-
TECHNISCHES GEBIET
-
Diese Offenbarung betrifft Verfahren, Einrichtungen und Systeme zur Reduktion eines Gasdruckes innerhalb eines Kerns und zum Herstellen von Motorblöcken und anderen Gussteilen unter Verwendung von Prozessen, die eine solche Gasdruckreduktion beinhalten. Im Spezielleren, aber nicht ausschließlich, betrifft diese Offenbarung Verfahren, Einrichtungen und Systeme zum Absaugen von Gas aus einem Kernpaket, um den Kerngasdruck zu reduzieren und dadurch den Eintritt von Gas in die Metallschmelze innerhalb eines Formhohlraumes zu reduzieren.
-
HINTERGRUND
-
Verbrennungsmotorblöcke werden oft unter Verwendung eines Sandgussprozesses hergestellt. Solche Prozesse beinhalten typischerweise die Verwendung eines Formpakets, das aus einer Vielzahl von Sandkernen oder Formsegmenten, welche die Flächen eines Motorblock-Gussteiles definieren, zusammengesetzt wird. Anschließend wird eine Metallschmelze in eine innerhalb des Formpakets gebildete Öffnung gegossen, die sobald sie abgekühlt ist, den Motorblock bildet.
-
Unglücklicherweise werden oft Defekte in Motorblock-Gussteile, die durch solche Sandgussprozesse gebildet werden, durch das Vorhandensein von Gasen innerhalb der Form und/oder Formmaterialien eingebracht. Solche Gase können zur Folge haben, dass sich Bläschen innerhalb des Gussteiles bilden, die zu Defekten und schließlich zum Aussondern des Gussteiles führen können. Wenn z. B. ein Wassermantelkern in eine Metallschmelze getaucht wird, kann der Druck bestimmter Gase in dem Kern mit einer höheren Rate ansteigen als der Flüssigkeitsdruck des Metalls. Infolgedessen können sich Gase bilden und von innerhalb des Wassermantelkerns und/oder anderer Abschnitte der Form in das Metall eingebracht werden.
-
Die vorliegenden Erfinder haben daher festgestellt, dass es wünschenswert wäre, Verfahren, Systeme und Einrichtungen zum Herstellen von Motorblöcken und anderen Gussteilen vorzusehen, die eine oder mehrere der vorhergehenden Einschränkungen und/oder andere Einschränkungen das Standes der Technik überwinden, indem sie z. B. einen Gasdruck innerhalb einer Form verhindern oder zumindest reduzieren, um den Ausschuss und/oder andere durch Bläschendefekte verursachte Probleme zu verhindern oder zumindest zu reduzieren.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Hierin sind Verfahren, Systeme und Einrichtungen zum Herstellen von Motorblöcken und anderen Gussteilen vorgesehen, welche die Reduktion eines Gasdruckes innerhalb einer Form wie z. B. einer Sandgussform beinhalten, um Bläschendefekte zu reduzieren.
-
In einigen Implementierungen von Verfahren zum Reduzieren eines Gasdruckes innerhalb einer zumindest teilweise durchlässigen Form zum Herstellen eines Metallgussteiles kann eine Form vorgesehen werden, die einen Formkern umfasst, der ausgestaltet ist, um einen Hohlraum innerhalb eines Metallgussteiles zu erzeugen, z. B. einen Wassermantelkern. Der Formkern kann ein Material umfassen, das für Gase durchlässig ist, die während eines Gießprozesses in die Form eingebracht werden. Es kann eine Metallschmelze in die Form eingeleitet werden, um ein Metallgussteil wie z. B. ein Motorblock-Gussteil zu erzeugen. Während des Schrittes zum Einleiten der Metallschmelze in die Form kann ein Vakuum an einen durchlässigen Abschnitt der Form angelegt werden, um einen Gasdruck innerhalb des durchlässigen Abschnitts der Form zu reduzieren.
-
In einigen Implementierungen kann der Schritt zum Anlegen eines Vakuums umfassen, dass ein Vakuum an einen innerhalb der Form gebildeten Kanal angelegt wird. In einigen Implementierungen können viele derartige Kanäle verwendet werden. Einer oder mehrere der Kanäle kann/können sich in die Form hinein erstrecken und kann/können benachbart zu einem oder in einen Abschnitt in der Form hinein enden, von dem bekannt ist, dass er besonders anfällig für einen Druckaufbau ist, z. B. Kerne mit marginalen Kerndruckflächen einschließlich beispielsweise des Wassermantelkerns einer Motorblockform. In einigen Implementierungen kann/können sich der Kanal/die Kanäle in die Form hinein erstrecken und sehr nahe bei einer Umfangskante solch einer gewünschten Stelle wie z. B. innerhalb von etwa 10 mm des Wassermantelkerns enden. In anderen Ausführungsformen kann/können sich ein oder mehrere Kanäle den gesamten Weg in den Abschnitt der Form hinein erstrecken, für den eine Druckreduktion erwünscht ist.
-
Das angelegte Vakuum kann in einigen Ausführungsformen und Implementierungen zwischen etwa –0,2 psi und etwa –1,0 psi liegen. In einigen solchen Ausführungsformen und Implementierungen kann das Vakuum zwischen etwa –0,4 psi und etwa –0,6 psi liegen.
-
Die Form kann ferner eine Vakuumplatte umfassen, die ausgestaltet ist, um benachbart zu der Form positioniert zu werden, um das Vakuum an eine oder mehrere ausgewählte Stellen innerhalb der Form anzulegen. Die Vakuumplatte kann einen oder mehrere Vakuumanschlüsse umfassen. Der oder die Vakuumanschlüsse kann/können fluidtechnisch mit einem oder mehreren Kanäle verbunden sein. Der Kanal/die Kanäle kann/können sich in die Form hinein erstrecken und kann/können mit einer oder mehreren gewünschten Stellen innerhalb der Form fluidtechnisch verbunden sein, welche ein durchlässiges Material wie z. B. ein Sandmaterial umfassten. In einigen Ausführungsformen und Implementierungen kann/können sich der Kanal/die Kanäle in die Form hinein erstrecken und kann/können benachbart bei einer durchlässigen Stelle innerhalb der Form enden. In einigen Ausführungsformen und Implementierungen kann/können der Kanal/die Kanäle innerhalb solch einer gewünschten Stelle innerhalb der Form enden. In anderen Ausführungsformen und Implementierungen kann das Vakuum stattdessen direkt an eine gewünschte durchlässige Stelle in der Form innerhalb eines dazwischentretenden Kanals angelegt werden. Es können auch ein oder mehrere Vakuumverteiler vorgesehen sein, um das Koppeln des Vakuums an einen oder mehrere der Vakuumanschlüsse zu erleichtern.
-
In einer anderen Implementierung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung, nämlich eines Verfahrens zum Herstellen eines Motorblockes, kann eine Form vorgesehen werden, die einen Wassermantelkern umfasst, der ausgestaltet ist, um einen Wassermantelhohlraum innerhalb eines Motorblock-Gussteiles zu erzeugen. Der Wassermantelkern kann ein Sandmaterial umfassen, das für Gase durchlässig ist, die während eines Gießprozesses in den Wassermantelkern eingebracht werden. Ein Vakuumverteiler kann an eine Vielzahl von Vakuumanschlüssen gekoppelt werden. Zumindest einer der Vakuumanschlüsse kann fluidtechnisch mit einem Kanal verbunden sein, der sich in die Form hinein erstreckt. Einer oder mehrere der Kanäle kann/können benachbart zu dem Wassermantelkern enden.
-
Es kann eine Metallschmelze in die Form hinein geliefert werden, z. B. durch Eingießen oder Pumpen der Metallschmelze in die Form, um ein Motorblock-Gussteil zu erzeugen. Während des Schrittes zum Liefern der Metallschmelze in die Form hinein kann ein Vakuum an den Vakuumverteiler angelegt werden, um einen Gasdruck innerhalb des Wassermantelkerns zu reduzieren. Die Vielzahl von Vakuumanschlüssen kann innerhalb einer Vakuumplatte positioniert sein, die während des Schrittes zum Anlegen eines Vakuums an den Vakuumverteiler benachbart zu der Form positioniert wird. Die Vakuumplatte kann ferner eine Vielzahl von Formanschlüssen umfassen, die fluidtechnisch mit den Vakuumanschlüssen verbunden und benachbart zu der Form positioniert sind, sodass ein an die Vakuumanschlüsse angelegtes Vakuum an eine oder mehrere Stellen innerhalb der Form angelegt wird.
-
Eine Ausführungsform eines Systems zum Herstellen eines Metallgussteiles kann eine Form umfassen, die ausgestaltet ist, um eine Metallschmelze aufzunehmen, um einen Metallgussteil zu erzeugen. Die Form kann einen Formkern umfassen, der ausgestaltet ist, um einen Hohlraum innerhalb des Metallgussteiles wie z. B. eines Motorblock-Gussteiles zu erzeugen. Der Formkern kann z. B. einen Wassermantelkern umfassen, der ausgestaltet ist, um einen Wassermantelhohlraum innerhalb eines Motorblock-Gussteiles zu erzeugen.
-
Das System kann ferner eine Einfüllvorrichtung umfassen, die ausgestaltet ist, um eine Metallschmelze in die Form hinein zu liefern, z. B. einzugießen oder zu pumpen, um das Metallgussteil zu erzeugen. In solchen Ausführungsformen kann der Formkern ein Material umfassen, das für Gase durchlässig ist, die während eines Prozesses zum Liefern der Metallschmelze mithilfe der Einfüllvorrichtung in die Form hinein in die Form eingebracht werden. In einigen Ausführungsformen kann die Einfüllvorrichtung einen Roboter wie z. B. ein Roboter-Eingießsystem umfassen.
-
Das System kann ferner ein Vakuum umfassen, das ausgestaltet ist, um mit der Form gekoppelt zu werden, um einen Gasdruck innerhalb eines durchlässigen Abschnitts der Form zu reduzieren. Es kann auch eine Vakuumplatte vorgesehen werden, die ausgestaltet ist, um mit dem Vakuum gekoppelt zu werden. Die Vakuumplatte kann einen oder mehrere Vakuumanschlüsse umfassen, welche/r ausgestaltet ist/sind, um das Koppeln des Vakuums mit der Form zu erleichtern. Einer oder mehrere von den Vakuumanschlüssen kann/können fluidtechnisch mit einem oder mehreren Kanälen verbunden sein. Der Kanal/die Kanäle kann/können sich in die Form hinein erstrecken und kann/können in einigen Ausführungsformen innerhalb der Form benachbart zu einem durchlässigen Abschnitt der Form enden. In Ausführungsformen, in denen der Formkern einen Wassermantelkern umfasst, der ausgestaltet ist, um einen Wassermantelhohlraum innerhalb eines Motorblock-Gussteiles zu erzeugen, kann/können sich beispielsweise ein oder mehrere der Kanäle in die Form hinein erstrecken und kann/können benachbart zu dem Wassermantelkern enden. In einigen Ausführungsformen kann der Kanal in der Form innerhalb von etwa 10 mm des Wassermantelkerns enden, ohne sich aber in den Wassermantelkern hinein zu erstrecken. Es sind allerdings andere Ausführungsformen und Implementierungen vorstellbar, in denen ein oder mehrere Kanäle in den Wassermantelkern und/oder eine oder mehrere andere gewünschte Stellen innerhalb der Form eintreten und innerhalb des/derselben endet/n.
-
In einigen Ausführungsformen kann das System ferner einen Deckelkern und/oder einen Brammenkern umfassen. Der Brammenkern kann benachbart zu dem Deckelkern positioniert sein, und der Formkern kann benachbart zu dem Brammenkern positioniert sein. In Ausführungsformen, die eine Vakuumplatte umfassen, kann auch die Vakuumplatte benachbart zu dem Brammenkern positioniert sein, sodass der Brammenkern zwischen dem Formkern und der Vakuumplatte positioniert ist.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Bezug nehmend auf die Fig. sind nicht einschränkende und nicht erschöpfende Ausführungsformen der Offenbarung einschließlich verschiedener Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben, wobei:
-
1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Systems zum Herstellen eines Metallgussteiles illustriert, das ein Vakuum zum Reduzieren eines Gasdruckse innerhalb eines oder mehrerer Abschnitte der Gussform umfasst.
-
2 eine obere perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Deckelkerns des in 1 abgebildeten Systems illustriert.
-
3 eine untere perspektivische Darstellung des Deckelkerns von 2 illustriert.
-
4 eine obere perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Brammenkerns des in 1 abgebildeten Systems illustriert.
-
5 eine untere perspektivische Darstellung des Brammenkerns von 4 illustriert und ferner eine Ausführungsform eines benachbarten Wassermantelkerns illustriert.
-
6 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Brammenkerns und eines benachbarten Wassermantelkerns illustriert.
-
7 eine durchsichtige perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Vakuumplatte mit acht Vakuumanschlüssen illustriert.
-
8 eine Querschnittsansicht bestimmter Komponenten einer Ausführungsform eines Systems zum Herstellen eines Metallgussteiles illustriert, das ein Vakuum zum Reduzieren eines Gasdruckes innerhalb eines oder mehrerer Abschnitte der Gussform umfasst.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung der Einrichtungen, Systeme und Verfahren in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen und Implementierungen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt. Während verschiedene Ausführungsformen und Implementierungen beschrieben sind, sollte einzusehen sein, dass die Offenbarung auf keine der spezifischen offenbarten Ausführungsformen und/oder Implementierungen beschränkt ist, sondern vielmehr zahlreiche Alternativen, Abwandlungen und Äquivalente einschließt. Außerdem, während in der nachfolgenden Beschreibung viele spezifische Details dargelegt sind, um ein gründliches Verständnis der hierin offenbarten Ausführungsformen bereitzustellen, können einige Ausführungsformen ohne einige oder alle von diesen Details ausgeführt werden. Ebenso können einige Implementierungen ohne einige oder alle von den nachfolgend offenbarten Schritten ausgeführt werden. Überdies wurde der Klarheit wegen bestimmtes technisches Material, das auf dem technischen Gebiet bekannt ist nicht im Detail beschrieben, um eine unnötige Verkomplizierung der Offenbarung zu vermeiden.
-
Die Ausführungsformen der Offenbarung sind am besten durch Bezugnahme auf die Zeichnungen verständlich, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet sein können. Es wird ohne weiteres einzusehen sein, dass die Komponenten der offenbarten Ausführungsformen, wie in den Fig. hierin allgemein beschrieben und illustriert, in einer großen Vielfalt verschiedener Ausgestaltungen eingerichtet und ausgeführt sein könnten. Daher soll die folgende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der Systeme und Verfahren der Offenbarung den Schutzumfang der Offenbarung, wie beansprucht, nicht einschränken, sondern ist vielmehr repräsentativ für mögliche Ausführungsformen der Offenbarung. Außerdem müssen die Schritte eines Verfahrens nicht unbedingt in irgendeiner spezifischen Reihenfolge oder sogar hintereinander ausgeführt werden, noch müssen die Schritte nur einmal ausgeführt werden, sofern nicht anders angegeben.
-
Die Ausführungsformen der hierin offenbarten Verfahren, Systeme und Einrichtungen können verwendet werden, um einen Gasdruck innerhalb einer zumindest teilweise durchlässigen Form oder eines zumindest teilweise durchlässigen Abschnitts einer Form zum Herstellen eines Metallgussteiles wie z. B. einer Gussform für einen Motorblock zu reduzieren oder zu eliminieren. Diese Verfahren, Systeme und Einrichtungen können dabei Bläschendefekte reduzieren oder eliminieren, um bläschenbedingten Ausschuss bei Präzisions-Sandgussteilen wie z. B. bläschenbedingten Wassermantelkernausschuss zu reduzieren oder zu eliminieren. Durch Vorsehen dieser Verbesserungen können einige Ausführungsformen auch die Eliminierung bestimmter Prüfschritte während der Herstellung wie z. B. eine Röntgenprüfung von Motorblöcken zur Qualitätskontrolle zulassen. Tatsächlich wird in Erwägung gezogen, dass einige gemäß den hierin bereitgestellten Lehren ausgestaltete Systeme verwendet werden können, um eine Röntgenprüfung insgesamt zu eliminieren.
-
Mit nunmehriger Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ist eine Ausführungsform eines Systems zum Herstellen eines Metallgussteiles in 1 bei 100 gezeigt. Das System 100 umfasst einen Rahmen 110, einen Deckelkern 120, einen Kopfdeckelbrammenkern 130, einen Wassermantelkern 140 (in 1 nicht sichtbar) und eine Vakuumplatte 150. Wie Fachleute einsehen werden, wurden verschiedene andere Komponenten des Systems 100, die auf dem technischen Gebiet gut bekannt sind, nicht im Detail beschrieben, um zu vermeiden, dass die Offenbarung unnötig verkompliziert wird.
-
Der Rahmen 110 kann in einigen Ausführungsformen Teil eines Robotersystems wie z. B. eines Roboter-Eingießsystems sein. In anderen Ausführungsformen kann das System 100 ein oder mehrere solcher Robotersysteme umfassen, welche/s in einigen Ausführungsformen in Verbindung mit dem Rahmen 110 arbeitet/n anstatt ein Teil desselben zu sein. Einige Ausführungsformen können Teil einer/s anderen Vorrichtung oder Systems wie z. B. eines festen Automatisierungssystems, einer Kippvorrichtung etc. sein.
-
Der Deckelkern 120, der Brammenkern 130 und ein oder mehrere andere Kerne wie z. B. der Wassermantelkern 140 (in 4 gezeigt und in Verbindung damit nachfolgend beschrieben) können zusammen eine Form bilden. Anders ausgedrückt kann in einigen Ausführungsformen eine Form eines Systems zum Herstellen eines Metallgussteiles einen Deckelkern, einen Brammenkern, einen Wassermantelkern und einen oder mehrere andere Kerne umfassen, wie erwünscht. In einigen Ausführungsformen kann sich der Ausdruck „Formkern” auf einen der mehreren einzelnen Kerne beziehen, die eine Form bilden.
-
Wie in 1 gezeigt, kann der Brammenkern 130 benachbart zu dem Deckelkern 120 positioniert sein. Und, wie in 4 gezeigt, kann der Wassermantelkern 140 benachbart zu dem Brammenkern 130 positioniert sein. Wie unten stehend in näherem Detail beschrieben, kann/können in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere Kanäle innerhalb eines oder mehrerer Abschnitte der Form gebildet sein, welche/r ausgestaltet ist/sind, um ein Vakuum an eine oder mehrere gewünschte Stellen innerhalb oder auf der Form anzulegen.
-
Es kann/können z. B. ein oder mehrere Kanäle innerhalb des Brammenkerns 130 und/oder des Deckelkerns 120 gebildet sein, wie nachfolgend in näherem Detail beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann/können (ein) solche/r Kanal/Kanäle benachbart zu einem anderen Teil oder Abschnitt der Form wie z. B. benachbart zu dem Wassermantelkern 140 enden. In einigen Ausführungsformen, die eine zumindest teilweise durchlässige Form zum Herstellen eines Metallgussteiles umfassen, kann das Anordnen eines oder mehrerer Kanäle benachbart zu z. B. einem oder mehreren Kernen mit marginalen Kerndruckflächen wie z. B. dem Wassermantelkern einer Motorblockform einen Gasdruckaufbau in dem benachbarten Wassermantelkern nach dem Anlegen eines Vakuums an (einen) solche/n Kanal/Kanäle reduzieren. In einigen Ausführungsform kann ein Vakuum zwischen den Wassermantelschenkeln in dem Brammenkern angelegt werden.
-
In einigen Ausführungsformen kann das System ferner eine Einfüllvorrichtung umfassen, die zum Liefern, z. B. Eingießen oder Pumpen einer Metallschmelze in die Form, um das Metallgussteil zu erzeugen, ausgestaltet ist. In derartigen Ausführungsformen kann die Form ein Material umfassen, das für Gase durchlässig ist, die während eines Prozesses zum Liefern der Metallschmelze mithilfe der Einfüllvorrichtung in die Form hinein in die Form eingebracht werden. In einigen Ausführungsformen kann die Einfüllvorrichtung einen Roboter wie z. B. ein Roboter-Eingießsystem umfassen.
-
2 illustriert eine obere perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Deckelkerns 120 des in 1 abgebildeten Systems 100. 3 illustriert eine untere perspektivische Darstellung des Deckelkerns 120. Wie in diesen Fig. gezeigt, umfasst der Deckelkern 120 acht Kanäle 122. Wie mittels Durchsicht und Vergleich der 2 und 3 ersichtlich, erstreckt sich jeder der Kanäle 122 durch den gesamten Deckelkern 120 hindurch. Die Kanäle 122 sind auch auf entgegengesetzten Seiten von Einlasstunneln 124 positioniert. Im Spezielleren sind zwei Kanäle 122 benachbart zu entgegengesetzten Enden eines jeden der vier Einlasstunnel 124 positioniert. Dadurch, dass die Kanäle 122 so gebildet sind, dass sie sich durch den gesamten Deckelkern 120 hindurch erstrecken, kann ein Vakuum an eine oder mehrere Stellen innerhalb der Form unter dem Deckelkern 120 angelegt werden, wie nachfolgend beschrieben.
-
4 illustriert eine obere perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Kopfdeckelbrammenkerns 130 des Systems 100. 5 illustriert eine untere perspektivische Darstellung des Kopfdeckelbrammenkerns 130 des Systems 100 und illustriert ferner eine Ausführungsform eines benachbarten Wassermantelkerns 140. Wie in diesen Fig. gezeigt, umfasst der Brammenkern 130 eine Vielzahl von Kanälen 132. Die Kanäle 132 sind ausgestaltet, um benachbart zu den Kanälen 122 innerhalb des Deckelkerns 120 positioniert zu sein, wenn der Deckelkern 120 benachbart zu dem Brammenkern 130 innerhalb des Systems 100 positioniert ist. Im Spezielleren sind die Kanäle 132 ausgestaltet, um mit den Kanälen 122 des Deckelkerns 120 ausgerichtet zu sein, um so erweiterte Kanäle, die jeweils aus einem Kanal 122 gebildet sind, der sich durch den Deckelkern hindurch erstreckt, und einen innerhalb des Brammenkerns 130 gebildeten Kanal 132 zu erzeugen.
-
In einigen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Anschlussstücken oder Kupplungen verwendet werden, um sicherzustellen, dass das an die Kanäle 122 angelegte Vakuum wirksam zu den Kanälen 132 transportiert wird. In anderen Ausführungsformen können die Kanäle 122 und 132 hingegen einfach benachbart zueinander ohne derartige Anschlussstücke oder Kupplungen positioniert sein.
-
Im Gegensatz zu den Kanälen 122 erstrecken sich die Kanäle 132 nicht durch den gesamten Brammenkern 130 hindurch. Stattdessen umfassen die Kanäle 132 Blindlöcher, die benachbart zu dem Wassermantelkern 140 enden. In einigen Ausführungsformen kann/können ein oder mehrere Kanäle 132 innerhalb des Brammenkerns 130 in einem Abstand von beispielsweise etwa 10 mm von dem Wassermantelkern 140 enden. In einigen Ausführungsformen kann/können ein oder mehrere Kanäle 132 zwischen zwei Wassermantelschenkeln in dem Deckelkern 130 enden. Es werden jedoch auch andere Ausführungsformen in Erwägung gezogen, in denen die Kanäle 132 oder andere Kanäle innerhalb des Wassermantelkerns 140 und/oder anderer gewünschter Stellen innerhalb der Form enden.
-
Wie in der Querschnittsansicht von 6 gezeigt, endet der Kanal 132 zwischen dem Wassermantelschenkel 142 und dem Wassermantelschenkel 144 des Wassermantelkerns 140. In anderen Ausführungsformen kann/können sich einer oder mehrere der Kanäle in die Form hinein erstrecken und kann/können benachbart zu oder in einen anderen Abschnitt der Form hinein enden, von dem bekannt ist, dass er besonders anfällig für einen Druckaufbau ist und/oder marginale Kerndruckflächen aufweist. Verschiedene Ausführungsformen, die hierin offenbart sind, können eine spezielle Anwendbarkeit auf jeden beliebigen Kern haben, der ein hohes Verhältnis zwischen Metallkontaktfläche und Kerndruckfläche aufweist.
-
Das System 100 umfasst auch eine Vakuumplatte 150, die ausgestaltet ist, um mit einem Vakuum gekoppelt zu werden. Das an die Vakuumplatte 150 oder an einen oder mehrere andere Bereiche innerhalb und/oder benachbart zu der Form angelegte Vakuum kann zwischen etwa –0,2 psi und etwa –1,0 psi liegen. In einigen solchen Ausführungsformen und Implementierungen kann das Vakuum zwischen etwa –0,4 psi und etwa –0,6 psi liegen. Es werden weitere Ausführungsformen in Erwägung gezogen, in denen das angelegte Vakuum höher sein kann. Die Stärke des Vakuums kann in einigen Ausführungsformen von den verwendeten Materialien und/oder der Durchlässigkeit des Materials, welches den Kanal/die Kanäle definiert, und/oder dem benachbarten Material abhängig sein.
-
7 illustriert eine durchsichtige perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Vakuumplatte 150 mit acht Vakuumanschlüssen 151. Die Vakuumanschlüsse 151 können ausgestaltet sein, um ein Koppeln eines Vakuums mit einem oder mehreren Abschnitten der Form zu erleichtern. Wie in der Querschnittsansicht von 8 gezeigt, kann die Vakuumplatte 150 z. B. eine Vielzahl von Vakuum-Anschlusstücken 153 umfassen, die jedem der Vakuumanschlüsse 151 entsprechen und damit gekoppelt sind. Die Vakuum-Anschlusstücke 153 können mit der Vakuumplatte 150 in einer beliebigen geeigneten Weise wie z. B. mithilfe einer Gewindekupplung, einem Reibsitz, einem Schnappsitz, einer Bajonettkupplung, einer Klemmbuchse und Klemme etc. gekoppelt werden. In anderen Ausführungsformen können die Vakuum-Anschlüsse 153 integral mit der Vakuumplatte 150 gebildet sein.
-
Jeder der Vakuumanschlüsse 151 definiert eine Öffnung zu einem Kanal 152, der innerhalb der Vakuumplatte 150 gebildet ist. An dem Ende jedes Kanals 152, das dem der Vakuumanschlüsse 151 entgegengesetzt ist, ist ein Formanschluss 154 gebildet, der ausgestaltet ist, um mit einem oder mehreren Abschnitten der Form mit dem Deckelkern 120, dem Brammenkern 130 und dem Wassermantelkern 140 fluidtechnisch verbunden zu sein.
-
Jeder der Kanäle 152 in der abgebildeten Ausführungsform ist daher fluidtechnisch mit einem entsprechenden Kanal 122 verbunden, der wiederum fluidtechnisch mit einem entsprechenden Kanal 132 verbunden ist. Wenn ein Vakuum als solches an die Vakuum-Anschlusstücke 153 und/oder direkt an die Vakuumanschlüsse 151 angelegt wird, wird der Druck innerhalb der Kanäle 122 und 132 verringert. Da ein oder mehrere Abschnitte der Form zumindest teilweise durchlässig ist/sind, kann diese Druckreduktion auf benachbarte durchlässige Abschnitte der Form übertragen werden, um den Gasdruck innerhalb eines oder mehrerer spezieller Bereiche innerhalb der Form zu verringern, um eine Gasbildung in einer in die Form hinein gelieferten Materialschmelze zu verhindern oder zumindest zu reduzieren.
-
In einigen Ausführungsformen kann jedes der Vakuum-Anschlusstücke 153 mit einem einzigen Vakuumverteiler gekoppelt sein. Alternativ können viele Vakuumverteiler verwendet werden. Oder eines oder mehrere von den Vakuum-Anschlusstücken 153 und/oder Vakuumanschlüssen 151 kann/können einzeln mit einem Vakuum gekoppelt sein, wie Fachleute einsehen werden.
-
In Bezug auf die in den Fig. abgebildete Ausführungsform reduziert ein an die Vakuum-Anschlusstücke 153 und/oder die Vakuumanschlüsse 151 angelegtes Vakuum einen Gasdruck innerhalb des Wassermantelkerns 140 benachbart zu dem durch die Kanäle 122, 132 und 152 definierten vollständigen Kanal. Wie oben beschrieben, verhindert oder vermeidet dieser reduzierte Druck zumindest eine Bläschenbildung und daher bläschenbedingten Ausschuss bei Präzisions-Sandgussteilen, die aus den Form/Kern-Materialien produziert werden.
-
8 illustriert eine Querschnittsansicht bestimmter Komponenten des Systems 100 zum Herstellen eines Metallgussteiles. 8 zeigt Kanäle 152, die innerhalb einer Vakuumplatte 150 gebildet sind. Jeder der Kanäle 152 ist fluidtechnisch mit einem benachbarten Kanal 122 in der Deckelbramme 120 verbunden. Wie oben beschrieben, kann jeder der Kanäle 122 fluidtechnisch mit einem entsprechenden Kanal 132 verbunden sein. Die Vakuumplatte 150 als solche erleichtert das Anlegen eines Vakuums an die Form mit dem Deckelkern 120, dem Brammenkern 130 und dem Wassermantelkern 140, das an einen oder mehrere gewünschte Bereiche innerhalb der Form angelegt werden kann, um einen Gasdruck zu reduzieren und damit eine Bläschenbildung in einer oder mehreren Regionen der Form zu reduzieren, von der/denen bekannt ist, dass sie anfällig für eine derartige Bläschenbildung ist/sind. Es wird jedoch in Erwägung gezogen, dass einige Ausführungsformen die Vakuumplatte 150 weglassen können und stattdessen ein Anlegen eines Vakuums direkt an eine oder mehrere Positionen innerhalb oder benachbart zu der Form vorsehen können.
-
Die obige Patentbeschreibung wurde mit Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Fachleute werden jedoch einsehen, dass verschiedene Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise können verschiedene funktionelle Schritte wie auch Komponenten zum Ausführen von funktionellen Schritten in alternativer Weise abhängig von der speziellen Anwendung oder unter Berücksichtigung beliebig vieler Kostenfunktionen in Verbindung mit dem Betrieb des Systems implementiert werden. Demzufolge kann/können ein oder mehrere der Schritte weggelassen, abgewandelt oder mit anderen Schritten kombiniert werden. Des Weiteren ist diese Offenbarung in einem illustrativen und nicht einschränkenden Sinn zu verstehen, und alle derartigen Abwandlungen sollen in den Schutzumfang derselben eingeschlossen sein. Ebenso wurden oben stehend Vorteile, andere Vorzüge und Lösungen für Probleme in Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Allerdings sind Vorteile, Vorzüge, Lösungen für Probleme und jegliche/s Element/e, welche dazu führen können, dass irgendein Vorteil, Vorzug oder eine Lösung zustande kommt oder hervortritt, nicht als ein kritisches, ein notwendiges oder ein wesentliches Merkmal oder Element zu betrachten.
-
Fachleute werden einsehen, dass zahlreiche Änderungen an den Details der oben beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den zugrunde liegenden Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung sollte daher nur durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt sein.
