[0001] Vorliegende Erfindung betrifft eine Druckgiessmaschine zur Herstellung von Formteilen
aus thixotropen Metallbolzen, enthaltend ein Eingusssystem, welches einen zylinderförmigen
Giesskammerhohlraum mit einer Formkavität verbindet, wobei das Eingusssystem eine
unmittelbar an den Giesskammerhohlraum angrenzende, zylinderförmige Eingusskavität
aufweist und wenigstens einen Eingusskanal enthält, und alle Eingusskanäle lateral
von der Mantelfläche der Eingusskavität wegführen, und jeder Eingusskanal eine konzentrische
Mittellinie und an seinem gegen die Formkavität gerichteten Ende eine Einleitöffnung
zum Einführen der thixotropen Metallegierung in die Formkavität aufweist, und die
Verbindung des Eingusssystems mit dem Giesskammerhohlraum durch eine bezüglich einer
konzentrischen Längsachse des zylinderförmigen Giesskammerhohlraumes senkrechte Durchgangsöffnung
geschieht, und die Einleitöffnungen bezüglich der Durchgangsöffnung dergestalt angeordnet
sind, dass die Flächennormalen der Einleitöffnungen nicht mit der Längsachse des zylinderförmigen
Giesskammerhohlraumes zusammenfallen.
[0002] Druckgiessmaschinen zur Herstellung von Formteilen aus thixotropen Metallbolzen sind
an sich bekannt. So beschreibt die EP-A 0 718 059 eine Horizontal-Druckgiessmaschine
zur Herstellung von Formteilen aus einem thixotropen Legierungsbrei, wobei die Druckgiessmaschine
einen Oxidabstreifer zur Vermeidung von Oxideinschlüssen im Legierungsgefüge des Formteils
enthält
[0003] Das Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus thixotropen, d.h. teilfesten/teilflüssigen,
Metallbolzen wird als Thixoformen bezeichnet Als Metallbolzen kommen dabei alle Bolzen
aus einem in einen thixotropen Zustand überführbaren Metall in Frage. Insbesondere
können die Metallbolzen aus Aluminium, Magnesium oder Zink oder aus Legierungen dieser
Metalle bestehen.
[0004] Beim Thixoformen werden die thixotropen Eigenschaften teilflüssiger bzw. teilfester
Metalllegierungen ausgenützt. Unter thixotropem Verhalten einer Metallegierung wird
verstanden, dass ein entsprechend vorbereitetes Metall sich unbelastet wie ein Festkörper
verhält, unter Schubbeanspruchung seine Viskosität jedoch soweit verringert, dass
es sich ähnlich einer Metallschmelze verhält. Dazu ist ein Aufheizen der Legierung
in das Erstarrungsintervall zwischen Liquidus- und Solidustemperatur erforderlich.
Die Temperatur ist dabei so einzustellen, dass beispielsweise ein Gefügeanteil von
20 bis 80 Gew.% aufgeschmolzen wird, der Restjedoch in fester Form verbleibt
[0005] Beim Thixoformen wird teilfestes/teilflüssiges Metall in einer modifizierten Druckgiessmaschine
zu Formteilen verarbeitet. Die zum Thixoformen eingesetzten Druckgiessmaschinen unterscheiden
sich gegenüber den Druckgiessmaschinen zum Druckgiessen von Metallschmelzen durch
beispielsweise eine länger ausgestattete Giesskammer zur Aufnahme des thixotropen
Metallbolzens und einen dadurch benötigten grösseren Kolbenhub, und beispielsweise
einer mechanisch verstärkten Ausgestaltung der die thixotrope Metallegierung führenden
Teile der Druckgiessmaschine infolge der höheren Druckbelastung dieser Teile während
dem Thixoformen.
[0006] Das Thixoformen geschieht beispielsweise mit einer Horizontal-Druckgiessmaschine.
Bei diesen Maschinen liegt die Giesskammer, die den thixotropen Metallbolzen aufnimmt
waagrecht. Beim Thixoformen wird ein thixotroper Metallbolzen in eine solche horizontal
liegende Giesskammer einer Druckgiessmaschine gegeben und durch Druckbeaufschlagung
mittels eines Giesskolbens mit hoher Geschwindigkeit und unter hohem Druck in eine
übilcherweise aus Stahl, insbesondere Warmarbeitsstahl, bestehende Gussform eingeleitet,
d.h. in die Formkavität der Gussform eingebracht bzw. eingeschossen, wobei die thixotrope
Metalllegierung in dieser erstarrt. Dabei beträgt die Druckbeaufschlagung des thixotropen
Metallbolzens typischerweise 200 bis 1500 bar und insbesondere zwischen 500 und 1000
bar. Die dadurch bewirkte Strömungsgeschwindigkeit des thixotropen Legierungsbreis
beträgt beispielsweise 0.2 bis 3 m/s und insbesondere 0.3 bis 2 m/s.
[0007] Das sich während der Erstarrung der thixotropen Metallegierung in der Gussform ausbildende
Gussgefüge bestimmt wesentlich die Eigenschaften der Formteile. Die Gefügeausbildung
ist gekennzeichnet durch die Phasen, wie Mischkristall und eutektische Phasen, das
Gusskorn, wie Globuliten und Dendriten, Seigerungen als auch Gefügefehler, wie Porosität
(Gasporen, Mikrolunker), und Verunreinigungen, wie beispielsweise Oxide.
[0008] Die für das Thixoformen teilfester Legierungen verwendeten Metallbolzen weisen ein
verfahrensbedingt feines Korn auf, das sich -- wenn während der Vorbehandlung der
thixotropen Metallbolzen, d.h. während dem Aufheizen der Metallbolzen und deren Transport
in die Druckgiessmaschine, keine Kornvergröberung eintritt -- wieder im Legierungsgefüge
der Formteile findet. Ein feines Korn verbessert im allgemeinen die Werkstoffeigenschaften,
erhöht die Homogenität des Legierungsgefüges und hilft Gefügefehler im Formteil zu
vermeiden. Das Thixoformen teilfester Legierungen zeigt gegenüber dem Druckgiessen
von Metallschmelzen zudem weitere wesentliche Vorteile. Dazu gehört eine bedeutende
Energieeinsparung sowie kürzere Fertigungszeiten, da erstens die thixotropen Metallbolzen
im Vergleich zum Druckgiessen von Metallschmelzen vorgängig zum Thixoformen weniger
hoch und somit weniger lang aufgeheizt werden müssen und zweitens in der Gussform
schneller abgekühlt, bzw. in einen festen Zustand zurückgeführt werden, was zu einer
Verringerung der Kornvergröberung beiträgt. Die Energieeinsparung ergibt sich vorallem
dadurch, dass ein Grossteil der Schmelzwärme sowie die gesamte Überhitzungswärme,
d.h. die der Metallegierung zusätzlich zugeführte Wärme zur Erreichung einer Temperaturüberhöhung
über den Schmelzpunkt zur Sicherstellung des schmelzflüssigen Zustandes der Metallegierung,
und die Energie für das Warmhalten der Schmelze entfallen. Als weiterer Vorteil ist
zudem die bessere Massgenauigkeit aufgrund geringerer Schrumpfung und die Herstellung
endabmessungsnaher Formteile zu betrachten, wodurch die Bearbeitungsschritte reduziert
und Legierungsmaterial eingespart wird. Zudem ist durch die um etwa 100 °C geringere
Verarbeitungstemperatur die Temperaturwechselbelastung der einzelnen Komponenten der
Druckgiessmaschine kleiner, wodurch die Werkzeugstandzeit erhöht wird. Die gegenüber
dem Druckgiessen von Metallschmelzen geringere Verarbeitungstemperatur beim Thixoformen
ermöglicht auch das Verarbeiten von Legierungen mit tiefem Eisengehalt, da kein Ablegieren
der Werkzeuge durch Anschmelzen geschieht. Zudem erlaubt das Thixoformen eine bessere
Formfüllung mit weniger Lufteinschlüssen.
[0009] Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Druckgiessmaschinen wird ein Metallbolzen
im thixotropen Zustand, üblicherweise ein thixotroper Aluminiumbolzen, in eine Giesskammer
(oder genauer: in einen in der Giesskammer befindlichen Giesskammerhohlraum) gegeben
und mittels Druckbeaufschlagung durch eine meist zylinderförmige Verengung am einen
Ende der Giesskammer, der sogenannten Durchgangsöffnung, gepresst. Dabei wird das
thixotrope Material geschert. Das gescherte, thixotrope Material wird dann, ausgehend
von einer der Durchgangsöffnung anliegenden Eingusskavität, in trapezförmige Eingusskanäle
umgelenkt und gelangt dann in die Formkavität einer Gussform. Üblicherweise sind die
Eingusskanäle in einem etwa rechten Winkel zur konzentrischen Mittelachse der Durchgangsöffnung
angeordnet. Die Anordnung zwischen Giesskammer und Formkavität wird im weiteren als
Eingusssystem bezeichnet Das Eingusssystem dient somit dem Einleiten des in der Giesskammer
befindlichen, thixotropen Legierungsbreis in die Formkavität der Gussform.
[0010] Durch die mechanische Beanspruchung des thixotropen Legierungsbreis während dessen
Überführung aus dem Giesskammerhohlraum in die Formkavität tritt eine Scherentfestigung
der thixotropen Legierung auf, d.h. die thixotrope Legierung wird durch die Scherentfestigung
flüssiger.
[0011] An ein Eingusssystem zum Thixoformen werden folgende Anforderungen gestellt:
a) Gutes Füllverhalten: Das Eingusssystem muss möglichst gleichmässig über seinen
gesamten Querschnitt gefüllt werden. Im verwendeten Geschwindigkeitsbereich der thixotropen
Legierung darf es zudem zu keinen Gas- oder Oxideinschlüssen kommen.
b) Gutes Strömungsverhalten: Die Strömung muss möglichst laminar sein, damit Verwirbelungen
und unerwünschte Entfestigungen des thixotropen Materials vermieden werden.
c) Gutes Scherverhalten: Die Scherentfestigung muss möglichst homogen über den gesamten
Querschnitt erfolgen, wobei die Scherentfestigung möglichst gering gehalten werden
soll.
d) Geringer Wärmeverlust: Das thixotrope Material sollte auf seinem Weg durch das
Eingusssystem möglichst wenig an Wärmeenergie verlieren.
e) Minimales Volumen des Eingusssystems: Das am Schluss des Thixoformprozesses im
Eingusssystem verbleibende Material wird für den Füllprozess der Formkavität nicht
verwendet. Daher sollte das Eingusssystem ein minimales Volumen aufweisen, um eine
optimale Ausbringung von thixotropem Material in die Formkavität zu gewährleisten.
f) Gutes Nachspeisungsverhalten: Während der Erstarrung des Formteils muss das im
Eingusssystem befindliche, thixotrope Material zusammenhängend flüssig bleiben, damit
einerseits die Druckübertragung vom Giesskolben auf das Formteil aufrechterhalten
werden kann und andererseits das durch die erstarrungsbedingte Schrumpfung verürsachte
Volumendefizit des Formteils durch Nachspeisung von thixotropem Material kompensiert
werden kann.
g) Gute Druckübertragung: Das Eingusssystem sollte einen möglichst geringen Druckabfall
zwischen Giesskammerhohlraum und Formkavität bewirken.
[0012] Die aus dem Stand der Technik bekannten Eingusssysteme erfüllen diese Anforderungen
nur teilweise. Insbesondere weisen die bekannten Eingusssysteme ein zu grosses Volumen
auf, so dass die Ausbringung an thixotropem Material pro Formteil noch erheblich verbessert
werden kann. Ein zu grosses Volumen des verwendeten Eingusssystems beeinträchtigt
insbesondere die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
[0013] Ein weiterer Nachteil der bekannten Eingusssysteme betrifft das geschwindigkeitsabhängige
Füllverhalten. Das Füllverhalten eines Eingusssystems kann je nach Kolbengeschwindigkeit
und Ausgangszustand des thixotropen Bolzens sehr unterschiedlich ausfallen. So kann
es bei hohen Kolbengeschwindigkeiten beispielsweise zu unerwünschten Lufteinschlüssen
im thixotropen Legierungsbrei des Eingusssystems kommen. Bei sehr schneller Formfüllung
können während dem Thixoformen turbulente Strömungsbedingungen auftreten, was zu Gaseinschlüssen
(Luft, Trenn- oder Schmiermittel) im Formteil führen kann, wodurch eine allfällig
gewünschte anschliessende Wärmebehandlung, beispielsweise eine Lösungsglühung, des
Formteils oft verunmöglicht wird. Nahe der Oberfläche des Formteils liegende Gaseinschlüsse
können beispielsweise beim Lösungsglühen, des hohen Gasdruckes wegen, zu unerwünschter
Blasenbildung führen.
[0014] Ein weiterer Nachteil der bekannten Eingusssysteme betrifft das ungleichmässige Strömungsverhalten.
Die während dem Thixoformen nach Füllung des Eingusssystems mit thixotropem Material
sich einstellende Strömung ist in den meisten Fällen ungleichmässig. Dabei wurde insbesondere
erkannt, dass abrupte Richtungsänderungen und/oder wechselnde Querschnittsverhältnisse
zu lokalen Geschwindigkeitsänderungen des thixotropen Materials führen. Zudem wurde
festgestellt, dass bei eckigen Querschnitten der Eingusskanäle nur ein Teil des verfügbaren
Querschnittes effektiv für die Leitung des thixotropen Materials genutzt wird.
[0015] Angesichts der vorgängig beschriebenen Nachteile der bekannten Eingusssysteme für
Druckgiessmaschinen zur Herstellung von Formteilen aus thixotropem Material hat sich
der Erfinder zur Aufgabe gemacht ein Eingusssystem bereitzustellen, welches die genannten
Nachteile vermeidet und die für ein Eingusssystem einer Druckgiessmaschine zum Thixoformen
aufgestellten Anforderungen optimal erfüllt
[0016] Erfindungsgemäss wird dies dadurch gelöst, dass jeder Eingusskanal einen kreisförmigen
oder elliptischen Querschnitt mit auf seiner ganzen Länge im wesentlichen konstanter
Querschnittsfläche aufweist und unmittelbar anschliessend an die Eingusskavität einen
Krümmer enthält, wobei der zwischen Krümmer und Einleitöffnung befindliche Teil des
Eingusskanales ein gerades, rohrförmiges Kanalstück beschreibt und der Krümmer derart
ausgebildet ist, dass dessen Mittellinie einen konstanten Biegeradius aufweist und
eine Tangente an die bis zur Durchgangsöffnung mit demselben Biegeradius weitergezogene
Mittellinie an der Durchgangsöffnung parallel zur Längsachse des zylinderförmigen
Giesskammerhohlraumes verläuft und eine Tangente an die Mittellinie am gegen die Einleitöffnung
gerichteten Krümmer-Ende mit der Mittellinie des geraden, rohrförmigen Kanalstückes
zusammenfällt.
[0017] Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung des Eingusssystems bleiben die Richtungsänderungen
und auch die damit zusammenhängende Scherentfestigung des thixotropen Legierungsbreis
während dem Transport von der Durchgangsöffnung zur Einleitöffnung minimal.
[0018] Jeder Eingusskanal weist zwischen Eingusskavität und Einleitöffnung bevorzugt eine
betragsmässig konstante Querschnittsfläche auf. Dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit
der thixotropen Legierung möglichst konstant gehalten und die Scherwirkung auf die
thixotrope Legierung minimiert
[0019] Weiter bevorzugt entspricht die Summe der Querschnittsflächen der einzelnen Eingusskanäle
im wesentlichen der Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung. Dabei weicht die Summe
der der Eingusskavität anliegenden Querschnittsflächen der einzelnen Eingusskanäle
besonders bevorzugt um nicht mehr als ± 10 % von der Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung
ab.
[0020] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Eingusssystems enthält der Eingusskanal
an seinem gegen die Formkavität gerichteten Ende einen Anschnittbereich, der in der
entsprechenden Einleitöffnung endet. Bevorzugt weisen die Eingusskanäle zwischen Eingusskavität
und dem jeweiligen Anschnittbereich ein rohrförmiges Kanalstück mit kreisrundem Querschnitt
und konstantem Radius auf Dabei betrifft das Kanalstück zwischen Eingusskavität und
Anschnittbereich einerseits den Krümmer und andererseits das zwischen Krümmer und
Anschnittbereich liegende, gerade Kanalstück eines jeden Eingusskanales. Durch diesen
kreisrunden Querschnitt wird das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen minimiert Zudem
erlaubt der kreisrunde Querschnitt eine volle Nutzung des zur Verfügung stehenden
Kanalquerschnittes.
[0021] Bevorzugt weisen die Einleitöffnungen einen elliptischen Querschnitt auf. Die Einleitöffnung
ergibt sich durch die Schnittfläche des Anschnittbereiches des Eingusskanales mit
dem in der Formkavität hergestellten, auseinanderlaufenden Formteil. Bei einer ebenen
Formteilwand ergibt sich somit eine elliptische Einleitöffnung. Bei gekrümmten Formteilgeometrien
resultieren üblicherweise komplexere Schnittflächen.
[0022] Der Anschnittbereich stellt einen kanalförmigen Übergangsbereich zwischen dem geraden
Teilstück des Eingusskanales mit kreisrundem Querschnitt und der Einleitöffnung dar.
Bevorzugt weist der Anschnittbereich längs seiner Mittellinie einen Querschnitt auf,
der allmählich von einem kreisförmigen in einen immer flacher werdenden ellipsenförmigen
Querschnitt übergeht, wobei dieser Übergangsbereich in einem der Einleitöffnung entsprechenden,
ellipsenförmigen Querschnitt endet. Bevorzugt wird im Anschnittbereich die Querschnittsfläche
betragsmässig im wesentlichen konstant gehalten, wobei damit betragsmässige Veränderungen
der Querschnittsfläche von bis zu 30 % mitumfasst sind; insbesondere kann sich der
Querschnitt des Anschnittbereiches längs seiner Mittellinie graduell etwas aufweiten
oder verengen.
[0023] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemässe Eingusssystem
eine Auffangtasche für die Stirnoxidschicht des thixotropen Metallbolzens auf Während
der Vorbehandlung, Lagerung und dem Aufheizvorgang des thixotropen Metallbolzens bildet
sich üblicherweise eine Metalloxidschicht. Um Einschlüsse solcher oxidischer Bestandteile
im Legierungsgefüge des Formteils zu vermeiden, wird die oxidische Mantelfläche des
thixotropen Metallbolzens meist vor oder in der Giesskammer entfernt. Dabei verbleibt
üblicherweise eine Oxidschicht an der Stirnfläche des thixotropen Bolzens. Die in
der erfindungsgemässen Ausführungsform des Eingussystems vorgesehene Auffangtasche
erlaubt somit die Ablagerung dieser Stirnoxidschicht in einer strömungsmechanischen
Totzone an dem der Durchgangsöffnung entfernt liegenden Ende der Eingusskavität. Dabei
wird die Auffangtasche bei-. spielsweise durch eine zylinderförmige Ausstülpung der
Eingusskavität auf der der Durchgangsöffnung entfernt liegenden Seite gebildet.
[0024] Das erfindungsgemässe Eingusssystem wird bevorzugt für Horizontal-Druckgiessmaschinen
verwendet.
[0025] Weiter bevorzugt liegen die geraden Kanalstücke der Eingusskanäle senkrecht zur Längsachse
des Giesskammerhohlraumes. Dabei entspricht der Biegeradius der Mittellinie im Krümmer
eines Eingusskanales dem Abstand der Durchgangsöffnung von einer Geraden, enthaltend
die Mittellinie des geraden, rohrförmigen Kanalstückes des entsprechenden Eingusskanales.
[0026] Erfindungsgemäss bestimmt sich der Biegeradius einer Mittellinie im Krümmerbereich
beispielsweise dadurch, dass der Schnittpunkt der Winkelhalbierenden zwischen der
Längsachse des Giesskammerhohlraumes und der Mittellinie des geraden Teilstückes des
entsprechenden Eingusskanales mit einer Ebene durch die Durchgangsöffnung festgestellt
wird, wobei der Abstand dieses Schnittpunktes vom Mittelpunkt der Durchgangsöffnung
den Biegeradius Rk ergibt.
[0027] Der Übergang zwischen Giesskammerhohlraum und Eingusskavität kann scharfkantig oder
abgerundet ausgestaltet sein. Bei der scharfkantigen Ausgestaltung wird dieser Übergang
durch die Durchgangsöffnung beschrieben. Bevorzugt wird jedoch ein abgerundeter Übergang.
Dabei wird die Durchgangsöffnung durch die Stelle beschrieben, an der der Querschnitt
am geringsten ist, oder aber der Querschnitt einen konstanten Wert annimmt, d.h. in
eine Eingusskavität mit konstantem Querschnitt übergeht. Bei der abgerundeten Ausführungsform
des Übergangs zwischen dem zylinderförmigen Giesskammerhohlraum und der Durchgangsöffnung
wird somit ein Übergangsbereich mit einem sich stetig verjüngenden Querschnitt gebildet.
Durch die Schaffung eines derartigen Übergangsbereiches wird eine gleichmässige Scherwirkung
des thixotropen Legierungsbreis bewirkt. Zudem wird eine bei scharfkantigen Übergängen
und hohen Strömungsgeschwindigkeiten häufig auftretende Ablösung der thixotropen Legierungsströmung
von der Wandung der Durchgangsöffnung vermieden.
[0028] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Eingusssystems ergeben
sich aus den abhängigen Ansprüchen.
[0029] Das erfindungsgemässe Eingusssystem eignet sich prinzipiell für das Thixoformen aller
Mezallegierungen, die in einen thixotropen Zustand überführt werden können. Bevorzugt
wird das erfindungsgemässe Eingusssystem zum Thixoformen von Aluminium-, Magnesium-
oder Zinklegierungen eingesetzt. Besonders bevorzugt eignet sich das erfindungsgemässe
Eingusssystem zum Thixoformen von Aluminiumdruckgusslegierungen, insbesondere für
AlSi-, AlSiMg-, AlSiCu-, AlMg-, AlCuTi- und AlCuZnMg-Legierungen.
[0030] Das erfindungswesentliche Eingusssystem weist gegenüber dem Stand der Technik folgende
Vorteile auf:
a) Minimales Volumen des Eingusssystems:
Durch die Verwendung runder Eingusskanäle wird die Gesamtoberfläche so klein wie möglich
gehalten. Zudem ist wegen dem optimalen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen der Wärmeverlust
minimal. Daher wird weniger thixotropes Material benötigt um den Wärmeverlust des
thixotropen Legierungsbreis im Eingusssystem zu kompensieren.
b) Gutmütiges Füllverhalten:
Das Füllverhalten des Eingusssystems ist in dem für das Thixoformen üblicherweise
angewandten Geschwindigkeitsbereich der Formfüllung, d.h. der Strömungsgeschwindigkeit
der thixotropen Legierung, sehr gutmütig, d.h. selbst bei relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten
bilden sich keine Lufteinschlüsse.
c) Strömungsverhalten:
Das Strömungsverhalten bei mit thixotroper Legierung bereits gefülltem Eingusskanal
ist ausgezeichnet, da die gesamte Querschnittsfläche des Eingusskanales genutzt wird
und keine strömungsmechanischen Totzonen vorhanden sind. Zudem ermöglicht der runde
Kanalquerschnitt der Eingusskanäle die Ausbildung einer laminaren Strömung für den
ganzen bei der Formfüllung auftretenden Strömungsgeschwindigkeitsbereich.
d) Einstellbarkeit der Viskosität:
Infolge der geringen Scherentfestigung der thixotropen Legierung an der Durchgangsöffnung
und dem Eingusskanal kann eine hohe Viskosität der thixotropen Legierung bis hin zur
Einleitöffnung beibehalten werden. An der Einleitöffnung kann dann die für die Füllung
der Formkavität gewünschte Viskosität des thixotropen Legierungsbreis eingestellt
werden.
e) Minimaler Druckverlust und gutes Nachspeisungsverhalten:
Der Kolbendruck wird durch die erfindungsgemäss gekrümmten Eingusskanäle sehr gut
übertragen, d.h. der Druckverlust in den Eingusskanälen ist minimal und wird infolge
des hydrostatischen Druckes vorallem durch die gewählte Höhe der entsprechenden Einleitöffnung
bestimmt. Auch das Nachspeisungsverhalten wird infolge des geringen Druckabfalles
in den Eingusskanälen im wesentlichen durch die Höhe der Einleitöffnungen bestimmt.
Ausführungsbeispiel
[0031] Druckgiessmaschine mit horizontal liegender Giesskammer, bei welcher der Übergang
vom Giesskammerhohlraum zur Eingusskavität scharfkantig ausgebildet ist und das Eingusssystem
zwei Eingusskanäle gleicher Abmessungen mit je einem Anschnittbereich aufweist. Der
Querschnitt des Einguss-Kanalstückes zwischen Eingusskavität und Anschnittbereich
ist kreisrund und weist einen Durchmesser von 2 R = 25 mm auf. Der Biegeradius der
Krümmer beträgt 42.5 mm. Der Durchgangsöffnungsdurchmesser beträgt 35 mm. Die Eingusskavität
ist kreiszylinderförmig ausgebildet und weist eine horizontal liegende, konzentrische
Längsachse auf, welche zudem mit der konzentrischen Längsachse des Giesskammerhohlraumes
zusammenFällt. Die Eingusskavität hat einen Durchmesser von 35 mm. Die Länge der Eingusskavität
ist derart ausgebildet, dass zwischen den beiden Krümmern eine Auffangtasche für die
Stirnoxide der thixotropen Bolzen gebildet wird, wobei die Querschnittabmessungen
der Auffangtasche denen der Eingusskavität entsprechen. Das gerade Kanalstück jedes
Eingusskanales liegt in einer Vertikalen und steht somit zur konzentrischen Längsachse
des Giesskammerhohlraumes senkrecht, wobei der eine Eingusskanal senkrecht nach unten
und der andere Eingusskanal senkrecht nach oben führt. Die von der konzentrischen
Längsachse des Giesskammerhohlraumes gemessene Höhe des Anfanges des Anschnittbereiches
beträgt 102.5 mm. Die Länge des Anschnittbereiches beträgt 50 mm. Die Einleitöffnungen
liegen in einer Horizontalebene und weisen eine ellipsenförmige Form mit einer Hauptachsenlänge
a und einer Nebenachsenlänge b auf Die Gestalt des Anschnittbereiches lässt sich in
einem kartesischen Koordinatensystem, bei welchem die x-Achse parallel zur konzentrischen
Längsachse des Giesskammerhohlraumes gelegt wird, die y-Achse parallel zu einer Vertikalen
liegt und die z-Achse ebenfalls in einer Horizontalebene durch die x-Achse liegt,
derart beschreiben, dass
und
gilt, wobei R den konstanten Radius des querschnittlich kreisförmigen Einguss-Kanalstückes
zwischen Eingusskavität und Anschnittbereich, b die Länge der Nebenachse der Einleitöffnung
und c die Länge bzw. Höhe des Anschnittbereiches bedeuted. In diesem kartesischen
Koordinatensystem liegt die Hauptachse a der Einleitöffnung parallel zur z-Achse und
die Nebenachse b parallel zur x-Achse. Die Einleitöffnungen weisen somit eine Ellipse
mit einem Nebenachsendurchmesser von 2 b = 6 mm und einem Hauptachsendurchmesser von
2 a auf.
[0032] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der erfindungsgemässen Druckgiessmaschine
ergeben sich aus den in den Figuren 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen, sowie
aus der Figurenbeschreibung.
- Figur 1
- zeigt schematisch eine Teilansicht eines vertikal durch die konzentrische Längsachse
des Giesskammerhohlraumes verlaufenden Längsschnittes einer erfindungsgemässen Druckgiessmaschine
mit zwei Eingusskanälen.
- Figur 2
- zeigt eine Draufsicht auf die in Figur 1 im Längsschnitt dargestellte Druckgiessmaschine
entlang der Linie A-A.
- Figur 3
- zeigt eine Draufsicht auf die in Figur 1 und 2 dargestellte Druckgiessmaschine entlang
der Linie B-B.
- Figur 4
- zeigt schematisch eine Teilansicht eines vertikal durch die konzentrische Längsachse
des Giesskammerhohlraumes verlaufenden Längsschnittes einer weiteren erfindungsgemässen
Druckgiessmaschine mit einem einzigen Eingusskanal.
- Figur 5
- zeigt eine Draufsicht auf die in Figur 4 im Längsschnitt dargestellte Druckgiessmaschine
entlang der Linie C-C.
- Figur 6
- zeigt schematisch eine Teilansicht eines vertikal durch die konzentrische Längsachse
des Giesskammerhohlraumes verlaufenden Längsschnittes einer weiteren erfindungsgemässen
Druckgiessmaschine mit vier Eingusskanälen.
- Figur 7
- zeigt eine Draufsicht auf die in Figur 6 im Längsschnitt dargestellte Druckgiessmaschine
entlang der Linie D-D.
- Figur 8
- zeigt verschiedene Ausführungsformen eines Ausschnittes des in Figur 1 dargestellten
oberen Eingusskanales, wobei dieser Ausschnitt insbesondere den Anschnittbereich des
oberen Eingusskanales betrifft und Figur 8 verschiedene Ausführungsformen dieses Anschnittbereiches
in einem vertikal durch die konzentrische Längsachse des Giesskammerhohlraumes verlaufenden
Längsschnitt darstellt
- Figur 9
- zeigt die Draufsicht auf die in Figur 8 im Längsschnitt dargestellten Ausführungsformen
des Anschnittbereiches der Figur 1 entlang der Linie A-A.
[0033] Die Figuren 1 bis 9 betreffen beispielhaft Ansichten einer erfindungsgemässen HorizontalDruckgiessmaschine,
d.h. einer Druckgiessmaschine mit horizontal angeordneter Giesskammer.
[0034] Figur 1 zeigt eine Teilansicht eines vertikal durch die konzentrische Längsachse
1 des Giesskammerhohlraumes 12 verlaufenden Längsschnittes einer erfindungsgemässen
Horizontal-Druckgiessmaschine zur Herstellung von Formteilen aus thixotropen Metallbolzen,
wobei in diesem Längsschnitt ein Teil der horizontal liegenden Giesskammer 10 und
das Eingusssystem 17 zu sehen sind.
[0035] Die Giesskammer 10 enthält einen zylinderförmigen Giesskammerhohlraum 12, der eine
konzentrische Längsachse 1 aufweist. Das Eingusssystem 17 verbindet den Giesskammerhohlraum
12 mit der Formkavität (nicht eingezeichnet). Das in Figur 1 dargestellte Eingusssystem
17 weist zwei Eingusskanäle, den Eingusskanal 20 und den Eingusskanal 21, auf. Die
Eingusskanäle 20 und 21 stellen rohrförmige Gebilde dar, deren Hohlräume jeweils eine
konzentrischen Mittellinie m
1 bzw. m
2 aufweisen. Die Eingusskanäle 20, 21 sind mit dem Giesskammerhohlraum 12 mittels einer
beiden Eingusskanälen gemeinsamen Durchgangsöffnung 14 verbunden. Die Durchgangsöffnung
stellt dabei eine senkrecht auf der Längsachse 1 stehende, rotationssymmetrische Öffnung
am Eingusskanal-seitigen Ende der Giesskammer 10 dar.
[0036] Bei Druckbeaufschlagung der thixotropen Metallegierung in der Giesskammer 10 wird
der thixotrope Legierungsbrei in Fliessrichtung x durch die Durchgangsöffnung 14 der
Giesskammer 10 gepresst und gelangt durch die Eingusskanäle 20, 21 in die Formkavität
der Gussform (nicht eingezeichnet).
[0037] Der Übergang vom Giesskammerhohlraum 12 zur Durchgangsöffnung 14 kann scharfkantig
oder abgerundet sein. Bei einem scharfkantigen Übergang befindet sich die Durchgangsöffnung
14 direkt am Eingusskanal-seitigen Ende der Giesskammer 10. Die in Figur 1 dargestellte
Druckgiessmaschine zeigt einen abgerundeten Übergang zwischen Giesskammerhohlraum
12 und Durchgangsöffnung 14. Dadurch entsteht ein sich in Fliessrichtung x kontinuierlich
verjüngender Übergangsbereich 16.
[0038] Das Eingusssystem 17 weist eine unmittelbar an die Durchgangsöffnung 14 angrenzende,
kreiszylinderförmige Eingusskavität 19 auf, wobei die Querschnittsfläche der in Figur
1 dargestellten Eingusskavität 19 der Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung 14
entspricht und eine konzentrische Längsachse der Eingusskavität 19 mit der Längsachse
1 des Giesskammerhohlraumes 12 zusammenfällt Die Eingusskanäle 20, 21 führen - in
Fliessrichtung x gesehen - alle lateral von der Mantelfläche der Eingusskavität 19
weg.
[0039] Die Eingusskanäle 20, 21 weisen einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt
auf, wobei die Querschnittsfläche der Eingusskanäle 20, 21 betragsmässig über ihre
ganze Länge, d.h. zwischen Eingusskavität 19 und Einleitöffnung 35, konstant bleibt.
Die Eingusskanäle 20, 21 enthalten unmittelbar anschliessend an die Eingusskavität
19 einen Krümmer 25, 26, d.h. ein gebogenes, rohrförmiges Teilstück. Der zwischen
Krümmer 25, 26 und Einleitöffnung 35 befindliche Teil jedes Eingusskanales 20, 21
beschreibt ein gerades, rohrförmiges Kanalstück.
[0040] Da das erfindungsgemässe Eingusssystem 17 nur Anordnungen betrifft, bei denen die
Flächennormalen NE
1 der Einleitöffnungen 35 nicht mit der Längsachse 1 des Giesskammerhohlraumes 12 zusammenfallen,
beschreibt jede Mittellinie m
1, m
2 eine gebogene Kurve, wobei sich erfindungsgemäss der gebogene Kurventeil am Beginn
des Eingusskanales 20, 21, d.h. anschliessend an die Eingusskavität 19, befindet Der
gebogene Teil der Mittellinie m
1, m
2 weist einem konstanten Biegeradius Rk
1. Rk
2 auf. Der den gebogenen Teil der Mittellinie m
1 bzw. m
2 umfassende Teil des Eingusskanales 20 bzw. 21 ist der Krümmer 25 bzw. 26. Dabei ist
der Krümmer 25, 26 jeweils dergestalt, dass eine Tangente an die bis zur Durchgangsöffnung
14 mit demselben Biegeradius Rk
1. Rk
2 weitergezogene Mittellinie m
1, m
2 am gegen die Durchgangsöffnung 14 befindlichen Krümmer-Anfang parallel zur Längsachse
1 des zylinderförmigen Giesskammerhohlraumes 12 verläuft
[0041] Die Biegeradien Rk
1, Rk
2 der Mittellinien m
1, m
2 in den Krümmem 25, 26 sind derart gewählt, dass sie dem Abstand d der Durchgangsöffnung
14 von der Mittellinie m
1, m
2 des geraden Kanalstückes desjeweiligen Eingusskanales 20, 21 entsprechen.
[0042] An das Formkavität-seitige Ende 73 bzw. 74 des Krümmers 25 bzw. 26 schliesst sich
jeweils ein gerades Teilstück des Eingusskanales 20 bzw. 21 an, so dass die Mittellinie
m
1, m
2 jedes Eingusskanales 20, 21 zwischen dem Formkavität-seitigen Krümmerende 73, 74
und der Einleitöffnung 35, 36 eine gerade Strecke beschreibt. In Figur 1 stehen die
geraden Teilstücke der Eingusskanäle 20, 21 senkrecht zur konzentrischen Längsachse
1 des Giesskammerhohlraumes 12. Demnach stehen auch die Mittellinien m
1, m
2 der geraden Teilstücke der Eingusskanäle 20, 21 senkrecht zur Längsachse 1.
[0043] Die Krümmer 25, 26 sind weiter dergestalt ausgebildet, dass eine Tangente an die
gebogene Mittellinie m
1, m
2 am gegen die Einleitöffnung 35 gerichteten Krümmer-Ende 73, 74 mit der Mittellinie
m
1, m
2 des geraden Kanalstückes des entsprechenden Eingusskanales 20, 21 zusammenfällt
[0044] Die Eingusskanäle 20 und 21 weisen jeweils an ihrem gegen die Formkavität gerichteten
Ende einen Anschnittbereich auf, der in der entsprechenden Einleitöffnung 35 endet,
wobei in Figur 1 nur der Anschnittbereich 30 des Eingusskanales 20 eingezeichnet ist.
Der Übergang vom Anschnittbereich 30 zur Formkavität geschieht durch die Einleitöffnung
35, welche senkrecht zur Mittellinie m
1 des geraden Teilstückes des Eingusskanales 20 liegt. Deshalb fällt die durch den
Mittelpunkt der Einleitöffnung 35 führende Flächennormale NE
1 der Einleitöffnung 35 mit der Mittellinie m
1 des geraden Kanalstückes des entsprechenden Eingusskanales 20 zusammen.
[0045] Die Eingusskanäle 20, 21 werden zwischen Eingusskavität 19 und Anschnittbereich 30,
31 durch ein rohrförmiges Kanalstück mit kreisförmigem Querschnitt und konstantem
Innendurchmesser 2 R
1, 2 R
2 beschrieben. Dabei sind die Radien R
1, R
2 derart gewählt, dass die Summe der Querschnittsflächen der beiden rohrförmigen Kanalstücke
mit kreisförmigem Querschnitt der Eingusskanäle 20, 21 der Querschnittsfläche der
Durchgangsöffnung 14 entspricht, d.h.
, wobei R
D den Radius der kreisförmigen Durchgangsöffnung 14 bezeichnet Demnach liegen die mit
demselben Biegeradius fiktiv bis zur Durchgangsöffnung 14 weitergezeichneten Eingusskanäle
20, 21 innerhalb der Durchgangsöffnung 14, so dass es zu einer Überlappung der Eingusskanäle
20, 21 mit der Durchgangsöffnung 14 kommt
[0046] Die Länge der Eingusskavität 19 ist derart ausgebildet, dass die Eingusskavität 19
eine zwischen den Krümmem 25, 26 liegende Auffangtasche 18 für die Aufnahme von Stirnoxiden
des thixotropen Metallbolzens enthält. Somit enthält die Eingusskavität 19 einerseits
die gedanklich von der Manteifläche der Eingusskavität 19 bis zur Durchgangsöffnung
weitergebildeten Krümmer 25, 26 und andererseits die Auffangtasche 18.
[0047] Die in Figur 1 gezeigte Einleitöffnung 35 weist eine elliptische Form auf, wobei
die Nebenachse der Ellipse parallel zur x-Achse in einer zur x-z-Ebene parallelen
Horizontalebene liegt, d.h. die Nebenachse liegt horizontal und in einer vertikalen
Ebene, welche die Längsachse 1 des Giesskammerhohlraumes 12 enthält. In Figur 1 wird
die Einleitöffnung 35 somit durch die Nebenachse der Länge 2 b dargestellt.
[0048] Der in Figur 1 dargestellte Anschnittbereich 30 betrifft einen Übergangsbereich der
Länge c des Eingusskanales 20, bei welchem das gerade Teilstück des Eingusskanales
20 mit kreisförmigem Querschnitt und konstantem Radius R
1 in die elliptische Querschnittsform der Einleitöffnung 35 übergeht. Demnach weist
der Anschnittbereich 30 in Figur 1, d.h. in einem vertikal durch die konzentrische
Längsachse 1 des Giesskammerhohlraumes 12 verlaufenden Längsschnitt, eine trapezförmige
Gestalt auf, wobei das Trapez gleichschenklig ausgebildet ist und zwei parallele Seiten
der Länge 2 R
1 bzw. 2 b aufweist und die parallelen Seiten in einem Abstand c angeordnet sind.
[0049] Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die in Figur 1 im Längsschnitt dargestellte Druckgiessmaschine
entlang der Linie A-A. Dabei sind insbesondere die kreisförmige Kontur der Auffangtasche
18, die senkrecht davon wegführenden Eingusskanäle 20, 21 und der Ansehnittbereich
30 des Eingusskanales 20 zu sehen. Der Anschnittbereich 30 beschreibt einen sich kontinuierlich
erweiternden Bereich des Eingusskanales 20, dessen Querschnittsabmessungen in dieser
Ansicht - ausgehend vom geraden Kanalstück des Eingusskanales 20 mit kreisförmigem
Querschnitt - kontinuierlich in den elliptischen Querschnitt der Einleitöffnung 35
übergehen. In der in Figur 2 dargestellten Ansicht weist die Einleitöffnung eine maximale
Ausdehnung von der Grösse 2 a auf, wobei a die Hauptachse der Ellipse der Einleitöffnung
35 bezeichnet. Die in Figur 2 gezeigte Erweiterung des Anschnittbereiches 30 in Richtung
der Einleitöffnung 35 ist dergestalt, dass die Querschnittsabmessungen des Anschnittbereiches
30 entlang der Mittellinie m
1 konstant bleiben.
[0050] Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die in Figur 1 und 2 dargestellte Druckgiessmaschine
entlang der Linie B-B von Figur 2. Die in Figur 3 gezeigte Ellipse beschreibt somit
eine Draufsicht auf die Einleitöffnung 35. Die Einleitöffnung 35 befindet sich in
einer zur Längsachse 1 des Giesskammerhohlraumes 12 parallelen Horizontalebene, d.h.
in einer zu kartesischen x-z-Achsen parallelen Ebene. In einem kartesischen Koordinatensystem,
in welchem die x-Richtung parallel zur Längsachse 1 verläuft und die zweite horizontale
Achse als z-Achse bezeichnet wird, weist die in Figur 3 dargestellte Einleitöffnung
35 in x-Richtung eine Nebenachse der Länge 2 b und in z-Richtung eine Hauptachse der
Länge 2 a auf.
[0051] Figur 4 zeigt eine Teilansicht eines vertikal durch die konzentrische Längsachse
1 des Giesskammerhohlraumes 12 verlaufenden Längsschnittes einer weiteren erfindungsgemässen
Druckgiessmaschine, wobei in diesem Längsschnitt ein Teil der horizontal liegenden
Giesskammer 10 mit Giesskammerhohlraum 12 und das Eingusssystem 17 zu sehen sind.
Das Eingusssystem 17 enthält eine Eingusskavität 19 und einen einzigen Eingusskanal
20. Der Übergang vom Giesskammerhohlraum 12 zur Durchgangsöffnung 14 ist abgerundet.
Die an die Durchgangsöffnung 14 anliegende Eingusskavität 19 ist kreiszylinderförmig
ausgebildet, wobei der Querschnittsdurchmesser der Eingusskavität 19 dem Durchmesser
der Durchgangsöffnung 14 entspricht und die Längsachse der Eingusskavität 19 mit der
Längsachse 1 des Giesskammerhohlraumes 12 zusammenfällt. Von der Mantelfläche der
Eingusskavität 19 führt ein Krümmer 25 eines einzigen Eingusskanales 20 lateral nach
oben weg. Anschliessend an den Krümmer 25 weist der Eingusskanal 20 ein gerades, senkrecht
nach oben führendes Kanalstück auf, an welches sich ein Anschnittbereich 30 anschliesst.
In der in Figur 4 dargestellten Ansicht verjüngt sich der Anschnittbereich 30 konisch
gegen oben und endet in der Einleitöffnung 35. Die Querschnittsfläche des Eingusskanales
20 entspricht auf seiner ganzen Länge, d.h. zwischen Eingusskavität 19 und Einleitöffnung
35, im wesentlichen der Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung 14. Die Länge der
Eingusskavität 19 ist dergestalt, dass eine Auffangtasche 18 für die Aufnahme der
Stirnoxide des thixotropen Legierungsbreis geschaffen wird. In der vorliegend dargestellten
Ausführungsform entspricht die Länge der Eingusskavität 19 dem Abstand der Durchgangsöffnung
14 von einer an das gerade Teilstück des Eingusskanales 20 auf der dem Giesskammerhohlraum
12 entfernten Seite angelegten, zur Längsachse 1 normal stehenden Tangentialebene.
[0052] Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf die in Figur 4 im Längsschnitt dargestellte Druckgiessmaschine
entlang der Linie C-C. Dabei ist neben der in dieser Draufsicht kreisförmig zu sehenden
Auffangtasche 18 der Eingusskanal 20 mit seinem Anschnittbereich 30 dargestellt. Der
Eingusskanal 20 führt senkrecht nach oben. Der Anschnittbereich 30 betrifft in dieser
Draufsicht ein sich kontinuierlich erweiternder Bereich des Eingusskanales 20, wobei
die Gestalt des Anschnittbereiches 30 derart gewählt ist, dass im Zusammenwirken mit
der in Figur 4 dargestellten Ansicht die Querschnittsfläche des Anschnittbereiches
30 auf seiner ganzen Länge konstant bleibt
[0053] Figur 6 zeigt schematisch eine Teilansicht eines vertikal durch die konzentrische
Längsachse 1 des Giesskammerhohlraumes 12 verlaufenden Längsschnittes einer weiteren
erfindungsgemässen Druckgiessmaschine. Der Übergang vom Giesskammerhohlraum 12 zur
Durchgangsöffnung 14 ist abgerundet. Anschliessend an die Durchgangsöffnung 14 befindet
sich eine kreiszylinderförmig ausgebildete Eingusskavität 19, deren Querschnittsdurchmesser
dem Durchmesser der Durchgangsöffnung 14 entspricht und deren Längsachse mit der Längsachse
1 des Giesskammerhohlraumes 12 zusammenfällt Von der Mantelfläche der Eingusskavität
19 gehen vier Krümmer 25, 26, 27, 28 weg, wobei in Figur 6, d.h. in einer vertikalen
Ebene entlang der Längsachse 1, nur zwei Krummer zu sehen sind, nämlich der Krümmer
25 eines senkrecht nach oben führenden Eingusskanales 20 und der Krümmer 26 eines
senkrecht nach unten führenden Eingusskanales 21. An die Krümmer 25, 26 schliessen
sich gerade, senkrecht nach oben bzw. senkrecht nach unten führende Kanalstücke der
Eingusskanäle 20, 21 mit kreisrundem Querschnitt an. Die sich an die geraden Kanalstücke
anschliessenden Anschnittbereiche 30, 31 zeigen in der in Figur 6 dargestellten Ansicht
einen sich konisch verjüngenden Querschnitt. Zwischen den Krümmern 25, 26 wird eine
Ausstülpung der Eingusskavität 19, die sogenannte Auffangtasche 18, eingeschlossen.
[0054] Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf die in Figur 6 im Längsschnitt dargestellte Druckgiessmaschine
entlang der Linie D-D. In dieser Draufsicht sind vier kreuzförmig angeordnete Eingusskanäle
20, 21, 22, 23 zu sehen. Die konzentrischen Mittellinien (nicht eingezeichnet) dieser
Eingusskanäle 20, 21, 22, 23 schliessen in dieser Draufsicht einen rechten Winkel
ein. Im Zentrum dieser Draufsicht befindet sich die kreisförmig dargestellte Auffangtasche
18. An die kreuzförmig von der im Zentrum stehenden Auffangtasche 18 wegführenden
geraden Teilstücke der Eingusskanäle 20, 21, 22, 23 schliessen sich die entsprechenden
Anschnittbereiche 30, 31, 32, 33 an. Diese Anschnittbereiche 30, 31, 32, 33 beschreiben
den Übergangsbereich zwischen den geraden Teilstücken der Eingusskanäle 20, 21, 22,
23 und den entsprechenden Einleitöffnungen 35, 36, 37, 38. Die Anschnittbereiche 30,
31, 32, 33 beteffen in dieser Draufsicht sich kontinuierlich erweiternde Bereiche
der Eingusskanäle 20, 21, 22, 23, wobei die Gestalt der Anschnittbereiche 30, 31,
32, 33 derart gewählt ist, dass im Zusammenwirken mit der in Figur 4 dargestellten
Ansicht die Querschnittsfläche jedes Anschnittbereiches 30, 31, 32, 33 auf seiner
ganzen Länge konstant bleibt Alle vier Eingusskanäle 20, 21, 22, 23 weisen dieselbe
Form und dieselben Abmessungen auf. Zudem sind die Eingusskanäle 20, 21, 22, 23 derart
ausgebildet, dass ihre Querschnittsfläche über ihre gesamte Länge, d.h. von der Eingusskavität
19 bis zu den entsprechenden Einleitöffnungen 20, 21, 22, 23 konstant ist. Die Flächennormalen
NE
1, NE
2, NE
3, NE
4 auf die Einleitöffnungen 35, 36, 37, 38 liegen parallel zu den Mittellinien der geraden
Teilstücke der entsprechenden Eingusskanäle 20, 21, 22, 23. Benachbarte Flächennormalen
NE
1, NE
2, NE
3, NE
4 schliessen untereinander einen rechten Winkel ein.
[0055] Figur 8 zeigt verschiedene Ausführungsformen eines Ausschnittes des in Figur 1 dargestellten
oberen Eingusskanales 20, wobei dieser Ausschnitt insbesondere den Anschnittbereich
30 betrifft. Demach stellt Figur 8 verschiedene Ausführungsformen des Anschnittbereiches
30 in einem vertikal durch die konzentrische Längsachse 1 des Giesskammerhohlraumes
12 verlaufenden Längsschnitt dar. Dabei bleibt die Einleitöffnung 35 für alle Ausführungsformen
des Anschnittbereiches 30 unverändert. Wesentlich für die gezeigten Ausführungsformen
des Anschnittbereiches 30 mit den Anschnittwandungen e, f, g ist, dass der Anschnittbereich
30 als Übergangsbereich zwischen dem geraden Kanalstück des Eingusskanales 20 und
der Einleitöffnung 35 auf seiner ganzen Länge und für sämtliche Ausführungsformen
der Anschnittwandungen e, f, g überall dieselbe Querschnittsfläche aufweist. im Längsschnitt
gemäss Figur 8 weist die Anschnittwandung f (durchgezogene Linie) die Gestalt eines
gleichschenkligen Trapezes auf und entspricht der Darstellung des in Figur 1 gezeigten
Anschnittbereiches 30. Die Anschnittwandung e weist eine kontinuierlich nach innen
gekrümmte Form auf und die Anschnittwandung g zeigt eine kontinuierlich nach aussen
gekrümmte Gestalt.
[0056] Figur 9 zeigt die Draufsicht auf die in Figur 8 im Längsschnitt dargestellten Ausführungsformen
des Anschnittbereiches 30 der Figur 1 entlang der Linie A-A. Dabei bleibt die Einleitöffnung
35 wiederum für alle Ausführungsformen des Anschnittbereiches 30 unverändert. Um das
Erfordernis einer konstanten Querschnittsfläche längs des Anschnittbereiches 30 zu
erfüllen, wobei dieses Erfordernis für alle Ausführungsformen des Anschnittbereiches
30 gelten soll, müssen die Anschnittwandungen e, f, g in der Draufsicht gemäss Figur
9 einen umso grösseren Querschnitt aufweisen, je kleiner deren Querschnitt im Längsschnitt
gemäss Figur 8 ist. Demnach weist die Anschnittwandung e in Figur 9 eine trapezförmige
Gestalt auf, während die Anschnittwandung f gegenüber der Anschnittwandung e kontinuierlich
nach innen gekrümmt ist und die Anschnittwandung f gegenüber der Anschnittwandung
e in der in Figur 9 dargestellten Draufsicht somit überall einen kleineren Querschnitt
zeigt. Die Anschnittwandung g weist gegenüber der Anschnittwandung f eine stärker
nach innen gerichtete Krümmung auf, so dass deren Querschnitt in der in Figur 9 dargestellten
Draufsicht gegenüber der Anschnittwandung f überall kleiner ist.
1. Druckgiessmaschine zur Herstellung von Formteilen aus thixotropen Metallbolzen, enthaltend
ein Eingusssystem (17), welches einen zylinderförmigen Giesskammerhohlraum (12) mit
einer Formkavität verbindet, wobei das Eingusssystem (17) eine unmittelbar an den
Giesskammerhohlraum (12) angrenzende, zylinderförmige Eingusskavität (19) aufweist
und wenigstens einen Eingusskanal (20, 21, 22, 23) enthält, und alle Eingusskanäle
(20, 21, 22, 23) lateral von der Mantelfläche der Eingusskavität (19) wegführen, und
jeder Eingusskanal (20, 21, 22, 23) eine konzentrische Mittellinie (m1, m2) und an seinem gegen die Formkavität gerichteten Ende eine Einleitöffnung (35, 36,
37, 38) zum Einführen der thixotropen Metallegierung in die Formkavität aufweist,
und die Verbindung des Eingusssystems (17) mit dem Giesskammerhohlraum (12) durch
eine bezüglich einer konzentrischen Längsachse (1) des zylinderförmigen Giesskammerhohlraumes
(12) senkrechte Durchgangsöffnung (14) geschieht, und die Einleitöffnungen (35, 36,
37, 38) bezüglich der Durchgangsöffnung (14) dergestalt angeordnet sind, dass die
Rächennormalen (NE1, NE2, NE3, NE4) der Einleitöffnungen (35, 36, 37, 38) nicht mit der Längsachse (1) des zylinderförmigen
Giesskammerhohlraumes (12) zusammenfallen,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder Eingusskanal (20, 21, 22, 23) einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt
mit auf seiner ganzen Länge im wesentlichen konstanter Querschnittsfläche aufweist
und unmittelbar anschliessend an die Eingusskavität (19) einen Krümmer (25, 26, 27,
28) enthält, wobei der zwischen Krümmer (25, 26, 27, 28) und Einleitöffnung (35, 36,
37, 38) befindliche Teil des Eingusskanales (20, 21, 22, 23) ein gerades, rohrförmiges
Kanalstück beschreibt und der Krümmer (25, 26, 27, 28) derart ausgebildet ist, dass
dessen Mittellinie (m1, m2) einen konstanten Biegeradius (Rk1, Rk2) aufweist und eine Tangente an die bis zur Durchgangsöffnung (14) mit demselben Biegeradius
(Rk1, Rk2) weitergezogene Mittellinie (m1, m2) an der Durchgangsöffnung (14) parallel zur Längsachse (1) des zylinderförmigen Giesskammerhohlraumes
(12) verläuft und eine Tangente an die Mittellinie (m1, m2) am gegen die Einleitöffnung (35, 36, 37, 38) gerichteten Krümmer-Ende (73, 74) mit
der Mittellinie (m1, m2) des geraden, rohrförmigen Kanalstückes zusammenfällt.
2. Druckgiessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingusskanal
(20, 21, 22, 23) an seinem gegen die Formkavität gerichteten Ende einen Anschnittbereich
(30, 31, 32, 33) aufweist, der in der entsprechenden Einleitöffnung (35, 36, 37, 38)
endet, und der Eingusskanal (20, 21, 22, 23) zwischen Eingusskavität (19) und Anschnittbereich
(30, 31, 32, 33) durch ein rohrförmiges Kanalstück mit kreisförmigem Querschnitt und
konstantem Durchmesser (2 R1, 2 R2) beschrieben wird.
3. Druckgiessmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleitöffnung
(35, 36, 37, 38) eines Eingusskanales (20, 21, 22, 23) senkrecht zur Mittellinie (m1, m2) des geraden, rohrförmigen Kanalstückes des entsprechenden Eingusskanales (20, 21,
22, 23) angeordnet ist.
4. Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittellinien (m1, m2) der geraden, rohrförmigen Kanalstücke der Eingusskanäle (20, 21, 22, 23) mit der
Längsachse des Giesskammerhohlraumes (12) einen rechten Winkel einschliessen.
5. Druckgiessmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeradius (Rk1, Rk2) der Mittellinie (m1, m2) im Krümmer (25, 26, 27, 28) eines Eingusskanales (20, 21, 22, 23) dem Abstand (d)
der Durchgangsöffnung (14) von einer Geraden, enthaltend die Mittellinie (m1, m2) des geraden, rohrförmigen Kanalstückes des entsprechenden Eingusskanales (20, 21,
22, 23), entspricht.
6. Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Längsachse (1) des Giesskammerhohlraumes (12) horizontal liegt
7. Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Giesskammerhohlraum (12) und der Durchgangsöffnung (14) ein Übergangsbereich
(16) mit einem ausgehend vom Giesskammerhohlraum (12) sich stetig verjüngenden Querschnitt
angeordnet ist
8. Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Summe der Querschnittsflächen der einzelnen Eingusskanäle (20, 21, 22, 23) im
wesentlichen der Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung (14) entspricht
9. Druckgiessmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der der
Eingusskavität (19) anliegenden Querschnittsflächen der einzelnen Eingusskanäle (20,
21, 22, 23) um nicht mehr als ± 10 % von der Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung
(14) abweicht
10. Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Längsachse der zylinderförmigen Eingusskavität (19) parallel zur Längsachse (1)
des Giesskammerhohlraumes (12) verläuft und die Querschnittsfläche der Eingusskavität
(19) im wesentlichen der Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung (12) entspricht
11. Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
die Länge der Eingusskavität (19) derart gewählt ist, dass zwischen den Krummem (25,
26) eine Auffangtasche (18) für die Aufnahme der Stirnoxide des thixotropen Metallbolzens
gebildet wird.
12. Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einleitöffnungen (35, 36, 37, 38) einen elliptischen Querschnitt aufweisen.
13. Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
der Anschnittbereich (30, 31, 32, 33) ein Kanalstück beschreibt, welches auf der dem
geraden, rohrförmigen Kanalstück eines Eingusskanales (20, 21, 22, 23) anliegenden
Seite einen kreisrunden Querschnitt aufweist und der Querschnitt des Anschnittbereiches
(30, 31, 32, 33) ausgehend von diesem kreisrunden Querschnitt kontinuierlich und stetig
in die Querschnittsform der Einleitöffnung (35, 36, 37, 38) des entsprechenden Eingusskanales
(20, 21, 22, 23) übergeht.
14. Druckgiessmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche
des Anschnittbereiches (30, 31, 32, 33) eines Eingusskanales (20, 21, 22, 23) längs
seiner Mittellinie (m1, m2) im wesentlichen konstant bleibt und nirgends mehr als um ± 30 % des Querschnittes
des diesem Anschnittbereich (30, 31, 32, 33) anliegenden, geraden, rohrförmigen Kanalstückes
des entsprechenden Eingusskanales (20, 21, 22, 23) variiert.