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Title:
DIECASTING MACHINE AND PLUNGER LUBRICATING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/070400
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a diecasting machine comprising a movable (16) and a stationary die half (14) which, when closed, define a die cavity. The diecasting machine further comprises a filling chamber (20) for receiving liquid metal, a plunger (22), slidingly displaceable inside the filling chamber (20) and mounted on a plunger rod (38), for ejecting the liquid metal from the filling chamber (20) and for injecting it into the die cavity, and a device for supplying lubricants for the plunger (22) in the filling chamber (20). The invention is characterized in that at least one pipe (44) or one nozzle having an opening (45) directed towards the plunger (22) is fastened on the plunger rod. The pipe (44) or the nozzle is linked with a reservoir (52) for the lubricant (54) via a supply line (48). A water-based releasing agent (54) is sprayed into the intermediate space between the plunger rod (38) and the cylindrical inner wall of the filling chamber (20) in the direction of the plunger (22) during a period in which the plunger is at its final lift position after the liquid metal has been injected into the die cavity.

Inventors:
PLOETZ GEORG (DE)
FACKLER JOHANN (DE)
WENZEL ELISABETH (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/001001
Publication Date:
August 28, 2003
Filing Date:
February 01, 2003
Export Citation:
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Assignee:
ALCAN TECH & MAN LTD (CH)
PLOETZ GEORG (DE)
FACKLER JOHANN (DE)
WENZEL ELISABETH (DE)
International Classes:
B22D17/20; (IPC1-7): B22D17/20
Foreign References:
US5370171A1994-12-06
US5154839A1992-10-13
EP1134278A12001-09-19
Other References:
DATABASE WPI Section Ch Week 200133, Derwent World Patents Index; Class M22, AN 2001-310849, XP002204506
DATABASE WPI Section Ch Week 198627, Derwent World Patents Index; Class A82, AN 1986-172109, XP002204507
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 449 (M - 1660) 22 August 1994 (1994-08-22)
Attorney, Agent or Firm:
ALCAN TECHNOLOGY & MANAGEMENT LTD. (Neuhausen am Rheinfall, CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Druckgiessmaschine mit einer beweglichen (16) und einer festen Form hälfte (14), welche in geschlossener Stellung einen Formhohlraum (18) be grenzen, einer Füllkammer (20) zur Aufnahme von flüssigem Metall, einem in der Füllkammer (20) gleitend verschiebbaren, auf einer Stempelstange (38) sitzenden Kolben (22) zum Ausstossen des flüssigen Metalls aus der Füllkammer (20) und Einschiessen in den Formhohlraum (18), und einer Einrichtung zur Zuführung von Schmiermittel für den Kolben (22) in die Füll kammer (20), dadurch gekennzeichnet, dass auf der Stempelstange (38) wenigstens ein Rohr (44) oder eine Düse mit einer gegen den Kolben (22) gerichteten Öffnung (45) festgelegt ist, und das Rohr (44) oder die Düse über eine Zuleitung (48) mit einem Vorratsge fäss (52) für das Schmiermittel (54) verbunden ist.
2. Druckgiessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (44) oder die Düse eine möglichst geringe Masse aufweisen.
3. Druckgiessmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (44) oder die Düse und ggf. ein Teil der Zuleitung (48) in ei ner Längsnut in der Stempelstange (38) angeordnet ist.
4. Druckgiessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass das Rohr (44) oder die Düse mittels wenigstens eines Befe stigungselementes (46) mit möglichst geringer Masse an der Stempel stange (38) befestigt ist.
5. Verfahren zum Schmieren des Kolbens (22) in der Füllkammer (20) einer Druckgiessmaschine mit einer beweglichen (16) und einer festen Form hälfte (14), welche in geschlossener Stellung einen Formhohlraum (18) be grenzen, einer Füllkammer (20) zur Aufnahme von flüssigem Metall, einem in der Füllkammer (20) gleitend verschiebbaren, auf einer Stempelstange (38) sitzenden Kolben (22) zum Ausstossen des flüssigen Metalls aus der Füllkammer (20) und Einschiessen in den Formhohlraum (18), und einer Einrichtung zur Zuführung von Schmiermittel für den Kolben (22) in die Füll kammer (20), dadurch gekennzeichnet, dass ein Formentrennmittel (54) auf Wasserbasis während einer Zeitdauer, in welcher der Kolben (22) nach dem Einschiessen des flüssigen Metalls in den Formhohlraum (18) an seinem Hubende steht, in den Zwischenraum zwischen der Stempelstange (38) und der zylinderförmigen Innenwand der Füllkammer (20) in Richtung des Kolbens (22) gesprüht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen trennmittel (54) eine PolyäthylenPrimärdispersion mit anionischen und nicht ionogenen Emulgatoren ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen trennmittel (54) zusätzlich Wachse wie Polyäthylenwachs und/oder Öle wie Silikonöl enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Formentrennmittel (54) schaumförmig in die Füllkammer (20) ge sprüht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Füllkammer (20) gesprühte Formentrennmittel (54) 0,5 bis 5 Gew. % Feststoffe, vorzugsweise 1 bis 2 Gew. % Feststoffe, und Wasser als Rest enthält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Formentrennmittel (54) beim Zurückfahren des Kolbens (22) an seinen Hubanfang gleichmässig an der Wand der Füllkammer (20) verteilt und überschüssiges Formentrennmittel (54) aus der Füllkammer (20) ent fernt wird.
Description:
Druckgiessmaschine und Verfahren zur Kolbenschmierung Die Erfindung betrifft eine Druckgiessmaschine mit einer beweglichen und einer festen Formhälfte, welche in geschlossener Stellung einen Formhohlraum be- grenzen, einer Füllkammer zur Aufnahme von flüssigem Metall, einem in der Füllkammer gleitend verschiebbaren, auf einer Stempelstange sitzenden Kol- ben zum Ausstossen des flüssigen Metalls aus der Füllkammer und Einschie- ssen in den Formhohlraum, und einer Einrichtung zur Zuführung von Schmier- mittel für den Kolben in die Füllkammer. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfah- ren zum Schmieren des Kolbens in der Füllkammer einer Druckgiessmaschine.

Bei einer Druckgiessmaschine wird flüssiges Metall in die Füllkammer dosiert, mit dem Kolben aus der Füllkammer ausgestossen und in den Formhohlraum eingeschossen. Bei diesem Vorgang sind der an der heissen zylinderförmigen Innenwand der Füllkammer gleitende Kolben bzw. dessen Kolbenringe hohen Belastungen ausgesetzt. Eine Schmierung des Kolbens ist daher unerlässlich.

Die heute üblichen Kolben bestehen aus einer Cu-Be-Legierung oder aus Stahl.

Als Schmiermittel kommen Kolbenfette und-öle sowie Granulate oder Pellets zum Einsatz. Grafitfreie oder grafithaltige Kolbenöle werden durch Tropf-oder Sprühschmierung appliziert. Bei der Tropfschmierung erfolgt die Applikation auf den Kolben, während sich dieser an seinem Hubanfang befindet. Bei der Sprühschmierung befindet sich der Kolben ebenfalls an seinem Hubanfang, und die Sprühung erfolgt durch die Metalleinfüllöffnung, d. h. vor dem Kolben.

Die heute üblichen Kolbenschmiermittel sind auf Mineralölbasis aufgebaut und demzufolge wenig umweltverträglich.

Der Erfindung liegt eine erste Aufgabe zugrunde, eine Druckgiessmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein Kolbenschmiermittel optimal auf den Kolben und die Innenwand der Füllkammer aufgetragen wird.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines verbesserten Schmierverfahrens bei einer Druckgiessmaschine der eingangs genannten Art mit einem umweltverträglichen Schmiermittel. Das Verfahren soll mindestens die Schmiereigenschaften der Schmiermittel auf Mineralölbasis erreichen.

Bezüglich der Druckgiessmaschine führt zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe, dass auf der Stempelstange wenigstens ein Rohr oder eine Düse mit einer gegen den Kolben gerichteten Öffnung festgelegt ist, und das Rohr oder die Düse über eine Zuleitung mit einem Vorratsgefäss für das Schmiermittel verbunden ist.

Mit der erfindungsgemässen Anordnung eines Rohres direkt auf der Stempel- stange kann das Schmiermittel auf einfache Art auf den Kolben und die Innen- wand der Füllkammer appliziert werden.

Da der Kolben beim Einschiessen des flüssigen Metalls in den Formhohlraum stark beschleunigt wird, ist die Masse der auf der Stempelstange montierten Teile möglichst gering zu halten. Das Rohr oder die Düse ist daher vorzugs- weise aus dünnem Metallrohr oder aus Kunststoff gefertigt.

Bei geringem Abstand zwischen der Stempelstange und der Innenwand der Füllkammer kann es sich als zweckmässig erweisen, das Rohr oder die Düse und ggf. ein Teil der Zuleitung in einer Längsnut in der Stempelstange anzuord- nen.

Das Rohr oder die Düse können mittels wenigstens eines Befestigungsele- mentes, welches ebenfalls eine möglichst geringe Masse aufweisen sollte, an der Stempelstange befestigt sein. Mögliche Befestigungselemente sind bei-

spielsweise Kunststoffbänder wie, z. B. Kabelbinder, oder Rohrschellen aus Kunststoff oder Metall.

Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe bezüglich des Verfahrens führt, dass ein Formentrennmittel auf Wasserbasis während einer Zeitdauer, in wel- cher der Kolben nach dem Einschiessen des flüssigen Metalls in den Formhohl- raum an seinem Hubende steht, in den Zwischenraum zwischen der Stempel- stange und der zylinderförmigen Innenwand der Füllkammer in Richtung des Kolbens gesprüht wird.

Bevorzugt ist das Formentrennmittel eine Polyäthylen-Primärdispersion mit anionischen und nichtionogenen Emulgatoren, bekannt unter dem Handelsna- men HORDAMER PE 34. Zusätzlich kann das Formentrennmittel Wachse wie Polyäthylenwachs und/oder Öle wie Silikonöl enthalten.

Zweckmässigerweise wird die Zusammensetzung des Formentrennmittels so gewählt, dass sich beim Einsprühen in der Füllkammer ein Schaum bildet. Dies führt zu einer optimalen Benetzung des Kolbens, ggf. der Kolbenringe sowie der Innenwand der Füllkammer. Das überschüssige Wasser/Trennmittel-Gemisch wird beim Zurückfahren des Kolbens aus der Füllkammer entfernt.

Durch die Verdünnung des Trennmittels mit Wasser wird eine sehr gute Benet- zung bei geringer Schmierstoffmasse erreicht. Die durch das Verdampfen des Wasser bewirkte Abkühlung führt zu einer Standzeitverlängerung der Füllkam- mer, der Kolbenringe und des Kolbens.

Vorteilhafterweise enthält das in die Füllkammer gesprühte Formentrennmittel 0,5 bis 5 Gew. % Feststoffe, vorzugsweise 1 bis 2 Gew. -% Feststoffe, und Was- ser als Rest.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie an- hand der Zeichnung ; diese zeigt schematisch in

- Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Druckgiessma- schine ; - Fig. 2 ein Detail der Druckgiessmaschine von Fig. 1.

Eine in Fig. 1 dargestellte Druckgiessmaschine 10 zum Druckgiessen von bei- spielsweise Aluminiumlegierungen weist je eine auf einer festen Maschinen- platte 12a und auf einer beweglichen Maschinenplatte 12b aufgespannte feste Formhälfte 14 und bewegliche Formhälfte 16 auf, die in geschlossener Stellung einen Formhohlraum 18 begrenzen. In die feste Formhälfte 14 erstreckt sich eine Füllkammer 20, in welcher ein Kolben 22 verschiebbar angeordnet ist. Die Füllkammer 20 ist über eine Öffnung 24 von Hand oder automatisch mit Flüs- sigmetall füllbar.

Der Formhohlraum 18 ist auf der Seite der Füllkammer 20 von einem Forman- schnitt 28 und auf der entgegengesetzten Seite von einem Vakuumiauf oder Formaustrittskanal 26 begrenzt. Der Formhohlraum 18 steht über den Form- austrittskanal 26 mit einem Vakuumventil 30 in Verbindung, welches seinerseits über einen Saugkanal 32 und über ein in den Saugkanal 32 geschaltetes Sperrventil 33 mit einem Vakuumbehälter 34 verbunden ist. Der Vakuumbehäl- ter 34 wird mittels einer Vakuumpumpe 36 evakuiert.

Der Kolben 22 sitzt auf einer Stempelstange 38, welche mittels eines Hydrau- likzylinders 40 axial in beiden Richtungen betätigt wird.

Der Kolben 22 besteht beispielsweise aus einer Cu-Be-Legierung und kann mit Kolbenringen 42 bestückt sein. Die Füllkammer 20 besteht üblicherweise aus Stahl.

Gemäss Fig. 2 ist auf der Stempelstange 38 ein Rohrstück 44 beispielsweise in der Form eines dünnen Metallrohres oder aus Kunststoff montiert. Die Befesti- gung erfolgt über Kunststoffbänder 46, beispielsweise in der Form von Kabel- bindern, oder über Rohrschellen. Eine flexible Leitung 48, beispielsweise ein

Kunststoffschlauch oder ein flexibles Metallrohr, verbindet das Rohr 44 mit ei- nem Vorratsgefäss 52 für ein Trennmittel 54. In die flexible Leitung 48 ist ein Druckverstärker 50 geschaltet.

Fig. 2 zeigt die Stellung des Kolbens an seinem Hubende im Bereich des Form- anschnittes 28, d. h. nach erfolgtem Einschiessen des flüssigen Metalls in den Formhohlraum 18. In dieser Stellung wird das Trennmittel/Wasser-Gemisch 54 aus der gegen den Kolben 22 gerichteten Öffnung 45 des Rohrstückes 44 in- nerhalb des Zwischenraumes zwischen Stempelstange 38 und Innenwand der Füllkammer 20 gegen den Kolben 22 gesprüht. Anschliessend wird die Stem- pelstange 38 mit der darauf befestigten Sprüheinrichtung und dem Kolben 22 zur Vorbereitung des nächsten Schusses zurückgezogen, bis der Kolben 22 an seinem Hubanfang steht. Bei diesem Zurückziehen des Kolbens 22 wird über- schüssiges Trennmittel/Wasser-Gemisch mittels des Kolbens 22 durch das of- fene Ende der Füllkammer 20 ausgestossen. Auf der Innenwand der Füllkam- mer 20 verbleibt somit nach dem Abdampfen des restlichen Wassers ein dün- ner Trennmittelfilm.

Ein auf einer Druckgiessmaschine mit einer Aluminiumlegierung durchgeführter Vergleichsversuch hat gezeigt, dass mit einem üblichen grafithaltigen Schmier- mittel auf Mineralölbasis die Standzeit von Kolbenringen bei etwa 300 Schuss lag, während mit einem Formentrennmittel auf Wasserbasis die Standzeit bis zu 15000 Schuss erhöht werden konnte.

Durch die Erhöhung der Standzeiten von Kolben, Kolbenringen und Füllkammer ergibt sich für diese Teile eine geringere Wechselhäufigkeit und damit eine Re- duzierung der Stillstandzeiten einer Druckgiessmaschine.

Die Verwendung eines Formentrennmittels auf Wasserbasis für die Kolben- schmierung hat neben einem positiven Umweltaspekt den Vorteil, dass für die Form und für die Füllkammer bzw. den Kolben ein einheitliches Trennmittel/ Schmiermittel eingesetzt werden kann.