EP0761344B1

Method and apparatus for manufacturing light metal alloys by injection molding

Abstract

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EP0761344B1, drawing sheet 1
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Expired 28 August 2016, 10.1 years ago.

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19 claims: 19 independent, 0 dependent

  1. 1
    A method of injection molding a metal alloy comprising the steps of:(a) supplying and melting a metal alloy into a liquid state in a barrel (30) and cooling the metal alloy in the liquid state into a thixotropic state;(b) drawing into an accumulation chamber (50) said metal alloy in a thixotropic state with a piston-cylinder assembly (40, 45);(c) selectively opening and closing a valve (60) disposed in an opening between said barrel (30) and said accumulation chamber (50), said valve (60) opening and closing in response to operation of said piston-cylinder assembly (40, 45);and(d) injecting said metal in the thixotropic state from said accumulation chamber (50) into a mold. Procédé de moulage par injection d'un alliage de métaux comprenant les étapes consistant à : (a) fournir et fondre un alliage de métaux dans un état liquide dans un tonneau (30) et refroidir l'alliage de métaux à l'état liquide dans un état thixotropique ;(b) aspirer dans une chambre d'accumulation (50) ledit alliage de métaux dans un état thixotropique avec un ensemble cylindre-piston (40, 45) ;(c) ouvrir et fermer de manière sélective une vanne (60) disposée dans une ouverture entre ledit tonneau (30) et ladite chambre d'accumulation (50), ladite vanne (60) s'ouvrant et se fermant en réponse au fonctionnement dudit ensemble cylindre-piston (40, 45) ;et(d) injecter ledit métal dans l'état thixotropique de ladite chambre d'accumulation (50) dans un moule. Verfahren zum Spritzgießen einer Metalllegierung mit den folgenden Schritten: (a) Zuführen und Schmelzen einer Metalllegierung in einen flüssigen Zustand in einem Zylinderrohr (30) und Abkühlen der Metalllegierung im flüssigen Zustand auf einen thixotropen Zustand;(b) Ziehen der Metalllegierung in einem thixotropen Zustand mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung (40, 45) in eine Sammelkammer (50) ;(c) gezieltes Öffnen und Schließen eines in einer Öffnung zwischen dem Zylinderrohr (30) und der Sammelkammer (50) angeordneten Ventils (60), wobei sich das Ventil (60) als Reaktion auf die Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung (40, 45) öffnet und schließt;und(d) Einspritzen des Metalls im thixotropen Zustand aus der Sammelkammer (50) in eine Form.
  2. 2
    A method of injection molding a metal alloy as recited in claim 1 wherein said metal alloy is drawn into said accumulation chamber (50) under suction. Procédé de moulage par injection d'un alliage de métaux selon la revendication 1, dans lequel ledit alliage de métaux est aspiré dans ladite chambre d'accumulation (50) par succion. Verfahren zum Spritzgießen einer Metalllegierung nach Anspruch 1, bei dem die Metalllegierung unter Saugwirkung in die Sammelkammer (50) gezogen wird.
  3. 3
    A method of injection molding a metal alloy as claimed in claim 1 wherein said metal alloy is drawn into said accumulation chamber (50) under a combination of suction and gravity. Procédé de moulage par injection d'un alliage de métaux selon la revendication 1, dans lequel ledit alliage de métaux est aspiré dans ladite chambre d'accumulation (50) par une combinaison d'une succion et de la pesanteur. Verfahren zum Spritzgießen einer Metalllegierung nach Anspruch 1, bei dem die Metalllegierung unter einer Kombination von Saugwirkung und Schwerkraft in die Sammelkammer (50) gezogen wird.
  4. 4
    A method of injection molding a metal alloy as recited in any of claims 1 to 3, further comprising the step of:cycling the temperature of a heating device (80) disposed around an exit port (57) in said chamber (50) through which said metal alloy in the thixotropic state is injected, said cycling being synchronized with steps (b) and (d). Procédé de moulage par injection d'un alliage de métaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre l'étape consistant à : effectuer un cyclage de la température d'un dispositif de chauffage (80) disposé autour d'un orifice de sortie (57) dans ladite chambre (50) à travers lequel ledit alliage de métaux dans l'état thixotropique est injecté, ledit cyclage étant synchronisé avec les étapes (b) et (d). Verfahren zum Spritzgießen einer Metalllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin mit dem Schritt des zyklischen Schaltens der Temperatur einer um eine Austrittsöffnung (57) in der Kammer (50), durch die die Metalllegierung im thixotropen Zustand gespritzt wird, herum angeordneten Heizvorrichtung (80), wobei das zyklische Schalten mit den Schritten (b) und (d) synchronisiert wird.
  5. 5
    A method of injection molding a metal alloy as recited in claim 4, wherein during step (b), the temperature of the heating device (80) is cycled to a lower value and during step (d), the temperature of the heating device (80) is cycled to an upper value. Procédé de moulage par injection d'un alliage de métaux selon la revendication 4, dans lequel, au cours de l'étape (b), la température du dispositif de chauffage (80) est soumise à un cyclage à une valeur inférieure et au cours de l'étape (d), la température du dispositif de chauffage (80) est soumise à un cyclage à une valeur supérieure. Verfahren zum Spritzgießen einer Metalllegierung nach Anspruch 4, bei dem während des Schritts (b) die Temperatur der Heizvorrichtung (80) auf einen unteren Wert und während des Schritts (d) auf einen oberen Wert zyklisch geschaltet wird.
  6. 6
    A method of injection molding a metal alloy as recited in any of claims 1 to 5, further comprising the step of:(e) recycling a defective injection molding by supplying the defective molding to the feeder (20). Procédé de moulage par injection d'un alliage de métaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre l'étape consistant à : (e) recycler un moulage par injection défectueux en fournissant le moulage défectueux au chargeur (20) . Verfahren zum Spritzgießen einer Metalllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin mit dem Schritt des (e) Recycelns einer defekten Spritzgießform durch Zuführen der defekten Form zu der Zuführvorrichtung (20).
  7. 7
    An injection molding system for producing a metal alloy, and comprising:an accumulation chamber (50) adapted to store therein a metal alloy in a thixotropic state, said accumulation chamber (50) having an exit port (57) through which said alloy is injected;a barrel (30) which feeds said accumulation chamber (50) with the metal alloy in the thixotropic state;a piston-cylinder assembly (40,45) adapted to draw said metal alloy under suction in the thixotropic state into said accumulation chamber (50) from said barrel (30), and to inject said metal alloy in the thixotropic state from said accumulation chamber (50) into a mold;anda valve (60) disposed in an opening between said barrel (30) and said accumulation chamber (50), said valve (60) selectively opening and closing said opening in response to operation of said piston-cylinder assembly. Spritzgießsystem zur Herstellung einer Metalllegierung, das Folgendes umfasst: eine Sammelkammer (50), die so ausgeführt ist, dass darin eine Metalllegierung in einem thixotropen Zustand gelagert werden kann, wobei die Sammelkammer (50) eine Austrittsöffnung (57) aufweist, durch die die Legierung gespritzt wird;ein Zylinderrohr (30), das die Sammelkammer (50) mit der Metalllegierung im thixotropen Zustand versorgt;eine Kolben-Zylinder-Anordnung (40, 45), die so ausgeführt ist, dass sie die Metalllegierung im thixotropen Zustand aus dem Zylinderrohr (30) in die Sammelkammer (50) saugt und die Metalllegierung im thixotropen Zustand dann aus der Sammelkammer (50) in eine Form spritzt;undein in einer Öffnung zwischen dem Zylinderrohr (30) und der Sammelkammer (50) angeordnetes Ventil (60), wobei das Ventil (60) die Öffnung als Reaktion auf die Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung gezielt öffnet und schließt. Système de moulage par injection pour produire un alliage de métaux, comprenant : une chambre d'accumulation (50) prévue pour stocker un alliage de métaux dans un état thixotropique, ladite chambre d'accumulation (50) ayant un orifice de sortie (57) à travers lequel ledit alliage est injecté ;un tonneau (30) qui charge ladite chambre d'accumulation (50) en alliage de métaux dans l'état thixotropique ;un ensemble cylindre-piston (40, 45) prévu pour aspirer ledit alliage de métaux par succion dans l'état thixotropique dans ladite chambre d'accumulation (50) depuis ledit tonneau (30) et pour injecter ledit alliage de métaux dans l'état thixotropique de ladite chambre d'accumulation (50) dans un moule ;etune vanne (60) disposée dans une ouverture entre ledit tonneau (30) et ladite chambre d'accumulation (50), ladite vanne (60) ouvrant et fermant de manière sélective ladite ouverture en réponse au fonctionnement dudit ensemble cylindre-piston.
  8. 8
    An injection molding system for producing a metal alloy as recited in claim 7, wherein said piston-cylinder assembly comprises a piston (45) and a cylinder (40), wherein said piston (45) is movable outwardly from said cylinder (40) to draw said metal alloy in the thixotropic state into said accumulation chamber (50) from said barrel (30), and the piston (45) being movable inwardly into said cylinder to inject said metal alloy in the thixotropic state from said accumulation chamber (50) into a mold. Spritzgießsystem zur Herstellung einer Metalllegierung nach Anspruch 7, bei dem die Kolben-Zylinder-Anordnung einen Kolben (45) und einen Zylinder (40) umfasst, wobei der Kolben (45) aus dem Zylinder (40) nach außen bewegt werden kann, um die Metalllegierung im thixotropen Zustand aus dem Zylinderrohr (30) in die Sammelkammer (50) zu ziehen, und der Kolben (45) nach innen in den Zylinder bewegt werden kann, um die Metalllegierung im thixotropen Zustand aus der Sammelkammer (50) in eine Form zu spritzen. Système de moulage par injection pour produire un alliage de métaux selon la revendication 7, dans lequel ledit ensemble cylindre-piston comprend un piston (45) et un cylindre (40), ledit piston (45) pouvant se déplacer en dehors dudit cylindre (40) pour aspirer ledit alliage de métaux dans l'état thixotropique dans ladite chambre d'accumulation (50) depuis ledit tonneau (30), et le piston (45) pouvant se déplacer vers l'intérieur dans ledit cylindre pour injecter ledit alliage de métaux dans l'état thixotropique depuis ladite chambre d'accumulation (50) dans un moule.
  9. 9
    An injection molding system for producing a metal alloy, as recited in claim 7 or claim 8 wherein said barrel (30) is positioned to feed said metal alloy to said accumulation chamber (50) by gravity. Spritzgießsystem zur Herstellung einer Metalllegierung nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das Zylinderrohr (30) zur Zuführung der Metalllegierung zur Sammelkammer (50) durch Schwerkraft angeordnet ist. Système de moulage par injection pour produire un alliage de métaux selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel ledit tonneau (30) est positionné de manière à charger ledit alliage de métaux dans ladite chambre d'accumulation (50) sous l'effet de la pesanteur.
  10. 10
    An injection molding system as claimed in claim 7 or claim 8, wherein said barrel (30) includes a plurality of screw elements (34) adapted to advance said metal alloy in the thixotropic state towards said accumulation chamber (50). Spritzgießsystem nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das Zylinderrohr (30) mehrere Schraubenelemente (34) enthält, die zum Vorschub der Metalllegierung im thixotropen Zustand zur Sammelkammer (50) hin ausgeführt sind. Système de moulage par injection selon la revendication 7 ou 8, dans lequel ledit tonneau (30) comporte une pluralité d'éléments de vis (34) prévus pour faire avancer ledit alliage de métaux dans l'état thixotropique vers ladite chambre d'accumulation (50).
  11. 11
    An injection molding system for producing a metal alloy as recited in any one of claims 7 to 10 and further comprising:a variable heating device (80) disposed at said exit port (57), said heating device being operable to cycle the temperature at the exit port between an upper value and a lower value, the temperature at the exit port being cycled to the upper value when the metal alloy in the thixotropic state is injected. Spritzgießsystem zur Herstellung einer Metalllegierung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, weiterhin mit einer an der Austrittsöffnung (57) angeordneten variablen Heizvorrichtung (80), die zum zyklischen Schalten der Temperatur an der Austrittsöffnung zwischen einem oberen Wert und einem unteren Wert betätigbar ist, wobei die Temperatur an der Austrittsöffnung zyklisch auf den oberen Wert geschaltet wird, wenn die Metalllegierung im thixoptropen Zustand gespritzt wird. Système de moulage par injection pour produire un alliage de métaux selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, comprenant en outre : un dispositif de chauffage variable (80) disposé au niveau dudit orifice de sortie (57), ledit dispositif de chauffage pouvant fonctionner pour effectuer un cyclage de la température au niveau de l'orifice de sortie entre une valeur supérieure et une valeur inférieure, la température au niveau de l'orifice de sortie étant soumise à un cyclage à la valeur supérieure lorsque l'alliage de métaux dans l'état thixotropique est injecté.
  12. 12
    An injection molding system for producing a metal alloy as recited in claim 11, wherein said heating device (80) is an induction heating coil. Spritzgießsystem zur Herstellung einer Metalllegierung nach Anspruch 11, bei dem die Heizvorrichtung (80) eine Induktionsheizspule ist. Système de moulage par injection pour produire un alliage de métaux selon la revendication 11, dans lequel ledit dispositif de chauffage (80) est un enroulement de chauffage par induction.
  13. 13
    An injection molding system for producing a metal alloy as recited in any one of claims 7 to 12, wherein said valve is electronically controlled and said system further comprises detector means (108,110) for detecting the position of the piston-cylinder assembly and for controlling said electronically controlled valve in response thereto. Spritzgießsystem zur Herstellung einer Metalllegierung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei dem das Ventil elektronisch gesteuert wird und das System weiterhin Detektormittel (108, 110) zur Erfassung der Position der Kolben-Zylinder-Anordnung und zur Steuerung des elektronisch gesteuerten Ventils als Reaktion darauf umfasst. Système de moulage par injection pour produire un alliage de métaux selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, dans lequel ladite vanne est commandée électroniquement et ledit système comprend en outre des moyens de détection (108, 110) pour détecter la position de l'ensemble cylindre-piston et pour commander ladite vanne commandée électroniquement en réponse à celle-ci.
  14. 14
    An injection molding system for producing a metal alloy as recited in any one of claims 12 and 13 further comprising means for controlling said variable heating device in response to detector means for detecting the position of said piston-cylinder assembly. Spritzgießsystem zur Herstellung einer Metalllegierung nach Anspruch 12 oder 13, weiterhin mit einem Mittel zur Steuerung der variablen Heizvorrichtung als Reaktion auf Detektormittel zur Erfassung der Position der Kolben-Zylinder-Anordnung. Système de moulage par injection pour produire un alliage de métaux selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, comprenant en outre des moyens pour commander ledit dispositif de chauffage variable en réponse à des moyens de détection pour détecter la position dudit ensemble cylindre-piston.
  15. 15
    An injection molding system for producing a metal alloy as claimed in claim 14, wherein said piston (45) is movable between a first predetermined position corresponding to said piston (45) extending maximally from said cylinder (40) and a second predetermined position corresponding to said piston (45) extending minimally from said cylinder (40), said means for controlling said variable heating device (80) being adapted to cycle said heating device (80) to said upper value when said piston (45) is detected by said detector means (108,110) to be in said first position and thereby permit injection of said metal alloy in said thixotropic state, and to cycle said heating device (80) to said lower value when said piston (45) is detected by said detector means (108,110) to be in said second position and thereby permit said metal alloy in said thixotropic state to form a plug in said exit port (57) of said accumulation chamber (50). Spritzgießsystem zur Herstellung einer Metalllegierung nach Anspruch 14, bei dem der Kolben (45) zwischen einer ersten vorbestimmten Position, die einem maximalen Ausfahren des Kolbens (45) aus dem Zylinder (40) entspricht, und einer zweiten vorbestimmten Position, die einem minimalen Ausfahren des Kolbens (45) aus dem Zylinder (40) entspricht, beweglich ist, wobei die Mittel zur Steuerung der variablen Heizvorrichtung (80) so ausgeführt sind, dass sie die Heizvorrichtung (80) zyklisch auf den oberen Wert schalten, wenn von den Detektormitteln (108, 110) erfasst wird, dass sich der Kolben (45) in der ersten Position befindet, und dadurch ein Spritzen der Metalllegierung in dem thixotropen Zustand gestatten, und die Heizvorrichtung (80) zyklisch auf den unteren Wert schalten, wenn durch die Detektormittel (108, 110) erfasst wird, dass sich der Kolben (45) in der zweiten Position befindet, und dadurch gestatten, dass die Metalllegierung im thixotropen Zustand einen Stopfen in der Austrittsöffnung (57) der Sammelkammer (50) bildet. Système de moulage par injection pour produire un alliage de métaux selon la revendication 14, dans lequel ledit piston (45) peut se déplacer entre une première position prédéterminée correspondant à l'extension maximale dudit piston (45) depuis ledit cylindre (40) et une deuxième position prédéterminée correspondant à l'extension minimale dudit piston (45) depuis ledit cylindre (40), lesdites moyens pour commander ledit dispositif de chauffage variable (80) étant prévus pour effectuer un cyclage dudit dispositif de chauffage (80) à ladite valeur supérieure lorsque lesdits moyens de détection (108, 110) détectent que ledit piston (45) est dans ladite première position et pour ainsi permettre l'injection dudit alliage de métaux dans ledit état thixotropique, et pour effectuer un cyclage dudit dispositif de chauffage (80) à ladite température inférieure lorsque lesdits moyens de détection (108, 110) détectent que ledit piston (45) est dans ladite deuxième position, et pour ainsi permettre audit alliage de métaux dans ledit état thixotropique de former un bouchon dans ledit orifice de sortie (57) de ladite chambre d'accumulation (50).
  16. 16
    An injection molding system for producing a metal alloy as recited in any one of claims 7 to 15, wherein said valve (60) is a ball valve. Spritzgießsystem zur Herstellung einer Metalllegierung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, bei dem das Ventil (60) ein Kugelventil ist. Système de moulage par injection pour produire un alliage de métaux selon l'une quelconque des revendications 7 à 15, dans lequel ladite vanne (60) est une vanne à boisseau sphérique.
  17. 17
    An injection molding system for producing a metal alloy as recited in any one of claims 7 to 16 wherein said barrel (30) is positioned at an angle of between 30 and 90 degrees relative to a horizontal direction, and said accumulation chamber (50) has a longitudinal axis oriented in a horizontal direction. Spritzgießsystem zur Herstellung einer Metalllegierung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, bei dem das Zylinderrohr (30) in einem Winkel zwischen 30 und 90 Grad bezüglich einer Horizontalrichtung positioniert ist und die Sammelkammer (50) eine in einer Horizontalrichtung ausgerichtete Längsachse besitzt. Système de moulage par injection pour produire un alliage de métaux selon l'une quelconque des revendications 7 à 16, dans lequel ledit tonneau (30) est positionné suivant un angle compris entre 30 et 90 degrés par rapport à une direction horizontale, et ladite chambre d'accumulation (50) a un axe longitudinal orienté dans une direction horizontale.
  18. 18
    An injection molding system for producing a metal alloy, as recited in any one of claims 7 to 17, wherein said valve (60) is disposed at the entrance to said accumulation chamber (50). Spritzgießsystem zur Herstellung einer Metalllegierung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, bei dem das Ventil (60) am Einlass zur Sammelkammer (50) angeordnet ist. Système de moulage par injection pour produire un alliage de métaux selon l'une quelconque des revendications 7 à 17, dans lequel ladite vanne (60) est disposée au niveau de l'entrée de ladite chambre d'accumulation (50).
  19. 19
    An injection molding system for producing a metal alloy, as recited in any one of claims 7 to 18 wherein said piston-cylinder assembly (40,45) includes a seal (41) at the outer periphery of the piston to maintain pressure in said accumulation chamber (50). Spritzgießsystem zur Herstellung einer Metalllegierung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, bei dem die Kolben-Zylinder-Anordnung (40, 45) am Außenumfang des Kolbens eine Dichtung (41) enthält, um Druck in der Sammelkammer (50) aufrechtzuerhalten. Système de moulage par injection pour produire un alliage de métaux selon l'une quelconque des revendications 7 à 18, dans lequel ledit ensemble cylindre-piston (40, 45) comporte un joint (41) au niveau de la périphérie externe du piston pour maintenir la pression dans ladite chambre d'accumulation (50).
Independent claims19