-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft Filteradapter für Speisereinsätze zur Verwendung bei Metallgussvorgängen, insbesondere, aber nicht ausschließlich, jene, die geschmolzenes Metall unter Verwendung von Direkteingusssystemen direkt in das Obere eines Formhohlraums einbringen.
-
HINTERGRUND
-
Speisereinsätze werden bei Metallgussvorgängen häufig verwendet, um dem Gussstück während seines Erstarrens zusätzliches geschmolzenes Metall zuzuführen, um die Verringerung des Volumens während des Abkühlens auszugleichen, wodurch die Möglichkeit, dass in dem endgültigen Gussprodukt Lunker gebildet werden, verringert oder beseitigt wird.
-
Keramikschaum und Zellenfilter und Siebe werden ebenfalls häufig bei Metallgussvorgängen verwendet, um zu verhindern, dass nichtmetallische Einschlüsse in dem flüssigen Metall in das Gussstück eindringen und schädliche Auswirkungen auf die Gusseigenschaften hervorrufen. Sie sind typischerweise in dem Laufsystem angeordnet, so dass das hindurchtretende flüssige Metall gefiltert wird, um nichtmetallische Einschlüsse zu beseitigen, bevor das Metall in den Formhohlraum gelangt. Zusätzlich steuern und verringern sie auch Turbulenzen in dem Metallstrom.
-
Der Direkteingussprozess bringt Metall in das Obere des Formhohlraums ein, und die Verwendung eines kombinierten Filters, Speisers und Gießtrichters gestattet einen verbesserten Gussertrag und eine verbesserte Qualität. Bei Verwendung eines Direkteingusssystems wie jener, die durch den Anmelder unter der Warenbezeichnung KALPUR vertrieben werden und in der Europäischen Patentschrift
EP 0 327 226 beschrieben sind, wird Metall durch ein Filter gegossen, dass sich an oder in der Nähe der Basis eines isolierenden Gieß/Speisereinsatzes befindet. Sauberes Metall, das frei von Turbulenzen und nichtmetallischen Einschlüssen ist, tritt durch einen Einguss (Durchgang) in den Formhohlraum und füllt diesen und dann den Einsatz. Geschmolzenes Metall in dem Einsatz speist dann das Gussstück, während dieses erstarrt. Die Form kann andere Speiserhohlräume aufweisen, um ein zusätzliches Speisen bereitzustellen. Dieser (Direkteinguss)-Prozess gestattet einen verbesserten Ertrag, vereinfachte Lauf- und Eingusssysteme und verringerte Reinigungs- und Putzkosten.
-
Der Anmelder stellt eine Reihe derartiger kombinierter Filter- und Speisereinsätze zur Verwendung bei Direkteingussanwendungen bereit, die in der Europäischen Patentschrift
EP 0 327 266 und in der US-Patentschrift
US 6,289,969 (deren gesamte Inhalte hier durch Nennung aufgenommen werden) zu finden sind.
US 6,286,969 offenbart auch eine Reihe von Adaptern, die so gestaltet sind, dass die für verschiedene Größen von Filtern und Speisereinsätzen passend sind, um verschiedenen Anforderungen des Gussprozesses nachzukommen.
-
Bei Direkteingussprozessen ist es erforderlich, dass das Filter während des anfänglichen Eingusses des flüssigen Metalls in Position bleibt. Dann, sobald die Form und der Einsatz gefüllt sind, muss das Filter zu der Oberseite des Einsatzes aufschwimmen und in seiner neuen Position verbleiben, damit der Einsatz Material zu dem Gussstück führen kann. Es ist ein bekanntes Problem, dass sich herkömmliche Filter nicht immer leicht von ihrer anfänglichen Position trennen und in dem flüssigen Metall nach oben aufschwimmen, was ein verfrühtes Erstarren (Verfestigen) des Metalls in der Basis oder in dem Hals des Einsatzes verursachen kann und dadurch das Speisen des Gussstücks beschränkt oder verringert. Dies kann zu Lunkern und Fehlern in dem Gussstück führen.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Filter- und Speisersystem bereitzustellen, das bei einer Gusstätigkeit verwendet werden kann und eines oder mehrere der Probleme, die mit bekannten kombinierten Filter- und Speiserdirekteingusssystemen verbunden sind, abschwächt.
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Speiseraufbau zur Verwendung beim Metallguss bereitgestellt, der Folgendes umfasst: einen Speisereinsatz mit einem offenen ersten Ende zum Erhalt von geschmolzenem Metall und einem offenen zweiten Ende zur Verbindung mit einem Formhohlraum und zur Lieferung von geschmolzenem Metall zu einer in Verwendung stehenden Form, wobei der Einsatz eine Anbringungsfläche aufweist, die zu seinem zweiten Ende hin gelegen ist; ein feuerfestes Filter, das in oder an einer Filterhalterung montiert ist, wobei die Filterhalterung eine Umfangsfläche aufweist, die mit einer unteren Fläche fortlaufend ist, und durch einen Eingriff der Anbringungsfläche des Speisereinsatzes mit ihrer Umfangsfläche lösbar in dem Speisereinsatz zurückgehalten wird; und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Umfangsfläche mit einem oder mehreren Ausschnitten versehen ist, die sich durch die untere Fläche erstrecken.
-
Der Einsatz kann mit jeder beliebigen Querschnittform hergestellt werden, zum Beispiel quadratisch, rechteckig, gerundet, kreisförmig oder in jeder beliebigen anderen geeigneten Form. Der Einsatz kann zum Beispiel isolierend, exotherm oder eine Kombination von beidem sein. Der Einsatz kann zum Beispiel unter Verwendung entweder des Aufschlämmungs- oder des Kernschießverfahrens hergestellt werden. Der Speisereinsatz kann aus einem Gemisch von feuerfesten Füllstoffen (z. B. Fasern, hohlen Mikrokugeln oder teilchenförmigen Materialien) und Bindemitteln oder jeder beliebigen passenden Kombination davon hergestellt werden. Ein exothermer Einsatz erfordert ferner einen Brennstoff (z. B. Aluminium oder eine Aluminiumlegierung) und kann ferner Initiatoren/Sensibilisatoren umfassen.
-
Der Speisereinsatz kann eine Verjüngung oder einen verjüngten Abschnitt umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann der Speisereinsatz eine(n) oder mehrere Verjüngungen oder verjüngte Abschnitte umfassen; zum Beispiel kann der Einsatz zwei separate verjüngte Abschnitte umfassen oder kann der Einsatz eine Verjüngung an einer oder mehreren Flächen oder an allen Flächen oder mehrere Verjüngungen mit unterschiedlichen Winkeln umfassen. Die (der) eine oder die mehreren Verjüngungen oder verjüngten Abschnitte können jeden oder alle beliebigen Winkel umfassen, um zum Beispiel eine Presspassung zwischen dem Einsatz und der Filterhalterung bereitzustellen, z. B. jeden beliebigen Winkel zwischen 1 und 90 Grad. Zum Beispiel kann der Winkel 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 oder 90 Grad oder jeden beliebigen Winkel oder Winkelbereich dazwischen betragen.
-
Zusätzlich oder alternativ kann die Anbringungsfläche an der (dem) einen oder den mehreren Verjüngungen oder verjüngten Abschnitten positioniert sein.
-
Die Umfangsfläche der Filterhalterung kann eine Verjüngung oder einen verjüngten Abschnitt umfassen, die (der) der (dem) einen oder den mehreren Verjüngungen oder verjüngten Abschnitten entspricht. Bei einer Ausführungsform umfasst die Umfangsfläche der Filterhalterung mehrere Verjüngungen oder verjüngte Abschnitte. Zum Beispiel kann die Verjüngung oder der verjüngte Abschnitt jeden beliebigen Winkel oder jede beliebige Anzahl von Winkeln umfassen, der (die) zum Beispiel zur Bereitstellung einer Presspassung zwischen dem Einsatz und der Filterhalterung geeignet ist, z. B. jeden beliebigen Winkel zwischen 1 und 90 Grad. Zum Beispiel kann der Winkel 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 oder 90 Grad oder jeden beliebigen Winkel dazwischen betragen. Zusätzlich oder alternativ kann der Winkel der Verjüngung der Filterhalterung dem Winkel der Verjüngung des Einsatzes gleich sein.
-
Eine(r) oder mehrere der Verjüngungen oder verjüngten Abschnitte kann/können kegelstumpfförmig sein. Zum Beispiel kann der verjüngte Abschnitt des Einsatzes kegelstumpfförmig sein, kann die Filterhalterung kegelstumpfförmig sein, oder können beide kegelstumpfförmig sein.
-
Die Filterhalterung kann eine obere und eine untere flache Fläche und eine verjüngte Umfangsfläche umfassen. Bei einer Ausführungsform ist die verjüngte Umfangsfläche kegelstumpfförmig.
-
Die Filterhalterung kann eine obere und eine untere flache Fläche umfassen, und die Ausschnitte können sich von der unteren flachen Fläche zu der oberen Fläche der Filterhalterung hin erstrecken. Die Ausschnitte können jede beliebige geeignete Form aufweisen, zum Beispiel Kanäle, Nuten, Wellungen, Vertiefungen oder jede beliebige andere Form von Ausschnitten oder Kombinationen davon.
-
Die Ausschnitte können regelmäßig um die Umfangsfläche der Filterhalterung beabstandet sein. Alternativ können die Ausschnitte unregelmäßig beabstandet sein.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der Erfindung nur beispielhaft beschrieben werden, wobei
-
1 eine teilweise Schnittansicht ist, die einen Speiseraufbau nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
-
2 eine Filterhalterung zur Verwendung in dem Aufbau von 1 von oben her zeigt; und
-
3 eine Filterhalterung zur Verwendung in dem Aufbau von 1 von unten her zeigt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
1 ist eine teilweise Schnittansicht, die den Speiseraufbau 1 in einem zusammengesetzten Zustand zeigt. Der Aufbau 1 umfasst einen Speisereinsatz 2 und ein Filter 3, das an einer Filterhalterung 4 montiert ist. Der Einsatz 2 umfasst ein erstes offenes Ende 5 an einem oberen Ende, um geschmolzenes Metall zu erhalten, und ein zweites offenes Ende 6 an einem unteren Ende zur Anordnung in einem Einguss, der direkt mit einem Formhohlraum (nicht gezeigt) in Verbindung steht.
-
Der Einsatz 3 verfügt über zwei Abschnitte, einen oberen zylinderförmigen Abschnitt 2A und einen unteren verjüngten Abschnitt 2B. Der untere Abschnitt 2B ist einwärts verjüngt, um eine kegelstumpfförmige Form zu bilden, deren Inneres die Anbringungsfläche 7 bildet. Eine Vielfalt von nach Größe geordneten Einsätzen kann hergestellt werden, um der bestimmten Anwendung und den nötigen Anforderungen entgegenzukommen. Der kegelstumpfförmige Abschnitt 2B gestattet daher, dass eine Reihe von Filterhalterungen mit unterschiedlichen Größen mit der Reihe von Speisereinsätzen verwendet wird, wodurch ein äußerst anpassungsfähiges System bereitgestellt wird. Wenn ein größeres Filter erforderlich ist, kann. der Benutzer eine Filterhalterung mit einem größeren Radius verwenden, um das Filter passend zu halten, ohne dass ein Austausch des Einsatzes nötig ist.
-
Die Filterhalterung 4 ist für einen engen Sitz an der Anbringungsfläche 7 entsprechend verjüngt, so dass die Filterhalterung 4 mit dem Speisereinsatz 2 eine Abdichtung bildet und sich das Filter 3 während der Verwendung nicht bewegt. Wie man leicht verstehen wird, kann die Filterhalterung 4 in jeder beliebigen Größe hergestellt werden, um in dem Speisereinsatz 2 zu sitzen und jede beliebige Größe von Filter 3 zu tragen.
-
Das Filter 3 ist ein Keramikschaumfilter, wie es häufig verwendet wird, obwohl die Erfindung nicht auf dieses bestimmte Filter beschränkt ist und ins Auge gefasst ist, dass jedes beliebige Filter, das zur Verwendung beim Metallguss geeignet ist, verwendet werden kann.
-
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 2 und 3 ist die Filterhalterung 4 von oben her (2) und von unten her (3) gezeigt. Die Filterhalterung 4 weist eine im Wesentlichen flache obere 41 und untere Fläche 42, eine durch die Mitte 45 verlaufende Öffnung und eine Umfangsfläche 43 zum Eingriff mit der Anbringungsfläche des Speisereinsatzes 2 auf. Die Umfangsfläche 43 ist mit einer Reihe von 8 Ausschnitten 46 versehen, um Bereiche bereitzustellen, in denen die Anbringungsfläche 7 und die Umfangsfläche 43 voneinander beabstandet sind. Es versteht sich ganz klar, dass weniger als 8 oder mehr als 8 Ausschnitte 46 vorhanden sein können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
-
Die Ausschnitte 46 sind regelmäßig um die Umfangsfläche 43 beabstandet, obwohl unregelmäßige oder sich nicht wiederholende Beabstandungen verwendet werden können. Die Ausschnitte 46 weisen die Form von Kanälen oder Nuten auf, die sich von der unteren Fläche 42 zu der oberen Fläche 41 hin erstrecken. Die Ausschnitte 46 stellen daher Bereiche bereit, in denen die Anbringungsfläche 7 und die Umfangsfläche 43 auf eine gesteuerte und reproduzierbare Weise voneinander beabstandet sind. Die Anzahl, die Größe und die Beabstandung der Ausschnitte 46 können alle abgeändert werden, um ein gewünschtes Leistungsvermögen zu erbringen.
-
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 bis 3 wird in Verwendung geschmolzenes Metall durch das erste offene Ende 5 in den Speiseraufbau eingegossen, wo es den Speisereinsatz 2 teilweise füllt. Das flüssige Metall tritt dann durch das Filter 3, das Einschlüsse aus dem Metall beseitigt und einen nicht turbulenten Strom fördert. Sobald das Metall durch das Filter 3 getreten ist, verläuft es durch die Öffnung 45 in der Halterung und das zweite offene Ende 6 und in die Gussform (nicht dargestellt), die unter dem Speiseraufbau 1 positioniert ist. Sobald die Form gefüllt ist, füllt sich der Speisereinsatz 2, um zusätzliches Metall bereitzustellen, während das Gussstück abkühlt und sich zusammenzieht. Sobald er gefüllt ist, trennen sich die Filterhalterung 4 und das Filter von der Anbringungsfläche 7 und schwimmen zur Oberseite des Einsatzes 2 auf, wodurch dem Speisereinsatz 2 gestattet wird, auf die herkömmliche Weise zu arbeiten.
-
Die Ausschnitte 46 in der Umfangsfläche 43 der Filterhalterung 4 sorgen für ein verbessertes Aufschwimmverhalten des Filters 3 und der Filterhalterung 4. Bei Versuchen wurde herausgefunden, dass sich eine Filterhalterung ohne die Ausschnitte der vorliegenden Erfindung nicht immer von dem Speisereinsatz trennte und aufschwamm und eine Verlässlichkeit von 50 bestand. Dies hat eine möglicherweise schädliche Auswirkung auf die Speiseleistungsfähigkeit, da Metall in dem Speiserhals zu einem verfrühten Verfestigen, d. h., bevor das Gussstück vollständig erstarrt ist und sich zusammengezogen hat, neigt. Wenn sich das Metall an und um das Filter an der Basis oder dem Hals des Speisereinsatzes verfestigt hat, verhindert es, dass zusätzliches Metall zu dem Gussstück geführt wird, und erhöht es daher die Wahrscheinlichkeit, dass in dem Produkt Fehler gebildet werden. Im Gegensatz dazu schwammen das Filter und die Halterung nach der vorliegenden Erfindung jedes Mal (100%) zur Oberseite auf, was in industriellen Prozessen, bei denen die Verlässlichkeit und konforme Produkte entscheidend sind, wünschenswerter ist. Der Anmelder geht davon aus, dass das Metall während seines Hochsteigens in die Ausschnitte tritt, da die Ausschnitte aufgrund des Zwischenraums zwischen der Anbringungsfläche des Speisereinsatzes und der Filterhalterung an dem Schnittpunkt der Umfangs- und der unteren Fläche zugänglich sind. Die in den Ausschnitten erzeugten Metall”finger” erhöhen den Auftrieb der Filtereinheit, wodurch die Filtereinheit verlässlicher zum Aufschwimmen gebracht wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0327226 [0004]
- EP 0327266 [0005]
- US 6289969 [0005]
- US 6286969 [0005]
