VERFAHREN ZUM VAKUUM-DRUCKGIESSEN UND DRUCKGIESSFORM

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vakuum-Druckgiessen, insbesondere zur Herstellung des Unterdruckes in der Giesskammer und im Formhohlraum einer Druckgiessform sowie eine Druckgiessform.

[0002] Gemäss einem Vakuum-Druckgiessverfahren nach der Lehre der EP-B-51310 wird das schmelzflüssige Metall mittels Unterdruck in die Giesskammer angesaugt. Der Unterdruck wird mittels eines Absaugkanales in der Giessform aufgebracht. Dieser Unterdruck bleibt solange erhalten, bis die Giessform durch die Vorschubbewegung des Giesskolbens mit Metallschmelze gefüllt ist.

[0003] Die DE-A-4239558 beschreibt ebenfalls ein solches Verfahren, wobei die Evakuation der Luft verbessert und auch eine Anwendung beim normalen Druckgiessverfahren gegeben sein soll. Hierzu soll der Unterdruck nicht nur bezüglich seiner Grösse (Druckwert und Zeitdauer) berücksichtigt werden, sondern das Vakuum soll auch den genauen Bedingungen angepasst sein. Dies soll durch eine kontinuierliche Regelung des Vakuums über die Zeitdauer der Beaufschlagung mit Unterdruck erfolgen, insbesondere zur Vermeidung eines vorzeitigen Eintritts von Metallschmelze in den Formhohlraum. Gegebenenfalls sollen Haltezeiten des Vakuums eingehalten werden. Die Unterdruckbeaufschlagung von Giessform bzw. Giesskammer über wenigstens ein Regelventil erfolgt derart, dass der Unterdruck im Formhohlraum und/oder in der Giesskammer nach einer regelbaren Kurve mit wenigstens zwei Zeitabschnitten geregelt wird, als Funktion der eingebrachten Menge und/oder des Giesskolbenweges. Dies ist aufwendig und unsicher.

[0004] Eine Vakuum-Druckgiessmaschine, bei der die Formhälften mittels Dichtungsanordnung gegeneinander abgedichtet sind, zeigt die DE-A-19605727. Um eine Verdrängung von komprimierter Luft bis in die Metallschmelze des Warmhalteofens zu vermeiden, verschliesst der Giesskolben während der Unterdruckphase das Ansaugrohr.

[0005] Eine wirksame Kolbenabdichtung in Form einer Ringeinrichtung beim Vakuumdruckguss lehrt die DE-A-4312647. Diese soll verhindern, dass die Gusswerkstoff in den Formraum gelangt, bevor der Kolben den Schuss in den Formhohlraum treibt.

[0006] Nach der DE-C-3834777 ist bei einer Gasentlüftungseinrichtung einer Druckgiessmaschine ein Detektionselement vorgesehen, welches eingegossenes Metall erkennt und ein Signal ausgibt. Ein vorzeitiges eindringen von Metall kann jedoch nicht unterbunden werden.

[0007] Nach der JP-A-10249511 ist es auch bekannt, eine Sauerstoffmessung in dem Formhohlraum durchzuführen.

[0008] Es ist auch bekannt, eine stirnseitige Öffnung einer Giesskammer, die dem Giesskolben gegenüber liegt, durch ein Ventil zu verschliessen, wobei der zu füllende Formhohlraum erst dann freigegeben wird, wenn er entlüftet ist, sodass die Gieskammer bis zu diesem Zeitpunkt durch das Ventil geschlossen ist und mit Metallschmelze vorgefüllt wird (Patent Abstracts of Japan Vol. 014 no. 399). Zwar kann somit die Form bei geschlossener Giesskammer entlüftet werden, doch kann die in der Giesskammer selbst vorhandene Luft nicht oder nur unvollständig entweichen und gelangt deshalb bei Öffnung der Giesskammer durch das Ventil mit der Metallschmelze in die Form.

[0009] Eine ähnliche Lösung zeigt die DE-U-29818994, bei der das Ventil als Gegenkolben zum Giesskolben ausgebildet ist. Dieser Gegenkolben weist einen Entlüftungskanal auf, der beim Rücksetzen des Gegenkolbens eine Entlüftung der Form bei geschlossenem Giesskolben ermöglicht. Die in der Giesskammer der Metallschmelze eingeschlossene Luft wird aber auch hier gemeinsam mit der Schmelze in die Form gedrückt, oder gelangt in Hohlräume, die in die innere Wandung der Giesskammer eingearbeitet sind, wobei diese Ausweichräume für die mit Füllvolumen enthaltende Luft durch Metall und Schlacke verschmutzt werden und deshalb in Abhängigkeit von der Schusszahl eine zusätzliche Reinigung der Giesskammer erfordern.

[0010] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vakuum-Druckgiessen zu entwickeln, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere durch eine einfachere und sichere Verfahrensführung und eine bessere Gussqualität sowie eine Erhöhung der verfügbaren Schusszeit ermöglicht. Diese Aufgabe wird an Hand der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0011] Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, den Evakuationsvorgang und das Füllen der Form voneinander zu trennen und beide Vorgänge unabhängig voneinander auszuführen. Hierbei erfolgt das Entlüften der Giesskammer getrennt von der Formentlüftung und ein Entlüftungsventil ist im Bereich der stirnseitigen Öffnung der Giesskammer angeordnet, sodass auch Mehrfacheinformungen möglich sind.

[0012] Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Druckgiessform zur Ausführung des Verfahrens zu entwickeln. Diese Aufgabe ist an Hand der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 gelöst.

[0013] Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

[0014] Die Vorteile der Erfindung bestehen vor allem darin, dass durch die zeitweilige, räumliche Trennung von Evakuation und nachfolgender Füllung der Form mehr Zeit zur Evakuierung des Formhohlraumes, für den einzelnen Schuss (ohne Verlängerung der Schusszeit selbst) verfügbar ist und gleichzeitig die Qualität der Teile verbessert wird und auch bessere Legierungen verarbeitet werden können.

[0015] Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel an Hand einer Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine vereinfachte Ansicht einer Giesskammer.

[0016] Der allgemeine Aufbau einer Druckgiessmaschine und auch einer Vakuum-Druckgiessmaschine ist allgemein bekannt, z. B. aus der DE-A-4239558.

[0017] Eine schematisch und vereinfacht dargestellte Vakuum-Druckgiessform 1 weist eine feste Formplatte 2 mit einem daran befestigten, festen Formeinsatz 3 auf, die im geschlossenen Zustand auf eine bewegliche Formhälfte 4a mit dem Formeinsatz 4b passt. Zwischen den Formeinsätzen 3, 4b ist der, mit Metallschmelze zu füllende Formhohlraum 5 gebildet.

[0018] Die Druckgiessform 1 weist weiterhin eine Giesskammer 6 mit einem darin geführten Giesskolben 7 auf. Mittels einer Dosieröffnung 8a bzw. 8b erfolgt wahlweise eine Zuführung und Dosierung der Metallschmelze von unten bzw. von oben aus einem nicht dargestellten Warmhaltegefäss heraus.

[0019] Im Bereich des Angiesskanales 9 ist der Drosselkanal 10 (Kanalöffnung) der Giesskammer 6 mit einem abgeschrägten Ventil 11 verschliessbar. Das Ventil 11 ist über eine Kolbenstange 12 mit einer üblichen Hydraulik 13 verbunden. Eine Dichtung 14 dichtet das Ventilsystem zum evakuierten Formhohlraum 5 ab. Anstelle einer Hydraulik können ebenso andere, übliche Mittel verwendet werden.

[0020] Der Formhohlraum 5 ist über einen Entlüftungskanal 15 mit einer üblichen Einrichtung zur Unterdruckerzeugung sowie einem Vakuumabsperrventil 16 verbunden.

[0021] Bei geschlossener Form wird der Drosselkanal 10 (Kanalöffnung) mittels Ventil 11 und Hydraulik 13 geschlossen. Der Verfahrensablauf ist so beschreibbar, dass

• bevor das geschmolzene Metall in die Giesskammer 6 gelangt, der Formhohlraum 5 und der Angiesskanal 9 bereits via Absperrventil 16 evakuiert werden können,
• nach erfolgter Dosierung des Metalls der Einpressvorgang gestartet wird, in dem der Giesskolben 7 langsam über die Dosieröffnung 8 nach vorn (links) fährt,
• die Entlüftung der Giesskammer 6 während des Vorfahrens des Giesskolbens 7 via Drosselkanal 10 im Ventil 11 oder separate Entlüftungskanäle oder durch anschliessen eines separaten Vakuumkreises erfolgt,
• bei erreichen des Zustandes einer 100 %igen Füllung der Giesskammer mit Metallschmelze sich das Ventil 11 mittels der Hydraulik 13 schlagartig aufschaltet und den Weg für das Metall in den Angiesskanal 9 und in den Formhohlraum 5 freigibt.

[0022] Der Impuls zur Schaltung kann auch wegabhängig oder mittels einer an sich bekannten Sensorik erfolgen.

[0023] Die Metallschmelze füllt den Formhohlraum 5 sehr rasch und ohne störende Komprimierung verdrängter Luft.

[0024] Der zu füllende Formhohlraum 5 wird erst freigegeben, wenn er entlüftet ist. Die Metallschmelze ist zuvor zu 100% in der Giesskammer 6, 6' vorgefüllt.

[0025] Zusätzlich kann eine weitere Entlüftung der Giesskammer 6' (6) bzw. des Ventils 11 im Angiesskanal 9 vorgesehen sein. In einer ersten Phase der Evakuation ist die Dosieröffnung 8 durch den Giesskolben 7 verschlossen.

[0026] Die Hydraulik 13 ist auf Grund der beschriebenen Anordnung temperaturgetrennt von Giesskammer 6 und Form.

Kurzzeichen

[0027] 

1

Vakuum-Druckgiessform

2

Formplatte

3

Formeinsatz

4a

Formhälfte

4b

Formeinsatz

5

Formhohlraum

6

Giesskammer

6'

Teil der Giesskammer

7

Giesskolben

8a

Dosieröffnung

8b

Dosieröffnung

9

Angiesskanal

10

Drosselkanal

11

Ventil

12

Kolbenstange

13

Hydraulik

14

Dichtung

15

Entlüftungskanal

16

Vakuumabsperrventil

Ansprüche

1. Verfahren zum Vakuum-Druckgiessen zur Herstellung hochqualitativer Gussstücke aus Metallen bzw. deren Legierungen, wobei mittels einer Einrichtung zur Unterdruckerzeugung und einem Absperrventil (16) ein Formhohlraum (5) und eine Giesskammer (6, 6') sowie ein Angiesskanal einer Druckgiessform (1) gesteuert evakuiert werden, wobei der zu füllende Formhohlraum (5) erst freigegeben wird, wenn er entlüftet ist und die Giesskammer (6, 6') bis zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist und zu 100% mit Metallschmelze vorgefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Giesskammer (6') durch eine stirnseitige Öffnung zum Formhohlraum (5) entlüftet wird, während die Metallschmelze durch den Giesskolben (7) bereits in Richtung dieser Öffnung bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formhohlraum (5) während des Füllens der Giesskammer (6, 6') evakuiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnung der Giesskammer (6, 6') durch ein Ventil (11) verschlossen wird und mittels eines Drosselkanals (10) im Ventil (11) eine getrennte Entlüftung von Giesskammer (6') und Formhohlraum (5) vorgenommen wird.

4. Druckgiessform, insbesondere Vakuum-Druckgiessform (1) zur Herstellung von Gussstücken aus Metallen bzw. deren Legierungen mit einer Einrichtung (16) zur Evakuation des Formhohlraumes (5) und der Giesskammer (6, 6'), wobei eine stirnseitige Öffnung der Giesskammer (6'), die dem Giesskolben (7) gegenüberliegt, durch ein Ventil (11) verschliessbar ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (11) einen Drosselkanal (10) aufweist.

5. Druckgiessform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (11) hydraulisch gesteuert und mit einer Dichtung (14) versehen ist.

6. Druckgiessform nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (11) über eine Kolbenstange (12) temperaturgetrennt mit einer Hydraulik (13) verbunden ist.

Claims

1. A procedure for vacuum diecasting in order to manufacture high-quality castings out of metals or alloys thereof, wherein a device for generating low pressure and a shut-off valve (16) are used for the controlled evacuation of a mold cavity (5) and casting chamber (6, 6') as well as a casting channel of a diecasting mold (1), wherein the mold cavity (5) to be filled is only released once it has been ventilated, and the casting chamber (6, 6') is closed up to this point and 10 % pre-filled with molten bath, characterized in that the casting chamber (6') is ventilated through a frontal hole to the mold cavity (5), while the molten bath is already moved in the direction of this opening by the casting piston (7).

2. The procedure according to claim 1, characterized in that the mold cavity (5) is evacuated while the casting chamber (6, 6') is being filled.

3. The procedure according to claim 1 or 2,
characterized in that one opening of the casting chamber (6, 6') is sealed by a valve (11), and the casting chamber (6') and mold cavity (5) are separately ventilated by means of a flow restrictor channel (10) in the valve (11).

4. A diecasting mold, in particular a vacuum diecasting mold (1), for the manufacture of castings out of metals or alloys thereof using a device (16) for evacuating the mold cavity (5) and casting chamber (6, 6'), wherein a frontal opening of the casting chamber (6') lying opposite the casting piston (7) can be sealed by a valve (11), in particular for executing the procedure according to claim 1, characterized in that the valve (11) has a flow restrictor channel (10).

5. The diecasting mold according to claim 4, characterized in that the valve (11) is hydraulically controlled, and provided with a seal (14).

6. The diecasting mold according to claim 4 or 6, characterized in that the valve (11) is connected to hydraulic equipment (13) via a piston rod (12), separated from the temperature.

Revendications

1. Procédé pour la coulée sous pression sous vide pour la fabrication de pièces de fonte de haute qualité en métaux ou alliages, une évacuation motorisée d'une cavité de moulage (5) et d'une cellule de coulée (6, 6') ainsi que d'un canal de coulée d'un moule de coulée sous pression (1) étant réalisée au moyen d'une installation de création de dépression et d'une soupape d'arrêt (16), la cavité de moulage (5) à remplir n'étant accessible qu'une fois purgée de son air et la cellule de coulée (6, 6') étant fermée jusqu'à ce moment et pré-remplie à 100 % de métal en fusion, caractérisé en ce que la cellule de coulée (6') est purgée de son air par une ouverture frontale sur la cavité de moulage (5), tandis que le métal en fusion est déjà déplacé par le piston d'injection (7) dans le sens de cette ouverture.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité de moulage (5) est évacuée pendant le remplissage de la cellule de coulée (6, 6').

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une ouverture de la cellule de coulée (6, 6') est fermée par une soupape (11) et qu'une purge d'air séparée de la cellule de coulée (6') et de la cavité de moulage (5) sont réalisées au moyen d'un canal d'étranglement (10) dans la soupape (11).

4. Moule de coulée sous pression, en particulier moule de coulée sous pression sous vide (1) pour la fabrication de pièces de fonte en métaux ou alliages avec une installation (16) pour l'évacuation de la cavité de moulage (5) et de la cellule de coulée (6, 6'), une ouverture frontale de la cellule de coulée (6') se trouvant en face du piston d'injection (7) pouvant être fermée par une soupape (11), en particulier pour la réalisation du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape (11) présente un canal d'étranglement (10).

5. Moule de coulée sous pression selon la revendication 4, caractérisé en ce que la soupape (11) est commandée par hydraulique et est munie d'un joint (14).

6. Moule de coulée sous pression selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la soupape (11) est reliée avec séparation thermique à une installation hydraulique (13) par l'intermédiaire d'une bielle de piston (12).

Zeichnung