In der Gießereipraxis sind zahlreiche Schmelz-und Dosiersysteme mit mechanischen oder pneumatischen Beschickungseinrichtungen bekannt, (auch vgl. E. Brunnhuber Gießereilexikon, Fachverlag Schiele und Schön 1997, Aufl. 17, Seite 137 bis 139), bei denen die Handhabung der Schmelze über relativ lange Transportwege zumeist an offener Atmosphäre und durch einen frei fallenden Gießstrahl gekennzeichnet ist. Nachteilig bei solchen Systemen sind die Beeinträchti- gung der Schmelzequalität durch Abbrandverluste, Schlacken-bzw. Oxidbildung und Gasauf- nahme sowie die starken Schwankungen der Gießtemperatur, welche die Prozeßsicherheit und damit die Gußteilqualität negativ beeinflussen. Außerdem ist die Dosiergenauigkeit einge- schränkt, was sowohl hinsichtlich der Qualität der Gußteile als auch der Wirtschaftlichkeit des gesamten Fertigungsprozesses nachteilig ist.

Bei dem Schmelz-und Niederdruckgußverfahren nach DE-PS 20 41 588 wird die an das Steig- rohr eines druckdichten Schmelzegefäßes direkt anzuschließende Gießform durch Verdrängen einer dem Formhohlraum entsprechenden Menge des Gießgutes aus dem Schmelzegefäß mittels eines Chargierkörpers gefüllt, wobei der Schmelzespiegel mittels einer druckgeregelten Schutz- gasfüllung während der Schmelz-und Gießphase konstant gehalten wird.

Hauptnachteil dieses Verfahrens ist, daß eine hohe Schmelzleistung mit Regelung einer kon- stanten Gießtemperatur kaum möglich ist. Ein Dosieren mittels Gasdruckregelung in Verbindung mit dem direkten Nachchargieren ergibt nicht die erforderliche Dosiergenauigkeit, so daß die Anwendung des Verfahrens auf den Niederdruckguß beschränkt bleibt. Außerdem können bei

diesem Verfahren nur bestimmte bolzenformige Chargierkörper mit geeigneten Verbindungs- elementen verwendet werden.

Mit der DE-OS 42 03 193 ist ein Verfahren zur Handhabung von Magnesium-und Magnesium- legierungsschmelzen bekannt, bei dem die Schmelze einer zu beschickenden Gießvorrichtung durch Erzeugen eines Überdrucks in einem Schutzgasvolumen über dem Schmelzebadspiegel zugeführt wird. Der Überdruck wird durch Öffnen eines Ventils erzeugt, das den Dosierofen mit einem Druckspeicher verbindet. Die Dosierung der Schmelze erfolgt durch Messung des Ge- wichts der zugeführten Schmelze oder einer davon abhängigen Größe. Nach dem Dosieren wird zwischen dem Schutzgas im Dosierofen und der Gießeinrichtung wieder ein Druckausgleich herbeigeführt, das heißt, daß sich beim Entfernen des Gußstückes Atmosphärendruck einstellt.

Die Lösung hat den Nachteil, daß die Dosierung der Schmelzmenge ebenfalls noch zu ungenau und deshalb die Qualität der Gußstücke unzureichend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art dahinge- hend zu verbessern, daß eine metallurgisch sichere Prozeßführung, ein genaues und schnelles Dosieren der für den Gießprozeß nötigen Schmelzemenge und eine optimale Ankopplung an den nachgeschalteten Gießprozeß erfolgt und ein Gießen mit hoher Qualität des Gußstückes ermög- licht wird. Außerdem soll ein für das Verfahren geeigneter Dosierofen angegeben werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die einem Bruttoabguß entsprechende Schmelzemenge der angekoppelten Gießmaschine oder-form mittels Erhöhung des Gasdrucks im Dosierofen zugeführt wird, wobei die Erhöhung des Gasdrucks der Höhendifferenz zwischen dem Badspiegel der Schmelze und einem Füllstand- sollwert in der Gießmaschine oder-form entspricht, daß im Dosierofen die Temperatur der Schmelze gemessen und auf einen voreingestellten Tem- peraturwert geregelt wird, daß der Schmelzestand im Steigrohr und/oder die Badhöhe der Schmelze im Dosierofen gemes- sen und zwischen voreingestellten Grenzwerten geregelt wird und daß der Gasdruck im Schutzgas im Dosierofen so geregelt wird, daß der Schmelzestand im Steigrohr unabhängig von der Badhöhe im Dosierofen vor jedem Zuführen von Schmelze zur Gießmaschine oder-form im wesentlichen gleich ist,

wobei die Dosiermenge und die Gießtemperatur mittels der zugeführten Heizleistungen, der Menge des zugeführten Chargiermaterials und der entnommenen Schmelzemenge als Stell-und Störgrößen zwischen wählbaren Grenzwerten gehalten werden, und daß der Gießprozeß in der Gießmaschine oder-form unter Schutzgas erfolgt.

Bevorzugt kann das Verfahren so durchgeführt werden, daß der Gasdruck des Schutzgases im Dosierofen gemessen und in Abhängigheit von der Badhöhe der Schmelze im Dosierofen nach einer voreingestellten Funktion geregelt wird.

Die Erfindung ermöglicht durch die Kopplung der Regelkreise für die Chargierungen, den Bad- spiegel der Schmelze im Dosierofen, den Gasdruck im Dosierofen über der Badoberfläche und die Temperatur im Schmelzebad die vorzeitige Beeinflussung der Störgrößen des Gesamtprozes- ses.

Beim Dosieren der Schmelze für den nachfolgenden Gießprozeß gelangt dann eine genau quanti- fizierte Schmelzemenge von einem Niveau unterhalb der Badoberfläche des Dosierofens über ein Steigrohr turbulenzarm entgegen der Schwerkraft in die Gießmaschine oder-form.

Zweckmäßig wird die Schmelze im Steigrohr zusätzlich beheizt. Die Beheizung sollte geregelt erfolgen, indem die Temperatur der Schmelze im Steigrohr gemessen und über die am Steigrohr zugeführte Heizleistung auf einen voreingestellten Temperaturwert geregelt wird.

Der Schmelzetransport erfolgt immer im geschlossenen System über kürzeste Wege, kürzeste Transportzeiten und unter genau geregelten Temperaturverhältnissen. Dadurch wird ein be- herrschbarer Prozeß mit hoher Sicherheit realisiert, wie er zur Erzeugung von Qualitätsbauteilen notwendig ist.

Die Metallzugabe in das System kann fest mittels Legierungsmaterial, das die vom Lieferanten garantierten Eigenschaften besitzt, oder flüssig mit gereinigter und behandelter Schmelze, deren Eigenschaften exakt eingestellt und dokumentiert sind, erfolgen.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung metallurgisch hochwertiger Stranggußmasseln, die sehr einfach in das System eingeschleust werden können und die nur einen geringen Anteil an Verunreinigungen und Oxiden mit einbringen. Bei höchsten Anforderungen an die Bauteilquali-

tat kann die Oberfläche der Stranggußmasseln bearbeitet sein. Mit Hilfe einer flexiblen Schleuse lassen sich aber auch alle anderen konventionellen Masselformate verwenden.

Die Wärmezufuhr erfolgt angepaßt an die jeweiligen Phasen des Prozesses mit konstanten Me- tallmengen bei minimalen Wegen für den Wärmefluß und garantiert eine optimale Energieein- bringung und damit einen hohen Wirkungsgrad.

Alle in der Ofentechnologie verfügbaren Beheizungsarten lassen sich anwenden bzw. kombinie- ren und somit die für den jeweiligen Anwendungsfall technisch und wirtschaftlich sinnvollste Lösung realisieren.

Bei der Chargierung mit festem Legierungsmaterial erfolgt die genaue Quantifizierung über eine definierte Vorschubregelung und das Metall kann vor dem Eintauchen in das Schmelzebad mit Hilfe einer geregelten Heizung definiert vorgewärmt werden. Das Aufschmelzen durch Eintau- chen in ein größeres Schmelzebad ermöglicht die intensive Wärmeübertragung zu dem Zeit- punkt, an dem die Schmelzwärme eingebracht werden muß. Vorteilhaft wird das Legierungsma- terial im Schmelzebad zunächst mit Hilfe einer Führung gehalten, so daß beim Eindringen in das Bad weder Metallspritzer entstehen noch kaltes Material direkt in den unteren Bereich des Schmelzebades absinkt. Die Chargiervorrichtung mit Führung wird vorzugsweise im Ofendeckel oder an der oberen Seitenwand angeordnet, so daß durch Selbsthemmung verhindert wird, daß Legierungsmaterial unkontrolliert in den Ofen fällt.

Bei Flüssigchargierung wird eine dosierte Metallmenge mit definierter Temperatur unterhalb der Badoberfläche, zum Beispiel über einen Siphon, eingeführt. Die Flüssigchargierung kann als Ergänzung auch in Kombination mit der Festchargierung angewendet werden, um zum Beispiel gereinigtes Rücklaufmaterial zuzusetzen.

Der Badspiegel wird im System zweckmäßig unter einer Schutzgasatmosphäre mit einem gegen den äußeren Atmosphärendruck erhöhten Druck gehalten, wodurch Schmelzereaktionen, Ab- brandverluste und Verunreinigungen wirkungsvoll unterbunden werden. Das geringe Totvolu- men und die quantifizierte Nachchargierung ermöglichen die sparsame Verwendung von Schutzgas, so daß auch teurere Gase, wie zum Beispiel Argon, verwendet werden können. So ist der Verzicht auf umweltgefährdende Stoffe, wie zum Beispiel SF6 oder S02 möglich.

Die Badspiegelhöhe im Dosierofen wird durch die ständige Nachchargierung in einem engen Bereich geregelt, so daß die Förderhöhe zur Gießmaschine klein gehalten werden kann, was ei- nen relativ niedrigen Überdruck ermöglicht. Somit ist eine einfache und präzise Drucksteuerung realisierbar.

Zweckmäßig wird das zugeführte Chargiermaterial vor dem Einbringen in den Dosierofen vor- erwärmt. Auch hier erfolgt zweckmäßig wieder eine geregelte Erwärmung, indem die Tempera- tur des Chargiermaterials gemessen und über die bei der Vorerwärmung zugeführte Heizleistung auf einen voreingestellten Temperaturwert geregelt wird.

Die Entnahme der Schmelze beim Dosieren erfolgt im unteren Bereich des Bades über ein Steig- rohr turbulenzarm gegen die Schwerkraft, wobei sichergestellt wird, daß kein im oberen Bereich des Schmelzebades soeben aufgeschmolzenes Metall direkt aus dem System gefördert wird.

Das Verfahren kann auch so durchgeführt werden, daß zum zeitlich vom Gießprozeß unabhängi- gen Dosieren eine an der Gießmaschine oder-form anzuordnende Vorkammer mit der Schmelze gefüllt wird.

Die einzelnen Regelkreise lassen sich in einer programmierbaren Steuerung vernetzen.

Die gekoppelten Regelkreise der Parameter Dosiermenge und Gießtemperatur in Verbindung mit der Nachchargierung ermöglichen eine sehr hohe Dosiergenauigkeit mit konstanter Gießtempe- ratur.

Der Wirkungsgrad des Dosierofens wird durch die Energieeinbringung in ein nahezu konstantes Schmelzevolumen deutlich gesteigert.

Die Beheizung des Schmelzebades erfolgt vorzugsweise im unteren Bereich des Tiegelgefäßes, so daß mit Hilfe von natürlichen Konvektionsströmungen unzulässige Überhitzungen, Wär- mestau und Temperaturunterschiede im Bad vermieden werden. Bei Verwendung von Wider- standsheizleitern werden diese zum Erreichen der geforderten hohen Heizleistung beim Auf- schmelzen und Warmhalten außen über die Mantelfläche des zylindrischen Dosierofens verteilt bzw. innen in einem sogenannten Tauchheizkörper angeordnet.

Werden höhere Leistungsdichten gefordert, so läßt sich vorteilhaft eine Induktionsheizung ein- setzen, deren Wirkungsgrad durch das Ankoppeln des weitgehend konstanten Schmelzevolu- mens erhöht wird. Durch Verwendung mehrerer Spulen kann eine genaue lokale Leistungsan- passung vorgenommen werden, so daß bei Bedarf auch im unteren Bereich des Schmelzebades die höchsten Leistungen erreicht werden. Von besonderem Vorteil ist bei der Induktionstechno- logie die Möglichkeit variabler Frequenzwahl, um die Leistungseinbringung und die Badbewe- gung gezielt einzustellen.

Die hohe Schmelzleistung der Induktion ermöglicht ein ideales Kompaktaggregat mit hoher Fle- xibilität, welches zum Beispiel ausgezeichnet fur den Einsatz in einer flexiblen Fertigungszelle einer Druckgießerei geeignet ist.

Die moderne Qualitätssicherung fordert reproduzierbare Gesamtprozesse in der gesamten Ferti- gungskette ohne unkontrollierbare Einflüsse an den Prozeßschnittstellen. So kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ein echtzeitgeregelter Ofenprozeß realisiert werden. Weitere Verbesserungen können zusätzlich mit Hilfe von Sensoren in der Gießmaschine, wie zum Bei- spiel ein Metallfrontsensor in der Füllkammer einer Druckgußmaschine, Laserniveausensor über einem Steiger oder weiteren Thermoelementen erreicht werden, so daß ein den gesamten Ofen- prozeß und den Gießprozeß umfassender Regelkreis aufgebaut werden kann.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beinhalten neben der hohen Qualität der bereitgestellten Schmelze vor allem eine einfache Anlagentechnik, die in einem Kompaktaggregat alle Aufgaben der Schmelzebereitstellung vom gelieferten Einsatzmaterial bis hin zum Gießprozeß bei optima- ler Ankopplung des Gießprozesses löst.

Die hohe Prozeßsicherheit ermöglicht eine gesteigerte Gußqualität sowie einen automatischen, emissionsarmen und umweltfreundlichen Gießereibetrieb.

Ein zur Durchführung des Verfahrens geeigneter Dosierofen enthält erfindungsgemäß eine Einrichtung zur Nachchargierung mit festem oder flüssigem Chargiermaterial, ein über einen Regler auf die Heizeinrichtung einwirkendes Thermoelement zur Messung der Temperatur (Ts) der Schmelze und

einen über einen Regler auf die Einrichtung zur Nachchargierung einwirkenden Füllstandssensor für die Badhöhe (H) der Schmelze und/oder einen über einen Regler auf einen Druckerzeuger für das Schutzgas, im Fall des Fehlens eines Füllstandssensors auch auf den Regler für die Nach- chargierung einwirkenden Drucksensor im Dosierofen und/oder Füllstandssensor am Steigrohr.

Der Regler für den Gasdruck kann dabei so ausgeführt sein, daß ihm die mit dem Füllstandsen- sor im Dosierofen gemessene Badhöhe der Schmelze als Störgröße aufgeschaltet ist. Auf diese Weise wird, unabhängig von dem jeweiligen Stand der Badhöhe, immer ein solcher Gasdruck im Dosierofen aufrechterhalten, daß vor jedem Zuführen von Schmelze zur Gießeinrichtung ein bestimmter Schmelzestand im Steigrohr hergestellt wird. Alternativ dazu kann der Gasdruck auch allein in Abhängigkeit von dem Schmelzestand im Steigrohr verstellt werden, wenn dessen Höhe allein hier mittels eines Füllstandssensors gemessen wird. Für die Regelung der Nachchar- gierung kann dann die Höhe des Gasdrucks im Dosierofen herangezogen werden.

Zweckmäßig besteht die Einrichtung zur Nachchargierung mit festem Chargiermaterial aus einer mit einer schlauchförmigen Dichtung versehenen Schleuse und einem mit dem Füllstandsensor zusammenwirkenden Vorschubantrieb für das Chargiermaterial.

Die Einrichtung zur Nachchargierung mit festem Chargiermaterial kann auch eine Schleuse mit einer durch einen Schieberzylinder verschiebbaren Materialkammer, an deren offenen Enden in einer oberen und unteren Position der Materialkammer wechselweise öffnende und schließende Schieber befestigt sind, und mit einem über einen Wegsensor gesteuerten Vorschubeinrichtung für die obere Position der Materialkammer und eine Gasdruckregeleinrichtung aufweisen.

In vorteilhafter Weise kann eine teilweise in die Schmelze eintauchende, mit der Schleuse ver- bundene Auflageschiene für die selbsthemmende Auflage des festen Chargiermaterials vorgese- hen sein.

Bevorzugt ist die Schleuse mit einer temperaturgeregelten Heizeinrichtung für das Chargiermate- rial ausgerüstet.

Eine Einrichtung zur Nachchargierung mit flüssigem Chargiermaterial kann zweckmäßig so auf- gebaut sein, daß sie aus einem an ein Einfüllrohr des Dosierofens ankoppelbaren Schmelzegefäß

besteht, das mit einer mit dem Füllstandsensor zusammenwirkenden Fördereinrichtung für die Schmelze ausgerüstet ist.

Zur Durchführung einer bevorzugten Verfahrensvariante ist auch das Steigrohr mit einer tempe- raturgeregelten Heizeinrichtung für die Schmelze ausgerüstet.

Der Dosierofen kann als Basiselement aus einem Stahltiegel bestehen. Aus Sicherheitsgründen kann dieser von einer Schmelzeauffangwanne umgeben sein, deren freies Volumen in der Lage ist, die eventuell ausfließende Schmelze aus dem Dosierofen aufzunehmen.

Bei Induktionsheizung ist es auch möglich, einen beispielsweise metallischen Tiegel mit einer keramischen Masse zu hinterfüllen, wodurch eine gute Abstützung und ein zusätzlicher Schutz im Falle eines Tiegellecks gewährleistet wird.

Das Steigrohr sollte ein Fassungsvolumen von mindestens einem Bruttoabguß und zweckmäßig einen Innendurchmesser von mindestens 30 mm haben. Es sollte außerdem direkt von unten mit der Füllkammer der Druckgießmaschine bzw. der Druckgießform verbunden sein. Diese Ge- staltung garantiert ein turbulenzarmes Fördern der Schmelze bei kurzem Transportweg und sorgt so für eine kurze Dosierzeit mit geringen Temperaturverlusten.

Für eine flexible Ankopplung an eine Druckgießmaschine kann der Aufbau des Dosierofens so gestaltet sein, daß das Steigrohr in eine Vorkammer mündet, welche über ein kurzes Rohr mit der Füllkammer der Druckgießmaschine verbunden ist. Dabei kann die Vorkammer eine Über- lauflcante aufweisen, so daß sie immer nur eine definierte Schmelzemenge aufnimmt.

Nach einer weiteren Variante kann vorgesehen sein, daß das Steigrohr von unten mit der Füll- kammer einer Druckgießmaschine verbunden ist und einen zweiten, in Höhe der beabsichtigten Füllstandhöhe in die Füllkammer mündenden Verbindungskanal hat, über den zuviel dosierte Schmelze selbsttätig in die Vorkammer zurückgeführt wird.

Zur Steuerung der gesamten Prozesse kann eine zentrale Ofensteuerung, z. B. in Form einer speicherprogrammierbaren Steuerung vorgesehen sein, wobei eine zentrale Steuerung der Druckgießmaschine zur Übergabe von Prozeßparametem über eine Signalleitung mit dieser zen- tralen Ofensteuerung verbunden ist.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch einen Dosierofen mit Nachchargierung in Form von Bolzen, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Dosierofen mit induktiv beheiztem Tiegel, Fig. 3 die miteinander gekoppelten Regelkreise für die Temperaturen, Badhöhe und Gasdruck für einen Dosierofen gemäß Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt durch einen Dosierofen und ein Transportgefäß fur flüssige Nachchargie- rung, Fig. 5 eine schematische Darstellung des Dosierofens zusammen mit einer nachgeordneten Gießmaschine, Fig. 6 eine Variante der Kopplung von Dosierofen und Füllkammer einer Druckgießmaschine und Fig. 7 eine zweite Variante der Kopplung von Dosierofen und Füllkammer einer Druckgießma- schine Bei dem in Figur 1 gezeigten Dosierofen wird bolzenförmiges Legierungsmaterial 1 mit einer über einen Wegsensor 2 geregelten Vorschubeinrichtung 3 durch eine Schleusendichtung 4 einer Schleuse 5 geschoben. Die Schleuse 5 ist mit einer Heizeinrichtung 6 für die Vorerwärmung des bolzenfbrmigen Legierungsmaterials 1 ausgerüstet. Ein Temperatursensor 7 mißt die Temperatur des Legierungsmaterials 1, die einem Regler 8 zur Regelung der Heizeinrichtung 6 aufgegeben wird.

In einem Tiegel 9 befindet sich ein Schmelzebad 10, das mit Widerstandsheizelementen 11 be- heizt wird. Ein Temperatursensor 12 im Schmelzebad 10 gibt ein Meßsignal für die Heizlei- stungsregelung 13. Das Legierungsmaterial 1 wird über eine Auflageschiene 14 langsam in das Schmelzebad 10 geführt, wobei es im oberen Badbereich aufschmilzt.

Die Badoberfläche 15 wird durch ein Schutzgas 16 vor Abbrand und Oxidation geschützt. Das Schutzgas 16 steht ständig unter einem geringen Überdruck.

Ein Füllstandssensor 17 mißt die Höhe der Badoberfläche 15 und löst bei Überschreiten eines Minimalwertes das Nachchargieren der Vorschubeinrichtung 3 aus.

Die Verbindung zu einer Gießeinrichtung, zum Beispiel der Füllkammer einer Druckgießma- schine, erfolgt durch ein Steigrohr 18. Das Steigrohr 18 ist ebenfalls beheizt durch eine Heizein- richtung 19, die mittels eines Thermoelements 20 und eines Reglers 21 geregelt wird und eine gewünschte Gießtemperatur in der Schmelze einstellt.

Der Dosierofen ist mit einer Isolation 22 vor großen Abstrahlverlusten nach außen geschützt. Bei einem Leck im Tiegel 9 fließt die Schmelze in eine den Tiegel 9 umgebende Auffangwanne 23.

Der Gasdruck im Schutzgas 16 über der Badoberfläche 15 wird mit einem Gasdrucksensor 24 gemessen und mit einem Gasdruckregler 25 über das Gasregelventil 26 geregelt, wobei dem Gasdruckregler 25 die mit dem Füllstandssensor 17 gemessene Höhe der Badoberfläche 15 auf- geschaltet wird, da der Gasdruck über der Badoberfläche 15 von dieser beeinflußt wird.

Vor dem Dosieren der Schmelze zu einer nachgeschalteten Gießeinrichtung 27 liegen also im- mer eine bestimmte Höhe der Badoberfläche 15, ein von dieser abhängiger Gasdruck im Schutz- gas 16 und eine gewünschte Schmelzetemperatur vor.

Beim Dosieren der Schmelze wird nun der Gasdruck entsprechend der Dosiermenge und der Förderhöhe zur Gießeinrichtung erhöht, und zwar um möglichst genau die Druckdifferenz, die der Höhendifferenz zwischen dem Badspiegel und einem Füllstandssollwert in der Gießeinrich- tung entspricht.

Die Dosiergenauigkeit kann gegebenenfalls noch durch Rückmeldung von einem Füllstandssen- sor in der Gießeinrichtung an den Gasdruckregler 25 erhöht werden.

Vor dem Dosieren wurde die Gießeinrichtung 27 ebenfalls mit Schutzgas 16 befüllt, so daß der gesamte Dosier-und Gießprozeß unter Schutzgas erfolgt.

Figur 2 zeigt einen Dosierofen mit induktiv beheiztem Tiegel 9. Die Schmelze gelangt über ein senkrechtes und im wesentlichen über den Dosierofen beheiztes Steigrohr 18 an die Schnittstelle zur Gießeinrichtung 27, so daß die zusätzliche Heizeinrichtung 19 entsprechend geringer dimen- sioniert werden kann.

Nach dieser Variante wird die Höhe des Füllstandes der Schmelze im Steigrohr 18 mittels eines Füllstandssensors 56 gemessen und über den Gasdruck im Dosierofen so geregelt, daß er vor jedem Zufuhren von Schmelze zur Gießeinrichtung etwa gleich ist.

Eine Induktionsheizung 28 wird mittels Temperatursensor 12 und die Heizleistungsregelung 13 geregelt und läßt durch eine variable Frequenz und die Ansteuerung unabhängiger Spulen eine flexible Leistungseinbringung zu. Durch die induktive Kraftwirkung wird eine gute Durch- mischung des Schmelzebades 10 erreicht, wodurch Seigerungen und Ablagerungen am Boden des Tiegels 9 sicher vermieden werden.

Der Tiegel 9 wird mit Hilfe einer keramischen Zwischenschicht 29 abgestützt, die zusätzlich einen guten Schutz bei einem Tiegelleck bietet.

Das in diesem Falle masselförmige Legierungsmaterial 1 wird mittels einer separaten Heizein- richtung 6 auf eine definierte Temperatur vorgewärmt.

Die Masseln (gegebenenfalls mehrere nebeneinander) werden linear in die Schleuse 30 einge- schoben. Dabei steht ein Schieberzylinder 31 in der unteren Lage, so daß ein Schieber 32 öffnet und ein Schieber 33 schließt.

Nach dem Einschieben der Masseln in eine zwischen den Schiebern 32 und 33 gebildete Materi- alkammer 36 wird durch eine kurze Schutzgasspülung die mit den Masseln eingebrachte Luft nach außen verdrängt.

Dann fährt der Schieberzylinder 31 in seine Mittellage, bei der beide Öffnungen der Schieber 32 und 33 geschlossen sind.

In der Schleuse 30 wird der Druck mit Hilfe eines Gasdruckreglers 34 und einem Gasdruckventil 35 für die Schleuse 30 auf das gleiche Niveau wie im Ofenraum angehoben. Der Schieberzylin- der 31 fährt in die obere Stellung, so daß der Schieber 33 geöffnet wird. Die Vorschubeinrich- tung 3 schiebt die Massel auf der Auflageschiene 14 in die Schmelzzone an der Badoberfläche 15.

Dann fährt der Schieberzylinder 31 zurück in die Mittelstellung, der Überdruck in der Schleuse 30 wird wieder abgebaut, wobei das Schutzgas 16 zurückgewonnen werden kann.

Zur schnellen Beschickung des Dosierofens, zum Beispiel nach längerem Abschalten oder nach Störungen, kann die gesamte Schleuse 30 von einem Befestigungsflansch abgekoppelt werden, so daß sehr schnell Masseln in den drucklosen Ofen eingebracht werden können. Die Geometrie der Schleuse 30 ist so gestaltet, daß im oberen Teil heißes Schutzgas 16 eingefangen bleibt und beim Einschieben der Masseln nur eine kleine Menge Luft von außen eingeschleppt wird.

Die Regelung der Prozeßparameter und das Dosieren erfolgen in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1.

Figur 3 zeigt die Kopplung der Regelkreise für die Temperatur Tm, Tfl des Legierungsmaterials 1, die Schmelzetemperatur Ts, die Gießtemperatur Tg, die Badhöhe H und den Gasdruck Pg des Schutzgases 16 fur die Ausfuhrung nach Fig. l. Die Übergangsfunktionen sind allgemein mit F gekennzeichnet.

Die Schmelze im Schmelzebad 10, vermindert um die Dosiermenge md, bestimmt die Badhöhe H der Badoberfläche 15, die durch Zuführung einer Chargiermenge m eines festen oder eine Chargiermenge fl eines flüssigen Legierungsmaterials 1 mittels eines Mengenreglers, im vorlie- genden Ausführungsbeispiel mittels der Vorschubeinrichtung 3 für zum Beispiel stangenförmi- ges Legierungsmaterial 1 gemäß Figur 1, innerhalb vorgegebener Grenzwerte geregelt wird.

Als Störgröße auf die Badhöhe H wirkt dabei die sich stark ändernde Schmelzetemperatur Ts, die eine unterschiedliche Ausdehnung des Schmelzebades 10 bewirkt.

Die Schmelzetemperatur Ts wird deshalb innerhalb enger Grenzen mittels des Heizleistungsreg- lers 13 geregelt.

Die Badhöhe H beeinflußt den Gasdruck Pg des Schutzgases 16 im Ofenraum. Dieser wird mit dem Gasdrucksensor 24 gemessen und über das Gasregelventil 26 und den Gasdruckregler 25 geregelt, wobei eine Störgrößenaufschaltung in der Weise vorgenommen wird, daß der Schmel- zestand im Steigrohr 18 unabhängig von der Badhöhe H des Schmelzebades 10 im Tiegel 9 vor jedem Dosiervorgang gleich ist. Zum Dosieren mittels Schmelzeverdrängung im Schmelzbad 10 und Fördern durch das Steigrohr 18 wird der Gasdruck Pg dann zeitweise entsprechend der be- nötigten Förderhöhe zur Gießeinrichtung 27 und der Dosiermenge md erhöht.

Die Dosiergenauigkeit kann durch Rückmeldung der dosierten Schmelzemenge md an den Gas- druckregler 25 erhöht werden.

Als Störgröße auf den Gasdruck Pg im Ofenraum wirkt auch hier die Schmelzetemperatur Ts, so daß möglichst geringe Schwankungen der Schmelzetemperatur Ts erwünscht sind.

Die Gießtemperatur Tg kann vor oder nach der Schnittstelle zur Gießeinrichtung 27 gemessen werden und wird durch den Regler 8 der Heizeinrichtung 19 genau eingestellt, wobei Eingangs- größe die Schmelzetemperatur Ts im Schmelzebad 10 ist. Diese ergibt sich im Schmelzebad 10 als komplexe Funktion F aus der eingebrachten Wärmeenergie, abhängig von der geregelten Heizleistung der Temperatur Tm bzw. Ta des Legierungsmaterials 1 sowie den eingesetzten Chargiermengen m oder fl.

Die Temperatur Tm des festen Legierungsmaterials 1 wird mit der durch den Regler 8 geregelten Heizung im Vorwärmprozeß, ausgehend von der Umgebungstemperatur Tmo, eingestellt.

Figur 4 zeigt im Seitenschnitt ein Transportgefäß 37, aus dem das Schmelzebad 10 unterhalb der Badoberfläche 15 über ein Einfüllrohr 38 mit einem Schmelzequantum flüssig nachchangiert werden kann. Dazu wird ein Förderkanal 39 aus dem Transportgefäß 37 durch eine lösbare Kupplung 40 mit dem Einfüllrohr 38 dicht verbunden. Mit Hilfe des Förderdruckreglers 41 kann so lange flüssig nachchargiert werden, bis der Füllstandssensor 17 im Schmelzebad 10 des Do- sierofens bei maximaler Badhöhe H abschaltet.

Das Tansportgefäß 37 kann mit einem wiederstandsbeheizten Tauchheizkörper 42 mit Hilfe ei- ner Heizungsregelung 43 und einem Thermoelement 44 auf einer definierten Temperatur Tn ge- halten werden.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für das Zusammenwirken des Dosierofens mit einer nachgeordneten Druckgießeinrichtung. In dem druckfest gekapselten Tiegel 9 eines Dosierofens wird eine be- stimmte Menge Magnesium aufgeschmolzen. Der Tiegel 9 ist über das Steigrohr 18, das im un- teren Bereich des Schmelzebades 10 ansetzt, mit der Füllkammer 45 einer Druckgießmaschine verbunden, an die sich eine Druckgießform 46 anschließt.

Der Raum über dem Schmelzebad 10 ist mit Argon gefüllt, das aus einem Vorratsgefäß 47 ent- nommen wird. Die Füllkammer 45 und die Druckgießform 46 sind ebenfalls mit Argon befüllt.

Zunächst herrscht in der Füllkammer 45 und im Dosierofen gleicher Gasdruck, so daß der Schmelzespiegel im Steigrohr 18 unterhalb der Eingangsöffnung der Füllkammer 45 stehen bleibt. Zum Füllen der Füllkammer 45 wird der Gasdruck im Dosierofen erhöht, so daß das Ar- gon von der Füllkammer 45 in die Druckgießform 46 verdrängt wird. Beim anschließenden Schuß fährt der Kolben der Druckgießmaschine zunächst über die Mündung des Steigrohres 18 in der Füllkammer 45, wonach der Gasdruck im Dosierofen mindestens so weit zurückgenom- men wird, bis der Schmelzestand im Steigrohr 18 seinen Ausgangszustand wieder erreicht hat.

Durch den Kolben wird die Schmelze dann in die Druckgießform 46 befördert und das Argon aus der Druckgief3form 46 verdrängt, wobei die Füllkammer 45 nach erfolgtem Schuß sofort wieder mit Argon gefüllt wird, so daß der Badspiegel im Steigrohr 18 nicht mit Luft in Berüh- rung kommt. Nach Entnehmen des Gußteils aus der Druckgießform 46 wird diese auch wieder mit Argon gefüllt.

Sämtliche Regelvorgänge werden von einer zentralen Ofensteuerung 48 übernommen, die zur Übergabe von Prozeßparametem außerdem über eine Signalleitung 50 mit einer zentralen Steue- rung 49 der Druckgießmaschine verbunden ist.

Die zentrale Ofensteuerung 48, die durch eine speicherprogrammierbare Steuerung realisiert werden kann, steuert den zeitlichen Ablauf aller Vorgänge sehr flexibel, z. B. durch einpro- grammierte"wenn-dann"-Bedingungen, so daß in der Einrichtephase, wenn Gußteilgewicht, Erstarrungszeiten, Formschließzeiten, Chargierzeiten, Masselformate, Dosierzeiten, benötigte

Förderhöhe etc. festliegen, individuell eine Abstimmung der einzelnen Regelkreise getroffen werden kann.

Z. B. lassen sich folgende Abläufe regeln : 1) Nach jedem bzw. jedem x-ten Dosiervorgang wird ein Chargiervorgang ausgelöst.

2) Nach jedem Chargiervorgang wird die Heizleistung für das Schmelzebad 10 erhöht.

3) Nach Erreichen einer bestimmten Schmelzetemperatur Ts wird für einen bestimmten Zeit- raum das Nachchargieren gesperrt.

4) Bei wiederholt zu geringer Dosiermenge wird die Produktion unterbrochen und eine Refe- renzfahrt durchgeführt.

5) Mit dem Offnen der Form wird ein Chargiervorgang ausgelöst, sofern der Badspiegel nicht über dem Maximalwert liegt oder die Schmelzetemperatur TS zu niedrig ist.

Fig. 6 zeigt eine Variante der Kopplung zwischen Druckgießmaschine und Steigrohr 18. Kurz unter der Mündung des Steigrohrs 18 befindet sich eine Vorkammer 51, die über einen Verbin- dungskanal 53 mit der Füllkammer 45 verbunden ist. Und zwar mündet der Verbindungskanal 53 so in die Füllkammer 45, daß zuviel dosierte Schmelze automatisch in die Vorkammer 51 zurückfließt, nachdem der Kolben der Druckgießmaschine die Mündung des Steigrohres 18 überfahren hat, wobei in diesem Augenblick der Gasdruck im Dosierofen zurückgenommen wird. Die Mündung des Verbindungskanals 53 in der Füllkammer 45 muß deshalb an einer Stelle plaziert werden, an der die Füllstandshöhe möglichst exakt der Dosiermenge eines Schusses ent- spricht.

In Fig. 7 ist eine weitere Variante der Kopplung zwischen Druckgießmaschine und Steigrohr 18 dargestellt. Das Steigrohr 18 ist mit einer beheizten, in sich geschlossenen Vorkammer 51 über eine Überlauflkante 54 verbunden. Das Volumen der Vorkammer 51 entspricht in diesem Fall genau einer Schußmenge. Ein von der Füllkammer 45 der Druckgießmaschine ausgehendes Rohr 52 taucht in die Vorkammer 51 ein. Die Ankopplung an die Füllkammer 45 ist somit etwas fle- xibel. Das Füllen der Füllkammer 45 erfolgt mittels Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen der Vorkammer 51 und der Füllkammer 45 über eine Schutzgasleitung 55, nachdem der Gasdruck im Dosierofen zurückgenommen wurde.