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WO2007028265A2 - Diecasting method - Google Patents

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WO2007028265A2
WO2007028265A2 PCT/CH2006/000474 CH2006000474W WO2007028265A2 WO 2007028265 A2 WO2007028265 A2 WO 2007028265A2 CH 2006000474 W CH2006000474 W CH 2006000474W WO 2007028265 A2 WO2007028265 A2 WO 2007028265A2
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die casting
opening
casting
chamber
filling
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Bernd Watzinger
Gilbert Moret
Roger Koller
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Buehler Druckguss AG
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    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/2272—Sprue channels
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D17/20—Accessories: Details
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    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/2272—Sprue channels

Definitions

  • the invention relates to a die casting method using metal melts, particularly preferably of aluminum, magnesium or zinc materials for the production of die-cast parts.
  • DE-A-4326325 discloses a method for selectively discharging a metallurgical vessel.
  • the vessel has a drain port in the bottom area, in which a part of the vessel contents is solidified, so that a plug is formed.
  • the thus closed emptying nozzle can be opened by melting the plug.
  • the discharge nozzle is associated with an induction heater.
  • the invention has for its object to develop a die casting in which a mold-side opening of a casting chamber is closed, this also by the material to be cast itself, an aluminum, magnesium or zinc material so that no mechanically moving closures are required.
  • the mold-side opening of the casting chamber to the mold resp. formed to the sprue by a material closure is preferably a plug, which may also be disc-shaped made of at least teilerstarrtem material (casting material).
  • this plug Before the next shot, this plug is to be at least partially melted, for which purpose the energy of the melt replenished in the casting chamber and / or a heating device is used.
  • the grafting can be done in single as well as in multiple cuts.
  • the formation of plugs is possible on the entire way to the gate as well as in the gate itself. Multiple grafting or grafting in multiple runners are also possible.
  • the casting piston must stop at the current shot in front of the stopper to be formed.
  • closure can be supplemented by mechanically moving or other closure elements, in particular elements acting independently of one another.
  • the invention is further based on the object to provide a die casting machine for carrying out the method.
  • the die casting machine contains i.a. following features:
  • the casting chamber has at least one channel to a mold (molding channel) and a connection channel to a melting furnace.
  • Form channels can be closed at the mold inlet and the connection channel can be closed.
  • Cyclic cooling or heating by active or passive means e.g. inductive or conductive heating elements, inserts for insulation u.a.
  • the invention thus relates to a high pressure die casting, but no Thixogiessverfah- ren.
  • FIG. 1 shows schematically in Figs. 1 and 2 parts of a die casting machine.
  • a die casting machine not fully shown, has a casting chamber 1 with a casting piston 2.
  • the casting chamber 1 has a nozzle 3 for docking a dosing tube 5 for dosing from below or alternatively an opening for dosing from above.
  • the opening for metering from above can also be used as a counter- hole used for venting the casting chamber 1 (reduction of counter-pressure waves).
  • An end opening 7 opposite the casting piston 2 to a runner channel of the mold cavity of a mold is completely sealable.
  • This seal of the opening 7 is achieved by a plug 4 of the material to be poured.
  • This plug is formed by "excess" molten metal by the casting piston 2 is moved so far in the direction of the opening 7 after a filling of the casting chamber 1 that the mold cavity is completely filled with molten metal and a Schmelzerest remains in the casting chamber 1 in front of the opening 7.
  • the stopper 4 is at least partially remelted during or before the ancestor of the casting piston 2 by means of a heater 10.
  • the heat of the molten metal can also be used, as shown, with an inserted heater 10 or by means of a dome or torpedo 11, which is arranged as a separate element in the melt channel 13.
  • melt supply via a metering valve 12 may be regulated, wherein the melt also passes at the end face of the casting chamber 1 through an inlet opening 9 in this and is pressed by an outlet opening 8 (corresponding to the aforementioned opening 7) of this in the mold and is heated by the torpedo 11.
  • the casting chamber 1 can also consist of a fully effetnitr faced and powder metallurgy produced material. reference numeral

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Abstract

The invention relates to a diecasting method for producing diecast articles from molten metal. The aim of the invention is to provide a method which allows an opening (7) of the casting chamber (2) to a runner to be obturated by the casting material itself. For this purpose, the casting plunger (2), during shot, moves forward close to the opening (7) and remains there until a remaining melt remainder at least partially solidifies while forming a mold plug (4).

Description

Druckgiessverfahren diecasting

Die Erfindung betrifft ein Druckgiessverfahren unter Verwendung von Metallschmelzen, besonders bevorzugt von Aluminium-, Magnesium- oder Zinkwerkstoffen zur Herstellung von Druckgussteilen.The invention relates to a die casting method using metal melts, particularly preferably of aluminum, magnesium or zinc materials for the production of die-cast parts.

Die Herstellung von Druckgussteilen aus leichtmetallischen Schmelzen heraus ist bekannt. Hierzu wird eine Portion Schmelze in eine Giesskammer gefüllt und mittels eines Giesskolbens in eine Formkavität gepresst.The production of die castings from light metal melts out is known. For this purpose, a portion of melt is filled into a casting chamber and pressed by means of a casting piston into a mold cavity.

Es ist nach der DE-C-10064300 bekannt, einen Giesslauf einer Form so auszubilden, dass er einen Pfropfenaufnahmeraum für einen in einer Düse gebildeten und zu entfernenden Materialpfropfen aufweist, wobei der Giesslauf mindestens einen Laufkanal enthält, welche jeweils abschnittsweise als Pfropfenaufnahmeraum ausgebildet sind.It is known from DE-C-10064300, a cast run a form in such a way that it has a Pfropfenaufnahmeraum for a nozzle formed in a nozzle and to be removed, wherein the run contains at least one run channel, which are each formed in sections as Pfropfenaufnahmeraum.

Die DE-A-4326325 offenbart ein Verfahren zum wahlweisen Entleeren eines metallurgischen Gefässes. Das Gefäss verfügt im Bodenbereich über einen Entleerungsstutzen, in dem ein Teil des Gefässinhaltes zum Erstarren gebracht wird, so dass ein Pfropfen entsteht. Der so verschlossene Entleerungsstutzen Iässt sich dadurch öffnen, dass der Pfropfen zum Schmelzen gebracht wird. Hierzu ist dem Entleerungsstutzen eine Induktionsheizung zugeordnet.DE-A-4326325 discloses a method for selectively discharging a metallurgical vessel. The vessel has a drain port in the bottom area, in which a part of the vessel contents is solidified, so that a plug is formed. The thus closed emptying nozzle can be opened by melting the plug. For this purpose, the discharge nozzle is associated with an induction heater.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckgiessverfahren zu entwickeln, bei dem eine formseitige Öffnung einer Giesskammer verschliessbar ist, dies auch durch das zu vergiessende Material selbst, ein Aluminium-, Magnesium- oder Zinkwerkstoff so dass keine mechanisch bewegten Verschlüsse erforderlich sind.The invention has for its object to develop a die casting in which a mold-side opening of a casting chamber is closed, this also by the material to be cast itself, an aluminum, magnesium or zinc material so that no mechanically moving closures are required.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs. In bevorzugter Ausgestaltung wird die formseitige Öffnung der Giesskammer zur Form resp. zum Angusskanal durch einen Materialverschluss gebildet. Dieser Matehalverschluss ist be- vorzugt ein Pfropfen, der auch scheibenförmig sein kann aus zumindest teilerstarrtem Material (Giesswerkstoff) besteht.The solution of the problem is achieved with the features of the claim. In a preferred embodiment, the mold-side opening of the casting chamber to the mold resp. formed to the sprue by a material closure. This Matehal closure is preferably a plug, which may also be disc-shaped made of at least teilerstarrtem material (casting material).

Vor dem nächsten Schuss ist dieser Pfropfen zumindest partiell aufzuschmelzen, wozu die Energie der in die Giesskammer nachgefüllten Schmelze und/oder einer Heizeinrichtung verwendet wird.Before the next shot, this plug is to be at least partially melted, for which purpose the energy of the melt replenished in the casting chamber and / or a heating device is used.

Die Pfropfbildung kann bei einzelnen wie auch bei Mehrfachanschnitten erfolgen. Die Ausbildung von Pfropfen ist auf dem gesamten Weg zum Anschnitt wie auch im Anschnitt selbst möglich. Mehrfachpfropfen bzw. Pfropfen in mehreren Angusskanälen sind ebenfalls möglich.The grafting can be done in single as well as in multiple cuts. The formation of plugs is possible on the entire way to the gate as well as in the gate itself. Multiple grafting or grafting in multiple runners are also possible.

Der Giesskolben muss beim aktuellen Schuss vor dem zu bildenden Pfropfen stehen bleiben.The casting piston must stop at the current shot in front of the stopper to be formed.

Es werden keine mechanisch bewegten Verschlusselemente benötigt und es entsteht kein resp.-kein substantieller Materialverlust.There are no mechanically moving closure elements needed and there is no resp.-no substantial loss of material.

Nach weiteren Ausführungsvarianten kann das Verschliessen durch mechanisch bewegte oder andere Verschlusselemente, insbesondere unabhängig voneinander wirkende Elemente ergänzt werden.According to further embodiments, the closure can be supplemented by mechanically moving or other closure elements, in particular elements acting independently of one another.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Druckgiessmaschine zur Ausführung des Verfahrens zu schaffen.The invention is further based on the object to provide a die casting machine for carrying out the method.

Die Druckgiessmaschine enthält u.a. folgende Funktionsmerkmale:The die casting machine contains i.a. following features:

> Die Giesskammer weist mindestens einen Kanal zu einer Form (Formkanal) und einen Anschlusskanal zu einem Schmelzeofen auf.> The casting chamber has at least one channel to a mold (molding channel) and a connection channel to a melting furnace.

> Formkanäle können am Formeintritt geschlossen werden und der Anschlusskanal kann geschlossen werden.> Form channels can be closed at the mold inlet and the connection channel can be closed.

> Formkanäle sind während der Formfüllung offen, der Anschlusskanal ist dabei geschlossen. > Formkanäle sind während der Füllung der Giesskammer geschlossen und der Anschlusskanal ist offen.> Form channels are open during mold filling, the connection channel is closed. > Form channels are closed during the filling of the casting chamber and the connection channel is open.

> Der Verschluss der Kanäle erfolgt thermisch (Pfropfen) oder ggf. mechanisch.> The closing of the channels takes place thermally (grafting) or mechanically if necessary.

> Zwischen Giesskammer und Ventil bleibt der zu giessende Werkstoff flüssig, die Giesskammer ist gekühlt.> Between pouring chamber and valve, the material to be poured remains liquid, the casting chamber is cooled.

In weiterer Ausbildung sind noch andere Optionen möglich:In further education, other options are possible:

1. Schmelzekanal1st melt channel

Zyklisches Kühlen oder Heizen durch aktive oder passive Mittel, z. induktive oder konduktive Heizelemente, Einsätze zur Dämmung u.a.Cyclic cooling or heating by active or passive means, e.g. inductive or conductive heating elements, inserts for insulation u.a.

2. Schmelzeverteilung2. Melt distribution

Beheizbare und/oder thermisch isolierte VerteilerHeatable and / or thermally insulated distributors

3. Dosierung vom Schmelzeofen3. Dosing from the melting furnace

Induktive und bevorzugt zyklische Heizung, Steuerung der Schmelzeviskosität, Verwendung hochkonduktiver und druckunempfindlicher WerkstoffeInductive and preferably cyclic heating, control of the melt viscosity, use of highly conductive and pressure-insensitive materials

4. Andocken des Dosierrohres mit beliebigem Winkel zur Achse der Giesskammer4. Dock the dosing tube at any angle to the axis of the casting chamber

5. Erhöhung der Schmelzefliesslänge oder Reduktion des Einpressdruckes, Verringerung der Prozesstemperatur der Schmelze, vollständige Temperatursteuerung vom Schmelzeofen bis zur Form, kürzere Zykluszeiten.5. Increasing the melt flow length or reducing the injection pressure, reducing the process temperature of the melt, complete temperature control from the melting furnace to the mold, shorter cycle times.

Die Erfindung betrifft somit ein Hochdruck-Druckgiessen, jedoch kein Thixogiessverfah- ren.The invention thus relates to a high pressure die casting, but no Thixogiessverfah- ren.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 und 2 schematisiert Teile einer Druckgiessmaschine.The invention will be described in more detail in exemplary embodiments with reference to a drawing. The drawing shows schematically in Figs. 1 and 2 parts of a die casting machine.

Eine nicht vollständig dargestellte Druckgiessmaschine weist eine Giesskammer 1 mit einem Giesskolben 2 auf. Die Giesskammer 1 weist einen Stutzen 3 zum Andocken eines Dosierrohres 5 für ein Dosieren von unten oder alternativ eine Öffnung für ein Dosieren von oben auf. Die Öffnung für ein Dosieren von oben kann aber auch als Gegen- loch zur Entlüftung der Giesskammer 1 verwendet werden (Abbau von Gegendruckwellen).A die casting machine, not fully shown, has a casting chamber 1 with a casting piston 2. The casting chamber 1 has a nozzle 3 for docking a dosing tube 5 for dosing from below or alternatively an opening for dosing from above. The opening for metering from above can also be used as a counter- hole used for venting the casting chamber 1 (reduction of counter-pressure waves).

Eine dem Giesskolben 2 gegenüberliegende stimseitige Öffnung 7 zu einem Angusskanal der Formkavität einer Form ist vollständig abdichtbar.An end opening 7 opposite the casting piston 2 to a runner channel of the mold cavity of a mold is completely sealable.

Diese Abdichtung der Öffnung 7 wird durch einen Pfropfen 4 aus dem zu vergiessenden Material erreicht. Gebildet wird dieser Pfropfen durch „überschüssige" Metallschmelze, indem der Giesskolben 2 nach einer Füllung der Giesskammer 1 soweit in Richtung der Öffnung 7 verfahren wird, dass die Formkavität vollständig mit Metallschmelze gefüllt wird und ein Schmelzerest in der Giesskammer 1 vor der Öffnung 7 verbleibt. Dieser Schmelzerest erstarrt zumindest teilweise und bildet so den Pfropfen 4. Nach dem Rückfahren des Giesskolbens 2 und der Füllung der Giesskammer 1 für den nächsten Schuss wird der Pfropfen 4 beim oder vor dem Vorfahren des Giesskolbens 2 mittels einer Heizung 10 zumindest teilweise wieder aufgeschmolzen. Ggf. kann auch die Wärme der Metallschmelze mit genutzt werden. Die Heizung der Schmelze erfolgt wie dargestellt mit einer eingefügten Heizung 10 oder mittels eines Doms resp. Torpedos 11 , welches als separates Element im Schmelzekanal 13 angeordnet ist.This seal of the opening 7 is achieved by a plug 4 of the material to be poured. This plug is formed by "excess" molten metal by the casting piston 2 is moved so far in the direction of the opening 7 after a filling of the casting chamber 1 that the mold cavity is completely filled with molten metal and a Schmelzerest remains in the casting chamber 1 in front of the opening 7. After melting the casting piston 2 and filling the casting chamber 1 for the next shot, the stopper 4 is at least partially remelted during or before the ancestor of the casting piston 2 by means of a heater 10. Ggf The heat of the molten metal can also be used, as shown, with an inserted heater 10 or by means of a dome or torpedo 11, which is arranged as a separate element in the melt channel 13.

In weiterer Ausbildung kann hierbei die Schmelzezufuhr über ein Dosierventil 12 geregelt sein, wobei die Schmelze auch an der Stirnseite der Giesskammer 1 durch eine Eintrittsöffnung 9 in diese gelangt und durch eine Austrittsöffnung 8 (entsprechend der vorgenannten Öffnung 7) von dieser in die Form gepresst wird und dabei durch den Torpedo 11 aufgeheizt wird.In a further embodiment, in this case the melt supply via a metering valve 12 may be regulated, wherein the melt also passes at the end face of the casting chamber 1 through an inlet opening 9 in this and is pressed by an outlet opening 8 (corresponding to the aforementioned opening 7) of this in the mold and is heated by the torpedo 11.

Nach der zweiten Ausführungsform wird eine Zuleitung (Dosierrohr 5) der Schmelze von einem Ofen nach dem Füllen der Giesskammer 1 und vor dem Füllen der Formkavität durch ein zweites Verschlusselement, einen zweiten Pfropfen 4" verschlossen.According to the second embodiment, a feed (metering tube 5) of the melt from a furnace after filling the casting chamber 1 and before filling the mold cavity by a second closure element, a second plug 4 "closed.

Neben herkömmlichen Werkstoffen kann die Giesskammer 1 auch aus einem voll durchnitrierten und pulvermetallurgisch hergestellten Werkstoff bestehen. BezugszeichenIn addition to conventional materials, the casting chamber 1 can also consist of a fully durchnitrierten and powder metallurgy produced material. reference numeral

Giesskammer Giesskolben Stutzen Pfropfen Pfropfen Dosierrohr Öffnung Austrittsöffnung Eintrittsöffnung Heizung Torpedo Dosierventil Schmelzekanal Casting chamber Casting piston Stub Grafting Gap Dosing pipe Opening Outlet Inlet Heating Torpedo Dosing valve Melting channel

Claims

Patentansprüche claims 1. Druckgiessverfahren, insbesondere zur Herstellung von Gussteilen aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium-, Magnesium- oder Zinkwerkstoffen, wobei eine Metallschmelze, insbesondere aus einem Aluminiumwerkstoff in eine Giesskammer (1 ) einer Druckgiessmaschine dosiert wird und nachfolgend die Schmelzeportion mittels eines Giesskolbens (2) in eine Formkavität gepresst wird und wobei eine Öffnung (7) zu einem Angusskanal der Formkavität nach jedem Schuss wieder dicht verschlossen wird.1. Die casting process, in particular for the production of castings from metallic materials, in particular aluminum, magnesium or zinc materials, wherein a molten metal, in particular of an aluminum material in a casting chamber (1) of a die casting machine is metered and subsequently the melt portion by means of a casting piston (2) is pressed into a mold cavity and wherein an opening (7) is sealed again to a sprue of the mold cavity after each shot. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Giesskolben (2) und Öffnung (7) ein Schmelzerest verbleibt, der während oder nach einem Schuss zumindest teilweise erstarrt und die Öffnung (7) im Sinne eines Pfropfens (4) verschliesst.2. The method according to claim 1, characterized in that between Giesskolben (2) and opening (7) remains a Schmelzerest which solidifies during or after a shot at least partially and closes the opening (7) in the sense of a plug (4). 3. Druckgiessverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Giesskolben (2) zur Pfropfenbildung nahe an die Öffnung (7) heranfährt.3. die casting method according to claim 2, characterized in that the casting piston (2) drove close to the opening (7) for plug formation. 4. Druckgiessverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfropfen (4) nach erneuter Befüllung der Giesskammer (2) zumindest teilweise aufgeschmolzen wird.4. die casting method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the plug (4) after re-filling of the casting chamber (2) is at least partially melted. 5. Druckgiessverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (7) zusätzlich durch mindestens ein Verschlusselement verschlossen wird.5. Die casting method according to claim 1, characterized in that the opening (7) is additionally closed by at least one closure element. 6. Druckgiessmaschine zur Ausführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss einer Öffnung (7) von einer Giesskammer (1 ) zu einem Angusskanal der Formkavität (9) durch einen Schmelzerest oder ein mechanisch bewegtes Verschlusselement gebildet ist. 6. Die casting machine for carrying out the method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the closure of an opening (7) from a casting chamber (1) to a sprue of the mold cavity (9) formed by a Schmelzerest or a mechanically moving closure element is. 7. Druckgiessmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Formfüllung und Nachfüllung resp. Nachverdichtung mittels unabhängig wirkender Sub- vorrichtungen ausgeführt sind und mechanisch bewegte Druck- und Verschlusselemente, insbesondere Kolben und Ventile vorgesehen sind.7. Die casting machine according to claim 6, characterized in that mold filling and refilling respectively. Re-compaction are carried out by means of independently acting sub- devices and mechanically moving pressure and closure elements, in particular pistons and valves are provided. 8. Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mehrfachpfropfen bzw. mehrere Angusskanäle vorhanden sind.8. Die casting machine according to one of claims 6 or 7, characterized in that Mehrfachpfropfen or more sprue channels are present. 9. Druckgiessmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Giess- kammer (1 ) aus einem durchnitrierten, pulvermetallurgisch hergestelltem Material/Werkstoff besteht.9. Die casting machine according to claim 6, characterized in that the casting chamber (1) consists of a durchnitrierten, powder metallurgy produced material / material. 10. Druckgiessmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung der Schmelze zumindest teilweise mittels eines Doms oder Torpedos von innen erfolgt.10. Die casting machine according to claim 6, characterized in that the heating of the melt takes place at least partially by means of a dome or torpedo from the inside. 11. Druckgiessverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuleitung der Schmelze von einem Ofen nach dem Füllen der Giess- kammer (1 ) und vor dem Füllen der Formkavität durch ein zweites Verschlusselement verschlossen wird. 11. Die casting method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a feed of the melt from a furnace after filling the casting chamber (1) and before filling the mold cavity is closed by a second closure element.
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