DE4112408C2 - Pulverschmiermittel für einen Druckkolben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel, das beim Druckgießen auf die Außenfläche der Druckkolbenspitze oder an die Innenfläche einer Druckkammer des Druckkolbens einer Druckgußmaschine geblasen wird.

Wie Fig. 1 zeigt, ist ein Druckkolben bzw. Preßkolben 1 eine Vorrichtung, mit welcher schmelzflüssiges Metall im Zuge des Druckgußverfahrens in die Druckgußformen gefüllt wird. Gebildet ist diese Vorrichtung aus einer Druckkammer 11, die an eine ortsfeste Formhälfte 2 anschließt, und einer Druckkolbenspitze 12, die zum Einpressen schmelzflüssigen Metalls, das aus einem Eingußloch 11a zugeführt wird, in die Druckgußform in der Druckkammer gleitet. Bezugsziffer 3 bezeichnet eine bewegliche Formhälfte.

Druckgußverfahren ermöglichen die kontinuierliche Herstellung von größeren Stückzahlen von Metallgußteilen mit hoher Genauigkeit, weshalb diese Verfahren in breitem Maße angewendet werden zur Fertigung von verschiedenen Fahrzeugteilen, Elektrowaren, Haushaltswaren und Baustoffen. Bei diesen Druckgußverfahren wird das schmelzflüssige Metall durch den Druckkolben bei hoher Ge­ schwindigkeit in die Form gepreßt. Damit die Spitze des Druckkolbens in der Druckkammer störungsfrei gleiten kann und vor Abnutzung geschützt wird, verwendet man für den Druckkolben Schmiermittel, die allgemein unterteilt werden in Ölschmiermittel und in wasserlösliche Schmiermittel. Beide Schmiermittelarten enthalten als ihre Basis Mineralöl, natürliches Fett, Wachs sowie synthetisches Schmieröl etc. Dabei werden dem Ölschmiermittel ein Hockdruckmittel und ein abriebbeständiges Mittel zugefügt, während den wasserlöslichen Schmiermitteln Wasser und ein oberflächenaktives Mittel beigemischt werden.

In den letzten Jahren sind mit der Weiterentwicklung der Druckgußtechnik und der Verbesserung der Legierungen auch die Anforderungen an eine bessere Qualität der Druckgußprodukte größer geworden, verbunden mit einer Senkung der Herstellungskosten, einer Verringerung der Fehlerhaftigkelt der Teile sowie eine Reduzierung des Gewichts und mehr. Mit herkömmlichen Schmiermitteln für Druckkolben kann man diesen Anforderungen jedoch nicht gerecht werden.

Sowohl bei Verwendung von Schmierölen als auch wasserlöslichen Schmiermitteln kam es aufgrund von Gas, das sich gebildet hat, zu Defekten bzw. Fehlern innerhalb der Gußteile, die zu Problemen führten wie der Schwächung der Druckbeständigkeit wegen der Verringerung des Gewichts und der mangelnden Eignung für einen schnelleren Arbeitsablauf. Im Zusammenhang mit wasserlöslichen Schmiermitteln hat man darüberhinaus Fehler innerhalb des Produkts aufgrund von Restwasser festgestellt. Außerdem mußte man erheblich in die Abwasserbehandlung investieren, um nach Verwendung dieser Schmiermittel eine Wasserverschmutzung zu verhindern. Bei den Schmierölen bestand zusätzlich noch ein höheres Sicherheitsrisiko wegen der möglichen Rauchbildung und Entzündlichkeit sowie der Verschmutzung der Arbeitsumgebung.

Aus dem Stand der Technik, Chemical Abstracts 112 (1990) 182715y, ist ein Schmiermittel zum Aufsprayen auf Einspritzhülsenoberflächen von Druckgußmaschinen bekannt. Dieses Schmiermittel besteht aus einem schmelzbaren Puder, wie Stearatmetallsalz, Polyolefine, Blei- oder Molybdänsulfat und einem abtrennenden anorganischen Puder, wie Aluminiumoxyd, Siliziumoxyd, Talk, Spinel, TiN, SiC, BN und Graphit. Mit diesem Schmiermittel wird der Vorteil erzielt, den Druckgußumlauf zu verkürzen um die Lebensdauer der Einspitzhülsen deutlich zu verlängern. Darüberhinaus ist aus der DE-OS 39 17 726 ein Formentrennmittel für Druckgußverfahren bekannt, welches aus einem Gemisch pulverförmigen oder granulierten bzw. gekörnten Grundstoffen aus einer anorganischen Verbindung besteht, wie sie als Festschmierstoff verwendet wird. Darüberhinaus weist dieses vorbekannte Formentrennmittel eine organische Verbindung auf, die dem Formentrennmittel eine haftende Eigenschaft verleiht, wobei beide entweder eine pulverförmige oder körnige Beschaffenheit zeigen oder aber die organische Verbindung als Schicht auf den Grundstoff bzw. das Ausgangsmaterial des Formentrennmittels aufgebracht wird. Dieses vorbekannte Formentrennmittel erlaubt die Herstellung von Gußteilen hoher Qualität bei guter Durchführbarkeit des Druckgußverfahrens und ohne Beeinträchtigung des Arbeitsumfeldes.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein im Zuge von Druckgußverfahren für den Druckkolben zu verwendendes Schmiermittel bereitzustellen, das sich auszeichnet durch Umweltfreundlichkeit sowie gute Verarbeitbarkeit. Insbesondere gilt es, ein pulverförmiges Schmiermittel für einen Druckkolben zur Verfügung zu stellen, mit welchem sich defekte Stellen im Inneren des Produkts verhindern lassen, ebenso wie Brandgefahr und Umweltverschmutzung. Darüberhinaus soll der Druckkolben mit Hinblick auf eine bessere Bearbeitbarkeit störungsfrei und gleichmäßig hin und her bewegt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Schmiermittel gemäß Hauptanspruch erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Dazu weist das pulverförmige Schmiermittel gemäß vorliegender Erfindung eine Mischung aus einem pulverförmigen oder granulierten Schmiermittel-Basismaterial auf, das aus einer als Schmiermittel in fester Form verwendeten anorganischen Verbindung zusammengesetzt ist und darüberhinaus mit einer organischen Verbindung versehen ist, die dem Schmiermittel-Basismaterial eine Haftfähigkeit verleiht, wobei beide Pulverform oder granulierte Form aufweisen, für die organische Verbindung flüssige oder pastenförmige Verbindungen verwendet werden, die durch eine Cyclodextrinverbindung pulverisiert oder granuliert werden, der Anteil der organischen Verbindung im Verhältnis zur anorganischen Verbindung 0,1 : 50 Gewichtsprozent beträgt und die flüssige und/oder pastenförmige Verbindung Synthese-Ester, natürliche Fette, Mineralöle, Silikonöl, Polyphenylether, Polyalkylenglykol oder Ethylen-Propylen-Kopolymer sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in dem Unteranspruch gekennzeichnet.

Die nachstehende Beschreibung erfolgt im Zusammenhang mit der einzigen Zeichnungsfigur, in der eine Schnittansicht des Zustands des erfindungsgemäßen Schmiermittels dargestellt ist, in welchem dieses auf den Druckkolben aufgesprüht ist.

Das erfindungsgemäße pulverförmige Schmiermittel für den Druckkolben einer Druckgußmaschine besteht aus einer Mischung eines pulverförmigen oder granulierten Schmiermittel-Basismaterials, das zusammengesetzt ist aus einer anorganischen Verbindung zur Verwendung als Schmiermittel in fester Form, mit einer organischen Verbindung, die dem Schmiermittel-Basismaterial eine Haftfähigkeit verleiht. Beide Verbindungen zeigen Pulverform oder gekörnte Form oder sind dergestalt vorgesehen, daß das Schmiermittel-Basismaterial von der organischen Verbindung umhüllt wird. Ein solches Schmiermittel wird verwendet, indem es auf die Oberfläche der Spitze 12 eines Druckkolbens oder an die Innenfläche einer Druckkammer 11 gesprüht wird, und zwar mit Hilfe eines üblichen Sprühsystems oder eines elektrostatischen Sprühsystems über eine Einfüllöffnung 11a wie das in der Zeichnungsfigur dargestellt ist. Bezugsziffer 4 bezeichnet eine Sprühdüse.

Bei dem erfindungsgemäßen pulverförmigen Schmiermittel für einen Druckkolben besitzt das Schmiermittel-Basismaterial bzw. der Ausgangsstoff wenigstens pulverige oder granulierte Form, derart, daß er reaktionsarm ist und selbst bei Wärmeanwendung kaum Gas bildet. Aus diesem Grunde entstehen auch im Inneren des Produkts keine durch Gas hervorgerufene Gußblasen. Da das erfindungsgemäße Schmiermittel darüberhinaus aus einer anorganischen Verbindung und einer organischen Verbindung besteht, enthält es kein Wasser und keine Substanz mit einem geringen Molekulargewicht. Demzufolge werden Defekte im Inneren des Produkts vermieden, mit dem Ergebnis einer besseren Qualität.

Aufgrund der pulverigen oder granulierten Form des erfindungsgemäßen Schmiermittels sowie aufgrund der Tatsache, daß es kein Wasser enthält, werden nach seiner Verwendung weder das Wasser - wie im Falle von wasserlöslichen Schmiermitteln - noch die Arbeitsumgebung während seiner Verwendung verschmutzt, was jedoch auf Ölschmierstoffe zutrifft. Folglich werden Kosten für teuere Wasseraufbereitung und Umweltschutzmaßnahmen gespart. Wie bereits erwähnt, enthält das erfindungsgemäße Schmiermittel keine öligen Substanzen, so daß sich deshalb Rauchbildung und Brandgefahr als Problem für die Sicherheit nicht stellen.

Wegen der pulverförmigen oder gekörnten Beschaffenheit des erfindungsgemäßen Schmiermittels wird die Spitze des Druckkolbens zumindest um den der Korngröße des Pulvers oder Granulats des Schmiermittel-Basismaterials entsprechenden Zwischenraum zuverlässig von der Druckkammerinnenwandung getrennt, an der das Schmiermittel haftet. Ein Kontakt der Druckkolbenspitze mit der Druckkammer wird also verhindert ebenso wie Wärmehaftung und Abrieb während der Hin- und Herbewegung. Der Druckkolben kann gleichmäßig und störungsfrei in der Kammer gleiten, wodurch auch die Bearbeitbarkeit des Produkts verbessert wird.

Der Anteil der organischen Verbindung gegenüber der anorganischen Verbindung wird aus einem Bereich von 0,1 bis 50 Gew.-% gewählt. Und zwar trifft dies deshalb zu, weil eine ausreichende Haftwirkung der anorganischen Verbindung an der Fläche der Druckkolbenspitze oder an der Innenfläche der Druckkammer nicht erreicht werden kann, wenn dieser Wert geringer ist als 0,1 Gew.-%. Bei einem höheren Wert als 50 Gew.-% wäre die Folge andererseits Defekte im Inneren des Produkts aufgrund von Gasbildung.

Es gibt keine besondere Einschränkung für das bei vorliegender Erfindung verwendbare Schmiermittel-Basismaterial, solange es sich um eine anorganische Verbindung handelt, die für das Schmiermittel in fester Form verwendet werden kann. Im allgemeinen werden für das Schmiermittel-Basismaterial vorzugsweise Bornitrid, Fluoride, Talk, Mika, Metalloxide, Siliziumnitrid, Borverbindungen, Schwefelverbindungen, und Phosphorverbindungen verwendet. Es können aber dafür ebenso die bekannten Festschmierstoffe wie Graphit, Molybdändisulfid verwendet werden. Diese anorganischen Verbindungen werden nur in einer Art oder in Kombination zweier oder mehrerer Arten als Pulver oder Granulat verwendet.

Die bei vorliegender Erfindung anwendbare organische Verbindung verleiht der vorgenannten anorganischen Verbindung eine Haft- oder Klebefähigkeit. Für diese organische Verbindung werden flüssige oder pastenförmige Verbindungen verwendet, die durch eine Cyclodextrinverbindung pulverisiert oder granuliert werden. Für die flüssige oder pastenförmige Verbindung verwendet man Synthese-Ester, natürliche Fette, Mineralöle, Silikonöle, Polyphenylether, Polyalkylenglykol oder Ethylen-Propylen-Kopolymer. Diese organischen Verbindungen werden mit dem pulverförmigen oder granulierten oder aber erwärmten oder schmelzflüssigen Schmiermittel-Basismaterial vermischt. Demzufolge ist bei vorliegender Erfindung sowohl das Schmiermittel-Basismaterial als auch die organische Verbindung pulverförmig oder granuliert, oder das pulverförmige oder granulierte Schmiermittel-Basismaterial ist von der organischen Verbindung umgeben. Diese organischen Verbindungen werden nur in einer Art oder in Kombination zweier oder mehrerer Arten der vorstehenden Verbindungen verwendet.

Gemäß vorliegender Erfindung ist das Schmierpulver für einen Druckkolben, welches die Mischung des aus einer anorganischen Verbindung gebildeten Schmiermittel-Basismaterials mit der organischen Verbindung enthält, so beschaffen, daß zumindest das Schmiermittel-Basismaterial pulverige oder granulierte Form aufweist, so daß sich Defekte im Inneren des durch das Druckgußverfahren hergestellten Druckgußteils aus einer Aluminium- oder Zinklegierung zuverlässig vermeiden lassen und damit eine bessere Qualität des Produkts ermöglichen ebenso wie eine bessere Verarbeitbarkeit im Rahmen des Druckgußverfahrens. Darüberhinaus läßt sich eine Umweltverschmutzung sowohl während des Verfahrens als auch danach vollkommen vermeiden.

Speziell dadurch, daß der Anteil an der organischen Verbindung gegenüber jenem der anorganischen Verbindung in einem vorgegebenen Bereich von 0,1 bis 50 Gew.-% liegt, läßt sich die Qualität des Druckgußprodukts noch weiter verbessern. Folgende Stoffe werden für die organische Verbindung verwendet: Stoffe bzw. Materialien, in welchen flüssige oder pastenförmige Verbindungen wie Synthese-Ester, natürliche Fette, Mineralöle, Silikonöle, Polyphenylether, Polyalkylenglykol oder Ethylen-Propylen-Kopolymer durch eine Cyclodextrinverbindung pulverisiert oder granuliert werden. Dies erlaubt den bereits genannten Effekt.

Ein zur Verwendung in Druckgußverfahren optimales Schmiermittel erzielt man jeweils durch die Kombination zweier oder mehrerer Arten der vorstehenden organischen Verbindung und anorganischen Verbindungen.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend beschrieben. Dabei wurden die nachstehenden Schmiermittel (A) bis (F) hergestellt und beim Druckgießen einer Aluminiumlegierung verwendet. Die in der später folgenden Tabelle eingetragenen Werte wurden verglichen und geprüft.

Es wurden zwei Arten von Stoffen bzw. Materialien, aus denen die Mischungen gemäß den Beispielen (A) bis (D) herzustellen waren, hergestellt: Ein Stoff bzw. Material, bei welchem eine zu verwendende organische Verbindung mit einer organischen Verbindung in Form von Pulver oder Granulat vermischt wurde, und ein anderer Stoff bzw. ein anderes Material, bei welchem die zu verwendende organische Verbindung mit der anorganischen Verbindung im erwärmten oder schmelzflüssigen Zustand vermischt wurde. Beide Stoffe bzw. Materialien wurden geprüft und zeigen das gleiche Ergebnis. Als organische Verbindung (D) wurde eine solche verwendet, bei welchem natürliches Fett in einem Experimentierprozeß durch Verwendung einer Cyclodextrinverbindung pulversiert wurde. Die anderen Verbindungen waren auf dem Markt erhältliche.

• A): Erstes Vergleichsbeispiel - zusammengesetzt aus einer Mischung aus 90 Teilen Mika (mittlere Teilchengröße 6 Mikron) und 10 Teilen Polyethylen.
• B): Zweites Vergleichsbeispiel - zusammengesetzt aus einer Mischung aus 10 Teilen Bornitrid, 60 Teilen Mika und 30 Teilen Kalziumstearat.
• C): Drittes Vergleichsbeispiel - zusammengesetzt aus einer Mischung aus 70 Teilen Talk, 10 Teilen Silizlumnitrid, 10 Teilen Naturwachs und 10 Teilen Zinkstearat.
• D): Ausführungsbeispiel der Erfindung - zusammengesetzt aus einer Mischung aus 20 Teilen Bornitrid, 60 Teilen Talk, 5 Teilen Borax und 15 Teilen pulverisierten natürlichen Fetts.
• E): Nur Bornitrid (Vergleichsbeispiel).
• F): Auf dem Markt erhaltliches Ölschmiermittel aus Mineralöl, Naturöl und Verschleißmittel (Vergleichsbeispiel).

Tabelle

Claims (2)

1. Pulverschmiermittel für einen Druckkolben, bestehend aus einer Mischung eines pulverförmigen oder granulierten Schmiermittel-Basismaterials, das aus einer als Schmiermittel in fester Form verwendeten anorganischen Verbindung zusammengesetzt ist, mit einer organischen Verbindung, die dem Schmiermittel-Basismaterial eine Haftfähigkeit verleiht, wobei beide Pulverform oder granulierte Form aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
daß als organische Verbindung eine oder mehrere flüssige oder pastenförmige Verbindungen aus der Gruppe Synthese-Ester, natürliche Fette, Mineralöle, Silikonöl Polyphenylether, Polyalkylenglykol oder Ethylen-Propylen-Kopolymer verwendet werden, die durch eine Cyclodextrinverbindung pulverisiert oder granuliert worden sind und
daß der Anteil der organischen Verbindung im Verhältnis zur anorganischen Verbindung 0,1 zu 50 Gewichtsprozent beträgt.

2. Pulverschmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der Stoffe Bornitrid, Fluorid, Talk, Mika, Metalloxide, Siliziumnitrid, Borverbindungen, Schwefelverbindungen und Phosphorverbindungen als anorganische Verbindung verwendet werden.