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TECHNISCHES GEBIET
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Diese
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schwerkraftgegossenen, am
Boden gefüllten „Verlustschaum"-Gießen von
Metall und insbesondere Gießtrichter
dafür,
die Porosität
und Einschlüsse
in dem Gussteil reduzieren.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Das
sogenannte „Verlustschaum"-Gießverfahren
ist eine wohlbekannte Technik zum Herstellen von Metallgussteilen,
wobei ein flüchtiges,
pyrolysierbares, Polymerschaummodell mit einer dünnen, gasdurchlässigen Keramikbeschichtung
bedeckt und in eine unbegrenzte Sandform eingebettet wird, um einen
Formhohlraum in dem Sand zu bilden. Geschmolzenes Metall (z. B.
Eisen oder Aluminium) wird dann in den Formhohlraum eingebracht,
um das Schaummodell zu pyrolysieren und es mit geschmolzenem Metall
zu ersetzen. Gasförmige
und flüssige Pyrolyseprodukte
entweichen durch die gasdurchlässige
Keramikbeschichtung in die Zwischenräume zwischen den ungebundenen
Sandpartikeln. Das gängigste
Polymerschaummodell umfasst expandierten Polystyrolschaum (EPS)
mit Dichten, die von 1,2 bis 1,6 Pfund pro Kubikfuß variieren.
Andere pyrolysierbare Polymerschäume
wie Polymethylmethacrylat (PMMA) und Copolymere sind ebenfalls bekannt.
Das geschmolzene Metall kann entweder über die Schwerkraft (d. h.,
Schmelze wird aus einem obenliegenden Gießtiegel oder Ofen gegossen)
oder gegen die Schwerkraft gegossen werden (Schmelze wird z. B.
durch Vakuum oder Niederdruck aus einem unten liegenden Gefäß nach oben
in die Form gezwungen).
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Bei
Vollform-Schwerkraftgießverfahren
ist der hydraulische Kopf der Schmelze die treibende Kraft zum Füllen der
Form mit Schmelze. Es sind Vollform-Schwerkraftgießverfahren
bekannt, die (1) den Formhohlraum von oben füllen, indem die Schmelze in
ein über
dem Modell liegendes Becken gegossen wird, sodass die Schmelze durch
einem oder mehrere Eingusskanäle
in den Formhohlraum eintritt, die über dem Modell angeordnet sind,
oder (2) den Formhohlraum am Boden füllen, indem die Schmelze in
den Strömungskanal
eines länglichen Gießtrichters
gegossen wird, der dem Modell benachbart liegt und sich von über dem
Formhohlraum zum Boden des Formhohlraums erstreckt, um den Formhohlraum
vom Boden aus durch einen oder mehrere Eingusskanäle zu füllen, die
unter dem Modell angeordnet sind. Nach dem Abkühlen wird das in dem Gießtrichter
und dem(den) Eingusskanal(Eingusskanälen) hinterlassene Metall von
dem Gussteil abgeschnitten und wiederverwertet. 1 bis 5 (im
folgenden zu erläutern)
stellen verschiedene bekannte Gießtrichteranordnungen zum Füllen von Lost-Foam-Formen
am Boden dar. Gussteile, die durch diese Anordnungen hergestellt
werden, leiden an (1) unerwünschter
Porosität,
(2) Falten, die durch eingefangene flüssige Pyrolyseprodukte (im
folgenden durch Flüssigkeit
bedingte Falten) gebildet werden und/oder (3) Oxideinschlüssen in
dem fertigen Gussteil, die sich aus der Anwesenheit von pyrolysierbarem
Schaum in dem Strömungskanal
des Gießtrichters
ergeben. Was dies angeht, so sprudeln dann, wenn Schaum in dem Strömungskanal
des Gießtrichters
pyrolysiert, gasförmige
Pyrolyseprodukte zurück
nach oben durch die Schmelze in dem Strömungskanal, wo sie eine beträchtliche
Verwirbelung über
diejenige hinaus verursachen, die alleine durch das Gießen bewirkt
wird. Diese Extraverwirbelung bewirkt, dass Luft sowie gasförmige und
flüssige Pyrolyseprodukte
in der Schmelze mitgerissen und mit der Schmelze nach vorne in den
Formhohlraum getragen werden, wo sie durch Flüssigkeit bedingte Falten, Porosität und Oxideinschlüsse bewirken,
die das Gussteil schwächen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung versucht, die Bildung von Poren, durch Flüssigkeit
bedingten Falten und Oxideinschlüssen
in am Boden gefüllten
Vollform-Schwerkraftgussteilen zu reduzieren, indem pyrolisierbarer
Schaum aus dem Strömungskanal
des Gießtrichters
beseitigt wird, der Metallschmelze der Form zuführt. Genauer betrachtet die
vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum am Boden gefüllten Vollform-Schwerkraftgießen eines
Gussteils, die umfasst: ein Bett aus losem Sand, das eine Form mit
einem Formhohlraum darin aufweist, um Metallschmelze zu dem Gussteil
zu formen; einen Kasten, der das Bett aus Sand enthält; ein
flüchtiges
Modell, das in den Sand eingebettet ist und den Formhohlraum formt,
wobei das Modell die Form des zu gießenden Gussteils aufweist und
einen Polymerschaum umfasst, der durch die Metallschmelze pyrolysierbar
ist; einen flüchtigen
Körper,
der an dem Modell angebracht ist und ein Eingussystem in dem Sand
bildet, um dem Formhohlraum Metallschmelze zuzuführen, wobei der Körper eine
Unterseite aufweist und aus einem pyrolysierbaren Schaum besteht;
einen nach unten weisenden Einlass in das Eingusssystem, um Metallschmelze
nach oben in das Eingusssystem in Kontakt mit der Unterseite des
Körpers
einzulassen; einen hohlen Gießtrichter,
der in dem Sand eingebettet ist, um Metallschmelze zu dem Einlass
zu leiten, wobei der Gießtrichter
frei von pyrolysierbarem Schaum ist und aus einem Material hergestellt
ist, das durch die Metallschmelze nicht pyrolysierbar ist; ein Mundstück an einem
Ende des Gießtrichters
höher als
das Modell, um Metallschmelze in den Gießtrichter einzulassen; und
einen nach oben weisenden Auslass an dem anderen Ende des Gießtrichters,
der dem Eingusssystem unterliegt und mit dem Einlass in Eingriff steht,
um Metallschmelze von dem Gießtrichter
nach oben in das Eingusssystem zu lenken. Bevorzugt ist der Gießtrichter
aus einer porösen,
gasdurchlässigen
Keramik hergestellt. Am bevorzugtesten ist der poröse Keramikgießtrichter
aus Keramikfasern oder Partikeln hergestellt (z. B. Aluminiumoxid,
Aluminiumoxidsilikat, Siliziumcarbid, Glasfaser, gebundenem Sand,
gebundenen Glaskugeln, gebundenen hohlen Keramikkugeln und Keramikaggregaten).
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Nach
einer Ausführungsform
ist der Gießtrichter
L-förmig
mit einem zentralen Strömungskanal,
durch welchen die Schmelze strömt,
einem vertikalen Schenkel, der über
Schwerkraft gegossenes Aluminium aus einem obenliegenden Gießtiegel
oder Ofen aufnimmt, und einem horizontalen Schenkel, der sich von
dem vertikalen Schenkel nach unterhalb des Eingusssystems erstreckt.
Das Mundstück,
das die gegossene Schmelze aufnimmt, liegt oberhalb des vertikalen
Schenkels, und der Auslass, der den Einlass mit dem Eingusskanal
in Eingriff bringt, liegt oberhalb des horizontalen Schenkels.
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Am
bevorzugtesten hat der Gießtrichter
einen J-förmigen
Strömungskanal,
der aufweist: einen ersten Schenkel, der Metallschmelze aufnimmt,
die in den Gießtrichter über Schwerkraft
gegossen wird und nach unten benachbart zu dem Modell strömt; einen
zweiten Schenkel, der kürzer
ist als der erste Schenkel, damit die Metallschmelze nach oben in Richtung
des Einlasses zu dem Eingusssystem strömt; und einen Übergangsabschnitt,
der den ersten und den zweiten Schenkel verbindet, um die Strömungsrichtung
der Metallschmelze zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten
Schenkel zu ändern.
Bevorzugt ist die Querschnittsfläche
des Strömungskanals
quer zu dem zweiten Schenkel größer als
die Querschnittsfläche
des Übergangsabschnitts zwischen
den Schenkeln, um die Vorschubrate der Schmelzenfront in Richtung
des Eingusssystems zu verlangsamen.
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Die
vorliegende Erfindung verhindert, dass etwa Pyrolyseprodukte in
der Schmelze in dem Gießtrichter
mitgerissen werden, und gewährleistet,
dass etwa Pyrolyseprodukte, die gebildet werden, vor der vordringenden
Schmelzenfront in das Eingusssystem und/oder den Formhohlraum geschoben
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung ist leichter bei Betrachtung im Licht der folgenden detaillierten
Beschreibung bestimmter spezifischer Ausführungsformen zu verstehen,
die im folgenden in Verbindung mit mehreren Figuren vorgesehen ist;
darin zeigen:
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1 eine
seitliche Schnittansicht eines mit Sand gefüllten Vollformgießkastens
mit einem Modell und einem darin eingebetteten Gießtrichter
aus dem Stand der Technik;
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2 eine
Draufsicht eines mit Sand gefüllten
Vollformgießkastens
mit einem weiteren Modell aus dem Stand der Technik und einer darin
eingebetteten Gießtrichteranordnung;
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3 eine
Schnittansicht in Richtung 3-3 von 2;
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4 eine
seitliche Schnittansicht eines mit Sand gefüllten Vollformgießkastens
mit noch einem weiteren Modell und einer darin eingebetteten Gießtrichteranordnung
aus dem Stand der Technik;
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5 eine
Ansicht in Richtung 5-5 von 4;
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6 eine
teilweise abgebrochene, teilweise geschnittene Ansicht eines Vollformgießkastens mit
einer Modell- und Gießtrichteranordnung
nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die darin aufgehängt ist;
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7 eine
Ansicht in Richtung 7-7 von 6;
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8 eine
Ansicht (ohne Sand/Kasten) in Richtung 8-8 von 6;
und
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9 eine
teilweise abgebrochene, teilweise geschnittene Ansicht eines Vollformgießkastens mit
einer Modell- und Gießtrichteranordnung
nach einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 stellt
eine bekannte Verlustschaumform 2 mit einem Metallkasten 4 dar,
der mit losem Sand 6 gefüllt ist, der um ein flüchtiges
EPS-Schaummodell 8 gepackt ist, das einen Formhohlraum 10 in dem
Sand 6 bildet. Das Modell 8 ist mit einer dünnen, gasdurchlässigen Keramikschicht
beschichtet, wie dies im Stand der Technik wohlbekannt ist. Der
Formhohlraum 10 nimmt zugeführte Metallschmelze auf und
formt sie zu einem Herstellungsartikel (im folgenden „Gussteil"), der hier als ein
Kopf für
eine Brennkraftmaschine gezeigt ist. Während ein einziger Kopf bei
einem einzigen Gießen
von Schmelze gegossen werden könne,
werden in der tatsächlichen
kommerziellen Praxis zwei Köpfe
gleichzeitig bei einem Gieß vorgang
gebildet. In dieser Hinsicht ist es übliche Praxis, zwei diskrete
Modelle 8 an einem (nicht gezeigten) Eingusssystem anzubringen,
das beiden Modellen 8 gemeinsam ist und dazu dient, während des
Gießens
Schmelze zu beiden Formhohlräumen 10 zu
verteilen. Ein solches gemeinsames Eingusssystem wird in Verbindung
mit 7 im einzelnen erläutert. Ein Steigrohr 28 oberhalb
des Eingusssystems nimmt zusätzliche
Schmelze auf und liefert sie zurück
zu dem Eingusssystem, um ein Schrumpfen während der Abkühlung/Verfestigung
auszugleichen. Wenn pro Guss nur ein Artikel gegossen wird, kann ein
einfacheres Eingusssystem verwendet werden, z. B. ein oder mehrere
Eingusskanäle,
die Schmelze direkt in den Boden des Formhohlraums 10 einlassen.
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Metallschmelze
wird zu dem Eingusssystem von einem Gießtrichter 12 geliefert,
der aus dem gleichen pyrolysierbaren Schaum wie das Modell 8 hergestellt
und mit einer dünnen,
gasdurchlässigen Schicht 13 beschichtet
ist. Der Gießtrichter 12 hat:
(1) ein Mundstück 24 an
einem Ende, (2) einen hohlen Abschnitt 14, der sich von
dem Mundstück 24 auf
ein Niveau unter dem Modell 8 erstreckt, und (3) einen festen
Schaumabschnitt 16, der sich von dem unteren Ende 21 des
hohlen Abschnitts 14 zu dem Einlass 26 des Eingusssystems
erstreckt. Der hohle Abschnitt 14 weist eine Schaumwand 18 auf,
die einen inneren Strömungskanal 20 definiert.
Ein Metallfüllbecher 22,
der in dem Mundstück 24 des
Gießtrichters 12 positioniert
ist, nimmt Schmelze aus einem (nicht gezeigten) obenliegenden Gießtiegel
oder Ofen auf und leitet sie in den Strömungskanal 20. Alternativ
ist die Verwendung einer ähnlichen
Gießtrichteranordnung
bekannt, bei welcher aber der hohle Abschnitt 14 durch
festen Schaum ersetzt ist. In jedem Fall pyrolysiert die Wärme aus
der Metallschmelze den Schaum der sowohl den hohlen als auch den
festen Abschnitt des Gießtrichters 12 bildet. Die
Pyrolysegase sprudeln nach oben durch die Schmelze in dem Gießtrichter
und bewirken eine Verwirbelung in der Schmelze. Die Verwirbelung
führt dazu,
dass Luft und einige der flüssigen
und gasförmigen
Pyrolyseprodukte in der Schmelze mitgerissen werden und/oder damit
reagieren, wodurch bewirkt wird, dass sich flüssigkeitsbedingte Falten, Poren und
nichtmetallische Einschlüsse
in dem Gussteil bilden und es schwächen.
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2 und 3 stellen
eine weitere bekannte Verlustschaumform- und Gießtrichteranordnung dar. Eine
Verlustschaumform 30 weist einen Metallkasten 32 auf,
der mit losem Sand 34 gefüllt ist, der um ein flüchtiges
EPS-Schaummodell 36 gepackt ist, das einen Formhohlraum 38 in
dem Sand 34 bildet. Das Modell 36 ist mit einer
dünnen
Keramikschicht 35 beschichtet, wie dies im Stand der Technik wohlbekannt
ist. Das Modell 36 wird von der Seite gefüllt und
umfasst einen schmalen Abschnitt von Schaum 40, der einen
Eingusskanal 41 in dem Sand bildet, um dem Formhohlraum 38 Schmelze
zuzuführen.
Der den Eingusskanal bildende schmale Abschnitt 40 ist
an einem EPS-Schaumpolster 42 angebracht, das eine Kammer 44 in
dem Sand 34 bildet, die die Schmelze aufnimmt, bevor sie
dem Formhohlraum 38 zugeführt wird. Ein hohler Gießtrichter 46 sitzt
oberhalb des Polsters 42 und weist eine poröse, gasdurchlässige Keramikfaserschale
auf, die unter dem Handelsnamen PYROTEK CF 300TM für die Vollformgießereiindustrie
kommerziell erhältlich
ist. Eine dünne
(z. B. 1/16 Zoll; 0,15875 cm) Aluminiumscheibe 48 trennt
das Bodenende des Gießtrichters 46 von dem
Schaumpolster 42. Die Aluminiumscheibe 48 reduziert
die Verwirbelung in der in den Gießtrichter gegossenen Schmelze,
indem zugelassen wird, dass sich etwas von der Schmelze in dem Gießtrichter
ansammelt, bevor die Scheibe 48 schmilzt. Wenn die Aluminiumscheibe 48 schmilzt,
strömt
die Schmelze in die Kammer 44 und von dort in den Formhohlraum 38.
Die Metallschmelze pyrolysiert den Schaum in dem Polster 42,
und die Pyrolysegase sprudeln durch die Schmelzensäule in dem
Gießtrichter 46 auf,
wodurch darin eine Verwirbe lung bewirkt wird, die dazu führt, dass
Luft, flüssige
Pyrolyseprodukte und einige der Pyrolysegase in der Schmelze mitgerissen
werden und damit reagieren. Dadurch werden Poren, Falten und nichtmetallische
Einschlüsse
in dem Gussteil gebildet und schwächen es. Ebenso ist bekannt,
die Aluminiumscheibe 48 mit ähnlichen Ergebnissen durch
einen porösen
Keramikfilter zu ersetzen.
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4 und 5 stellen
noch eine weitere bekannte Verlustschaumform- und Gießtrichteranordnung
dar. Eine Verlustschaumform 50 weist einen Metallkasten 52 auf,
der mit losem Sand 54 gefüllt ist, der um ein flüchtiges
EPS-Schaummodell 56 gepackt ist, das einen Formhohlraum 58 in
dem Sand 54 bildet. Das Modell 56 ist mit einer
dünnen,
gasdurchlässigen
Keramikschicht 57 beschichtet. Das Modell 56 wird
mittels eines horizontalen Laufs 60 vom Boden gefüllt, der
den Boden des Formhohlraums 58 mit dem Auslass 62 eines
hohlen Gießtrichters 64 verbindet.
Der Lauf 60 ist in dem Sand 54 durch eine Bramme 66 aus
pyrolysierbarem EPS-Schaum
gebildet. Der hohle Gießtrichter 64 sitzt
oberhalb der Bramme 66 und weist eine poröse, gasdurchlässige, nicht
pyrolysierbare, kommerziell erhältliche
Schale aus Keramikfasern auf (PYROTEK oben). Die in den Gießtrichter 64 gegossene
Metallschmelze pyrolysiert den Schaum in der Bramme 66,
und die Pyrolysegase daraus sprudeln durch die Schmelze in dem Gießtrichter 64 nach
oben, wodurch eine Verwirbelung darin bewirkt wird, die dazu führt, dass
Luft, flüssige
Pyrolyseprodukte und einige der Pyrolysegase in der Schmelze mitgerissen
werden und damit reagieren. Dadurch werden Poren, Falten und nichtmetallische
Einschlüsse
in dem Gussteil gebildet und schwächen es.
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6–8 stellen
eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dar, die einen hohlen, schaumfreien, L-förmigen Gießtrichter 66 aufweist, der
aus einem Material hergestellt ist, das durch die Metallschmelze
nicht py rolysierbar ist. Der Gießtrichter 66 hat einen
vertikalen Schenkel 65, einen horizontalen Schenkel 67,
ein Mundstück 68 am
oberen Ende des vertikalen Schenkels 65 zum Aufnehmen von
Metallschmelze von einem (nicht gezeigten) obenliegenden Gießtiegel
oder Ofen und einen inneren Strömungskanal 70 zum
Lenken von Schmelze zu einem nach oben weisenden Auslass 76 in
dem horizontalen Schenkel 67 am anderen/Ausgangsende des
Gießtrichters 66.
Wie in 7 am besten gezeigt ist, führt der horizontale Schenkel 67 des
Gießtrichters 66 Schmelze
einem flüchtigen
Körper 78 aus Schaum
zu, der an zwei diskreten Modellen 72, 74 zum
Bilden entsprechender Formhohlräume
in dem Sand angebracht ist. Der Schaumkörper 78 bildet ein Eingusssystem,
das gleichzeitig Schmelze über mehrere
Eingusskanäle 80–102 Schmelze
an die durch die Modelle gebildeten Formhohlräume abgibt, sodass bei einem
einzigen Gießen
zwei Gussteile gebildet werden. Metallschmelze wird in den Boden des
Eingusssystems durch einen nach unten weisenden Einlass 103 eingebracht,
der in dem Sand durch den Schaumvorsprung 104 an der Unterseite
des Körpers 78 gebildet
ist. Das Ende 105 des Vorsprungs 104 ist eingeschnürt und ist
innerhalb des nach oben weisenden Auslasses 76 am Ausgangsende
des Gießtrichters 66 verschachtelt.
Eine Leimperle 106 sichert den Vorsprung an dem Auslass 76. In
das Mundstück 68 des
Gießtrichters 66 gegossene Metallschmelze
läuft nach
unten durch den Strömungskanal 70 und
dann nach oben aus dem Auslass 76, wo sie das Ende 105 des
Vorsprungs 104 kontaktiert. Die Wärme aus der Schmelze pyrolysiert den
Vorsprung 104, womit der Einlass 103 geöffnet ist,
damit Schmelze weiter in das Eingusssystem laufen kann, das durch
den flüchtigen
Schaumkörper 78 gebildet
ist. Die Schmelze verschiebt den Schaumkörper 78 und steigt
zunehmend in dem Eingusssystem und schwappt über die mehreren Eingusskanäle 80–102 in
jeden der Formhohlräume über, die
durch die Modelle 72, 74 gebildet sind. Da sich
nirgendwo in dem Strömungskanal
pyrolysierbarer Schaum befindet, können sich darin keine Pyrolysegase
bilden und nach oben durch den Kanal zurücksprudeln, wo sie eine übermäßige Verwirbelung
bewirken. Eher beginnt die Pyrolyse dann, wenn Wärme aus der Schmelze beginnt,
den Vorsprung 104 zu dissoziieren. Allerdings bewegen sich
die Pyrolyseflüssigkeiten
und -gase, die sich aus der Dissoziierung des Vorsprungs 104 und
des Körpers 78 ergeben,
alle vor der Schmelzenfront, die nach oben in das Eingusssystem
fortschreitet, das durch den Schaumkörper 78 gebildet ist.
Diese Gase strömen
durch die durchlässige
Keramikbeschichtung, die von den Modellen 72, 74 übrigblieb
und den Sand am Platz hält,
und in den Sand, der die Formhohlräume bildet. Demnach sprudeln
die Pyrolysegase, die sich aus dem Schaumkörper 78 bilden, nicht
zurück
in den Strömungskanal 70.
Eine Schaumkrone 108 oberhalb des Körpers 78 bildet ein
Steigrohr in dem Sand, um Schmelze nahe dem Ende des Gusses aufzunehmen und
sie zurück
in das Eingusssystem zu führen,
wenn die Schmelze während
der Abkühlung
und Verfestigung schrumpft.
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9 stellt
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dar, bei welcher der Gießtrichter 110 allgemein
J-förmig
ist und einen ersten vertikalen Schenkel 112, um Metallschmelze
aus einem obenliegenden Gießtiegel
oder Ofen aufzunehmen, sowie einen zweiten vertikalen Schenkel 114 aufweist,
der kürzer
als der erste Schenkel 112 ist, um die Strömung von
Metallschmelze nach oben in den Einlass 116 zu dem Eingusssystem
zu lenken, der durch den Vorsprung 118 am Boden eines (nicht
gezeigten) Schaumkörpers
gebildet ist, welcher das Eingusssystem bildet. Der zweite, kürzere vertikale
Schenkel 14 gewährleistet,
dass sich die Schmelze derart von unterhalb dem EPS-Vorsprung 118 nähert, dass
die sich bildenden Pyrolysegase in dem Schenkel 114 zwischen
der ansteigenden Schmelzenfront und dem Schaum eingefangen werden,
der noch nicht pyrolysiert worden ist. Diese Gase können nur
durch die Wände
des Gießtrichters
oder nach oben in das Eingusssystem und von dort in den umgebenden Sand entweichen.
Der erste und der zweite vertikale Schenkel sind durch ein Übergangselement
oder einen Verbinderabschnitt 120 verbunden, der bevorzugt
an beiden Enden 122 und 124 gekrümmt ist,
um einen glatten, nicht verwirbelnden Strömungsübergang um die Biegungen zwischen
den vertikalen Schenkeln 112, 114 und dem Verbinderabschnitt 120 vorzusehen.
Am bevorzugtesten ist die Querschnittsfläche des Strömungskanals 126 in
dem zweiten vertikalen Schenkel 114 größer als die Querschnittsfläche des
Strömungskanals 128 in
dem Übergangs-/Verbinderabschnitt
120, sodass die Geschwindigkeit verlangsamt wird, mit der die Schmelzenfront
nach oben in dem zweiten vertikalen Schenkel und dem Eingusssystem
fortschreitet. Eine Schaumkrone 130 bildet ein Steigrohr
in dem Sand, um Schmelze in das Eingusssystem zuzuführen, wenn
sich das Gussteil abkühlt/verfestigt.
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Das
nicht pyrolysierbare Material, das den Gießtrichter bildet, weist bevorzugt
eine thermisch isolierende Keramik auf, die am bevorzugtesten auch gasdurchlässig ist.
Der Gießtrichter
kann aus gesinterten Keramikpartikeln hergestellt sein (z. B. Siliziumcarbid,
Aluminiumsilicat, Aluminiumoxid, SiO2, usw.
oben), oder am bevorzugtesten aus aus Gießmassen oder Aufschlämmungen
gegossenen Keramikfasern, die zusammengebunden sind und eine Porosität von etwa
30% bis etwa 80% aufweisen. Die Gießtrichter können auch spritzgegossen sein.
Gasdurchlässigkeit
ist erwünscht,
da sie einen Entweichungsweg durch die Wände des Gießtrichters für Gase liefert,
die ansonsten in der Schmelze gefangen werden könnten, wenn sie durch den Gießtrichter
in den Formhohlraum strömt.
Durch die thermische Isolierung der Schmelze gegenüber dem
Sand könnten
Artikel unter Verwendung von Schmelzen mit niedrigeren Temperaturen
gegossen werden, was zu beträchtlichen
Energieeinsparungen und langsameren Pyrolysegeschwindigkeiten bei
weniger mitgerissenem Gas führt.
Man hat z. B. herausgefunden, dass durch die Verwendung von po rösen, schaumfreien
Gießtrichtern,
die aus Keramikfasern hergestellt sind, die Gießtemperatur einer Aluminiumlegierung
A356 ohne Verluste bei den Eigenschaften von 1440°F auf 1325°F reduziert
werden kann.
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Gussteile,
die nach der bevorzugtesten Ausführungsform
hergestellt worden sind (d. h. dem J-förmigen Gießtrichter) zeigten durchgängig Porositäten von
0,04% oder weniger und Porengrößen von 163 μm (max.),
im Gegensatz zu Porositäten
von 0,15% und Porengrößen von
296 μm (max.)
für Gussteile,
die unter Verwendung einer Gießtrichteranordnung
wie der in 1 gezeigten gegossen wurden,
wobei aber der hohle Schaumabschnitt 14 des Gießtrichters 12 durch
einen hohlen Keramikfasergießtrichter
ersetzt war.
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Die
Erfindung ist zwar in Hinblick auf bestimmte spezifische Ausführungsformen
beschrieben worden, aber sie soll darauf nicht beschränkt sein, sondern
lediglich in dem Umfang, der in den folgenden Ansprüchen dargelegt
ist.