EP4142963A1 - Verfahren zum herstellen einer materialpatrone, behälter zur anwendung in einem entsprechenden verfahren, materialpatrone sowie verfahren zum herstellen eines gussproduktes unter verwendung der materialpatrone, sowie entsprechendes gussprodukt - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer materialpatrone, behälter zur anwendung in einem entsprechenden verfahren, materialpatrone sowie verfahren zum herstellen eines gussproduktes unter verwendung der materialpatrone, sowie entsprechendes gussprodukt

Info

Publication number
EP4142963A1
EP4142963A1 EP21721475.8A EP21721475A EP4142963A1 EP 4142963 A1 EP4142963 A1 EP 4142963A1 EP 21721475 A EP21721475 A EP 21721475A EP 4142963 A1 EP4142963 A1 EP 4142963A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
material mixture
heating
opening
interior
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP21721475.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4142963B1 (de
EP4142963C0 (de
Inventor
Fabian DOBMEIER
Wolfram Volk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP4142963A1 publication Critical patent/EP4142963A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4142963B1 publication Critical patent/EP4142963B1/de
Publication of EP4142963C0 publication Critical patent/EP4142963C0/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/002—Treatment with gases
    • B22D1/005—Injection assemblies therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/08—Controlling, supervising, e.g. for safety reasons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/003—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using inert gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D35/00—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds
    • B22D35/04—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds into moulds, e.g. base plates, runners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D37/00—Controlling or regulating the pouring of molten metal from a casting melt-holding vessel
    • B22D37/005—Shielding the molten metal stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D39/00—Equipment for supplying molten metal in rations
    • B22D39/06—Equipment for supplying molten metal in rations having means for controlling the amount of molten metal by controlling the pressure above the molten metal

Definitions

  • the present application relates to a method for producing a material cartridge for preserving a material mixture which is susceptible to corrosion from air, in particular a molten metal or one or more metal solids.
  • the present application also relates to a container for use in such a method for producing a material cartridge and the produced material cartridge, comprising the container.
  • the application also relates to a method for producing a
  • Cast product using the material cartridge and a corresponding cast product Cast product using the material cartridge and a corresponding cast product.
  • Mixtures of materials that react with air are used in a wide variety of fields of application, particularly in foundries.
  • defined material mixtures, such as alloys, are essential, especially when there are high demands on material properties. Reactions of the defined material mixtures with constituents of the air lead to changes in the composition of the material mixtures, which results in a loss of quality.
  • the processes here are typically designed for precisely defined alloys with predetermined material proportions.
  • This defined alloy is then produced in several process steps that are connected with transport steps.
  • the solid alloy components are preheated, the main alloy component is melted in a melting furnace and the alloy is precisely adjusted in a liquid state by adding the individual alloy components, for example by diffusion or active mixing.
  • the liquid alloy is then transferred to transport containers and taken to a pouring device. There is typically a further transfer to a holding furnace, which keeps the alloy melt at a ge desired casting temperature.
  • the alloy melt is now removed in batches from the holding furnace, for example by means of a pouring spoon, transported to a casting mold, for example with a robot arm, and there it is poured into the provided casting mold, for example a metallic permanent mold with inserted sand cores.
  • Adjusting the alloy composition therefore requires a large number of measuring and testing equipment and foundries have to accept cost-intensive purchases of plant technology in the form of furnaces, transport containers, casting systems and logistics areas.
  • the material mixture continues to undergo degradation which, although it is reduced, can result in significant material losses, as described above.
  • the present application therefore has the task of at least partially solving the problems described above and providing a material cartridge and a corresponding method for producing the material cartridge for corrosive
  • the method for producing a material cartridge for preserving a material mixture which is susceptible to corrosion by air, in particular a metal melt or one or more metal solids can include the following steps.
  • a container with an opening for receiving the material mixture is provided.
  • the container Before adding a mixture of materials to the container, the container
  • the opening of the container is closed in a gas-tight manner after the material mixture has been filled.
  • a material mixture is understood to mean both a mixture of various constituents and a material in its pure form.
  • the material mixture is a defined mixture of different components.
  • the material mixture is an alloy.
  • the alloy preferably comprises metallic and / or non-metallic substances.
  • the alloy can have a Hauptbe constituent.
  • the minimum weight proportion of the main component is typically dependent on the material.
  • the main constituent in particular in the case of nickel-based alloys, can comprise at least 40 percent by weight, preferably at least 45 percent by weight, particularly preferably at least 50 percent by weight of the material mixture.
  • the main component especially in the case of bronze-based alloys, can comprise at least 45 percent by weight, preferably at least 50 percent by weight, particularly preferably at least 60 percent by weight of the material mixture.
  • the main constituent in particular mixtures based on iron or aluminum, can comprise at least 60 percent by weight, preferably at least 70 percent by weight, particularly preferably at least 80 percent by weight of the material mixture.
  • the constituents of the material mixtures are typically metallic. Additionally or alternatively, the material mixture can include transition metals.
  • the material mixture can for example include aluminum, tin, steel, manganese, lithium, scandium, magnesium, cobalt and / or vanadium, this being a non-exhaustive list.
  • Material mixtures based on aluminum have, in addition to the main component aluminum, typically at least silicon as a non-metallic component. These mixtures of materials are typically susceptible to nitrogen or oxide contamination.
  • material mixtures based on iron typically have at least carbon as a non-metallic component. These material mixtures are typically susceptible to contamination by oxides and / or nitrates and / or nitrites. Mixtures of materials comprising sand / binder mixtures typically have quartz sand and / or organic binder constituents, for example hydrocarbon-based resins.
  • the material mixture as a whole or components of the material mixture typically react with constituents of the air on contact with ambient air, i.e. they typically corrode and / or change their composition. In the case of a material mixture in the form of an alloy, this typically degrades on contact with ambient air.
  • the material mixture can be present in both solid and liquid form.
  • the material mixture is typically introduced into the container in liquid form.
  • the material mixture can be cooled in the container so that it is solidified therein.
  • the material mixture can be in liquid form, in particular in the form of a melt, preferably in the form of a metal melt.
  • the temperatures of the melt can be defined by the material properties of the material mixture constituents, in particular their melting temperatures.
  • the material mixture can, for example, comprise a solid powder, for example comprising calcium.
  • this material mixture can, for example, have a temperature of at least -196 ° C., preferably at least -78 ° C., particularly preferably 20 ° C., or can be heated and / or cooled to this temperature in the container.
  • this material mixture When introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at most 1000 ° C., preferably at most 100 ° C., particularly preferably at most 40 ° C., or it can be heated and / or cooled to this temperature in the container.
  • the material mixture can for example comprise an iron alloy.
  • This material mixture can, for example, have a temperature of at least 1150 ° C., preferably at least 1200 ° C., particularly preferably 1250 ° C., or can be heated and / or cooled to this temperature in the container.
  • this material mixture can, for example, have a temperature of at most 1400 ° C., preferably at most 1350 ° C., particularly preferably at most 1300 ° C., or it can be heated and / or cooled to this temperature in the container.
  • the material mixture can be filled in in a filling room.
  • the filling space can have a protective gas atmosphere.
  • the filling space can in particular be hermetically or essentially airtightly sealed off from the surroundings, a material mixture arranged in the filling space not or essentially not coming into contact with air. In this way, for example, filling under the exclusion of air can be made possible. This has the advantage that a reaction of the material mixture with the air can be reduced, preferably prevented.
  • an airtight or gas-tight lockable bell encloses the filling device and / or the container.
  • a protective gas atmosphere can be set in the bell.
  • the material mixture preferably the molten metal
  • the container is preferably designed in such a way that it can withstand the stress caused by cooling and the accompanying expansion of the material mixture, preferably the metal melt.
  • the container can be designed in such a way that, after the material mixture, preferably the metal melt, has solidified, it withstands renewed heating of the material mixture, preferably the metal melt, so that it assumes a liquid state again.
  • the lid can be welded to the container in such a ver.
  • the cover can be designed as a stopper which frictionally closes the opening.
  • the container can have a slide which enables the interior of the container to be enlarged or reduced. By reducing the size of the interior of the container, the pressure in the interior of the container can be increased. This can be advantageous in order to apply a material mixture contained in the container, in particular a molten metal, in a defined manner from the container interior when the opening is open.
  • the container can comprise a thermocouple for monitoring the temperature in the container interior.
  • the thermocouple can be arranged in a protective tube.
  • the protective tube can protrude into the interior of the container.
  • the thermocouple can additionally or alternatively be arranged on the bottom of the container interior and / or on a container interior wall.
  • a gas for example air or a protective gas
  • a gas can flow into the container through the further opening and / or by opening the valve and the material melt can exit from the second opening or the destroyed predetermined breaking point.
  • a second opening and / or predetermined breaking point configured in this way can have the advantage that the location and / or the time of emptying from the location and / or the time of opening of the second opening, for example by opening a second cover and / or destroying the predetermined breaking point , may differ.
  • a further advantage can be that any chips / fragments that arise during the (destructive) opening cannot fall into a casting mold.
  • a valve can in particular enable and / or improve metering of the material melt outlet.
  • the container can comprise a heating and / or cooling system for heating and / or cooling the interior of the container.
  • the container can comprise an integrated heat exchanger system, in particular a heating / cooling system for cooling and / or heating the container and / or the container interior.
  • the heating / cooling system can be designed as a line system for receiving a heat exchanger medium, in particular in the form of a heat exchanger tube protruding into the interior of the container and / or in the form of lines that rest in a container wall, on the support structure and / or in the support - or separating structure are embedded.
  • the heating / cooling system lines can have lines which are filled with a heat exchange medium or can be filled with a heat exchange medium.
  • the heating / cooling system can be connected to an external heating and / or cooling source for this purpose.
  • the external heating and / or cooling source can cool or heat a heat exchanger medium and introduce the heat exchanger medium into the lines provided on the container and remove the heat exchanger medium again after the heat exchanger medium has passed through the lines.
  • the heating / cooling system can have an Include output port and an output port.
  • the heating / cooling system can additionally or alternatively have a cooling device and / or heating device arranged on the container for heating and / or cooling the heat exchanger medium and / or the container and / or container
  • the heating / cooling system can be designed in such a way that the container and / or the container interior can be heated or cooled to a temperature that corresponds to the above-specified, in particular material-dependent,
  • the heating and / or cooling system can comprise heating elements for heating the container interior by means of induction or microwaves.
  • the heating elements can be electromagnetic einkop by means of induction or microwaves
  • the heating elements 20 be pelable.
  • the heating elements can also be designed as a magnetically coupled layer. Heating elements can be arranged between the support structure and the separating layer. The heating elements can be arranged in the separating layer.
  • the container can have a battery or an accumulator which is connected to the heating wires.
  • the heating and / or cooling system can in particular be designed as a heating powder or heating gel, which is used to heat the interior of the container by means of a ner exothermic reaction can be activated.
  • the heating and / or cooling system can be arranged in an intermediate layer between the support structure and the separating layer or in the separating layer and / or in a thermal insulation layer.
  • the container can have at least one receiving device for automatic material flow systems.
  • the container can have a device for receiving it in magazines for die casting aufwei sen.
  • the receiving device can be arranged on an outside of the container, preferably on the support structure. Additionally or alternatively, the container can have stacking feet for stacking in transport racks. The container can also have one or more receiving devices for the manual or robot-assisted, safe lifting of one or more loading
  • the container preferably comprises an essentially flat and / or flat top and / or bottom for easier stacking. Furthermore, the container can have lashing eyes for safe transport and / or hooks and / or eyes for engaging in transport systems.
  • the application also relates to a material cartridge for preserving a material mixture.
  • the material cartridge can in particular be produced by a method described above.
  • the material cartridge is particularly suitable both for a material mixture in the form of a hot metal
  • the present application further comprises a method for producing a cast product from a material mixture.
  • the material mixture is in particular taken from at least one material cartridge as described above.
  • the material mixture preferably a molten metal, can be poured into a casting mold from the material cartridge.
  • the container can be emptied at least partially, preferably in a mold, by increasing the pressure in the container, preferably by introducing protective gas into the container and / or by minimizing the volume of the container, for example by means of a slide.
  • the casting mold into which the material mixture is poured can be filled with protective gas and / or flushed.
  • the gas pressure in the casting mold can be reduced, preferably in such a way that a vacuum of preferably a maximum of 100 mbar, particularly preferably a maximum of 10 mbar, very particularly preferably a maximum of 1 mbar, prevails in the casting mold.
  • the casting mold can also first be flushed with a protective gas and then a vacuum can be set.
  • the material mixture of a single material cartridge is used per casting cycle.
  • the material mixture of a single material cartridge can also be used for each casting.
  • several cast products can be poured from one material cartridge. For this purpose, an opening in the container can be closed between the casts.
  • multiple containers can be used for one pour of a serial type using a pouring pool or in parallel using multiple sprues.
  • the pouring pool can form a reservoir on top of the mold from which the melt flows into the mold. In this way, several transport containers can be emptied into the pool one after the other without the mold filling being broken off, since the pool fulfills a buffer function while the transport containers are being changed.
  • the material cartridge can be heated before casting, preferably via radiation, convection, conduction, microwaves, induction and / or electrical heating systems.
  • it can be arranged in an external Aufierrmvorrich device and / or heated by a heating system integrated in the material cartridge
  • the heating device can heat the container from the outside via radiation, for example by means of heating coils.
  • the container can be heated from the outside through the container by means of convection (hot gas).
  • the container can be designed in such a way that it conducts heat well, in particular through the use of materials that conduct heat well, copper, aluminum, steels (in particular hot-work steels).
  • the container is preferably designed in such a way that it can withstand temperatures of up to 1600 degrees Celsius, at least up to 750 degrees Celsius, at least until the end of an emptying process.
  • the heating device can heat the container and its interior via conduction (heat bath).
  • the container can be designed in such a way that it conducts heat well, in particular through the use of materials that conduct heat well, such as copper, aluminum, steels (in particular hot-work steels).
  • the container is preferably designed in such a way that it withstands temperatures of up to.
  • the heating device can heat the container and / or the container interior via electromagnetic fields (microwaves or induction). Since the container can be permeable to electromagnetic fields or, in the case of a poorly coupled alloy to be melted, it can have a well coupled inner coating, which heats the alloy to be melted via thermal conduction and, as soon as the alloy to be melted is liquid, via convection.
  • electromagnetic fields microwaves or induction
  • the present application also relates to a cast product which has been produced according to a method described above.
  • the features described above can be transferred to the cast product.
  • a heating / cooling device if the container comprises such a device, can preferably be separated from the container and reused.
  • the heating / cooling device is preferably of modular design.
  • the heating / cooling device can be detachably connected to the container.
  • a destroyed opening of the container can be repaired again, for example by replacing a broken opening unit with a new unit with an intact opening.
  • Destructive opening systems can also be used in the reusable system.
  • the container can be reduced to a small volume by crushing it and sent for disposal / recycling.
  • alloys can represent a defined mixture of different metals and non-metals. The described
  • Embodiments of the invention can therefore be applied analogously to the use of sand-binder systems mixed in a defined manner, such as those used in foundries. These, too, degrade under certain conditions and are therefore mixed in many cases shortly before use.
  • the container can be arranged in an automated manner, for example by means of an industrial robot, in a bell of a filling device.
  • a cover to be described in more detail can be arranged next to the filling device.
  • the bell can be closed in a gas-tight manner.
  • the bell can have a line for introducing protective gas.
  • a protective gas atmosphere can be set in the bell.
  • the container can be purged with protective gas.
  • the bell can comprise a further line via which the material mixture, preferably a defined metal melt, can be introduced into the container.
  • the container with the lid can be closed in a gastight manner.
  • the protective gas atmosphere in the bell can then be lifted.
  • the container can be placed under a gas nozzle.
  • Protective gas can be introduced into the container through the gas nozzle, the air contained in the container being at least partially displaced.
  • the container is then placed on a material mixing tank, for example under an alloy tank, so that the material mixture can be poured into the container.
  • the Becher ter can be arranged at a further station at which the container is sealed gas-tight.
  • exemplary embodiments of the invention are tert erläu.
  • Fig. 1 (a) shows a material cartridge in a schematic
  • Fig. 1 (b) likes to show a material cartridge.
  • FIG. 1 (c) like to show a material cartridge.
  • Line system in the form of lines integrated into a container wall for receiving a heat exchanger medium
  • Fig. 1 (d) likes to show a material cartridge. 1 (a) with a line system in the form of a heat exchanger tube protruding into the interior of the container.
  • Fig. 1 (e) likes to show a material cartridge.
  • Fig. 1 (f) likes to show a material cartridge.
  • Figs. 2 (a) and (b) show a material cartridge which essentially corresponds to a material cartridge according to FIG. 1, the material cartridges of FIGS. 2 (a) and (b) each comprising a valve.
  • Fig. 3 shows a material cartridge with a container with egg nem container lid which is attached to the Benzol ter by means of flanges.
  • Fig. 4 shows a material cartridge with a container with a container lid welded to the container opening.
  • FIG. 5 shows a material cartridge according to FIG. 4, the material cartridge comprising an additional outer pot.
  • FIG. 6 shows a single casting process with a material cartridge according to one of the previous figures.
  • Fig. 7 shows a single casting process that essentially Features that corresponds to FIG. 6, with a pouring pool a serial application of cartridges made light.
  • Fig. 8 shows a material cartridge magazine.
  • Fig. 9 shows a casting process in which material mixtures are removed from two mate rialpatronen in parallel.
  • FIG. 10 shows a filling device and a closing station for producing a material cartridge.
  • FIG. 11 shows a material cartridge with an inner slide.
  • Fig. 12 shows a material cartridge with a melting platelet.
  • the container includes a lid 105 that has an upward-facing container opening 106 closes gas-tight.
  • the cover 105 is designed as a stopper, which closes the container opening 106 with a friction fit.
  • the container lid 105 has the shape of a downwardly tapering truncated cone.
  • the container opening has a side wall 107 which is inclined with respect to the perpendicular L and which corresponds to the shape of the container opening 106.
  • the lid 105 closes the container opening 106 by means of a press fit.
  • the container interior 102 is lined with a separating layer 104.
  • the separating layer is designed as a ceramic separating layer and comprises boron nitride, Teflon, titanium nitride, graphite, silicone-containing separating agents, agents containing mineral oil, agents containing wax and / or separating agents comprising R-polysiloxanes.
  • the separating layer 104 is heat and cold resistant and protects the support structure 101 from thermal influences.
  • the container 10 is partially filled with a material mixture 108, in the present example with a steel alloy. Furthermore, a protective gas 109, in the present case argon, is arranged in the interior space 102 of the container.
  • a predetermined breaking point 110 is provided in the area of the bottom surface 103 of the container 10.
  • a material thickness of the support structure is reduced, so that the predetermined breaking point 110 is at least partially reduced in thickness by at least 20 percent, preferably by at least 30 percent, relative to the side wall and / or relative to the further floor area has at least 50 percent reduced thickness.
  • the container can be opened in a destructive manner, for example by piercing.
  • the area of the predetermined breaking point is essentially circular.
  • the material thickness of the predetermined breaking point 110 decreases continuously from an outer circle area to a circle center 111 of the predetermined breaking point 110, so that the circle center 111 forms the area of the lowest material thickness.
  • the predetermined breaking point 110 can have a different shape. Additionally or alternatively, instead of or in addition to a continuous decrease in the material thickness, a sudden decrease in the material thickness can be provided.
  • the support structure 101 has a material thickness of at least 1 mm, preferably at least 2 mm, particularly preferably at least 5 mm.
  • the support structure 101 has, except in the area of the predetermined breaking point 110, in the present case a material thickness of at most 20 mm, preferably at most 10 mm, particularly preferably at most 6 mm.
  • the support structure has a material thickness of at least 0.5 mm, preferably at least 1 mm, particularly preferably at least 2.5 mm and / or a material thickness of at most 10 mm, preferably at most 5 mm, particularly preferably at most 3 mm.
  • the container 10 can comprise a heating and / or cooling system for heating and / or cooling the container interior 102.
  • the material cartridge according to FIG. 1 (a) is shown in FIG. 1 (b), the separating layer 104 comprising heating elements 112 for heating the interior of the container by means of induction or microwaves.
  • the heating elements 112 can be coupled in electromagnetically by means of induction or microwaves.
  • the heating elements 112 are shown by way of example in an enlargement of a section of the separating layer 104.
  • Fig. 1 (c) the material cartridge according to FIG. 1 (a) is shown, the material cartridge comprising a line system.
  • lines 113 are integrated into the support structure 101, here into the container wall and the container base 103.
  • the lines 113 have connections (not shown) via which a heat exchange medium can be pumped into the lines 113 and, like that, pumped out.
  • the material cartridge can further comprise a heating-cooling device.
  • the heating-cooling device can comprise the heat exchange medium. .
  • the heating / cooling device can be designed in such a way that it can heat and / or cool the heat exchanger medium, for example by means of gas or electricity.
  • the heating / cooling device can have a pump in order to convey the heat exchange medium through the lines 113.
  • FIG. 1 (d) shows the material cartridge according to FIG. 1 (a), the material cartridge comprising a line system in the form of a heat exchanger tube 114 protruding into the container interior 102.
  • the heat exchanger tube 114 has connections (not shown) via which a heat exchanger medium can be pumped into the heat exchanger tube 114 and pumped out again.
  • the material cartridge can further comprise a heating-cooling device.
  • the heating / cooling device can comprise the heat exchange medium.
  • FIG. 1 (e) shows the material cartridge according to FIG. 1 (c), the piping system further comprising a heat exchanger tube 114 according to FIG. 1 (d) protruding into the container interior 102.
  • Line system 113, 114 has connections (not shown) via which a heat exchanger medium can be pumped into lines 113 and heat exchanger tube 114 and pumped out again.
  • the material cartridge can further comprise a heating-cooling device.
  • the heating-cooling device can comprise the heat exchange medium.
  • the heating / cooling device can be designed in such a way that it can heat and / or cool the heat exchanger medium, for example by means of gas or electricity.
  • the heating / cooling device can have a pump in order to convey the heat exchange medium through the heat exchanger tube 114 and the lines 113.
  • FIG. 1 (f) shows the material cartridge according to FIG. 1 (a), the loading container 10 comprising a heating and / or cooling system for heating and / or cooling the container interior 102.
  • the heating and / or cooling system is designed as an electrical heating system with heating wires 115 which are embedded in the support structure.
  • the heating wires can additionally or alternatively run between the separating layer 104 and the support structure 101 and / or be embedded in the separating layer.
  • the material cartridge according to FIG. 1 (f) can be connected to an external power supply, for example it can have a mains plug, or it can comprise a battery and / or a rechargeable battery (not shown) with which the heating / cooling system can be operated.
  • a chemical heating medium alswei sen.
  • This can in particular be designed as a heating powder or heating gel and can be activated for heating the interior of the container by means of an exothermic reaction.
  • the chemical heating means is preferably arranged in an intermediate layer between the support structure 101 and the separating layer 104.
  • the material cartridges of FIGS. 1 (a) to 1 (f) can comprise a thermocouple arranged in a protective tube for monitoring the temperature in the interior of the container.
  • the thermocouple can also be arranged in the separating layer.
  • the containers 10 of FIGS. 1 (a) to 1 (f) can have at least one receiving device for automatic material flow systems.
  • the respective container 10 can have a receiving device for receiving it in magazines for die casting.
  • the receiving device can be arranged on an outside of the container, preferably on the support structure 101. Additionally or alternatively, the container can have stacking feet for stacking in transport positions.
  • the container 10 can furthermore have one or more receiving devices for the manual or robot-assisted, safe lifting of individual or several containers 10 and / or for the safe transport on pallets.
  • the container 10 preferably comprises an essentially flat and / or flat top and / or bottom for easier stacking.
  • the container can have lashing eyes for safe transport and / or hooks and / or eyes for engaging in transport systems.
  • FIGS. 2 (a) and 2 (b) each show a material cartridge 1 which essentially corresponds to the material cartridge of FIG. 1 (a).
  • the material cartridge of FIG. 2 can furthermore have some or all of the features, in particular the features relating to the heating / cooling systems, of FIGS. 1 (b) - 1 (f).
  • the lid 105 of the container 10 of FIG. 2 (a) comprises a valve 201, preferably designed as a gas valve.
  • Protective gas can be introduced into and / or discharged into the container interior 102 via the valve 201. Further Air can be pumped out of the container interior 102 through the valve 201.
  • the valve 201 has a valve actuator 202 and is designed as a cylinder valve for rotating. Other valves can also be provided to introduce protective gas and / or air into the container 10 and / or to take ent.
  • the controlled injection of the protective gas empties the material cartridge evenly, and air turbulence at the sprue is reduced or even prevented.
  • the direction of flow of material is shown schematically by arrow 611.
  • the piercing spike closes with the pierced opening in the container, preferably in a gas-tight manner, so that the material mixture does not come into contact, or only slightly, with ambient air when it is introduced into the casting mold.
  • the piercing device is connected to the casting mold as tightly as possible, so that the material mixture does not come into contact, or only little, with ambient air.
  • the protective gas injected through the valve 201 causes the material mixture to be transported through a runner 608 of the casting mold 606 into a casting cavity 609 of the casting mold 606.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Packages (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Materialpatrone zum Konservieren einer gegenüber Luft korrosionsanfälligen Materialmischung, insbesondere einer Metallschmelze. Ein Behälter mit einer Öffnung zum Aufnehmen der Materialmischung wird bereitgestellt. Vor dem Einfüllen einer Materialmischung in den Behälter wird der Behälter mit einem Schutzgas gespült. Durch die Öffnung des Behälters wird eine Materialmischung, insbesondere eine Schmelze, eingefüllt. Das Einfüllen der Materialmischung in den Behälter erfolgt vorzugsweise unter Luftabschluss, insbesondere in einer Schutzgasatmosphäre. Die Öffnung des Behälters wird nach dem Einfüllen der Materialmischung gasdicht verschlossen. Ferner betrifft die vorliegende Anmeldung einen Behälter zur Anwendung in einem derartigen Verfahren zum Herstellen einer Materialpatrone sowie die hergestellte Materialpatrone, umfassend den Behälter. Des Weiteren betrifft die Anmeldung ein Verfahren zum Herstellen eines Gussproduktes unter Verwendung der Materialpatrone sowie ein entsprechendes Gussprodukt.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Materialpatrone. Behälter zur Anwendung in einem entsprechenden Verfahren. Materialpatrone sowie Verfahren zum Her stellen eines Gussproduktes unter Verwendung der Materialpatrone, sowie entsprechendes Gussprodukt
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Mate rialpatrone zum Konservieren einer gegenüber Luft korrosionsanfälligen Ma terialmischung, insbesondere einer Metallschmelze oder eines oder mehrerer Metallfestkörper.
Ferner betrifft die vorliegende Anmeldung einen Behälter zur Anwendung in einem derartigen Verfahren zum Herstellen einer Materialpatrone sowie die hergestellte Materialpatrone, umfassend den Behälter. Des Weiteren betrifft die Anmeldung ein Verfahren zum Herstellen eines
Gussproduktes unter Verwendung der Materialpatrone sowie ein entspre chendes Gussprodukt. In verschiedensten Anwendungsgebieten, insbesondere im Gießereiwesen, werden Materialmischungen verwendet, die mit Luft reagieren. Insbesondere bei hohen Anforderungen an Materialeigenschaften sind definierte Material mischungen, beispielsweise Legierungen, unumgänglich. Reaktionen der defi nierten Materialmischungen mit Bestandteilen der Luft führt zu sich ändern den Zusammensetzungen der Materialmischungen, was zu Qualitätseinbußen zur Folge hat.
Diese Problematik ist insbesondere im Gießereiwesen, im Besonderen bei der Verwendung von Legierungen, vorherrschend.
Die Prozesse werden hier typischerweise auf genau definierte Legierungen mit vorbestimmten Materialanteilen ausgelegt. Diese definierte Legierung wird dann in mehreren Prozessschritten, die mit Transportschritten verbunden sind, hergestellt. Dafür werden die festen Legierungsbestandteile vorge wärmt, der Hauptlegierungsbestandteil in einem Schmelzofen geschmolzen und in einem Legierungsofen eine genaue Einstellung der Legierung in einem flüssigen Zustand durch Beimischen der einzelnen Legierungsbestandteile, beispielsweise durch Diffusion oder aktive Vermischung, vorgenommen. Die flüssige Legierung wird anschließend in Transportbehälter umgefüllt und zu einer Abgusseinrichtung verbracht. Dort erfolgt typischerweise ein weiteres Umfüllen in einen Warmhalteofen, der die Legierungsschmelze auf einer ge wünschten Gießtemperatur hält. Typischerweise wird die Legierungsschmelze nun chargenweise aus dem Warmhalteofen entnommen, zum Beispiel mittels eines Gießlöffels, zu einer Gießform transportiert, beispielsweise mit einem Roboterarm, und dort in die bereitgestellte Gießform, zum Beispiels eine me tallische Dauerform mit eingelegten Sandkernen, eingefüllt.
Die Einstellung der Legierungszusammensetzung erfordert daher eine Vielzahl an Mess- und Prüfeinrichtungen und Gießereibetriebe müssen kostenintensi ve Anschaffungen an Anlagentechnik in Form von Öfen, Transportbehälter, Abgussanlagen und Logistikflächen in Kauf nehmen.
Während der Legierungsbereitstellung kommt eine signifikante Oberfläche der Legierung in Kontakt mit der Umgebungsluft. Die Legierung degradiert bei dem Kontakt mit der Umgebungsluft. Austauschprozesse wie Reaktionen von Legierungselementen mit den Bestandteilen der Luft, zum Beispiel Oxidation durch den Luftsauerstoff, Aufnahme von Wasserstoff aus dem in Luft gelösten Wasser oder auch direktes Verdampfen von Legierungselementen in die Um
5 gebungsatmosphäre, führen zu einer sich verändernden Legierungszusam mensetzung. Dies kann unter anderem Fehler im Gussprodukt zur Folge ha ben, wie zum Beispiel niedrigere Festigkeiten, Fehlstellen, Gasblasen, Lunker oder frühzeitige Erstarrung.
10 Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik liegt darin, dass eine Lager- und Transportfähigkeit durch die Degradations- bzw. Korrosionsgefahr einge schränkt ist. Im erhitzten bzw. flüssigen Zustand von Materialmischungen, insbesondere von Legierungen findet die Degradation innerhalb von kurzer Zeit, d.h. Minuten bis Stunden statt. Aber auch in festem, erstarrten Zustand
15 der Materialmischung findet weiterhin eine Degradation statt, die zwar redu ziert ist, jedoch signifikante Materialeinbußen, wie oben beschrieben, zur Fol ge haben kann.
Bei der Transportfähigkeit von heißen, flüssigen Materialmischungen, insbe
20 sondere Legierungen, beispielsweise Metallschmelzen, kommen zudem Ge fahren durch die hohe Wärmekapazität hinzu, die den Transport aufwendig machen, hohe Sicherheitsvorkehrungen erfordern und kosteneffektive und schnelle Prozessabläufe erschweren.
25 Bekannte Transportbehälter haben ferner den Nachteil, dass eine Reinigung nach dem Gebrauch aufwändig ist. Enthaltene Schlackereste in dem Behälter können zu einer Verunreinigung der Materialmischung bei einem erneuten Gebrauch des Transportbehälters führen und damit ebenso Fehler im End produkt, beispielsweise im Gussprodukt, hervorrufen.
BO
Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus dem Verlust von Energie aufgrund von Wärmeabgabe an die Umgebung durch Wärmestrahlung und Konvektion, die durch stetes Warmhalten bzw. Wiederaufheizen oder Überhitzen der Materi almischung, insbesondere einer Metallschmelze, während des Transports und
35 der Bereitstellung der Materialmischung ausgeglichen werden müssen. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der bekannten Anlagentechnik in Gieße reibetrieben, da Mindestmengen an Füllgut benötigen, um sicher zu funktio nieren, sodass minimale Chargengrößen vorgegeben sind. Zum Entgegenwir ken der zeitabhängigen Degradation der Materialmischung, insbesondere der
5 Metallschmelze, muss ein im Vergleich zu einer Austauschoberfläche deutlich größeres Legierungsvolumen verarbeitet werden, da sich so die Degradation im Verhältnis zur Gesamtmenge verlangsamt. Auch ist eine genaue Einstellung einer Legierung bei kleinen Mengen schwieriger, da man Überdosierungen nicht mehr durch Zugabe von Ausgleichsmaterial ausgleichen kann, und erfor
10 dert aufwendigere Anlagentechnik.
Die vorliegende Anmeldung hat deshalb die Aufgabe, die oben beschriebenen Problematiken zumindest teilweise zu lösen und eine Materialpatrone sowie ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen der Materialpatrone für korro
15 sionsanfällige Materialmischungen, insbesondere Metallschmelzen oder eines oder mehrerer Metallfestkörpers, vorzuschlagen. Ferner kann es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung sein, einen Behälter zur Verwendung in dem ent sprechenden Herstellungsverfahren vorzuschlagen sowie ein Verfahren zum Herstellen eines verbesserten Gussproduktes.
20
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine entsprechende Materialpatrone, einen Behälter sowie ein Verfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin dung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
25
Das Verfahren zum Herstellen einer Materialpatrone zum Konservieren einer gegenüber Luft korrosionsanfälligen Materialmischung, insbesondere einer Metallschmelze oder eines oder mehrerer Metallfestkörper, kann dabei die folgenden Schritte umfassen.
BO
Zunächst wird ein Behälter mit einer Öffnung zum Aufnehmen der Material mischung bereitgestellt.
Vor dem Einfüllen einer Materialmischung in den Behälter wird der Behälter
35 mit einem Schutzgas gespült. Durch die Öffnung des Behälters wird eine Materialmischung, insbesondere eine Schmelze, eingefüllt. Das Einfüllen der Materialmischung in den Behälter erfolgt vorzugsweise unter Luftabschluss, insbesondere in einer Schutzgasat mosphäre.
Die Öffnung des Behälters wird nach dem Einfüllen der Materialmischung gasdicht verschlossen.
Unter einer Materialmischung ist vorliegend sowohl eine Mischung verschie dener Bestandteile zu verstehen als auch ein Material in seiner Reinform. Ins besondere handelt es sich bei der Materialmischung um eine definierte Mi schung verschiedener Bestandteile. Beispielsweise handelt es sich bei der Ma terialmischung um eine Legierung. Die Legierung umfasst vorzugsweise metal lische und/oder nichtmetallische Stoffe. Die Legierung kann einen Hauptbe standteil aufweisen. Der minimale Gewichtsanteil des Hauptbestandteils ist typischerweise materialabhängig. Der Hauptbestandteil kann, insbesondere bei Nickelbasislegierungen, zumindest 40 Gewichtsprozent, bevorzugt zumin dest 45 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt zumindest 50 Gewichtspro zent der Materialmischung umfassen. Der Hauptbestandteil kann, insbeson dere bei Bronzebasislegierungen, zumindest 45 Gewichtsprozent, bevorzugt zumindest 50 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt zumindest 60 Ge wichtsprozent der Materialmischung umfassen. Der Hauptbestandteil kann, insbesondere Mischungen auf Eisen- oder Aluminiumbasis, zumindest 60 Ge wichtsprozent, bevorzugt zumindest 70 Gewichtsprozent, besonders bevor zugt zumindest 80 Gewichtsprozent der Materialmischung umfassen. Die Bestandteile der Materialmischungen sind typischerweise metallischer Art. Zusätzlich oder alternativ kann die Materialmischung Übergangsmetalle um fassen. Die Materialmischung kann beispielsweise Aluminium, Zinn, Stahl, Mangan, Lithium, Scandium, Magnesium, Cobald und/oder Vandium umfas sen, wobei es sich um eine nicht abschließende Aufzählung handelt. Materi almischungen auf Aluminiumbasis weisen, neben dem Hauptbestandteil Alu minium, typischerweise zumindest Silizium als nichtmetallischen Bestandteil auf. Diese Materialmischungen sind typischerweise anfällig für Verunreinigun gen durch Stickstoff oder Oxide. Materialmischungen auf Eisenbasis weisen, neben dem Hauptbestandteil Aluminium, typischerweise zumindest Kohlen stoff als nichtmetallischen Bestandteil auf. Diese Materialmischungen sind typischerweise anfällig für Verunreinigungen durch Oxide und/oder Nitrat und/oder Nitrite. Materialmischungen umfassend Sand/Bindergemische wei sen typischerweise Quarzsand und/oder organische Binderbestandteile, bei spielsweise Harze auf Kohlenwasserstoffbasis, auf.
Die Materialmischung als Ganzes oder Bestandteile der Materialmischung reagieren typischerweise bei einem Kontakt mit Umgebungsluft mit Bestand teilen der Luft, d.h. sie korrodieren und/oder ändern typischerweise ihre Zu sammensetzung. Bei einer Materialmischung in Form einer Legierung degra diert diese typischerweise bei einem Kontakt mit Umgebungsluft.
Die Materialmischung kann sowohl in fester als auch in flüssiger Form vorlie gen. Die Materialmischung wird typischerweise in flüssiger Form in den Behäl ter eingebracht. Die Materialmischung kann in dem Behälter abgekühlt wer den, sodass sie darin erstarrt in fester Form vorliegt. Die Materialmischung kann in flüssiger Form, insbesondere in Form einer Schmelze, bevorzugt in Form einer Metallschmelze vorliegen. Die Temperaturen der Schmelze kön nen dabei durch die Materialeigenschaften der Materialmischungsbestandtei le, insbesondere deren Schmelztemperaturen, definiert werden. Die Materi almischung kann beispielsweise ein Feststoffpulver, beispielsweise umfassend Calcium, umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Be hälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest -196°C, vorzugsweise zumindest -78°C, besonders bevorzugt 20°C aufweisen oder auf diese Tempe ratur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmi schung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 1000°C, bevorzugt höchstens 100°C, besonders bevorzugt höchstens 40°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden.
Die Materialmischung kann beim Einfüllen alternativ in festem Zustand, bei spielsweise als Festkörper oder als Schüttung aus Festkörpern vorliegen. Bei spielsweise kann die Materialmischung als zylindrischer „Pressbolzen" aus Aluminium vorliegen. Die Festkörper können zugeschnitten und dann in dem Behälter versiegelt werden. Dies kann den Einfüllvorgang erheblich vereinfa chen, da nur ein einmaliger Aggregatswechsel von fest nach flüssig in der Ma terialpatrone stattfinden würde. Die Materialmischung kann beispielsweise ein Formstoff/Bindermischung, beispielsweise umfassend einen Quarzsand mit organischem Binder, umfas sen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispiels weise eine Temperatur von zumindest -196°C, vorzugsweise zumindest -78°C, besonders bevorzugt 20°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Be hälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 100°C, bevorzugt höchstens 60°C, besonders bevorzugt höchstens 25°C auf weisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abge kühlt werden.
Die Materialmischung kann beispielsweise eine Zinnlegierung umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest 250°C, vorzugsweise zumindest 280°C, besonders bevorzugt 300°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 750°C, bevorzugt höchstens 700°C, besonders bevorzugt höchstens 680°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden.
Die Materialmischung kann beispielsweise eine Magnesiumlegierung umfas sen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispiels weise eine Temperatur von zumindest 600°C, vorzugsweise zumindest 620°C, besonders bevorzugt 650°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Be hälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchs tens 750°C, bevorzugt höchstens 700°C, besonders bevorzugt höchstens 680°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden.
Die Materialmischung kann beispielsweise eine Aluminiumlegierung umfas sen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispiels weise eine Temperatur von zumindest 665°C, vorzugsweise zumindest 680°C, besonders bevorzugt 700°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Be hälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 1000°C, bevorzugt höchstens 800°C, besonders bevorzugt höchstens 750°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abge kühlt werden.
Die Materialmischung kann beispielsweise eine Kupferlegierung umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest 800°C, vorzugsweise zumindest 1000°C, be sonders bevorzugt 1100°C aufweisen. Diese Materialmischung kann beim Ein bringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 1400°C, bevorzugt höchstens 1300°C, besonders bevorzugt höchstens 1150°C aufweisen.
Die Materialmischung kann beispielsweise eine Eisenlegierung umfassen. Die se Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest 1150°C, vorzugsweise zumindest 1200°C, besonders bevorzugt 1250°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchs tens 1400°C, bevorzugt höchstens 1350°C, besonders bevorzugt höchstens 1300°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden.
Die Materialmischung kann beispielsweise eine Eisenlegierung, insbesondere Stahl umfassend, umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest 1500°C, vor zugsweise zumindest 1550°C, besonders bevorzugt 1590°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 1700°C, bevorzugt höchstens 1650°C, beson ders bevorzugt höchstens 1600°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden.
Die Materialmischung kann beispielsweise hochschmelzende Stoffe wie Wolf ram umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest 2000°C, vorzugsweise zumin- dest 2500°C, besonders bevorzugt 3480°C aufweisen oder auf diese Tempera tur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmi schung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 3600°C, bevorzugt höchstens 3550°C, besonders bevorzugt höchstens 3500°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter er hitzt und/oder abgekühlt werden.
Das Einfüllen der Materialmischung kann in einem Abfüll-Raum vorgenommen werden. Dabei kann der Abfüll-Raum eine Schutzgasatmosphäre aufweisen. Der Abfüll-Raum kann insbesondere gegenüber der Umgebung luftdicht oder im Wesentlichen luftdicht abgeschlossen sein, eine in dem Abfüll-Raum ange ordnete Materialmischung nicht oder im Wesentlichen nicht mit Luft in Kon takt kommt. Derart kann beispielsweise ein Einfüllen unter Luftabschluss er möglicht werden. Dies hat den Vorteil, dass eine Reaktion der Materialmi schung mit der Luft vermindert, vorzugsweise verhindert werden kann.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann beim Einfüllen der Materialmi schung das zuvor eingebrachte Schutzgas verdrängt werden. Dabei kann das zuvor eingebrachte Schutzgas vollständig verdrängt werden, insbesondere zumindest zu 95% verdrängt werden, bevorzugt zumindest zu 99% verdrängt werden, besonders bevorzugt zu 99,9% verdrängt werden. Es kann insbeson dere vorgesehen sein, dass der Behälterinnenraum nach einem gasdichten Verschließen im Wesentlichen ausschließlich mit Materialmischung gefüllt ist, wobei zumindest 95% des Behälterinnenraums, bevorzugt zumindest 99%, besonders bevorzugt zumindest 99,9% des Behälterinnenraums mit Materi almischung gefüllt ist.
Zum Abfüllen der Materialmischung in einem Abfüll-Raum kann eine Abfül leinrichtung mit zumindest einem Materialtank in dem Abfüllraum angeord net sein. Die Abfülleinrichtung kann in dem Materialtank eine bereits definier te Materialmischung enthalten. Die definierte Materialmischung kann dann von der Abfülleinrichtung in den Behälter gefüllt werden. Es ist auch möglich, dass die Abfülleinrichtung verschiedene Materialtanks aufweist und ein Defi nieren der Materialmischung durch Einfüllen von definierten Mengen des je weiligen Materials aus dem entsprechenden Materialtank in den Behälter erfolgt. So können die Materialien der Materialmischung erst in dem Behälter gemischt werden.
Die Abfülleinrichtung kann auch in einem Abfüll-Raum angeordnet sein, der Luft umfasst. Der oder die Materialtanks können luftdicht abschließbar sein. Der Behälterinnenraum kann über Leitungen der Abfüllvorrichtung mit dem oder den Materialtanks verbunden sein. Es kann vorgesehen sein, dass die Materialtanks mit den Leitungen und dem Behälter einen gegenüber der Um gebung luftdicht abgeschlossenen Raum bilden. In dem im Wesentlichen luft dicht abgeschlossenen Raum kann eine Schutzgasatmosphäre eingestellt wer den.
Es kann vorgesehen sein, dass eine luftdicht- bzw. gasdicht abschließbare Glo cke die Abfüllvorrichtung und/oder den Behälter einschließt. In der Glocke kann eine Schutzgasatmosphäre eingestellt werden.
Unter einer Schutzgasatmosphäre kann vorliegend zu verstehen sein, dass ein Schutzgas in einer Umgebung vorherrschend ist und im Wesentlichen die Um gebungsluft verdrängt hat. Eine Schutzgasatmosphäre kann als gegenüber der Materialmischung im Wesentlichen nicht reaktive/inerte gasförmige Umge bung verstanden werden, wobei reaktive Bestandteile nur noch in nicht signi fikantem Anteil, insbesondere weniger als 0,1 Volumenprozent, besonders bevorzugt weniger als 0,005 Volumenprozent, ganz besonders bevorzugt 0,001 Volumenprozent, vorhanden sind. Eine Schutzgasatmosphäre kann auch ein Vakuum darstellen.
Das Schutzgas kann Argon, Helium, Xenon, Stickstoff, Wasserstoff und/oder Mischungen aus Stickstoff und Wasserstoff umfassen. Das Schutzgas kann auch aus Argon, Helium, Xenon, Stickstoff, Wasserstoff und/oder Mischungen aus Stickstoff und Wasserstoff bestehen.
Vor dem Einfüllen der Materialmischung in den Behälter kann eine Oxid schicht und/oder Verunreinigungen des Behälters abgereinigt werden. Vor zugsweise findet das Abreinigen unter Schutzgasatmosphäre bzw. im Vakuum statt.
Der Behälter kann mit dem Schutzgas gespült werden. Dazu kann Schutzgas in den Behälter eingebracht, beispielsweise eingedüst werden. Die im Behälter vorhandene Luft kann dabei aus dem Behälter verdrängt werden. Der Behäl ter kann daraufhin im Wesentlichen gasdicht bzw. luftdicht verschlossen wer den. Die Öffnung des Behälters kann beispielsweise durch einen gasdichten Stopfen und/oder Deckel verschlossen werden. So kann gewährleistet wer den, dass keine bzw. im Wesentlichen keine Luft in den Behälter eindringt.
Der Deckel und/oder Stopfen kann geöffnet werden, um die Materialmi schung in den Behälter einzufüllen. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Behälter zwischen dem Spülen mit Schutzgas und Einfüllen der Materialmi schung nicht verschlossen wird. Das Einfüllen der Materialmischung und das Einfüllen des Schutzgases können durch dieselbe Öffnung des Behälters erfol gen. Es können jedoch auch mehrere Öffnungen vorgesehen sein, durch die das Einfüllen des Schutzgases bzw. der Materialschmelze erfolgt.
In dem Behälter kann nach dem Einfüllen der Materialmischung und nach dem Verschließen der Öffnung des Behälters ein Überdruck vorherrschen. Der Überdruck kann dabei zumindest 1 bar, vorzugsweise zumindest 2 bar, be sonders bevorzugt zumindest 3 bar sein. Der Überdruck kann dabei höchstens 10 bar, vorzugsweise höchstens 8 bar, besonders bevorzugt höchstens 6 bar sein. Ein Überdruck in dem Behälter kann den Vorteil haben, dass ein Entlee ren des Behälters gegenüber der Umgebung allein durch einen Druckausgleich möglich ist.
Es kann vorgesehen sein, dass bei dem gasdichten Verschließen ein Umge bungsdruck in dem Behälter vorherrscht. Der Behälter und/oder der Behälter- innenraum kann nach dem Verschließen abgekühlt werden. Dies kann zu ei nem Unterdrück in dem Behälter führen.
Das Einfüllen der Materialmischung kann mittels metallostatischem Druckun terschied erfolgen. Das Einfüllen mittels metallostatischem Druckunterschied kann entgegen der Schwerkraft erfolgen. Ein Einfüllen kann im Entnahmebe reich eines Legierungsofens erfolgen.
Selbstverständlich kann ein Einfüllen der Materialmischung in den Behälter passiv durch Schwerkraft erfolgen.
Alternativ kann ein im Behälter vorherrschender Druck gesenkt werden. Der- art kann ein Druckunterschied generiert werden, durch den die Materialmi schung in den Behälter eingebracht, insbesondere eingedüst, wird. Der Druck in dem Behälter kann dafür gegenüber einem Druck in einem Tank, in dem die einzufüllende Materialmischung vor dem Einfüllen in den Behälter angeordnet ist, abgesenkt werden. Dabei kann beispielsweise der Druck des im Behälter enthaltenden Schutzgases gesenkt werden. Auch ist denkbar, einen Druck der bereits eingefüllten, flüssig vorliegenden Materialmischung, vorzugsweise der Metallschmelze, abzusenken. Im Behälter kann ferner ein Vakuum erzeugt werden.
Im Legierungsofen kann ein Druck erhöht werden, sodass ein Druckgefälle gegenüber dem Druck im Behälterinnenraum besteht. So kann Materialge misch aus dem Legierungsofen in den Behälter eingefüllt werden.
Ein Unterdrück kann bei der Einfüllung erzeugt werden und bis zum gasdich ten Verschließen aufrecht erhalten werden. Ferner ist es möglich beispiels weise durch ein Ventil einen Unterdrück nach dem gasdichten Verschließen zu erzeugen. So kann erreicht werden, dass in dem verschlossenen Behälter ein Unterdrück herrscht. Dies kann eine Degradation der Materialmischung wei ter vermindern.
Nach dem Einfüllen der Materialmischung kann Schutzgas in den Behälter eingebracht werden, um im Behälter enthaltene Luft zu verdrängen, bei spielsweise in Form eines Schutzgasstoßes. Das Schutzgas kann vorzugsweise mit einem Überdruck gegenüber dem im Behälter vorherrschenden Druck von mindestens 1 bar, besonders bevorzugt von mindestens 2 bar, ganz besonders bevorzugt von mindestens 4 bar eingebracht werden. Das Schutzgas kann mit einem Überdruck von höchstens 20 bar, besonders vorzugsweise höchstens 10 bar, ganz besonders bevorzugt höchstens 6 bar Überdruck eingebracht wird. Ein Einbringen von Schutzgas in den Behälter mit erhöhtem Druck kann ein Abdampfen von Bestandteilen der Materialmischung, insbesondere ein Abdampfen von Legierungselementen, durch den Gegendruck des Schutzga ses vermindern oder im Wesentlichen verhindern.
Der Behälter kann nach dem Einfüllen der Materialmischung, insbesondere der Metallschmelze oder des oder der Metallfestkörper, gasdicht verschlossen werden. Die Öffnung des Behälters kann mittels Formschluss und/oder Reib schluss und/oder Stoffschluss verschlossen werden. Die Öffnung kann bei spielsweise durch Aufsetzen eines Deckels verschlossen werden. Der Deckel und/oder der Behälter können/kann Dichtungselemente aufweisen. Die Dich tungselemente sind vorzugsweise hitzebeständig, besonders bevorzugt bis zu Temperaturen, die die eingebrachte Materialschmelze aufweisen kann. Der Deckel kann lösbar an dem Behälter befestigt sein, beispielsweise mittels Klemmen und/oder Schellen und/oder Pressen und/oder mittels Sicherungs stiften. Der Deckel kann lösbar und reibschlüssig, beispielsweise mittels schrauben und/oder durch Einpressen eines Stopfens, an dem Behälter befes tigt werden.. Der Deckel kann die Öffnung mittels Formschluss, beispielsweise analog einem Kronkorken, verschließen. Die Materialien können dabei derart hitzebeständig gewählt werden, dass sie den oben erwähnten Temperaturen, die die Materialschmelze annehmen kann, standhalten. Der Deckel kann als Aufsetzdeckel ausgebildet sein, der mittels Bördeln die Öffnung gasdicht ver schließt. Der Deckel kann auch als Stopfen ausgebildet sein, der in die Öffnung eingepresst wird, sodass ein Reibschluss entsteht. Der Deckel kann mit dem Behälter derart verschweißt werden, dass die Öffnung gasdicht verschlossen wird.
Das zumindest im Wesentlichen gasdichte Verschließen der Öffnung kann unter Schutzgasatmosphäre oder an Umgebungsluft erfolgen. Das Einbringen von Schutzgas nach dem Einfüllen der Materialmischung kann vor und/oder nach dem gasdichten Verschließen erfolgen. Für ein Einfüllen von Schutzgas nach dem gasdichten Verschließen kann ein Ventil am Behälter vorgesehen sein, über das Schutzgas eingebracht werden kann.
Wird die Materialmischung bei Umgebungsluft in den Behälter eingefüllt und wird nach dem Einfüllen der Materialmischung und vor dem Verschließen des Behälters Schutzgas eingebracht, so ist es vorteilhaft, den Behälter zeitnah zu verschließen, um ein Eindringen von Luft zu vermeiden oder zumindest zu verringern. Insbesondere kann der Behälter innerhalb von maximal 60 Sekun den, bevorzugt maximal 20 Sekunden, besonders bevorzugt maximal 5 Sekun den verschlossen werden.
Aus dem Behälter kann Luft abgepumpt werden. Die kann vor dem Verschlie ßen der Öffnung über die Öffnung geschehen. Es kann auch ein zusätzliches Ventil zum Abpumpen von Luft am Behälter vorgesehen sein. Das Ventil kann zusätzlich oder alternativ zum Einbringen von Schutzgas ausgebildet sein. Vor zugsweise wird Luft nach dem Einfüllen der Materialmischung, insbesondere der Metallschmelze, in den Behälter und vor dem Verschließen des Behälters
5 abgepumpt. Es kann auch nach dem Verschließen des Behälters Luft über das Ventil angepumpt werden. Nach dem Abpumpen von Luft kann erneut Schutzgas in den Behälter eingebracht werden, beispielsweis über das zusätz liche Ventil. Um einen Unterdrück zu vermeiden kann Schutzgas in einen vor her evakuierten Behälter eingefüllt werden.
10
Der Behälter und/oder der Inhalt des Behälters kann abgekühlt werden. Ins besondere kann der Behälter und/oder der Inhalt des Behälters stufenweise, abgekühlt werden. Der Behälter kann von Luft umströmt werden. Die Luftum-
15 strömung kann natürlich oder erzwungen sein. Die umströmende Luft kann dafür insbesondere gekühlt worden sein und/oder eine Temperatur aufwei sen, die geringer ist als der Behälter und/oder der Behälterinnenraum und die darin befindliche Materialmischung, insbesondere die darin befindliche Me tallschmelze. Der Behälter kann zum Kühlen in ein Wärmetauschermedium
20 eingetaucht werden, beispielsweise in Wasser. Der Behälter kann ein inte griertes Wärmetauschersystem umfassen, insbesondere ein Heiz-/Kühlsystem zum Kühlen und/oder Heizen des Behälters und/oder des Behälterinnen- raums. Insbesondere kann das Heiz-/Kühlsystem Leitungen aufweisen, die mit einem Wärmetauschermedium gefüllt sind oder mit einem Wärmetauscher
25 medium füllbar sind. Das Wärmetauschermedium kann beispielsweise Wasser oder ein Öl sein. Das Wärmetauschermedium kann zumindest ein Gas, bei spielsweise Helium, C02, Stickstoff und/oder Luft umfassen, wobei diese vor zugsweise jeweils mit 10 bar aufwärts verdichtet wurden. Das Wärmetau schermedium kann festes oder flüssiges Metall, beispielsweise Blei und/oder
BO Natrium und/oder festes oder flüssige Salze, beispielsweise Natriumchlorid, und/oder Wärmemittel auf Kohlenwasserstoffbasis unterschiedlicher Zusam mensetzung, beispielsweise KW, FKW, FCKW, HFKW, HFCKW, umfassen. Das Wärmetauschermedium kann Wasser sein oder umfassen. Das Heiz- /Kühlsystem kann dafür an eine externe Heiz- und/oder Kühlquelle ange
35 schlossen werden, die ein Wärmetauschermedium kühlt bzw. heizt und das Wärmetauschermedium in die am Behälter vorgesehenen Leitungen ein- bringt und nach dem passieren des Wärmetauschermediums durch die Lei tungen wieder entnimmt. Dafür kann das ein Heiz-/Kühlsystem einen Ein gangsanschluss und einen Ausgangsanschluss umfassen. Das Heiz- /Kühlsystem kann zusätzlich oder alternativ eine am Behälter angeordnete Kühlvorrichtung und/oder Heizvorrichtung zum Erwärmen und/oder Kühlen des Wärmetauschermediums und/oder des Behälters und/oder Behälterin- nenraums umfassen. Insbesondere kann der Behälter und/oder der Behälter- innenraum derart abgekühlt werden, dass die darin enthaltene flüssige Mate rialmischung, insbesondere die darin enthaltene heiße Metallschmelze, er starrt. Der Behälter und/oder der Behälterinnenraum kann dabei insbesonde re auf eine Raumtemperatur, beispielsweise etwa 21 Grad Celsius, abgekühlt werden. Der Behälter und/oder der Behälterinnenraum kann auf eine Tempe ratur von höchstens 300 Grad Celsius abgekühlt werden, bevorzugt höchstens 100 Grad Celsius abgekühlt werden, besonders bevorzugt höchstens 20 Grad Celsius abgekühlt werden. Der Behälter und/oder der Behälterinnenraum kann dabei insbesondere auf eine Temperatur von minimal -196 Grad Celsius abgekühlt werden, bevorzugt minimal -78 Grad Celsius abgekühlt werden, besonders bevorzugt minimal 20 Grad Celsius abgekühlt werden. Die abge führte Wärme kann rückgewonnen werden. Wie oben beschrieben kann eine stufenweise Abkühlung erfolgen. Dies kann vorteilhaft sein, um Wärme auf unterschiedlichen Temperaturniveaus rückzugewinnen.
Es kann beispielsweise eine dreistufige Abkühlung vorgenommen werden. Nachfolgend sei dies beispielhaft bei einem zumindest teilweise mit einer flüssigen Aluminiumlegierung befüllten Behälter beschrieben. Die erste Stufe der Abkühlung kann von etwa 700°C auf 500°C in einer geschlossenen Kühl strecke mit einem Luftstrom erfolgen. Dabei kann Heißluft mit Temperaturen bis hin zu 600°C, oder sogar höher, erzeugt werden. Damit kann beispielswei se eine Gasturbine antreibbar sein. Eine zweite Stufe der Abkühlung kann ebenfalls mit Luft oder auch Dampf erfolgen. Dabei kann der Behälter bei spielsweise von 500°C auf 200°C abgekühlt werden. Der dabei entstehende erhitze Luftstrom kann dem Betrieb eine Niederdruckdampfturbine oder zur Vorheizung von Schmelzgut dienen. Daraufhin kann der Behälter unter 200°C mittels Luftstrom gekühlt werden. Dies kann einer Trocknung des Schmelz guts oder zur Erzeugung eines Dampfes für die zweite Abkühl-Stufe dienen. Zusätzlich oder alternativ können mit der Wärmeenergie bei der Abkühlung Wärmepumpen betrieben werden, die eine erhöhte Effizienz für Wärmean wendungen, beispielsweise für Gebäude oder eine, bedeuten.
Nachfolgend werden mögliche Ausführungen eines in dem Verfahren an wendbaren Behälters detaillierter beschrieben.
Der Behälter umfasst eine Stützstruktur. Die Stützstruktur kann einen Innen raum bilden. Der Innenraum kann ausgebildet sein, eine Materialmischung mit einer Temperatur bis zu 800 Grad Celsius, vorzugsweise bis zu 1000 Grad Celsius, besonders bevorzugt bis zu 1600 Grad Celsius aufzunehmen. Der In nenraum kann dafür Schutzschichten umfassen, die den Innenraum zumindest bereichsweise auskleiden.
Die Stützstruktur kann zylinderförmig und hohl sein, wobei die obere Grund fläche des Zylinders zumindest teilweise als Einfüllöffnung ausgebildet sein kann . In einer Ausführung kann die Stützstruktur topfförmig sein.
Der Behälter und/oder die Stützstruktur kann aus Metall und/oder aus Kera mik sein. Beispielsweise kann der Behälter und/oder die Stützstruktur aus Bornitrid sein.
Der Behälter umfasst eine erste Öffnung zum Befüllen und/oder Entleeren der Materialmischung, vorzugsweise einer Metallschmelze, in den Innenraum bzw. aus dem Innenraum des Behälters.
Der Behälter ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er einer eingefüllten heißen Materialmischung, vorzugsweise einer Metallschmelze standhält. Un ter Standhalten ist dabei zu verstehen, dass der Behälter mindestens 3 Minu ten, vorzugsweise mindestens 15 Minuten, besonders bevorzugt mindestens 60 Minuten eine Materialmischung, vorzugsweise eine Metallschmelze mit einer Temperatur bis zu 800 Grad Celsius, vorzugsweise bis zu 1000 Grad Cel sius, besonders bevorzugt bis zu 1600 Grad Celsius aufnehmen kann, ohne derart zerstört oder beschädigt zu werden, dass darin enthaltenes Schutzgas und/oder Materialmischung austritt und/oder der Behälter nicht mehr gas dicht verschlossen werden kann. Umfasst die Materialmischung, vorzugsweise die Metallschmelze, Aluminium, so hält der Behälter vorzugsweise einerTem- peratur von mindestens 800° C stand. Umfasst die Materialmischung, vor zugsweise die Metallschmelze, Stahl, so hält der Behälter vorzugsweise einer Temperatur von mindestens 1600° C stand.
Die Materialmischung, vorzugsweise die Metallschmelze, kann in dem Behäl ter, wie oben beschrieben, abgekühlt werden. Der Behälter ist vorzugsweise derart ausgebildet, der Beanspruchung durch ein Abkühlen und ein damit ein- hergendes Ausdehnen der Materialmischung, vorzugsweise der Metall schmelze, standzuhalten. Ferner kann der Behälter derart ausgebildet sein, dass er nach einem Erstarren der Materialmischung, vorzugsweise der Metall schmelze, einem erneuten Erhitzen der Materialmischung, vorzugsweise der Metallschmelze, sodass diese wieder einen flüssigen Zustand annimmt, standhält. Der Behälter kann eine Stützstruktur umfassen, die Metall, bei spielsweise Weißblech, Stahl, insbesondere Baustahl, Edelstahl, Eisen, insbe sondere Eisenbasiswerkstoffe und/oder Nickelbasiswerkstoffe und/oder Wolf ram, insbesondere pulvermetallurgisch geformt und/oder Keramik, beispiels weise Graphit, Aluminiumoxid, Zirconiumoxid und/oder Bornitrid, und/oder Glas, beispielsweise Silikatglas, Boratglas, Borsilikat und/oder Phosphatische Gläser umfasst.
Der Behälter kann einen Korrosionsschutz umfassen. Das Behältermaterial kann alternativ von sich aus inert gegen gegenüber Umgebungsluft sein. Der Korrosionsschutz kann an einer Außenwand des Behälters aufgebracht sein, sodass der Behälter nicht oder nur unwesentlich mit einer Umgebungsluft reagiert. Insbesondere kann der Korrosionsschutz derart ausgebildet sein, dass er vor einer Korrosion bei hohen Temperaturen schützt, besonders be vorzugt bei Temperaturen, die zum Schmelzen der Materialmischung im Be- hälterinnenraum benötigt werden.
Beispielsweise kann als Korrosionsschutz eine aufgesprühte und durchge trocknete Schicht umfassend Bornitrid oder aus Bornitrid verwendet werden. Dies kann insbesondere bei der Verwendung von Aluminiumschmelze als Ma terialmischung vorteilhaft sein.
Der Behälterinnenraum kann, zumindest bereichsweise, mit einer Trenn schicht, vorzugsweise einer keramischen Trennschicht, beispielsweise umfas- send eine keramische Schlichte, ausgekleidet sein. Die Trennschicht kann iso lierend wirken und beispielsweise die Stützstruktur vor einer heißen Materi almischung schützen, die in den Behälter einbringbar ist. Die Trennschicht kann zusätzlich oder alternativ derart ausgebildet sein, dass sie Materialien umfasst, die wenig oder nicht mit einer einfüllbaren Materialmischung che misch reagieren. Die Trennschicht kann beispielsweise aus Bornitrid sein. Das Bornitrit kann beispielsweise auf eine Behälterinnenrauminnenfläche aufge sprüht sein. Dies kann insbesondere bei der Verwendung von Aluminium schmelze als Materialmischung vorteilhaft sein. Der Behälter kann aus einem handelsüblichen Stahlblech sein. Die Blechdicke kann beispielsweise mindes tens 0,3 mm, vorzugsweise mindestens 0,4 mm, besonders bevorzugt zumin dest 0,6 mm und/oder beispielsweise höchstens 1,4 mm, bevorzugt höchstens 1,2 mm, besonders bevorzugt höchstens 0,8 mm, ganz besonders bevorzugt 0,6 mm aufweisen. Der Behälter selbst kann aus Bornitrid sein, sodass eine zusätzliche Bornitrid Trennschicht nicht nötig ist.
Der Behälter kann eine zusätzliche Wärmeisolierung aufweisen. Die Wärmei solierung kann als Isolationsschicht ausgebildet sein, die zumindest bereichs weise den Innenraum des Behälters auskleidet oder zwischen dem Behälter- innenraum und der Trennschicht angeordnet ist. Die Wärmeisolierung kann außen an der Stützstruktur angeordnet sein. Die Wärmeisolierung in Form einer Isolationsschicht zumindest bereichsweise eine Außenwand des Behäl ters bedecken. Die Isolationsschicht kann Glaswolle und/oder Isolations schäume und/oder Gase, und/oder Vakuum umfassen. Zusätzlich oder alter nativ kann eine Wärmeisolierung als Zwischenschicht ausgebildet sein. Zusätz lich oder alternativ kann eine Wärmeisolierung in einer Zwischenschicht zwi schen einerTrennschicht und der Stützstruktur angeordnet sein.
Der Behälter kann aus einem bereits mit einer Trennschicht und/oder einer Isolationsschicht und/oder einem Korrosionsschutz beschichteten Material hergestellt werden und dann in eine Behälterform gebracht werden und/oder der Behälter kann zunächst in die Behälterform gebracht werden und darauf hin mit der Trennschicht und/oder der Isolationsschicht und/oder dem Korro sionsschutz beschichtet werden. Die erste Öffnung des Behälters kann gasdicht verschließbar sein. Die Öffnung kann derart ausgebildet sein, dass eine Materialmischung, insbesondere eine heiße Metallschmelze durch die Öffnung einfüllbar ist. Die Öffnung kann mit tels eines Deckels gasdicht verschließbar sein. Der Behälter kann einen Behäl
5 terdeckel zum gasdichten Verschließen der ersten Öffnung aufweisen. Der Behälterdeckel kann Dichtelemente zum gasdichten Verschließen der Behäl teröffnung umfassen. Der Deckel kann einen Klemmverschluss und/oder Schrauben und/oder Schellen und/oder ähnliche, für den Fachmann ge bräuchliche Verschlussmechanismen umfassen. Die Öffnung kann mit einem
10 Deckel abgedeckt werden. Der Deckel kann mit dem Behälter derart ver schweißbar sein. Der Deckel kann als Stopfen ausgebbildet sein, der die Öff nung reibschlüssig verschließt.
Bei einem Reibschluss durch Einpressen ist der Deckel und die Stützstruktur
15 typischerweise dicker ausgeführt als bei einem Verschweißen. Bei einem Ver schweißen kann der Deckel dünner ausgebildet sein. Wird der Deckel durch Bördeln mit dem Behälter verschlossen, kann die Materialstärke geringer als beim Verschweißen ausgebildet sein. Es ist möglich, dass der Behälter einen Absatz aufweist, so dass der Deckel mit Klemmschellen auf den Behälter ge
20 drückt werden kann. Die Dichtung kann durch Metall und/oder einen Dicht ring, vorzugsweise eine Kupferdichtring erfolgen.
Der Deckel kann eine oder mehrere der beschriebenen Trennschichten und/oder Wärmeisolationsschichten und/oder chemische Isolationsschichten
25 aufweisen.
Der Behälter kann zumindest eine weitere Öffnung aufweisen. Der Behälter kann eine Öffnung zum Entleeren und eine Öffnung zum Befüllen des Behäl ters aufweisen. Die Öffnungen können gasdicht verschließbar sein.
BO
Der Behälter kann zumindest ein Ein-Wege-Ventil und/oder zumindest ein Zwei-Wege-Ventil zum Steuern eines Gasdrucks im Behälterinnenraum auf weisen. Durch das Ein-Wege-Ventil kann beispielsweise Luft aus dem Behälter abgesaugt werden. Das Ein-Wege-Ventil kann alternativ derart ausgebildet
35 sein, dass Schutzgas durch das Ein-Wege-Ventil in den Behälterinnenraum eingebracht werden kann. Das Zwei-Wege-Ventil kann ausgebildet sein Luft aus dem Behälterinnenraum abzusaugen. Das Zwei-Wege-Ventil kann ausge bildet sein Schutzgas in den Behälterinnenraum einbringen zu können. Ein Ein- Wege-Ventil und/oder ein Zwei-Wege-Ventil können/kann an einer Oberseite des Behälters angeordnet sein. Ein Ein-Wege-Ventil und/oder ein Zwei-Wege- Ventil können/kann an dem Deckel angeordnet sein.
Der Behälter kann einen Schieber aufweisen, der eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Behälterinnenraums ermöglicht. Durch eine Verkleinerung des Behälterinnenraums kann ein Druck im Behälterinnenraum erhöht wer den. Dies kann vorteilhaft sein, um bei einer geöffneten Öffnung eine im Be hälter enthaltene Materialmischung, insbesondere eine Metallschmelze, defi niert aus dem Behälterinnenraum auszubringen.
Der Behälter kann ein Thermoelement zum Überwachen der Temperatur im Behälterinnenraum umfassen. Das Thermoelement kann in einem Schutzrohr angeordnet sein. Das Schutzrohr kann in den Behälterinnenraum ragen. Das Thermoelement kann zusätzlich oder alternativ am Boden des Behälterinnen raums und/oder an einer Behälterinnenraumwand angeordnet sein.
Der Behälter kann eine Sollbruchstelle zum zerstörenden Öffnen des Behälters aufweisen. Die Sollbruchstelle kann in einem Bereich geringer Wandstärke der Stützstruktur angeordnet sein. Die Stützstruktur kann dort eine Wandstärke von höchstens 10 mm, vorzugsweise höchstens 2 mm besonders bevorzugt höchstens 0,5 mm aufweisen. Die Stützstruktur kann im Bereich der Soll bruchstelle ein anderes Material und/oder eine andere Zusammensetzung als die übrige Stützstruktur umfassen. Dabei kann die Stützstruktur ein oder meh rere der oben bezüglich der Stützstruktur aufgeführten Materialien umfassen. Die Stützstruktur kann im Bereich der Sollbruchstelle eine Wandstärke von mindestens 0,1 mm, vorzugsweise mindestens 0,2 mm besonders bevorzugt mindestens 0,4 mm aufweisen. Selbstverständlich ist die Auswahl der Wand stärke von dem Material der Stützstruktur abhängig, einem Fachmann geläu fig und kann von diesen Werten abweichen.
Die Sollbruchstelle kann als Eindrücköffnung und/oder als Zugöffnung ausge bildet sein. Die Sollbruchstelle kann eine kreisflächige Form aufweisen, sodass sie durchstochen werden kann. Die Sollbruchstelle kann auch eine längliche Form, bzw. die Form einer unvollkommenen Ellipse oder eines Kreisbogens, aufweisen, sodass sie ähnlich einer Dose aus dem Lebensmittelbereich, aufge zogen werden kann. Die Sollbruchstelle kann ein Material aufweisen, dass lokal Durchschmolzen werden kann, beispielsweise mit einer Sauerstofflanze.
Die Sollbruchstelle und/oder die zweite Öffnung zum Entleeren des Behälters kann auf einer Unterseite des Behälters angeordnet sein. Eine in dem Behälter befindliche Materialschmelze kann die zweite Öffnung verschließen bzw. kann die Sollbruchstelle bedecken. Die zweite Öffnung bzw. die Sollbruchstelle kann derart ausgebildet sein, dass eine in dem Behälter befindliche Material schmelze durch ihre Oberflächenspannung in dem Behälter gehalten wird, selbst wenn die zweite Öffnung geöffnet ist bzw. selbst wenn die Sollbruch stelle zerstört ist. Die Materialschmelze kann aus der zweiten Öffnung bzw. der zerstörten Sollbruchstelle vorzugsweise erst heraustreten, wenn eine wei tere Öffnung in dem Behälter geöffnet wird, beispielsweise die oben be schriebene erste Öffnung durch Lösen des Deckels geöffnet wird oder bei spielsweise durch Öffnen eines am Behälter angeordneten Ventils. Durch die weitere Öffnung und/oder durch Öffnen des Ventils kann ein Gas, bspw. Luft oder ein Schutzgas, in den Behälter einströmen und die Materialschmelze kann aus der zweiten Öffnung bzw. der zerstörten Sollbruchstelle austreten. Eine derartig ausgebildete zweite Öffnung und/oder Sollbruchstelle kann den Vorteil haben, dass der Ort und/oder der Zeitpunkt der Entleerung von dem Ort und/oder dem Zeitpunkt der Öffnung der zweiten Öffnung, beispielsweise durch Öffnen eines zweiten Deckels und/oder Zerstören der Sollbruchstelle, abweichen kann. Vorteil kann ferner sein, dass etwaige, bei der (zerstören den) Öffnung entstehende, Späne/Bruchstücke nicht in eine Gussform fallen können. Ein Ventil kann insbesondere eine Dosierung des Materialschmelze austritts ermöglichen und/oder verbessern. Die zweite Öffnung und/oder die Sollbruchstelle kann eine Öffnungsfläche von zumindest 0,5 cm2, vorzugswei se zumindest 0,7 cm2, besonders bevorzugt zumindest 1 cm2 und/oder von höchstens 5 cm2, bevorzugt höchstens 3 cm2, besonders bevorzugt höchstens 1,5 cm2, beispielsweise etwa 1 cm2 aufweisen. Das Ventil und/oder die erste Öffnung können an einer Oberseite des Behälters angeordnet sein. Vorzugs weise ist eine Oberseite diejenige Seite des Behälters die bei einem mit Mate rialschmelze befüllten Behälter oberhalb eines Materialschmelze-Spiegels liegt, während eine Behälterunterseite bei einem mit Materialschmelze befüll- ten Behälter insbesondere unterhalb des Materialschmelze-Spiegels liegt.
Der Behälter kann ein Heiz- und/oder Kühlsystem zum Erhitzen und/oder Küh len des Behälterinnenraums umfassen.
Wie bereits im Hinblick auf das Verfahren zum Herstellen einer Materialpat rone beschrieben, kann der Behälter ein integriertes Wärmetauschersystem umfassen, insbesondere ein Heiz-/Kühlsystem zum Kühlen und/oder Heizen des Behälters und/oder des Behälterinnenraums. Das Heiz-/Kühlsystem kann als Leitungssystem zum Aufnehmen eines Wärmetauschermediums ausgebil det sein, insbesondere in Form eines in den Behälterinnenraum hineinragen den Wärmetauscherrohrs und/oder in Form von Leitungen, die in eine Behäl terwand, an der Stützstruktur anliegen und/oder in die Stütz- oder Trenn struktur eingebettet sind.
Das Wärmetauscherrohr kann mittig im Behälter angeordnet sein. Der Behäl ter kann über Anschlüsse verfügen, die insbesondere an einer Außenseite des Behälters angeordnet sein können. Eine externe Kühl- und/oder Heizvorrich tung kann mit diesen Anschlüssen zum Transportieren eines Wärmetau schermediums durch das Wärmetauscherrohr verbindbar sein. Am Wärme tauscherrohr kann zusätzlich oder alternativ gut wärmeleitendes Material, beispielsweise Aluminium und/oder Kupfer und/oder Warmarbeitsstahl mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten angebracht sein. Die Oberfläche des Wärmetauscherrohrs kann zumindest bereichsweise eine Mäanderförmige Form aufweisen oder die Form eines Schneekristalls. So kann die Oberfläche erhöht werden, sodass Kühl- und/oder Heizgeschwindigkeiten erhöht werden können.
Das Heiz-/Kühlsystem Leitungen kann Leitungen aufweisen, die mit einem Wärmetauschermedium gefüllt sind oder mit einem Wärmetauschermedium füllbar sind. Das Heiz-/Kühlsystem kann dafür an eine externe Heiz- und/oder Kühlquelle anschließbar sein. Die externe Heiz- und/oder Kühlquelle kann ein Wärmetauschermedium kühlen bzw. heizen und das Wärmetauschermedium in die am Behälter vorgesehenen Leitungen einbringen und nach dem Passie ren des Wärmetauschermediums durch die Leitungen das Wärmetauscher medium wieder entnehmen. Dafür kann das Heiz-/Kühlsystem einen Ein- gangsanschluss und einen Ausgangsanschluss umfassen. Das Heiz- /Kühlsystem kann zusätzlich oder alternativ eine am Behälter angeordnete Kühlvorrichtung und/oder Heizvorrichtung zum Erwärmen und/oder Kühlen des Wärmetauschermediums und/oder des Behälters und/oder Behälterin-
5 nenraums umfassen. Insbesondere kann das Heiz-/Kühlsystem derart ausge bildet sein, dass der Behälter und/oder der Behälterinnenraum derart erhitzt oder abgekühlt wird, dass eine darin einfüllbare Materialmischung durch Er hitzen von einem festen Zustand in einen flüssigen Zustand gebracht werden kann und/oder von einem flüssigen Zustand in einen festen Zustand durch
10 Abkühlen gebracht werden kann.
Das Heiz-/Kühlsystem kann derart ausgebildet sein, dass der Behälter und/oder der Behälterinnenraum auf eine Temperatur erhitzt bzw. abgekühlt werden kann, die den oben angegebenen, insbesondere materialabhängigen,
15 Temperaturen entspricht.
Das Heiz- und/oder Kühlsystem kann Heizelemente zum Erwärmen des Behäl- terinnenraums mittels Induktion oder Mikrowellen umfassen. Die Heizele mente können mittels Induktion oder Mikrowellen elektromagnetisch einkop
20 pelbar sein. Die Heizelemente können auch als magnetisch einkoppelbare Schicht ausgebildet sein. Heizelemente können zwischen der Stützstruktur und der Trennschicht angeordnet sein. Die Heizelemente können in der Trennschicht angeordnet sein.
25 Das Heiz- und/oder Kühlsystem kann als elektrisches Heizsystem mit Heiz drähten ausgebildet sein. Die Heizdrähte können zwischen einer Trennschicht und der Stützstruktur verlaufen und/oder in der Stützstruktur verlaufen und/oder an dieser anliegen und/oder in der Trennschicht verlaufen und/oder an dieser anliegen.
BO
Der Behälter kann eine Batterie oder einen Akkumulator aufweisen, die/der mit den Heizdrähten verbunden ist.
Das Heiz- und/oder Kühlsystem kann als chemisches Heizmittel ausgebildet
35 sein. Das Heiz- und/oder Kühlsystem kann insbesondere als Heizpulver oder Heizgel ausgebildet sein, das zum Heizen des Behälterinnenraums mittels ei- ner exothermen Reaktion aktivierbar ist. Das Heiz- und/oder Kühlsystem kann in einer Zwischenschicht zwischen Stützstruktur und Trennschicht oder in die Trennschicht und/oder in einer Wärmeisolationsschicht angeordnet sein.
5 Der Behälter kann zumindest eine Aufnahmevorrichtung für automatische Materialflusssysteme aufweisen. Insbesondere kann der Behälter eine Auf nahmevorrichtung für die Aufnahme in Magazine für den Druckguss aufwei sen.
10 Die Aufnahmevorrichtung kann an einer Außenseite des Behälters, vorzugs weise an der Stützstruktur angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Behälter Stapelfüße für das Stapeln in Transportstellagen aufweisen. Der Behälter kann ferner eine oder mehrere Aufnahmevorrichtung/en für das manuelle oder robotergestützte, sichere Heben einzelner oder mehrerer Be
15 hälter und/oder für das sichere Transportieren auf Paletten aufweisen. Vor zugsweise umfasst der Behälter über eine im Wesentlichen flächige und/oder ebene Oberseite und/oder Unterseite für vereinfachtes Stapeln. Ferner kann der Behälter Zurr-Ösen für das sichere Transportieren und/oder Haken und/oder Ösen für das Einrasten in Transportsystemen aufweisen.
20
Ferner betrifft die Anmeldung eine Materialpatrone zum Konservieren einer Materialmischung. Die Materialpatrone kann insbesondere durch ein oben beschriebenes Verfahren hergestellt werden. Die Materialpatrone eignet sich insbesondere sowohl für eine Materialmischung in Form einer heißen Metall
25 schmelze als auch für die feste Form der Materialmischung, vorzugsweise in Form einer abgekühlten, erstarrten Metallschmelze.
Die Materialpatrone umfasst einen Behälter gemäß einer oben beschriebenen Ausführung. Ferner umfasst die Materialpatrone eine Materialmischung, vor
BO zugsweise in flüssiger oder fester Form, insbesondere eine flüssig oder er starrt vorliegende Metallschmelze, sowie vorzugsweise ein in dem Behälter angeordnetes Schutzgas. Die oben in Bezug auf das Verfahren zum Herstellen der Materialpatrone sowie in Bezug auf den Behälter beschriebenen Merkma le können ebenfalls auf die Materialpatrone angewandt werden und umge
35 kehrt und werden der Übersichtlichkeit halber nicht erneut aufgeführt. In einer Ausführungsform kann die Materialpatrone derart ausgebildet sein, dass der Behälterinnenraum vollständig mit Materialmischung gefüllt ist, ins besondere zumindest 95% des Behälterinnenraums, bevorzugt zumindest 99% des Behälterinnenraums, besonders bevorzugt zumindest 99,9% des Behälte rinnenraums mit Materialmischung gefüllt ist.
Unter einer Materialpatrone kann vorliegend ein verschlossener Behälter ge füllt mit einem festen oder flüssigen Reinstoff und/oder einer festen und/oder zumindest teilweise flüssigen Materialmischung verstanden werden. Zum Bei spiel kann eine Materialpatrone eine Legierungspatrone sein. Eine Legie rungspatrone umfasst typischerweiser einen Behälter und eine darin enthal tene metallischen Legierung. Die Legierung kann dabei in flüssigem und/oder festen Zustand vorliegen. Die Materialpatrone kann auch eine eine Form- stoff/Binder-Patrone sein. Typischerweise umfasst eine Formstoff/Binder- Patrone einen Behälter und eine darin eingefüllte nichtmetallische Mischung aus Formstoffen mit Binder.
Des Weiteren umfasst die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zum Herstel len eines Gussprodukts aus einer Materialmischung. Die Materialmischung wird dabei insbesondere aus zumindest einer Materialpatrone gemäß obiger Beschreibung entnommen. Aus der Materialpatrone kann die Materialmi schung, vorzugsweise eine Metallschmelze, in eine Gussform abgegossen werden.
Der Behälter kann durch Erhöhen des Drucks im Behälter, vorzugsweise durch Einbringen von Schutzgas in den Behälter und/oder durch Minimieren des Aufnahmevolumens des Behälters, beispielsweise mittels eines Schiebers, zumindest teilweise, vorzugsweise in eine Gussform, entleert werden.
Der Behälter kann zusätzlich oder vorzugsweise alternativ zerstörend geöffnet werden. Dafür kann beispielsweise eine Sollbruchstelle aufgezogen werden, ein Loch eingestochen werden oder der Behälter lokal durchschmolzen wer den. In dem Behälter kann ein Überdruck vorherrschen. Dann kann sich der Behälter beim Öffnen des Behälters durch einen Druckausgleich entleeren.
Vor dem Entleeren des Behälters kann die Gussform, in die die Materialmi schung eingefüllt wird, mit Schutzgas gefüllt und/oder gespült werden. Vor dem Entleeren des Behälters kann der Gasdruck in der Gussform reduziert werden, vorzugsweise derart, dass ein Vakuum von vorzugsweise maximal 100 mbar, besonders vorzugsweise höchstens 10 mbar, ganz besonders be vorzugt höchstens 1 mbar, in der Gussform vorherrscht. Die Gussform kann auch zunächst mit einem Schutzgas gespült werden und dann ein Vakuum eingestellt werden.
In einer Ausführung des Verfahrens werden mehrere Materialpatronen in ein Materialpatronen-Magazin einer Druckgussanlage aufgenommen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird pro Gießzyklus die Materialmischung ei ner einzigen Materialpatrone verwendet. Es kann auch pro Gießteil die Mate rialmischung einer einzigen Materialpatrone verwendet werden. Alternativ können mehrere Gussprodukte aus einer Materialpatrone abgegossen wer den. Dafür kann eine Öffnung des Behälters zwischen den Abgüssen ver schlossen werden.
Alternativ können mehrere Behälter für einen Abguss serieller Art mittels Verwendung eines Gießtümpels oder parallel mittels Verwendung mehrerer Eingussöffnungen verwendet werden.
Der Gießtümpel kann ein Reservoir auf einer Oberseite der Form aus dem die Schmelze in die Form fließt bilden. So können mehrere Transportbehälter nacheinander in den Tümpel entleert werden, ohne dass es zu einem Abbruch der Formfüllung kommt, da der Tümpel eine Pufferfunktion erfüllt , während die Transportbehälter gewechselt werden.
Es können zusätzlich oder alternativ mehrere Einfüllöffnungen vorgesehen sein, so dass zum Beispiel zwei Gießlöffel gleichzeitig in die Form entleert werden können.
Die Materialpatrone kann vor dem Gießen aufgeheizt werden, vorzugsweise über Strahlung, Konvektion, Konduktion, Mikrowellen, Induktion und/oder elektrische Heizsysteme. Dafür kann es in einer externen Aufwärmvorrich tung angeordnet werden und/oder über ein in der Materialpatrone integrier tes Heizsystem aufgeheizt werden Die Aufwärmvorrichtung kann den Behälter von außen über Strahlung, bei spielsweise mittels Heizwendeln, erwärmen.
Der Behälter kann mittels Konvektion (Heißgas) von außen durch den Behälter hindurch aufwärmbar sein. Dabei kann der Behälter derart ausgebildet sein, dass er die Wärme gut leitet, insbesondere durch die Verwendung gut Wärme leitender Materialien Kupfer, Aluminium, Stähle (insbesondere Warmarbeits stähle). Vorzugsweise ist der Behälter derart ausgebildet, dass er dabei auf kommenden Temperaturen von bis zu 1600 Grad Celsius, zumindest bis zu 750 Grad Celsius zumindest bis zum Abschluss eines Entleervorgangs stand hält.
Zusätzlich oder alternativ kann die die Aufwärmvorrichtung den Behälter und dessen Innenraum über Konduktion (Wärmebad) erhitzen. Dabei kann der Behälter derart ausgebildet sein, dass er die Wärme gut leitet, insbesondere durch die Verwendung gut Wärme leitender Materialien wie Kupfer, Alumini um, Stähle (insbesondere Warmarbeitsstähle). Vorzugsweise ist der Behälter derart ausgebildet, dass er dabei aufkommenden Temperaturen von bis zu ... Grad Celsius zumindest bis zum Abschluss eines Entleervorgangs standhält.
Die Aufwärmvorrichtung kann den Behälter und/oder den Behälterinnenraum über elektromagnetische Felder (Mikrowellen oder Induktion) aufheizen. Da bei kann der Behälter durchlässig für elektromagnetische Felder sein oder im Falle einer schlecht ankoppelnden, zu schmelzenden Legierung, über eine gut ankoppelnde Innenbeschichtung verfügen, welche die zu schmelzende Legie rung über Wärmeleitung und, sobald die zu schmelzende Legierung flüssig ist, über Konvektion erhitzt.
Die vorliegende Anmeldung betrifft ferner ein Gussprodukt, das gemäß einem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Die oben beschriebenen Merkmale können dabei auf das Gussprodukt übertragen werden.
Der Behälter der Materialpatrone kann wiederverwendet werden. Dabei kann der Behälter nach dem Abguss rückgeführt werden, sodass er erneut mit der Materialmischung, vorzugsweise der gleichen Materialmischung befüllt wer den kann. Alternativ können die mit der Materialmischung in Kontakt ge- kommenen Teile des Behälters getauscht werden, so dass der Behälter für eine andere Legierung verwendet werden kann. Durch den Kontakt beschä digte Verschleißteile können ausgetauscht und wiederverwendet werden.
5 Beispielsweise kann die innere Trennschicht zumindest teilweise nach einer Verwendung der Materialpatrone entnommen werden. Eine neue Trenn schicht kann zumindest teilweise wieder in den Behälter eingebracht werden. Es kann auch der Bereich der Öffnung repariert und/oder ausgetauscht wer den. Beispielsweise kann ein Bereich vorgesehen sein, der zerstörend geöffnet
10 wurde. Dieser Bereich kann entfernt werden und mit einem neuen Deckel versehen werden. Teile des zumindest zerstörten Deckels können wiederver wendet werden. Beispielsweise können Ventile wiederverwendet werden. Zur Wiederverwendung kann alternativ oder zusätzlich die Stützstruktur von ei nem inneren, Verschleißeinsatz getrennt werden. Der Verschleißeinsatz kann
15 in dem Behälterinnenraum vorgesehen sein. Vorzugsweise kann eine Heiz- /Kühlvorrichtung, sofern der Behälter eine derartige umfasst, vom Behälter getrennt und wiederverwendet werden. Dafür ist die Heiz-/Kühlvorrichtung vorzugsweise modular aufgebaut. Die Heiz-/Kühlvorrichtung kann lösbar mit dem Behälter verbunden sein.
20
Zusätzlich oder alternativ kann eine zerstörte Öffnung des Behälters wieder repariert werden, zum Beispiel durch Ersetzen einer kaputten Öffnungseinheit durch eine neue Einheit mit intakter Öffnung. So können auch im Mehrweg system zerstörende Öffnungssysteme verwendet werden.
25
Alternativ kann der Behälter durch Zerdrücken auf ein kleines Volumen redu ziert werden und der Entsorgung/dem Recycling zugeführt werden.
Wie eingangs beschrieben, können Legierungen eine definierte Mischung von unterschiedlichen Metallen und Nichtmetallen darstellen. Die beschriebenen
BO Ausführungen der Erfindung lassen sich daher analog übertragen auf die Ver wendung von definiert gemischten Sand-Binder-Systemen, wie sie im Gieße reiwesen verwendet werden. Auch diese degradieren unter bestimmten Vo raussetzungen und werden daher in vielen Fällen kurz vor der Verwendung angemischt. Die Verwendung von Sand-Binder-Mischungen mit kontrollierten
35 Eigenschaften kann durch die Vermeidung von Degradation prozesstechnische Vorteile bieten. Ebenfalls lassen sich beschriebenen Ausführungen auf Zusatz- Stoffe im Gießereiwesen erweitern, die üblicherweise in der Gießerei vor Ort zeitnah zur Verwendung angemischt werden müssen, da sie einer zeitlichen Degradation aufgrund des Kontaktes zur Umgebungsluft unterliegen.
In einer Ausführung der Erfindung kann der Behälter automatisiert, beispiels weise mittels eines Industrieroboters, in einer Glocke einer Abfülleinrichtung angeordnet werden. Dabei kann ein noch näher zu beschreibender Deckel neben der Abfüllvorrichtung angeordnet werden. Die Glocke kann nach der Positionierung des Behälters und des Deckels gasdicht verschlossen werden. Die Glocke kann eine Leitung zum Einbringen von Schutzgas aufweisen. So kann eine Schutzgasatmosphäre in der Glocke eingestellt werden. Der Behäl ter kann mit Schutzgas gespült werden. Die Glocke kann eine weitere Leitung umfassen über die die Materialmischung, vorzugsweise eine definierte Me tallschmelze, in den Behälter eingebracht werden kann. Nach dem Einfüllen der Materialmischung kann der Behälter mit dem Deckel gasdicht verschlos sen werden. Daraufhin kann die Schutzgasatmosphäre in der Glocke aufgeho ben werden.
In einem Materialflusssystem kann der Behälter unter einer Gasdüse ange ordnet werden. Durch die Gasdüse kann Schutzgas in den Behälter einge bracht werden, wobei in dem Behälter enthaltene Luft zumindest teilweise verdrängt wird. Daraufhin wird der Behälter an einem Materialmischungstank angeordnet, beispielsweise unter einem Legierungstank, sodass die Material mischung in den Behälter eingefüllt werden kann. Daraufhin kann der Behäl ter an einer weiteren Station angeordnet werden, an der der Behälter gas dicht verschlossen wird.
In den Figuren werden beispielhafte Ausführungen der Erfindung näher erläu tert.
Fig. 1 (a) zeigt eine Materialpatrone in einer schematischen
Querschnittsansicht, ,
Fig. 1 (b) zeigt eine Materialpatrone gern. Fig. 1 (a) mit elektro magnetisch einkoppelbaren Heizelementen,
Fig. 1 (c) zeigt eine Materialpatrone gern. Fig. 1 (a) mit einem BO
Leitungssystem in Form von in eine Behälterwand inte grierten Leitungen zum Aufnehmen eines Wärmetau schermediums
Fig. 1 (d) zeigt eine Materialpatrone gern. Fig. 1 (a) mit einem Leitungssystem in Form eines in den Behälterinnenraum hineinragenden Wärmetauscherrohrs.
Fig. 1 (e) zeigt eine Materialpatrone gern. Fig. 1 (a) mit einem Leitungssystem in Form eines in den Behälterinnenraum hineinragenden Wärmetauscherrohrs sowie in eine Be hälterwand integrierten Leitungen zum Aufnehmen ei nes Wärmetauschermediums
Fig. 1 (f) zeigt eine Materialpatrone gern. Fig. 1 (a) mit einem elektrischen Heizsystem mit Heizdrähten.
Fign. 2 (a) und (b) zeigen eine Materialpatrone, die im Wesentlichen einer Materialpatrone gemäß Fig. 1 entspricht, wobei die Ma terialpatronen der Fig. 2 (a) und (b) jeweils ein Ventil umfassen.
Fig. 3 zeigt eine Materialpatrone mit einem Behälter mit ei nem Behälterdeckel, der mittels Bördeln an dem Behäl ter befestigt ist.
Fig. 4 zeigt eine Materialpatrone mit einem Behälter mit ei nem an die Behälteröffnung geschweißten Behälterde ckel.
Fig. 5 zeigt eine Materialpatrone gemäß Fig. 4, wobei die Ma terialpatrone einen zusätzlichen Außentopf umfasst.
Fig. 6 zeigt einen Einzelgussvorgang mit einer Materialpatrone gemäß einer der vorherigen Figuren.
Fig. 7 zeigt einen Einzelgussvorgang, der in den Wesentlichen Merkmalen dem der Fig. 6 entspricht, wobei ein Gieß tümpel eine serielle Anwendung von Patronen ermög licht.
Fig. 8 zeigt ein Materialpatronenmagazin.
Fig. 9 zeigt einen Gießvorgang bei dem parallel aus zwei Mate rialpatronen Materialmischungen entnommen werden.
Fig. 10 zeigt eine Abfüllvorrichtung und eine Verschlussstation zum Herstellen einer Materialpatrone.
Fig. 11 zeigt eine Materialpatrone mit einem Innenschieber.
Fig. 12 zeigt eine Materialpatrone mit einem Schmelzplättchen.
Fig. 13 zeigt eine Materialpatrone mit einem Plättchenver schluss.
Wiederkehrende Merkmale sind in den Figuren vorzugsweise mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 (a) ist eine mögliche Ausführungsform einer Materialpatrone 1 dar gestellt. Die Materialpatrone umfasst einen Behälter 10 mit einer topfförmi gen Stützstruktur 101, die einen Behälterinnenraum 102 bildet. Die Stütz struktur 101 der Figur 1 hat eine kreisrunde Bodenfläche 103 und entspre chend nach außen gewölbt ausgebildete Seitenwände, sodass die Stützstruk tur die Form eines nach oben geöffneten Hohlzylinders aufweist. Die Stütz struktur 101 umfasst beispielsweise Graphit, Aluminiumoxid, Zirconiumoxid und/oder Bornitrid, Glas, beispielsweise Silikatglas, Boratglas, Borsilikat und/oder Phosphatische Gläser. Zusätzlich oder alternativ umfasst die Stütz struktur Weißblech, Stahl (Baustahl), Edelstahl, Eisen, Eisenbasiswerkstoffe und/oder Nickelbasiswerkstoffe und/oder Wolfram (pulvermetallurgisch ge formt).
Der Behälter umfasst einen Deckel 105, der eine nach oben weisende Behäl- teröffnung 106 gasdicht verschließt. Dafür ist der Deckel 105 als Stopfen aus geführt, der die Behälteröffnung 106 reibschlüssig verschließt. Der Behälter deckel 105 weist die Form eines sich nach unten verjüngenden Kegelstumpfes auf. Die Behälteröffnung weist eine gegenüber der Lotrechten L geneigte Sei tenwand 107 auf, die mit der Form der Behälteröffnung 106 korrespondiert. Der Deckel 105 verschließt die Behälteröffnung 106 mittels einer Presspas sung.
Der Behälterinnenraum 102, nach oben begrenzt durch den Deckel 105, seit lich begrenzt durch die Seitenwände des Behälters 10 und nach unten be grenzt durch die Bodenfläche 103, ist mit einer Trennschicht 104 ausgekleidet. Die Trennschicht ist als keramische Trennschicht ausgeführt und umfasst Bor nitrid, Teflon, Titannitrid, Graphit, silikonhaltige Trennmittel, Mineralöl-haltige Mittel, Wachs-haltige Mittel und/oder Trennstoffe umfassend R-Polysiloxane. Die Trennschicht 104 ist hitze- und kältebeständig und schützt die Stützstruk tur 101 vor thermischen Einflüssen. Der Behälter 10 ist teilweise mit einer Materialmischung 108, im vorliegenden Beispiel mit einer Stahllegierung, ge füllt. Ferner ist ein Schutzgas 109, im vorliegenden Fall Argon, im Behälterin nenraum 102 angeordnet.
Im Bereich der Bodenfläche 103 des Behälters 10 ist eine Sollbruchstelle 110 vorgesehen. In dem Bereich der Sollbruchstelle 110 ist eine Materialstärke der Stützstruktur verringert, sodass die Sollbruchstelle 110 zumindest bereichs weise gegenüber der Seitenwand und/oder gegenüber der weiteren Boden fläche eine um zumindest 20 Prozent verringerte Dicke, vorzugsweise um zu mindest 30 Prozent verringerte Dicke, besonders bevorzugt zumindest 50 Pro zent verringerte Dicke aufweist. An der Sollbruchstelle 110 kann der Behälter zerstörend, beispielsweise durch Einstechen, geöffnet werden. Im Ausfüh rungsbeispiel der Figur 1 ist der Bereich der Sollbruchstelle im Wesentlichen kreisrund ausgebildet. Die Materialstärke der Sollbruchstelle 110 nimmt von einem äußeren Kreisbereich zu einem Kreismittelpunkt 111 der Sollbruchstel le 110 kontinuierlich ab, sodass der Kreismittelpunkt 111 den Bereich der ge ringsten Materialstärke ausbildet. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Sollbruchstelle 110 eine andere Form aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann statt oder neben einer kontinuierlichen Abnahme der Materialstärke eine sprunghafte Abnahme der Materialstärke vorgesehen sein. Die Stützstruktur 101 weist, außer im Bereich der Sollbruchstelle 110, vorlie gend eine Materialstärke von zumindest 1 mm auf, vorzugsweise zumindest 2 mm, besonders bevorzugt zumindest 5 mm. Die Stützstruktur 101 weist, au ßer im Bereich der Sollbruchstelle 110, vorliegend eine Materialstärke von höchstens 20 mm auf, vorzugsweise höchstens 10 mm, besonders bevorzugt höchstens 6 mm. Im Bereich der Sollbruchstelle 110, insbesondere im Bereich der geringsten Materialstärke der Sollbruchstelle 110, hier also im Kreismit telpunkt 111, weist die Stützstruktur eine Materialstärke von zumindest 0,5 mm auf, vorzugsweise zumindest 1 mm, besonders bevorzugt zumindest 2,5 mm und/oder eine Materialstärke von höchstens 10 mm auf, vorzugsweise höchstens 5 mm, besonders bevorzugt höchstens 3 mm.
Der Behälter 10 kann ein Heiz- und/oder Kühlsystem zum Erhitzen und/oder Kühlen des Behälterinnenraums 102 umfassen.
In Fig. 1 (b) ist die Materialpatrone gemäß Fig. 1 (a) dargestellt, wobei die Trennschicht 104 Heizelemente 112 zum Erwärmen des Behälterinnenraums mittels Induktion oder Mikrowellen umfasst. Die Heizelemente 112 sind mit tels Induktion oder Mikrowellen elektromagnetisch einkoppelbar. Die Heiz elemente 112 sind in einer Vergrößerung eines Ausschnitts derTrennschicht 104 beispielhaft dargestellt.
In Fig. 1 (c) ist die Materialpatrone gemäß Fig. 1 (a) dargestellt, wobei die Ma terialpatrone ein Leitungssystem umfasst. Dafür sind Leitungen 113 in die Stützstruktur 101, hier in die die Behälterwand und den Behälterboden 103, integriert. Die Leitungen 113 verfügen über Anschlüsse (nicht gezeigt), über die ein Wärmetauschermedium in die Leitungen 113 hineingepumpt und wie der abgepumpt werden kann. Die Materialpatrone kann ferner eine Heiz- Kühlvorrichtung umfassen. Die Heiz-Kühlvorrichtung kann das Wärmetau schermedium umfassen. . Die Heiz-Kühlvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie das Wärmetauschermedium aufheizen und/oder abkühlen kann, beispielsweise mittels Gas oder Strom. Die Heiz-Kühlvorrichtung kann eine Pumpe aufweisen, um das Wärmetauschermedium durch die Leitungen 113 zu befördern. In Fig. 1 (d) ist die Materialpatrone gemäß Fig. 1 (a) dargestellt, wobei die Ma terialpatrone ein Leitungssystem in Form eines in den Behälterinnenraum 102 ragenden Wärmetauscherrohrs 114 umfasst. Das Wärmetauscherrohr 114 verfügt über Anschlüsse (nicht gezeigt), über die ein Wärmetauschermedium in das Wärmetauscherrohr 114 hineingepumpt und wieder abgepumpt wer den kann. Die Materialpatrone kann ferner eine Heiz-Kühlvorrichtung umfas sen. Die Heiz-Kühlvorrichtung kann das Wärmetauschermedium umfassen.
Die Heiz-Kühlvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie das Wärme tauschermedium aufheizen und/oder abkühlen kann, beispielsweise mittels Gas oder Strom. Die Heiz-Kühlvorrichtung kann eine Pumpe aufweisen, um das Wärmetauschermedium durch das Wärmetauscherrohr 114 zu befördern.
In Fig. 1 (e) ist die Materialpatrone gemäß Fig. 1 (c) dargestellt, wobei das Lei tungssystem ferner ein in den Behälterinnenraum 102 ragendes Wärmetau scherrohrs 114 gemäß Figur 1 (d) umfasst. Leitu ngssyste, 113,114 verfügt über Anschlüsse (nicht gezeigt), über die ein Wärmetauschermedium in die Leitun gen 113 und das Wärmetauscherrohr 114 hineingepumpt und wieder abge pumpt werden kann. Die Materialpatrone kann ferner eine Heiz- Kühlvorrichtung umfassen. Die Heiz-Kühlvorrichtung kann das Wärmetau schermedium umfassen. Die Heiz-Kühlvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie das Wärmetauschermedium aufheizen und/oder abkühlen kann, beispielsweise mittels Gas oder Strom. Die Heiz-Kühlvorrichtung kann eine Pumpe aufweisen, um das Wärmetauschermedium durch das Wärmetau scherrohr 114 und die Leitungen 113 zu befördern.
In Fig. 1 (f) ist die Materialpatrone gemäß Fig. 1 (a) dargestellt, wobei der Be hälter 10 ein Heiz- und/oder Kühlsystem zum Erhitzen und/oder Kühlen des Behälterinnenraums 102 umfasst. Das Heiz- und/oder Kühlsystem ist als elektrisches Heizsystem mit Heizdrähten 115 ausgebildet, die in die Stütz struktur eingelassen sind. Die Heizdrähte können zusätzlich oder alternativ zwischen der Trennschicht 104 und der Stützstruktur 101 verlaufen und/oder in die Trennschicht eingelassen sein. Die Materialpatrone gemäß Fig. 1 (f) kann an ein externes Stromnetz anschließbar sein, dafür beispielsweise einen Netzstecker aufweisen, oder eine Batterie und/oder einen Akku umfassen (nicht gezeigt) mit dem das Heiz-/Kühlsystem betrieben werden kann. Die Materialpatronen der Fign. 1 (a) bis 1 (f) können zusätzlich oder alternativ zu den beschriebenen Heiz-Kühlsystemen ein chemisches Heizmittel aufwei sen. Dieses kann insbesondere als Heizpulver oder Heizgel ausgebildet sein und zum Heizen des Behälterinnenraums mittels einer exothermen Reaktion aktivierbar sein. Vorzugsweise ist das chemische Heizmittel in einer Zwischen schicht zwischen Stützstruktur 101 und Trennschicht 104 angeordnet.
Die Materialpatronen der Fign. 1 (a) bis 1 (f) können ein in einem Schutzrohr angeordnetes Thermoelement zum Überwachen der Temperatur im Behälter- innenraum umfassen. Das Thermoelement kann auch in der Trennschicht an geordnet sein.
Die Behälter 10 der Figuren 1 (a) bis 1 (f) können zumindest eine Aufnahme vorrichtung für automatische Materialflusssysteme aufweisen. Insbesondere kann der jeweilige Behälter 10 eine Aufnahmevorrichtung für die Aufnahme in Magazine für den Druckguss aufweisen.
Die Aufnahmevorrichtung kann an einer Außenseite des Behälters, vorzugs weise an der Stützstruktur 101 angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Behälter Stapelfüße für das Stapeln in Transportstelllagen aufweisen. Der Behälter 10 kann ferner eine oder mehrere Aufnahmevorrichtung/en für das manuelle oder robotergestützte, sichere Heben einzelner oder mehrerer Behälter 10 und/oder für das sichere Transportieren auf Paletten aufweisen. Vorzugsweise umfasst der Behälter 10 über eine im Wesentlichen flächige und/oder ebene Oberseite und/oder Unterseite für vereinfachtes Stapeln. Ferner kann der Behälter Zurr-Ösen für das sichere Transportieren und/oder Haken und/oder Ösen für das Einrasten in Transportsystemen aufweisen.
Die Figuren 2 (a) und 2 (b) zeigen jeweils eine Materialpatrone 1, die im We sentlichen der Materialpatrone der Figur 1 (a) entspricht. Die Materialpatrone der Figur 2 kann ferner einige oder alle Merkmale, insbesondere die Merkma le betreffend die Heiz-/Kühlsysteme, der Figuren 1 (b) - 1 (f) aufweisen.
Der Deckel 105 des Behälters 10 der Figur 2 (a) umfasst ein Ventil 201, vor zugsweise ausgebildet als Gasventil. Über das Ventil 201 kann Schutzgas in den Behälterinnenraum 102 eingebracht und/oder abgelassen werden. Ferner kann durch das Ventil 201 Luft aus dem Behälterinnenraum 102 abgepumpt werden. Das Ventil 201 weist eine Ventilaktorik 202 auf und ist als Zylinder ventil zum Drehen ausgebildet. Auch andere Ventile können vorgesehen sein, um Schutzgas und oder Luft in den Behälter 10 einzubringen und/oder zu ent nehmen.
Der Behälter der Figur 2 (b) umfasst einen Deckel 105, der mittels Rändeln an dem Behälter befestigt ist und derart die Behälteröffnung 106 gasdicht ver schließt. Der Deckel 105 weist ein Zwei-Wege-Ventil 203 auf. Über das Ventil 203 kann Schutzgas in den Behälterinnenraum 102 eingebracht und/oder ab gelassen werden. Ferner kann durch das Ventil 201 Luft aus dem Behälterin nenraum 102 abgepumpt werden. Die Stützstruktur des Behälters umfasst Haltevorrichtungen 204 als Aufnahmevorrichtung, um eine Transportabilität des Behälters bzw. der Materialpatrone zu verbessern.
Die Figur 3 zeigt eine Materialpatrone umfassend einen Behälter 10 mit einem Deckel 105. Die wesentlichen Merkmale des Behälters 10 der Figur 3 entspre chen denen der vorherigen Figuren. Der Deckel 105 sowie ein Behälterboden 105' sind mittels Bördeln an den Behälterseitenwänden angebracht. Die Stützstruktur 101 des Behälters sowie der Deckel 105 und der Boden 105' sind aus Blech. Der Deckel 105 sowie der Boden 105' weisen gegenüber den Behäl terseitenwänden gasdichte Fügestellen 301 auf. Die Materialmischung 108 füllt zumindest zu 95 %, bevorzugt zumindest zu 99%, besonders bevorzugt zu 99,9% des Behälterinnenraums 102 aus. Der Behälterinnenraum 102 umfasst einen Schutzgasrest der maximal 5%, bevorzugt maximal 1% besonders be vorzugt maximal 0,1% des Behälterinnenraumvolumens ausfüllt.
Die Figur 4 zeigt eine Materialpatrone umfassend einen Behälter 10 mit einem Deckel 105. Die wesentlichen Merkmale des Behälters 10 der Figur 4 entspre chen denen Figur 1 bis 2, wobei der Deckel 105 des Behälters der Figur 4 die Öffnung 106 des Behälters 10 stoffschlüssig verschließt. Die Stützstruktur 101 sowie der Deckel 105 sind aus Stahl. Der Deckel 105 weist einen Zentrierab satz 401 auf, der an der Behälteraußenwand anliegt. Der Deckel 105 kann derart beim Auflegen auf die Behälteröffnung 106 zum Schließen des Behäl ters auf der Öffnung zentriert werden. Der Deckel 106 ist derart mit der Stütz struktur 101 verschweißt, dass die Öffnung 106 des Behälters 10 durch die Schweißnaht 402 gasdicht verschlossen ist.
Die Figur 5 zeigt eine Materialpatrone 1 mit einem Behälter gemäß Figur 4. Die Materialpatrone der Figur 5 umfasst ferner einen Außentopf 501, der hohlzylinderförmig ausgebildet ist und an seiner Oberseite eine Öffnung 502 zur Aufnahme des Behälters gemäß Fig. 4 aufweist. Der Außentopf 501 um fasst eine Zwischenschicht 503, die in den Seitenwänden des Hohlzylinders des Außentopfes 501 angeordnet ist. Die Zwischenschicht kann als Wärmeiso lationsschicht ausgebildet sein. Alternativ kann die Zwischenschicht ein Heiz pulver zum Aufheizen des Behälters umfassen. Das Heizpulver kann nach Akti vierung eine exotherme Reaktion durchführen, sodass der Behälter 10 aufge heizt wird. An einer Unterseite des Außentopfes 501 ist eine Öffnung 504 vor gesehen. Diese untere Öffnung 504 des Außentopfes 501 ist mit einem Deckel 505 verschließbar. Der Deckel 505 kann beispielsweise in die Öffnung 504 ein geschraubt sein. Der Deckel dient insbesondere als Schutzdeckel zum Schüt zen der Sollbruchstelle 110 vor Beschädigung und/oder als Schutz vor Hitze- /Wärmebelastung durch heiße Materialmischung 108 im Inneren des Behäl ters 10.
Figur 6 zeigt einen Einzelgussvorgang mit einer Materialpatrone 1 gemäß Fi gur 2 (a). Die Materialpatrone 1 wird in einer durch den Pfeil 603 gekenn zeichneten Richtung in eine Einstechvorrichtung 601 aufgesetzt. Die Einstech vorrichtung 601 umfasst einen Einstechdorn 602, der die Sollbruchstelle 110 der Materialpatrone durchstößt. Dadurch wird der Behälter 10 an seiner Un terseite geöffnet. An das Ventil 201 wird eine Schutzgasquelle angeschlossen, sodass Schutzgas, dargestellt durch den Pfeil 604 in den Behälterinnenraum 102 über das Ventil 201 eingedüst wird. Dies erhöht den Druck in Richtung 605 im Behälter 10, sodass die in der Materialpatrone 1 enthaltene Material mischung 109 durch eine Öffnung im Einstechdorn 602 in einen Einguss 607 einer Gussform 606 eingebracht wird. Durch das kontrollierte Eindüsen des Schutzgases wird die Materialpatrone gleichmäßig entleert, Lufteinwirbelun gen am Einguss werden vermindert oder sogar verhindert. Die Materialmi schungsflussrichtung ist schematisch durch den Pfeil 611 dargestellt. Der Ein stechdorn schließt mit der eingestochenen Öffnung in dem Behälter vorzugs weise gasdicht ab, sodass die Materialmischung beim Einbringen in die Guss form nicht oder nur wenig mit Umgebungsluft in Kontakt kommt. Ferner ist die Einstechvorrichtung möglichst dicht abschließend mit der Gussform ver bunden, sodass die Materialmischung nicht oder nur wenig mit Umgebungs luft in Kontakt kommt. Das über das Ventil 201 eingedüste Schutzgas bewirkt einen Transport der Materialmischung durch einen Gießlauf 608 der Gussform 606 in eine Gießkavität 609 der Gussform 606. In der Gießkavität enthaltene Luft, oder im Falle einer mit Schutzgas gespülten Gussform darin enthaltenes Schutzgas dargestellt durch die Pfeile 612, kann durch Entgasungsbohrungen 610 entweichen. Die Gießkavität 609 kann durch kontrolliertes Eindüsen des Schutzgases über das Ventil 201 somit kontrolliert mit Materialmischung 109 aus der Materialpatrone 1 gefüllt werden.
Fig. 7 zeigt einen Einzelgussvorgang, der in den wesentlichen Merkmalen dem der Fig. 6 entspricht, wobei ein Gießtümpel 701 eine serielle Anwendung von Materialpatronen 1 ermöglicht. Die Einstechvorrichtung 603 der Fig. 7 hat eine gegenüber der Einstechvorrichtung der Figur 6 höhere seitliche Führung. So kann die Materialpatrone 1 entlang ihrer Seitenfläche besser gestützt wer den. Über dem Einguss 607 weist die Gussform 606 der Figur 7 einen Gießtü mpel 701 auf zum Puffern der Materialmischung auf. So kann eine Material patrone 1 gewechselt werden, ohne dass während eines Gießvorgangs Luft in den Gießlauf 608 gerät und damit die Qualität des Gussteils beeinflusst. Die benötigte Menge an Materialmischung für den Guss eines Gießteils , d.h. zum Füllen der Gießkavität 609, kann somit aus einer oder aus mehreren Material patronen realisiert werden. Die Materialpatrone 1 wird mittels eines Schie bers 702 in Richtung des Pfeils 703 zusammengedrückt. Somit wird das Volu men in dem Behälterinnenraum 102 verringert und Materialmischung 109 wird durch die Öffnung im Einstechdorn 602 in den Gießtümpel gedrückt. Aus dem Gießtümpel fließt die Materialmischung 109 weiter durch den Gießlauf 608 in die Gießkavität 609, aus der enthaltene Gase durch Entgasungsbohrun gen 610 entweichen können, wie bereits im Hinblick auf Figur 6 beschrieben.
Figur 8 zeigt ein Materialpatronenmagazin 801 zum Aufnehmen mehrerer Materialpatronen 1. Im vorliegenden Beispiel sind vier Materialpatronen 1 in dem Materialpatronenmagazin 801 angeordnet, selbstverständlich sind je nach Gussform und Anwendung verschiedene Anzahlen an Materialpatronen 1 möglich. Die Materialpatronen 1 entsprechen einer oben beschriebenen Materialpatronen 1. Das Materialpatronenmagazin 801 umfasst vertikal be- wegliche Trennböden 802, auf denen Materialpatronen angeordnet und in vertikaler Richtung transportiert werden können. Die Materialpatronen 1 der obigen Zeichnungen sind um 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so- dass die Sollbruchstelle 110 nach rechts zeigt. Die Materialpatronen sind übereinander jeweils eine pro beweglichem Boden 802 in dem Materialpatro nenmagazin 801 angeordnet. Zum Befüllen der Gießkavität 609 der Gussform 606 wird eine Materialpatrone 1, die sich auf der Höhe eine Eingussöffnung 803 befindet, von einem Druckstempel 804 in horizontaler Richtung nach rechts gegen einen Anschlag geschoben. Der Druckstempel 804 läuft vorzugs weise in einer Führung 805. Der Druckstempel 804 wird nach dem Anschlag der Materialpatrone 1 an einem Vorsprung des Materialpatronenmagazins 801 oder einer Entleervorrichtung weiter nach rechts bewegt, sodass die Ma terialpatrone zusammengedrückt wird. Durch das Zusammendrücken wird das Volumen im Inneren der Materialpatrone verringert, sodass der Innendruck steigt und die Sollbruchstelle 110 aufgebrochen wird. Alternativ kann auch ein Einstechdorn 602 oder eine ähnliche Einstechvorrichtung 601 zum Öffnen der Sollbruchstelle 110 vorgesehen sein. Die Materialmischung wird durch den erhöhten Druck in die Eingussöffnung 803 und in die Gießkavität 609 getrie ben. Nach der Entleerung der Materialpatrone 1 kann eine Auswerfklappe 806 geöffnet werden, sodass die Materialpatrone aus der Entleervorrichtung 807 fällt. Der Druckstempel 804 fährt zurück in die linke Ausgangsposition. Die vertikal beweglichen Böden 802 fahren eine weitere Materialpatrone nach unten auf die Höhe der Eingussöffnung 803, sodass der Druckstempel 804 diese zur Entleerung wieder nachts rechts verschieben und daraufhin zusam mendrücken kann. Derart kann ein automatisiertes Gießen vereinfacht wer den.
Figur 9 zeigt einen Gießvorgang bei dem parallel aus zwei Materialpatronen Materialmischungen entnommen werden, um diese in eine einzige Gießkavi tät 609 einer Gussform 606 einzubringen. Die Materialpatronen 1 entspre chen denen der Figur 2 (a). Die Merkmale der Gießvorrichtung der Figur 6 so wie der entsprechende Verfahrensablauf sind analog auf die Gießvorrichtung der Figur 9 übertragbar, wobei gleichzeitig zwei Materialpatronen 1 entleert werden.
Figur 10 zeigt eine Abfüllvorrichtung 901 und eine Verschlussstation 912. Die Abfüllvorrichtung 901 ist in vertikaler Richtung beweglich. Die Abfüllvorrich tung 901 umfasst einen Materialmischungstank 902 in dem Materialmischung 109, beispielsweise eine Metalllegierung, angeordnet ist. Die Materialmi schung 109 liegt in flüssiger Form vor. Der Materialmischungstank 902 der Figur 10 weist einen Deckel 903 auf, der einen Innenraum des Materialmi schungstanks 902 gasdicht abdichtet. So kann gewährleistet werden, dass die enthaltene Materialmischung 109 möglichst wenig mit Umgebungsluft in Kon takt kommt und damit eine Degradation vermindert wird. In anderen Ausfüh rungsbeispielen kann der Materialmischungstank 902 alternativ keinen Deckel 903 oder einen Deckel 903 aufweisen, der nicht gasdicht verschlossen bzw. verschließbar ist. Die Abfüllvorrichtung 901 wird in eine obere Position verfah ren, damit ein Behälter unter der Abfüllvorrichtung 901 angeordnet werden kann. Ein Behälter 10 gemäß einer der obigen Ausführungen wird unter dem Materialmischungstank 902 angeordnet. Die Abfüllvorrichtung 901 wird in eine untere Position verfahren. Die Behälteröffnung 106 weist nach oben zum Materialmischungstank 902. Ein Einfüllrohr 904 des Materialmischungstanks 902 ragt in den Behälterinnenraum 102 und verbindet den Materialmi- schungstankinnenraum mit dem Behälterinnenraum 102. Die Abfüllvorrich tung 901 umfasst eine Glocke 905, die einen Raum 906 zwischen dem Behäl ter 10 und dem Materialmischungstank 902 gasdicht abdichtet. Über eine Gasleitung 907, die durch eine Seitenwand der Glocke 905 verläuft und in den Behälter 10 hineinragt, wird Schutzgas, exemplarisch dargestellt durch den Pfeil 908, eingebracht, sodass der Behälterinnenraum 102 mit Schutzgas ge spült wird. Über eine weitere oder dieselbe Leitung 907 kann Luft in Richtung des Pfeils 908' verdrängt und/oder abgepumpt werden. In dem Innenraum 906 der Glocke 905 kann so eine Schutzgasatmosphäre eingestellt werden.
Ein vertikal beweglicher Stopfen 909 verschließt eine Ausgangsöffnung 910 des Materialmischungstanks 902. Wird der Stopfen 909 nach oben verscho ben, wird die Ausgangsöffnung 910 freigegeben und die flüssige Materialmi schung 109 tritt durch das Einfüllrohr 904 aus und wird in den Behälterinnen raum 102 eingebracht. So kann durch die Stopfenbewegung ein Einfüllvorgang kontrolliert werden. Nach dem Einfüllen der Materialmischung 109 wird die Abfüllvorrichtung nach oben verschoben. Der mit Materialmischung 109 ge füllte Behälter wird, beispielsweise über ein Förderband 911, zu einer Ver schlussstation 912 gebracht, dargestellt durch den Pfeil 913. Die Verschluss- Station 912 umfasst eine vertikal bewegliche Haltevorrichtung 914 für einen Deckel 105. Ein Deckel 105 ist in der Haltevorrichtung 914 angeordnet. Der mit Materialmischung 109 befüllte Behälter 10 wird unter der Haltevorrich tung 914 angeordnet. Die Haltevorrichtung 914wird nach unten bewegt und die Öffnung 106 des Behälters 10 wird mit dem Deckel 105 gasdicht verschlos sen. Dafür kann die Verschlussstation 912 beispielsweise einen Einpresstem pel 915 umfassen, der den Deckel 105 in die Behälteröffnung 106 einpresst. In anderen Ausführungsbeispielen kann an der Verschlussstation der Deckel 105 anderweitig gasdicht mit der Behälteröffnung 106 verbunden werden. Bei spielsweise kann der Deckel 105 verschweißt oder verklemmt werden. Es sei insbesondere auf die obigen Ausführungen im allgemeinen Beschreibungsteil verwiesen. Nach dem Verschließen der Behälteröffnung 106 mit dem Deckel 105 ist eine Materialpatrone 1 gemäß obiger Ausführungen hergestellt. Wie oben beschrieben, kann nochmals Schutzgas in die Materialpatrone eingedüst werden und/oder Luft abgepumpt werden. Die Materialpatrone 1 kann abge kühlt werden, sodass die Materialmischung 109 darin erstarrt. Die Material patrone 1 kann gelagert werden. Die Materialpatrone 1 kann auch direkt zu einer Gießstation verbracht werden.
In einer Ausführungsform können die Abfüllvorrichtung und die Verschlusssta tion in einem gasdicht abdichtbaren Raum 916 angeordnet werden. In dem Raum 916 kann eine Schutzgasatmosphäre eingestellt werden, sodass eine Degradation der Materialmischung während des Transports zur Verschlusssta tion vermieden oder gar verhindert wird.
Die Figuren 11 bis 13 zeigen weitere Ausführungsbeispiele von Materialpatro nen 1. Die dort beschriebenen Materialpatronen 1 können beispielsweise in einem Einzelgussvorgang gemäß Figur 6 oder 7, in einem Materialpatronen magazin gemäß Figur 8, einem Gießvorgang gemäß Figur 9 oder in einer Ab fülleinrichtung gern. Figur 10 verwendet werden.
Die in den Figuren 1 bis 13 beschriebenen Merkmale können beliebig mitei nander kombiniert werden. Die dargestellten Ausführungsbeispiele sind nicht beschränkend zu verstehen.
Figur 11 zeigt eine Materialpatrone 1, die in ihren wesentlichen Merkmalen mit den oben beschriebenen Materialpatronen 1 übereinstimmt. Der Deckel 105 der Materialpatrone 1 der Figur 11 ist mittels Klemmen 1001 mit der Stützstruktur verbunden, um den Behälterinnenraum 102, insbesondere die Behälteröffnung 106, gasdicht zu verschließen. Die Materialpatrone 1 der Fi gur 11 (a) ist mit einer Materialmischung 109 nahezu vollständig befüllt. Die Materialpatrone 1 umfasst einen vertikal bewegbaren Innenschieber 1002 mit einer Aktorikstange. In der Fig. 11 (a) ist der Innenschieber 1002 in einer obersten Position angeordnet. In Fig. 11(b) ist der Innenschieber 1002 gegen über der in Fig. 11 (a) gezeigten in einer nach unten verschobenen Position angeordnet.
Zur Füllung der Materialpatrone 1 wird die Materialpatrone 1 mit einer Öff nung 1003 in eine flüssige Materialmischung 109 eingetaucht oder auf einen Füllstutzen direkt über der flüssigen Materialmischung 109 aufgesetzt. Der Innenschieber 1002 wird dann von einer untersten Position nach oben gezo gen. Dadurch entsteht im Behälterinnenraum 10 ein Unterdrück und die Ma terialpatrone 1 wird mit Materialmischung 109 befüllt. füllt sich die Material patrone 1. Mit einem Verschlussschieber 1004 kann die Materialpatrone 1 verschlossen werden. . Zum Entleeren wird der Verschlussschieber 1004 hori zontal verschoben, sodass die Öffnung 1003 wieder geöffnet wird. Der Innen schieber 1002 kann von der obersten Position nach unten gedrückt werden, sodass Materialmischung 109 durch die Öffnung 1003 gedrückt wird.
Nach einem Ausschmelzen von Materialresten in der Materialpatrone 1 kann diese wiederverwendet werden.
Figur 12 zeigt eine Materialpatrone 1, die in den wesentlichen Merkmalen der Materialpatrone 1 der Figur 1 (a) oder einer der folgenden Materialpatro nen 1 übereinstimmt. Anstelle einer Sollbruchstelle gemäß obiger Beschrei bung, umfasst die Materialpatrone 1 der Figur 12 eine untere Öffnung 1003, die in der Figur 12 (a) durch ein Schmelzplättchen 1101 verschlossen ist. In der Fig. 12 (b) ist die untere Öffnung 1003 geöffnet. Das Schmelzplättchen um fasst das gleiche Material wie die Materialmischung 109 oder eine höher schmelzende Materialmischung des gleichen Basismaterials (zum Beispiel hochschmelzende Aluminiumlegierung als Schmelzplättchen 1101 bei einer niedrigschmelzenden Aluminiumlegierung als Inhalt) oder eines anderen Ba- sismaterials (Eisenbasis bei Aluminium-Materialmischung).
Das Schmelzplättchen 1101 schmilzt ab einer Schmelztemperatur und wird weich oder flüssig. Dadurch wird das Schmelzplättchen von einem Innendruck der Patrone zerstört, sodass die Öffnung 100S quasi aufgedrückt wird. Ein Aufschmelzen/Öffnen bei Abfüllung der Materialmischung 109 in die Materi alpatrone 1 kann durch aktive Kühlung der Patrone in diesem Bereich oder durch schnelle Abkühlung der gesamten Patrone verhindert oder vermindert werden. Eine Abdichtung im festen Zustand erfolgt durch einen Innendruck. Der Innendruck kann den oben bezüglich der Füllung mittels Überdruck be schriebenen Werte entsprechen. Durch Ausschmelzen von Materialresten kann die Materialpatrone 1 gereinigt und daraufhin wiederverwendet wer den.
Das Schmelzplättchen 1101 kann vor dem Befüllen eingelegt werden. Die Her stellung der Materialpatrone 1 entspricht der Herstellung einer der oben be schriebenen Materialpatronen. Ein Schmelzplättchen wie in Figur 12 be schrieben kann mit den oben beschriebenen Materialpatronen 1 oder Merk malen dieser kombiniert werden.
Figur 13 zeigt eine Materialpatrone 1, die analog der oben beschriebenen Ma terialpatronen 1 ausgebildet sein kann.
Die Materialpatrone 1 der Figur 13 umfasst eine untere Öffnung 1003 mit ei nem Plättchenverschluss 1201.
Im gezeigten Beispiel weist der Plättchenverschluss 1201 zwei übereinander angeordnete Plättchen 1201' und 1201" auf. In einem anderen Ausführungs beispiel kann der Plättchenverschluss 1201 eine andere Plättchenanzahl auf weisen, vorzugsweise maximal zehn, besonders bevorzugt maximal fünf Plätt chen, ganz besonders bevorzugt höchstens ein Plättchen. Die Verschlussplätt chen 1201' und 1201" werden vor dem Befüllen des Behälters 10 mit einer Materialmischung 109 eingelegt. Der Befüllvorgang mit Materialmischung 109 entspricht einem der oben bezüglich der weiteren Materialpatronen 1 be schriebenen Befüllvorgänge. Ds oberste Verschlussplättchen, hier 1201', weist typischerweise eine Trennschicht analog der Trennschicht 104 im Behälterin- nenraum auf.
Zum Entleeren der Materialpatrone 1 kann die Materialpatrone 1 auf eine Aufdrückeinrichtung 601 gesetzt werden. Wie in Figur 13 (b) gezeigt, ver schiebt ein Einstechdorn die Plättchen 1201' und 1201", sodass die Öffnung 1003 freigegeben wird und Materialmischung 109 austreten kann.
Durch Ausschmelzen von Materialresten kann die Materialpatrone 1 gereinigt und daraufhin wiederverwendet werden.
Bezugszeichenliste
1 Materialpatrone
10 Behälter
101 Stützstruktur
102 Behälterinnenraum
103 Bodenfläche
104 Trennschicht
105 Deckel
105' Behälterboden
106 Behälteröffnung
107 Seitenwand der Behälteröffnung
108 Materialmischung
109 Schutzgas
110 Sollbruchstelle
111 Kreismittelpunkt
112 magnetisch einkoppelbare Heizelemente
113 Leitungen
114 Wärmetauscherrohr
115 Heizdrähte
201 Ventil 202 Ventilaktorik
203 Ventil
204 Haltevorrichtung 301 gasdichte Fügestellen
401 Zentrierabsatz
402 Schweißnaht
501 Außentopf
502 obere Öffnung Außentopf
503 Zwischenschicht
504 untere Öffnung Außentopf
505 Deckel Außentopf 601 Einstechvorrichtung 602 Einstechdorn
603 Aufsetzrichtung
604 Eindüsen von Schutzgas
605 Druckrichtung
606 Gussform
607 Einguss
608 Gießlauf
609 Gießkavität
610 Entgasungsbohrung 611 Materialmischungsflussrichtung 612 entweichendes Gas
701 Gießtümpel
702 Schieber
703 Zusammendrückrichtung 801 Materialpatronenmagazin 802 vertikal bewegliche Trennböden 803 Eingussöffnung 804 Druckstempel
805 Druckstempelführung
806 Auswerfklappe 807 Entleervorrichtung
901 Abfüllvorrichtung
902 Materialmischungstank
903 Deckel
904 Einfüllrohr
905 Glocke
906 Glockeninnenraum
907 Gasleitung
908 Schutzgaseindüsung 908' Luftablass
909 Stopfen
910 Ausgangsöffnung
911 Förderband
912 Verschlussstation
913 Förderrichtung
914 Flaltevorrichtung
915 Einpressstempel 1001 Klemme 1002 Innenschieber
1003 untere Öffnung
1004 Verschlussschieber 1101 Schmelzplättchen 1201 Plättchenverschluss 1201 erstes Plättchen 1201 zweites Plättchen L Lotrechte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Materialpatrone (1) zum Konservieren einer gegenüber Luft korrosionsanfälligen Materialmischung (109), insbesondere einer Metallschmelze oder eines oder mehrerer Metall festkörper, umfassend die folgenden Schritte
- Bereitstellen eines Behälters (10) mit einer Öffnung (106) zum Auf nehmen der Materialmischung (109),
- Einfüllen der Materialmischung (109), insbesondere unter Luftab schluss, durch die Öffnung in den Behälter (10),
- gasdichtes Verschließen der Öffnung des Behälters (10) dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) vor dem Einfüllen der Materialmischung (109) in den Behälter (10) mit einem Schutzgas gespült wird.
2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Schutzgas Argon und/oder Xenon und/oder He lium und/oder Stickstoff und/oder Wasserstoff umfasst.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Einfüllen der Materialmischung (109) mittels metallostatischem Druckunterschied oder durch Senken eines im Be hälter (10) vorherrschenden Druckes erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass beim Einfüllen der Materialmischung (109) das zu vor eingebrachte Schutzgas verdrängt wird, insbesondere zumindest zu 95% verdrängt wird, bevorzugt zumindest zu 99% verdrängt wird, besonders bevorzugt zu 99,9% verdrängt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass nach dem Einfüllen der Materialmischung (109) Schutzgas in den Behälter (10) eingebracht wird, um im Behälter (10) enthaltene Luft zu verdrängen, wobei vorzugsweise das Schutzgas mit einem Überdruck von mindestens 1 bar, besonders bevorzugt von mindestens 2 bar, ganz besonders bevorzugt von mindestens 4 bar eingebracht wird und/oder vorzugsweise das Schutzgas mit einem Überdruck von höchstens 20 bar, besonders vorzugsweise höchstens 10 bar, ganz besonders bevorzugt höchstens 6 bar eingebracht wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Behälter (10) nach dem Einfüllen der Material mischung (109), insbesondere der Metallschmelze, gasdicht mittels Formschluss und/oder Reibschluss und/oder Stoffschluss verschlossen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass Luft aus dem Behälter (10) abgepumpt wird, vor zugsweise nach dem Einfüllen der Materialmischung (109) in den Be hälter (10) und/oder vor dem Verschließen des Behälters (10).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Behälter (10) und/oder der Inhalt des Behälters (10) abgekühlt werden/wird, vorzugsweise stufenweise, abgekühlt wird/werden, insbesondere durch eine Luftumströmung oder durch Eintauchen in ein Wärmetauschermedium und/oder durch ein in den Behälter (10) integriertes Wärmetauschersystems, abgekühlt wer den/wird, vorzugsweise derart abgekühlt wird, dass die Materialmi schung (109) erstarrt.
9. Behälter (10) zur Anwendung in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 -8, umfassend
- eine einen Innenraum bildende Stützstruktur, wobei der Innenraum ausgebildet ist, eine Materialmischung (109) mit einer Temperatur bis zu 3500 Grad Celsius, vorzugsweise bis zu 1600 Grad Celsius, beson ders bevorzugt bis zu 900 Grad Celsius aufzunehmen,
- eine erste Öffnung zum Befüllen und/oder Entleeren der Materialmi schung (109), insbesondere der Metallschmelze, in/aus dem Innen raum des Behälters (10).
10. Behälter (10) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Behälterdeckel (105) zum gasdichten Ver schließen der ersten Öffnung (106).
11. Behälter (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterinnenraum (102) zumindest bereichsweise mit einer Trennschicht (104), vorzugsweise einer keramischen Trennschicht, ausgekleidet ist.
12. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 9-11, gekennzeichnet durch eine Wärmeisolierung, die außen an der Stützstruktur (101) und/oder in einer Zwischenschicht zwischen einer Trennschicht (104) und der Stützstruktur (101) angeordnet ist.
13. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeich net, dass der Behälter (10) ein Heiz- und/oder Kühlsystem zum Erhit zen und/oder Kühlen des Behälterinnenraums (102) umfasst, wobei das Heiz- und/oder Kühlsystem vorzugsweise in der Trennschicht (104) angeordnete Heizelemente zum Erwärmen des Behälterinnenraums mittels Induktion oder Mik rowellen umfasst, wobei die Heizelemente mittels Induktion oder Mik rowellen elektromagnetisch einkoppelbar sind und/oder als Leitungssystem zum Aufnehmen eines Wärmetauschermediums ausgebildet ist, insbesondere in Form eines in den Behälterinnenraum hineinragenden Wärmetauscherrohrs (114) und/oder in Form von in eine Behälterwand integrierten Leitungen (113) zum Aufnehmen eines Wärmetauschermediums und/oder als elektrisches Heizsystem mit Heizdrähten (115) ausgebildet ist, die vorzugsweise zwischen einer Trennschicht (104) und der Stützstruktur (101) verlaufen und/oder in der Stützstruktur (101) und/oder in der Trennschicht (104) verlaufen und/oder als chemisches Heizmittel ausgebildet ist, insbesondere als Heizpulver oder Heizgel, das zum Heizen des Behälterinnenraums (102) mittels ei ner exothermen Reaktion aktivierbar ist und vorzugsweise in einer Zwischenschicht zwischen Stützstruktur (101) und Trennschicht (104) angeordnet ist.
14. Behälter (10) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Batterie oder einen Akkumulator, die/der mit den Heizdrähten (115) verbun den ist.
15. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 9-14, gekennzeichnet durch ein Ein-Wege-Ventil und/oder ein Zwei-Wege-Ventil zum Steuern eines Gasdrucks im Behälterinnenraum (102).
16. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 9-15, gekennzeichnet durch ein in einem Schutzrohr angeordnetes Thermoelement zum Überwa chen der Temperatur im Behälterinnenraum (102).
17. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 9-16, gekennzeichnet durch einen Schieber (702), der eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Behälterinnenraums (102) ermöglicht.
18. Behälter nach einem der Ansprüche 9-17, gekennzeichnet durch eine Sollbruchstelle (110) zum zerstörenden Öffnen des Behälters (10).
19. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 9-18, gekennzeichnet durch zumindest eine Aufnahmevorrichtung (204) für automatische Material flusssysteme, insbesondere für die Aufnahme in Magazine für den Druckguss.
20. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 9-19, dadurch gekennzeich net, dass der Behälter (10) ganz oder teilweise wiederverwendbar ist.
21. Materialpatrone (1) zum Konservieren einer Materialmischung (109), vorzugsweise einer Metallschmelze, umfassend einen Behälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, eine in dem Behälter (10) angeordnete Materialmischung (109) sowie ein in dem Behälter (10) angeordnetes Schutzgas.
22. Verfahren zum Herstellen eines Gussprodukts aus einer Materialmi schung (109), wobei die Materialmischung (109) aus zumindest einer Materialpatrone (1) gemäß Anspruch 21 entnommen wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Materialpatronen (1) in ein Materialpatronen-Magazin (801) einer Druckgussanlage aufgenommen werden, wobei vorzugsweise pro Gießzyklus, insbesondere pro Gießteil, die Materialmischung (109) ei ner einzigen Materialpatrone (1) verwendet wird.
24. Verfahren Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialpatrone (1) aufgeheizt wird, vorzugsweise über Strahlung, Konvektion, Konduktion, Mikrowellen, Induktion und/oder elektrische Heizsysteme aufgeheizt wird, insbesondere in einer Aufwärmvorrich tung und/oder über ein in der Materialpatrone integriertes Heizsystem aufgeheizt wird.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Behälter (10) durch Erhöhen des Drucks im Be hälter (10), vorzugsweise durch Einbringen von Schutzgas in den Behäl ter (10) und/oder durch Minimieren des Aufnahmevolumens des Be hälters (10), zumindest teilweise, vorzugsweise in eine Gussform (606), entleert wird und/oder dass der Behälter (10) zerstörend geöffnet wird, insbesondere durch Aufziehen einer Sollbruchstelle (110), durch Einstechen eines Loches oder durch lokales Durchschmelzen.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass vor dem Entleeren des Behälters (10) eine Guss form (606) mit Schutzgas gefüllt wird oder vor dem Entleeren des Behälters (10) der Gasdruck in der Gussform (606) reduziert wird, vorzugsweise derart, dass ein Vakuum von vor zugsweise maximal 100 mbar, besonders vorzugsweise höchstens 10 mbar, ganz besonders bevorzugt höchstens 1 mbar, in der Gussform vorherrscht.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Behälter zunächst zum Entleeren eine zweite Öffnung bildend geöffnet wird und der Behälter daraufhin durch Ein bringen eines Gases durch eine weitere Öffnung und/oder durch ein Ventil in den Behälter entleert wird.
28. Gussprodukt hergestellt in einem Verfahren gemäß einem der Ansprü che 22 bis 27.
EP21721475.8A 2020-04-30 2021-04-22 Materialpatrone und verfahren zum herstellen einer materialpatrone Active EP4142963B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020205545.9A DE102020205545A1 (de) 2020-04-30 2020-04-30 Verfahren zum Herstellen einer Materialpatrone, Behälter zur Anwendung in einem entsprechenden Verfahren, Materialpatrone sowie Verfahren zum Herstellen eines Gussproduktes unter Verwendung der Materialpatrone, sowie entsprechendes Gussprodukt
PCT/EP2021/060493 WO2021219478A1 (de) 2020-04-30 2021-04-22 Verfahren zum herstellen einer materialpatrone, behälter zur anwendung in einem entsprechenden verfahren, materialpatrone sowie verfahren zum herstellen eines gussproduktes unter verwendung der materialpatrone, sowie entsprechendes gussprodukt

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP4142963A1 true EP4142963A1 (de) 2023-03-08
EP4142963B1 EP4142963B1 (de) 2024-08-07
EP4142963C0 EP4142963C0 (de) 2024-08-07

Family

ID=75674824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21721475.8A Active EP4142963B1 (de) 2020-04-30 2021-04-22 Materialpatrone und verfahren zum herstellen einer materialpatrone

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4142963B1 (de)
DE (1) DE102020205545A1 (de)
WO (1) WO2021219478A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116851700B (zh) * 2023-07-06 2024-04-05 东莞市铭能五金有限公司 一种铝合金压铸结构部件成型模具
DE102024107167A1 (de) 2024-03-13 2025-09-18 Scherer Metalltechnik GmbH Ballasttrog für Batterien, Herstellverfahren und mobile Arbeitsmaschine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE270238T1 (de) 1999-12-10 2004-07-15 Henkel Kgaa Gebinde mit einem schmelzklebstoff und abfüllen des klebstoffes
DE10025014C2 (de) * 2000-05-22 2003-07-24 Kern Gmbh Leichtmetall Giestec Vorrichtung zur Herstellung von Leichtmetallgußerzeugnissen, insbesondere von Teilen aus Magnesium bzw. Magnesiumlegierungen
EP2407260A1 (de) 2010-07-14 2012-01-18 MELTEC Industrieofenbau GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Schmelzezudosierung und Gießmaschine
MX365480B (es) * 2015-01-15 2019-06-05 Nissan Motor Metodo de colada a baja presion y aparato de colada a baja presion.
CN105057634B (zh) 2015-07-20 2017-07-14 广东科达洁能股份有限公司 一种真空汲取定量金属液的方法及装置
CN107866546B (zh) * 2017-12-18 2021-02-23 广东鸿泰科技股份有限公司 一种空心车架设计与差压铸造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4142963B1 (de) 2024-08-07
EP4142963C0 (de) 2024-08-07
WO2021219478A1 (de) 2021-11-04
DE102020205545A1 (de) 2021-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69331092T2 (de) Verfahren zur Herstellung von intermetallischen Gussstücken
EP3086894B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum behandeln von metallischem material
US9381569B2 (en) Vacuum or air casting using induction hot topping
DE4034418A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum giessen von metall gegen die schwerkraft
WO2021219478A1 (de) Verfahren zum herstellen einer materialpatrone, behälter zur anwendung in einem entsprechenden verfahren, materialpatrone sowie verfahren zum herstellen eines gussproduktes unter verwendung der materialpatrone, sowie entsprechendes gussprodukt
CN103934431B (zh) 一种钛及钛合金复杂薄壁铸件反重力成形装置及成形方法
DE2327568A1 (de) Verfahren zur herstellung von rohlingen aus metallpulver
EP2946160A1 (de) Schmelzeinrichtung zum konsolidieren von kontaminiertem schrott
US8870999B2 (en) Apparatus and method for degassing cast aluminum alloys
DE2135159C3 (de) Schmelz-, Gieß- und Kristallisationsanlage für den Betrieb unter Vakuum oder Schutzgas
DE60133639T2 (de) Unterdruckgiessverfahren und vorrichtung
DE19906939A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Gußteilen aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen
EP0513685B1 (de) Verfahren zum Tränken von porösen, faserigen oder pulver- förmigen Werkstoffen mit der Schmelze eines Metalls oder einer Legierung
WO1980001659A1 (en) Metallurgical pouring vessels
DE2400250B2 (de) Verfahren und vorrichtung zum giessen von metallen und metall-legierungen
DE10025014A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Leichtmetallgußerzeugnissen, insbesondere von Teilen aus Magnesium bzw. Magnesiumlegierungen
DE3873994T2 (de) Verfahren und vorrichtung zum metallgiessen.
CH626550A5 (en) Process for producing a sintered body by hot-pressing powder of a metallic or non-metallic composition
DE3324696C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen eines Metallbehälters mit einer hochradioaktive Spaltprodukte enthaltenden Glasschmelze
DD258952A5 (de) Verfahren und vorrichtung zum eindruecken von substanzen in hochtemperatur-fluessigkeiten
EP0033972A1 (de) Vorrichtung zum Beschicken eines Ofens, insbesondere Drehrohrofens, mit zu verbrennendem Gut, insbesondere Abfällen
US1795780A (en) Metals-reduction bomb
JPS609574A (ja) 鋳込み装置
DE102012219347A1 (de) VERFAHREN ZUM GASDICHTEN VERSCHLIEßEN VON BEHÄLTERN
DE1084446B (de) Einrichtung zum Abgiessen von schmelzfluessigen Metallen hoher Temperatur aus einem Behaelter mit einer im Behaelterboden angeordneten Abguss-oeffnung, die in ein beheizbares Abgussrohr auslaeuft

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20221128

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20230829

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R079

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B22D0001000000

Ipc: B22D0018040000

Ref country code: DE

Ref legal event code: R079

Ref document number: 502021004686

Country of ref document: DE

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B22D0001000000

Ipc: B22D0018040000

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: B22D 39/06 20060101ALI20240112BHEP

Ipc: B22D 1/00 20060101ALI20240112BHEP

Ipc: B22D 37/00 20060101ALI20240112BHEP

Ipc: B22D 35/04 20060101ALI20240112BHEP

Ipc: B22D 27/00 20060101ALI20240112BHEP

Ipc: B22D 18/08 20060101ALI20240112BHEP

Ipc: B22D 18/04 20060101AFI20240112BHEP

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20240227

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502021004686

Country of ref document: DE

U01 Request for unitary effect filed

Effective date: 20240906

U07 Unitary effect registered

Designated state(s): AT BE BG DE DK EE FI FR IT LT LU LV MT NL PT RO SE SI

Effective date: 20240920

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241107

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241108

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240807

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241207

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240807

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241107

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240807

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241107

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240807

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241107

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241207

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240807

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241108

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240807

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SM

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240807

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240807

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240807

U20 Renewal fee for the european patent with unitary effect paid

Year of fee payment: 5

Effective date: 20250424

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20250508

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: H13

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: U-0-0-H10-H13 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Effective date: 20251125

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240807

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20250422

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20250422

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20250430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20250422