ERFINDERMESSE

Fenster schließen

Druckgussdüse

Die Erfindung betrifft eine Druckgussdüse (7) und ein Druckgussverfahren für angusslosen Druckguss, insbesondere in einem Druckgussheißkanalsystem (1), wobei die Druckgussdüse (7) zur Ausbildung eines einen Schmelzefluss unterbrechenden, vollständig wiederaufschmelzbaren Pfropfens aus erstarrter Schmelze (22) in einem Angussbereich (8) vorgesehen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Druckgussdüse und ein Druckgussverfahren nach dem Oberbegriff der Erfindung anzubieten, die für unterschiedliche Schmelzen geeignet sind, bei dem eine Heizung unmittelbar, mit hoher Leistung und weitgehend verzögerungsfrei auf die Schmelze wirkt, eine Kühlung nicht erforderlich ist und das Spritzgießverfahren mit hoher maschineller Arbeitsgeschwindigkeit sowie unter gut kontrollier- und reproduzierbaren Angussbedingungen durchzuführen ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Angussbereich (8) eine Schmelzwärme erzeugende, in unmittelbarem thermischem Kontakt mit der Schmelze (22) befindliche Widerstandsdirektheizung umfasst. Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Druckgussverfahren mit den Verfahrensschritten Schließen der Gießform, Heizen der Druckgussdüse (7), Aufschmelzen des Pfropfens im Angussbereich (8), Abbruch des Heizens, Einspritzen der Schmelze (22) in die Gießform, Halten des Druckes der Schmelze (22), Erstarren der Schmelze (22) in der Gießform und (22) im Angussbereich (8) der Druckgussdüse (7), öffnen der Gießform (43, 44) und Entformen eines Gussteils aus der Gießform gelöst.

Fig. 1

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Druckgussheißkanalsystems 1 mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 7 in Startposition für einen neuen Gießvorgang, beispielsweise nach dem Schließen der hier nicht dargestellten Gießform. Das Druckgussheißkanalsystem 1 umfasst einen Schmelztiegel 2, der eine hier nicht dargestellte Heizung aufweist, mit deren Hilfe die Schmelze 3 in flüssigem Aggregatzustand gehalten wird. In die Schmelze 3 ragt ein Zylinder 5 hinein, der sich mit Schmelze 3 füllt. In dem Zylinder 5 ist ein Kolben 4 in der Weise beweglich angeordnet, dass er die im Zylinder 5 befindliche Schmelze 3 in einem schnellen Hub und in sehr kurzer Zeit, bevorzugt zwischen 10 und 100 ms, durch einen Kanal 6 pressen kann.

Der Kanal 6 mündet in eine Druckgussdüse 7, die an ihrem vom Kanal 6 abgewandten Ende einen Angussbereich 8 aufweist.

Der Schmelztiegel 2 weist einen elektrischen Anschluss 9 für einen ersten Pol und die Druckgussdüse 7 einen elektrischen Anschluss 10 für einen zweiten Pol auf. Beide Anschlüsse 9, 10 sind über elektrische Leitungen sekundäseitig mit einem Transformator 12 verbunden, der primärseitig mit einer bekannten Stromquelle, einer Steuereinrichtung 11 für die Stromstärke und einer Steuereinrichtung 13 für den Einschaltzeitpunkt verbunden ist. In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 11 und die Steuereinrichtung 13 in der Weise zusammengefasst sind, dass die Stromstärke dem Erfordernis der betreffenden Stärke im Verfahrensablauf entspricht, ohne dass ein diskretes Schalten erfolgt. Besonders bevorzugt wird bei dieser Ausführungsform eine Phasenabschnittssteuerung, beispielsweise unter Einsatz eines Thyristors, angewandt.

Der Transformator 12 liefert eine hohe Stromstärke bei niedriger Spannung. Die Stromstärke liegt zwischen 20 und 500 A, bevorzugt bei 100 A. Die sekundärseitige, stabile Spannung am Transformator 12 beträgt 0,5 - 42 V, bevorzugt 3 V. Mit der niedrigen Spannung ist eine sehr einfache, weder besondere Isolations-, noch Sicherheitsbedingungen erfordernde Stromführung möglich. In der bevorzugten Ausführungsform wird eine Leistung von 300 W auf den Angussbereich 8 zur Erwärmung der dort befindlichen Schmelze appliziert. Alternativ ist eine variable Spannung, insbesondere auch unter Berücksichtigung der elektrolytischen Bedingungen am Angussbereich 8, vorgesehen.



 

Fig. 2

Fig. 2 zeigt eine schematische halbseitige Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 20 in kurzer Bauform. Die kurzer Bauform ermöglicht einen Verzicht auf eine zusätzliche Heizung der Druckgussdüse 20, da über den hier nicht dargestellten Verteiler und die Schmelze 22 ausreichend Wärme in den Düsenkörper eingetragen wird. Die Schmelze 22 wird öber einen zentralen Kanal, aus dem Verteiler kommend, in den zur Dösenspitze 24 weisenden Bereich eingeführt. Im Bereich der Düsenspitze 24 durchströmt die Schmelze 22 einen Isolatorkörper 21, der die Schmelze 22 gegen den Teil der Druckgussdüse 20, der die entgegengesetzte Polarität bezüglich der Schmelze 22 aufweist, isoliert.

Die dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 20 ist geeignet zu einer dauerhaften Berührung mit der hier nicht dargestellten Gießform. Ein taktweises Abheben der Druckgussdüse 20 von der Gießform entfällt hierdurch. Dazu ist eine elektrische Isolation zur Gießform erforderlich, die mittels des Isolationsrings 28 erfolgt. Um die Düsenspitze 24 gegen die übrigen Teile des Druckgussheißkanalsystems 1 zu isolieren, sind weitere Isolatoren 26 vorgesehen. Diese isolieren den mit der Düsenspitze 24 verbundenen Teil der Druckgussdüse 7 und die Verschraubung 23 gegen den anderen, mit dem Verteiler in Verbindung stehenden Teil der Druckgussdüse 7. Dadurch werden beide Pole der für die Heizung erforderlichen Elektroenergie bis an den Angussbereich 8 herangeführt. Die Kurzschlussheizung wird dort wirksam.

Fig. 3

Fig. 3 zeigt eine schematische halbseitige Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 30 langer, im wesentlichen zweiteiliger Bauform mit Heizung. Der Aufbau der Druckgussdüse 30 entspricht in wesentlichen Elementen der der Druckgussdüse 20 und weist ein erstes Düsenelement 34 auf, dass an einem Verteiler angebracht und gegen ein zweites Düsenelement 35 durch den Isolator 37 isoliert ist. Um auch die Verschraubung 23 elektrisch zu isolieren, ist ein weiterer Isolator 36 vorgesehen. Die Druckgussdüse 30 ist ebenfalls mit einem Isolationsring 38 ausgestattet, der sie beim Aufsetzen auf die Gießform von dieser elektrisch isoliert. Damit ist ein Heizbetrieb der Druckgussdüse 30, unabhängig von der Polarität der Gießform und ohne dass die Düse im Heizbetrieb von der Gießform abheben muss, möglich.

Als Isolatoren 36, 37, 38 sind isolierende Werkstoffe, die eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, vorgesehen. Besonders bevorzugt finden keramische Werkstoffe oder in einer alternativen Ausführungsform mit einer Keramikschicht versehene metallische Werkstoffe Anwendung.

Beide Düsenelemente 34, 35 weisen Stromanschlüsse 32, 33 auf. Der erste Pol, verbunden mit dem Stromanschluss 32, bestimmt die Polarität der Schmelze, die durch den zentralen Kanal der Druckgussdüse 30 strömt. Der zweite Pol wird an den Stromanschluss 33 angeschlossen und beaufschlagt das zweite Düsenelement 35 mit dieser Polarität, die durch das zweite Düsenelement 35 hindurch bis zur Düsenspitze 24 geleitet wird. Die Isolierung zwischen der Schmelze und der Düsenspitze 24 erfolgt durch den Isolatorkörper 31, der bis kurz vor den Angussbereich 8 der Düsenspitze 24 reicht. Damit bleibt der Angussbereich 8 frei von Isolierung, die Schmelze 22 kommt mit der Düsenspitze 24 in Berührung und es fließt ein Kurzschlussstrom im Angussbereich 8. Damit erfolgt die Beheizung der Schmelze im Angussbereich 8 und ausschließlich dort.

Bedingt durch die große Länge ist bei der Druckgussdüse 30 eine zusätzliche Beheizung durch die Düsenkanalheizung 39 erforderlich. Diese sorgt für eine Aufrechterhaltung der erforderlichen Temperatur der Schmelze 22 auf dem Weg vom hier nicht dargestellten Verteiler zur Düsenspitze 24 bzw. dem Angussbereich 8.

Fig. 4

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 56 in kurzer, im wesentlichen einteiliger Bauform, mit Verteiler 25, mit den die Druckgussdüse 56 verschraubt ist, und Gießform 43, 44, mit der die Druckgussdüse 56 in Eingriff steht. Die Gießform 43, 44 ist geschlossen, beide Formhälften liegen aufeinander und bilden einen durch die Schmelze 22 auszufüllenden Hohlraum. Unmittelbar an den Hohlraum setzt die Druckgussdüse 56 mit der Düsenspitze 24 an. Dabei reicht die Düsenspitze 24 direkt bis an das spätere Gussteil heran, so das ein Anguss an dem späteren Gussteil vollständig vermieden wird.
Die Druckgussdüse 56 weist einen Stromanschluss 29 auf, an den eine erste Polarität herangeführt wird. Die gesamte Druckgussdüse 56 ist mit dieser Polarität beaufschlagt. Eine hier nicht dargestellte Isolierung an der Düsenspitze 24 verhindert einen elektrisch leitenden Kontakt mit dem Oberteil der Gießform 43. Damit kann die Druckgussdüse 20 mit ihrer Düsenspitze 24 dauerhaft in der entsprechenden Ausnehmung der Gießform 43, 44 eingesetzt verbleiben, ohne dass die Funktion der Widerstandsheizung beeinträchtigt wird. Die Isolierung besteht in der besonders bevorzugten Ausführungsform in einer dünn aufgesprühten und festgebrannten Keramik, die gleichzeitig eine ausreichende Wärmeleitung aufweist.
Die zweite, hier nicht dargestellte Polarität wird über die Schmelze 22 an die Düsenspitze 24, wo es zur Erwärmung der Schmelze 22 im Bereich eines hier nicht dargestellten Angussbereichs 8 durch die Widerstandsheizung kommt, herangeführt. Dabei weist auch der Verteiler 25 sowie die übrigen Elemente des hier nicht dargestellten Druckgussheißkanalsystems 1 die zweite Polarität auf. Um die Trennung der Polaritäten bis zur Düsenspitze 24 aufrechtzuerhalten, ist die Druckgussdüse 56 durch die Isolierung 26 gegen die Verteilerbuchse 25 isoliert, und die Verschraubung 23 weist eine weitere Isolierung 26 auf.
Der Schmelzeunterverteiler 70, der in der bevorzugten Anwendung der Druckgussdüse 56 mehrere Druckgussdüsen 56 aufweist, wird durch die Heizungen 27 beheizt. Dadurch wird die Schmelze 22 im Bereich des Schmelzeunterverteilers 70 flüssig gehalten. Weiterhin wird die von den Heizungen 27 erzeugte Wärme über die Kontaktfläche zwischen Schmelzeunterverteiler 70 und Druckgussdüse 56 und die Verschraubungen 23 in die Druckgussdüse 56 übertragen. Damit erfolgt auch eine Beheizung der Schmelze 22 im Schmelzekanal 53, durch den die Schmelze 22 durch die Druckgussdüse 56 fließt.



 

Fig. 5

Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Rückschlagventils 40 einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 7, 20, 30, 45, 50, 50’, 56, 60, 60’, 86, 86’ und 86’’. Das Rückschlagventil 40 ist in der bevorzugten Ausführungsform zwischen dem Schmelzeunterverteiler 70 und dem sich anschließenden, hier nicht dargestellten Kanälen zum hier ebenfalls nicht dargestellten Schmelztiegel 2 angeordnet. Das Rückschlagventil 40 hindert die Schmelze 22 am zurückfließen in die Kanäle 6 und in den Schmelztiegel 2, indem es in Fließrichtung zum Schmelztiegel 2 hin schließt. Damit unterstützt das Rückschlagventils 40 die Funktion des Pfropfens im Angussbereich 8 der Druckgussdüse 7, 20, 30, 45, 50, 50’, 56, 60, 60’, 86, 86’ und 86’’.
Das Rückschlagventil 40 ermöglicht weiterhin ein Zurücksetzen der Metallschmelze 22 im Kurzschlussbereich, dem Angussbereich 8 der Druckgussdüse 7, 20, 30, 45, 50, 50’, 56, 60, 60’, 86, 86’ und 86’’ nach der Stromunterbrechung, also nach dem Abbruch des Heizung, um etwa 2 mm. Dadurch wird die Kontaktierung der Schmelze 22 getrennt.
Das Rückschlagventils 40 weist ein Verschließelement 41 auf, das bevorzugt als Kugel ausgeführt und aus einem hitzebeständigen, besonders bevorzugt keramischen Material hergestellt ist. Das Verschließelement 41 wirkt mit einem Ventilsitz 42 zusammen.



 

Fig. 6

Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 45 in langer, im wesentlichen einteiliger Bauform mit Heizung 39. Die Druckgussdüse 45 ist zum Anbau an einen hier nicht dargestellten Schmelzeunterverteiler 70, ähnlich der Darstellung in Figur 4, geeignet. Zur Befestigung dienen dabei die Verschraubungen 23, die wiederum zur Isolation gegen den Schmelzeunterverteiler 70 Isolatoren 26 aufweisen. Ein weiterer Isolator 26 dient zur Isolation der Kontaktfläche der Druckgussdüse 45 gegen die Oberfläche des Schmelzeunterverteilers 70.
Die Düsenspitze 24 weist in ihrer Gesamtheit eine erste Polarität auf, die über den Stromanschluss 29 an diese herangeführt wird. Die zweite Polarität wird mit der Schmelze 22, die innerhalb des Isolatorkörpers 31 strömt und durch diesen gegen die Düsenspitze 24 isoliert ist, bis zum Angussbereich 8 geführt. Dort treffen beide Polaritäten aufeinander, es fließt ein Kurzschlussstrom und die Beheizung der Schmelze 22 im Angussbereich 8 ist gewährleistet. Die Geometrie des Angussbereichs 8 entspricht dabei bevorzugt einer der in den Figuren 13a bis 13d dargestellten Varianten 46 bis 46’’’’.



 

Fig. 7

Fig. 7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 56 in kurzer, im wesentlichen einteiliger Bauform. Die Darstellung entspricht der in Figur 4, wobei die Verschraubung 23 und die Isolierung 26 hier nur angedeutet sind. Die Druckgussdüse 56 ist ohne weitere Elemente, denen sie beim erfindungsgemäßen Einsatz in Verbindung steht, dargestellt. In die Düsenspitze 24 ist der Isolatorkörper 21, der in seinem Inneren den zentralen Schmelzekanal 53 für die Schmelze aufweist, eingesetzt. Der Isolatorkörper 21 reicht in die Düsenspitze 24 bis zum Angussbereich 8 hinein. Die Düsenspitze 24 ist mit einem Stromanschluss 29 versehen und über diesen elektrisch kontaktierbar.it einem Stromanschluss 29 versehen und über diesen elektrisch kontaktierbar.



 

Fig. 8

Fig. 8 zeigt ebenso wie die Fig. 9 eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Details im Bereich der Düsenspitze 24 einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 7, 20, 30, 45, 56, 60 und 86. Der Isolatorkörper 31 mit dem bevorzugt zentral angeordneten, alternativ dazu jedoch auch auf andere Weise durch den Isolatorkörper 31 hindurch geführten Schmelzekanal 53 weist an seinem zum Angussbereich 8 hin weisenden Ende eine Angussbuchse 51 auf. Die Angussbuchse 51 trennt die Düsenwand 55 von der Kurzschlusskontaktstelle 54 und besteht aus einem Material, dessen Eigenschaften besondere Vorteile an der Kurzschlusskontaktstelle 54 aufweisen. Das Material weist einen geringen Verschleiß und günstige elektrolytische Eigenschaften bei der Wechselwirkung mit der Schmelze auf. Besonders bevorzugt ist der Einsatz einer hoch wolframhaltigen Stahllegierung, alternativ eines Sintermetalls.

Der Schmelzekanal 53 mündet im Bereich der Angussbuchse 51 in eine Kanalh�lse 79. Diese bildet den übergang vom Schmelzekanal 53 zum Angussbereich 8, wo sich die Kurzschlusskontaktstelle 54 befindet und wo sich wechselweise ein Schmelzetropfen bildet, der kurz nach seiner Bildung wieder aufgeschmolzen wird. Dieser sowohl thermische als auch elektrolytisch hoch belastete Bereich wird durch die Kanalhülse 79 vom Isolatorkörper 31 getrennt. Besonders bevorzugt ist die Kanalhülse 79 als eine Keramikhülse ausgeführt, deren Länge in unterschiedlichen Ausführungsformen unterschiedliche Werte aufweist.

In einer alternativen Ausführungsform sind mehrere Isolatorkörper 31 als Block, als geschlossene Keramikleiste mit Bohrungen für den Schmelzekanal 53, ausgeführt. In diesem Fall weisen die zur Gießform hin angeordneten Enden der Schmelzekanäle 53 jeweils eine Kanalhülse 79 auf.



 

Fig. 9

Die Düsenspitze 24` nach Fig. 9 zeigt abweichend zu der Ausführungsform nach Fig. 8 einen einteiligen Einsatz, eine Angussbuchse 51. Die Angussbuchse 51 ist als ein Stück einer Düsenspitze 24 besonders bevorzugt aus Sinterhartmetall gefertigt. Die öffnung im Bereich der Kurzschlusskontaktstelle 54 weist Querschnittsgeometrien auf, wie sie in Fig. 13a bis 13d ausgeführt sind.



 

Fig. 10a

Fig. 10a zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 60 mit einem isolierten Metallleiter, die Elektrode 61. Die Isolation der Elektrode 61 erfolgt durch den Isolatorkörper 31, der die Elektrode 61 gegen die ihn umgebende Schmelze 22 im Schmelzekanal 53 isoliert. Am Ende des Schmelzekanals 53, im Angussbereich 8, ist der Metallleiter, die Elektrode 61, von der Isolatorkörper 31 frei und steht in direktem Kontakt mit der Schmelze 22. Die Düsenwand 55, die mit einer ersten Polarität beaufschlagt ist, steht ebenfalls mit der Schmelze in Kontakt. Somit erfolgt im Angussbereich 8 der Stromfluss der Widerstandsdirektheizung zwischen der Düsenwand 55 und der Elektrode 61 über die elektrisch leitende Schmelze 22. Diese erwärmt sich dadurch im Angussbereich 8, der eine der Querschnittsgeometrien nach den Fig. 13a bis 13d, bevorzugt nach Fig. 13c, aufweist. Die Druckgussdüse 60 liegt auf der Gießform 63 auf.



 

Fig. 10b

Fig. 10b zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 60’ mit einem isolierten Metallleiter, der Elektrode 61’. Hierbei wird, ebenso wie bei Fig. 10a dargestellt, die Schmelze 22 zwischen der Düsenwand 55 und dem Metallleiter, der Elektrode 61’, der zur Schmelze 22 hin durch den Isolatorkörper 31 isoliert ist, geführt. Das vom Isolatorkörper 31 freie Ende des Metallleiters, der Elektrode 61’, ist als Spitze ausgeführt und bildet zusammen mit dem Angussbereich 8 eine ringförmige Querschnittsgeometrie 46’’’’ gemäß Fig. 13d.

 

Fig. 10c

Fig. 10c zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 60’’ mit einem isolierten Metallleiter 62’’ und Punktanguss 62’’. Der Punktanguss 62’’ gemäß Fig. 13d wird durch das gegenüber dem Angussbereich 8 zurückgesetzte Ende des Metallleiters, der Elektrode 61’`, erreicht. Dadurch wird der komplette Querschnitt des Anspritzpunktes 62’’ für einen Schmelzestrom nutzbar und eine größere Menge Schmelze kann ungehindert austreten. Die Figur zeigt weiterhin einen Teil der Gießform 43, auf die die Druckgussdüse 60’’ aufsetzt.
Die Lösung nach den Fig. 10a bis 10c ist wegen der vereinfachten Konstruktion besonders gut in Reihenformen für Kleinteile anwendbar.



 

Fig. 11a

Fig. 11a zeigt eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 86 mit Widerstandsdirektheizelementen 88. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind drei Widerstandsdirektheizelemente 88 vorgesehen, die die Düsenwand 55 mit dem Schmelzekanal 53 verbinden. Die Düsenwand 55 und der Schmelzekanal 53 weisen bei eingeschalteter Widerstandsdirektheizung unterschiedliche Polaritäten auf, so dass es zu einem Stromfluss über die Widerstandsdirektheizelemente 88 kommt. Die Widerstandsdirektheizelemente 88 heizen sich dadurch auf, erwärmen dass sie umgebende Material, mit dem sie in unmittelbarem Kontakt stehen, und bringen es zum Schmelzen.  

Fig. 11b

Fig. 11b zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 86 mit indirekter Widerstandsheizung 88. Die Düsenwand 55 ist mit dem Anschluss 9 für den ersten Pol ausgestattet, wobei die elektrische Leitung 9’ für den ersten Pol bis zum Ende der Druckgussdüse 86, zu den Widerstandsdirektheizelementen 88 über die Düsenwand 55 erfolgt. Der zweite Pol wird über den Anschluss 10 zugeführt und über die gesonderte Leitung 10’ bis zum Schmelzekanal 53 geführt. Der Schmelzekanal 53 weist eine, in der Figur nicht erkennbare, Querschnittsgeometrie gemäß der Fig. 13a bis 13d auf, die den Austritt der Schmelze 22 kontrolliert. Auch der Schmelzekanal 53, gegen die Schmelze 22 und gegen die Düsenwand 55 durch den Isolatorkörper 31 isoliert, ist in Kontakt mit den Widerstandsdirektheizelementen 88, wodurch der Stromkreis der Widerstandsdirektheizung geschlossen wird.



 

Fig. 12a

Fig. 12a zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 86’ mit indirekter Widerstandsheizung 88 und kurzem leitendem Schmelzekanal 53. Das Ende der Druckgussdüse 86’, die über eine zusätzliche Düsenkanalheizung 39 verfügt, ist hier im Detail gezeigt. Die Düsenwand 55 und der Schmelzekanal 53, gegeneinander isoliert durch den Isolatorkörper 31, nähern sich im Bereich der Widerstandsdirektheizelemente 88 einander an und werden durch diese elektrisch verbunden. Werden die Widerstandsdirektheizelemente 88 mit einer Spannung beaufschlagt, fließt ein Strom, der zu ihrer Erwärmung führt und die erstarrte Schmelze 22 im Bereich des Düsenendes aufschmilzt.
Der Isolatorkörper 31 sorgt mit seinem großen Volumen nicht allein für die elektrische Isolation und die Trennung der beiden Polaritäten voneinander, sondern er bringt auch einen thermischen Isolationseffekt mit sich, so dass auf die Düsenkanalheizung 39 in einer alternativen Ausführungsform verzichtet wird.

Fig. 12b

Fig. 12b zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgussdüse 86’’ mit indirekter Widerstandsheizung 88 und langem leitendem Schmelzekanal 53. Die Funktion der Druckgussdüse 86’’ entspricht der der Druckgussdüsen 86 und 86’, wobei jedoch auf eine Leitung 10’ wie in Druckgussdüse 86 verzichtet werden kann, da der Schmelzekanal 53, isoliert durch den Isolatorkörper 31, auf voller Länge die zweite Polarität aufweist, während die erste Polarität über die Düsenwand 55 zum Widerstandsdirektheizelemente 88 geführt wird. Hierbei erfolgt gleichermaßen ein Aufschmelzen der Schmelze 22.



 

 

Fig. 13a bis 13d zeigen schematische Darstellungen von Angussquerschnittsgeometrien 46’, 46’’, 46’’’ und 46’’’’ von erfindungsgemäßen Druckgussdüsen 7, 20, 30, 45, 56, 60 und 86. Die Querschnittsgeometrien sind als Kreuzanguss, Schlitzanguss, Sternanguss und Punktanguss ausgeführt. Darüber hinaus ist ein nicht dargestellter, ringförmiger Angussquerschnitt vorgesehen.

Fig. 14

Fig. 14 zeigt den Schmelzeunterverteiler 70 als Schnittstelle für erfindungsgemäße Druckgussdüsen 7, 20, 30, 45, 56, 60 und 86. Die Düsenanordnungen 71 sind dabei nach Art eines Teilkreises um einen Einspeisepunkt 73, an dem die Schmelze aus einem Schmelzehauptverteiler in den Schmelzeunterverteiler 70 eintritt, angeordnet und mittels Verschraubungen 75 mit dem Schmelzeunterverteiler 70 verschraubt. Zwischen den Düsenanordnungen 71 sind in dem Schmelzeunterverteiler 70 jeweils Heizpatronen 72 eingebracht, die eine stabile und ausreichend hohe Temperatur der Schmelze sichern.



 

Fig. 15a

Fig. 15a zeigt eine schematische Darstellung in Seitenansicht mit unsichtbaren Linien einer Ausführungsform eines Schmelzehauptverteilers 78 als Schnittstelle für Schmelzeunterverteiler 70. In den Schmelzehauptverteiler 78 sind Verteilerbuchsen 25 eingesetzt. Diese bilden entsprechend der Darstellung in Figur 4, wo sie zur Verbindung zwischen Schmelzeunterverteiler 70 und Druckgussdüse 56 dienen, die Verbindung zwischen Schmelzehauptverteiler 78 und Schmelzeunterverteiler 70. Die Pfeile 77 geben die Fließrichtung bei einem Rückfluss der Schmelze zum Einspeisepunkt 73’ an, wodurch ein Entleeren des Schmelzehauptverteiler 78 am Ende des Fertigungsprozesses gesichert wird, an. Der höchste Punkt 76 ist in der Darstellung unten angeordnet. Auch der Schmelzehauptverteiler 78 ist mit Heizpatronen 72 ausgestattet, die für eine gleichmäßige, ausreichend hohe Temperatur im Schmelzehauptverteiler 78 sorgen und die Fließfähigkeit der Schmelze garantieren.

Fig. 15b

Fig. 15b zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines weiteren Schmelzehauptverteiler 78 als Schnittstelle für Schmelzeunterverteiler 70. Im Schnitt sind die Schmelzekanäle, die sich vom Einspeisungspunkt 73 bis zu den Verteilerbuchsen 25 durch den Schmelzehauptverteiler 78 erstrecken, erkennbar. Weitere Hohlräume im Schmelzehauptverteiler 78 dienen der Aufnahme der Heizpatronen 72.
Das Verteilerkonzept ist vom Kunststoffheißkanal her im Grundsatz bekannt. Die vorliegende abweichende, besonders vorteilhafte Gestaltung ermöglicht ein Zurückfließen der Schmelze zum Einspeisungspunkt 73. Der Rückfluss wird in einer alternativen Ausführungsform mit einem optional eingesetzten, hier nicht dargestellten Rückschlagventil verhindert.



 

Fig. 16

Fig. 16 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines weiteren Schmelzeverteilers 80 für Metallschmelzen hoher Temperatur. Hier wird der Grundaufbau für einen Schmelzeverteiler 80 gezeigt, der vorzugsweise für Metallschmelzen hoher Temperatur, wie Aluminium und bestimmte Messinglegierungen besonders geeignet ist. Das Oberteil 81 und das Unterteil 82 verfügen über Ausnehmungen für Keramikeinsätze 85. Die Fügeflächen sind dachförmig, in einer alternativen Ausgestaltung jedoch auch gerade ausgeführt.
Besonders vorteilhaft ist es, dass nach der Bestückung von Oberteil 81 und Unterteil 82 mit Keramikeinsätzen 85 keine besonderen Fügepassungen in für diese erforderlich sind, da die Keramik nach dem Verschweißen in einem Ultraschall-Pulver-Schlämmbad gedichtet wird. Vorteilhaft ist weiterhin, dass keine Gefahr eines elektrischen Kurzschluss besteht, da das Strompotenzial des Schmelzeverteilers 80 gleich dem des ganzen Druckgussheißkanalsystems 1 ist.

Fig. 17a

FFig. 17a zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines weiteren Schmelzeverteilers 80’ für Metallschmelzen hoher Temperatur mit Keramikeinsätzen. Hierbei ist die Oberplatte 83 mit Keramikeinsätzen 85 ausgestattet. Das Bauvolumen der Oberplatte 83 bietet ausreichend Raum für eine starke Heizung.

Fig. 17b

Fig. 17b zeigt eine schematische Darstellung in Seitenansicht einer Ausführungsform des Schmelzeverteilers 80’ aus Fig. 17a. Insgesamt sechs Ausnehmungen bilden die Kanäle 84, die wiederum mit Keramikeinsätzen 85 ausgekleidet sind. In die Oberplatte 83 sind Heizpatronen 72 eingesetzt, die die Temperatur in der Oberplatte 83 stabil halten.

Fig. 18

Fig. 18 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines weiteren Schmelzeverteilers 90 für Metallschmelzen hoher Temperatur mit keramikumkleideten Schmelzekanälen 91, 92, 93 und 94. Besonders vorteilhaft ist es, dass die Schmelzekanäle aus einzelnen Kanalelementen 91, 92, 93 und 94 bestehen. Bei einem Verschleiß oder bei einer Beschädigung können sie auch einzeln ausgewechselt werden. Weiterhin lässt sich der Verlauf der Kanäle und deren Länge durch den Einsatz unterschiedlicher Kanalelemente 91, 92, 93 und 94 variieren.  

Fig. 19a - 19f

Fig. 19a bis 19f zeigt schematische Darstellungen von Ausführungsformen von Elementen keramikumkleideter Schmelzekanälen 91, 92, 93, 94. Fig. 19a zeigt dabei ein Kanalelemente 92 mit gerader Durchführung in Seitenansicht. Fig. 19b zeigt ein weiteres Kanalelement 93 mit gerader Durchführung in Schnittdarstellung. Fig. 19c zeigt das an die Verteilerbuchse 25, die in Verbindung mit dem hier nicht dargestellten Schmelzehauptverteiler steht, angrenzende und seinerseits als Verteiler wirkende Kanalelement 91. Die Figuren 19d bis 19f zeigen das bogenförmige Kanalelement 94` und 94``, das ebenso wie das Kanalelement 91 zweischalig ausgeführt ist. Wegen der komplizierteren Innenstruktur empfiehlt sich vorteilhaft eine zweischalige Ausführung zur einfacheren Herstellung, wobei zugleich auch eine leichtere Reinigung oder Wartung möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur bei Zinklegierungen (420 Grad C) sondern auch für Magnesium (360 Grad C) anwendbar. Da die Schmelzpunkte für Magnesium und Aluminium (660 Grad C) relativ eng beieinander liegen, ist auch Aluminium im Druckgussheißkanalsystem 1 verarbeitbar. Weiterhin ist die Anwendung für Blei (327 Grad C) und Zinn (232 Grad C) vorgesehen. Messing und Bronze haben je nach Anteil der Legierungspartner unterschiedliche Schmelzpunkte, die jedoch bis zu 800 Grad C betragen können. Für die Verarbeitung von Messing ist die erfindungsgemäße Auskleidung der Kanäle 84, 91, 92, 93, 94 mit Keramik erforderlich.
Weiterhin ist es in diesem Falle vorteilhaft, die Widerstandsdirektheizung mit Widerstandsdirektheizelementen 88 zu verwenden, da hierbei unabhängig von der Leitfähigkeit und den Schmelzpunkten der Legierungspartner eine vorgegebene, einstellbare und reproduzierbare Temperatur auf die Schmelze 22 im Angussbereich 8 einwirkt.



 

Kontakt über e-mail: dresden@vitw-sachsen.de