Füllbüchse für Druckgiessmaschinen

Abstract

 Bei einer neuartigen Warmkammer-Druckgiessmaschine weist die Wandung der Füllbüchse 5 einen äusseren kühlbaren Stahlmantel 1 und einen darin eingepassten Hohlzylinder 12 mit Ausnehmungen 13 für eine integrierte Heizung auf. Letz­terer besteht vorzugsweise aus inneren Ringen 25 aus gegen­über der Schmelze chemisch widerstandfähigem keramischem Werkstoff und zwischen diesen und dem Stahlmantel 11 ther­misch isolierenden Ringen 26. Giessformseitig ist die Büch­se 5 durch eine Stahlscheibe 14 und keramische Scheiben 28,29,30 abgeschlossen, durch welche die Auslassöffnung 6 für die Heizung ausgespart ist. Die Ringe 26 sind über die keramischen Lochscheiben 31 und den Druckring 18 durch die Spannmutter 19 axial zusammengepresst.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Füllbüchse für eine Warmkammer-Druckgiessmaschine. Druckgiessmaschinen sind an sich seit langem bekannt. Es wird dabei zwischen Warmkammer- und Kaltkammer-Druckgiessmaschinen unterschie­den.

[0002] Bei einer Art Warmkammer-Druckgiessmaschine hängt die Giessvorrichtung oder Metallpumpe an einer Tragvorrichtung und taucht im Tiegel in die Metallschmelze ein, wodurch die Metallpumpe auf Giesstemperatur gehalten wird. Diese Füll­büchse besteht im wesentlichen aus einem vertikal stehenden Druckzylinder mit von oben aus derselben Tragvorrichtung angetriebenem Druckkolben sowie aus einem am unteren Teil des Druckzylinders angeschlossenen sogenannten Schwanen­hals, welcher die Verbindung zur Giessform gewährleistet. In einer anderen Maschinenart ist der Druckzylinder am Bo­den des Tiegels befestigt und der Auslasskanal in die Wan­dung dieses Behälters gelegt.

[0003] Ueblicherweise sind Druckzylinder, Druckkolben und Schwa­nenhals aus Eisenmetallen, z.B. Gusseisen, hergestellt und sind deshalb nur für das Giessen von Metallschmelzen geeig­net, welche diese Materialien nicht angreifen. Laut Ernst Brunhuber, "Praxis der Druckgussfertigung", 3. Auflage, 1980, Seiten 42 und 48, ist diese Bedingung im allgemeinen erfüllt für das Druckgiessen von Blei-, Zinn- und Magnesi­umlegierungen. Bei Zinklegierungen bleibt jedoch ein Lö­sungsangriff auf Eisen- und Stahlteile nur unterbunden, wenn sie Aluminium als Legierungsbestandteil in ausreichen­der Höhe enthalten, weshalb für Zinkdruckguss Legierungen mit etwa 4% Aluminium verwendet werden. Dagegen können mit Warmkammer-Druckgiessmaschinen bekannter Art Aluminium- und Messingschmelzen nicht gegossen werden.

[0004] In der Absicht, die Anwendungsmöglichkeiten von Warmkam­mer-Druckgiessmaschinen auf solche weiteren angreifenden Metallschmelzen wie Aluminiumschmelzen zu erweitern, ist seit langem der Einsatz von keramischen Werkstoffen vorge­schlagen worden, die gegen solche Schmelzen chemisch wider­standsfähig sind.

[0005] So ist laut GB-PS 773 009 für eine Warmkammer-Druckgiessma­schine mit hängender Metallpumpe bereits 1954 vorgeschlagen worden, Pumpe und Tiegel aus Siliziumkarbid herzustellen und dabei die Lauffläche des Druckzylinders sowie den Kol­ben mit verschleissfestem Zirkonborid auszukleiden, bzw. den Druckkolben ganz aus Zirkonborid herzustellen. Dass dieser Vorschlag sich in der Praxis nicht durchgesetzt hat, ist offensichtlich darauf zurückzuführen, dass wegen der niedrigen Zugfestigkeit des keramischen Materials die kera­mische Pumpe den gewünschten Giessdruck nicht aushalten konnte. Ein besonders kritischer Punkt stellt dabei die Be­festigung der keramischen Pumpe an der metallenen Tragvor­richtung dar.

[0006] Bei einer Warmkammer-Druckgiessmaschine mit am Tiegelboden befestigtem Druckzylinder und in der Tiegelwand aus Guss­eisen ausgespartem Austrittskanal ist laut DE-OS 28 42 543 im Jahre 1977 vorgeschlagen worden, den Druckzylinder aus Keramik herzustellen und den Kanal mit einem Einsatzrohr aus Keramik auszukleiden. Weil in einem solchen Gusseisen­tiegel ungleichmässige Dilatationen und daher leichte De­ formationen der Tiegelwand unvermeidbar sind, ist damit zu rechnen, dass die hochzerbrechlichen Keramikrohre unter solchen Beanspruchungen sehr bald zerfallen.

[0007] Bei Kaltkammer-Druckgiessmaschinen befindet sich die Giess­garnitur ausserhalb des flüssigen Metalls. Die Druckkammer ist üblicherweise horizontal angeordnet und reicht mit kon­stantem Durchmesser bis zur Formteilungsfläche. Der nach dem Giessvorgang im Zylinder verbleibende erstarrte Metall­rest wird bei oder nach Oeffnung der Form durch Weiterfah­ren des Druckkolbens ausgestossen. Dieser Rest weist gegen­über dem Gussstück ein relativ grosses Volumen auf und be­deutet daher bei jedem Guss eine hohe Abfallrate.

[0008] Bei senkrechten Kaltkammermaschinen ist die Kammer unten durch einen Gegenkolben geschlossen. Die Schmelze wird seitlich durch eine Oeffnung in der Zylinderwand zur Giess­form ausgestossen; zur Entfernung des erstarrten Metallre­stes wird der Gegenkolben abgesenkt.

[0009] Ein wichtiger Vorteil der Kaltkammermaschinen besteht nach E. Brunhuber, loc.cit., darin, dass darauf alle druckgiess­fähigen Metalle und Legierungen vergossen werden können, insbesondere Aluminiumlegierungen und Messing, wie auch Magnesium-, Zink-, Blei- und Zinnlegierungen.

[0010] Diese Maschinen sind jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass die Metallschmelze im Druckzylinder einer mehr oder minder schnellen Abkühlung exponiert ist. Deshalb muss nach Ein­füllen der Füllbüchse der Giessvorgang rasch, praktisch schussartig, erfolgen, was zu für die Qualität des Guss­stückes störenden Verwirbelungen von Luft und Giessdämpfen in die Metallschmelze sowie Mitreissen von bereits erstarr­ten Metallteilchen aus der Druckkammer in die Giessform führt. Wenn ein Entlüften des Systems Giesskammer-Giess­lauf-Anschnitt-Formhohlraum mittels einer Vakuumpumpe vor­genommen wird, hat es parallel zum Giessvorgang zu erfol­gen. Trotz der kurzen Verweilzeit im Druckzylinder greifen Aluminiumschmelzen dessen Wand an und nehmen Eisen auf. Diese Eisenaufnahme, die zum Teil auch in der Giessform stattfindet, kann wegen Bildung von nadelförmig kristalli­sierenden Eisenaluminiumausscheidungen für die Qualität des Gussstücks unerwünscht sein und stellt ferner ein Problem für die Wiederverwertung der Druckgussabfälle dar (E. Brun­huber, loc.cit., S. 326-327). Im weiteren bedeutet der An­griff der Schmelze auf den Stahlzylinder eine Reduzierung dessen Lebensdauer. Eine gewisse Abhilfe dazu bringt die vor jedem Schuss vorgenommene Schmierung der Zylinderwand. Doch entstehen durch die Zersetzung des Schmiermittels im Kontakt mit dem flüssigen Metall, insbesondere Aluminium, Gase, welche im Gussstück zu Porenbildung führen. Deshalb lassen sich die Gussstücke nicht richtig warmbehandeln, was auch die Anzahl der für das Druckgiessen geeigneten Legie­rungen beschränkt.

[0011] Es ist für waagrechte Kaltkammermaschinen ebenfalls bereits vorgeschlagen worden, die Druckkammer inwendig mit einer Auskleidung aus keramischem Material zu versehen, mit dem Zweck, den Stahlzylinder gegen den Angriff der Metall­schmelze zu schützen. So beschreibt die auf einem Vorschlag aus dem Jahre 1969 basierende US-Patentschrift 3 664 411 eine solche Einrichtung, welche für das Giessen von Eisen­metallen, insbesondere Gusseisen bei Temperaturen von etwa 1300°C oder Gussstahl bei Temperaturen von etwa 1600°C un­ ter Druck von etwa 350 bis 420 kg/cm² geeignet ist. Nach dieser Schrift wird für die Herstellung des Druckzylinders die einstückige oder aus mehreren, stirnseitig aneinander­stossenden Ringen bestehende Innenauskleidung, insbesondere aus Siliziumnitrid, in einen erhitzten Stahlmantel einge­bracht. Durch das anschliessende Einschrumpfen des Stahl­mantels wird die keramische Auskleidung unverrückbar so festgehalten, dass sie später bei Betriebstemperatur immer noch unter radialer Druckspannung steht. Aus der Schrift geht ferner hervor, dass, genauso wie bei nicht ausgeklei­deten, horizontalen Kaltkammermaschinen, am Ende des Giess­vorgangs ein Restteil der Metallschmelze im vorderen Teil der Druckkammer erstarrt, der anschliessend mit dem Druck­kolben ausgestossen wird.

[0012] Gegenüber diesem vorbekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine grund­sätzlich neuartige Warmkammer-Druckgiessmaschine zu ent­wickeln, mit welcher es möglich werden soll, im Warmkammer­verfahren auch aggressive Metallschmelzen, wie solche aus Aluminiumlegierungen, Titanlegierungen, Cr-Ni-Stahl wie ebenfalls durch thermische Behandlung aushärtbare Legierun­gen zu vergiessen, und zwar mit besserer Qualität als auf Kaltkammermaschinen erreichbar.

[0013] Zur Lösung dieser Aufgabe führt ein Aufbau der Füllbüchse, wonach deren Wandung einen äusseren, kühlbaren Metallman­tel, insbesondere aus Stahl, und einen inneren, darin ein­gepassten, mit integrierter Heizung heizbaren, keramischen Hohlzylinder aufweist.

[0014] Vorzugsweise ist dabei die Heizung in der Nähe der inneren Mantelfläche des keramischen Hohlzylinders angeordnet. Des­sen Anteil zwischen Heizung und Metallmantel wirkt als thermische Isolierung.

[0015] Für den Betrieb der neuen Füllbüchse werden mit der Heizung die innersten Zonen des keramischen Hohlzylinders auf Be­triebstemperatur gebracht und mittels einer Thermosonde und einem Thermostat auf dieser Temperatur gehalten. Diese Hei­zung kann durch Zirkulation eines Wärmeträgers oder aber mittels elektrischer Heizkörper erfolgen. Hingegen wird der Stahlmantel durch eine Kühlung, z.B. durch natürliche oder verstärkte Luftzirkulation, nötigenfalls durch Wasser- oder Oelkühlung, auf einer bestimmten Temperatur gehalten. Da­raus ergibt sich unter Betriebsbedingungen in der Füllbüch­senwandung ein von innen nach aussen fallender Temperatur­gradient. Dabei erfahren die innersten Zonen des kerami­schen Hohlzylinders eine stärkere thermische Ausdehnung als der Metallmantel, was, in radialer Richtung gesehen, zu hö­heren Druckspannungen, d.h. zu einer Vorspannung, in den wärmsten Zonen des keramischen Hohlzylinders führt. Eine solche, sich von selber einstellende Druck-Vorspannung ist erwünscht, weil sie verhindert, dass der beim Giessvorgang auf die in der Füllbüchse befindliche Metallschmelze ausge­übte und auch radial nach aussen wirkende Druck zu Zugspan­nungen im keramischen Hohlzylinder führt.

[0016] Als Material für den keramischen Hohlzylinder kommen Werk­stoffe in Betracht, welche gegen aggressive Metallschmel­zen, insbesondere Aluminiumschmelzen, chemisch widerstands­fähig sind, wie z.B. Siliziumnitrid, Si-Al-O-N, Boride und weitere mehr.

[0017] Allerdings besitzen solche heute bekannten, keramischen Werkstoffe ein nur beschränktes thermisches Isoliervermö­gen, sodass sie einen gewissen Wärmefluss zum Metallmantel zulassen und daher eine entsprechend hohe Heizleistung not­wendig machen.

[0018] Um diese Wärmeverluste zu reduzieren, wird nach einer Wei­terentwicklung der Erfindung der keramische Hohlzylinder in radialer Richtung in mindestens zwei Hohlzylinder unter­teilt, indem im Bereich zwischen der Heizung und dem Me­tallmantel ein druckfester Zwischenzylinder aus einem kera­mischen Werkstoff mit hohem Isoliervermögen, wie z.B. Zir­konoxid oder anderen, angeordnet wird.

[0019] Es hat sich ferner als zweckmässig erwiesen, den bzw. die keramischen Hohlzylinder in axialer Richtung in Ringe zu unterteilen. Hierdurch wird zunächst die Fabrikation der einzelnen keramischen Bestandteile erleichtert. Im weiteren gestattet diese Unterteilung durch winziges Querverschieben der Ringe zueinander eine bessere Anpassung der keramischen Auskleidung an allfällige, im Betrieb z.B. wegen leichten Dehnungsunterschieden auftretende leichte Verbiegungen des Metallmantels.

[0020] Im weiteren soll die Kammer möglichst dicht sein. Hierzu ist nach einer Weiterentwicklung der Erfindung der Metall­mantel an einem Ende, vorzugsweise an seinem der Giessform zugewandten Ende, mit einer nach innen gerichteten Ring­schulter versehen, welche als axiale Stütze für den kerami­schen Hohlzylinder wirkt. Am anderen Ende des Metallmantels ist nach Einbau des keramischen Hohlzylinders ein an dessen Stirnfläche anliegender, verschiebbarer Druckring angeord­ net, welcher unter der Wirkung von sich am Metallmantel stützenden Spannmitteln steht. Nach Zusammenbau der Füll­büchse wird mit diesem Spannmittel über den Druckring auf den Hohlzylinder, bzw. bei einer mehrschichtigen Ausführung mindestens auf den für die Dichtheit der Kammer massgeben­den Hohlzylinder, ein axialer Druck ausgeübt, der die kera­mischen Bestandteile dicht aneinanderpresst.

[0021] Wenn die Füllbüchse mit der Heizung auf Betriebstemperatur gebracht wird, dehnt sich die keramische Auskleidung, ins­besondere deren innere Schicht, selbstverständlich nicht nur in radialer, sondern auch in axialer Richtung aus, was auch zur Dichtheit beiträgt.

[0022] Die beschriebene Füllbüchse kann horizontal oder vertikal angeordnet sein. Wird sie horizontal angeordnet, so ist es zweckmässig, wenn die Ringschulter gleich als Abschluss­scheibe mit Austrittsdüse für die Schmelze gestaltet wird, wobei letztere vorzugsweise bündig mit dem Scheitel der Kammer plaziert wird. Kammerseitig liegt an dieser Stütz­scheibe eine isolierende keramische Auskleidung an. Hier­durch wird in der Füllbüchse zwischen der Stützscheibe und ihrer Isolierung einerseits und dem ebenfalls aus Keramik herzustellenden Druckkolben andererseits die Warmkammer ausgebildet, die über eine geeignete Einlassöffnung mit der benötigten Menge Metallschmelze gespiesen werden kann. Nach dem Verschliessen der Einlassöffnung durch Teilverschieben des Druckkolbens kann in der Giessform und in der Warmkam­mer die Luft durch eine Vakuumpumpe evakuiert werden und erst anschliessend der eigentliche Giessvorgang mit der bestgeeigneten Giessgeschwindigkeit vorgenommen werden.

[0023] Die erfindungsgemässe, heizbare Füllbüchse bietet folgende Vorteile:

- Weil der Metallmantel ausserhalb des Schmelze-Vorratsbe­hälters angeordnet werden kann, kommt er mit seiner äus­seren Fläche nicht in Kontakt mit der Metallschmelze und braucht sofern keine Schutzverkleidung dagegen.

- Weil der Metallmantel durch die Kühlung auf einer mässi­gen Temperatur gehalten werden kann, z.B. unterhalb 100°C, jedenfalls unterhalb 300°C, besteht kein Risiko eines Weichglühens des dafür verwendeten Metalls. Es wird also möglich, für die Herstellung des Metallmantels hoch­feste Legierungen, inkl. Stahl, einzusetzen und somit die Dicke der Mantelwand unter voller Ausnützung der Metall­festigkeit weitgehend zu beschränken.

- Weil mit der Heizung die keramische Warmkammer auf Be­triebstemperatur gehalten werden kann, besteht keine Ge­fahr, dass die eingefüllte Schmelze sich darin abkühlt. Die Schmelze kann auf der für das Giessen bestgeeigneten Temperatur gehalten werden. Die Operationen "Einfüllen in die Kammer", "Evakuieren der Luft", "Entgasen der Metall­schmelze" und "eigentlicher Giessvorgang" können eine nach der anderen ohne gegenseitige Störung vorgenommen werden. Auch kann die Geschwindigkeit des eigentlichen Giessvorgangs ohne Gefahr einer Abkühlung in der Kammer unter alleiniger Betrachtung der bestgeeigneten Einfüll­bedingungen der Giessform angepasst werden.

[0024] Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen nun nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und entsprechenden schema­tischen Figuren näher erläutert werden:

[0025] Es zeigen:

- Fig. 1 - die neue Füllbüchse mit ihren wesentlichen Be­standteilen sowie die Giessform, im Längs­schnitt;

- Fig. 2 - eine weitere Ausführungsform der Füllbüchse, bei der die keramische Auskleidung in Ringe un­terteilt ist, im Längsschnitt;

- Fig. 3a und b bis 7a und b - verschiedene Ausführungs­beispiele für die Anordnung der Heizung, im Längs- und im Querschnitt;

- Fig. 8a und b - eine Füllbüchse mit drei coaxialen Kera­mikzylindern, z.B. zur weiteren Erhöhung der Verschleissfestigkeit, im Längs- und im Quer­schnitt.

[0026] In Fig. 1 ist die beschriebene Füllbüchse 5 mit der Giess­form für eine waagrechte Druckgiessmaschine dargestellt.

[0027] Diese Einrichtung weist, in bekannter Art, eine feste Form­aufspannplatte 1 mit der daran fixierten Formplattenhälfte 2 sowie eine durch ein nicht eingezeichnetes Drucksystem betätigte, bewegliche Formaufspannplatte 3 mit der daran fixierten beweglichen Formplattenhälfte 4 auf. An der fe­sten Formaufspannplatte 2 ist die erfindungsgemässe Füll­büchse 5 befestigt, welche über eine Auslassöffnung 6 mit dem Eingiessystem 7 des eigentlichen Giessformhohlraums 8 verbunden ist und ferner mit dem verschiebbaren Druckkolben 9 zum Verpressen der in der Kammer 10 der Füllbüchse 5 be­findlichen Metallschmelze in die Giessform ausgerüstet ist.

[0028] Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wandung der Füllbüchse 5 durch einen äusseren kühlbaren, z.B. aus einem Stahlrohr gebildeten Metallmantel 11 und einem inneren, darin eingepassten keramischen Hohlzylinder 12 zusammenge­setzt, welcher am Umfang verteilte Ausnehmungen 13 für eine integrierte Heizung aufweist.

[0029] An ihrem der Giessform zugewandten Ende ist die Füllbüchse 5 durch eine am Metallmantel 11 befestigte, z.B. darin ein­geschraubte Metallscheibe 14 abgeschlossen, deren Aussen­fläche an der festen Formplattenhälfte 2 anliegt. Kammer­seitig liegt der Metallscheibe 14 eine keramische Scheibe 15 an, welcher der keramische Hohlzylinder 12 mit seiner Stirnfläche dicht anliegt. In der somit als fixe axiale Ab­stützung für den keramischen Hohlzylinder wirkenden Metall­scheibe 14 und der keramischen Scheibe 15 ist die vorzugs­weise bündig mit der oberen Mantellinie der Kammer 10 ange­ordnete Auslassöffnung 6 ausgespart, welche mit einem kera­mischen Mundstück 16 ausgekleidet sein kann.

[0030] Am anderen Ende der Füllbüchse 5 liegt der Stirnseite des keramischen Hohlzylinders 12 eine hintere keramische Loch­scheibe 17 und diesem ein verschiebbarer Druckring 18 an, welcher unter der Wirkung von sich am Metallmantel 11 stüt­zenden Spannmitteln, z.B. einer mit Aussengewinde versehe­nen Spannmutter 19, steht. Lochscheibe 17 und Druckring 18 weisen Kanäle 20 auf als Zutritt zu den Ausnehmungen 13. Anhand dieses Ausführungsbeispiels wird gezeigt, dass die Kammer 10 der Füllbüchse 5 von oben durch die Einfüllöff­nung 21 mit Flussmetall bespiesen werden kann.

[0031] Für die Flüssigkeitsmetalleckage zwischen Kolben 9 und Wand der Kammer 10 kann im hinteren Teil der Füllbüchse 5, un­ten, eine nicht eingezeichnete kleine Auslassöffnung vorge­sehen werden.

[0032] Im Betrieb wird der Metallmantel durch die Umgebungsluft gekühlt. Falls diese Wirkung nicht ausreicht, kann eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen werden, und dazu z.B. eine Kühlschlange 22 zur Anwendung gelangen.

[0033] Der keramische Hohlzylinder 12 sowie die keramischen Schei­ben 15, bzw. mindestens die vordere davon, werden aus einem Material hergestellt, das gegenüber der zu vergiessenden Schmelze chemisch widerstandsfähig ist, z.B. aus Silizium­nitrid. Zur Erhöhung der thermischen Isolation ist es zweckmässig, wie in der Figur durch die strichpunktierte Linie angedeutet, den keramischen Hohlzylinder 12 in seiner Wanddicke in zwei Schichten zu unterteilen, nämlich in einen inneren Hohlzylinder 12a aus dem chemisch wider­standsfähigen Material und einen Zwischenzylinder 12b aus einem keramischen Material mit höherem thermischen Isolier­vermögen, z.B. Zirkonoxid. Zu einem ähnlichen Zweck kann die vordere Keramikscheibe 15 analog unterteilt werden. Zweckmässigerweise besteht dann der hintere keramische Ring 17 ebenfalls aus dem keramischen Material mit höherem ther­mischen Isoliervermögen.

[0034] In der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung mit einer wei­ teren Ausführungsform der Füllbüchse sind viele Bestandtei­le der Einrichtung nach Fig. 1 übernommen und mit den glei­chen Referenznummern versehen. In Weiterbildung der Ausfüh­rungsform nach Fig. 1 ist hier der keramische Hohlzylinder 12 in konzentrische Zylinder 12a und 12b und diese ausser­dem in einzelne Ringe unterteilt. Dabei liegen die aus ge­genüber der Schmelze widerstandsfähigem, keramischem Mate­rial bestehenden inneren Ringe 25 stirnseitig direkt anein­ander, indem sie unter der Wirkung des Druckringes 18 und der Spannmutter 19 stehen. Diese Ringe 25 sind für die Dichtheit der Kammer 10 massgebend. Die äusseren Ringe 26 aus keramischem Material mit höherem thermischen Isolier­vermögen können die gleiche Länge aufweisen wie die Ringe 25 und ebenfalls stirnseitig aneinander liegen. Vielmals kommt es aber vor, dass das Isoliermaterial der Ringe 26 einen grösseren Dehnungskoeffizienten aufweist als das Ma­terial der inneren Ringe 25. Dies könnte bei Betriebstempe­ratur und, obwohl die Ringe 26 eine mittlere Temperatur zwischen derjenigen der Ringe 25 und derjenigen des Metall­mantels 11 einnehmen, dazu führen, dass sich die Ringe 26 in axialer Richtung effektiv mehr ausdehnen als die inneren Ringe 25 und dadurch diese auseinander stossen, was für die Dichtheit der Kammer 10 nachteilig wäre.

[0035] In der Absicht, solche Erscheinungen zu vermeiden, werden nach einer Weiterbildung der Erfindung, sofern die entspre­chenden thermischen Koeffizienten es verlangen, oder als Vorsichtsmassnahme die Ringe 26 weniger lang ausgebildet als die Ringe 25, sodass, wie in Fig. 2 veranschaulicht, jeweils ein kleiner Zwischenraum 27 zwischen den Ringen 26 verbleibt. Trotzdem erfüllen die Ringe 26 ihre volle Aufga­ be als thermische Isolatoren und Stütze für die inneren Ringe 25. Damit die Ringe 25 immer richtig in den Ringen 26 liegen, können die Ringe 25 und 26 für die Montage durch Aufschrumpfen jeweils gepaart werden und so in den Metall­mantel eingeschoben werden. Es ist auch möglich, in den Zwischenräumen 27 Abstandhalter aus einem nachgiebigen Ma­terial einzubringen.

[0036] In diesem Ausführungsbeispiel sind am giessformseitigen En­de der Füllbüchse 5 zwei Keramikscheiben 28 und 29 unter­schiedlichen Durchmessers aus thermisch isolierendem Mate­rial sowie eine Keramikscheibe 30 aus gegenüber der Schmel­ze chemisch widerstandsfähigem Material ausgebildet, wobei die beiden Scheiben 29 und 30 im ersten Ring 26 Platz fin­den. Am anderen Ende der Füllbüchse 5 sind zwei Lochschei­ben 31 aus thermisch isolierender Keramik angeordnet.

[0037] Anhand dieses Ausführungsbeispiels ist ferner gezeigt, dass die frische Schmelze durch ein thermisch isoliertes Steig­rohr 32 in die Kammer 10 eingefüllt werden kann, wobei die jeweils erwünschte Schmelzemenge durch eine geeignete, nicht eingezeichnete Dosiervorrichtung geliefert werden kann. Durch dieses Steigrohr 32 kann auch die nach dem Giessvorgang verbleibende Restschmelze aus der Kammer 10 entfernt werden.

[0038] Für das Einbringen der Heizleistung dienen am Umfang ver­teilte Ausnehmungen. Verschiedene Möglichkeiten für die An­ordnung von elektrischen Heizkörpern in einer Füllbüchse nach Fig. 2 sind in den weiteren Figuren 3 bis 7 (jeweils a und b) veranschaulicht.

[0039] Für die Aufnahme von geraden Heizstäben 35 können, wie in den Figuren 3a und 3b gezeigt, innerhalb der Wandung der Ringe 25 konzentrisch angeordnete axiale Längsbohrungen 36 bzw., wie in den Figuren 4a und 4b gezeigt, in der Mantel­fläche dieser Ringe 25 axiale Längsrillen 37 eingefräst bzw. bei der Herstellung dieser Ringe ausgespart werden. Analog können solche Längsrillen 37 auch in der inneren Mantelfläche der Isolierringe 26 angeordnet sein, wie in den Figuren 7a und 7b veranschaulicht.

[0040] Wie ferner in den Figuren 5a und 5b bzw. 6a und 6b gezeigt, besteht ebenfalls die Möglichkeit, in der äusseren Mantel­fläche der Innenringe 25, bzw. in der inneren Mantelfläche der Isolierringe 26, spiralförmig verlaufende Aussparungen 38 zur Aufnahme einer Heizspirale vorzusehen.

[0041] In all diesen verschiedenen Fällen erfolgt die Stromzufuhr durch eine Ausnehmung durch die hintere Keramikscheibe 17 und den Druckring 18, wie in Fig. 1 gezeigt. Die einzelnen Heizstäbe können aber durch eine ringförmige Aussparung, z.B. in der vorderen Stirnseite der Scheibe 17, elektrisch parallel geschaltet werden, wobei dann nur noch ein einzi­ger Zutrittskanal 20 für die Stromzufuhr durch den Druck­ring 18 und die Scheiben 31 erforderlich wird.

[0042] Das Erzeugen von Bohrungen oder Rillen in den Einzelringen 25, wie in den Figuren 3 bis 5 gezeigt, bedeutet zusätzli­che Herstellungskosten. Weil solche Elemente im Betrieb doch einer gewissen, wenn auch geringen Abnützung exponiert sind, und zwar vor allem wegen der Reibung des Druckkol­bens, kann es sich als vorteilhaft erweisen, wie in den Fi­guren 8a und 8b gezeigt, in den Ringen 25 noch zusätzliche vollwandige Verschleissringe 39 anzubringen. Solche Ver­schleissringe können auch bündig mit den Ringen 25 oder, wie abgebildet, in Längsrichtung versetzt angeordnet sein.

[0043] Diese Ringe 39 können wie die Innenringe 25 aus einem ge­genüber der Schmelze chemisch widerstandfähigen Material oder aber aus einer anderen Materialqualität hergestellt werden, welche noch bessere tribologische Eigenschaften ge­genüber dem keramischen Material des Druckkolbens besitzt.

Ansprüche

1. Füllbüchse für eine Warmkammer-Druckgiessmaschine, da­durch gekennzeichnet, dass deren Wandung einen äusse­ren, kühlbaren Metallmantel (11), insbesondere aus Stahl, und einen inneren, darin eingepassten kerami­schen Hohlzylinder (12) mit am Umfang verteilten Aus­nehmungen (13) für eine integrierte Heizung aufweist.

2. Füllbüchse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung nahe an der inneren Mantelfläche des keramischen Hohlzylinders (12) angeordnet ist.

3. Füllbüchse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­net, dass der keramische Hohlzylinder (12) radial in mindestens zwei konzentrische Hohlzylinder (12a und 12b) unterteilt ist und dabei einen im Bereich zwischen dem Metallmantel (11) und der Heizung angeordneten Zwi­schenzylinder (12b) aus keramischem Material mit höhe­rer thermischer Isolierfähigkeit aufweist.

4. Füllbüchse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der/die keramische/n Hohlzylinder (12,12a,12b) in axialer Richtung in Ringe unterteilt ist/sind.

5. Füllbüchse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der äusseren Ringe (26) höchstens so gross ist wie diejenige der inneren Ringe (25).

6. Füllbüchse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass axiale Ausnehmungen (36,37) zur Aufnahme von Heiz­stäben (35) innerhalb der Wandung und/oder in der äus­seren Mantelfläche der chemisch widerstandsfähigen Rin­ge (25) und/oder in der inneren Mantelfläche des ther­misch isolierenden Zwischenzylinders (12b) bzw. dessen Ringen (26) angeordnet sind.

7. Füllbüchse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass spiralförmig verlaufende Ausnehmungen (38) zur Aufnahme einer Heizspirale in der äusseren Mantelfläche der inneren Ringe (25) und/oder in der inneren Mantel­fläche der thermisch isolierenden Ringe (26) angeordnet sind.

8. Füllbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass deren Metallmantel (11) auf seinem der Giessform benachbarten Ende eine nach innen gerichtete, minde­stens bis über die Innenverkleidung reichende Schulter, insbesondere in Form einer festgemachten, insbesondere eingeschraubten Lochscheibe (14) aus Stahl aufweist, an welcher mindestens eine keramische Lochscheibe (15,28, 29,30) anliegt, gegen welche sich der keramische Hohl­zylinder (12) bzw. dessen für die Dichtheit der Kammer (10) massgebender Innenzylinder (12a) stirnseitig ab­stützt, und ferner am anderen Ende eine der anderen Stirnseite dieser keramischen Bestandteile (12,12a) an­liegende keramische Lochscheibe (17) sowie einen ver­schiebbaren Druckring (18) aufweist, auf welchen sich am Metallmantel abstützende Spannmittel, z.B. in Form einer Spannmutter (19), wirken.

9. Füllbüchse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Innenzylinders (12a) bzw. dessen Ringen (25) noch eine zusätzliche vollwan­dige, z.B. aus Ringen (39) bestehende, Auskleidung an­geordnet ist.

Zeichnung