WO1993001910A1 - Verfahren zum betreiben einer druckgiessmaschine - Google Patents
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
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- B22D17/30—Accessories for supplying molten metal, e.g. in rations
Definitions
- the invention relates to a method for operating a die casting machine with the further features according to the preamble of patent claim 1.
- a casting mold composed of mold halves contains a mold cavity corresponding to the contour of the later workpiece, the metal melt being introduced into the mold cavity via a filling chamber which is connected to a holding furnace for the melt via a riser or suction pipe .
- the quantity-metered introduction takes place either in that a certain overpressure is built up in the holding furnace or in that there is a correspondingly dimensioned vacuum in the filling chamber and mold cavity (cf. US Pat. No. 3093871, DE-OS 14 58 151).
- the invention is therefore based on the object of demonstrating a mode of operation for a die casting machine which makes it possible to drastically reduce the risk of metal melt contamination.
- the filling chamber and the molten metal filling opening can be cleaned of aluminum residues by rinsing processes and possibly also mechanically.
- the undocked riser pipe / suction pipe which is open at the top is thus protected against the ingress of contaminants.
- the associated drawing shows in 1 shows the basic structure of a die casting machine operating according to the vacuum dosing method with the device elements required for operating according to the invention
- Fig. 2 is an enlarged view of the interface between the filling chamber and suction pipe and
- FIG 3 shows a schematic representation of a multi-function valve attached to the filling chamber.
- FIG. 1 shows a die casting machine 1 with two mold halves 2, 3, a mold cavity 5 determining the contour of the later workpiece being incorporated in the area of a parting plane 4.
- the molten metal 6 located in a holding furnace 7 passes through a suction pipe 8 into a filling chamber 9, which leads to the mold cavity 5.
- the invention can of course also be used when the metal melt 6 is introduced into the filling chamber 9 in a different manner (e.g. excess pressure in the holding furnace 7).
- a different manner e.g. excess pressure in the holding furnace 7.
- a pouring piston 14 which is guided in the filling chamber in an axially movable manner, sets in is driven by a piston rod 13 via means not shown in detail, in motion (arrow 12) until the remaining filling chamber volume is completely filled with molten metal 6. Thereafter, this is introduced into the mold cavity 5 in a "shot” in a second movement phase of the casting piston 14.
- a multi-function valve 15 is attached to the filling chamber 9, which valve is supplied via a supply line 16 with a switching valve 17 and branch lines 16.1, 16.2 with a tank volume 18 filled with dry air and with an inert gas (e.g. Argon, nitrogen) filled second tank volume 19 is connected.
- the branching is formed by a four-way switching valve 20, which also has a connection 23 which is connected to the environment (atmospheric pressure).
- the filling chamber 9 is provided at this point with a flat surface 28 against which an end flange 29 of the suction pipe 8 can be brought into contact.
- a compression spring 33 which is supported between the flange 29 and an upper cover plate 30 of the holding furnace 7 and a corrugated tube 34 surrounding it cause the suction tube 8 can be supported resiliently on the flat surface 28 on the filling chamber side and a suction tube passage opening 31 of the cover plate 30 is sealed to the outside.
- FIG. 3 shows the multi-function valve 15, which is inserted diametrically to the filling bush 27 (same longitudinal axis 26) and thus also diametrically to the connection point of the suction pipe 8 shown in a thin full line into the wall of the filling chamber 9.
- the multi-function valve 15 has a housing 38 with a through bore 39, in which an elongated plunger 40 is guided, which is connected via an upper end connection 41 to a piston rod 42 of a hydraulic or pneumatic cylinder 43.
- valve housing 38 facing the filling chamber 9 is provided with a recess 45 with a larger cross section, which receives a tappet head 46.
- the valve housing 38 also has an annular groove 47 above the recess 45, into which the supply line 16 connected to the tank volumes 18, 19 opens.
- a sealing element 48 which surrounds the tappet 40 and is inserted in the valve housing 38 ensures closure to the outside.
- An end face 49 of the plunger head 46 is provided with a switching element (for example a thermal sensor or contact switch) 50 provided, the connecting line 53 is guided within the plunger 40. If the plunger head 46 is thus in a central position shown in broken lines, it is thus possible to check the fill level of the molten metal 6. If, on the other hand, it is in the position shown in broken lines, in which it protrudes into the filling bushing 27, the filling bushing 27 can thereby be cleaned (the suction pipe 8 is undocked at this moment).
- a switching element for example a thermal sensor or contact switch
- the sealing of the filling bushing 27 to the outside could also be effected by means of a slide which can be moved in between the undocked suction pipe 8 and the filling chamber 9 and which could also be used for cleaning the filling chamber-side flat surface 28 and the suction pipe-side flange 29 .
- the multi-function valve 15 is also provided with an additional pressure switch 51 with a connecting line 52 (e.g. arranged in the annular groove 47), the following functions can be achieved:
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Druckgießmaschine, bei der in einem Vorratsbehälter (7) befindliche Metallschmelze (6) über ein Saug- bzw. Steigrohr (8) in dosierter Menge in eine Füllkammer (9) gelangt und von dort mittels eines Gießkolbens (14) in einen die Kontur des späteren Werkstückes bestimmenden Formhohlraum (5) gepreßt wird. Dabei wird nach einer vorgebbaren Anzahl von Gießzyklen, vorzugsweise nach jedem Gießzyklus, das Saug- bzw. Steigrohr (8) von der Füllkammer (9) abgedockt, wonach über im Bereich einer Metallschmelzeneinfüllöffnung (25) der Füllkammer (9) zugeordnete Mittel (15) eine Reinigung der Metallschmelzeneinfüllöffnung (25) sowie ein Begasen von Füllkammer (9) und Formhohlraum (5) zum Zwecke der Reinigung und/oder Trennmittelbeschichtung einleitbar ist. Mit Hilfe dieser zyklischen Reinigungsvorgänge kann die Gefahr von Metallschmelzenverunreinigungen, die Qualität und Weiterverarbeitungsmöglichkeiten des fertigen Werkstückes herabsetzen, drastisch reduziert werden.
Description
B E S C H R E I B U N G
Verfahren zum Betreiben einer Druckgießmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Druckgießmaschine mit den weiteren Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Druckgießmaschinen, beispielsweise zur Herstellung von Alu¬ minium-Druckgußteilen, haben einen im wesentlichen stets ähnlichen Grundaufbau. Eine aus Formhälften sich zusammen¬ setzende Gießform beinhaltet einen der Kontur des späteren Werkstückes entsprechenden Formhohlraum, wobei die Metall¬ schmelze über eine Füllkammer, die mit einem Warmhalteofen für die Schmelze über ein Steig- bzw. Saugrohr in Verbindung steht, in den Formhohlraum eingebracht wird. Das mengenmäßig dosierte Einbringen erfolgt entweder dadurch, daß im Warm¬ halteofen ein gewisser Überdruck aufgebaut wird, oder aber dadurch, daß in Füllkammer und Formhohlraum ein entsprechend zu bemessendes Vakuum herrscht (vgl. US-PS 3093871, DE-OS 14 58 151).
Dabei ist stets festzustellen, daß sich im Produktionsver¬ lauf sowohl innerhalb der Füllbüchse als auch insbesondere an deren Schnittstelle mit dem angeschlossenen, oben offenen Steigrohr/Saugrohr erkaltete Aluminiumspritzer, Flitter und sonstige Verunreinigungen ablagern. Diese gelangen zum Teil im jeweils nachfolgenden Gießvorgang in die Metallschmelze und lassen letztlich im fertigen Werkstück dessen Qualität und Weiterverarbeitungsmöglichkeiten herabsetzende Gefügebe¬ reiche entstehen. Über das Steigrohr/Saugrohr können die
Verunreinigungen sogar bis in den Warmhalteofen gelangen und bereits dort zu einer Verunreinigung der Metallschmelze füh¬ ren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Be¬ triebsweise für eine Druckgießmaschine aufzuzeigen, die es ermöglicht, die Gefahr der Metallschmelzenverunreinigung drastisch zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst. Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Druckgießmaschine ist in Patentanspruch 4 beschrieben.
Zwar ist bereits in der DE 30 41 340 C2 die Rede davon, den Warmhalteofen nach unten abzusenken und seitlich herauszu¬ fahren; dies allerdings zu dem Zweck eines erleichterten Ausbaus bzw. Wechsels des Saugrohres. Insoweit sind Anregun¬ gen für die erfindungsgemäße Betriebsweise aus dieser Druck¬ schrift nicht ableitbar.
Durch das erfindungsgemäße Abdocken des Steigrohres/Saug¬ rohres von der Füllkammer, vorzugsweise nach jedem Schuß, können Füllkammer und Metallschmelzeneinfüllöffnung von Aluminiumresten durch SpülVorgänge und evt. auch mechanisch gereinigt werden. Das dabei abgedockte, oben offene Steig¬ rohr/Saugrohr ist so vor dem Eintritt von Verunreinigungen geschützt.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbei- spieles näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt in
Fig. 1 den grundlegenden Aufbau einer nach dem Unterdruck- Dosierverfahren arbeitenden Druckgießmaschine mit den zum erfindungsgemäßen Betreiben erforderlichen Vorrichtungselementen,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Schnittstelle von Füllkammer und Saugrohr und
Fig. 3 eine schematisierte Darstellung eines an die Füll¬ kammer angesetzten Mehrfunktionsventiles.
Fig. 1 zeigt eine Druckgießmaschine 1 mit zwei Formhälften 2,3, wobei im Bereich einer Trennebene 4 ein die Kontur des späteren Werkstückes bestimmender Formhohlraum 5 eingearbei¬ tet ist.
Die in einem Warmhalteofen 7 befindliche Metallschmelze 6 gelangt über ein Saugrohr 8 in eine Füllkammer 9, die zum Formhohlraum 5 hinführt.
Durch Unterdruckbeaufschlagung mittels hier nicht näher gezeigter Mittel über eine Saugleitung 10 und einen an die Formhälten 2,3 angesetzten Anschluß 11 wird die Metall¬ schmelze 6 aus dem Warmhalteofen 7 in dosierter Menge abge¬ saugt.
Die Erfindung ist selbstverständlich auch bei einem ander¬ weitigen Einbringen (z.B. Überdruck im Warmhalteofen 7) der Metallschmelze 6 in die Füllkammer 9 anwendbar. Insoweit ist aus dem Ausführungsbeispiel keine Einschränkung der Erfindung ableitbar.
Nach Abschluß der Füll- und Dosierphase setzt sich ein in der Füllkammer axialbeweglich geführter Gießkolben 14, der
von einer Kolbenstange 13 über nicht näher gezeigte Mittel angetrieben wird, in Bewegung (Pfeil 12), bis das verblei¬ bende Füllkammer-Volumen vollständig mit Metallschmelze 6 gefüllt ist. Danach wird diese in einer zweiten Bewegungs¬ phase des Gießkolbens 14 in einem "Schuß" in den Formhohl¬ raum 5 eingebracht.
Im Bereich der Ausgangsstellung des Gießkolbens 14 ist an die Füllkammer 9 ein Mehrfunktionsventil 15 angesetzt, wel¬ ches über eine Zuführleitung 16 mit Schaltventil 17 und Zweigleitungen 16.1, 16.2 mit einem mit trockener Luft ge¬ füllten Tankvolumen 18 und mit einem mit inertem Gas (z.B. Argon, Stickstoff) gefüllten zweiten Tankvolumen 19 in Ver¬ bindung steht. Die Verzweigung wird durch ein Vier-Wege- Schaltventil 20 gebildet, welches auch einen mit der Um¬ gebung (Atmosphärendruck) in Verbindung stehenden Anschluß 23 aufweist.
Wie auch aus den weiteren Figuren 2 und 3 hervorgeht, ist im Bereich einer Schnittstelle 24 zwischen Saugrohr 8 und Füll¬ kammer 9 in letzterer eine Metallschmelzen-Einfüllöffnung 25 mit vertikal gerichteter Längsachse 26 vorhanden, in die eine vorzugsweise aus einem Keramikwerkstoff bestehende Füllbuchse 27 eingesetzt ist.
Die Füllkammer 9 ist an dieser Stelle mit einer Planfläche 28 versehen, an die ein endseitiger Flansch 29 des Saugroh¬ res 8 zur Anlage bringbar ist.
Eine zwischen Flansch 29 und einer oberen Abdeckplatte 30 des Warmhalteofens 7 sich abstützende Druckfeder 33 und ein diese umgebendes Wellrohr 34 bewirken, daß das Saugrohr 8
sich federnd an der füllkammerseitigen Planfläche 28 abstüt¬ zen kann und eine Saugrohr-Durchtrittsöffnung 31 der Abdeck- platte 30 nach außen abgedichtet ist. Am Flansch 29 ange¬ brachte Bürstenelemente 35 bewirken während des seitlichen Verschiebens des Saugrohres 8 oder des Warmhalteofens 7 (Pfeile 36, 37) eine Reinigung der Planfläche 28 bzw. "der Füllbuchse 27.
Fig. 3 zeigt das Mehrfunktionsventil 15, welches diametral zur Füllbuchse 27 (gleiche Längsachse 26) und somit auch diametral zur Anschlußstelle des in dünner Vollinie gezeig¬ ten Saugrohres 8 in die Wandung der Füllkammer 9 eingesetzt ist.
Das Mehrfunktionsventil 15 weist ein Gehäuse 38 mit einer durchgehenden Bohrung 39 auf, in der ein langgestreckter Stößel 40 geführt ist, der über einen oberen endseitigen Anschluß 41 mit einer Kolbenstange 42 eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders 43 in Verbindung steht.
Eine der Füllkammer 9 zugewandte Stirnfläche 44 des Ventil¬ gehäuses 38 ist mit einer im Querschnitt größeren Ausnehmung 45 versehen, die einen Stößelkopf 46 aufnimmt. Das Ventilgehäuse 38 weist ferner oberhalb der Ausnehmung 45 eine Ringnut 47 auf, in die die mit den Tankvolumen 18, 19 in Verbindung stehende Zuführleitung 16 einmündet. Ein den Stößel 40 umgebendes und im Ventilgehäuse 38 eingesetztes Dichtungselement 48 sorgt für den Abschluß nach außen.
Eine Stirnfläche 49 des Stößelkopfes 46 ist mit einem Schaltelement (z.B. Thermofühler oder Kontaktschalter) 50
versehen, dessen Anschlußleitung 53 innerhalb des Stößels 40 geführt ist. Befindet sich sonach der Stößelkopf 46 in einer gestrichelt dargestellten mittigen Position, so ist damit eine Füllstandskontrolle der Metallschmelze 6 möglich. Befindet er sich hingegen in der strichpunktiert gezeigten Stellung, in der er in die Füllbuchse 27 hineinragt, so kann dadurch die Füllbuchse 27 gereinigt werden (das Saugrohr 8 ist in diesem Augenblick abgedockt). Gleichzeitig ist in dieser Stellung bei entsprechender maßlicher Zuordnung (Druch esser) eine Abdichtung nach außen möglich, so daß über die Zuführleitung 16 die gesamte Füllkammer 9 und der Formhohlraum 5 mit getrockneter Luft und/oder inertem Gas gespült und für den nächsten Gießvorgang geschmiert werden können.
Die Abdichtung der Füllbuchse 27 nach außen könnte auch mit¬ tels eines Schiebers bewirkt werden, der zwischen abgedock¬ tem Saugrohr 8 und Füllkammer 9 einfahrbar ist und dabei auch ggf. zur Reinigung der füllkammerseitigen Planfläche 28 und des saugrohrseitigen Flansches 29 verwendet werden könn¬ te.
Danach wird der Stößelkopf 46 in seine Ausgangsposition in die Ausnehmung 45 zurückgefahren und gleichzeitig das Saug¬ rohr 8 durch seitliches Verschieben desselben (oder des gesamten Warmhalteofens 7) wieder in Deckung mit der Füll¬ kammeröffnung, d.h. mit der Füllbuchse 27 gebracht. Zur besseren Abdichtung dieser Schnittstelle 24 können auch zusätzliche Kräfte durch taktgesteuerte Motoren (pneuma¬ tisch, mechanisch oder magneto-elektrisch) , die entsprechend anzuordnen sind, aufgebracht werden.
Die vorstehend geschilderten Arbeitsgänge laufen vorzugswei¬ se nach jedem "Schuß" (Gießvorgang) ab, wenn sich der Gie߬ kolben 14 wieder in seiner in Fig. 1 gezeigten Ausgangstel¬ lung befindet.
Wird das Mehrfunktionsventil 15 noch mit einem zusätzlichen Druckschalter 51 mit Anschlußleitung 52 (z.B. in der Ringnut 47 angeordnet) versehen, so lassen sich folgende Funktionen erreichen:
Messen des Vakuums beim Befüllen der Füllkammer 9, Füllstandskontrolle der Metallschmelze 6,
- Reinigung der Füllbuchse 27 von Flitter und Alu-Spritzern und Konstanthalten des Füllbuchsen-Öffnungsquerschnittes,
- Abdichten der Füllkammer 9 bei abgedocktem Saugrohr 8 zur Vakuumüberprüfung und zum Begasen,
Begasen der Füllkammer 9 bzw. des Formhohlraumes 5.
Um das Saugrohr 8 beim Abdocken zuverlässig von der Füll¬ buchse 27 frei zu bekommen und um gegebenenfalls auch ander¬ weitige Wartungsarbeiten vornehmen zu können, dürfte es da¬ rüber hinaus sinnvoll sein, einen axialen Saugrohrhub vorzu¬ sehen. Die Mechanismen, um den Warmhalteofen 7 und /oder das Saugrohr 8 horizontal und vertikal zu bewegen, sind hier im einzelnen nicht gezeigt. Die jeweils zu wählenden Hübe bzw. Verschiebewege ergeben sich unter anderem aus den jeweiligen Abmaßen der Komponenten der Druckgießmaschine 1.
Claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Druckgießmaschine, bei der in einem Vorratsbehälter befindliche Me¬ tallschmelze über ein Saug- bzw Steigrohr in do¬ sierter Menge in eine Füllkammer gelangt und von dort mittels eines Gießkolbens in einen die Kontur des späteren Werkstückes bestimmenden Formhohlraum gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer vorgebbaren Anzahl von Gießzyklen, vorzugs¬ weise nach jedem Gießzyklus, das Saug- bzw. Steig¬ rohr (8) von der Füllkammer (9) abdockt, wonach über im Bereich einer Metallschmelzeneinfüllöffnung (25) der Füllkammer (9) zugeordnete Mittel (15) eine Reinigung der Metallschmelzeneinfüllöffnung (25) sowie ein Begasen von Füllkammer (9) und Form¬ hohlraum (5) zum Zwecke der Reinigung und/oder Trennmittelbeschichtung einleitbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei waagrecht liegender Füllkammer (9) das vom Vorratsbehälter (7) getragene Saug- bzw. Steigrohr (8) oder der gesamte Vorratsbehälter (7) seitlich bewegt werden, wobei dieser horizontalen Abdockbe- wegung eine zusätzliche Vertikalbewegung überlagert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über saug- bzw. steigrohrseitige Mittel (35) während der Abdockbewegung eine Reinigung der füll- 6
kammerseitigen Anlagenfläche (28) für das Saug¬ bzw. Steigrohr (8) erfolgt.
4. Druckgießmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dia¬ metral zur Metallschmelzeneinfüllöffnung (25) an die Füllkammer (9) ein Mehrfunktionsventil (15) an¬ gesetzt ist, welches einen langgestreckten Stößel (40) aufweist, der in die Füllkammer (9) einfahrbar und mit einem endseitigen Stößelkopf (46) zum Zwe¬ cke der Reinigung und bedarfsweisen Abdichtung der Metallschmelzeneinfüllöffnung (25) in diese ein¬ führbar ist, daß weiterhin dem Mehrfunktionsventil (15) eine Zuführleitung (16) zugeordnet ist, welche mit Begasungsmedien gefüllten Tankvolumen (18,19) in Verbindung steht.
5. Druckgießmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der mit Antriebsmitteln (43) gekop¬ pelte Stößel (40) in einer Ventil-Gehäusebohrung (39) geführt ist, daß ferner die Zuführleitung (16) in eine Ringnut (47) der Ventil-Gehäusebohrung (39) mündet und letztere im Bereich des Stößelkopfes (46) eine Ausnehmung (45) zur Aufnahme desselben aufweist.
6. Druckgießmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine Stirnfläche (49) des Stößel¬ kopfes (46) mit einem Schaltelement (50) zur Füll¬ standskontrolle der Metallschmelze (6) in der Füll- λO
kammer (9) ausgestattet ist, daß ferner dem Mehr¬ funktionsventil (15) ein Druckschalter (51) zuge¬ ordnet ist, der mit dem füllkammerseitigen Druck beaufschlagbar ist.
7. Druckgießmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das aus dem als Warmhalteofen (7) ausgebildeten Vorratsbehälter herausragende Saug¬ bzw. Steigrohr (8) einen endseitigen Flansch (29) aufweist, der mit einer füllkammerseitigen Planflä¬ che (28) in Anlage bringbar ist und zwischen Flansch (29) und einer oberen Abdeckplatte (30) des Warmhalteofens (7) eine Druckfeder (33) und ein diese umgebendes Wellrohr (34) angeordnet sind, um eine federnde Abstützung von Saug- bzw. Steigrohr (8) und eine Abdichtung des Warmhalteofens (7) nach außen zu bewirken.
8. Druckgießmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die der Füllka mer (9) zugewandte Stirnfläche des Flansches (29) mit Bürstenelementen (35) zum Reinigen der füllkammerseitigen Planfläche (28) ausgestattet ist.
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