DE4440768C1

DE4440768C1 - Vorrichtung zum Gießen von Metallen

Info

Publication number: DE4440768C1
Application number: DE4440768A
Authority: DE
Original assignee: Bachmann Giesserei & Formen
Current assignee: Bachmann Giesserei & Formen
Priority date: 1994-11-15
Filing date: 1994-11-15
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2014-11-16
Also published as: EP0711616A2; EP0711616A3; CA2162800A1; JPH08224651A; DE59506022D1; US5657812A; EP0711616B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gießen von Metallen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen werden bspw. bei der Herstellung verlorener Kerne für Kunststoff-Spritzgußteile angewandt, wie sie u. a. in der Automobilindustrie eingesetzt werden. Da hierbei fallender Guß vermieden werden muß, wird die Schmelze aus dem Schmelzebehälter über die Gießleitung von unten in die Gießform eingefüllt und anschließend bspw. der Gießdruck solange aufrechterhalten, bis das Metall in der Gießform vollständig erstarrt ist. Um das erstarrte Gußteil aus der Form zu entnehmen und um das Werkzeug zu wechseln, muß die Verbindung zwischen der Gießleitung und der Gießform unter brochen werden, wobei kein flüssiges Metall ausfließen darf. Gleichzeitig soll aber die Gießleitung nicht vollständig entleert werden, um für den nächsten Gießvorgang Zeit zu sparen und Ablagerungen an den Wänden der Gießleitung zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird der Metallspiegel in der Leitung so eingestellt, daß er etwas unterhalb der Trenn stelle zwischen Gießform und Leitung stabil steht. Bei einer bekannten Vorrichtung wird das Metallniveau im System über ein Steigrohr vorgegeben, dessen Höhe dem gewünschten Metallniveau entspricht. An der dem gewünschten Metallniveau entsprechenden Höhe ist in dem Steigrohr eine Überströmöffnung vorgesehen, die über ein Überströmventil geöffnet werden kann. Nach Beendigung des Gießvorgangs wird die Überströmöffnung geöffnet, so daß überschüssiges Metall abfließen kann. Die Gießleitung und das Steigrohr bilden kommunizierende Röhren, so daß das Metallniveau in der Gießleitung nicht unter die durch die Überströmöffnung des Steigrohrs vorgegebene Höhe absinken kann. Hierbei wird ein Zurückfließen der Schmelze aus der Gießleitung in den Vorratsbehälter durch ein Rück schlagventil verhindert. Bei der bekannten Vorrichtung ist das Steigrohr außerhalb des Schmelzbehälters angeordnet, so daß es beheizt werden muß, um ein Erstarren der Schmelze in dem Steigrohr zu verhindern. Die über die Überströmöffnung abfließende Schmelze wird frei in den Schmelzebehälter zurückgeleitet. Da das flüssige Metall hierbei mit Luft in Berührung kommt, kann es zu einer Oxidation kommen, die die Qualität der Schmelze beeinträchtigt.

Die DE-AS 26 48 730 beschreibt eine Maschine zum Gießen unter Niederdruck oder unter Gegendruck, die von einem hermetisch abgeschlossenen Haupttiegel für Schmelze gespeist wird, welcher außerhalb der Maschine montiert ist und seinerseits mittels Steuergliedern mit einem Behälter für umlaufendes inertes Gas verbunden ist. Zum direkten Speisen der Gießform mit Schmelze ist ein Zwischentiegel vorgesehen, der außerhalb der Maschine angeordnet ist und durch sein unteres Ende mittels einer Siphon-Metalleitung mit der Gießform verbunden ist und in seinem oberen Ende mittels einer zweiten Metallei tung mit dem Haupttiegel für Schmelze verbunden ist, wobei die Einlauföffnung der zweiten Metalleitung durch einen steuer baren gasdichten Verschluß geöffnet und geschlossen wird, und das obere Knie der Siphon-Metalleitung mit einem Gaskissen versehen ist und in einem Niveau nahe dem Einlauf der Gießform liegt, während das untere Knie der Siphon-Metalleitung, die unter der Gießform angeordnet ist, mit einem Sperrventil versehen ist. Alle diese Elemente sind hermetisch abge schlossen und werden mittels Steuergliedern mit umlaufendem inertem Gas gespeist, wobei die Steuerglieder im oberen Knie der Siphon-Metalleitung und den oberen Bereichen des Zwischen tiegels und des Haupttiegels montiert sind. Die Niveau regulierung des Metallspiegels erfolgt über die Siphon- Metalleitung und das Sperrventil. Die Siphon-Metalleitung ist aber außerhalb des Schmelzetiegels angeordnet. Es ergeben sich somit die oben beschriebenen Nachteile.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Einstellung des Metallniveaus in dem System zu ermöglichen, ohne daß zusätzli che Heizvorrichtungen für das Steigrohr benötigt werden.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Auf diese Weise wird die in dem Steigrohr enthaltene Schmelze automa tisch auf Schmelztemperatur gehalten, so daß keine zusätzli chen Heizvorrichtungen benötigt werden. Außerdem werden die Wege für das Zurück fließen des Metalls aus dem Steigrohr in den Schmelzebehälter verkürzt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist über der Schmelze ein inertes Medium vorgesehen, und die Über strömöffnung des Steigrohrs liegt unterhalb des Spiegels des Inertmediums. Hierdurch wird sichergestellt, daß das aus der Überströmöffnung austretende flüssige Metall nicht mit Luft in Berührung kommt, so daß eine Oxidation verhindert und eine optimale Qualität der Schmelze gewährleistet wird. Durch das über der Schmelze vorgesehene inerte Medium wird außerdem eine Oxidation am Metallspiegel des Schmelzebehälters verhin dert.

In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist das inerte Medium eine inerte Flüssigkeit, insbesondere Glykol, da hier durch die Handhabung wesentlich vereinfacht wird. Als Alter native kann auch ein inertes Gas, vorzugsweise Stickstoff, verwendet werden.

Um zu verhindern, daß im Laufe der Zeit das Niveau des iner ten Mediums in dem Schmelzebehälter so weit absinkt, daß die Überströmöffnung des Steigrohrs oberhalb der Inertflüssigkeit liegt, sind erfindungsgemäß in dem Schmelzebehälter Füll standsmesser vorgesehen, über die das Niveau der Schmelze und/oder des inerten Mediums feststellbar ist. Somit kann rechtzeitig neue Schmelze zugeführt werden.

Zur Vermeidung des Austretens von flüssigem Metall beim Tren nen der Verbindung zwischen Gießform und Gießleitung, liegt die Höhe der Überströmöffnung vorzugsweise auf oder etwas unterhalb der Höhe der Trennstelle von Gießleitung und Gieß form.

In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist die Länge des Steigrohrs veränderbar, um an verschiedene Werkzeugdimensio nen anpaßbar zu sein.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Überströmventil in Abstimmung mit dem Gießvorgang öffenbar und verschließbar. Da beim öffnen des Überströmventils eine Druckentlastung in der Gießleitung erfolgt, kann über das Überströmventil der Gießvorgang gezielt beendet werden.

Vorzugsweise ist hierbei das Überströmventil über eine au ßerhalb des Schmelzbehälters liegende Kontrolleinrichtung betätigbar.

Üblicherweise wird bei gattungsgemäßen Vorrichtungen die Schmelze über eine Pumpe zu der Gießform gefördert. Die für den Pumpvorgang nötigen Ventile sind in einem Ventilblock angeordnet, von dem die Gießleitung abzweigt. In Weiterbil dung des Erfindungsgedankens zweigt das Steigrohr innerhalb des Ventilblocks von der Gießleitung ab, so daß das Steig rohr, das Überströmventil und der Ventilblock eine Baueinheit bilden, die vormontiert in den Schmelzebehälter eingesetzt werden kann.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den An sprüchen oder deren Rückbeziehung.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gießvorrichtung.

In einem Schmelzebehälter 1, bspw. einem isolierten doppel wandigen Stahltank, ist flüssiges Metall 2, insbesondere eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, enthalten. Das Metall 2 wird über eine bspw. flexible, beheizte Gießleitung 3 einer Gießform 4 zugeführt, in die das Metall von unten nach oben eingefüllt wird. Das flüssige Metall 2 wird dabei unter Druck in die Gießform 4 eingepreßt, wobei die in der Gießform 4 enthaltene Luft durch einen zwischen den Formhälften 5, 6 bestehenden Spalt 7 oder ein nicht dargestelltes Entlastungs ventil entweicht.

Das Metall 2 wird aus dem Schmelzebehälter 1 über eine Do sierpumpe 8 in die Gießleitung 3 und die Gießform 4 geför dert. Die Dosierpumpe 8 ist als Kolbenpumpe ausgebildet, wobei der Kolben 9 bspw. hydraulisch über eine Antriebsein richtung 10 antreibbar ist. Üblicherweise wird dabei flüssi ges Metall durch Anheben des Kolbens 9 über einen Ansaugkanal 11 in die Zylinderkammer 12 eingesaugt und nach Schließen eines Ventils 13 durch Absenken des Kolbens 9 in die Gießlei tung 3 eingepreßt. Die Gießleitung 3 ist dabei durch ein Rückschlagventil 14 abgesperrt, so daß bei Druckentlastung keine Schmelze in den Schmelzebehälter zurückfließen kann. Die Dosierpumpe 8 und die zugehörigen Ventile 13, 14 sind in einem Ventilblock 15 vorgesehen, der als Baueinheit vormon tiert in den Schmelzebehälter 1 einsetzbar ist.

Von der Gießleitung 3 zweigt innerhalb des Ventilblocks 15 ein Steigrohr 16 ab, das innerhalb des Schmelzebehälters 1 wenigstens über einen Teil seiner Höhe von der Schmelze 2 umgeben ist. Dadurch wird sichergestellt, daß das in dem Steigrohr enthaltene Metall nicht abkühlt bzw. erstarrt. Das Steigrohr 16 weist eine Überströmöffnung 17 auf, die durch ein Überström- oder Bypassventil 18 geöffnet bzw. verschlos sen werden kann. Das Überströmventil 18 wird über eine aus serhalb des Schmelzebehälters 1 liegende Kontrolleinrichtung 19 betätigt.

Auf dem flüssigen Metall 2 ist eine inerte Flüssigkeit 20, inbesondere Glykol, vorgesehen, die eine Oxidation am Schmel zespiegel verhindert. Statt der Flüssigkeit kann auch ein Gas, vorzugsweise Stickstoff, verwendet werden. Das Niveau der inerten Flüssigkeit 20 übersteigt die Überströmöffnung 17 des Steigrohrs 16. Um das Niveau des Schmelzspiegels sowie des Spiegels der inerten Flüssigkeit 20 kontrollieren zu können, sind Füllstandsmesser 21, 22 vorgesehen. Die Tempera tur der Schmelze wird außerdem über einen Temperaturfühler 23 überwacht.

Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrich tung beschrieben.

Zum Gießen bspw. eines verlorenen Kernes 24 für Kunststoff- Spritzgußteile, wie sie u. a. zur Serienfertigung von Kunst stoffteilen in der Automobilindustrie verwendet werden, wird das flüssige Metall 2 mittels der Dosierpumpe 8 über die Gießleitung 3 von unten nach oben in die Gießform 4 einge füllt, wobei der Gießdruck bspw. solange aufrechterhalten wird, bis das Metall in der Gießform 4 erstarrt ist. Zum Entnehmen des Kernes 24 aus der Gießform 4 oder zum Wechseln des Werkzeugs muß die Verbindung zwischen der Gießleitung 3 und der Gießform 4 unterbrochen werden. Um dabei ein Heraus fließen des flüssigen Metalls 2 aus der Gießleitung 3 zu verhindern, muß das Metallniveau 25 im System etwas unterhalb der Trennstelle 26 zwischen Gießleitung 3 und Gießform 4 eingestellt werden.

Zu diesem Zweck wird das Überströmventil 18 des Steigrohrs 16 geöffnet, was eine Druckentlastung in der Gießleitung 3 be wirkt, wobei überschüssiges Metall über die Überströmöffnung 17 in den Schmelzebehälter 1 zurückfließen kann. Das Steig rohr 16 und die Gießleitung 3 bilden kommunizierende Röhren, so daß das Metallniveau 25 in der Gießleitung 3 nicht unter die Höhe der Überströmöffnung 17 absinken kann. Durch eine entsprechende Einstellung der Länge des Steigrohrs 16 kann somit die Höhe des Metallniveaus 25 in der Gießleitung 3 genau eingestellt werden. Ein Zurückfließen des Metalls in den Schmelzebehälter 1 wird durch das Rückschlagventil 14 in dem Ventilblock 15 verhindert.

Da über dem flüssigen Metall 2 in dem Schmelzebehälter 1 die inerte Flüssigkeit 20, insbesondere Glykol, vorgesehen ist, die auch die Überströmöffnung 17 des Steigrohrs 16 über steigt, kommt das aus der Überströmöffnung 17 des Steigrohrs 16 austretende Metall nicht mit Luft in Berührung, sondern fließt durch die inerte Flüssigkeit 20 in das Schmelzebad zurück. Dadurch wird eine Oxidation des zurückfließenden Metalls verhindert und die Schmelze 2 behält die gewünschte Zusammensetzung.

Um zu verhindern, daß das Niveau der inerten Flüssigkeit 20 bis unterhalb der Überströmöffnung 17 sinkt, wird das Niveau der Schmelze 2 und der inerten Flüssigkeit 20 über die Füll standsmesser 21, 22 überwacht, so daß rechtzeitig zusätzliche Schmelze zugeführt werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird somit das Metall niveau 25 in der Gießleitung 3 auf einfache Weise auf der gewünschten Höhe gehalten, wobei eine zusätzliche Heizung für das Steigrohr 16 nicht benötigt wird. Gleichzeitig wird eine Oxidation des über die Überströmöffnung 17 zurückfließenden Metalls durch die inerte Flüssigkeit 20 zuverlässig verhin dert.

Bezugszeichenliste

1 Schmelzebehälter
2 flüssiges Metall
3 Gießleitung
4 Gießform
5 Formhälfte
6 Formhälfte
7 Spalte
8 Dosierpumpe
9 Kolben
10 Antriebseinrichtung
11 Ansaugkanal
12 Zylinderkammer
13 Ventil
14 Rückschlagventil
15 Ventilblock
16 Steigrohr
17 Überströmöffnung
18 Überströmventil
19 Kontrolleinrichtung
20 inerte Flüssigkeit
21 Füllstandsmesser
22 Füllstandsmesser
23 Temperaturfühler
24 Kern
25 Metallniveau
26 Trennstelle

Claims

1. Vorrichtung zum Gießen von Metallen, inbesondere von Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt, mit einem Schmelzebe hälter (1), der über eine Gießleitung (3) mit einer Gießform (4) verbunden ist, mit einem von der Gießleitung (3) abzwei genden Steigrohr (16), das eine Überströmöffnung (17) auf weist, über die das Niveau (25) des Metallspiegels in der Gießleitung (3) einstellbar ist und die über ein Überström ventil (18) öffenbar und verschließbar ist, und mit einem Rückschlagventil (14) in der Gießleitung (3), das ein Zurück fließen der Schmelze in den Schmelzebehälter (1) verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (16) innerhalb des Schmelzebehälters (1) angeordnet ist und wenigstens über einen Teil seiner Höhe von der Schmelze umgeben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über der Schmelze (2) ein inertes Medium (20) vorgesehen ist, und daß die Überströmöffnung (17) des Steigrohrs (16) un terhalb des Spiegels des inerten Mediums (20) liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Medium (20) eine inerte Flüssigkeit, insbesondere Glykol ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Medium (20) ein Gas, insbesondere Stickstoff, ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schmelzebehälter (1) Füllstands messer (21, 22) vorgesehen sind, über die das Niveau der Schmelze und/oder des inerten Mediums (20) feststellbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Überströmöffnung (17) auf oder etwas unterhalb der Höhe der Trennstelle (26) von Gieß leitung (3) und Gießform (4) liegt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Steigrohrs (16) veränderbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (18) in Abstimmung mit dem Gießvorgang öffenbar und verschließbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (18) über eine aus serhalb des Schmelzebehälters (1) liegende Kontrolleinrich tung (19) betätigbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Schmelze über eine Pumpe (8) zu der Gießform (4) gefördert wird und die für den Pumpvorgang nötigen Ventile (13, 14) in einem Ventilblock (15) angeordnet sind, von dem die Gießlei tung (3) abzweigt, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (16) innerhalb des Ventilblocks (15) von der Gießleitung (3) abzweigt.