補給口元件制造技術

本發明專利技術公開一種適于在金屬鑄造中使用的長形可潰縮補給口元件(20；40)和包括該補給口元件及固定于該補給口元件的補給口套筒的補給口系統。補給口元件(20；40)具有長度、寬度和高度且包括沿高度測得的A端和相對的B端，和沿長度測得的C端和相對的D端，所述A端用于安裝在模具模樣板或擺動板上且所述相對的B端用于接收補給口套筒；并且在A端與B端之間由包括臺階狀可潰縮部的側壁限定出內孔。補給口元件可在使用時壓縮由此減小A端與B端之間的距離。側壁具有限定補給口元件的使用時用作用于補給口套筒的安裝表面的B端的第一側壁區(24；52)，和與第一側壁區(24；52)連續的第二側壁區(38；50)。

【技術實現步驟摘要】
用于金屬鑄造的補給口元件和補給口系統
本專利技術涉及適于在利用鑄造模具的金屬鑄造操作中、特別是但非排他性地在高壓力上下分模砂造模系統中使用的補給口元件。
技術介紹
在典型的鑄造過程中，將熔態金屬倒入限定了鑄件的形狀的預成型的模腔內。然而，金屬凝固時收縮，導致縮孔(shrinkagecavity)進而導致最終鑄件中不可接受的缺陷。這是鑄造工業中熟知的問題，并且通過使用在模具形成過程中與模具為一體的補給口套筒或冒口來解決。各補給口套筒均提供與模腔連通的附加的(通常是封閉的)容積或腔。在凝固過程中，補給口套筒內的熔態金屬回流到模腔內以補償鑄件的收縮。補給口套筒中的金屬比模腔中的金屬更長時間地保持熔態是重點，所以補給口套筒被制成高度絕緣或更通常是放熱，使得在與熔態金屬接觸時產生附加的熱以使凝固遲延。在模具材料凝固和去除之后，來自補給口套筒腔內的不期望的殘余金屬保持附著于鑄件并且必須被去除。為了便于殘余金屬的去除，在一般稱為縮頸套筒的設計中補給口套筒腔可以朝向其基部(即補給口套筒的將最靠近模腔的端部)錐形地變細。在對殘余金屬施加猛擊時，殘余金屬在將接近鑄件表面的最弱點處分開(該過程一般稱作“敲落”)。理想地，鑄件上有小印記，以允許補給口套筒在鑄件的可能受相鄰特征限制其訪問的區域中定位。雖然補給口套筒可以被直接施加到模腔的表面上，但是他們常常與破壞芯子(breakercore)配合使用。破壞芯子是簡單地位于模腔和補給口套筒之間的其中心具有孔的由耐火材料制成的圓盤(典型地為樹脂粘結砂芯子或陶瓷芯子或補給口套筒材料制成的芯子)。穿過破壞芯子的孔的直徑被設計成小于補給口套筒(不一定錐形地變細)的內腔的直徑，使得在靠近鑄件表面的破壞芯子處發生敲落。也可以由金屬制造出破壞芯子。DE19642838A1公開了一種用剛性平坦環體代替傳統陶瓷破壞芯子的變型的補給系統，并且DE20112425U1公開了一種利用剛性“帽子狀”環體的變型的補給系統。一般使用限定了模腔的造模模樣來形成鑄造模具。在模樣板上在作為補給口套筒用的安裝點的預定位置處設置有銷。所需的套筒被安裝在模樣板上時，通過將造模砂倒在模樣板上和補給口套筒周圍直到補給口套筒被覆蓋并且模具箱被充滿為止從而形成模具。模具必須具有充分的強度，以抵抗熔態金屬的傾倒過程中的沖蝕、經受住模具被充滿時被施加在模具上的鋼鐵水靜壓力(ferrostaticpressure)以及抵抗金屬凝固時的膨脹/壓縮力。造模砂可以分為兩個主要類別。化學粘結的(基于有機或無機粘合劑)或粘土粘結的。化學粘結的造模粘合物典型地為自硬化系統，其中粘合劑和化學硬化劑與砂混合并且粘合劑和硬化劑立即開始反應，但是充分地慢足以允許砂能夠圍繞模樣板成形并且接著能夠被足夠地硬化以使其可被去除和鑄造的。粘土粘結的造模砂使用粘土和水作為粘合劑，并且可以在“濕”或未干狀態下被使用并且一般簡稱為濕砂。在只有壓縮力的狀態下，濕砂混合物不輕易流動或者移動。因此，要將圍繞模樣的濕砂壓實并賦予模具如之前詳述的充分的強度特性，需要施加搖動、振動、壓擠和搗擊的多種組合以便通常以高生產率生產出均勻強度的模具。典型地通常使用液壓搗錘以高壓力將砂壓縮(壓實)(該過程簡稱為“搗制”)。隨著鑄件復雜性和生產效率需求的提高，存在著在尺寸上更加穩定的模具的需要，并且趨向于朝向當存在補給口套筒和/或破壞芯子時、特別是如果破壞芯子或補給口套筒在搗制之前與模樣直接接觸時則可能導致補給口套筒和/或破壞芯子的破損的較高搗擊壓力的趨勢。以上問題通過彈簧銷的使用被部分緩解。補給口套筒和可選擇的定位芯子(典型地由高密度套筒材料構成，具有與破壞芯子類似的整體尺寸)初始時與模樣板間隔開并且在搗制時朝向模樣板移動。彈簧銷和補給口套筒可以被設計成在搗擊后套筒的最終位置使得套筒不與模樣板直接接觸并且可以典型地與模樣表面相距5mm-25mm。敲落點常常是不可預測的因為其取決于彈簧銷的基部的尺寸和輪廓并因此可能導致附加的清潔成本。EP-A-1184104中提供的解決方案是兩部式補給口套筒。在模具形成過程中壓縮的狀態下，一個模具(套筒)部疊縮到另一個內。模具(套筒)部之一總是與模樣板接觸并且沒有彈簧銷的需要。然而，存在著與EP-A-1184104中的疊縮配置相關聯的問題。例如，由于疊縮動作，造模之后補給口套筒的容積是變化的并且取決于包括造模機壓力、鑄件幾何結構和砂特性在內的一系列的因素。這些不可預測性可能對補給性能產生不利影響。另外，在需要放熱性套筒時該配置并不是理想地合適。當使用放熱性套筒時，放熱性材料與鑄件表面的直接接觸是不期望的，并且可能導致表面光潔度差、鑄件表面的局部污染并且甚至導致子表面氣體缺陷。而EP-A-1184104中的疊縮配置的另一缺點起因于維持兩個模具(套筒)部的初始間隔所需的凸片或凸緣。在造模過程中，這些凸片破掉(由此允許疊縮動作發生)并簡單地落入造模砂內。經過一段時間之后，這些碎片將在造模砂內逐漸增加。當碎片由放熱性材料制成時問題尤其嚴重。來自砂的濕氣可能潛在性地與放熱性材料(例如，金屬鋁)反應，創造了小型爆炸性缺陷的潛在性。WO2005/051568(其全部公開通過引用合并于此)公開了在高壓力砂造模系統中特別有用的補給口元件(可潰縮的破壞芯子)。補給口元件具有用于安裝在模具模樣上的第一端、用于接收補給口套筒的相對的第二端和在第一與第二端之間的由臺階狀側壁限定的內孔。臺階狀側壁被設計成在預定載荷(壓毀強度)下不可逆地變形。補給口元件提供優于傳統破壞芯子的多個優點，包括：(i)較小的補給口元件接觸區域(朝向鑄件的孔徑)；(ii)鑄件表面上的小印記(外部輪廓接觸)；(iii)降低了的模具形成過程中在高壓力下補給口套筒破損的可能性；和(iv)具有顯著地降低了的清潔需要的一致性敲落。WO2005/051568中的補給口元件是作為高壓力砂造模系統中的例子。涉及到的高搗擊壓力使得使用高強度(及高成本)的補給口套筒成為必要。該高強度通過補給口套筒的設計(即形狀、厚度等)和材料(即耐火材料、粘合劑類型及添加量、制造過程等)的組合來實現。該例子用被設計成耐壓力(即高強度)且用于現場補給(即高密度、高放熱性、厚壁，因此高模量)的FEEDEXHD-VS159補給口套筒表明了補給口元件的使用。補給口套筒經由承受補給口套筒的重量且垂直于內孔軸線的安裝表面被固定至補給口元件。對于中等壓力造模，存在著使用較低強度套筒、即不同設計(形狀和壁厚等)和/或不同成分(即較低強度)的潛在性機會。無論套筒設計和成分如何，在使用時都將仍然存在著與從鑄件敲落(鑄件上的印記的變化性和大小)相關聯的問題和在補給口元件下方的良好的砂壓實的需要。如果在中等壓力造模線中采用了WO2005/051568中的補給口元件，那么需要將元件設計成使其在較低造模壓力(與高壓力造模相比)下充分地潰縮、即具有較低的初始壓毀強度。使用較低強度的補給口套筒(典型地為較低密度套筒)也將是高度有利的。除了去除成本劣勢(與必須使用高強度高密度套筒相關聯)之外，從容積和熱物理特性的角度看這可能允許更適合單個應用(鑄造)的套筒的使用。然而，當對其首先進行嘗試時，出乎意料地發現造模時補給口套筒遭受了損壞和破損，如果將其用于鑄造將導致鑄件遭受本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種適于在金屬鑄造中使用的長形補給口元件(20；40)，所述補給口元件(20；40)具有長度、寬度和高度，所述補給口元件(20；40)包括：沿所述高度測量出的A端和相對的B端，以及沿所述長度測量出的C端和相對的D端，所述A端用于安裝在模具模樣或擺動板上并且所述相對的B端用于接收補給口套筒；并且在所述A端和所述B端之間由包括臺階狀可潰縮部的側壁限定出內孔；所述補給口元件可在使用時被壓縮由此減小所述A端和所述B端之間的距離；其中，所述側壁具有：第一側壁區(24；52)，其限定了所述補給口元件的在使用時用作用于補給口套筒的安裝平面的所述B端；和第二側壁區(38；50)，其與所述第一側壁區(24；52)連續，其中，所述臺階狀可潰縮部包括：與呈直徑遞減的同心環體形式的第四側壁區系列(34a，34b，34c，34d；46a，46b)相互連接且形成為一體的呈直徑遞減的同心環形式的第三側壁區系列(32a，32b，32c，32d；44a，44b)；其特征在于，所述內孔具有從所述補給口元件的中央沿所述長度朝向所述C端偏置的軸線，并且所述第二側壁區(38；50)是非平面的、其與第三側壁區連續并且位于所述內孔軸線與所述D端之間。...

【技術特征摘要】
2012.05.15 EP 12250107.51.一種適于在金屬鑄造中使用的長形補給口元件，所述補給口元件具有長度、寬度和高度，所述補給口元件包括：沿所述高度測量出的A端和相對的B端，以及沿所述長度測量出的C端和相對的D端，所述A端用于安裝在模具模樣或擺動板上并且所述相對的B端用于接收補給口套筒；并且在所述A端和所述B端之間由包括臺階狀可潰縮部的側壁限定出內孔；所述補給口元件能夠在使用時被壓縮由此減小所述A端和所述B端之間的距離；其中，所述側壁具有：第一側壁區，其限定了所述補給口元件的在使用時用作補給口套筒的安裝平面的所述B端；和第二側壁區，其與所述第一側壁區連續，其中，所述臺階狀可潰縮部包括：與呈直徑遞減的同心環體形式的第四側壁區系列相互連接且形成為一體的呈直徑遞減的同心環形式的第三側壁區系列；其特征在于，所述內孔具有從所述補給口元件的中央沿所述長度朝向所述C端偏置的軸線，并且所述第二側壁區是非平面的、其與第三側壁區連續并且位于所述內孔軸線與所述D端之間。2.根據權利要求1所述的補給口元件，其特征在于，所述內孔軸線以所述長度的至少10％從所述補給口元件的所述中央偏置。3.根據權利要求1或2所述的補給口元件，其特征在于，所述第二側壁區具有在所述內孔軸線的方向上測量出的是所述補給口元件的所述高度的10％至25％的高度。4.根據權利要求1所述的補給口元件，其特征在于，所述第二側壁區在整個所述寬度上遠離所述B端朝向所述A端呈曲線并且往回朝向所述B端呈曲線并由此形成弧。5.根據權利要求1所述的補給口元件，其特征在于，所述第一側壁區以角度α相對于所述內孔軸線傾斜，其中0°＜α＜90°。6.根據權利要求5所述的補給口元件，其特征在于，α為50°至70°。7.根據權利要求1所述的補給口元件，其特征在于，所述第二側壁區對稱于從所述C端通過所述內孔軸線至所述D端的鏡像面。8.根據權利要求1所述的補給口元件，其特征在于，所述臺階狀可潰縮部和所述第二側壁區具有大致相同的寬度。9.根據權利要求1所述的補給口元件，其特征在于，所述臺階狀可潰縮部的長度是所述補給口元件的所述長度的35％至70％。10.根據權利要求1所述的補給口元件，其特征在于，所述臺階狀可潰縮部包括2至6個臺階。11.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：簡·塞爾斯特倫，保羅·大衛·杰夫，
申請(專利權)人：福塞科國際有限公司，
類型：發明
國別省市：