EP0037125B1 - Vorrichtung zum Pressgiessen von Metallen und Legierungen - Google Patents

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EP0037125B1
EP0037125B1 EP81102472A EP81102472A EP0037125B1 EP 0037125 B1 EP0037125 B1 EP 0037125B1 EP 81102472 A EP81102472 A EP 81102472A EP 81102472 A EP81102472 A EP 81102472A EP 0037125 B1 EP0037125 B1 EP 0037125B1
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EP
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press
chamber
die
cavity
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EP81102472A
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Stantscho Christov Dipl.-Ing. Vutov
Raschko Rajkov Dipl.-Ing. Slavov
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INSTITUT PO METALOSNANIE I TECHNOLOGIA NA METALITE
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INSTITUT PO METALOSNANIE I TECHNOLOGIA NA METALITE
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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
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/09—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure
    • B22D27/13—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure making use of gas pressure
    • 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
    • B22D17/02—Hot chamber machines, i.e. with heated press chamber in which metal is melted
    • B22D17/06—Air injection machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/02—Pressure casting making use of mechanical pressure devices, e.g. cast-forging

Definitions

  • the invention relates to a device for the press casting of metals and alloys using an increased gas pressure above the solidifying melt, consisting of a hydraulic press with a press cylinder, a piston which divides the cylinder into two spaces which are connected to the hydraulic system of the press , and with a piston rod to which a press plate and a press mold are fastened, at least one gas collection cavity being formed in the press mold and connected to a gas container by shut-off elements.
  • the press mold is connected to a press piston by means of a pneumatic piston which is arranged in a pneumatic cylinder, the compression space in front of the pneumatic piston being connected to the press mold cavities, to which compressed gas is supplied by gas lines and at least one adjustable check valve is supplied, which opens in the direction from the compression space in front of the pneumatic piston to the mold cavities (Bulg. Pat. No. 21 077).
  • This device has the disadvantage that the usable stroke is shortened due to the installation of an additional element, namely a pneumatic cylinder with piston between the plunger and the die, that the die is unsafe during operation due to its movable connection with the plunger and that the mold must first be closed before the gas can be compressed.
  • an additional element namely a pneumatic cylinder with piston between the plunger and the die
  • Another known device for press casting using an increased gas pressure has a specialized hydraulic press with separate devices for closing the press mold and for pressing.
  • the device is provided with an independent hydro-pneumatic multiplier, which is arranged in the press piston and is connected to a gas container and to the press mold cavity by means of corresponding shut-off elements. After the mold has been closed, the multiplier is operated at a special command to increase the pressure of the gas in the mold cavity to the required value.
  • This device has the disadvantage that it has a very complicated construction and does not allow the use of a high gas pressure immediately after the mold has been closed.
  • the invention has for its object to design the device of the type mentioned so that the compression of the gas take place automatically during the idle stroke (free stroke of the piston during its working stroke) of the press and a high gas pressure on the solidifying melt immediately after closing the Press mold can be exercised.
  • a chamber is formed in the piston rod which is filled to a certain level with operating fluid from the hydraulic system of the press.
  • the lower part of this chamber is connected to the space of the press cylinder below the piston. This space is in turn connected to the hydraulic system of the press via a shut-off element.
  • the upper part of the chamber is simultaneously connected to the gas container via a check valve and to the mold cavity via a shut-off valve.
  • the mold cavity is in turn connected to the atmosphere via another shut-off valve.
  • the device according to the invention has the advantage that the development of systems for compressing the gas in each mold is eliminated and a maximum gas pressure can be exerted immediately after the mold is closed.
  • a movable partition can advantageously be arranged in the chamber between the operating liquid and the gas.
  • the device consists of a press cylinder 1 with a press piston 2 arranged therein, which has a piston rod 3.
  • a press plate 14 and a press mold 15 are fastened to the piston rod 3.
  • the piston 2 and the cylinder 1 are sealed from one another by means of ring-shaped sealing elements 6.
  • the piston rod 3 and the cylinder 1 are sealed by sealing elements 12.
  • the space 4 above the piston 2 is connected to the hydraulic system of the press by means of a pipeline 5.
  • the space 8 of the press cylinder 1 below the piston 2 is connected to the hydraulic system of the press via a shut-off element 10.
  • a chamber 9 is formed in the piston rod 3, which is filled up to a certain level with operating fluid 13 from the hydraulic system of the press. The rest of the chamber 9 is filled with gas 24.
  • the lower part of the chamber 9 is connected via a pipe 11 and a channel 7 to the space 8 below the piston 2.
  • the upper part of the chamber 9 is connected via a pipe 23 at the same time via a check valve 21 to the gas container 22, via a shut-off valve 18 to the cavity 16 of the mold 15 and via an adjustable check valve 19 to the atmosphere.
  • the cavity 16 of the mold 15 is in turn connected to the atmosphere via a shut-off valve 17.
  • the chamber 9 is connected to a manometer 20 for checking the gas pressure.
  • the valve 18 is closed.
  • the valve 17 for releasing the gas remaining in the die into the atmosphere is opened.
  • a command is given for the plunger reverse stroke, i.e. the pressure in room 4 is reduced by connecting pipeline 5 to the press container.
  • the piston, together with the die 15 moves upwards under the action of the pressure of the gas in the chamber 9, the operating liquid 13 running back into the space 8 below the piston.
  • the piston 2 moves further downward, with an additional quantity of gas flowing from the gas container 22 through the check valve 21 into the chamber 9, as a result of which the device returns to the starting position.
  • the device according to the invention operates as a normal hydraulic press.
  • a movable partition 25 is arranged in the chamber 9 between the operating liquid 13 and the gas 24, which is designed as a floating piston, which is sealed to the wall of the chamber 9 by means of annular sealing elements 26. In this way, direct contact between gas and operating fluid is avoided and the risk of possible interaction is eliminated.
  • the movable partition is designed as an elastic membrane 27 which is fixedly attached to the chamber 9.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pressgiessen von Metallen und Legierungen unter Anwendung eines erhöhten Gasdrucks über der erstarrenden Schmelze, bestehend aus einer hydraulischen Presse mit einem Presszylinder, einem Kolben, der den Zylinder in zwei Räume teilt, die mit dem hydraulischen System der Presse verbunden sind, und mit einer Kolbenstange, an der eine Pressplatte und eine Pressform befestigt sind, wobei in der Pressform mindestens ein Gassammelhohlraum ausgebildet ist, der durch Absperrelemente mit einem Gasbehälter verbunden ist.
  • Bei einer bekannten Vorrichtung zum Pressgiessen von Metallen und Legierungen ist die Pressform mit einem Presskolben mittels eines pneumatischen Kolbens verbunden, welcher in einem pneumatischen Zylinder angeordnet ist, wobei der Kompressionsraum vor dem pneumatischen Kolben mit den Pressformhohlräumen verbunden ist, denen Druckgas durch Gasleitungen und mindestens ein regulierbares Rückschlagventil zugeführt wird, das sich in Richtung von dem Kompressionsraum vor dem pneumatischen Kolben zu den Pressformhohlräumen hin öffnet (Bulg. Pat. Nr. 21 077).
  • Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass der nutzbare Hub infolge des Einbaus eines zusätzlichen Elements, nämlich eines pneumatischen Zylinders mit Kolben zwischen dem Presskolben und der Pressform, verkürzt wird, dass die Pressform während des Betriebs infolge ihrer beweglichen Verbindung mit dem Presskolben unsicher geführt ist und dass die Pressform zuerst geschlossen werden muss, ehe das Gas komprimiert werden kann.
  • Eine andere bekannte Vorrichtung zum Pressgiessen unter Anwendung eines erhöhten Gasdrucks hat eine spezialisierte hydraulische Presse mit separaten Einrichtungen für das Schliessen der Pressform und für das Pressen. Die Vorrichtung ist mit einem unabhängigen hydro-pneumatischen Multiplikator versehen, der im Presskolben angeordnet ist und mittels entsprechender Absperrelemente mit einem Gasbehälter und mit dem Pressformhohlraum verbunden ist. Nach dem Schliessen der Pressform erfolgt auf besonderen Befehl das Betätigen des Multiplikators zur Erhöhung des Drucks des Gases im Pressformhohlraum bis auf den erforderlichen Wert.
  • Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass sie sehr kompliziert gebaut ist und die Anwendung eines hohen Gasdrucks unmittelbar nach dem Schliessen der Pressform nicht zulässt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass das Komprimieren des Gases automatisch während des Leerhubs (freies Hub des Kolbens während seines Arbeitshubs) der Presse erfolgen und ein hoher Gasdruck auf die erstarrende Schmelze unmittelbar nach dem Schliessen der Pressform ausgeübt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in der Kolbenstange eine Kammer ausgebildet ist, die bis zu einem bestimmten Niveau mit Betriebsflüssigkeit vom hydraulischen System der Presse gefüllt ist. Der untere Teil dieser Kammer ist mit dem Raum des Presszylinders unterhalb des Kolbens verbunden. Dieser Raum ist seinerseits mit dem hydraulischen System der Presse über ein Absperrelement verbunden. Der obere Teil der Kammer ist gleichzeitig über ein Rückschlagventil mit dem Gasbehälter und über ein Absperrventil mit dem Pressformhohlraum verbunden. Der Pressformhohlraum ist seinerseits über ein anderes Absperrventil mit der Atmosphäre verbunden.
  • Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat den Vorteil, dass die Entwicklung von Systemen für das Komprimieren des Gases in jeder Pressform entfällt und ein maximaler Gasdruck unmittelbar nach dem Schliessen der Pressform ausgeübt werden kann.
  • Vorteilhafterweise kann zwischen der Betriebsflüssigkeit und dem Gas in der Kammer eine bewegliche Trennwand angeordnet sein.
  • Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung im Längsschnitt;
    • Fig. 2 und
    • Fig. 3 in Längsschnitten eine zweite und dritte Ausführungsform der Vorrichtung.
  • Die Vorrichtung besteht aus einem Presszylinder 1 mit einem darin angeordneten Presskolben 2, der eine Kolbenstange 3 hat. An der Kolbenstange 3 sind eine Pressplatte 14 und eine Pressform 15 befestigt. Der Kolben 2 und der Zylinder 1 sind untereinander mittels ringförmiger Dichtungselemente 6 abgedichtet. Die Kolbenstange 3 und der Zylinder 1 sind durch Dichtungselemente 12 abgedichtet. Der Raum 4 oberhalb des Kolbens 2 ist mittels einer Rohrleitung 5 mit dem hydraulischen System der Presse verbunden. Der Raum 8 des Presszylinders 1 unterhalb des Kolbens 2 ist über ein Absperrelement 10 mit dem hydraulischen System der Presse verbunden. In der Kolbenstange 3 ist eine Kammer 9 ausgebildet, die bis zu einem bestimmten Niveau mit Betriebsflüssigkeit 13 aus dem hydraulischen System der Presse gefüllt ist. Der übrige Teil der Kammer 9 ist mit Gas 24 gefüllt. Der untere Teil der Kammer 9 ist über ein Rohr 11 und einen Kanal 7 mit dem Raum 8 unterhalb des Kolbens 2 verbunden. Der obere Teil der Kammer 9 ist über ein Rohr 23 gleichzeitig über ein Rückschlagventil 21 mit dem Gasgbehälter 22, über ein Absperrventil 18 mit dem Hohlraum 16 der Pressform 15 und über ein regulierbares Rückschlagventil 19 mit der Atmosphäre verbunden. Der Hohlraum 16 der Pressform 15 ist seinerseits über ein Absperrventil 17 mit der Atmosphäre verbunden. Die Kammer 9 ist mit einem Manometer 20 für die Kontrolle des Gasdrucks verbunden.
  • Die Vorrichtung arbeitet folgendermassen:
    • In der Ausgangsstellung sind das Absperrelement 10 und die Absperrventile 17 und 18 geschlossen. Nach dem Erzeugen eines Drucks im Raum 4 des Zylinders 1 beginnt die Abwärtsbewegung des Kolbens 2, wobei die Betriebsflüssigkeit von Raum 8 unterhalb des Kolbens durch den Kanal 7 und das Rohr 11 in die Kammer 9 gefördert wird, wodurch eine Verminderung des Volumens bzw. eine Erhöhung des Drucks des dort befindlichen Gases 24 hervorgerufen wird. Dieser Vorgang dauert fort, bis der Druck in der Kammer 9 und im Raum 8 unterhalb des Kolbens den durch die Einstellung des regulierbaren Rückschlagventils 19 bestimmten Wert erreicht. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Kolbens 2 wird der Druck nicht erhöht, da ein Teil des Gases 24 durch das Sicherheitsventil 19 in die Atmosphäre ausgelassen wird. Nach dem Schliessen der Pressform wird durch Öffnen des Absperrventils 18 Druckgas in den Hohlraum 16 eingeführt.
  • Nach dem Erstarren des Pressteils in der Pressform wird das Ventil 18 geschlossen. Das Ventil 17 für das Auslassen des in der Pressform übriggebliebenen Gases in die Atmosphäre wird geöffnet. Es wird ein Befehl für den Rückwärtshub des Presskolbens gegeben, d.h. der Druck im Raum 4 wird abgebaut, indem die Rohrleitung 5 mit dem Behälter der Presse verbunden wird. Zuerst bewegt sich der Kolben zusammen mit der Pressform 15 aufwärts unter der Wirkung des Drucks des Gases in der Kammer 9, wobei die Betriebsflüssigkeit 13 zurück in den Raum 8 unterhalb des Kolbens läuft. Nach dem Ausgleich des Drucks in der Kammer 9 und im Gasbehälter 22 erfolgt die weitere Abwärtsbewegung des Kolbens 2, wobei eine zusätzliche Gasmenge vom Gasbehälter 22 durch das Rückschlagventil 21 in die Kammer 9 strömt, wodurch die Vorrichtung in die Ausgangsstellung zurückkommt.
  • Wenn das Absperrelement 10 geöffnet und die Verbindung zwischen der Kammer 9 und dem Gasbehälter 22 unterbrochen wird, arbeitet die erfindungsgemässe Vorrichtung als normale hydraulische Presse.
  • Bei der zweiten Ausführungsform von Fig. 2 ist in der Kammer 9 zwischen der Betriebsflüssigkeit 13 und dem Gas 24 eine bewegliche Trennwand 25 angeordnet, die als schwebender Kolben ausgeführt ist, der an der Wand der Kammer 9 mittels ringförmiger Dichtungselemente 26 abgedichtet ist. Auf diese Weise wird der direkte Kontakt zwischen Gas und Betriebsflüssigkeit vermieden und die Gefahr einer eventuellen Wechselwirkung beseitigt.
  • In der dritten Ausführungsform von Fig. 3 ist die bewegliche Trennwand als eine elastische Membrane 27 ausgeführt, die fest an der Kammer 9 befestigt ist.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Pressgiessen von Metallen und Legierungen unter Anwendung eines erhöhten Gasdrucks über der erstarrenden Schmelze, bestehend aus einer hydraulischen Presse mit einem Presszylinder (1), einem Kolben (2), der den Zylinder in zwei Räume teilt, die mit dem hydraulischen System der Presse verbunden sind, und mit einer Kolbenstange (3), an der eine Pressplatte (14) und eine Pressform (15) befestigt sind, wobei in der Pressform (15) mindestens ein Gassammelhohlraum (16) ausgebildet ist, der durch Absperrelemente (18) mit einem Gasbehälter (22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kolbenstange (3) eine Kammer (9) ausgebildet ist, die bis zu einem bestimmten Niveau mit Betriebsflüssigkeit (13) gefüllt ist, während der untere Teil der Kammer mit dem Raum (8) unterhalb des Presskolbens verbunden ist, wobei dieser Raum über ein Absperrelement (10) mit dem hydraulischen System der Presse verbunden ist, während der obere Teil der Kammer (9) gleichzeitig über ein Rückschlagventil (21) mit dem Gasbehälter (22) und über ein Absperrventil (18) mit dem Hohlraum (16) der Pressform (15) und der Hohlraum (16) über ein Absperrventil (17) mit der Atmosphäre verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Betriebsflüssigkeit (13) und dem Gas (24) in der Kammer (9) eine bewegliche Trennwand (25) angeordnet ist.
EP81102472A 1980-04-02 1981-04-01 Vorrichtung zum Pressgiessen von Metallen und Legierungen Expired EP0037125B1 (de)

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EP0037125A1 EP0037125A1 (de) 1981-10-07
EP0037125B1 true EP0037125B1 (de) 1983-10-12

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