DE2721928C3

DE2721928C3 - Ausspritzkanal einer Pumpe in einer Druckgießmaschine der Heißkammerbauart

Info

Publication number: DE2721928C3
Application number: DE2721928A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Numazu Abe; Yoshizo Goteba Komiyama; Hiromi Fuji Nakamuara
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1976-05-20
Filing date: 1977-05-14
Publication date: 1981-02-05
Also published as: DE2721928B2; US4091970A; DE2721928A1; JPS52140420A

Description

Die Erfindung bezieilt sich auf einen Ausspritzkanal einer Pumpe in einer DruckgieBmas 'line der Heißkammerbauart, der von der Pumpe in Form eines Anschlußhalses zur Druckgießkokille führt und in den eine keramische, zirkonhaltige Auskleidung eingesetzt ist.

Durch die DE-AS 11 10 828 ist es bei Druckgießmaschinen der Heißkammerbauart bekannt, Zirkonborid als Auskleidungsmaterial für die Pumpenkammer und für den darin arbeitenden Kolben zu verwenden. Der eigentliche Ausspritzkanal, der von der Pumpenkammer durch einen sog. Schwanenhals zur Druckgießkokille geführt ist, ist jedoch nicht ausgekleidet. Dies gilt auch für eine weitere bekannte Druckgießmaschine gemäß der DE-OS 24 14 118. Das den Ausspritzkanal durchströmende geschmolzene Metall kann daher die Wandung des Ausspritzkanals angreifen und eine teilweise Auflösung des Wandungsmaterials bewirken. so daß sich wiedemm die Zusammensetzung des geschmolzenen Metalls ändern kann und harte Legierungen entstehen können, die nicht nur die mechanische Eigenschaft und Bearbeitbarkeit des Spritzgußteils beeinträchtigen, sondern auch die Lebensdauer der Pumpe verkürzen.

Es ist auch nicht ohne weiteres möglich, den relativ langen Ausspritzkanal vollständig keramisch auszukleiden, denn aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Material des Anschlußhalses und einer keramischen Auskleidung bildet sich beim Betrieb der Druckgießmaschine ein Spalt zwischen diesen Teilen aus, der die Gefahr mit sich bringt, daß die keramische Auskleidung aufgrund des hohen Innendrucks reißen kann, wenn das geschmolzene Metall durch den Ausspritzkanal strömt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die keramische Auskleidung bei einem Ausspritzkanal einer

Pumpe in einer Druckgießmaschine der Heißkammerbauart derart weiterzubilden, daß er durch den hohen Innendruck des geschmolzenen Metalls beim Betrieb der Druckgießmaschine nicht zum Reißen gebracht und der Ausspritzkanal ferner über seine gesamte Länge gegen einen Angriff durch das geschmolzene Metall geschützt werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die keramische Auskleidung eine Porosität zwischen 10 und 40% aufweist und aus gesintertem Zirkonsilicat besteht. Eine derartige poröse Auskleidung ermöglicht es, daß ein Teil des geschmolzenen Metalls die Auskleidung durchdringen und diese somit beidseitig mit einem Druck beaufschlagen kann, wodurch die Gefahr erheblich verringert ist, daß die Auskleidung beim Betrieb der Pumpe reißt. Zugleich kann sich an der Wandung des Ausspritzkanals, die die keramische Auskleidung umgibt, ein dünner Film aufgrund der Reaktion zwischen dem Material des Ausspritzkanals und dem geschmolzenen Metall ausbilden, der die Innenwandung des Ausspritzkanals gegen einen weiteren Angriff durch das geschmolzene Metall schützt Das geschmolzene Metall wird nämlich, wenn es einmal in den Poren am Außenumfang der keramischen Auskleidung sitzt, nicht durch frisches geschmolzenes Metall ersetzt, so daß auch der erwähnte Film nicht weiter anwachsen kann, wodurch die Aktivität des geschmolzenen Metalles verringert wird. Mittels einer solchen porösen keramischen Auskleidung kann ferner vorteilhaft der Ausspritzkanal über seine gesamte Länge ausgefüttert bzw. geschützt werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. So kann der keramische, zirkonhaltige Werkstoff für die Ausbildung durch porösen Graphit oder alternativ durch keramische Glasfasern, die durch einen flüssigen keramischen Binder und porösen Graphit verbunden sind, ersetzt werden.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt einer Druckgießmaschine der Heißkammerbauart, die den erfindungsgemäß ausgekleideten AnschlußhaL enthält:

Fig.2 einen Längsschnitt des keramischen Rohres, das den Kanal in der Form des Anschlußhalses bildet und

F i g. 3 einen Queischnitt des Anschlußhalses entlang derünielll-IIlinFig. 1.

Wie in F i g. 1 gezeigt ist. ist neben der ortsfesten Halterung 2 für die Druckgießkokille 1 einer Druckgießmaschine ein Ofen 3 angeordnet und ein Schmelztiegel 4 befindet sich in dem Ofen 3. welcher das geschmolzene Metall 5 aufnimmt. Wenngleich in der Zeichnung nicht dargestellt, ist der Schmelztiegel mit Heizvorrichtungen versehen, die das geschmolzene Metall 5 auf einer vorbestimmten Temperatur halten und z. B. aus einer elektrischen Heizvorrichtung oder einem Gasbrenner bestehen können. Ein Rahmen 8 ist durch Muttern 7 an zwei Vefbindungsschienen 6 befestigt (nur eine is; zu sehen), die sich durch den mittleren Teil von einer Seite der ortsfesten Halterung 2 erstrecken. Der Hauptkörper der Pumpe 9 wird von dem Rahmen 8 getragen, wobei fast alle Teile des Hauptkörpers in das geschmolzene Metall 5 eingetaucht sind. Wie durch gestrichelte Linien angedeutet ist. kann eine aus feuerfestem Material hergestellte, korrosionsfest Schutzschicht vorgesehen sein, um die Innenseite des

Schmelztiegeis abzudecken.

Ein Zylinder 11, der einen Kolben 10 verschiebbar enthält, ist mittels eines Klemmteils 12 an dem Hauptkörper 9 der Pumpe befestigt. Der Kolben 10 ist Ober eine Stange 13 und eine Kupplung 14 mit dem Kolben 16 eines Hydraulikzylinders 15 verbunden. Wenn folglich der Kolben 16 niedergeht, drückt der Kolben 10 das geschmolzene Metall im Zylinder 11 in einen Ausspritzkanal 17 im Hauptkörper 9 und über eine Düse 18 in die Druckgießkokille 1. Wenn dann der Kolben 16 hochsteigt, wird der Kolben 10 wieder in die in F i g. 1 gezeigte Position zurückgeführt, wodurch ein Einspritzzyklus beendet ist.

Gemäß der Erfindung wird eine vorgeformte poröse keramische Auskleidung 19 in Form eines Rohres für den Anschlußhals vorgesehen, die als Ausspritzkanal für das geschmolzene Metall wirkt, und zwar an der Stelle, wo das geschmolzene Metall mit einer hohen Geschwindigkeit strömt, so daß eine Korrosion am schädlichsten wäre. Falls erwünscht, kann eine ähn'iche keramische :o Auskleidung auch für die Düse 18 vorgesehen. werd=n. Die keramische Auskleidung 19 kann aus irgendeinem porösen keramischen Werkstoff hergestellt sein, der korrosionsfest ist. Es ist jedoch vorteilhaft, die Auskleidung mit gesintertem Zirkonsilicat (Ζ/), SiOj) :5 herzustellen, welches eine Porosität von 10 bis 40% hat. Dieser keramische Werkstoff besitzt eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärmeschocks, ist besser bearbeitbar und kann leichter ausgeformt werden als keramische Werkstoffe mit hocher Dichte. Wenn eine keramische Auskleidung mit einer passenden Porosität verwendet wird, wird ein Druck nicht nur von der Innenseite, sondern auch von der Außenseite des Ausspritzkanals her aufgebracht, wenn das geschmolzene Metall durch Absenken des Kolbens 10 mit einem hohen Druck beaufschlagt wird, denn ein Teil des geschmolzenen Metalls durchdringt dip poröse keramische Auskleidung. Wenn andererseits die Porosität zu groß ist. sickert eine zu große Menge des geschmolzenen Metalls zur Außenseite der keramischen Ausklei- jo dung durch, wodurch das Gußeisen angegriffen wird, welches die keramische Auskleidung umgibt. Die Porosität in der Größenordnung von 10 bis 40% wird dadurch ausgewählt, daß man eine Reihe von Faktoren berücksichtigt, wie beispielsweise dm Wärmeschock -·5 zum Zeitpunkt des Druckgießens und die Tatsache, daß eine rohrförmige Auskleidung mit einer verwickelten Form einfach dadurch hergestellt werden kann, daß man realtiv preiswerten Schlamm oder Brei vergießt.

Nach einer langen Laufdauer einer Pumpe, die die oben beschriebene poröse keramische Auskleidung enthielt, hat man den Anschlußhals aufgeschnitten, und der Querschnitt desselben ist in Fig.3 gezeigt. Wenn der Eisenanteil des geschmolzenen Aluminiums kleiner als 0,5 Gew.-% ist, erhöht sich die Aktivität des geschmolzenen Metalls. Bei dem oben beschriebenen Experiment hat man jedoch den Eisenanteil des geschmolzenen Aluminiums mit 0,3 Gew.-% ausgewählt und ferner hat man eine Laufzeit von 500 h zugrundegelegt, cn

Das geschmolzene Metall dringt durch die Mikroporen in der keramischen Auskleidung 19 hindurch und erreicht die innere Wand 20 des Gußeisens, welches die keramische Auskleidung 19 umgibt. Es bildet sich jedoch ein extrem dünner Film 21 auf der Innenwand 20 aus. und zwar aufgrund der Reaktion zwischen dem Gußeisen und dem geschmolzenen Metall. Bei dem oben beschriebenen Experiment betrug die Dicke des Films 21 0,7 mm. Dieser dünne Film bildet eines der Merkmale der Erfindung. Jedesmal, wenn der Kolben 10 gesenkt wird, wird über die Mikroporen in der keramischen Auskleidung 19 ein Druck auf die Innenwand 20 übertragen. Wenngleich das geschmolzene Metall, das in die Poren des porösen keramischen Werkstoffs enthalten ist, welcher eine Porosität von 10 bis 40% aufweist, durch frisches geschmolzenes Metall ausgewechselt werden kann, wird das geschmolzene Metall, das in den Mikroporen am Außenumfang der keramischen Auskleidung enthalten ist, nicht durch frisches geschmolzenes Metall ausgewechselt, so daß der anfänglich auf der Innenwand 20 des Gußeisens ausgebildete Film 21 nicht zunimmt bzw. nicht größer oder ergänzt wird. Die Innenwand 2ii<ies Gußeisens ist demzufolge perfekt gegen die Korrosion durch das geschmolzene Metall geschützt. Der Film 21 wächst auch deshalb nicht an, weil er gesättigt ist, und zwar dadurch, daß er eine große Menge an Eisen enthält, wodurci, die Aktivität des geschmolzenen Metalls beträchtlich verringert wird. Wenngleich vom Standpunkt der Korrosion des Gußeisens aus betrachtet, eine geringere Porosität erwünscht ist. erhöht jedoch eine Porosität von weniger als 10% die Herstellungskosten der keramischen Auskleidung 19 und verringert die maschinelle Bearbeitbarkeit sowie den Widerstand gegen einen Wärmeschock.

Selbst dann, wenn sich während des Betriebs ein Spalt zwischen der keramischen Auskleidung und dem Gußeisen infolge des Unterschiedes zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten ausbildet, wird der Druck in der porösen keramischen Auskleidung zu deren Außenseite hin übertragen, und zwar durch die Mikroporen, so daß auch die Außenseite oder Außenfläche der keramischen Auskleidung einem Druck unterworfen ist. Dadurch wird ein Reißen der keramischen Auskleidung infolge des Innendrucks verhindert.

Neben dem oben beschriebenen gesinterten Zirkonsilicat kann die poröse keramische Auskleidung 19 auch aus anderen porösen keramischen Materialien hergestellt werden, z. B. aus keramischen Glasfasern, die durch einen flüssigen keramischen Binder gebunden sind und porösem Graphit. Der spezielle keramische Werkstoff wird ausgewählt in Abhängigkeit von der Größe der Pumpe und der Bearbeitbarkeit bzw maschinellen Verarbeitbarkeit der keramischen Auskleidung.

Diejenigen Teile der porösen keramischen Auskleidung, wo die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls hoch oder der thermische Schock groß ist. können mit keramischen Fasern überzogen oder verklebt werden, die durch einen flüssigen Binder gebunden sind.

Es ist ferner vorteilhaft, den Kolben 10 und die Innenwand der Pumpe aus keramischem Werkstoff herzustellen, der sehr widerstandsfest gegen Korrosion und Verschleiß ist.

Hierzu 1 Blat* Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ausspritzkanal einer Pumpe in einer Druckgießmaschine der Heißkammerbauart, der von der Pumpe in Form eines Anschlußhalses zur Druckgießkokille führt und in den eine keramische, zirkonhaltige Auskleidung eingesetzt ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die keramische Auskleidung (19) eine Porosität zwischen 10 und 40% aufweist und aus gesintertem Zirkonsilikat besteht.

2. Ausspritzkanal einer Pumpe in einer Druckgießmaschine der Heißkammerbauart, der von der Pumpe in Form eines Anschlußhalses zur Druckgießkokille führt und in den eine keramische, zirkonhaltige Auskleidung eingesetzt ist, gekennzeichnet durch den Ersatz des keramischen, zirkonhaltigen Werkstoffes für die Auskleidung durch porösen Graphit.

3. Ausspnrzkanal einer Pumpe in einer Druckgießmaschine der Heißkammerbauart, der von der Pumpe" in Form eines Anschlußhalses zur Druckgießkokille führt und in den eine keramische, zirkonhaltige Auskleidung eingesetzt ist, gekennzeichnet durch den Ersatz des keramischen, zirkonhaltigen Werkstoffes für die Auskleidung durch keramische Glasfasen», die durch einen flüssigen keramischen Binder und porösen Graphit verbunden sind.