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EP3613520A1 - Vergiessen von metallen - Google Patents

Vergiessen von metallen Download PDF

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Publication number
EP3613520A1
EP3613520A1 EP18189842.0A EP18189842A EP3613520A1 EP 3613520 A1 EP3613520 A1 EP 3613520A1 EP 18189842 A EP18189842 A EP 18189842A EP 3613520 A1 EP3613520 A1 EP 3613520A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
chamber
chambers
bolt
die
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP18189842.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3613520B1 (de
Inventor
Michael Just
Holger Rammensee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GF Casting Solutions AG
Original Assignee
GF Casting Solutions AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GF Casting Solutions AG filed Critical GF Casting Solutions AG
Priority to EP18189842.0A priority Critical patent/EP3613520B1/de
Priority to US16/544,951 priority patent/US11040394B2/en
Priority to JP2019150210A priority patent/JP2020028918A/ja
Priority to CN201910774807.3A priority patent/CN110842170B/zh
Publication of EP3613520A1 publication Critical patent/EP3613520A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3613520B1 publication Critical patent/EP3613520B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • 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
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2015—Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/2053—Means for forcing the molten metal into the die using two or more cooperating injection pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • 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
    • B22D17/08—Cold chamber machines, i.e. with unheated press chamber into which molten metal is ladled
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • 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
    • B22D17/007—Semi-solid pressure die casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • 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
    • B22D17/02—Hot chamber machines, i.e. with heated press chamber in which metal is melted
    • B22D17/04—Plunger machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • 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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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D17/20—Accessories: Details
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    • B22D17/203—Injection pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2015—Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/2038—Heating, cooling or lubricating the injection unit

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for casting metals, preferably light metals under pressure in the cold chamber process, comprising a die casting machine, a feeder and a changer, a bolt from the metal to be cast being inserted into a casting chamber and fed to the die casting machine and exchanged.
  • Methods and devices for casting metals under pressure are known from the prior art and are preferably used for light metals.
  • the die casting machine and the furnace are arranged separately from one another and the required melt, which is melted in the furnace, is fed manually or automatically to the casting chamber in the die casting machine.
  • Such processes require a large amount of energy since mostly large quantities are melted in the furnaces because the furnaces are made up for large quantities and smaller batches have to be increased accordingly to a quantity which an furnace requires.
  • These amounts of melt must then be kept warm if the entire amount is not required immediately for casting. This requires additional energy to keep the melt warm as well as additional logistical and personnel expenses, all of which require a high amount of energy and corresponding additional costs. This also has a negative impact on the number of alloys.
  • the DE 100 43 717 A1 discloses a method and a device in which the material, which is provided as a bolt, is preheated in a preparation room or a press and is then transferred via a channel into the casting chamber.
  • the EP 0 936 010 A1 discloses a process in which the melt is transferred to a casting chamber which is heated by induction and as a result no undesirable temperature gradient arises. However, here too the melt must be melted in an oven beforehand.
  • the metal to be cast is inserted as a bolt into one of the at least two casting chambers and then melted, even small batches of metal alloys can be cast for smaller quantities of cast parts. This enables a more precise adjustment of the amount of melt that is required since no furnace has to be filled by a corresponding amount Preserve melt to be able to operate the furnace and prevent the metals from melting again for further batches. This, in turn, saves energy and there is no need to repeatedly melt residual material. Because the amount of alloy can be matched to the number of castings required, a higher variety of alloys can also be cast.
  • the casting chamber is fed to the die casting machine with the bolt inserted therein from the metal to be cast, preferably a light metal.
  • a changer is used to change the casting chamber into the die casting machine, and the casting chamber is also replaced by the latter.
  • the feeding and changing of the casting chambers in and out of the die casting machine takes place on the basis of at least two casting chambers present in the device, the changing process taking place alternately.
  • the device can also have more than just two casting chambers which are alternately fed and removed from the die casting machine. This enables a quick die casting process since the casting chambers heat the metal to almost below the liquidus temperature before the die casting machine is fed in and the bolt is melted into the liquid state in the die casting machine. By heating the metal in the casting chamber by means of induction, precise and quick heating is possible.
  • the bolt made of the metal to be cast preferably light metal
  • the metal to be cast is heated to almost below the liquidus temperature, i.e. it is heated to the point before it changes to the liquid state. This enables quick liquefaction when the casting chamber is inserted in the die casting machine and thus a quick casting process.
  • the complete melting of the bolt preferably takes place inductively. This ensures precise and quick melting into the liquid state. It is advantageous if the metal to be cast is warmed up to close to the liquidus temperature before changing the casting chamber into the die casting machine is also inductive.
  • the heating of the bolt in the casting chamber is preferably carried out before the die casting machine is exchanged, as after the casting chamber is replaced in the die casting machine, by means of the same induction element which is arranged in the casting chamber.
  • the stud is heated up to below the liquidus temperature of the stud before it is fed into and replaced on the die casting machine, that is, not yet liquefied.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention is that the casting chamber is completely closed after the bolt has been inserted, this preferably being closed with the casting piston. This allows the casting chamber to be almost 100% filled with the metal to be cast, which reduces air pockets and significantly improves the quality of the castings.
  • the opening for inserting the bolt from the metal to be cast is preferably closed by means of the casting piston by moving up to the bolt and closing the casting chamber.
  • the invention is preferably also characterized in that, before the metal to be cast is poured into the cavities to be filled, a closure system clears the pouring opening in the casting chamber.
  • a closure system on the opposite end of the casting chamber from the casting piston, which, when the metal to be cast is at the desired temperature and is liquid, releases the pouring opening, preferably by moving the closing system backwards or in the same direction in which the casting piston is located moves when the melt is pressed, which enables the cavities to be filled with the molten metal.
  • the device for casting metals preferably light metals under pressure in the cold chamber method
  • the device has at least two casting chambers which are alternately fed to the die casting machine, a bolt being inserted in each of the casting chambers, which preferably consists of light metal from the metal to be cast. This enables the desired metal to be poured in portions.
  • the device can also have more than two casting chambers, which are alternately fed to the die casting machine and exchanged or exchanged.
  • a feed can take place horizontally to the die casting machine or also vertically by means of a transport system, just as a revolver-like arrangement is conceivable or other feed systems.
  • a preferred embodiment is that the casting chambers have an induction heating element.
  • Each casting chamber has its own induction heating element, which enables the stud to be heated quickly and precisely from the metal to be cast.
  • the induction heating element is preferably arranged along the circumference of the casting chamber and ensures homogeneous heating of the bolt.
  • the casting chambers preferably each have a closure system which closes the pouring opening in the casting chamber and is released shortly before the cavities are filled.
  • the closure system is preferably arranged at the other end of the casting chamber opposite the casting piston. As soon as the metal has reached the desired temperature or is liquid, the closure system opens the pouring opening for pouring the liquid metal into the cavities.
  • a piston is preferably provided for this purpose, which moves backwards and thereby opens the opening for the liquid metal.
  • the device has a piston coupling system and the casting chambers each have a casting piston, wherein when the casting chamber is changed by means of a changer from the feed into the die casting machine, the casting piston is connected to the piston coupling system with the die casting machine.
  • the casting piston is connected to a drive system in the die casting machine in order to press the molten metal in the casting piston into the cavities. Since the casting piston and the locking system are available for each casting chamber also the advantage that the casting chamber can be completely closed and is therefore almost 100% fillable. It has been shown to be advantageous if the casting chambers are arranged in a closed circuit with respect to one another and are alternately fed to the die casting machine. This circuit can correspond to a feed that runs vertically and horizontally, such as a conveyor belt or also a revolver in which the casting chambers are arranged concentrically around a fulcrum, as are other feeds.
  • FIG. 1 The drawing shown shows a casting chamber 2 of a device 1 according to the invention, wherein the bolt 5 made of metal to be cast is already inserted and the casting chamber 2 is completely closed.
  • the induction heating element 3 is arranged along the circumference of the casting chamber 2, which preferably extends over the length of the casting chamber 2 in order to ensure homogeneous heating of the bolt 5. It can be clearly seen that by introducing the metal to be cast as a solid, a filling of the casting chamber 2 of almost 100% can be achieved, which benefits the reduction of air pockets in the cast part.
  • the bolt is inserted through the insertion opening 9 into the casting chamber 2, as can be seen in FIG Fig.
  • the casting piston 4 then moves up to the pin 5 and the closure system 6 keeps the pouring opening 8 closed, as a result of which the casting chamber is completely closed.
  • Locking system 6 a locking piston is preferably used, although other possibilities are also conceivable.
  • the piston coupling system 7 arranged on the casting piston 4 serves to connect the casting piston 4 to the die casting machine 10 or to a drive provided for pressing the molten metal via the pouring opening 8 into the cavities.
  • Fig. 2 shows a step-by-step representation of the method in a casting chamber 2 of the device 1, the bolt 5 being inserted from the metal to be cast into the casting chamber 2 in position A and the casting piston 4 moving towards the bolt 5 in order to close the casting chamber 2.
  • position B it can be seen that the casting chamber 2 is completely closed and an almost filling of 100% is achieved.
  • the casting chamber 2 or the bolt 5 is heated by means of the induction heating element 3, the heating taking place close to below the liquidus temperature before being inserted into the die casting machine 10, preferably during the feeding 11 of the casting chamber 2 to the die casting machine 10, see 3 and 4 ,
  • the casting chamber 2 is replaced in the die casting machine 10 or the casting chamber 2 arranged in front of it in the die casting machine 10 is replaced.
  • Position C shows the position in which the casting chamber 2 is already arranged in the die casting machine 10 and the metal is liquid and has the desired temperature for casting.
  • the closure system 6 opens the pouring opening 8 and the casting piston 4, which is connected to a drive via the piston coupling system 7, presses the liquid metal into the cavities via the pouring opening 8, which can be seen in FIG.
  • FIG. 3 and 4 show possible feeds 11 of the casting chambers 2 to the die casting machine 10.
  • Fig. 3 shows a horizontal feed 11, wherein a vertical feed of casting chambers 2 is also conceivable.
  • the number of casting chambers 2 is to be matched to the device 1 or speed and capacity, with at least two casting chambers 2 having to be arranged in a device 1 according to the invention in order to preheat to below the liquidus temperature and then heat in the die casting machine 10 until the metal is liquid is to be carried out or to ensure an optimal and economical process.
  • Fig. 4 shows an alternative arrangement of the casting chambers 2, which are arranged concentrically around a center and represent a kind of revolver. The transfer of the casting chambers 2 from the feed 11 to the die casting machine 10 takes place by means of a changer (not shown).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Vergiessen von Metallen vorzugsweise Leichtmetallen unter Druck im Kaltkammerverfahren mit den Schritten:• Einlegen eines Bolzens aus dem zu vergiessenden Metall in eine der mindestens zwei Giesskammern,• Zuführen und Einwechseln einer Giesskammer in eine Druckgiessmaschine, wobei die Giesskammer jeweils eine Ausgussöffnung aufweist, wobei das Zuführen und das Wechseln der Giesskammern aus mindestens zwei vorhandenen Giesskammern alternierend erfolgt,• Erwärmen des Bolzens mittels Induktion,wobei das Aufschmelzen des Bolzens in der Giesskammer nach dem Zuführen und Einwechseln der Giesskammer in die Druckgiessmaschine aber vor dem Öffnen der Ausgussöffnung der Giesskammer zur Füllung der Kavitäten vollständig erfolgt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vergiessen von Metallen vorzugsweise Leichtmetallen unter Druck im Kaltkammerverfahren beinhaltend eine Druckgiessmaschine, eine Zuführung und einen Wechsler, wobei ein Bolzen aus dem zu vergiessenden Metall in eine Giesskammer eingelegt wird und an die Druckgiessmaschine zugeführt und eingewechselt wird.
  • Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zum Vergiessen von Metallen unter Druck bekannt und werden vorzugsweise für Leichtmetalle eingesetzt. Im Kaltkammerverfahren sind die Druckgiessmaschine und der Ofen getrennt voneinander angeordnet und die erforderliche Schmelze, welche im Ofen erschmolzen wird, wird manuell oder automatisch der Giesskammer in der Druckgiessmaschine zugeführt.
    Solche Verfahren erfordern einen hohen Energieaufwand da in den Öfen meist grössere Mengen eingeschmolzen werden da die Öfen für grosse Mengen konfektioniert sind und kleinere Chargen entsprechend auf eine Menge, welche ein Ofen benötigt, erhöht werden müssen. Diese Mengen an Schmelze muss dann entsprechend warmgehalten werden, wenn nicht die komplette Menge umgehend zum Vergiessen benötigt wird. Dies erfordert zusätzliche Energie um die Schmelze warm zu halten sowie einen logistischen und personellen Mehraufwand .Dies alles bedarf eines hohen Energieaufwands und entsprechend Mehrkosten. Zudem wirkt sich das auf die Legierungsvielfallt negativ aus.
  • Die DE 100 43 717 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung in der in einem Bereitstellungsraum bzw. einer Presse das Material, welches als Bolzen bereitgestellt ist, vorgewärmt wird und anschliessend über einen Kanal in die Giesskammer überführt wird.
  • Die EP 0 936 010 A1 offenbart ein Verfahren indem die Schmelze in eine Giesskammer überführt wird, die durch Induktion beheizt wird und dadurch kein unerwünschter Temperaturgradient entsteht. Jedoch auch hier muss die Schmelze vorab in einem Ofen erschmolzen werden.
  • Zudem besteht der Nachteil bei solchen Giesskammern bei denen direkt die flüssige Schmelze eingefüllt wird, dass die Giesskammer aufgrund der Einfüllöffnung und des flüssigen Zustands des zu vergiessenden Metalls nur teilweise gefüllt werden kann, sowohl bei einer horizontalen wie vertikalen Anordnung, wodurch es gerne während des Einpressens der Schmelze in die Kavitäten mittels des Giesskolbens unteranderem zu Lufteinschlüssen in der Legierung kommt, was einen negativen Einfluss auf die Qualität des Gussteils hat.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein damit verbundenes Verfahren vorzuschlagen, welches den Energieverbrauch reduziert und es ermöglicht kleinere Chargen von Legierungen zu vergiessen und somit auch eine höhere Legierungsvielfalt zu ermögliche wie auch die Bauteilqualität zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Verfahren zum Vergiessen von Metallen vorzugsweise Leichtmetallen unter Druck im Kaltkammerverfahren folgende Schritte aufweist:
    • Einlegen eines Bolzens aus dem zu vergiessenden Metall in eine der mindestens zwei Giesskammern,
    • Zuführen und Einwechseln einer Giesskammer in die Druckgiessmaschine, wobei die Giesskammer jeweils eine Ausgussöffnung aufweist, wobei das Zuführen und das Wechseln der Giesskammern aus mindestens zwei vorhandenen Giesskammern alternierend erfolgt,
    • Erwärmen des Bolzens mittels Induktion,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschmelzen des Bolzens in der Giesskammer nach dem Zuführen und Einwechseln der Giesskammer in die Druckgiessmaschine aber vor dem Öffnen der Ausgussöffnung der Giesskammer zur Füllung der Kavitäten vollständig erfolgt ist.
  • Dadurch, dass das zu vergiessende Metall als Bolzen in eine der mindestens zwei Giesskammern eingelegt wird und dann aufgeschmolzen wird, können auch kleine Chargen an Metalllegierungen für kleinere Stückzahlen von Gussteilen vergossen werden. Dies ermöglicht eine genauere Abstimmung der Menge der Schmelze die benötigt wird da kein Ofen gefüllt werden muss um eine entsprechende Menge an Schmelze zu erhalten um den Ofen betreiben zu können und vermeidet ein erneutes Einschmelzen der Metalle für weitere Chargen. Dies wiederum erbringt eine Energieeinsparung sowie ein mehrfaches Einschmelzen von anfallendem Restmaterial entfällt. Dadurch, dass die Menge der Legierung gut auf die Stückzahl der benötigten Gussteile abgestimmt werden kann, kann auch eine höhere Legierungsvielfallt vergossen werden. Die Giesskammer wird mit dem darin eingelegten Bolzen aus dem zu vergiessenden Metall, vorzugsweise einem Leichtmetall der Druckgiessmaschine zugeführt. Ein Wechsler dient dem Einwechseln der Giesskammer in die Druckgiessmaschine, wobei auch das Auswechseln der Giesskammer durch diesen erfolgt. Das Zuführen und das Wechseln der Giesskammern in und aus der Druckgiessmaschine erfolgt aufgrund mindestens zwei in der Vorrichtung vorhandener Giesskammern, wobei der Wechselvorgang alternierend erfolgt. Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch mehr als nur zwei Giesskammern aufweisen die abwechslungsweise der Druckgiessmaschine zugeführt und herausgenommen werden. Dies ermöglicht einen schnellen Druckgiessprozess da die Giesskammern vor dem Zuführen der Druckgiessmaschine das Metall bis nahe unterhalb der Liquidustemperatur erwärmen und das Aufschmelzen des Bolzens in den flüssigen Zustand in der Druckgiessmaschine erfolgt. Durch die Erwärmung des Metalls in der Giesskammer mittels Induktion ist ein präzises und schnelles Erwärmen möglich. Das heisst, dass der Bolzen aus dem zu vergiessenden Metall vorzugsweise Leichtmetall in der Giesskammer erst nach dem Zuführen und Einwechseln der Giesskammer in die Druckgiessmaschine aber vor dem Öffnen der Ausgussöffnung zum Vergiessen des flüssigen Metalls bzw. zur Füllung der Kavitäten vollständig aufgeschmolzen wird. Bevor die Einwechslung der Giesskammer in die Druckgiessmaschine erfolgt, wird das zu vergiessende Metall bis nahe unter die Liquidustemperatur erwärmt, es wird also soweit erwärmt bevor es in den flüssigen Zustand übergeht. Dies ermöglicht ein rasches Verflüssigen, wenn die Giesskammer in der Druckgiessmaschine eingeführt ist und so einen schnellen Giessprozess.
  • Vorzugsweise erfolgt das vollständige Aufschmelzen des Bolzens induktiv. Dadurch wird ein präzises und schnelles Aufschmelzen in den flüssigen Zustand gewährleistet. Es ist von Vorteil, wenn das Erwärmen des zu vergiessenden Metalls bis nahe an die Liquidustemperatur also vor dem Einwechseln der Giesskammer in die Druckgiessmaschine ebenfalls induktiv erfolgt. Das Erwärmen des Bolzens in der Giesskammer wird vorzugsweise vor dem Einwechseln der Druckgiessmaschine wie nach dem Einwechseln der Giesskammer in die Druckgiessmaschine mittels demselben Induktionselements, welches in der Giesskammer angeordnet ist, durchgeführt.
  • Als bevorzugte Variante hat sich gezeigt, wenn das Erwärmen des Bolzens bis vor dem Zuführen und Einwechseln an die Druckgiessmaschine bis unterhalb der Liquidustemperatur des Bolzens erfolgt, das heisst noch nicht verflüssigt.
  • Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die Giesskammer nach dem Einlegen des Bolzens komplett verschlossen wird, wobei diese vorzugsweise mit dem Giesskolben verschlossen wird. Dies erlaubt eine beinahe 100% Füllung der Giesskammer mit dem zu vergiessenden Metall, wodurch Lufteinschlüsse verringert werden und die Qualität der Gussstücke wesentlich verbessert wird. Die Öffnung zum Einlegen des Bolzens aus dem zu vergiessenden Metall wird vorzugsweise mittels dem Giesskolben verschlossen indem er an den Bolzen heranfährt und die Giesskammer verschliesst.
  • Vorzugsweise zeichnet sich die Erfindung auch dadurch aus, dass vor dem Vergiessen des zu vergiessenden Metalls in die zu füllenden Kavitäten ein Verschlusssystem die Ausgussöffnung in der Giesskammer frei gibt. Vorzugsweise befindet sich an dem Giesskolben entgegengesetzten Ende der Giesskammer ein Verschlusssystem, das wenn das zu vergiessende Metall die gewünschte Temperatur hat sowie flüssig ist, die Ausgussöffnung frei gibt, vorzugsweise indem sich das Verschlusssystem nach hinten verschiebt bzw. in dieselbe Richtung in die sich der Giesskolben beim Verpressen der Schmelze verschiebt, dadurch ist ein Füllen der Kavitäten mit dem aufgeschmolzenen Metall möglich.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zum Vergiessen von Metallen vorzugsweise Leichtmetallen unter Druck im Kaltkammerverfahren mindestens zwei Giesskammern aufweist, wobei die Giesskammern mittels der Zuführung der Druckgiessmaschine zugeführt werden und die Giesskammern mittels des Wechslers zwischen Zuführung und Druckgiessmaschine gewechselt werden vorzugsweise alternierend. Die Vorrichtung weist mindestens zwei Giesskammern auf die abwechselnd der Druckgiessmaschine zugeführt werden, wobei in die Giesskammern jeweils ein Bolzen eingelegt wird, der aus dem zu vergiessenden Metall vorzugsweise Leichtmetall besteht. Dadurch wird ein portionenweises Vergiessen des gewünschten Metalls möglich. Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch mehr als zwei Giesskammern aufweisen die abwechselnd der Druckgiessmaschine zugeführt und eingewechselt bzw. ausgewechselt werden.
    Beispielsweise kann eine Zuführung horizontal zur Druckgiessmaschine oder auch vertikal erfolgen mittels eines Transportsystems, wie auch eine revolverartige Anordnung denkbar ist oder andere Zuführungssysteme.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass die Giesskammern ein Induktionsheizelement aufweisen. Jede Giesskammer weist ein eigenes Induktionsheizelement, dies ermöglicht ein schnelles und präzises Erwärmen des Bolzens aus dem zu vergiessenden Metall. Das Induktionsheizelement ist vorzugsweise entlang des Umfangs der Giesskammer angeordnet und gewährleistet eine homogene Erwärmung des Bolzens.
  • Vorzugsweise weisen die Giesskammern jeweils ein Verschlusssystem auf, das die Ausgussöffnung in der Giesskammer verschliesst und kurz vor dem Füllen der Kavitäten frei gegeben wird. Das Verschlusssystem ist vorzugsweise am anderen Ende der Giesskammer gegenüberliegend dem Giesskolben angeordnet. Sobald das Metall die gewünschte Temperatur hat bzw. flüssig ist, gibt das Verschlusssystem die Ausgussöffnung zum Eingiessen des flüssigen Metalls in die Kavitäten frei. Vorzugsweise ist dazu ein Kolben vorgesehen der sich nach hinten verschiebt und dadurch die Öffnung für das flüssige Metall frei gibt.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Kolbenkupplungssystem und die Giesskammern jeweils einen Giesskolben auf, wobei beim Wechseln der Giesskammer mittels Wechslers von der Zuführung in die Druckgiessmaschine der Giesskolben mit dem Kolbenkupplungssystem mit der Druckgiessmaschine verbunden wird. Dadurch wird erreicht, dass der Giesskolben mit einem Antriebssystem in der Druckgiessmaschine verbunden wird um das geschmolzene Metall im Giesskolben in die Kavitäten zu pressen. Da der Giesskolben und das Verschlusssystem jeweils pro Giesskammer vorliegen besteht auch der Vorteil, dass die Giesskammer komplett schliessbar sind und dadurch auch beinahe zu 100% füllbar.
    Als vorteilhaft hat sich gezeigt, wenn die Giesskammern in einem in sich geschlossenen Kreislauf zueinander angeordnet sind und alternierend der Druckgiessmaschine zugeführt werden. Dieser Kreislauf kann einer vertikal wie auch horizontal verlaufenden Zuführung entsprechen wie bspw. einem Förderband oder aber auch einem Revolver in dem die Giesskammern konzentrisch um einen Drehpunkt angeordnet sind, wie auch andere Zuführungen denkbar sind.
  • Alle Ausgestaltungmöglichkeiten sind untereinander frei kombinierbar sowie die Verfahrens- und die Vorrichtungsmerkmale miteinander individuell kombinierbar sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben, wobei sich die Erfindung nicht nur auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch eine Giesskammer zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
    Fig. 2
    eine schrittweise Darstellung des Verfahrens in einer Giesskammer,
    Fig. 3
    eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit linearer Zuführung und
    Fig. 4
    eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit revolverartiger Zuführung.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Zeichnung zeigt eine Giesskammer 2 einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1, wobei der Bolzen 5 aus zu vergiessendem Metall bereits eingelegt ist und die Giesskammer 2 vollständig geschlossen ist. Entlang des Umfangs der Giesskammer 2 ist das Induktionsheizelement 3 angeordnet, welches sich vorzugsweise über die Länge der Giesskammer 2 erstreckt um eine homogene Erwärmung des Bolzens 5 zu gewährleisten. Gut ersichtlich ist, dass durch das Einbringen des zu vergiessenden Metalls als Festkörper eine Füllung der Giesskammer 2 von nahezu 100% erreichbar ist, was der Minderung von Lufteinschlüssen im Gussteil zugutekommt. Bei der Giesskammer 2 der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 wird der Bolzen durch die Einführöffnung 9 in die Giesskammer 2 eingelegt ersichtlich in Fig. 2. Anschliessend fährt der Giesskolben 4 bis an den Bolzen 5 heran und das Verschlusssystem 6 hält die Ausgussöffnung 8 verschlossen, wodurch die Giesskammer komplett geschlossen ist. Als Verschlusssystem 6 wird vorzugsweise ein Verschlusskolben verwendet, wobei auch andere Möglichkeiten denkbar sind. Das am Giesskolben 4 angeordnete Kolbenkupplungssystem 7 dient dem Anschliessen des Giesskolbens 4 an die Druckgiessmaschine 10 bzw. an einen dafür vorgesehenen Antrieb zur Pressung des geschmolzenen Metalls über die Ausgussöffnung 8 in die Kavitäten.
  • Fig. 2 zeigt eine schrittweise Darstellung des Verfahrens in einer Giesskammer 2 der Vorrichtung 1, wobei in Stellung A der Bolzen 5 aus dem zu vergiessenden Metall in die Giesskammer 2 eingelegt wird und der Giesskolben 4 an den Bolzen 5 heranfährt um die Giesskammer 2 zu schliessen. In Stellung B ist ersichtlich, dass die Giesskammer 2 vollständig geschlossen ist und eine beinahe Füllung von 100% erreicht wird. In diesem Zustand wird die Giesskammer 2 bzw. der Bolzen 5 mittels dem Induktionsheizelement 3 erwärmt, wobei die Erwärmung bis nahe unterhalb der Liquidustemperatur vor der Einwechslung in die Druckgiessmaschine 10 erfolgt, vorzugsweise während der Zuführung 11 der Giesskammer 2 an die Druckgiessmaschine 10, siehe Fig. 3 und 4. Durch den Wechsler (nicht dargestellt) wird die Giesskammer 2 in die Druckgiessmaschine 10 eingewechselt bzw. die davor in der Druckgiessmaschine 10 angeordnete Giesskammer 2 ausgewechselt. Stellung C zeigt die Position in der die Giesskammer 2 bereits in der Druckgiessmaschine 10 angeordnet ist und das Metall flüssig ist und die gewünschte Temperatur zum Vergiessen aufweist. Das Verschlusssystem 6 gibt die Ausgussöffnung 8 frei und der Giesskolben 4, welcher über das Kolbenkupplungssystem 7 mit einem Antrieb verbunden ist presst das flüssige Metall über die Ausgussöffnung 8 in die Kavitäten, was aus der Abbildung D zu entnehmen ist.
  • Fig. 3 und 4 zeigen mögliche Zuführungen 11 der Giesskammern 2 zur Druckgiessmaschine 10. Fig. 3 zeigt eine horizontale Zuführung 11, wobei auch eine vertikale Zuführung von Giesskammern 2 denkbar ist. Die Anzahl der Giesskammern 2 ist auf die Vorrichtung 1 bzw. Geschwindigkeit und Kapazität abzustimmen, wobei mindestens zwei Giesskammern 2 in einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1 angeordnet sein müssen um ein Vorwärmen bis nahe unter die Liquidustemperatur und ein anschliessendes Erwärmen in der Druckgiessmaschine 10 bis das Metall flüssig ist durchzuführen bzw. um einen optimalen und wirtschaftlichen Prozess zu gewährleisten. Fig. 4 zeigt eine alternative Anordnung der Giesskammern 2, welche konzentrisch um ein Zentrum angeordnet sind und eine Art Revolver darstellen. Die Übergabe der Giesskammern 2 aus der Zuführung 11 an die Druckgiessmaschine 10 erfolgt mittels eines Wechslers (nicht dargestellt).
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Giesskammer
    3
    Induktionsheizelement
    4
    Giesskolben
    5
    Bolzen aus zu vergiessendem Material
    6
    Verschlusssystem
    7
    Kolbenkupplungssystem
    8
    Ausgussöffnung
    9
    Einführöffnung
    10
    Druckgiessmaschine
    11
    Zuführung

Claims (10)

  1. Verfahren zum Vergiessen von Metallen vorzugsweise Leichtmetallen unter Druck im Kaltkammerverfahren mit den Schritten:
    • Einlegen eines Bolzens aus dem zu vergiessenden Metall in eine der mindestens zwei Giesskammern,
    • Zuführen und Einwechseln einer Giesskammer in eine Druckgiessmaschine, wobei die Giesskammer jeweils eine Ausgussöffnung aufweist, wobei das Zuführen und das Wechseln der Giesskammern aus mindestens zwei vorhandenen Giesskammern alternierend erfolgt,
    • Erwärmen des Bolzens mittels Induktion,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschmelzen des Bolzens in der Giesskammer nach dem Zuführen und Einwechseln der Giesskammer in die Druckgiessmaschine aber vor dem Öffnen der Ausgussöffnung der Giesskammer zur Füllung der Kavitäten vollständig erfolgt ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vollständige Aufschmelzen des Bolzens induktiv erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen des Bolzens bis vor dem Zuführen und Einwechseln in die Druckgiessmaschine bis nahe unterhalb der Liquidustemperatur des Bolzens erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Giesskammer nach dem Einlegen des Bolzens komplett verschlossen wird, vorzugsweise mit dem Giesskolben.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Vergiessen des zu vergiessenden Metalls in die zu füllenden Kavitäten ein Verschlusssystem die Ausgussöffnung in der Giesskammer frei gibt.
  6. Vorrichtung (1) zum Vergiessen von Metallen vorzugsweise Leichtmetallen unter Druck im Kaltkammerverfahren, vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, beinhaltend eine Druckgiessmaschine (10), eine Zuführung (11) und einen Wechsler, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens zwei Giesskammern (2) aufweist, wobei die Giesskammern (2) mittels der Zuführung (11) der Druckgiessmaschine (10) zugeführt werden und die Giesskammern (2) mittels des Wechslers zwischen Zuführung (11) und Druckgiessmaschine (10) gewechselt werden, vorzugsweise alternierend.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Giesskammern (2) ein Induktionsheizelement (3) aufweisen.
  8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Giesskammern (2) jeweils ein Verschlusssystem (6) aufweisen das die Ausgussöffnung (8) in der Giesskammer (2) verschliesst und kurz vor dem Füllen der Kavitäten frei gibt.
  9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Kolbenkupplungssystem (7) und die Giesskammern (2) jeweils einen Giesskolben (4) aufweisen, wobei beim Wechseln der Giesskammer (2) mittels Wechsler von der Zuführung (11) in die Druckgiessmaschine (10) der Giesskolben (4) mit dem Kolbenkupplungssystem (7) mit der Druckgiessmaschine (10) verbunden wird.
  10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Giesskammern (2) in einem in sich geschlossenen Kreislauf zueinander angeordnet sind und alternierend der Druckgiessmaschine (10) zugeführt werden.
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