DE2818442A1 - Low pressure die casting for non-ferrous metals - applying vacuum followed by finishing pressure - Google Patents
Low pressure die casting for non-ferrous metals - applying vacuum followed by finishing pressureInfo
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Abstract
Description
Niederdruckgießverfahren für Metalle, insbesondere NE-MetalleLow-pressure casting process for metals, especially non-ferrous metals
Die Erfindung betrifft ein Niederdruckgießverfahren für Metalle, insbesondere NE-Metalle, bei dem die Metallschmelze in den Formhohlraum eines Gießwerkzeugs hineinbewest und im Anschluß an die Formfüllung bis zur Erstarrung einem Nachdruck ausgesetzt wird.The invention relates to a low pressure casting process for metals, in particular Non-ferrous metals, in which the molten metal moves into the mold cavity of a casting tool and, following the filling of the mold, subjected to a holding pressure until it solidifies will.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Gießwerkzeug, dessen Formhohlraum mit einem Eingießkanal und einem Uberlaufkanal in Verbindung steht, und mit einer Einrichtung zum Hineinbewegen der Metallschmelze über den Eingießkanal in den Formhohlraum.The invention further relates to a device for performing the Method with a casting tool, the mold cavity with a pouring channel and communicates with an overflow channel, and with means for moving into it the metal melt via the pouring channel into the mold cavity.
Zur Herstellung von Gußstücken in großer Stückzahl aus NE-Metallen, wie Aluminium, Magnesium, Kupfer, Zink und.deren Legierungen und gegebenenfalls Eisenmetallen, werden vorwiegend das Druckgießverfahren oder das Kokillengießverfahreangewendet.For the production of castings in large numbers from non-ferrous metals, such as aluminum, magnesium, copper, zinc and their alloys and optionally Ferrous metals, the die casting process or the chill casting process are mainly used.
Bei beiden Verfahren wird die zu vergießende Metallschmelze über Eingießkanäle in den Formhohlraum hineinbewegt, wobei dieser Vorgang beim Druckgießen unter Beaufschlagung der in einem Gießzylinder eingegebenen Schmelze mit hohem Druck bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten erfolgt. Aus der DT-AS 2 450 805 bzw.In both processes, the molten metal to be poured is poured over pouring channels moved into the mold cavity, this process under pressure during die casting of the melt fed into a casting cylinder at high pressure at high flow rates he follows. From the DT-AS 2 450 805 resp.
DT-OS 1 458 061 ist es dabei bekannt, im Anschluß an den Formfüllvorgang auf die im Eingießsystem befindliche Merallschmelze zum Zwecke der Verdichtung und zum Ausgleich des Volumenschrumpfes bei der Erstarrung der Schmelze einen Nachdruck ausüben. Obschon mit dem Druckgießverfahren in wirtschaftlicher Weise dünnwandige Gußstücke mit hoher Dichte und verwickelter Formgebung hergestellt werden können, hat dieses Verfahren den Nachteil, daß wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeiten beim Formfüllvorgang die Gefahr einer Vermischung der einströmenden Schmelze mit im Eingießsystem und Formhohlraum befindlicher Luft sowie gasförmigen Zersetzungsprodukten aus den zur Gußstücktrennung und Schmierung verwendeten Trennmitteln besteht. Die hierdurch bedingte Porosität der Guß stücke läßt bei einer späteren Wärmebehandlung eine pockennarbige und somit unbrauchbare Oberfläche entstehen. Wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeiten ist außerdem die Verarbeitung von eloxierfähigen Legierungen mit hohem Reinheitsgrad nicht mgölich. Zwar hat man auch schon vorgeschlagen, den Formhohlraum und das Eingießsystem beim Druckgießen vor der Formfüllung zu evakuieren, doch tritt hierbei wegen der raschen Formfüllung und hohen Schußzahl die Schwierigkeit auf, innerhalb der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit einen ausreichenden Unterdruck in den schmelzenaufnehmenden Ausnehmungen des Gießwerkzeugs aufzubauen. Ein weiterer mit dem bislang praktizierten Druckgießverfahren verbundener Nachteil ist die Notwendigkeit, wegen der hohen Drücke entsprechend hohe Werkzeugschließkräfte vorzusehen, die zu einer erheblichen Verteuerung der betreffenden Maschinen führen.DT-OS 1 458 061 it is known after the mold filling process on the merall melt located in the pouring system for the purpose of compaction and for Compensation for the volume shrinkage when the melt solidifies exercise. Though thin-walled in an economical way with the die-casting process Castings with high density and intricate shape can be made, this method has the disadvantage that because of the high flow rates during the mold filling process there is a risk of the inflowing melt being mixed up with Air and gaseous decomposition products in the pouring system and mold cavity consists of the release agents used for the casting separation and lubrication. the The porosity of the castings caused by this leaves a later heat treatment a pockmarked and thus unusable surface arise. Because of the high Flow velocities are also the processing of anodizable alloys not possible with a high degree of purity. It is true that one has already suggested that To evacuate the mold cavity and the pouring system during die casting before the mold is filled, however, the difficulty arises here because of the rapid filling of the mold and the high number of shots a sufficient negative pressure within the short time available build up in the melt-absorbing recesses of the casting tool. Another The disadvantage associated with the die-casting process practiced up to now is the need to because of the high pressures to provide correspondingly high mold clamping forces that too lead to a considerable increase in the price of the machines in question.
Beim Kokillengießverfahren geschieht die Formfüllung dagegen mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit, indem die Metallschmelze in der Regel durch Schwerkraft in den Formhohlraum über einen Eingießkanal einströmen gelassen wird. Zwar lassen sich mit dem Kokillengießverfahren auch dickwandigere Gußteile herstellen, doch weisen diese im Vergleich zu nach dem Druckgießverfahren hergestellten Gußstücken eine geringere Dichte auf und erweist sich bei verwickelten Gußstücken eine reproduzierbar gute Füllung des Formhohlraums als außerordentlich schwierig. Eine Verbesserung in dieser Hinsicht wird durch das sog. SchleudergieSverfahren erzielt, doch wird die bessere Formfüllung durch einen erheblichen apparativen Aufwand eingekauft. Ferner besteht auch beim Kokillengießverfahren trotz der niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten die Gefahr von Luft- oder Gaseinschlüssen, wenn Gußstücke mit Hinterschneidungen gefertigt werden sollen, aus denen die Luft oder das Gas nicht oder nur mit erheblichem Aufwand abgeführt werden können.In the case of the chill casting process, however, the mold is filled at a lower rate Flow rate by the molten metal usually by gravity is allowed to flow into the mold cavity via a pouring channel. Let it be Thicker-walled cast parts can also be produced with the chill casting process, but show this in comparison to castings produced by the die-casting process has a lower density and is reproducible with entangled castings good filling of the mold cavity is extremely difficult. An improvement In this respect, the so-called centrifugal casting process is achieved but the better mold filling is purchased through considerable expenditure on equipment. Furthermore, there is also the chill casting process despite the lower flow velocities the risk of air or gas inclusions when castings with undercuts are to be made from which the air or gas is not or only with considerable Effort can be deducted.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit denen sich auch dickwandige Gußstücke großer Dichte und verwickelter Formgebung frei von Luft- oder Gaseinschlüsseln auch aus wärmebehandelbaren Legierungen mit hohem Reinheitsgrad mit geringem apDarativen Aufwand herstellen lassen.In contrast, the invention is based on the object of a method and to create a device of the type mentioned, with which also thick-walled castings of great density and intricate shape free of air or Gas inclusions also made from heat-treatable alloys with a high degree of purity can be produced with little additional effort.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Eingeben der Metallschmelze die schmelzenaufnehmenden Ausnehmungen des Gießwerkzeugs evakuiert werden, die Metallschmelze dann mit geringer Strömungsgeschwindigkeit in die schmelzenaufnehmenden Ausnehmungen eingedrückt und der Nachdruck über einen angießfernen Schmelzenüberschuß ausgeübt wird.According to the invention, this object is achieved in that prior to entering the molten metal evacuates the melt-receiving recesses of the casting tool the molten metal then flows into the molten metal at a low flow rate Depressed recesses and the holding pressure over an excess of melt distant from the casting is exercised.
Da bei der Erfindung mit niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten während der Formfüllung gearbeitet wird, lassen sich, ähnlich wie beim Kokillengießverfahren, jedoch anders als beim Druckgießverfahren, auch Legierungen mit hohem Reinheitsgrad, die eloxierfähig sind, verarbeiten. Dabei wird eine mit dem Druckgießverfahren vergleichbar gute Formfüllung, insbesondere unter Berücksichtigung des Volumenschrumpfes der Schmelze im Laufe deren Erstarrung, erzielt, da der angießferne Schmelzenüberschuß im Anschluß an die Formfüllung einem mechanischen, vorzugsweise pneumatischen Nachdruck ausgesetzt wird, so daß von dem Schmelzenüberschuß ein Teil zurück in den Formhohlraum fließen kann und damit den Volumenschrumpf ausgleicht. Da hinsichtlich des Volumens an überschüssiger Schmelzenmasse beim erfindungsgemäßen Verfahren grundsätzlich keine Beschränkungen vorliegen, spielt die Bildung einer nicht mehr fließfähigen, teilweise erstarrten Außenhaut beim Nachdrücken nicht die Rolle wie beim Nachdrücken seitens des Eingießsystems, da in dem Schmelzenüberschuß stets eine ausreichende Menge an noch fließfähiger Masse enthalten ist. Außerdem sind die von der fließfähigen Masse bis zum Formhohlraum zurückzulegenden Wege kürzer als beim angießseitigen Nachdrücken, so daß wegen der geringeren Druckverluste mit geringeren Druckhöhen ausgekommen wird. Dieser Vorteil in Verbindung mit dem nur bei niedrigen Drücken erfolgenden Einschieben der Metallschmelze in den Formhohlraum erfordert nur geringe Werkzeugschließkräfte und damit vergleichsweise einfach aufgebaute unkomplizierte Werkzeuge und Zusatzausrüstungen. Durch das vor der Formfüllung vorgenommene Evakuieren des Formhohlraums wird weiter sichergestellt, daß selbst bei hochverwickelten Guß stücken das Auftreten von Luft- oder Gaseinschlüssen vermieden wird, wobei sich die Evakuierung der schmelzenaufnehmenden Ausnehmungen einfacher als beim Druckgießverfahren realisieren läßt, da wegen des Arbeitens mit niederen Drücken praktisch keine Abdichtungsprobleme entstehen.As in the invention with low flow rates during the mold filling is worked, similar to the gravity die casting process, However, unlike the die-casting process, alloys with a high degree of purity are also possible, that can be anodized. One can be compared to the die casting process good mold filling, especially taking into account the volume shrinkage of the Melt in the course of its solidification, achieved because the excess melt distant from the casting following the filling of the mold, a mechanical, preferably pneumatic, holding pressure is exposed, so that a part of the excess melt back into the mold cavity can flow and thus compensates for the volume shrinkage. As in terms of volume of excess melt mass at method according to the invention In principle, there are no restrictions, the formation of a no longer plays Flowable, partially solidified outer skin does not play the role as it is when pushed back when pushing down on the part of the pouring system, since always in the excess melt it contains a sufficient amount of still flowable mass. Also are the distances to be covered from the flowable mass to the mold cavity are shorter than when pressing on the sprue side, so that because of the lower pressure losses with lower pressure heights is managed. This benefit in conjunction with the only the molten metal is pushed into the mold cavity at low pressures requires only low mold clamping forces and thus a comparatively simple structure uncomplicated tools and additional equipment. By doing before the mold was filled Evacuating the mold cavity will further ensure that even with highly entangled Cast pieces the occurrence of air or gas inclusions is avoided, whereby evacuation of the melt-absorbing recesses is easier than with the die-casting process can be realized, since practically no sealing problems because of the work with low pressures develop.
Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die schmelzenaufnehmenden Ausnehmungen des Gießwerkzeugs auf einen Unterdruck evakuiert werden, der um 0,1 bis 0,9 at unter dem Atmosphärendruck liegt. Für eine ausreichende Füllung des Formhohlraums und einen Ausgleich des bei der Erstarrung der Schmelze im Formhohlraum sich einstellenden Volumenschrumpfes reicht es gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung aus, daß die Metallschmelze einem Nachdruck von 2 bis 1Obar,vorzugsweise 5 bis 6bar,ausgesetzt wird. Dagegen liegen die z.B. in der DT-AS 2 450 805 vorgeschlagenen Nachdruckhöhen zwischen 50 und 100 bar.A development of the invention is characterized in that the Melt-absorbing recesses of the casting tool evacuated to a negative pressure which is 0.1 to 0.9 atm below atmospheric pressure. For sufficient Filling the mold cavity and compensating for the solidification of the melt According to another, it is sufficient for the volume shrinkage that occurs in the mold cavity Development of the invention from that the molten metal has a holding pressure of 2 to 10 bar, preferably 5 to 6 bar, is exposed. In contrast, they are, for example, in the DT-AS 2 450 805 suggested holding pressure levels between 50 and 100 bar.
Die Metallschmelze kann in den Formhohlraum in bekannter Weise mittels eines Kolbens eingeschoben werden, oder sie wird gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung durch das Vakuum in den Formhohlraum eingezogen.The molten metal can be in the mold cavity in a known manner by means a piston are inserted, or it is according to another development of the invention drawn into the mold cavity by the vacuum.
Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßige Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Verbinden der schmelzenaufnehmenden Ausnehmungen im GieB-werkzeug mit einer Uhterdruckguelleund einer Einrichtung zur Druckbeaufschlagung der im Uberlaufkanal aufgestiegenen Metallschmelze.Appropriate for carrying out the method according to the invention Device is characterized by a device for connecting the melt-absorbing Recesses in the casting tool with a Uhterdruckguelle and a device for Pressurization of the molten metal that has risen in the overflow channel.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Einrichtung zur Druckbeaufschlagung der im Überlaufkanal aufgestiegenen Metallschmelze ein das dem Formhohlraum abgewandte Ende des Uberlaufkanals abdeckendes Hohlteil ist, dessen Innenraum wahlweise mit der Unterdruckquelle oder einer Druckmediumquelle verbindbar ist. Das abdeckende Hohlteil kann entweder ein napfartiger Kolben sein, der in das besagte Ende des Uberlaufkanals dichtend einschiebbar ist, oder eine Glocke, die in dichtendem Eingriff mit einem das besagte Ende des Uberlaufkanals umgebenden Oberflächenbereich des Gießwerkzeugs bringbar ist.A preferred development of the device is characterized by this from that the device for pressurizing the ascended in the overflow channel Molten metal covering the end of the overflow channel facing away from the mold cavity Hollow part, the interior of which is optionally available with the vacuum source or a pressure medium source is connectable. The covering hollow part can either be a cup-like piston, which can be pushed sealingly into said end of the overflow channel, or one Bell which is in sealing engagement with the said end of the overflow channel surrounding surface area of the casting tool can be brought.
Die Umschaltung von Unterdruck auf Nachdruck soll in dem Augenblick erfolgen, wo ein ausreichender Schmelzenüberschuß im Überlaufkanal vorliegt. Zu diesem Zweck ist gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ein Druckfühler vorgesehen, der bei einer vorgegebenen Füllstandshöhe (mit entsprechendem Gefälledruck) an Metallschmelze im Uberlaufkanal anspricht. Der Druckfühler kann ein Piezoquarzkristall sein, der in Eingriff mit einem Ende eines im Gießwerkzeug verschiebbar gelagerten Schieberelementes steht, dessen anderes Ende von der im Uberlaufkanal aufgestiegenen Metallschmelze im Bereich nahe dem Formhohlraum beaufschlagbar ist.The switch from negative pressure to holding pressure should be done at that moment take place where there is a sufficient excess of melt in the overflow channel. to according to another development of the invention, a pressure sensor is used for this purpose provided that at a given fill level (with a corresponding gradient pressure) responds to molten metal in the overflow channel. The pressure sensor can be a piezo quartz crystal be in engagement with one end of a slidably mounted in the casting tool Slide element stands, the other end of which has risen from the overflow channel Metal melt can be acted upon in the area near the mold cavity.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht von einer erfindungsgemäß aufgebauten Niederdruckgießvorrichtung mit Pneumatiksystem; Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht von einer Werkzeughälfte in der Teilungsebene des Gießwerkzeugs nach Fig. 1 mit Darstellung von zwei Ausführungsformen für eine Einrichtung zum Aufbringen des Nachdrucks und Evakuierens der schmelzenaufnehmenden Ausnehmungen im Gießwerkzeug.An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing explained in more detail. 1 shows a schematic view of one according to the invention built up Low pressure casting device with pneumatic system; Fig. 2 is a partially sectioned View of a tool half in the parting plane of the casting tool according to Fig. 1 showing two embodiments for an application device the holding pressure and evacuation of the melt-absorbing recesses in the casting tool.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die erfindungsgemäße Niederdruckgießvorrichtung im wesentlichen drei Hauptkomponenten, nämlich ein Gießwerkzeug 1, eine Werkzeugfülleinrichtung und eine Nachdruckeinrichtung 13. Das Gießwerkzeug 1 besteht hier aus zwei Hälften 6, 7, die im dargestellten zusammengefahrenen Zustand zwischen sich schmelzenaufnehmende Ausnehmungen, bestehend aus dem eigentlichen Formhohlraum 3, einem zwischen diesem und der Fülleinrichtung sich erstreckenden unteren Eingießkanal 2, und einem sich nach oben an den Formhohlraum anschließenden Steiger oder Uberlaufkanal 5, bilden. Die beiden Werkzeughälften 6, 7 lassen sich mittels einer bekannten mechanischen oder hydraulischen Schließ- und öffnungseinrichtung aufeinander zu bzw.As shown in Fig. 1, the low pressure casting apparatus of the present invention comprises essentially three main components, namely a casting tool 1, a tool filling device and a holding pressure device 13. The casting tool 1 here consists of two halves 6, 7, the melt-absorbing melt between them in the collapsed state shown Recesses, consisting of the actual mold cavity 3, one between this and the filling device extending lower pouring channel 2, and a upwardly adjoining the mold cavity riser or overflow channel 5, form. The two tool halves 6, 7 can be by means of a known mechanical or hydraulic closing and opening device towards each other or
voneinander weg bewegen.move away from each other.
Wie gezeigt, steht das dem Formhohlraum 3 abgewandte untere Ende des Eingießkanals 2 mit dem Innenraum eines Zylinders 9 der Fülleinrichtung in Verbindung. Im Füllzylinder 9 ist ein mit einer hydraulischen oder pneumatischen Kolbenzylindereinrichtung 12 verbundener Kolben 10 hin und her beweglich. Des weiteren ist im Bereich des dem Gießwerkzeug 1 abgewandten Endes des Füllzylinders 9 eine Füllöffnung 11 vorgesehen, durch die die zu vergießende Schmelze in den Zylinder eingegeben werden kann.As shown, the mold cavity 3 facing away from the lower end of the Pouring channel 2 with the interior of a cylinder 9 of the filling device in connection. In the filling cylinder 9 is a hydraulic or pneumatic piston-cylinder device 12 connected piston 10 movable back and forth. Furthermore, in the area of The end of the filling cylinder 9 facing away from the casting tool 1 is provided with a filling opening 11, through which the melt to be cast can be entered into the cylinder.
Die Nachdruckeinrichtung 13 umfaßt in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ein napfförmiges Hohlteil 13, welches sich nach Art eines Kolbens in das dem Formhohlraum 3 abgewandte und sich grundsätzlich zur Außenatmosphäre öffnende Ende des Überlaufkanals 5 dichtend einschieben läßt und einen hohlen Innenraum aufweist, vgl. Fig. 2. Zur Bewegung des napfförmigen Kolbens 13 in Richtung auf und weg vom Uberlaufkanal 5 ist eine vorzugsweise pneumatisch betätigte Kolbenzylindereinrichtung 15 in axialer Ausrichtung zum Kolben 13 vorgesehen, die von einer am Gießwerkzeug 1 befestigten Tragkonsole 16 gehalten wird und deren Betätigungskolben über eine Kolbenstange 14 mit dem napfförmigen Kolben 13 verbunden ist.The holding pressure device 13 comprises in the preferred embodiment shown a cup-shaped hollow part 13, which according to Kind of a piston into that facing away from the mold cavity 3 and basically facing the outside atmosphere the opening end of the overflow channel 5 can be inserted sealingly and a hollow interior 2. To move the cup-shaped piston 13 in the direction of and away from the overflow channel 5 is a preferably pneumatically operated piston-cylinder device 15 is provided in axial alignment with the piston 13, which is supported by one on the casting tool 1 attached support bracket 16 is held and the actuating piston via a The piston rod 14 is connected to the cup-shaped piston 13.
Anstelle des durch ausgezogene Linien in Fiq. 2 gezeigten napfförmigen Kolbens 13 kann auch, wie in Fig. 2 durch gestrichelte Linien angedeutet, eine Glocke 27 vorgesehen werden, die an ihrer unteren, dem Uberlaufkanal 5 bzw. Gießwerkzeug 1 zugewandten Endfläche eine Dichtung 28 trägt. Die Dichtung 28 kann in dichtenden Eingriff mit der sich um die Mündungsöffnung des Überlaufkanals 5 erstreckenden Werkzeugfläche treten, um einen gegenüber der Außenatmosphäre abgeschlossenen Raum zu bilden, in den ein Druckmedium eingeführt oder der evakuiert werden kann.Instead of the solid lines in Fiq. 2 shown cup-shaped Piston 13 can also, as indicated by dashed lines in FIG. 2, be a bell 27 are provided, which at their lower, the overflow channel 5 or casting tool 1 facing end face carries a seal 28. The seal 28 can be in sealing Engagement with the one extending around the mouth of the overflow channel 5 Tool area step to a space that is closed off from the outside atmosphere to form into which a pressure medium can be introduced or which can be evacuated.
Wie weiter in Fig. 1 angedeutet, ist in Höhe einer mit dem Bezugszeichen 4 versehenen verengten, jedoch nicht obligatorischen Ubergangsbohrung zwischen Überlaufkanal 5 und Formhohlraum 3 in nicht näher gezeigter Weise eine im wesentlichen waagerecht sich erstreckende Bohrung in einer der Werkzeughälften 6, 7 ausgebildet. In dieser Bohrung ist ein Schieberelement 17 z.B. in Form eines Stößels oder einer Stange druckdicht verschiebbar aufgenommen. Das Schieberelement 17 ist an seinem der Ubergangsbohrung 4 zugewandten Ende so ausgebildet, daß es bündig mit der Innenwand der Bohrung 4 abschließt, während das gegenüberliegende andere Ende des Schieberelements in Eingriff mit einem Druckfühler 18 steht, bei dem es sich vorzugsweise um einen Piezoquarzkristall handelt. Das vom Druckfühler 18 abgegebene Signal wird moduliert und dazu verwendet, bei Vorliegen eines bestimmten Druckes im Überlaufkanal eine Umschaltung nachfolgend näher beschriebener Ventile von Unter- auf Überdruck vorzunehmen.As further indicated in Fig. 1, is at the level of one with the reference number 4 provided narrowed, but not compulsory transition bore between the overflow channel 5 and mold cavity 3 in a manner not shown in detail one substantially horizontally extending bore formed in one of the tool halves 6, 7. In this Bore is a slide element 17, for example in the form of a plunger or a rod added pressure-tight displaceable. The slide element 17 is at its the transition bore 4 facing end is designed so that it is flush with the inner wall of the bore 4 completes while the opposite other end of the slide member is engaged with a pressure sensor 18, which is preferably a piezo quartz crystal acts. The signal emitted by the pressure sensor 18 is modulated and used to if there is a specific Pressure in the overflow channel to change the valves described in more detail below from negative to positive pressure.
Das in Fig. 1 schematisch gezeigte pneumatische System für die vorbeschriebene Vorrichtung umfaßt eine mit dem Inneren des Kolbens 13 bzw. der Glocke 27 in Verbindung stehende Leitung 19, die über ein Zweiweaeventil 20 zu einem .Unterdruckhehälter 21 führt, der an eine Unterdruckmpe22 angeschlossen ist.The pneumatic system shown schematically in Fig. 1 for the above-described Apparatus comprises one in communication with the interior of the piston 13 and the bell 27, respectively standing line 19, which via a two-wire valve 20 to a .Underpressure container 21 leads, which is connected to a Unterdruckmpe22.
In die Leitung 19 oder gegebenenfalls direkt in den Innenraum der Hohlteile 13 bzw. 27 mündet eine weitere Leitung 22, die über ein Dreiwegeventil 25 zu einer Druckpumpe 24 führt. Das Dreiwegeventil 25 steht weiter über eine Leitung 26 mit der Kolbenzylindereinrichtung 15 zur Auf- und Abbewegung des Kolbens 13 bzw. der Glocke 27 in Verbindung.In the line 19 or optionally directly in the interior of the Hollow parts 13 and 27 opens into a further line 22, which is via a three-way valve 25 leads to a pressure pump 24. The three-way valve 25 is also via a line 26 with the piston-cylinder device 15 for the up and down movement of the piston 13 or the bell 27 in connection.
Die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Vorrichtung ist wie folgt.The operation of the device described above is as follows.
Bei zusammengefahrenen Werkzeughälften 6, 7 und in Schließstellung befindlichen Ventilen 20 und 25 wird eine dosierte Menge an Metallschmelze durch die Füllöffnuny 11 in den Füllzylinder 9 eingegeben und der Füllkolben so weit vorgeschoben, bis die öffnung 11 verschlossen ist. Anstelle des Verschließens der öffnung 11 mit dem Füllkolben kann auch eine gesonderte, nicht gezeigte und gegebenenfalls in das obige Pneumatiksystem integrierte pneumatisch betriebene Schließeinrichtung vorgesehen werden.With the tool halves 6, 7 moved together and in the closed position located valves 20 and 25 is a metered amount of molten metal through the filling opening 11 entered into the filling cylinder 9 and the filling piston pushed forward so far, until the opening 11 is closed. Instead of closing the opening 11 with the filling piston can also have a separate, not shown and possibly in the Pneumatic system integrated pneumatically operated locking device provided above will.
Bei einer bestimmten vorgeschobenen Stellung des Füllkolbens 10 wird über einen nicht gezeigten Schalter ein Signal erzeugt, welches das Dreiwegeventil 25 so beaufschlagt, daß die Leitung 26 mit der Druckpumpe 24 in Verbindung kommt, so daß die Kolbenzylindereinrichtung 15 den Kolben 13 bzw. die Glocke 27 in abdichtender Beziehung zum Überlaufkanal 5 bewegt. Ist dieser Zustand eingenommen, wird über einen ebenfalls nicht gezeigten Schalter ein weiteres Signal erzeugt, welches das Zweiwegeventil 20 in Durchlaßstellung bringt., so daß die Leitung 19 und damit die Hohlteile 13, 27mit demunterdruckxhälter 21 verbunden werden und die Luft sowie andere gasförmige Produkte aus dem Inneren der Hohlteile 13, 27, dem Uberlaufkanal 4, 5, dem Formhohlraum 3, dem Eingießkanal 2 und dem Füllzylinder 9 abgesogen werden.At a certain advanced position of the filling piston 10 Generates a signal via a switch, not shown, which the three-way valve 25 pressurized so that the line 26 comes into connection with the pressure pump 24, so that the piston-cylinder device 15, the piston 13 or the bell 27 in sealing Relation to the overflow channel 5 moved. If this state is taken, it becomes over a switch, also not shown, generates a further signal which the Brings two-way valve 20 in the open position. So that the line 19 and thus the Hollow parts 13, 27 are connected to the vacuum container 21 and the air as well other gaseous products from the interior of the hollow parts 13, 27, the overflow channel 4, 5, the mold cavity 3, the pouring channel 2 and the filling cylinder 9 are sucked off.
Im wesentlichen gleichzeitig damit schiebt sich der Füllkolben weiter vor und drückt clie im Füllzylinder 9 befindliche Metallschmelze mit erfindungsgemäß niedriger Strömungsgeschwindigkeit über den Eingießkanal 2 in den Formhohlraum 3. Nach Füllung des Formhohlraums 3 steigt überschüssige Schmelze erfindungsgemäß im Uberlaufkanal 5 auf, und bei einem bestimmten Gefälledruck an-Schmelze im Überlaufkanal entsprechend einem bestimmten Signalwert am Druckfühler 18 kommt der Füllkolben 10 zum Stillstand und wird das Ventil 20 zurück in seine Schließstellung und das Ventil 24 in eine Stellung unter weiterer Druckbeaufschlagung der Kolbenzylindereinrichtung 15 bewegt, bei der in die zuvor mit der Unterdalskquelleverbundene Leitung 19 nunmehr über die Leitung 22 ein von der Druckpumpe 24 abgegebenes Druckmedium, z.B.Essentially at the same time as this, the filling piston moves on in front of and presses the molten metal located in the filling cylinder 9 with according to the invention low flow velocity via the pouring channel 2 into the mold cavity 3. After the mold cavity 3 has been filled, excess melt rises in accordance with the invention Overflow channel 5, and at a certain gradient pressure on-melt in the overflow channel according to a certain signal value at the pressure sensor 18, the filling piston comes 10 comes to a standstill and the valve 20 is returned to its closed position and that Valve 24 in a position under further pressurization of the piston-cylinder device 15 moved, in the case of the line 19 previously connected to the Unterdalskquelle A pressure medium, e.g.
Luft oder ein inertes Gas, eingeführt wird. Das in das Innere der Hohlteile 13 bzw. 27 gelangende Druckmedium beaufschlagt die im Uberlaufkanal 5 aufgestiegene bzw. im Formhohlraum 3 befindliche Schmelze mit einem bestimmten Druck (Nachdruck), der erfindungsgemäß im Bereich von 2 bis 10 bar, vorzugsweise 5 bis 6 bar, liegen kann. Dieser Nachdruck wird solange aufrechterhalten, bis nach einer gewissen Zeit die Schmelze zur Entformung des Gußstückes ausreichend weit erstarrt ist. Danach wird der Füllkolben 10 wieder zurückgefahren, das Dreiwegeventil 25 in eine Stellung zur Ableitung des im Hohlteil 13 bzw. 27 sowie der Kolbenzylindereinrichtung 15 befindlichen Druckmediums bewegt, so daß das Hohlteil 13 bzw. 27 aus dem abdichtenden Eingriff mit dem Uberlaufkanal gelangt, und werden die beiden Werkzeughälften 6, 7 zum Entformen des Gußstückes auseinandergefahren.Air or an inert gas. That in the interior of the Pressure medium reaching hollow parts 13 or 27 acts on the pressure medium in the overflow channel 5 Melt that has risen or is located in the mold cavity 3 at a certain pressure (Holding pressure), according to the invention in the range from 2 to 10 bar, preferably 5 to 6 bar. This emphasis is maintained until after one For a certain time the melt solidifies sufficiently for the casting to be removed from the mold is. Then the filling piston 10 is moved back again, the three-way valve 25 into a position for deriving the in the hollow part 13 or 27 and the piston-cylinder device 15 located pressure medium moves so that the hollow part 13 or 27 from the sealing Engages with the overflow channel, and the two tool halves 6, 7 moved apart to remove the casting.
Die wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind somit: Evakuieren der schmelzenaufnehmenden Ausnehmungen des GieSwqrkzeuqs auf einen Unterdruck , der um 0,1 bis 0,9 at unter dem Atmosphärendruck lieg6,= Einishieben einer dosierten Menge an Metallschmelze mit niedriger Strömungsg-eSChWindigkeit (relativ zu beim Druckgießen verwendeten Strömungsgesehwi-ndigkeiten von 20 bis 120 m/sec) in die schmelzenaufnehmenden Ausnehmungen des Gießwerkzeugs, und Aufbringen eines Nachdrucks in einer Höhe von 2 bis 10 bar, vorzugsweise 5 bis 6 bar, auf einen angießfernen Schmelzenüberschuß in den schmelzenaufnehmenden Ausnehmungen des Gießwerkzeugs. Das erfindungsgemäße Niederdruck-Gießverfahren stellt damit eine Zwischenstufe zwischen dem reinen Gießen in Kokille und dem Druckgießen dar. Es versteht sich jedoch, daß die Verfahrensschritte Evakuieren der schmelzenaufnehmenden Ausnehmungen des Gießwerkzeugs und Nachdrücken auf einen angießfernen Schmelzenüberschuß erfolgreich auch beim reinen Gießen in Kokille angewandt werden können, und daher die Füllung des Formhohlraums alleine durch Schwerkraft ebenso in den Schutzbereich der Erfindung eingeschlossen ist. Des weiteren versteht es sich, daß die Druckbeaufschlagung des angießfernen Schmelzenüberschusses statt durch die beschriebene pneumatische Weise auch mechanisch, z.B. mit Hilfe eines in den Überlaufkanal eingeführten Kolbens erfolgen kann. Diese und andere vom Fachmann bei Kenntnis der erfindungsgemäßen Lehre sich anbietenden Modifikationen sollen ebenfalls eingeschlossen sein.The essential features of the method according to the invention are thus: Evacuate the melt-absorbing recesses of the GieSwqrkzeuqs to a negative pressure that is 0.1 to 0.9 at below atmospheric pressure6, = Injecting a metered amount of molten metal with a low flow rate (relative to flow resistances from 20 to 120 m / sec) into the melt-absorbing recesses of the casting tool, and application a holding pressure at a level of 2 to 10 bar, preferably 5 to 6 bar, to one Any excess melt in the melt-absorbing recesses of the casting tool away from the casting. The low-pressure casting process according to the invention thus represents an intermediate stage between the pure casting in chill mold and die casting. It goes without saying, however, that the process steps evacuating the melt-absorbing recesses of the casting tool and pressing on a melt excess remote from the pouring is also successful with Pure casting in permanent mold can be applied, and therefore the filling of the mold cavity Also included within the scope of the invention by gravity alone is. Furthermore, it goes without saying that the pressurization of the Melt surplus mechanically instead of using the pneumatic method described, e.g. with the help of a piston inserted into the overflow channel. These and others suggested by those skilled in the art with knowledge of the teaching according to the invention Modifications are also intended to be included.
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Claims (10)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782818442 DE2818442A1 (en) | 1978-04-27 | 1978-04-27 | Low pressure die casting for non-ferrous metals - applying vacuum followed by finishing pressure |
| JP5075179A JPS54151513A (en) | 1978-04-27 | 1979-04-24 | Low pressure dieecasting of metal* particularly of ne metal and apparatus therefor |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102024200069A1 (en) * | 2024-01-04 | 2025-07-10 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Process for casting components |
-
1978
- 1978-04-27 DE DE19782818442 patent/DE2818442A1/en not_active Ceased
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