CN111936219A - 铸造过滤器 - Google Patents

铸造过滤器 Download PDF

Info

Publication number
CN111936219A
CN111936219A CN201980023835.XA CN201980023835A CN111936219A CN 111936219 A CN111936219 A CN 111936219A CN 201980023835 A CN201980023835 A CN 201980023835A CN 111936219 A CN111936219 A CN 111936219A
Authority
CN
China
Prior art keywords
honeycomb structure
wall
support
cells
cast filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980023835.XA
Other languages
English (en)
Inventor
S·瓦西奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Exentis Knowledge GmbH
Original Assignee
Exentis Knowledge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP18165072.2A external-priority patent/EP3546050A1/de
Priority claimed from EP18165071.4A external-priority patent/EP3546049A1/de
Priority claimed from EP18165073.0A external-priority patent/EP3546051A1/de
Priority claimed from EP18165069.8A external-priority patent/EP3546046A1/de
Application filed by Exentis Knowledge GmbH filed Critical Exentis Knowledge GmbH
Publication of CN111936219A publication Critical patent/CN111936219A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • B01D39/2093—Ceramic foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D43/00—Mechanical cleaning, e.g. skimming of molten metals
    • B22D43/001—Retaining slag during pouring molten metal
    • B22D43/004—Retaining slag during pouring molten metal by using filtering means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2027—Metallic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0006—Honeycomb structures
    • C04B38/0009—Honeycomb structures characterised by features relating to the cell walls, e.g. wall thickness or distribution of pores in the walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00—Obtaining aluminium
    • C22B21/06—Obtaining aluminium refining
    • C22B21/066—Treatment of circulating aluminium, e.g. by filtration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/02—Refining by liquating, filtering, centrifuging, distilling, or supersonic wave action including acoustic waves
    • C22B9/023—By filtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

一种铸造过滤器，特别是用于过滤和/或净化金属熔体的铸造过滤器，其具有用于供金属熔体穿过的蜂窝结构并且具有用于增强蜂窝结构的支撑结构，该蜂窝结构和/或支撑结构至少部分地由陶瓷材料制成，所述蜂窝结构由多个孔格形成，所述多个孔格由孔格壁彼此界定，其中至少一个孔格沿流动方向具有恒定的横截面形状，其中至少一个所述孔格壁具有小于1mm的壁厚，并且其中所述支撑结构由至少一个支撑壁形成，所述支撑壁至少部分地在相邻孔格之间延伸，以及至少部分的支撑壁的壁厚大于所述孔格壁的厚度。

Description

铸造过滤器
技术领域
本发明涉及一种铸造过滤器，尤其用于过滤和/或净化熔融金属。本发明还涉及一种铸造过滤器的用途、一种用于制造金属部件的方法以及一种用于制造铸造过滤器的方法。
背景技术
已知在铸造熔融金属时使用所谓的铸造过滤器。这样的铸造过滤器可以插入铸模的浇注系统中，并用于保留来自铸流的外来和/或内生夹杂物，例如炉渣、泡沫或氧化性杂质。这样的铸造过滤器可以，例如，由金属网组成或陶瓷结构。陶瓷过滤器可以设计为圆孔过滤器、泡沫陶瓷过滤器或蜂窝式过滤器。
圆孔过滤器是通过冲压工艺制成的，通常具有很高的稳定性。然而，由于圆孔过滤器的结构内的壁厚较大，因此在铸造过程中会产生高流动阻力。由于孔径的变化，泡沫陶瓷过滤器只能确保中等的再现性。这可能导致不同的流阻，从而导致浇铸时间波动，因此可以影响铸造质量。
蜂窝式过滤器通常是通过挤压生产的，它的壁可能相对较薄。这允许产生大的自由横截面，这在低流动阻力方面是有利的。然而，挤压成型的蜂窝式过滤器仅具有较低的机械稳定性，这可能导致其在铸造过程中破损。
发明内容
在上述背景下，本发明的任务是提出一种铸造过滤器，其在铸造过程中同时确保高安全性、高再现性和相对低的流阻。目的还在于提出一种铸造过滤器的用途、一种用于制造金属部件的方法以及一种用于制造铸造过滤器的方法。
关于所述铸造过滤器，根据本发明，该目的已通过权利要求1的主题解决。所述铸造过滤器的用途在权利要求14中进行了说明，所述用于制造金属部件的方法在权利要求15中进行了说明，并且所述用于制造铸造过滤器的方法在权利要求16中进行了说明。优选的设计是从属权利要求的主题，并在下文详细讨论。
根据本发明的铸造过滤器特别适用于过滤和/或清洁熔融金属。根据本发明的过滤器可以设计用于低压铸造工艺或高压铸造工艺。特别地，根据本发明的铸造过滤器适用于过滤和/或清洁铝熔体，尤其优选地用于铸造铝零件。这包括，例如，用于汽车的铝轮辋。
根据本发明的铸造过滤器具有用于金属熔体穿过的蜂窝结构和用于加强蜂窝结构的支撑结构。蜂窝结构和/或支撑结构可以至少部分地由陶瓷材料制成。此外，蜂窝结构可以由多个孔格形成，所述多个孔格由孔格壁彼此限定，其中至少一个孔格的横截面形状沿流动方向恒定。至少一个孔格壁的壁厚小于1mm。
根据本发明，还提供了一种支撑结构，该支撑结构由支撑壁形成，该支撑壁至少部分地在相邻孔格之间延伸并且其壁厚至少部分地大于孔格壁的壁厚。
至少一个孔格的横截面形状沿流动方向保持恒定，一方面减小了流动阻力。同时，沿流动方向的恒定横截面形状有利于金属流动的均匀性。特别地，湍流可以转化为可靠性增加的层流，这可以对流入各个铸模的流入过程产生积极影响。
此外，小于1mm的低壁厚增加了孔格结构的自由横截面，这也减小了流动阻力。然而，与此同时，具有至少一个支撑壁的支撑结构确保实现总体上足够的稳定性。所述支撑结构确保，尽管各个孔格壁的壁厚低，但是降低了整个铸造过滤器或蜂窝结构的所不希望的破损的风险。
因此，根据本发明的铸造过滤器仅确保了低流动阻力，具有高再现性并降低了铸造过程中材料失效的风险。
根据一种优选的设计，至少一个孔格壁的壁厚小于0.75mm，优选小于0.5mm，更优选小于0.4mm，甚至更优选小于0.35mm和/或大于0.2mm，最好大于0.25毫米。这样的壁厚可以进一步减小在铸造过程中的流动阻力，并且同时确保蜂窝结构的足够的稳定性。特别地，至少一个孔格壁具有约0.3mm的壁厚。
优选地，许多孔格壁具有上述的壁厚。除支撑壁或蜂窝结构边缘处的孔格壁外，所有孔格壁均可设计成具有上述壁厚。
根据另一种优选的设计，两个或更多个孔格，优选地超过50％的孔格，尤其超过75％的孔格，具有相同的形状。例如，几个相邻的孔格可以具有相同的形状。这可以对流动行为产生积极影响，特别是对于沿着整个蜂窝结构的均匀流动。
此外，蜂窝结构可以由边界孔格限定，其中至少一个边界孔格的形状不同于内部孔格的形状。因此，可以形成彼此相同的所有内部孔格或多个内部孔格，而至少一些边界孔格具有不同的形状。这使得可以独立于外围孔格的形状来设计铸造过滤器的外周形状。
根据另一优选的设计，至少一个孔格具有六边形的横截面形状，尤其是横向于流动方向的六边形的横截面形状。该六边形的横截面形状可以尤其沿着各个孔格的流动方向恒定，从而在流动入口和相反的流动出口处都存在相同的横截面形状。就蜂窝结构的稳定性而言，这种孔格形状是有利的。同时，孔格的六边形形状提供相对较大的自由横截面面积，从而可以将流动阻力保持得较低。
在一个特别有利的方式，六边形横截面形状可以是等边六边形横截面形状。它也可以是具有不同边长的六边形横截面形状。
根据另一设计，所述蜂窝结构和/或至少一个所述孔格和/或孔格壁具有在流动方向上延伸的高度，该高度小于6mm，特别是小于5mm，和/或大于3mm，优选大于4mm。特别地，所述蜂窝结构和/或至少一个所述孔格和/或孔格壁在流动方向上延伸的高度为大概4.2mm。
根据一种优选的设计，有可能的是所述蜂窝结构和/或至少一个所述孔格和/或孔格壁具有在流动方向上延伸的高度，该高度小于50mm，特别是小于30mm，特别是小于20mm，特别是小于10mm。
蜂窝结构或孔格壁在流动方向上的相对较高的高度也导致较长的流动通道，这尤其由蜂窝结构的各个孔格形成。实际上，更长的流道提高过滤效果。此外，蜂窝结构或孔格壁在流动方向上的较大高度对机械性能有积极影响。因此，蜂窝结构通常以比相应的过滤器效果实际需要的高度更大的高度来形成。因此，这也可以将流动阻力增加到期望的程度。
然而，由于根据本发明的支撑结构的布置，不再需要蜂窝结构的高度过高，因此不再需要形成特别长的通道。而是，具有上面规定的高度的蜂窝结构的设计可以确保良好的过滤效果和足够的机械稳定性。
根据另一个优选的设计，所述支撑结构具有多个支撑壁，所述支撑壁优选地彼此成角度和/或从蜂窝结构的边缘区域和蜂窝结构的内部区域延伸成一角度。所述支撑壁可以特别是在蜂窝结构的内部区域中相互汇聚或融合。这种设计可以进一步提高机械性能。
特别地，所述支撑结构可以将蜂窝结构分成多个蜂窝结构部分。例如，所述蜂窝结构部分可以是蛋糕形的。例如，可以设置划分成蛋糕形状的三个或更多个蜂窝结构部分，它们由支撑壁彼此限制。具有高的机械稳定性，可以以此方式确保金属熔体特别均匀地流过蜂窝结构。
根据另一种优选的设计，支撑壁可以具有彼此成角度的壁部分。这种设计允许支撑壁以有利的方式跟随相邻孔格的形状。例如，每个孔格可以具有六边形的横截面形状，由此，支撑壁可以跟随相应的相邻孔格的这种六边形横截面形状或者逐段地限定相应的相邻孔格的六边形横截面形状。以这种方式同时确保了高的机械稳定性和蜂窝结构的孔格的高度的均匀性。
根据另一种优选的设计，至少一个支撑壁的壁厚小于0.8mm，优选小于0.7mm和/或大于0.5mm，优选大于0.6mm。通过这样的壁厚，将确保对蜂窝结构的足够的支撑效果。同时，这样的壁厚和相关的端面将导致在使用铸造过滤器时熔融金属的流动阻力可接受地增加。特别地，至少一个支撑壁具有约0.625mm的壁厚。
如果至少部分的支撑壁的壁高大于孔格壁的壁高，也是有利的。在这种情况下，支撑壁可以具有壁部分，该壁部分相对于蜂窝结构特别是从蜂窝结构的端面突出，和/或相对于至少一个孔格和/或孔格壁在流动方向上突出。在流动方向上突出的壁部分尤其可以在流动方向上顺着或逆着突出。这样的壁部分例如可以突出超过1mm，尤其是大约1.3mm。通过支撑壁的这种突出或通过具有突出壁部分的支撑壁的设计，可以进一步提高支撑结构的稳定性或支撑结构对蜂窝结构的稳定性的影响。特别地，顺着或逆着流动方向上的突出部提供了对蜂窝结构的改善的支撑功能，这可以防止支撑结构在流动方向上破损。
如果支撑壁被设计为孔格壁，其壁厚至少在部分上大于至少一个其他孔格壁的壁厚，和/或其壁高至少在部分上大于至少一个其他孔格壁的壁高，则可能也是有利的。通过设计为孔格壁，支撑壁既可以将两个相邻的孔格彼此分开，也可以逐段地限定孔格部分。以这种方式，相应的支撑壁可以实现多种功能，即孔格的形成或限定，并因此实现用于熔融金属的流动通道，并且同时增强整个蜂窝结构。特别是通过以较小的壁厚的支撑孔格壁来实现蜂窝结构的加强。
按照另一种优选的方式，蜂窝结构可以至少部分地被框架结构包围，该框架结构尤其限制了熔融金属的流动区域。这种框架结构提供了对蜂窝结构以及支撑结构的额外加固，从而可以进一步提高整体稳定性。另外，可以使用框架结构在铸模的浇注系统内安全且容易地定位铸造过滤器。
框架结构可以优选地为圆形或多边形。特别是框架结构的外周形状和/或内周形状可以是圆形或多边形。这样，铸造过滤器可以以有利的方式适应于相应的应用条件。根据所述框架结构，蜂窝结构还可具有圆形或多边形形状的外边界。所述外边界尤其可以由框架结构的内周形成。在这种情况下，所述框架结构的内周可以限定在蜂窝结构的边界区域中形成的孔格。
根据另一种设计，蜂窝结构可以至少部分地由阶梯框架结构包围。阶梯状的设计尤其可以设置在框架结构的外圆周上。框架结构还优选地在流动方向上设计成阶梯的方式。例如，框架结构可具有沿着或逆着流动方向逐步减小的外圆周。为此，可以设置至少一个沿框架的外圆周延伸的台阶。这种阶梯状的设计尤其可以改善在铸模的浇注系统内的铸造过滤器的保持。特别地，这种阶梯式设计确保了在铸模的浇注系统内的框架结构的形状配合支撑，从而即使在铸造过程中也可以保持可靠的定位。同样，用于封闭蜂窝结构的框架结构在其外圆周上可以具有至少一个突起或多个突起，通过所述突起，铸造过滤器可以在流动方向被支撑，特别是在铸模的浇注系统内。
优选地，蜂窝结构可以至少部分地被具有多个台阶的框架结构包围。通过提供若干个台阶，可以进一步改善模具浇注系统内框架结构中的支撑功能。
根据本发明铸造过滤器的另一种设计，框架结构可以具有至少一个框架壁，其最大壁厚小于2mm，特别是小于1.75mm，和/或最小壁厚大于1mm，最好大于1.25毫米。这样的框架壁可以尤其具有约1.5mm的壁厚。这样的框架结构一方面有利于铸造过滤器的足够的整体稳定性，但是由于框架结构而不会产生太大的前表面，这会不必要地增加了流动阻力。
如果框架结构和/或框架壁具有壁部分，该壁部分相对于蜂窝结构特别是从蜂窝结构的端面突出，和/或相对于至少一个孔格和/或孔格壁在流动方向上突出，则可能是进一步有利的。在流动方向上突出的壁部分尤其可以顺着流动方向或逆着流动方向突出。框架结构或相应的壁部分可突出超过1mm，特别是约1.3mm。这对铸造过滤器的整体稳定性有积极的影响。特别地，突出壁部分可以连接至支撑结构或相应的支撑壁的突出部分，从而通过以这种方式设计框架结构，可以改善支撑结构的稳定性，因此提高蜂窝结构的稳定性。
根据另一种优选的设计，铸造过滤器，尤其是铸造过滤器的框架结构的外径可以大于在流动方向上的铸造过滤器的高度，尤其是蜂窝结构支撑结构和/或框架结构在流动方向的高度。特别地，外径的尺寸可以设计成比高度大很多倍，优选地至少为高度的整数倍。因此，外径可以至少是高度的两倍。优选地，外径的尺寸可以是高度的至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍或至少10倍。同样，外径的尺寸最大可以是高度的5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、12倍、15倍或20倍。
如果铸造过滤器不具有圆形的外周形状，但是例如设计成有角度的外周形状，上述比率也可以适用。在这种情况下，铸造过滤器的在垂直平面上延伸的对角线或侧边缘长度可以用作上述比率的基础，而不是上述外径。特别地，为此可以使用铸造过滤器的一个高度水平上的最长的对角线或最长的侧边缘。
根据另一种优选的设计，至少部分地通过3D打印，尤其是3D丝网打印来制造蜂窝结构、支撑结构和/或框架结构。3D打印在几何设计方面提供了极大的灵活性。对于沿着铸造过滤器的纵向轴线的形状变化，例如在流动方向上的框架结构的阶梯式设计，尤其如此。同时，3D丝网打印生产可确保高度的可重复性。另外，蜂窝结构、支撑结构或框架结构可以以成本划算的方式使用3D打印，特别是3D丝网打印。对于整个铸造过滤器，特别优选3D打印或3D丝网打印。
优选地，蜂窝结构、支撑结构和/或框架结构可以设计成一体。因此，铸造过滤器的所有部分可以彼此集成在一起或彼此一体成形，这进一步提高了整体稳定性。
根据所述铸造过滤器的另一种设计，所述蜂窝结构、支撑结构和/或框架结构至少部分地由氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和/或复合陶瓷制成。这种材料具有足够的机械性能，同时具有良好的过滤和清洁性能。优选地，特别是包含高岭石、莫来石和/或堇青石的铝基陶瓷材料也可以用于所述蜂窝结构、支撑结构和/或框架结构。铝基陶瓷材料的使用特别地改善了铸造过滤器对铝铸造的适用性，因为降低了包含干扰杂质原子的风险。铝基陶瓷材料尤其可以形成为氧化铝、氮化铝或钛酸铝。
本发明另一个独立的方面涉及一种铸造过滤器，特别是用于过滤和/或净化金属熔体，其具有至少部分地由陶瓷材料制成的用于使金属熔体穿过的蜂窝结构，其中，蜂窝结构由多个孔格形成，孔格由孔格壁彼此隔开限定，其中至少一个孔格壁的壁厚小于1mm，并且其中至少一个孔格具有六边形的横截面形状。
本发明另一个独立的方面涉及一种铸造过滤器，特别是用于过滤和/或净化金属熔体的铸造过滤器，其具有用于金属熔体穿过的过滤器结构以及至少部分包围所述过滤器结构的框架结构，其中过滤器结构和/或框架结构至少部分地由陶瓷材料制成，并且其中框架结构在其外周上具有突出部和/或在流动方向上以阶梯状方式形成。
本发明另一个独立的方面涉及一种铸造过滤器，特别是用于过滤和/或净化金属熔体，其具有用于穿过金属熔体的蜂窝结构和用于增强蜂窝结构的支撑结构，其中所述蜂窝结构和/或支撑结构至少部分地由陶瓷材料制成，其中，所述蜂窝结构由多个孔格形成，所述多个孔格由孔格壁彼此界定，至少一个孔格具有沿流动方向恒定的横截面形状，至少一个孔格壁的壁厚小于1mm，并且该支撑结构由至少一个至少部分在相邻孔格之间延伸的支撑壁形成，并且壁的高度至少部分地大于孔格壁的壁高度。
铸造过滤器的上述细节或优选实施例也适用于根据本发明的进一步独立方面的铸造过滤器，并且还适用于以下描述的独立方面。
本发明的另一方面涉及一种具有上述铸模和铸造过滤器的铸造装置。所述铸造装置对于铸造金属部件，例如汽车的铝轮毂特别有利。
本发明的另一个独立方面涉及一种铸造过滤器的用途，特别是上文所述的铸造过滤器，用于铸造金属部件，特别是铝部件。这种铸造过滤器能够以一种有利的方式用于铸造汽车的铝轮毂。
本发明进一步的独立的方面涉及一种制造金属部件的工艺，尤其是铝轮辋，其中，使金属熔体通过上述的铸造过滤器，然后在铸模内固化。这种工艺特别适用于铸造金属部件，例如汽车的铝轮辋。
本发明的另一个独立方面涉及一种铸造过滤器的生产工艺，特别是如上所述的铸造过滤器。在根据本发明的铸造过滤器的制造工艺中，在3D丝网打印工艺中逐层地制造出蜂窝结构、支撑结构和/或框架结构。通过3D丝网打印过程中的逐层生产，可以以相对较低的成本生产具有可再现特性的铸造过滤器。丝网打印工艺在铸造过滤器的几何设计方面允许高度的灵活性，例如，各个壁部分的形状、高度和/或厚度的变化，这可以通过逐层建造来实现。例如，壁或壁部分的分层结构可以用于形成阶梯状结构，当使用铸造过滤器时，尤其是在铸模的浇注系统的位置稳定性方面，这可以证明是有利的。以相同的方式，可以设计具有不同的高度和/或厚度的不同的壁部分，由此可以以特别有利的方式来制造用于各个孔格结构的支撑结构。
本发明的另一方面涉及一种三维丝网打印生产系统。根据本发明，这样的设备被设置用于生产上述铸造过滤器和/或配备有合适的模板，用于上述铸造过滤器的逐层生产。
附图说明
在下文中，参考附图作为示例描述本发明。分别以示意图显示：
图1是根据一个实施例的发明的铸造过滤器的透视图；
图2是图1的铸造过滤器的俯视图；
图3是根据图2的铸造过滤器的细节图；
图4是根据一个实施例的发明的铸造过滤器的俯视图；
图5是根据一个实施例的发明的铸造过滤器的侧视图；
图6是根据另一实施例的铸造过滤器的侧视图；
图7是根据又一实施例的发明的铸造过滤器的侧视图；
图8是根据另一个实施例的发明的铸造过滤器的透视图。
具体实施方式
图1至图3示出了根据本发明的第一实施方式的铸造过滤器10。图1示出了从流入侧的一侧的透视图。因此，图1所示的上侧可以是流入侧，金属熔体从该流入侧流入铸造过滤器10。图2中示出了浇注过滤器10的俯视图，图3示出了图2的A处截面的细节图。
铸造过滤器10具有供金属熔体穿过的蜂窝结构12和用于增强蜂窝结构12的支撑结构14。蜂窝结构12以及支撑结构14可以至少部分地由陶瓷材料制成，特别是完全由陶瓷材料制成。优选地，整个铸造过滤器10可以由陶瓷材料制成。此外，整个铸造过滤器10可以一体成型，特别是它可以由单一材料组成。
蜂窝结构12由多个孔格16形成，所述孔格16由孔格壁18彼此相互限定。所述孔格16形成流动通道，熔融金属可通过该流动通道沿着标有附图标记20的流动方向流动。所述流动方向20沿着铸造过滤器10的纵轴延伸。
孔格16沿着流动方向20具有恒定的横截面形状。在本实施例中，孔格16具有沿着流动方向20保持不变的六边形横截面形状。从而各个孔格16具有相同的横截面形状的流入和流出开口。
图3中示出了蜂窝结构12和支撑结构14的细节。孔格壁18具有壁厚度22，该壁厚度可以小于1mm，尤其是大约0.3mm。此外，支撑结构14可以由至少一个支撑壁24形成，该支撑壁24至少部分地在相邻孔格16之间延伸并且其壁厚26至少部分地大于孔格壁18的壁厚22。支撑壁的壁厚26例如可以是0.625mm。在图1-3所示的实施例中，提供了总共三个支撑壁24，其将蜂窝结构12分成三个近似相等大小的蛋糕形状的蜂窝结构部分。
从图1至图3也可以看出，大多数孔格16具有相同的形状。仅在蜂窝结构12的边界区域中形成边界孔格，其形状与内部孔格16的形状不同。
在图1至3中，中央部分28被隐藏。在该中央部分28中，可以提供不同的几何构造。例如，中央部分28中的支撑壁24可以彼此合并，并且孔格16可以以重复的模式布置到中央区域28。也可以在中央部分28中提供用于压紧装置的支撑结构，这里不再详细说明。
在图3中，指定了蜂窝结构12的其他尺寸。特别是，孔格壁18的长度用附图标记30表示，孔格16的两个相对的孔格壁18之间的距离用32表示。孔格壁的长度30例如可以是1.5mm，例如，两个相对的孔格壁18之间的距离32可以是2.6mm。在流动方向20上延伸的蜂窝结构12或孔格壁18的高度例如可以是4.2mm。支撑壁24的高度可以与孔格壁18的高度相同，并且支撑壁24的高度也可以偏离孔格壁18的高度。
在图1至图3所示的实施例中，支撑壁24成直线地延伸穿过蜂窝结构12。支撑壁24以六边形横截面形状部分地邻接相邻的孔格16。同样地，根据图1至图3的成直线的支撑壁24的走向使六边形横截面的孔格16被支承壁24的壁部分划分为大小相等的两个孔格，每个孔格具有梯形的横截面形状。
图4示出了根据本发明的另一种形式的铸造过滤器10的俯视图。根据图4的实施例仅在支撑结构14的设计中不同于根据图1至3的实施例。在根据图4的实施例中，支撑结构14也由总共三个支撑壁24形成，尽管它们不成直线地地穿过蜂窝结构12延伸，但壁部分彼此成一定角度延伸。通过这些壁部分彼此成一定角度地延伸，相应的支撑壁24可以再现相应的相邻孔格16的六边形横截面形状或以相应的方式限定相应的孔格16，而没有具有六边形横截面的单独孔格被支撑壁24划分成具有梯形横截面形状的两个孔格。根据图4的该实施例使孔格设计更均匀。
图1、2和4还示出了蜂窝结构12被框架结构34包围。框架结构34具有圆形的外周形状和圆形的内周形状。其他的外周和内周几何形状也是可能的，例如多边形的内周和外周几何形状。
框架结构34限制了熔融金属的流动区域。框架结构34可具有最大壁厚为约1.5mm的框架壁。特别是通过形成台阶36，框架结构34沿着流动方向20具有恒定的壁厚或改变的壁厚是可能的。
根据图5至图7的侧视图，示出了关于框架结构34或框架结构34的框架壁的形状的不同设计。图5示出了根据本发明的具有框架结构34的铸造过滤器10的侧视图，该框架结构在其外周上没有台阶。根据图6，提供了框架结构34，该框架结构在流动方向20上以阶梯状的方式形成，或者具有在流动方向40上逐步减小的外周。为此，提供沿着框架外周延伸的台阶36。通过这样的台阶36，可以将铸造过滤器10可靠地支撑在铸模的浇注系统内，从而可以实现总体上更高的操作安全性。根据图7，提供了多个台阶36，这进一步提高了支撑安全性。
图8示出了浇注过滤器10的另一种设计。图8所示的上侧是浇注过滤器10的流出侧。在图8中用阴影线示出的是蜂窝结构12或蜂窝结构12的端部。此外，示意性地示出了框架结构14的支撑壁24。
从图8可以看出，支撑结构14的支撑壁24从蜂窝结构12的端面突出。因此，支撑壁24具有从蜂窝结构12，特别是从图8中阴影线所示的孔格平面突出的壁部分37。特别地，突出壁部分37可具有约1.3mm的高度。
支撑壁24的突出设计还可以用于框架结构34。因此，从图8还可以看出，框架结构34具有框架壁部分38，该框架壁部分38从图8阴影线所示的蜂窝结构12的端平面沿流动方向突出。框架结构34的突出壁部分的高度也可以约为1.3mm。流动方向在图8中用箭头标记40表示。
一方面，通过根据图8的设计，可以确保铸造过滤器10的足够的机械稳定性，而蜂窝结构12不必在流动方向20上具有过高的高度，过高的高度将对流动阻力产生负面影响。因此，这种类型的铸造过滤器10具有良好的过滤和清洁性能，并且具有高的操作可靠性。
根据图1至图8的实施例的铸造过滤器10可以通过3D丝网打印以特别优选的方式制造。这样，可以以特别有利的方式实现沿着纵轴或沿着流动方向20的变化，而不会产生过多的成本。以合适的方式，铸造过滤器10可以由氧化物陶瓷，特别是由铝基陶瓷材料制成。这样的陶瓷材料可以形成为例如氧化铝，氮化铝或钛酸铝。通过使用铝基陶瓷材料，可以避免在铸造铝熔体时，例如用于生产汽车轮辋，产生杂质原子的不良影响。这样，可以提高铸造质量。
上面描述的执行形式和说明书介绍中描述的一般概念可以任意组合或变化。例如，根据图8的铸造过滤器也可以根据图6或7的设计具有台阶36，尽管未详细示出。同样，铸造过滤器10可以根据图1至3中的设计或根据具有根据图8的突出壁部分的图4中的设计而设计，尽管未详细示出。
根据本发明的铸造过滤器10特别有利于铸造铝熔体或铸造其他金属熔体，例如钢的熔体。特别地，铸造过滤器10适用于铸造用于汽车工业的铝轮辋或其他铝部件。
上文所述的用于生产铸造过滤器的工艺或可以用用于生产铸造过滤器的设备执行的工艺是Exentis 3D Mass
Figure BDA0002709823050000131
方法。
附图标记清单
10 铸造过滤器
12 蜂窝结构
14 支撑结构
16 孔格
18 孔格壁
20 流动方向
22 孔格壁的壁厚
24 支撑壁
26 支撑壁的壁厚
28 中央部分
30 孔格壁的长度
32 相对的孔格壁之间的距离
34 框架结构
36 台阶
37 突出壁部分
38 突出壁部分
40 流向

Claims (16)

1.一种特别用于过滤和/或净化金属熔体的铸造过滤器(10)，具有用于供金属熔体穿过的蜂窝结构(12)和用于增强蜂窝结构(12)的支撑结构(14)，蜂窝结构(12)和/或支撑结构(14)至少部分地由陶瓷材料制成，蜂窝结构(12)由多个孔格(16)形成，所述多个孔格(16)彼此之间由孔格壁(18)限定，其中至少一个孔格(16)沿着流动方向(20)具有恒定的横截面形状，其中至少一个孔格壁(18)的壁厚(22)小于1mm，以及其中支撑结构(14)由至少一个支撑壁(24)形成，所述支撑壁(24)至少部分地在相邻孔格之间延伸，并且至少部分的所述支撑壁(24)的壁厚(26)大于孔格壁(18)的壁厚(22)。
2.一种如权利要求1所述的铸造过滤器(10)，其特征在于，至少一个所述孔格壁(18)的壁厚(22)小于0.75mm，优选小于0.5mm，更优选小于0.4mm，更优选小于0.35mm和/或大于0.2mm，优选大于0.25mm，特别是约为0.3mm。
3.一种如权利要求1或2所述的铸造过滤器(10)，其特征在于，两个或更多个孔格(16)，优选超过50％的所述孔格(16)，特别是超过75％的所述孔格(16)，具有相同的形状和/或所述蜂窝结构(14)由边界孔格限定边界，并且至少一个边界孔格的形状不同于内部孔格(16)的形状。
4.一种根据前述权利要求中的至少一项所述的铸造过滤器(10)，其特征在于，所述孔格(16)中的至少一个具有六边形的横截面形状，尤其是横向于所述流动方向(20)延伸的六边形的横截面形状和/或等边六边形横截面形状。
5.一种根据前述权利要求中的至少一项所述的铸造过滤器(10)，其特征在于，所述蜂窝结构(12)和/或至少一个所述孔格(16)和/或孔格壁(18)具有在流动方向(20)延伸的高度，该高度小于6mm，特别是小于5mm，和/或大于3mm，优选大于4mm，特别是约4.2mm。
6.一种根据前述权利要求中的至少一项所述的铸造过滤器(10)，其特征在于，所述支撑结构(14)具有多个支撑壁(24)，所述支撑壁优选地彼此成角度和/或从蜂窝结构(12)的边缘区域进入蜂窝结构(12)的内部区域和/或在蜂窝结构(12)的内部区域中彼此会聚，和/或支撑结构(14)将蜂窝结构(12)划分成多个蜂窝结构部分，特别是以蛋糕形状的方式划分成各部分，和/或支撑壁(24)具有彼此成一定角度延伸的壁部分。
7.一种前述权利要求中的至少一项所述的铸造过滤器(10)，其特征在于，所述支撑壁(24)的壁厚(26)小于0.8mm，优选地小于0.7mm和/或大于0.5mm，优选大于0.6mm，特别是约0.625mm。
8.一种根据前述权利要求中的至少一项所述的铸造过滤器(10)，其特征在于，至少部分的所述支撑壁(24)的壁高大于孔格壁(18)的壁高和/或其中，支撑壁(24)具有壁部分(36)，该壁部分相对于蜂窝结构(12)突出，特别是从蜂窝结构(12)的末端平面，和/或沿流动方向(20)突出，特别是沿着或逆着流动方向(40)，相对于至少一个孔格(16)和/或孔格壁(18)和/或突出超过1mm，特别是大约1.3mm。
9.一种根据前述权利要求中的至少一项所述的铸造过滤器(10)，其特征在于，所述蜂窝结构(12)至少部分地被阶梯式设计的框架结构(34)包围，所述框架结构优选地在流动方向(20)设计成呈阶梯状，和/或具有沿流动方向(40)逐步减小或变窄的外周尺寸，和/或具有沿框架外周延伸的至少一个台阶(36)，和/或其中蜂窝结构(12)至少部分地由框架结构(34)包围，所述框架结构(34)具有多个台阶(36)，所述台阶(36)尤其形成在框架的外周上。
10.一种根据权利要求9所述的铸造过滤器(10)，其特征在于，所述框架结构(12)包括至少一个框架壁，所述框架壁的最大壁厚小于2mm，特别是小于1.75mm，特别是大约1.5mm，和/或最小壁厚大于1mm，优选大于1.25mm，特别是约1.5mm。
11.一种根据权利要求9或10中的一项所述的铸造过滤器(10)，其特征在于，所述框架结构(34)和/或所述框架壁具有从所述蜂窝结构(12)的端面突出的壁部分(38)，和/或在流动方向(20)上突起，尤其沿着或逆着流动方向(40)，相对于至少一个所述孔格(16)和/或孔格壁(18)和/或突起超过1mm，特别是约1.3mm。
12.一种根据前述权利要求中的至少一项所述的铸件过滤器(10)，其特征在于，所述蜂窝结构(12)、所述支撑结构(14)和/或所述框架结构(34)至少部分地通过3D打印制造，特别是3D丝网打印，和/或其中蜂窝结构(12)、支撑结构(14)和/或框架结构(34)一体形成。
13.一种根据前述权利要求中的至少一项所述的铸造过滤器(10)，其特征在于，所述蜂窝结构(12)、所述支撑结构(14)和/或所述框架结构(34)至少部分地由氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和/或复合陶瓷和/或由铝基陶瓷材料制成，特别是含有高岭石、莫来石和/或堇青石，和/或由氧化铝、氮化铝或钛酸铝制成。
14.一种根据前述权利要求中的一项所述的铸造过滤器(10)在铸造金属部件中的用途，特别是铝轮辋。
15.一种用于生产金属部件，尤其是铝轮辋的工艺，其中，使金属熔体通过根据前述权利要求1至13中任一项所述的铸造过滤器(10)，然后在铸模内固化。
16.一种用于制造根据前述权利要求1至13中任一项所述的铸件过滤器(10)的方法，其中，所述过滤器结构(11)、所述蜂窝结构(12)、所述支撑结构(14)和/或所述框架结构(34)是在3D丝网打印过程中逐层生产的。
CN201980023835.XA 2018-03-29 2019-02-28 铸造过滤器 Pending CN111936219A (zh)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18165072.2A EP3546050A1 (de) 2018-03-29 2018-03-29 Giessfilter
EP18165071.4 2018-03-29
EP18165071.4A EP3546049A1 (de) 2018-03-29 2018-03-29 Giessfilter
EP18165073.0 2018-03-29
EP18165073.0A EP3546051A1 (de) 2018-03-29 2018-03-29 Giessfilter
EP18165069.8 2018-03-29
EP18165069.8A EP3546046A1 (de) 2018-03-29 2018-03-29 Giessfilter
EP18165072.2 2018-03-29
PCT/EP2019/055038 WO2019185287A1 (de) 2018-03-29 2019-02-28 GIEßFILTER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111936219A true CN111936219A (zh) 2020-11-13

Family

ID=65576371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980023835.XA Pending CN111936219A (zh) 2018-03-29 2019-02-28 铸造过滤器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210023614A1 (zh)
EP (1) EP3796989B1 (zh)
CN (1) CN111936219A (zh)
WO (1) WO2019185287A1 (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2252658Y (zh) * 1995-10-18 1997-04-23 新会市新城工业陶瓷厂 蜂窝陶瓷铸铁过滤器
EP0808649A1 (en) * 1996-05-20 1997-11-26 Corning Incorporated Triangular cell metal filters
CN101400426A (zh) * 2006-03-15 2009-04-01 丰田自动车株式会社 由多个六角形单元构成的蜂窝结构体
CN106740373A (zh) * 2017-01-24 2017-05-31 浙江双友物流器械股份有限公司 一种汽车尾板

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4591383A (en) * 1982-09-30 1986-05-27 Corning Glass Works Apparatus and method of filtering molten metal using honeycomb structure of sintered alumina as filter element
JPS60191638A (ja) * 1984-03-12 1985-09-30 Kubota Ltd 鋳造用ストレ−ナ
DE8422497U1 (de) * 1984-07-28 1985-01-10 Stettner & Co, 8560 Lauf Keramischer giessfilter
JPS63224854A (ja) * 1987-03-14 1988-09-19 Kobe Steel Ltd 圧力鋳造機用セラミツクフイルタ
FR2823253B1 (fr) * 2001-04-06 2003-08-15 Saint Gobain Ct Recherches Corps filtrant pour la filtration de particules contenues dans les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
JP4282960B2 (ja) * 2001-08-30 2009-06-24 日本碍子株式会社 高強度ハニカム構造体、その成形方法及びハニカム構造コンバーター
JP5007214B2 (ja) * 2006-12-12 2012-08-22 花王株式会社 溶湯異物除去用部品
JP5343996B2 (ja) * 2011-04-20 2013-11-13 株式会社デンソー ハニカム構造体
JP5708670B2 (ja) * 2013-01-18 2015-04-30 株式会社デンソー ハニカム構造体
JP6587565B2 (ja) * 2016-03-17 2019-10-09 日本碍子株式会社 ハニカム構造体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2252658Y (zh) * 1995-10-18 1997-04-23 新会市新城工业陶瓷厂 蜂窝陶瓷铸铁过滤器
EP0808649A1 (en) * 1996-05-20 1997-11-26 Corning Incorporated Triangular cell metal filters
CN101400426A (zh) * 2006-03-15 2009-04-01 丰田自动车株式会社 由多个六角形单元构成的蜂窝结构体
CN106740373A (zh) * 2017-01-24 2017-05-31 浙江双友物流器械股份有限公司 一种汽车尾板

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
潍坊市创新教育研究院: "《3D打印创意设计》", 31 December 2016 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20210023614A1 (en) 2021-01-28
EP3796989B1 (de) 2024-05-01
EP3796989A1 (de) 2021-03-31
WO2019185287A1 (de) 2019-10-03
EP3796989C0 (de) 2024-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7247184B2 (en) Asymmetric honeycomb wall-flow filter having improved structural strength
JP5324507B2 (ja) ハニカム構造体成形用口金、及びその製造方法
JPH11268018A (ja) セラミックハニカム構造体および押出金型
WO2018123653A1 (ja) 多孔質ハニカムフィルタの製造方法
CN112041102A (zh) 用于制造填充熔体的铸模的方法以及铸模
JP4158472B2 (ja) セラミック成形体の押出成形装置
CN111936219A (zh) 铸造过滤器
CN102350134A (zh) 多层铸造过滤片
KR20010006250A (ko) 소결 플라스틱 분자의 필터 요소
JP2002283327A (ja) ハニカム構造体成形装置及び成形方法
EP1658945B1 (en) Die for forming honeycomb structure and method of manufacturing honeycomb structure
EP0858852B1 (en) Filter for molten metal and casting apparatus
JP6729356B2 (ja) 多孔質ハニカムフィルタ
CN202185196U (zh) 多层铸造过滤片
US10118126B2 (en) Honeycomb structure
JP2015085358A (ja) 車両用ホイールの製造方法
JP2006326666A (ja) 重力鋳造用鋳型
JP2008508098A (ja) 粒子状物質フィルタ用のフィルタプレート
US11845032B2 (en) Exhaust gas purification filter
CN213496345U (zh) 一种重型汽车悬架支架铸造模具
US20080168754A1 (en) Exhaust Gas Particulate Filter
DE102011120416A1 (de) Filter für die Filtrierung von flüssigen Metallen mit einem Filtergehäuse und einem in dem Filtergehäuse aufgenommenen hülsenförmigen Filterelement
JP4720122B2 (ja) ハニカム体の成形方法および成形装置、ハニカム体成形装置の口金
WO2019185288A1 (de) GIEßFILTER
WO2019185289A1 (de) GIEßFILTER

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination