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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum ruhigen
Füllen einer Pfanne und das Überführen
einer Materialschmelze aus der Pfanne in eine Gießform,
um eine Turbulenz in der Materialschmelze zu minimieren, um Fehlstellen
in einem durch einen Kippgießformprozess gebildeten gewünschten
Gussgegenstand zu minimieren.
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Hintergrund der Erfindung
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Das
Gießen eines geschmolzenen Materials wie z. B. Metall in
beispielsweise eine Gießform ist eine bedeutende Prozessvariable,
die die interne Mangelfreiheit, Oberflächenzustände
und mechanischen Eigenschaften wie z. B. die Zugfestigkeit, die prozentuelle
Dehnung, die Porosität und die Härte eines Gussgegenstandes
beeinflusst. Es gibt viele verschiedene Konstruktionen für
Tauch/Gießpfannen, die in der Gießereiindustrie
verwendet werden. Die Konstruktionen werden üblicherweise
auf der Basis der Art von Materialschmelze und der verwendeten Gießform
gewählt. Üblicherweise verwendete Pfannen verwenden
einen Schlitz, eine Lippe und ein Leitblech oder einen Damm an der
Oberseite der Pfanne, um den Einschluss von Ofenmetalloxiden beim
Einfüllen des Metalls zu reduzieren, oder die Pfanne kann
eine Stopfenstange umfassen, um die Strömung von Metall
in die und aus der Pfanne heraus zu steuern.
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Geschmolzene
Metalle wie z. B. Aluminium reagieren mit der Luft und erzeugen
Oxide, die allgemein als Schlacke bezeichnet werden und beim Mi schen
mit dem Rest der Metallschmelze Einschlüsse und hoch poröse
Gebiete in dem Gussgegenstand während der Erstarrung des
Metalls erzeugen. Während viele Faktoren unerwünschte
Eigenschaften des Gussgegenstandes beeinflussen und dafür
verantwortlich sind, umfassen zwei allgemeine Quellen von Einschlüssen
die Bildung einer Schlackenschicht an der Oberseite der Metallschmelze
und die durch die turbulente Strömung der Metallschmelze
beim Eingießen verursachte Faltwirkung der Metallschmelze. Die
turbulente Metallströmung setzt die Metallschmelzenoberfläche
der Luft aus, welche die Schlackenschicht erzeugt. In Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit der Metallschmelze, die durch die Gießpfannen-
und Tümpelkonstruktion und die Verwendung vorgegeben ist,
kann sich die Metallschmelze viele Male über sich selbst
falten und dadurch Sauerstoff und Metalloxidschichten darin festhalten
und eine zusätzliche Oberfläche des Metalls der
Luft aussetzen.
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Typische
Gießereipfannen werden als Teekannenpfannen bezeichnet.
Diese Pfannen weisen im Wesentlichen eine zylindrische Form auf,
wobei sich ein außen liegender Auslauf von ihrer Oberseite nach
außen erstreckt. Bestimmte Teekannenpfannen weisen ein/e
eingebaute/s Wand oder Leitblech auf, um den Schalen- oder Hohlraumbereich
der Pfanne von dem Auslauf zu trennen. Die/das Wand oder Leitblech
kann sich bis zum Boden der Pfanne erstrecken. Wenn die Metallschmelze
eingegossen wird, behindert das Leitblech die Strömung
der Metallschmelze von der Oberseite der Pfanne, um das Eingießen
des Metalls, das sich in der Nähe des Bodens der Pfanne
befindet, zu erleichtern. Das Metall am Boden der Pfanne ist im
Wesentlichen frei von Schlacke oder anderem Fremdmaterial, das vorhanden sein
kann, wie z. B. erodiertes Auskleidungsmaterial und Asche, die während
eines Schmelzprozesses des Metalls gebildet wird. Wenngleich die
Pfanne dazu dient, einen Schlackeneinschluss zu minimieren, erhöht
die Konstruktion des außen liegenden Auslaufes noch im mer
die Geschwindigkeit des Materials beim Eingießen und kann
eine turbulente Strömung erzeugen. Als Nächstes
wird die Metallschmelze typischerweise aus der Pfanne in eine Gießform durch
einen Gießtümpel übergeführt.
In traditionellen Gießtümpelkonstruktionen strömt
die Materialschmelze den Tümpel hinunter zu einem Formeingusstrichter.
Die Strömung der Metallschmelze durch den Eingusstrichter
kann auch eine Turbulenz darin erzeugen und dadurch zusätzliche
Schlacke erzeugen.
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Es
ist bekannt, dass Niederdruck-Stopfenöfen Gussteile mit
minimierter Schlacke produzieren, aber die Ausrüstung ist
kostspielig, komplex und erfordert eine aufwendige Wartung. Darüber
hinaus erhöhen Stopfenöfen die Kapitalkosten.
Das isostatische Heizpressen (HIP von Hot Isostatic Pressing) von
Gussteilen kann auch die Porosität in Aluminiumgussteilen
verringern, allerdings ist das HIP kostspielig und kann Änderungen
an den Abmessungen des Gussteiles verursachen, die unter Umständen
nicht gleichbleibend oder wiederholbar sein können.
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Es
besteht somit fortgesetzt Bedarf an einem/r wirtschaftlichen Verfahren
und Vorrichtung, das/die den Einschluss von Schlacke und Fremdstoffen,
die eine hohe Porosität und/oder schlechte mechanische
Eigenschaften von Gussmaterialien zur Folge haben, verhindern oder
minimieren würden.
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Es
wäre wünschenswert, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum ruhigen Füllen einer Pfanne und Überführen
einer Materialschmelze aus der Pfanne in eine Gießform
vorzusehen, um eine Turbulenz in der Materialschmelze zu minimieren,
um Fehlstellen in dem durch einen Kippgießformprozess gebildeten
gewünschten Gussgegenstand zu minimieren. Zusammenfassung
der Erfindung In Übereinstimmung mit und gemäß der
vorliegenden Erfindung wurden überraschenderweise eine
Vorrichtung und ein Verfahren zum ruhigen Füllen einer
Pfanne und Überführen einer Materialschmelze aus
der Pfanne in eine Gießform, um eine Turbulenz in der Materialschmelze
zu minimieren, um Fehlstellen in dem durch einen Kippgießformprozess
gebildeten gewünschten Gussgegenstand zu minimieren, entdeckt.
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In
einer Ausführungsform umfasst eine Gießvorrichtung
eine Pfanne mit einem hohlen Innenraum, der derart ausgebildet ist,
um eine Materialschmelze darin aufzunehmen, wobei die Pfanne derart
ausgebildet ist, um um eine exzentrische Achse herum zu verschwenken;
und eine Form mit einem darin gebildeten Hohlraum, der derart ausgebildet
ist, um die Materialschmelze aufzunehmen, wobei die Pfanne an der
Form anliegt und die Form und die Pfanne zusammenwirkend gedreht
werden, um die Materialschmelze aus der Pfanne in den Hohlraum der
Form zu gießen.
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In
einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Gießvorrichtung
eine Pfanne mit einem hohlen Innenraum, der derart ausgebildet ist,
um eine Materialschmelze darin aufzunehmen, wobei die Pfanne eine
darin gebildete Öffnung aufweist, wobei die Pfanne derart
ausgebildet ist, um um eine exzentrische Achse herum zu verschwenken;
und eine Form mit einem darin gebildeten Hohlraum, der derart ausgebildet
ist, um die Materialschmelze aufzunehmen, wobei die Pfanne an der
Form anliegt und die Form und die Pfanne zusammenwirkend gedreht
werden, um die Materialschmelze aus der Pfanne in den Hohlraum der
Form zu gießen.
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In
einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Überführen
einer Materialschmelze in eine Gießform, dass eine Pfanne
mit einem hohlen Innenraum vorgesehen wird, der derart ausgebildet
ist, um eine Materialschmelze darin aufzunehmen, wobei die Pfanne
eine darin gebil dete Öffnung aufweist, wobei die Pfanne
derart ausgebildet ist, um sich um eine exzentrische Achse herum
zu drehen; eine Form mit einem darin gebildeten Hohlraum vorgesehen
wird, der derart ausgebildet ist, um die Materialschmelze aufzunehmen,
wobei die Pfanne an der Form anliegt und die Form und die Pfanne zusammenwirkend
gedreht werden, um die Materialschmelze aus der Pfanne in den Hohlraum
der Form zu gießen; die Pfanne mit der Materialschmelze
gefüllt wird; die Öffnung der Pfanne neben dem
Hohlraum der Form positioniert wird; und die Form und die Pfanne
gedreht werden, um das Gießen der Materialschmelze aus
der Pfanne in den Hohlraum der Form zu erleichtern.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
oben stehenden sowie weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung
sind für einen Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform bei Betrachtung im
Licht der beiliegenden Zeichnungen offensichtlich, in denen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Formvorrichtung mit einer Pfanne
und einer Form ist, die um neunzig Grad gedreht sind, gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine
perspektivische Darstellung der Pfanne von 1 ist; und
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3 eine
perspektivische Darstellung einer Formvorrichtung mit einer Pfanne
und einer Form ist, die um neunzig Grad gedreht sind, gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsformen
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Die
folgende detaillierte Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen
beschreiben und veranschaulichen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung. Die Beschreibung und Zeichnungen sollen einen Fachmann
in die Lage versetzen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden,
und sollen den Schutzumfang der Erfindung in keiner Weise einschränken.
In Bezug auf die offenbarten Verfahren sind die dargestellten Schritte
beispielhaft und die Reihenfolge der Schritte ist daher nicht notwendig
oder von Bedeutung.
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1 zeigt
eine Gießvorrichtung 10 gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung. Die Gießvorrichtung 10 umfasst
eine Pfanne 12, die derart ausgebildet ist, um eine Materialschmelze 16 darin
aufzunehmen und die Materialschmelze 16 aus ihr auszugießen.
Eine Form 14 ist in fluidtechnischer Verbindung mit der
Pfanne 12 vorgesehen und ist derart ausgebildet, um die
Materialschmelze 16 aus dieser aufzunehmen. Es ist einzusehen,
dass die Materialschmelze 16 wie gewünscht ein
beliebiges geschmolzenes Material wie z. B ein Metall oder ein Polymer
sein kann.
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Die
Pfanne
12 ist eine Pfanne zum ruhigen Füllen ähnlich
der Pfanne, die in dem im gemeinsamen Eigentum befindlichen, hierin
durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommenen
US-Patent Nr. 7 025 115 offenbart
ist. Wie hierin verwendet, ist der Begriff „ruhiges Füllen” so
definiert, dass eine Pfanne derart ausgebildet ist, um eine Materialschmelze
mit einem minimierten Betrag an Turbulenz, Bewegung und Faltung
der Materialschmelze darin aufzunehmen. Die Pfanne
12 kann
wie gewünscht aus jedem beliebigen herkömmlichen
Material wie z. B. Keramik oder Metall gebildet sein. In der Ausführungsform,
die in den
1 und
2 gezeigt ist,
umfasst die Pfanne
12 einen hohlen Innenraum
26.
Die Pfanne
12 ist durch ein Paar planarer Seitenwände
18,
einer im Wesentlichen Planaren Stirnwand
28 und einer gekrümmten
Wand
30 gebildet. Die Seitenwände
18 sind
jeweils durch eine gekrümmte Kante
20, eine erste
geradlinige Kante
22 und eine zweite geradlinige Kante
24 definiert.
Die zweite geradlinige Kante
24 ist derart ausgebildet, dass
sie an der Form
14 anliegt. Jede Seitenwand
18 umfasst
einen Zapfen
32, der daran gebildet ist. In der gezeigten
Ausführungsform sind die Zapfen
32 derart ausgebildet,
um ein Verschwenken der Pfanne
12 um eine exzentrische
Drehachse der Pfanne
12 herum zu erleichtern, sodass die
Stirnwand
28 nach unten verschwenkt, wenn die Pfanne
12 mit
einer Materialschmelze gefüllt ist. Es ist einzusehen,
dass die Zapfen
32 mit den Seitenwänden
18 gebildet
sein können oder die Zapfen
32 separat gebildet
und an den Seitenwänden
18 angebracht sein können.
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Die
Stirnwand 28 der Pfanne 12 ist derart ausgebildet,
dass sie an der Form 14 im Wesentlichen anliegt. Eine zweite Öffnung 34 ist
in der Stirnwand 28 der Pfanne 12 gebildet. In
der gezeigten Ausführungsform weist die zweite Öffnung 34 eine Länge
auf, die im Wesentlichen einer Länge der Stirnwand 28 entspricht.
Allerdings kann die zweite Öffnung 34 jede beliebige
Länge aufweisen, wie gewünscht. Eine Oberseite
der Stirnwand 28 der Pfanne 12 kann eine/n vorstehende/n
Abschnitt oder Lippe aufweisen. Der vorstehende Abschnitt kann wie gewünscht
an einer Außenseite der Stirnwand 28 oder der
Innenseite der Stirnwand 28 der Pfanne 12 gebildet
sein. Die gekrümmte Wand 30 bildet eine untere
Wand und eine Rückwand der Pfanne 12. Allerdings
können die untere Wand und die Rückwand der Pfanne 12 wie
gewünscht aus einer Kombination aus einer im Wesentlichen
Planaren Wand und einer gekrümmten Wand, einem Paar im
Wesentlichen planarer Wände oder einem Paar gekrümmter
Wände gebildet sein.
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In
der Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist,
ist die Form 14 derart ausgebildet, um eine Materialschmelze
durch einen Kippgießprozess darin aufzunehmen. Die Form 14 umfasst
einen Körperabschnitt 36, der einen Hohlraum 38 darin
bildet. Eine Länge des Hohlraumes 38 entspricht
im Wesentlichen der Länge der zweiten Öffnung 34,
die in der Stirnwand 28 der Pfanne 12 gebildet
ist. Der Hohlraum 38 der Form 14 kann die Form
jedes beliebigen Gussgegenstandes wie z. B. eines Motorblocks, eines
Zylinderkopfes, einer komplexen Getriebekomponente und dergleichen
aufweisen. Die Form 14 umfasst auch Speiser 40,
die ausgebildet sind, um Reservoire zu bilden, die der Bildung von
Hohlräumen oder Poren in dem gewünschten Gussgegenstand
infolge von Schrumpfung der Materialschmelze 16 während
eines Abkühlens und Erstarrens derselben entgegenwirken.
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Im
Gebrauch wird die Pfanne 12 mit der Materialschmelze 16 während
eines Füllprozesses gefüllt, welcher umfasst,
dass: (1) die Pfanne 12 in einer Ruheposition über
einer/m Ofentauchwanne oder -tiegel (nicht gezeigt) positioniert
wird, die/der mit der Materialschmelze 16 gefüllt
ist; (2) die Pfanne 12 auf die Oberfläche der
Materialschmelze 16 abgesenkt wird und ein anfänglicher
Kontakt zwischen der Pfanne 12 und der Materialschmelze 16 hergestellt
wird; (3) die Pfanne 12 um die exzentrische Achse an den Zapfen 32 herum
gedreht wird und ein Abschnitt der Öffnung 34 der
Materialschmelze 16 ausgesetzt wird, wodurch das Tropfen
der Materialschmelze 16 in die Pfanne 12 während
des Füllens minimiert wird; (4) die Pfanne 12 bis
zu einer gewünschten Tiefe in den Tiegel abgesenkt wird;
(5) die Pfanne 12 in ihre Ruheposition zurück
gedreht wird; und (6) die Pfanne 12, welche die Materialschmelze 16 enthält,
aus dem Tiegel angehoben wird. Durch Minimieren des Tropfens der
Materialschmelze 16 in die Pfanne 12 sind eine
turbulente Strömung der Materialschmelze 16 in die
Pfanne 12 und das Falten der Materialschmelze 16 darin
minimiert.
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Wie
in 1 gezeigt, wird die Form 14 um neunzig
Grad in Bezug auf einen Boden oder eine zu dem Boden parallele Fläche
gedreht, wobei eine Oberseite des Hohlraumes 38 davon im
Wesentlichen rechtwinklig zu der Stirnwand 28 der Pfanne 12 steht.
Die zweite Öffnung 34 der Pfanne 12 wird
neben dem Hohlraum 38 positioniert, wobei die Stirnwand 28 der
Pfanne 12 an der Form 14 anliegt. Es ist einzusehen,
dass die Pfanne 12 neben dem Hohlraum 38 mit einem
kleinen Spalt zwischen der Stirnwand 28 und der Form 14 positioniert
werden kann. Die Pfanne 12 und die benachbarte Form 14 werden dann
in Übereinstimmung gedreht oder anderweitig gesteuert,
entweder über ein Befestigungsmittel (nicht gezeigt) aneinander
befestigt, oder durch synchronisierte Steuerung der Pfanne 12 und
der Form 14 gemeinsam. Die Gießvorrichtung 10,
welche die Pfanne 12 und die Form 14 umfasst,
wird dann dazu gebracht, dass sie sich um neunzig Grad, wie durch den
Pfeil R angegeben, um die exzentrische Achse an den Zapfen 32 herum
dreht, die an einer Verbindungsstelle zwischen der Pfanne 12 und
der Form 14 oder an der Basis der Form 14 angeordnet
sein können, wie gewünscht. Die Drehgeschwindigkeit
der Gießvorrichtung 10 wird geregelt, um ein schwerkraftunterstütztes,
langsames Eingießen der Materialschmelze 16 in
den Hohlraum 38 der Form 14 zu erleichtern. Da
die Materialschmelze 16 direkt in den Hohlraum 38 und
nicht in ein Eingießsystem gegossen wird, ist das Tropfen
der Materialschmelze 16 aus der Pfanne 12 und
in den Hohlraum 38 minimiert. Da ein/e Turbulenz und Falten
der Materialschmelze 16 minimiert sind, sind der Einschluss
von Luft in der Materialschmelze 16 und die Oxidation der
Materialschmelze 16 minimiert, wodurch Missbildungen und Fehlstellen
minimiert sind und die Qualität des Gussgegenstandes maximiert
ist.
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Sobald
die Materialschmelze 16 abgekühlt und verfestigt
ist, kann der dreidimensionale Gussgegenstand aus der Form 14 entnommen
werden.
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Der
Gussgegenstand kann weiter maschinell bearbeitet werden, um zu einer
Endform desselben zu gelangen. Darüber hinaus können
auch Wärmebehandlungs-Arbeitsschritte, Beschichtungsprozesse
und dergleichen an dem Gussteil ausgeführt werden.
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3 zeigt
eine Gießvorrichtung 10' gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung, welche der Gießvorrichtung 10 der 1 und 2 mit Ausnahme
des unten stehend Beschriebenen ähnlich ist. Diese Ausführungsform
der 3 ermöglicht eine Breite der Pfanne 12,
welche nicht die gesamte Breite des Hohlraumes 38 der Form 14 abdeckt.
Eine Pfanne 12 mit einer Breite, die kleiner ist als die
Breite des Hohlraumes 38 ist erwünscht, wenn der
Hohlraum 38 der Form 14 so breit ist, dass eine
Pfanne mit einer zusammenpassenden Breite mit einer Tauchwanne oder
einem Tiegel umständlich zu handhaben und schwierig zu
füllen wäre. Diese Ausführungsform gestattet
eine verringerte Pfannenbreite ohne die Gefahr, dass Metall aus
den offenen Formbereichen ausläuft. Gleiche Strukturen
wie in den 1 und 2, die sich
in 3 wiederholen, umfassen gleiche Bezugsziffern,
die mit einem Strich(')-Symbol versehen sind.
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Die
Gießvorrichtung 10' umfasst eine Pfanne 12',
die derart ausgebildet ist, um eine Materialschmelze 16' darin
aufzunehmen und sie aus ihr auszugießen. Eine Form 14' ist
derart ausgebildet, um die Materialschmelze 16' aus der
Pfanne 12' aufzunehmen. Es ist einzusehen, dass die Materialschmelze 16' wie
gewünscht eine beliebiges geschmolzenes Material wie z.
B ein Metall oder ein Polymer sein kann.
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Die
Pfanne 12' kann wie gewünscht aus jedem beliebigen
herkömmlichen Material wie z. B. Keramik oder Metall gebildet
sein. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Pfanne 12' einen
hohlen Innenraum 26', der aus einem Paar planarer Seitenwände 18',
einer im Wesentlichen Planaren Stirnwand 28' und einer
gekrümmten Wand 30' gebildet ist. Die Seitenwände 18' sind
jeweils durch eine gekrümmte Kante 20', eine erste
geradlinige Kante 22' und eine zweite geradlinige Kante 24' definiert.
Die zweite geradlinige Kante 24' ist derart ausgebildet, dass
sie an der Form 14' anliegt. Jede Seitenwand 18' umfasst
einen Zapfen 32', der daran gebildet ist. In der gezeigten
Ausführungsform sind die Zapfen 32' derart ausgebildet,
um das Drehen der Pfanne 12' an den Zapfen 32' um
eine exzentrische Drehachse der Pfanne 12' herum zu erleichtern.
Es ist einzusehen, dass die Zapfen 32' mit den Seitenwänden 18' gebildet
sein können oder die Zapfen 32' separat gebildet
und an den Seitenwänden 18' angebracht sein können.
Allerdings können die untere Wand und die Rückwand
der Pfanne 12' wie gewünscht aus einer Kombination
aus einer geradlinigen Wand und einer gekrümmten Wand,
einem Paar geradliniger Wände oder einem Paar gekrümmter
Wände gebildet sein.
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Die
Stirnwand 28' der Pfanne 12' ist derart ausgebildet,
dass sie an der Form 14' im Wesentlichen anliegt. Eine
zweite Öffnung 34' ist in der Stirnwand 28' der
Pfanne 12' gebildet. In der gezeigten Ausführungsform
weist die zweite Öffnung 34' eine Länge
auf, die im Wesentlichen einer Länge der Stirnwand 28' entspricht,
aber die zweite Öffnung 34' kann jede beliebige
Länge aufweisen, wie gewünscht. Eine Oberseite
der Stirnwand 28' der Pfanne 12' kann eine/n vorstehende/n
Abschnitt oder Lippe umfassen. Der vorstehende Abschnitt kann an
einer Außenseite der Stirnwand 28' oder der Innenseite
der Stirnwand 28' der Pfanne 12' gebildet sein,
wie gewünscht. Die gekrümmte Wand 30' definiert
eine untere Wand und eine Rückwand der Pfanne 12'.
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In
der Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist,
ist die Form 14' derart ausgebildet, um eine Materialschmelze
durch einen Kippgießprozess dann aufzunehmen. Die Form 14' umfasst
einen Körperabschnitt 36', der einen Hohlraum 38' darin
bildet, und ein Paar Formelemente 42, welches derart ausgebildet
ist, um einem Auslaufen der Materialschmelze 16' aus dem
Formhohlraum 38' während des Kippgießprozesses
entgegenzuwirken. Eine Länge des Hohlraumes 38' ist
länger als die Länge der zweiten Öffnung 34,
die in der Stirnwand 28' der Pfanne 12' gebildet
ist. Der Hohlraum 38' der Form 14' kann die Form
jedes beliebigen Gussgegenstandes wie z. B. eines Motorblocks, eines
Zylinderkopfes, einer komplexen Getriebekomponente und dergleichen
aufweisen. Die Formelemente 42 sind neben den Seitenwänden 18' der
Pfanne 12' angeordnet, wenn die Pfanne 12' neben
der Form 14' angeordnet ist. Die Formelemente weisen eine
größere Höhe auf als die Höhe
des Abschnitts des Formhohlraumes 38', der neben der Pfanne 12' angeordnet
ist. Die Abmessungen der Formelemente werden auf der Basis der Konstruktion
der Pfanne 12' und der Geschwindigkeit variieren, bei der
die Pfanne 12' und die Form 14' während
des Kippgießprozesses gedreht werden. Wenn die Drehgeschwindigkeit
zunimmt, nimmt die Geschwindigkeit des Eingießens der Materialschmelze 16' zu,
wodurch die Höhe der Materialschmelze 16' in dem
Formhohlraum 38' bis zu einer Höhe über der Öffnung 34' der
Pfanne 12' zunimmt. Wenn die Höhe der Materialschmelze 16' in
dem Formhohlraum 38' zunimmt, nehmen die Abmessungen der Formelemente 42 zu,
um einem Auslaufen entgegenzuwirken. Die Form 14' umfasst
auch Speiser 40', die ausgebildet sind, um Reservoire zu
bilden, die der Bildung von Hohlräumen oder Poren in dem
gewünschten Gussgegenstand infolge von Schrumpfung der
Materialschmelze 16' während eines Abkühlens
und Erstarrens derselben entgegenwirken.
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Im
Gebrauch wird die Pfanne 12' mit der Materialschmelze 16 während
eines Füllprozesses gefüllt, welcher umfasst,
dass: (1) die Pfanne 12' in einer Ruheposition über
einer/m Ofentauchwanne oder -tiegel (nicht gezeigt) positioniert
wird, die/der mit der Materialschmelze 16' gefüllt
ist; (2) die Pfanne 12' auf die Oberfläche der
Materialschmelze 16' abgesenkt wird und ein anfänglicher
Kontakt zwischen der Pfanne 12' und der Materialschmelze 16' hergestellt
wird; (3) die Pfanne 12' um die exzentrische Achse an den Zapfen 32' herum
gedreht wird und ein Abschnitt der zweiten Öffnung 34' der
Materialschmelze 16' ausgesetzt wird, wodurch das Tropfen
der Materialschmelze 16' in die Pfanne 12' während
des Füllens minimieren wird; (4) die Pfanne 12' bis
zu einer gewünschten Tiefe in den Tiegel abgesenkt wird;
(5) die Pfanne 12' in ihre Ruheposition zurück
gedreht wird; und (6) die Pfanne 12', welche die Materialschmelze 16' enthält,
aus dem Tiegel angehoben wird. Durch Minimieren des Tropfens der
Materialschmelze 16' in die Pfanne 12' sind eine
turbulente Strömung der Materialschmelze 16' in
die Pfanne 12' und das Falten der Materialschmelze 16' darin
minimiert.
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Wie
in 3 gezeigt, wird die Form 14' um neunzig
Grad in Bezug auf den Boden oder eine zu dem Boden parallele Fläche
gedreht, wobei eine Oberseite des Hohlraumes 38' im Wesentlichen rechtwinklig
zu der Pfanne 12' steht. Die zweite Öffnung 34' der
Pfanne 12' wird neben dem Hohlraum 38' positioniert,
wobei die Stirnwand 28' der Pfanne 12' an der
Form 14' anliegt. Es ist einzusehen, dass die Pfanne 12' neben
dem Hohlraum 38' mit einem kleinen Spalt zwischen der Stirnwand 28' und
der Form 14' positioniert werden kann. Die Pfanne 12' und
die benachbarte Form 14' werden dann in Übereinstimmung
gedreht oder anderweitig gesteuert, entweder über ein Befestigungsmittel
(nicht gezeigt) aneinander befestigt, oder durch synchronisierte Steuerung
der Pfanne 12' und der Form 14' gemeinsam. Die
Gießvorrichtung 10', welche die Pfanne 12' und
die Form 14' umfasst, wird dann dazu gebracht, dass sie
sich um neunzig Grad, wie durch den Pfeil R' angegeben, um die exzentrische
Achse an den Zapfen 32' herum dreht, die an einer Verbindungsstelle
zwischen der Pfanne 12' und der Form 14' oder an
der Basis der Form 14' angeordnet sein können, wie
gewünscht. Die Drehgeschwindigkeit der Gießvorrichtung 10' wird
geregelt, um ein schwerkraftunterstütztes, langsames Eingießen
der Materialschmelze 16' in den Hohlraum 38' der
Form 14' zu erleichtern. Wenn die Materialschmelze 38 in
den Hohlraum 38' eintritt, strömt die Materialschmelze 16' dadurch
und füllt den Leerraum in dem Hohlraum 38', bis
er auf ein gewünschtes Niveau gefüllt ist. Da
die Materialschmelze 16' direkt in den Hohlraum 38' und nicht
in ein Eingießsystem gegossen wird, ist das Tropfen der
Materialschmelze 16' aus der Pfanne 12' und in
den Hohlraum 38' minimiert, wodurch die turbulente Strömung
und Faltung derselben minimiert sind. Da ein/e Turbulenz und Falten
der Materialschmelze 16' minimiert sind, sind der Einschluss
von Luft in der Materialschmelze 16' und die Oxidation der
Materialschmelze 16' minimiert, wodurch Missbildungen minimiert
sind und die Qualität des Gussgegenstandes maximiert ist.
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Sobald
die Materialschmelze 16' abgekühlt und verfestigt
ist, kann der dreidimensionale Gussgegenstand aus der Form 14' entnommen
werden. Der Gussgegenstand kann weiter maschinell bearbeitet werden,
um zu einer Endform desselben zu gelangen. Darüber hinaus
können auch Wärmebehandlungs-Arbeitsschritte,
Beschichtungsprozesse und dergleichen an dem Gussteil ausgeführt
werden.
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Die
vorhergehende Erläuterung offenbart und beschreibt lediglich
beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Ein Fachmann wird aus dieser Erläuterung und aus den beiliegenden
Zeichnungen und Ansprüchen ohne weiteres erkennen, dass
verschiedene Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen
daran vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und
dem Schutzumfang der Erfindung, die in den nachfolgenden Ansprüchen
definiert sind, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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