Baugruppe einer Druckgießmaschine; dient zur Steuerung des Antriebskolbens während des Gießens, zur Erzeugung des Gießdruckes und des Nachdruckes auf das flüssige Metall in der Gießkammer und im Formhohlraum.
Die Gießeinheit besteht ihrerseits aus der Gießgarnitur und dem Gießantrieb.
Die Gießgarnitur dient zur Aufnahme des flüssigen Metalls und zu dessen Zuführung in die Druckgießform. Sie besteht im einzelnen aus:
a) Gießkammer als Aufnahmebehälter für das flüssige Metall, in dem es während des Gießvorganges unter Druck gesetzt wird,
b) Gießkolben zum Fördern des flüssigen Metalls und zur Übertragung des Druckes auf das Metall,
c) Gießkolbenstange als Verbindung zwischen Gießkolben und Gießantrieb,
d) Gegenkolben (nur bei senkrechten Kaltkammermaschinen),
e) Gießbehälter zur Aufnahme der Gießkammer (nur bei Warmkammermaschinen),
f) Mundstück als Verbindungsstück zwischen Gießbehälter und Druckgießform bei Warmkammermaschinen beziehungsweise zwischen Gießkammer und Druckgießform bei senkrechten Kaltkammermaschinen.
Als Gießantrieb wird die Einrichtung bezeichnet, welche den Gießkolben der Gießgarnitur bewegt und den Druck auf das flüssige Metall erzeugt.
Je nach Anordnung der Gießgarnitur unterscheidet man zwei Bauarten von Druckgießmaschinen: die Warmkammer- und die Kaltkammermaschine.
Warmkammer-Gießeinheit
Bei der Warmkammermaschine befindet sich der Gießbehälter mit der darin eingebauten Gießkammer ständig im flüssigen Metall des Gießofens. Letzterer dient zum Warmhalten des Gießmetalls und wird mit bereits flüssigem Metall beschickt, das in getrennten Öfen vorgeschmolzen wird. Da somit wesentliche Teile der Gießgarnitur ständig von flüssigem Metall umgeben sind, darf kein Lösungsangriff stattfinden. Diese Bedingung ist im allgemeinen erfüllt beim Druckgießen von Blei-, Zinn- und Magnesiumlegierungen, nicht aber bei Aluminiumlegierungen. Zink-Aluminium-Legierungen sind im Warmkammer-Druckgussverfahren verarbeitbar, weil das Aluminium als Legierungsbestandteil bis circa 4 % bei Temperaturen unterhalb von 450 °C die Reaktivität eisenhaltiger Materialien im Kontakt mit der flüssigen Schmelze stark reduziert.
Der Aufbau einer Warmkammer-Gießeinheit ist in Bild 1 dargestellt. Die Gießgarnitur besteht aus Gießbehälter mit eingebauter Gießkammer, Gießkolben und Mundstück. Der Gießbehälter taucht in die Warmhalteschmelze des Gießofens ein und trägt an seinem freien oberen Ende das Mundstück als Verbindungsstück zur festen Formhälfte. Ein hydraulischer Antrieb betätigt den Gießkolben in der Gießkammer. Wird der Antriebskolben im Antriebszylinder mit Druck beaufschlagt, fährt der Gießkolben in der Gießkammer nach unten und drückt das im Gießbehälter befindliche Metall durch das Mundstück in die Druckgießform. Das Ansaugen erfolgt selbständig, sobald der Gießkolben wieder in seine obere Totpunktlage zurückgefahren ist. Die Längsachse des Mundstücks ist gegen die Waagerechte um etwa 7° geneigt, damit das nach Schussende noch flüssige Restmetall in den Gießbehälter zurückfließen kann. Damit keine Erstarrung in diesem Bereich stattfindet, wird das Mundstück in der Regel beheizt, (Mundstückbeheizung).
Kaltkammer-Gießeinheit
Diese Gießeinheiten können verschiedene Bauarten haben:
- ohne Multiplikator, mit Antriebszylinder mit einseitiger Kolbenstange,
- mit Multiplikator, zur Erhöhung des Hydraulikdruckes im Kolbenraum des Antriebszylinders nach dem Formfüllen. Dabei werden wiederum Bauarten mit Multiplikataor und einem Kolbenspeicher oder zwei Kolbenspeichern unterschieden.
- mit Hochdruckspeicher, welcher den Multiplikator ersetzt oder auch ergänzt.
Bei Kaltkammer-Druckgießmaschinen befinden sich alle Teile der Gießgarnitur außerhalb des flüssigen Metalls. Der Gießofen ist neben der Maschine aufgestellt und dient zur Warmhaltung des gießbereiten Metalls. Für jeden einzelnen Schuss muss das benötigte Metall aus dem Gießofen entnommen und in die Gießkammer der Maschine gefüllt werden. Dies geschieht entweder manuell mit einem Gießlöffel oder mechanisch-automatisch mittels einer Beschickungseinrichtung. Auf Kaltkammermaschinen können alle druckgießfähigen Metalle und Legierungen vergossen werden. Eine Einschränkung wie bei Warmkammermaschinen besteht nicht.
Je nach Anordnung der Gießkammer wird zwischen waagerechter und senkrechter Kaltkammer-Druckgießmaschinen unterschieden. Bei der waagerechten Kaltkammermaschine liegt die Längsachse der Gießkammer waagerecht, also in gleicher Richtung wie die Schließachse, und der Gießkolben bewegt sich ebenfalls waagerecht. Bei der senkrechten Kaltkammermaschine ist die Gießkammer senkrecht angeordnet, wobei der Gießkolben von oben einfährt und ein Gegenkolben die Kammer unten verschließt.
Bild 2 zeigt die Prinzipanordnung des Gießvorganges auf einer waagerechten Kaltkammermaschine. Bei zurückgefahrenem Gießkolben wird das flüssige Metall in die Gießkammer gefüllt, welche hierzu mit einer Füllöffnung versehen ist. Das für jeden Abguss erforderliche Metall beansprucht dabei nur einen gewissen Teil des verfügbaren Kammervolumens. Bei Auslösen des Schusses fährt der Gießkolben zunächst mit langsamer Geschwindigkeit vor, bis er die Füllöffnung völlig überdeckt und anschließend das flüssige Metall in der Gießkammer aufgestaut hat. Durch diesen sogenannten langsamen Vorlauf wird ein großer Teil der in der Gießkammer befindlichen Luft zum Entweichen durch die Formteilungsebene gezwungen. Schließlich wird der Gießkolben auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt und das flüssige Metall in den Formhohlraum gedrückt. Nach Ablauf der Erstarrungspause öffnet die Form, und das Gussstück wird ausgeworfen. Die Gießgarnitur besteht somit bei der waagerechten Kaltkammermaschine aus Gießkammer, Gießkolben und Gießkolbenstange. Der Gießantrieb umfasst den Antriebszylinder mit Antriebskolben und zugehörigem Druckspeicher und evtl. Multiplikator. Die Gießkolbenstange verbindet Gießkolben und Antriebskolben. Gießgarnitur und Gießantrieb sind Hauptbestandteile der Gießeinheit.
In der Verfahrensvariante der senkrechten Kaltkammermaschine ist die Gießkammer senkrecht angeordnet (Bild 3). Das flüssige Metall wird von oben in die offene Gießkammer gefüllt, die unten mit einem Gegenkolben verschlossen ist. Beim Auslösen des Schusses fährt der Gießkolben von oben in die Kammer und presst das flüssige Metall durch ein seitlich abzweigendes Mundstück in die Druckgießform, wobei der Gegenkolben gleichzeitig nach unten fährt und die Mundstücköffnung zuvor freigibt. Nach Beendigung des Gießvorganges schert der Gießkolben den verbleibenden Gießrest von der Mundstücköffnung ab und über den Gegenkolben wird der Gießrest nach unten aus der Gießkammer herausgefahren.
Der Einguss und der Gießlauf sind ähnlich wie beim Warnkammerverfahren gestaltbar.
Formgebung (Urformen) mit einem Werkstoff, der im flüssigen Zustand unter dem Einfluss der Schwerkraft, der Fliehkraft oder unter Druck in eine dem gewünschten Fertigerzeugnis entsprechende Form gefüllt wird und darin erstarrt. Im engeren Sinne versteht man unter Gießen das Einbringen des flüssigen Gießwerkstoffes in die Form.
