(57)【要約】      （修正有）【課題】コールドチャンバ法において、エネルギ消費を削減しより少ないロットの合金を鋳込むことが可能となり、より多種多様な合金も可能となり、また構成部材品質を改善することも可能となる装置と方法を提供する。【解決手段】鋳込むべき金属から成るビレットを、少なくとも２つの射出チャンバ２のうちの１つの射出チャンバ内に装入するステップと１つの射出チャンバをダイカストマシン１０内に供給して付け換えるステップであって、射出チャンバは、それぞれ１つの流出開口を有しており、射出チャンバの供給および交換を少なくとも２つの既存の射出チャンバに基づき交互に行うステップと、ビレットを誘導によって加熱するステップとを含み、キャビティへの充填のために、射出チャンバ内のビレットの溶融をダイカストマシン内への射出チャンバの供給および付け換えよりは後ではあるものの射出チャンバの流出開口の開放よりは前に完全に行う方法および装置１。【選択図】図３
2020028918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コールドチャンバ法にて圧力下で金属、好ましくは軽金属を鋳込むための方法であって、
鋳込むべき前記金属から成るビレットを、少なくとも２つの射出チャンバのうちの１つの射出チャンバ内に装入するステップと、
１つの射出チャンバをダイカストマシン内に供給し、付け換えるステップであって、前記射出チャンバが、それぞれ１つの流出開口を有しており、前記射出チャンバの供給および交換を少なくとも２つの既存の射出チャンバに基づき交互に行う、ステップと、
前記ビレットを誘導によって加熱するステップと、
を含む方法において、
キャビティへの充填のために、前記射出チャンバ内の前記ビレットの溶融を、前記ダイカストマシン内への前記射出チャンバの供給および付け換えよりは後であるものの、前記射出チャンバの前記流出開口の開放よりは前に完全に行うことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記ビレットの完全な溶融を誘導式に行うことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ビレットの加熱を、前記ダイカストマシン内への供給および付け換え前までに、前記ビレットの液相線温度を僅かに下回る温度まで行うことを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記射出チャンバを前記ビレットの装入後に、好ましくは射出ピストンによって完全に閉鎖することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
充填されるべき前記キャビティ内への鋳込むべき前記金属の鋳込み前に、前記射出チャンバに設けられた前記流出開口を閉鎖システムによって開放することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
好ましくは、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法を実施するために、コールドチャンバ法にて圧力下で金属、好ましくは軽金属を鋳込むための装置（１）であって、ダイカストマシン（１０）と、供給路（１１）と、交換器とを有する、装置（１）において、
前記装置（１）が、少なくとも２つの射出チャンバ（２）を有しており、該射出チャンバ（２）が、前記供給路（１１）によって前記ダイカストマシン（１０）に供給され、前記射出チャンバ（２）が、前記交換器によって供給路（１１）とダイカストマシン（１０）との間で、好ましくは交互に交換されることを特徴とする、装置（１）。
【請求項７】
前記射出チャンバ（２）が誘導加熱要素（３）を有していることを特徴とする、請求項６記載の装置（１）。
【請求項８】
前記射出チャンバ（２）が、それぞれ１つの閉鎖システム（６）を有しており、該閉鎖システム（６）が、前記射出チャンバ（２）に設けられた流出開口（８）を閉鎖し、キャビティへの充填直前に開放することを特徴とする、請求項６または７記載の装置（１）。
【請求項９】
前記装置（１）がピストンカップリングシステム（７）を有しており、前記射出チャンバ（２）が、それぞれ１つの射出ピストン（４）を有しており、前記射出チャンバ（２）が交換器によって前記供給路（１１）から前記ダイカストマシン（１０）内に交換される際に、前記射出ピストン（４）が、前記ピストンカップリングシステム（７）によって前記ダイカストマシン（１０）に結合されることを特徴とする、請求項６から８までのいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項１０】
前記射出チャンバ（２）が、自体閉じられた循環路内に相互に配置されていて、前記ダイカストマシン（１０）に交互に供給されることを特徴とする、請求項６から９までのいずれか１項記載の装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コールドチャンバ法にて圧力下で金属、好ましくは軽金属を鋳込むための方法および装置であって、ダイカストマシンと、供給路と、交換器とを有しており、鋳込むべき金属から成るビレットが、射出チャンバ内に装入され、ダイカストマシンに供給され、付け換えられる、方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術に基づき、圧力下で金属を鋳込むための方法および装置が公知であり、好ましくは軽金属に対して使用される。コールドチャンバ法では、ダイカストマシンと炉とが互いに分離されて配置されており、炉内で溶融された所要量の溶湯が、ダイカストマシンに設けられた射出チャンバに手込めでまたは自動的に供給される。このような方法では、炉内でたいてい、より多くの量が溶融されるので、必要なエネルギ消費が大きくなる。なぜなら、炉が多くの量に合わせて製造されており、炉内で必要となる量に対応して、より少ないロットを増加させなければならないためである。その後、鋳込みのために全部の量が直ちには必要とされない場合、この大量の溶湯を相応に保温しておかなければならない。これには、溶湯を保温するための余分なエネルギと、ロジスティクス的かつ人的な多大な手間とが必要となる。これらの全てには、大きなエネルギ消費と、これに対応して多額のコストとが必要となる。さらに、これは、多種多様な合金にマイナスの影響を与える。
【０００３】
独国特許出願公開第１００４３７１７号明細書には、ビレットとして提供された材料が提供室内またはプレス内で予熱され、次いで、通路を介して射出チャンバ内に移送される方法および装置が開示されている。
【０００４】
欧州特許出願公開第０９３６０１０号明細書には、溶湯が、誘導によって加熱された射出チャンバ内に移送され、これによって、望ましくない温度勾配が生じない方法が開示されている。しかしながら、この場合も、溶湯を事前に炉内で溶融しなければならない。
【０００５】
さらに、液状の溶湯が直接注入されるこのような射出チャンバでは、水平な配置であれ鉛直な配置であれ、注入開口と、鋳込むべき金属の液状の状態とに基づき、射出チャンバに部分的にしか充填することができないという欠点がある。これによって、射出ピストンを用いて溶湯をキャビティ内に圧入する間、特に合金内に空気が閉じ込められてしまう。これは、鋳造部材の品質にマイナスの影響を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、エネルギ消費を削減し、より少ないロットの合金を鋳込むことが可能となり、ひいては、より多種多様な合金も可能となり、また、構成部材品質を改善することも可能となる装置と、この装置に結び付けられた方法とを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明によれば、コールドチャンバ法にて圧力下で金属、好ましくは軽金属を鋳込むための方法であって、
鋳込むべき金属から成るビレットを、少なくとも２つの射出チャンバのうちの１つの射出チャンバ内に装入するステップと、
１つの射出チャンバをダイカストマシン内に供給し、付け換えるステップであって、射出チャンバが、それぞれ１つの流出開口を有しており、射出チャンバの供給および交換を少なくとも２つの既存の射出チャンバに基づき交互に行う、ステップと、
ビレットを誘導によって加熱するステップと、
を含む方法において、
キャビティへの充填のために、射出チャンバ内のビレットの溶融を、ダイカストマシン内への射出チャンバの供給および付け換えよりは後であるものの、射出チャンバの流出開口の開放よりは前に完全に行うことを特徴とする、方法によって解決される。
【０００８】
鋳込むべき金属がビレットとして少なくとも２つの射出チャンバのうちの１つの射出チャンバ内に装入され、その後に溶融されることによって、より少ない個数の鋳造部材に対して少ないロットの金属合金を鋳込むこともできる。炉を運転することができるように相応の量の溶湯を得る目的で合金を炉に充填する必要がないので、必要となる溶湯の量をより正確に適合させることが可能となり、別のロットのための金属の再度の溶融が回避される。また、これはエネルギの節約に繋がり、生じてしまった残留材料の複数回の溶融が省略される。合金の量を、必要となる鋳造部材の個数に良好に適合させることができることによって、より多種多様な合金を鋳込むこともできる。射出チャンバは、その内部に装入された、鋳込むべき金属、好ましくは軽金属から成るビレットを備えた状態でダイカストマシンに供給される。このダイカストマシン内に射出チャンバを付け換えるために、交換器が用いられる。この交換器によって、射出チャンバの取外しも行われる。ダイカストマシンに対する射出チャンバの供給および交換は、装置内に既にある少なくとも２つの射出チャンバに基づき行われる。その際、交換工程は交互に行われる。当然ながら、装置は、単に２つよりも多くの射出チャンバを有していてもよい。これらの射出チャンバは交互にダイカストマシンに供給され、取り出される。これによって、迅速なダイカストプロセスが可能となる。なぜならば、射出チャンバがダイカストマシンへの供給前に、金属を液相線温度を僅かに下回る温度まで加熱し、ダイカストマシン内で液状の状態へのビレットの溶融が行われるからである。射出チャンバ内の金属を誘導によって加熱することにより、精密かつ迅速な加熱が可能となる。これは、液状の金属の鋳込みまたはキャビティへの充填のために、射出チャンバ内の、鋳込むべき金属、好ましくは軽金属から成るビレットが、ダイカストマシン内への射出チャンバの供給および付け換えよりは後であるものの、流出開口の開放よりは前に初めて完全に溶融されることを意味している。ダイカストマシン内への射出チャンバの付け換えが行われる前に、鋳込むべき金属が、液相線温度を僅かに下回る温度まで加熱される。つまり、金属が、液状の状態に移行する前まで加熱される。これによって、射出チャンバがダイカストマシン内に導入されているときに急速な液状化が可能となり、したがって迅速な鋳造プロセスが可能となる。
【０００９】
好ましくは、ビレットの完全な溶融が誘導式に行われる。これによって、液状の状態への精密かつ迅速な溶融が保証される。液相線温度付近までの鋳込むべき金属の加熱が、つまるところ、ダイカストマシン内への射出チャンバの付け換え前に同じく誘導式に行われると有利である。射出チャンバ内のビレットの加熱は、好ましくは、ダイカストマシンの付け換え前にも、ダイカストマシン内への射出チャンバの付け換え後にも、この射出チャンバに配置された同一の誘導要素によって実施される。
【００１０】
ビレットの加熱が、ダイカストマシンへの供給および付け換え前までに、ビレットの液相線温度を僅かに下回る温度まで行われる、つまり、まだ液状化していないと、好適な変化形態であると判った。
【００１１】
本発明に係る方法の好適な構成は、射出チャンバがビレットの装入後に完全に閉鎖されることにある。この場合、射出チャンバは、好ましくは射出ピストンによって閉鎖される。これによって、射出チャンバへの鋳込むべき金属のほぼ１００％の充填が可能となる。これによって、空気の閉じ込めが減少し、鋳造品の品質が大幅に改善される。鋳込むべき金属から成るビレットを装入するための開口は、好ましくは、ビレットに接近して射出チャンバを閉鎖する射出ピストンによって閉鎖される。
【００１２】
好ましくは、本発明は、充填されるべきキャビティ内への鋳込むべき金属の鋳込み前に、射出チャンバに設けられた流出開口が閉鎖システムによって開放される点で優れている。好ましくは、射出チャンバの、射出ピストンとは反対側の端部に、閉鎖システムが位置している。この閉鎖システムは、鋳込むべき金属が所望の温度を有していて液状である場合に、好ましくは、閉鎖システムを後方に移動させるか、または射出ピストンを溶湯の押圧時に移動される方向と同じ方向に移動させることにより、流出開口を開放する。これによって、溶融金属をキャビティに充填することが可能となる。
【００１３】
前述した課題は、本発明によれば、コールドチャンバ法にて圧力下で金属、好ましくは軽金属を鋳込むための装置が、少なくとも２つの射出チャンバを有しており、これらの射出チャンバが、供給路によってダイカストマシンに供給され、射出チャンバが、交換器によって供給路とダイカストマシンとの間で、好ましくは交互に交換されることによって解決される。装置は、少なくとも２つの射出チャンバを有している。これらの射出チャンバは、ダイカストマシンに交互に供給される。射出チャンバ内には、鋳込むべき金属、好ましくは軽金属から成るそれぞれ１つのビレットが装入される。これによって、所望の金属のバッチ式の鋳込みが可能となる。当然ながら、装置は、２つよりも多くの射出チャンバを有していてもよい。これらの射出チャンバは、ダイカストマシンに交互に供給され、付け換えられるかまたは取り外される。例えば、供給は、搬送システムによってダイカストマシンに対して水平に行われてもよいし、鉛直に行われてもよい。また、レボルバ状のアッセンブリまたは別の供給システムも可能である。
【００１４】
好適な実施の形態は、射出チャンバが誘導加熱要素を有していることにある。各射出チャンバは固有の誘導加熱要素を有している。これによって、鋳込むべき金属から成るビレットの迅速かつ精密な加熱が可能となる。誘導加熱要素は、好ましくは、射出チャンバの周面に沿って配置されており、ビレットの均質な加熱を保証している。
【００１５】
好ましくは、射出チャンバが、それぞれ１つの閉鎖システムを有しており、この閉鎖システムが、射出チャンバに設けられた流出開口を閉鎖し、キャビティへの充填直前に開放される。閉鎖システムは、好ましくは、射出チャンバの他端において射出ピストンに対向して配置されている。金属が所望の温度を有するかまたは液状になると、閉鎖システムが流出開口を開放して、液状の金属がキャビティ内に鋳込まれる。好ましくは、このために、後方に移動し、これによって液状の金属用の開口を開放するピストンが設けられている。
【００１６】
好適な実施の形態によれば、装置がピストンカップリングシステムを有しており、射出チャンバがそれぞれ１つの射出ピストンを有しており、射出チャンバが交換器によって供給路からダイカストマシン内に交換される際に、射出ピストンがピストンカップリングシステムによってダイカストマシンに結合される。これによって、射出ピストンがダイカストマシンに設けられた駆動システムに結合されて、溶融金属が射出ピストンでキャビティ内に押圧されることが達成される。射出ピストンと閉鎖システムは、それぞれ射出チャンバごとに存在しているので、射出チャンバを完全に閉鎖可能であり、これによって、ほぼ１００％に充填可能であるという利点も得られる。
【００１７】
射出チャンバが、自体閉じられた循環路内に相互に配置されており、ダイカストマシンに交互に供給されると有利であることが判った。この循環路は、鉛直に延在する供給路ならびに水平に延在する供給路、例えばコンベヤベルトに相当していてもよいし、射出チャンバが回転点周りに同心的に配置されたレボルバに相当していてもよい。また、別の供給路も可能である。
【００１８】
全ての構成可能性は互いに自由に組合せ可能であり、方法の特徴と装置の特徴とが互いに個別に組合せ可能である。
【００１９】
本発明の１つの実施例を図面に基づき説明する。ただし、本発明は、この実施例だけに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る方法を実施するための射出チャンバの縦断面図である。
【図２】射出チャンバ内での方法の工程図である。
【図３】直線状の供給形態を有する本発明に係る装置を示す図である。
【図４】レボルバ状の供給形態を有する本発明に係る装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１には、本発明に係る装置１の射出チャンバ２が示してある。鋳込むべき金属から成るビレット５がすでに装入されていて、射出チャンバ２が完全に閉鎖されている。この射出チャンバ２の周面に沿って、誘導加熱要素３が配置されている。この誘導加熱要素３は、好ましくは、射出チャンバ２の長さにわたって延在しており、これによって、ビレット５の均質な加熱が保証されている。良好に認めることができるように、鋳込むべき金属を固体として供給することによって、射出チャンバ２へのほぼ１００％の充填を達成することができる。これは、鋳造部材内のブローホールを減少させるために役立つ。本発明に係る装置１の射出チャンバ２では、図２に認めることができるように、ビレットが導入開口９を通して射出チャンバ２内に装入される。次いで、射出ピストン４をビレット５にまで接近させ、閉鎖システム６が流出開口８を閉鎖した状態に保つ。これによって、射出チャンバが完全に閉鎖される。閉鎖システム６として、好ましくは閉鎖ピストンが使用されるが。別の可能性も考えられる。射出ピストン４に配置されたピストンカップリングシステム７は、射出ピストン４をダイカストマシン１０に接続するように機能するか、または、溶融した金属を流出開口８を介してキャビティ内に押圧するための、ダイカストマシン１０用に設けられた駆動装置に接続するように機能する。
【００２２】
図２には、装置１の射出チャンバ２内での方法の工程図が示してある。位置Ａでは、鋳込むべき金属から成るビレット５が射出チャンバ２内に装入され、射出ピストン４をビレット５に接近させ、これによって、射出チャンバ２が閉鎖される。位置Ｂでは、射出チャンバ２が完全に閉鎖されており、ほぼ１００％の充填が達成されることが認められる。この状態で、射出チャンバ２またはビレット５が誘導加熱要素３によって加熱される。この加熱は、ダイカストマシン１０内への付け換え前に、好ましくは、ダイカストマシン１０への射出チャンバ２の供給１１（図３および図４参照）中に、液相線温度を僅かに下回る温度まで行われる。交換器（図示せず）によって、射出チャンバ２がダイカストマシン１０内に付け換えられるか、または付け換えの前にダイカストマシン１０内に配置されていた射出チャンバ２が取り外される。位置Ｃには、射出チャンバ２がすでにダイカストマシン１０内に配置されており、金属が液状であり、鋳込みのための所望の温度を有している位置が示してある。閉鎖システム６が流出開口８を開放し、ピストンカップリングシステム７を介して駆動装置に結合された射出ピストン４が、流出開口８を介して液状の金属をキャビティ内に押圧している。これは、図Ｄから認めることができる。
【００２３】
図３および図４には、ダイカストマシン１０への射出チャンバ２の可能な供給形態１１が示してある。図３には、水平な供給形態１１が示してある。射出チャンバ２の鉛直な供給形態も可能である。射出チャンバ２の個数は、装置１または速度および容量に適合していなければならない。液相線温度を僅かに下回る温度までの予熱と、これに続く、金属が液状になるまでのダイカストマシン１０内での加熱とを実施するか、または最適かつ経済的なプロセスを保証するためには、少なくとも２つの射出チャンバ２が本発明に係る装置１内に配置されていなければならない。図４には、中心周りに同心的に配置されており、一種のレボルバを成す射出チャンバ２の代替的な配置形態が示してある。供給路１１からダイカストマシン１０への射出チャンバ２の引渡しは、交換器（図示せず）によって行われる。
【符号の説明】
【００２４】
１  装置
２  射出チャンバ
３  誘導加熱要素
４  射出ピストン
５  鋳込むべき材料から成るビレット
６  閉鎖システム
７  ピストンカップリングシステム
８  流出開口
９  導入開口
１０  ダイカストマシン
１１  供給
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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