli-
->"> chen Ventils verringert werden. Es ergibt sich also ein
wesentlicher Aufwand an Schalt- und Steuermitteln und eine relativ lange Einrichtzeit der Druckgießmaschine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu gestalten, daß
»ι Umstellungen auf andere Gießbedingungen einfach und
schnell durchgeführt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische
Druck durch ein sich zwischen einer von dem Gas
ti beaufschlagten und einer von der Hydraulikflüssigkeit
beaufschlagten Fläche einstellendes Kräftegleichgewicht selbsttätig eingestellt wird.
Vorzugsweise wird selbsttätig ein gegenüber dem jeweils vorgegebenen Wert des Gasdruckes erhöhter
4ü hydraulischer Druck eingestellt. Dies-; Maßnahme ist
insbesondere dann von Vorteil, wenn die Druckspeicherung mittels eines Kolbenakkumulators erfolgt, da
hierdurch der Kolbenakkumulator einfach und sicher in die Ladestellung gebracht wird.
> Eine zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besonders geeignete Vorrichtung ist durch entsprechend dem Gasdruck in einem Druckgasbehälter
beaufschlagte Steuermittel für ein Druckeinstellventil gekennzeichnet.
Vi Durch die Erfindung ist eine sofortige automatische
Nachlührung des Druckes im hydraulischen Kreis des
Einpreßteiles von Druckgießmaschinen bei jeder Änderung des Gasdruckes im Druckgasbehälter auf
eine einfache und sichere Weise gewährleistet. Insbe-
v> sondere wird der Nachdruck begrenzt. Die Erfindung eignet sich sowohl für Kaltkammer- als auch für
Warmkammer-Druckgießmaschinen und ist bei zentral programmierbaren Druckgießmaschinen besonders
vorteilhaft.
w> Insbesondere wenn die umzuwälzende Menge an Hydraulikflüssigkeit bzw. die Leistung der Vorrichtung
verhältnismäßig klein ist, ist eine Ausbildung des Druckeinstellventils als Überströmventil bevorzugt, an
dem ein Druckzylinder mit einem darin verschiebbaren,
h~> beidseitig beaufschlagbaren Kolben als Steuermittel
vorgesehen ist, wobei der Kolben mit der Ventilspindel des Ventilkegels des Überströmventils fest verbunden
ist.
Besonders für den Umsatz verhältnismäßig großer
Mengen an Hydraulikflüssigkeit eignet sich eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung, bei der das
Druckeinstellventil als Druckreduzierventil ausgebildet ist, das durch ein Überströmventil vorgesteuert ist, an
dem ein Druckzylinder mit einem darin verschiebbaren, beidseitig beaufschlagbaren Kolben als Steuermittel
vorgesehen ist, wobei der Kolben mit der Ventilspindel des Ventilkegels des Überströmventils fest verbunden
ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es
zeigt
Fi g. 1 eine erste Ausführungsform des Druckeinstellventils
und dessen Zuordnung zu den wesentlichen Elementen des Einpreßteils einer Druckgießmaschine
für Metalle,
Fig.2 eine zweite Ausführungsform des Druckeinstellventilsund
F i g. 3 in einem Diagramm den Verlauf der Drücke ρ im Schußzylinder über der Zeit t.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Druckgießmaschine ist in einem feststehenden Formträger 1 eine Gießbüchse 2
mit darin verschiebbarem Gießkolben 3 befestigt. Der Gießkolben 3 steht über eine Kolbenstange 4 mit einem
in einem Schußzylinder 5 verschiebbaren Schußkolben 6 in Verbindung. Vor dem Schußzylinder 5 ist ein
Multiplikator 7, bestehend aus einem Multiplikatorkolben 8 und einem Multiplikatorzylinder 9, angeordnet. In
einer Zentralbohrung 10 des Multiplikatorkolbens 8 sitzt ein Rückschlagventil 11, durch das der Druck von
dem Multiplikator 7 zugeführter Hydraulikflüssigkeit auf den Schußkolben 6 einwirkt. Der Schußzylinder 5
und der Multiplikator 7 weisen je einen Steueranschluß 12 bzw. 13 zur Steuerung ihres an sich bekannten
Arbeitsablaufs auf.
An die Zentralbohrung 10 des Multiplikators 7 ist ein vom Ausgang eines Schußventils 14 kommender
Abschnitt 15 einer Druckleitung 15, 16 angeschlossen. Der Eingang des Schußventils 14 ist über einen weiteren
Abschnitt 16 car Druckleitung 15,16 am Ausgang eines Kolbenakkumulators 17 angeschlossen, dessen Eingang
mittels einer Leitung 18 über ein Absperrventil 19 mit dem Ausgang eines Druckgasbehälters 20 verbunden ist.
Am Eingang des Druckgasbehälters 20 finden sich zwei fernbetätigte Absperrventile 21 bzw. 22 zu einer
ferngesteuerten Erhöhung bzw. Herabsetzung des Gasdruckes.
In die Druckleitung 16 zwischen dem Kolbenakkumulator
17 und dem Schußventil 14 mündet ein erster Abschnitt 23 einer weiteren Druckleitung 23, 42, der
vom Ausgang 24 eines Druckreduzierventils 25 ausgeht. Das Gehäuse 26 des DrucKreduzierventils 25 nimmt
einen als Zweikopfschieber ausgebildeten Ventilkörper 27 in seiner Zentralbohrung auf. In die Zentralbohrung
mündet der Eingang 28, der über einen zweiten Abschnitt 42 der weiteren Druckleitung 23,42 zu einer
Pumpe 43 führt. Der Ventilkörper 27 weist seinerseits eine Axialbohrung 29 mit einer Drosselsteile 30 in deren
mittlerem Abschnitt auf, die über einen kanalartig verlängerten, unteren Steuerdruckraum 31 mit dem
Ausgang 24 in Verbindung steht.
Der an den Steuerdruckraum 31 anschließende untere Kopf des Ventilkörpers 27 wirkt mit dem in der
Zentralbohrung ausgebildeten Ventilsitz 32 zusammen, wobei eine Bewegung des Ventilkörpers 27 in F i g. 1
nach oben den unteren Kopf auf den Ventilsitz 32 hin bewegt. Zwischen der gegenüberliegenden, oberen
Endfläche des Ventilkörpers 27 und der Gehäusewand ist ein oberer Steuerdruckraum 33 angeordnet, der eine
im öffnenden Sinne auf den Ventilkörper 27 wirkende Feder 34 autnimmt.
Ein Überströmventil 41 mit einem eigenen Gehäuse 38 ist auf dem Druckreduzierventil 25 zu dessen
Vorsteuerung angeordnet. In einer Stirnwand des Gehäuses 38 ist eine axial verschiebbare Spindel 40
geführt, die einen Steuerkegel 37 trägt. Der Steuerkegel 37 wirkt mit einem Ventilsitz 36 im Gehäuse 38
zusammen. Vom Steuerdruckraum 33 des Druckreduzierventils führt ein Verbindungskanal 35 zum Ventilsitz
36. Ein die Spindel 40 umgebender Innenhohlraum des Gehäuses 38 ist über einen Anschluß 39 und eine
Leitung 44 mit einem Hydrauliktank 45 verbunden.
An das Überströmventil 41 schließt ein Druckzylinder 100 mit einem beidseitig beaufschlagbaren Kolben 101
an. Der Kolben 101 liegt koaxial zur Spindel 40 und ist an dieser befestigt. Die vordere, zwischen der
vollbeaufschlagbaren Kolbenfläche 104 und der Stirnwand des Druckzylinders 100 liegend: Druckkammer
105 steht über eine Leitung 106 mit dem Druckgasbehälter 20 in Verbindung. Die hintere, mit der spindelseitigen
Kolbenfläche 107 zusammenwirkende Druckkammer 108 ist über eine Leitung 109 mit dem Ausgang 2·» des
Druckreduzierventils 25 verbunden. Die Druckkammern 105 und 107 sind durch einen Dichtungsring 103 in
einer Ringnut 102 des Kolbens 101 gegeneinander abgedichtet.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung gestattet folgende Wirkungsweise:
Der für die Herstellung eines bestimmten Gußstücks aus einer bestimmten Metallegierung erforderliche
Formfülldruck wird mit Hilfe des Absperrventils 21 (Druckerhöhung) oder 22 (Druckherabsetzung) am
Druckgasbehälter 20 eingestellt. Dieser Gasdruck wirkt auf die Kolbenfiäche 104. Auf die Kolbenfläche 107
wirkt über den Weg Pumpe 43 —Druckreduzierventil 25 - Leitung 109 der Druck der Hydraulikflüssigkeit
Wird nun der Gasdruck gegenüber der bisherigen Druckeinstellung beispielsweise verringert, sucht der
Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Druckkammer 108 den Kolben 101 zu verschieben. Damit wird der
Durchflußquerschnitt zwischen dem Steuerkegel 37 und dem Ventilsitz 36 vergrößert und der Dnickmittelabfluß
aus dem Steuerdruckraum 33 erhöht. Infolgedessen verschiebt sich der Ventilkörper 27 in schließendem
Sinne, und es ergibt sich eine proportionale Druckverminderung am Ausgang 24 des Druckreduzierventils 25.
Der Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Druckkammer 108 wird also über die Leitung 109 sofort
herabgesetzt.
Die Fläche des Steuerkegels 37, die durch den Ventilsitz 36 in den Verbindungskanal 35 hineinragt,
stent ebenfalls unter dem Druck der Hydraulikflüssigkeit. Durch geeignete Wahl des Verhältnisses zwischen
den Kolbenflächen 104 und 107 läßt sich erreichen, daß die Resultierende aus den an den Kolbenflächen 104 und
107 sowie am Steuerkegel 37 angreifenden Kräften für eine Position dei Kolbens 101 und damit des
Steuerkegels 37 verschwindet, die am Ausgang 24 des Druckreduzierventils 25 einen gegenüber dem "■,ingestellten
Gasdruck um einige Prozent erhöhten Hydraulikdruck ergibt. Der etwas größere hydraulische Druck
dient der Aufladung des Kolbenakkumulators 17 entgegen dem Gasdruck.
Umgekehrt hat eine Vergrößerung des Gasdruckes gegenüber der bisherigen Druckeinstellung eine Verrin-
gerung des DurchfluOquerschnittes des Überströmventils
41 und dadurch einen proportional gesteigerten Hydraulikdruck am Ausgang 24 des Druckreduzierventils
25 zur Folge.
Für Fälle, in denen die umzusetzende Druckmittel- ■
menge durch das Überströmventil 41 allein bewältigt werden kann, z. B. bei kleineren Druckgießmaschinen,
eignet sich die Ausführungsfonn nach F i g. 2. Die dort
dargestellte Vereinigung des Überströmventils 41 mit Stcuermitteln in Gestalt des Druckzylinders 100 und des '"
Koibens 101 gleicht dem entsprechenden Teil der Fig. 1. Die Pumpe 43 ist jedoch unmittelbar über die
Druckleitung 23, 42 an den Kolbenakkumulntor 17 angeschlossen, und von der Druckleitung 23, 42 führt
eine Bypaß Leitung 46 zum Kanal 35. Bei der
Ausführungsform nach F i g. 2 werden Druekänderungen im hydraulischen Kreis als Foit;e von Druckänderungen
auf der Gasseite durch eine mehr oder weniger wirksame direkte Entlastung der Pumpe 43 mittels des
Überströmventils 41 über einen aus der Leitung 46 und der Rückleitung 44 zum Hydrauliktank bestehenden
Bypaß herbeigeführt.
Der zeitliche Druckverlauf im Sc'üjßzyünder wird aus
I" i g. 3 deutlich. Zu Beginn wird cc Gießbüchse 2 in
einem Vorlauf während der Zeit t\ aufgefüllt. Dabei ' schiebt der Schußkolben 6 den Gießkolben 3 mit einer
geringen, konstanten Geschwindigkeit gegen die am Formträger 1 belcsügie form hin, bis der volle
Querschnitt der Gießbüchse 2 mit der Schmelze nach einer mäßigen anfänglichen Druckspitze bei niedrigem, '■
KOii ,lantern Druck ausgefüllt wird.
Dem Vorlauf folgt die schnelle Formfüllphase mit dem Formfülldruck, welcher den Wert ρ 1 nach einer
vorangegangenen, etwas höheren Druckspitze in der Kurzen Zeitspanne f2 linear ansteigend erreicht. Der '■·
Schußkolben 6 bewegt hierbei den Gießkolben 3 mil großer Geschwindigkeit, bis die Formfüllung beendet ist
und die Kolbenbewegung beim Druck ρ 1 zum Stillstand kommt.
Wegen der Entnahme einer großen Flüssigkeitsmenge aus dem Kolbenakkumulator 17 während der
schnellen Formfüllphase 12 bleibt pi um einen
Druckabfall Ap kleiner als der eingestellte Nennwert des Formfülldruckcs. Um auf das erstarrende Gußstück
in der Form den erforderlichen Nachdruck auszuüben, wird der Multiplikatorkolben 8 nach vollendeter
Formfüllung dem Schußkolben 6 vorgeschaltet. Der dazugehörige transiente Vorgang macht sieh durch
abklingende Druckschwingungen während des kurzen Zeitabschnittes I 3 bemerkbar. Anschließend steigt der
Nachdruck in einer ebenfalls kurzen Zeitspanne f4
linear auf einen Wert ρ 2 an, der um das Produkt aus dem jeweiligen Multiplikationsfaktor und dem Druckabfall
Λρ kleiner als sein Nennwert ist.
Der darauffolgende, ebenfalls geradlinige Kurvenab
schnitt mit wesentlich geringerer Steigung veranschaulicht, daß der Nachdruck seinen Nennwert ρ 3 erst nach
Ablauf einer längeren Zeit (5 bei vollzogener Nachladung der. Kolbenakkumulators 17 erreicht und
diesen dann um den mit dem Multiplikationsfaktor multiplizierten Druckunterschied zwischen dem vorgegebenen
Gasdruck und dem darauf abgestimmten Hydraulikdruck übertrifft.
Wäre der Hydraulikdruck nach einer Verringerung des vorgegebenen Gasdrucks nicht begrenzt, wie es
durch die Erfindung erreicht wird, so würde ein Druckstoß ρ 4 von der Höhe des Produktes aus
Multiplikationsfaktor und bisherigem, größerem Hydraulikdruck in dem Augenblick auftreten, in dem der
Akkumulatorkolben am Ende der Zeit (5 gegen die gasseitige Stirnwand des Kolbenakkumulators 17
anschlägt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
- Patentansprüche:), Verfahren beim Druckgießen von Metallen zum Abstimmen des Drucks einer Hydraulikflüssigkeit, durch die gespeichert gegen einen vorgegebenen Gasdruck das Gießmetall in die Form gedruckt wird, auf den jeweils vorgegebenen Gasdruck, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Druck durch ein sich zwischen einer von dem Gas beaufschlagten und einer von der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagten Fläche einstellendes Kräftegleichgewicht selbsttätig eingestellt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegenüber dem jeweils vorgegebenen Gasdruck erhöhter hydraulischer Druck eingestellt wird.
- 3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I und 2, gekennzeichnet durch entsprechend dem Gasdruck in einem Druckgasbehälter (20) beaufschlagte Steuermittel (100,101) für ein Druckeinstellventil (25,41).
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Druckeinstellventils als Überströmventil (41), an dem ein Druckzylinder (100) mit einem darin verschiebbaren, beidseitig beaufschlagbaren Kolben (101) als Steuermittel vorgesehen ist, wobei der Kolben (101) mit der Ventilspindel (40) des Ventilkegels (37) des Überströmventils (41) fest verbunden ist.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Druckeinstellventils als Druckreduzierventil (25), das durch ein Überströmventil (41) vorgesteuert ist, an dim ein Druckzylinder (100) mit einem darin verschiebbaren, beidseitig beaufschlagbaren Kolben (101) ils Steuermittel vorgesehen ist, wobei der Kolben (101) mit der Ventilspindel (40) des Ventilkegels (37) des Überströmventils (41) fest verbunden ist.
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- 1974-05-22 CH CH701274A patent/CH578905A5/xx not_active IP Right Cessation
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