DE3931194C2 - - Google Patents

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/02Hot chamber machines, i.e. with heated press chamber in which metal is melted
    • B22D17/04Plunger machines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Warmkammer-Druckgußmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Warmkammer-Druckgußmaschinen gemäß der Erfindung unter­ scheiden sich von den Kaltkammer-Druckgußmaschinen durch die Vereinigung von Ofen, Tiegel, Gießbehälter und Ein­ preßzylinder in einer Gießeinheit. Hiermit wird das flüssige Gießmetall maschinell unter hohem Druck und großer Geschwindigkeit in die Gießkammer gepreßt und der Druck zur beendeten Erstarrung aufrecht erhalten. Die Er­ findung bezieht sich insbesondere auf den Druckguß von Mg bzw. Mg-Legierungen mit Hilfe von Warmkammer-Kolben­ maschinen, die prinzipiell auch auf andere niedrig schmelzende Legierungen, z. B. auf Zink-Zinn-Blei- und Aluminiumbasis anwendbar sind. Anders als Aluminium­ legierungen greift Mg den Stahl nicht so stark an, aus dem die Dauerform bestehen muß, so daß die Standzeiten der Teile, die mit dem Gießmetall in Kontakt kommen, wesentlich höher als bei Aluminium sind.
Gattungsgemäße Warmkammermaschinen sind beispiels­ weise beschrieben in E. Brunhuber, Praxis der Druckgußfertigung, 3. Aflg., 1980, S. 42 bis 45. Grundlagen sind im Gießereihandbuch vom Verein Deutscher Druckgießer beschrieben.
Bislang ist in den Warmkammer-Kolbenmaschinen der Gießein­ heit eine Dauerform zugeordnet, deren Einguß mit Rück­ sicht auf die Form des Gußteiles so gewählt wird, daß sich günstige, d. h. möglichst kurze Eingußkanäle ergeben. Die zur Zeit beherrschbaren maximalen Größen solcher Maschinen betragen ca. 4982 kN bei einer maximalen Schließkraft der zweiteiligen Gießkammer von ca. 648 kN. Der Gießkolben hat dann einen Durchmesser von ca. 140 mm und erzeugt einen Gießdruck von ca. 180 bar. Unter solchen Voraussetzungen lassen sich unter Berücksichtigung der Länge der Gießkanäle und der Kolbengeschwindigkeit maxi­ male Stückgewichte von ca. 4 kg erzielen. Da die An­ wendbarkeit des Druckgusses auf Maschinen mit verhält­ nismäßig geringer Wandstärke beschränkt ist, ergeben sich daraus Trennflächen von etwa 3000 cm2.
Vergrößert sich die Wandstärke des Gußteiles, so muß zur Bewältigung solcher Gußstücke der Kaltkammer-Druckguß angewandt werden. Hierbei werden erheblich höhere Schließkräfte aufgewandt, die bei ca. 2989 kN liegen, wobei der spezifische Gießdruck für Al-Druckguß bei ca. 700 bar liegen kann. Daraus errechnet sich jedoch eine Projektionsfläche des Gußstückes, die nicht wesentlich höher als bei einer 498 kN Warmkammer-Kolbenmaschine ist. Damit lassen sich Gußstücke mit größeren Flächenaus­ dehnungen nicht gießen.
Außerdem ergeben sich bei den Kaltkammer-Druckgießma­ schinen aus dem Gießmetall Schwierigkeiten, wenn anstelle von Al-Legierungen Magnesium oder Magnesium- Legierungen verwendet werden. Einerseits lassen sich solche Metalle wegen ihrer Brennbarkeit in Kaltkammer- Druckgußmaschinen der beschriebenen Größenordnung nur schlecht verarbeiten. Andererseits ergeben sich deut­ liche Qualitätsunterschiede gegenüber Gußstücken, die auf Warmkammer-Druckgußmaschinen hergestellt werden. Schließlich stößt bei Magnesium bzw. Magnesium-Legie­ rungen die Verringerung der Wandstärken des Gußstückes bei höheren Stückgewichten auf die Schwierigkeit, die sich aus der Vermeidung von Kaltfluß ergeben. Dazu muß mit höheren Anpreßkräften, beträchtlichen Strömungs­ geschwindigkeiten und hoher Formtemperatur gearbeitet werden. Solche Maßnahmen verursachen jedoch starke Metallanklebungen und einen hohen Formenverschleiß. Deswegen liegt bei den 2989 kN Kaltkammer-Druckgußma­ schinen die Obergrenze der Trennflächen bei ca. 6000 cm2, sofern Magnesium-Metall verarbeitet wird.
Im Druckguß hergestellte Teile zeichnen sich durch hohe Maßhaltigkeit und gute Oberflächenbeschaffenheit aus. Die Nachbearbeitung beschränkt sich dabei auf eng tollerierte Paßflächen. Gegenüber Blechschweißkonstruk­ tionen ist der Material- und Arbeitsaufwand allgemein wesentlich geringer, sofern sich die Gußstücke mit ver­ gleichbarer geringer Wandstärke herstellen lassen. Außerdem haben Druckgußteile, insbesondere aus Magne­ sium-Metallen ein vergleichsweise geringeres Gewicht. Zum Beispiel können in der Fahrzeugindustrie auf diesem Wege Senkungen des Energiebedarfes und des Schadstoffaus­ tausches erreicht werden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Warmkammer-Druckgußmaschine zu schaffen, welche den Anwendungsbereich dieses Druck­ gusses erheblich vergrößert.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung werden durch die Anwendung mehrerer Gießeinheiten auf eine großflächige Gießkammer einer­ seits die für ein gegebenes Gußstück geforderten Me­ tallgewichte entsprechend vergrößert, andererseits aber die für ein Gußstück mit vergrößerter Trennfläche not­ wendige Länge des Eingußkanals infolge der Aufteilung auf mehrere Gußeinheiten erheblich verkürzt. Der für solche Gußteile geforderten Steigerung der Schließkraft der Gießkammer trägt die Erfindung durch die Verwendung von Gießkammern Rechnung, die bei Kaltkammer-Druckguß­ maschinen bekannt sind und wie oben erläutert Schließ­ kräfte von bis zu ca. 2989 kN zulassen. Diese Verwen­ dung von einerseits neuartiger Verbindung, d. h. Steuerung mehrerer Warmkammer-Druckgußmaschinen für eine zweiteilige Gießform und andererseits aus dem Kalt­ kammer-Druckguß bekannter Gießmechaniken mit hohen Schließkräften für Warmkammer-Druckgußmaschinen ermög­ licht ein bisher weder in dem einen noch in dem anderen Druckgußsystem erreichbare Steigerung der Trennflächen­ größe bis auf ca. 20 000 cm2 bei einem möglichen Stück­ gewicht von ca. 18 kg. Das bedeutet großflächige Guß­ stücke geringer Wandstärken und damit Gußteile, welche Blech- Schweißkonstrukionen ersetzen können, die etwa in der Fahrzeugindustrie bislang für Autotüren, Hard­ tops, Instrumententafeln oder im Hochbau z. B. für einen Windfang angewandt werden.
Im allgemeinen können die Warmkammer-Druckgußeinheiten einen Gießbehälter mit einem Durchmesser von ca. 130 mm und einem Hub des Druckkolbens von ca. 350 mm aufweisen. Damit läßt sich ein Füllgewicht von ca. 65 kg erzielen.
Um die Gießkanäle optimal zu verkürzen, empfiehlt es sich die Ausführungsform der Erfindung nach dem An­ spruch 2. Dadurch ist es möglich, für jedes Gußteil die jeweils günstigste Stelle auszuwählen und die Fließwege und Füllzeiten zu optimieren.
Verwirklicht wird der Grundgedanke der Erfindung wegen der erheblichen Größe der Gießkammer zweckmäßig mit den Merkmalen des Anspruches 3. Im allgemeinen lassen sich solche Ausführungsformen mit Scherenhubbühnen verwirk­ lichen, die elektronisch in einer Steuerung miteinander verbunden sind. Dabei ist es nicht erforderlich, daß die Hubeinrichtungen ebenso wie die Einpreßzylinder bzw. die Druckkolben synchron gesteuert werden. Es ist vielmehr zweckmäßig, auch die Merkmale des Anspruches 4 zu ver­ wirklichen.
Mit der Erfindung lassen sich insbesondere Magnesium- Druckgußlegierungen verarbeiten, wobei Dehnungen von ca. 11% in Frage kommen. Dadurch wird den Druckgußteilen ein völlig neues Anwendungsgebiet eröffnet.
Die Einzelheiten, weitere Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung einer Ausführungsform anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen
Fig. 1 schematisch, d. h. unter Fortlassung aller für das Verständnis der Erfindung nicht erforder­ lichen Einzelheiten eine Warmkammer-Druckguß­ maschine in Ansicht und
Fig. 2 in abgebrochener Darstellung, d. h. unter Weg­ lassung des Schließmechanismusses und der Ein­ zelheiten von Ofen und Tiegel den Gegenstand der Fig. 1 im wesentlichen im Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1.
Die zweiteilige Gußform (1) hat eine bewegliche Hälfte, die nicht dargestellt ist und sich auf vier außen zy­ lindrischen Stangen (2 bis 5) führt. Auf die beweg­ liche Hälfte der Gießform wirkt z. B. ein Kniehebel­ mechanismus, welcher eine Schließkraft von 2989 kN erzeugt.
Die Führungsstangen (2 bis 5) sind in der feststehenden Hälfte (6) der Gießform befestigt. Die Gießkammer, in der das Gußstück geformt wird, ist nicht dargestellt.
Eine allgemein mit (7) bezeichnete Gießeinheit besteht im wesentlichen aus einem Elektroofen (8) mit Heiz­ spiralen (9) und einem in den Ofenraum (10) eingesetzten Tiegel (11). In dem Tiegel befindet sich das vorzugs­ weise aus Magnesium bestehende flüssige Gießmetall (12). Der Einpreßzylinder (18) des Gießbehälters (14) taucht in das Metallbad (12) ein. Der Druckkolben (15) wird über seine Kolbenstange (16) von einem abgebrochen dar­ gestellten Antrieb (17) in dem Einpreßzylinder (18) hin und her bewegt. Das für jeden Arbeitshub des Druck­ kolbens (15) erforderliche Gießmetall fließt in den Zylinder (18) durch eine Radialöffnung (19).
Das von dem Druckkolben beim Überlaufen der Radialbohrung (19) unter Druck gesetzte Gießmetall strömt durch eine Kanalführung in ein Mundstück (20), das mit einer aus­ wechselbaren Mundstückspitze versehen sein kann. Es ge­ langt aus dem Mundstück (20) in den Einguß (21), welcher als Bohrung den feststehenden Teil (6) der Druckgußform durchdringt.
Die gesamte Gießeinheit ist auf einer schematisch in Fig. 2 wiedergegebenen Hubvorrichtung in Form einer Scherenhubbühne (22) untergebracht. Sie läßt sich damit der Höhe nach verstellen.
Wie sich aus der Darstellung der Fig. 1 ergibt, ist die beschriebene Gießeinheit (7) etwa in der Mitte der Druckgußform (1) angeordnet. Ihr sind vier vertikal übereinander angeordnete Eingüsse (22 bis 25) zuge­ ordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Mundstück (20) mit dem Einguß (23) verbunden. Die Justierung erfolgt über vier Steckbolzen (26 bis 29), für die Blindbohrungen (30) in der Vorderseite (31) der feststehenden Hälfte (6) der Druckgußform vorgesehen sind. Die Steckbolzen sind an einem oberen Rahmen (32) der Gießeinheit (7) befestigt.
Wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt, sind mehrere Gießeinheiten der beschriebenen Art nebeneinander angeordnet. Da die Gießeinheiten (32, 33) nach Aufbau und Größe der Gießeinheit (7) entsprechen, erübrigt sich deren Erläuterung im einzelnen. Jeder dieser Gießein­ heiten sind Eingüsse (34 bis 38 bzw. 39 bis 43) zuge­ ordnet, wobei die Eingüsse (35 bis 38 bzw. 40 bis 43) den Eingüssen (22 bis 25) entsprechen und die Eingüsse (34 und 39) einem Einguß für die Gießeinheit (7) ent­ sprechen, welcher in der Zeichnung nach Fig. 1 ver­ deckt und daher nicht dargestellt ist. Die Eingüsse (36 und 39) sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 für die Gießeinheiten (32, 33) vorgesehen.
Da auch die Gießeinheiten (32, 33) auf Hubvorrichtungen abgestützt sind lassen sie sich mit ihren Mundstücken mit den jeweils günstigsten Eingüssen verbinden, die je­ weils im vertikalen Abstand voneinander angeordnet sind.
Im Betrieb wird die Form wie üblich mit dem Schließ­ mechanismus geschlossen und das Gießmetall mit Hilfe der Druckkolben über die Mundstücke in die ausgewählten Ein­ güsse eingebracht. Hierbei sind die Druckkolben (15) bzw. die Gießeinheiten (7, 32 und 33) durch eine Steuerung miteinander verbunden, welche dafür sorgt, daß das Gießmetall mit übereinstimmender Temperatur die nicht dargestellte Gießkammer erreicht. Es können je nach Ausbildung des Druckstückes in der Gußkammer auch einzelne Gießeinheiten außer Betrieb gesetzt werden. Für die maximale Größe der Gußstücke sind alle Gießeinheiten in Betrieb.

Claims (5)

1. Warmkammer-Druckgußmaschine zur Herstellung großflächiger Gußstücke, insbesondere für Guß­ stücke auf Mg-Basis, bei welcher eine Gießein­ heit aus einem Ofen, einem Tiegel, einem Gießbe­ hälter und einem Einpreßzylinder besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere aus Ofen (8), Tiegel (11) Gießbehälter (14) und Einpreßzylinder (18) bestehende Gießeinheiten (7, 32, 33) und eine Dauergießform (6) mit einer aus Kaltkammer- Druckgußmaschinen bekannten Schließkraft von ca. 2989 kN vorgesehen sind, deren Gießkammer für jede der Gießeinheiten (7, 32, 33) wenigstens einen Einguß (22 bis 25; 34 bis 38; 39 bis 43) aufweist, wobei die Druckkolben (15) der Gießeinheiten (7, 32, 33) gemeinsam gesteuert sind.
2. Warmkammer-Druckgußmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Gießeinheiten (7, 32, 33) beweglich angeordnet und für jede Gießeinheit (7, 32, 33) mehrere Eingüsse (22 bis 25; 34 bis 38; 39 bis 43) vorgesehen sind, auf die die Gießeinheit einstellbar ist.
3. Warmkammer-Druckgußmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießeinheiten (7, 32, 33) jeweils auf einer Hubvorrichtung (22) aufgebaut und die Eingüsse (22 bis 25; 34 bis 38; 39 bis 43) für jede Gießeinheit (7, 32, 33) im vertikalen Abstand voneinander angeordnet sind.
4. Warmkammer-Druckgußmaschine nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hubeinrichtungen (22) der Gießeinheiten (7, 32, 33) unabhängig von­ einander beweglich sind.
5. Warmkammer-Druckgußmaschine nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießeinheiten (7, 32, 33) mit Hilfe von Steckbolzen (27 bis 29) in Blindbohrungen (30) der festen Hälfte (6) der Dauergießform sperrbar sind.
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