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    • 专利摘要:
    EinFüllrohrfür eineFormgießmaschineumfasst eine darauf gebildete glasartige Beschichtung, welche denLuftstrom durch die gasdurchlässige Wandungdes Füllrohreswährenddes Formgießens,wenn die Metall- oder Legierungsschmelze in dem Behälter mit Luftdruckbeaufschlagt wird, reduzieren oder eliminieren kann.
    公开号:DE102004007803A1
    申请号:DE200410007803
    申请日:2004-02-18
    公开日:2004-10-14
    发明作者:Matthew W. Tuscon Willer
    申请人:Howmet Research Corp；
    IPC主号:B22D17-02
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Füllrohr für eine Formgießmaschine.
    [0002] Beibestimmten Formgießmaschinenist die zu vergießendeMetall- oder Legierungsschmelze in einem Behälter gehalten. Ein Füllrohr erstrecktsich von unterhalb der Oberflächeder Metall- oder Legierungsschmelze zu einem Formhohlraum. Wennein Gas-(z.B. Luft-)druck füreine Zeit auf die Metall- oder Legierungsschmelze in dem Behälter aufgebracht wird,wird die Metall- oder Legierungsschmelze durch das Füllrohr inden Formhohlraum gedrückt,in einer Menge, mit der der Formhohlraum gefüllt wird. Bei einer automatisiertenFormgießmaschinewird die Gasdruckbeaufschlagung der Metall- oder Legierungsschmelzein dem Behälterso gesteuert, dass periodisch eine Menge der Metall- oder Legierungsschmelzevon dem Behälterin den Formhohlraum eingeführtwird.
    [0003] AutomatisierteFormgießmaschinenverwenden ein gasdurchlässigesKeramikfüllrohr,um die Metall- oder Legierungsschmelze von dem Behälter zuden Formen, welche zwischen sich den Formhohlraum bilden, zu befördern. DieVerwendung eines gasdurchlässigenKeramikfüllrohrsist nachteilig, weil unter Druck stehende Umgebungsluft (oder einanderes Druckgas) durch die gasdurchlässige Wandung des Füllrohrshindurchtreten kann, derart, dass die Druckdifferenz, die erforderlichist, um die Metall- oder Legierungsschmelze durch das Füllrohr zudem Formhohlraum zu drücken,nicht erzielt werden kann. Ferner kann Druckgas, welches durch dieWandung des Füllrohrshindurchtritt, zu dem Formhohlraum gelangen, wo die Luft (das Gas)in die Metall- oder Legierungsschmelze mit aufgenommen werden kann undals Folge davon Fehler in dem Gussstück, welches in dem Formhohlraumerstarrt, verursachen kann.
    [0004] Dievorliegende Erfindung überwindetdiesen Nachteil durch Bereitstellen einer glasartigen Beschichtungauf dem Keramikfüllrohr,wobei die glasartige Beschichtung den Luftstrom durch die gasdurchlässige Wandungdes Füllrohrswährenddes Formgießens,wenn die Metall- oder Legierungsschmelze in dem Behälter mitLuftdruck beaufschlagt wird, reduzieren oder eliminieren kann.
    [0005] Beieiner beispielhaften Ausführungsform derErfindung wird die glasartige Beschichtung hergestellt durch Mischenvon einer Glasfritte und deionisiertem Wasser in geeigneten Anteilenund Beschichten einer Oberflächedes Keramikfüllrohrsmit der Mischung. Die Beschichtung auf dem Füllrohr wird dann gebrannt,um die glasartige Beschichtung zu erzeugen, welche den Luftstromdurch die gasdurchlässigeWandung des Füllrohreswährenddes Formgießens,wenn die Metall- oder Legierungsschmelze in dem Behälter mitLuftdruck beaufschlagt wird, reduziert oder eliminiert.
    [0006] Vorteileder vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibungder Erfindung in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen.
    [0007] 1 ist eine schematischeSchnittdarstellung eines Füllrohrs,welches zwischen einem Haltebehälterfür eineMetall- oder Legierungsschmelze und einem Paar von Formen, die zwischensich einen Formhohlraum definieren, angeordnet ist.
    [0008] 2 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung desFüllrohres,welche die glasartige Beschichtung auf der äußeren Oberfläche desFüllrohreszeigt.
    [0009] Eswird nun auf 1 Bezuggenommen, gemäß welcherdie vorliegende Erfindung ein Füllrohr 10 zurVerwendung in einer Formgießmaschine bereitstellt.Ein Ende 10a des Füllrohres 10 istin die Metall- oder Legierungsschmelze M in einem Schmelzehaltebehälter 20 getaucht,währenddas andere Ende 10b mit einem zwischen Formen 32, 34 gebildetenFormhohlraum 30 via Durchlass 36 in der Form 32 verbundenist. Das Füllrohr 10 umfassteinen inneren Durchlass 10c entlang seiner Länge zum Transporteiner Metall- oder Legierungsschmelze zwischen dem Schmelzehaltebehälter 20,z.B. ein Tiegel, und dem Formhohlraum 30. Eine gasdruckbeaufschlagbareKammer C befindet sich oberhalb der Metall- oder Legierungsschmelzein dem Behälter 20 undkann gasdruckbeaufschlagt werden, derart, dass die Metall- oderLegierungsschmelze M in dem Behälter 20 mitGasdruck beaufschlagt und aufwärts durchdas Füllrohr 10 inden Formhohlraum 30 gedrückt wird. Beispielhaft undohne hierauf begrenzt zu sein, kann der Gasdruck Luftdruck umfassen,den die Kammer C durch einen konventionellen Luftverdichter oderPumpe 40 übereine Leitung 42 zwischen dem Verdichter und der Kammererhält.Im Betrieb der Formgießmaschinewird die Zeit der Gasdruckbeaufschlagung des Behälters 20 so gesteuert, dassdie Metall- oder Legierungsschmelze in dem Behälter periodisch druckbeaufschlagtwird, um so aufeinanderfolgende Mengen der Metall- oder Legierungsschmelzevon dem Behälterin den Formhohlraum 30 einzuführen, wie hinreichend bekannt.
    [0010] BeimNiederdruckformgießenvon Aluminium und seinen Legierungen kann das Keramikfüllrohr 10 Zirconiaoder ein anderes geeignetes Keramikmaterial umfassen, welches gegendas geschmolzene Aluminium und seine Legierungen resistent ist.Andere Keramikmaterialien könnenfür dasFüllrohr 10 gewählt werden,in Abhängigkeitvon der in eine Form zu vergießendenMetall- oder Legierungsschmelze. Das Füllrohr 10 ist typischein vorgeformtes monolithisches Rohr von geeigneter Gestalt und Abmessungfür dendurchzuführendenFormgießvorgang.
    [0011] Gemäß einerbeispielhaften Ausführungsformder vorliegenden Erfindung wird das Keramikfüllrohr 10 in situmit einer glasartigen Beschichtung 11 überzogen, wie in den 1 und 2 gezeigt. Die glasartige Beschichtung 11 istso gewählt,dass sie eine verminderte Gasdurchlässigkeit im Vergleich zu demFüllrohr 10 zeigt,um so den Durchtritt oder die Infiltration eines Druckgases in demBehälter 10 durchdie gasdurchlässigeWandung 10w in den Durchlass 10c des Füllrohrs 10 während desFormgießens,wenn die Metall- oder Legierungsschmelze in dem Behälter 10 mitGasdruck beaufschlagt wird, zu reduzieren oder zu eliminieren. Zudiesem Zweck ist die glasartige Beschichtung 11 bevorzugtim Wesentlichen gasundurchlässiggegenüberdem Druckgas in Kammer 35.
    [0012] Beieiner beispielhaften Ausführungsform derErfindung wird die glasartige Beschichtung in situ auf dem Füllrohr gebildetdurch Mischen einer Glasfritte und eines Trägermittels, welches bevorzugtdeionisiertes Wasser umfasst, in geeigneten Mengen, zum Bilden einerglasbildenden Mischung und Beschichten der Außenfläche des Keramikfüllrohrs 10 mitder Mischung. Andere Trägermittel,z.B. kolloidales Siliciumoxid, könnenfür dieUmsetzung der Erfindung verwendet werden, in Abhängigkeit von der für das Füllrohr 10 gewählten Keramik.Die Außenfläche desFüllrohrs 10 kannbeschichtet werden durch Tauchen des Füllrohrs 10 (dessenoffene Enden mit Stopfen verschlossen wurden) in die glasbildende Mischungoder, alternativ, durch Aufbürsten,Sprühen odereine andere Art des Aufbringens der glasbildenden Mischung auf dieAußenfläche desFüllrohrs 10. Allgemeinkann die Außen-und/oder die Innenfläche desFüllrohrs 10 mitder gleichen oder mit unterschiedlichen glasartigen Beschichtungen überzogen werden.Die glasartige(n) Beschichtung(en) sollte(n) mit der durch das Füllrohr zuvergießendenMetall- oder Legierungsschmelze verträglich sein, um die jeweiligezu vergießendeMetall- oder Legierungsschmelze nicht abträglich zu beeinflussen. DieBeschichtung aus der glasbildenden Mischung auf dem Füllrohr wirddann bei einer geeigneten Brenntemperatur gebrannt, um die glasartigeBeschichtung 11 zu erzeugen, welche den Durchtritt vonGas durch die gasdurchlässigeWandung 10b in den Füllrohrdurchlass 10a während desFormgießens,wenn die Metall- oder Legierungsschmelze in dem Schmelzehaltebehälter 20 mitGasdruck beaufschlagt wird, reduziert oder eliminiert.
    [0013] Beispielhaftund ohne hierauf begrenzt zu sein, kann eine glasbildende Mischung,welche zur Verwendung mit einem Zirconia-Füllrohr, welches in einer Niederdruck-Aluminiumformgießmaschineverwendet wird, hergestellt werden durch Mischen von 4 Gewichtsteileneiner kommerziell erhältlichenGlasfritte mit 6 Gewichtsteilen deionisiertem Wasser. Eine geeigneteGlasfritte kann erhalten werden durch Mischen der Fritte Ferro 3225und der Fritte Ferro 3226 der Fa. Ferro Corporation zu gleichenGewichtsteilen. Die resultierende Mischung weist eine chemischeZusammensetzungen auf, umfassend ca. 58,75 % SiO2,29,10 % B2O3, 4,60% Al2O3, 3,75 %MgO, 2,20 % Na2O und 1,60 % CaO, wobei dieProzentangaben Gewichtsprozente sind. Die Glasfritte und das deionisierteWasser könnengemischt werden, indem zuerst geeignete Mengen jeder Komponenteausgewogen werden, die Komponenten in einen Behälter gegeben werden und derBehältergeschütteltwird, um die Glasfritte in dem deionisierten Wasser zu dispergieren,um die/das glasbildende Mischung oder Material zu bilden. Diese/sglasbildende Mischung oder Material wird dann auf das Füllrohr 10 aufgebrachtdurch Tauchen des Füllrohresin die Mischung oder das Material, wobei die offenen Enden des Füllrohres 10 mitStopfen verschlossen sind, so dass die Innenfläche des Füllrohres nicht mit der Mischung beschichtetwird. Das Füllrohrwird füreine Zeitspanne (z.B. 1 Sekunde; in der/dem glasbildenden Mischungoder Material gehalten und dann entnommen und vor dem weiteren Handlingluftgetrocknet. Das getrocknete beschichtete Füllrohr 10 wird dannin einen Ofen überführt undbei einer Temperatur von 850 bis 1000 °C in Luft gebrannt, um die Glasfrittezu einer in situ auf der Außenfläche desFüllrohres 10 gebildeten,im Wesentlichen gasundurchlässigenglasartigen Beschichtung 11 zu verfestigen. Beispielhaft undohne hierauf begrenzt zu sein, kann ein getrocknetes beschichtetesZirconia-Füllrohrauf 980 °Cerhitzt werden durch langsames Aufheizen mit 1°C/h, gefolgt von Halten beider Temperatur für1 Stunde und langsames Abkühlenauf Raumtemperatur mit 1°C/h.Die gebrannte glasartige Beschichtung 11 weist typischeine Dicke von 0,001 bis 0,004 Inch auf, wobei jedoch auch andereBeschichtungsdicken für dieUmsetzung der Erfindung Verwendung finden können.
    [0014] Für die Umsetzungder Erfindung könnenandere Glasfritten verwendet werden, die so gewählt sind, dass sie mit demjeweiligen Keramikmaterial, aus dem das Füllrohr 10 gebildetist, verträglichsind. Das thermische Verhalten (z.B. der thermische Ausdehnungskoeffizient)der glasartigen Beschichtung und des Füllrohrs sollten kompatibelsein, um Rissbildung, Abplatzen oder andere Schäden an der Beschichtung während desEinsatzes des Füllrohres 10 beimFormgießenzu vermeiden. Ferner könnenandere Beschichtungstechniken zum Aufbringen der glasbildenden Mischungauf das Füllrohrund andere Brenntemperaturen und -zeiten verwendet werden, in Abhängigkeitvon der eingesetzten glasbildenden Mischung.
    [0015] Eswird nun auf 1 Bezuggenommen, gemäß welcherdas Füllrohr 10,welches die glasartige Beschichtung 11 trägt, zwischendem Haltebehälter 20 undden Formen 32, 34 nach konventioneller Art angeordnetist, um die Metall- oder Legierungsschmelze in dem Behälter 20 zudem Formhohlraum 30 zu befördern, wenn die Kammer C gasdruckbeaufschlagtwird. Beispielsweise geht man beim Niederdruckformgießen vonAluminium und seinen Legierungen typisch so vor, dass die KammerC periodisch füreine vorgegebene Zeit mit Luft druckbeaufschlagt wird, z.B. mit11 psi oder einem anderen Druck überAtmosphärendruck,um eine gewünschte Mengegeschmolzenen Aluminiums oder einer Legierung desselben durch dasFüllrohrzu dem Formhohlraum zu drücken.Die glasartige Beschichtung 11 auf der äußeren und/oder inneren Oberfläche des Füllrohrs 10 reduziertoder eliminiert den Durchtritt des Druckgases (z.B. Luft) in derKammer C durch die Wandung 10w in den Durchlass 10c desFüllrohrs 10,wodurch die erforderliche Druckdifferenz zum Drücken der Menge an geschmolzenemAluminium oder geschmolzener Legierung derselben in den Formhohlraum 30 bereitgestelltwird. Ferner vermindert oder verhindert die glasartige Beschichtung 11, dassdas Druckgas in den Durchlass 10c eintritt und zu dem Formhohlraum 30 transportiertwird, wodurch Gussfehler, welche auf Gas (Luft) in dem Formhohlraum 30 und/oderin dem Gussstück,welches in dem Formhohlraum 30 erstarrt, zurückzuführen sind,reduziert oder eliminiert werden.
    [0016] DieErfindung wurde im Vorstehenden unter Bezugnahme auf gewisse Ausführungsformenbeschrieben; fürden Fachmann wird erkennbar sein, dass die Erfindung nicht auf dieseAusführungsbeispielebegrenzt ist, da Modifikationen, Änderungen und dergleichen hieranvorgenommen werden können,ohne den Bereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegtist, zu verlassen.
    权利要求:
    Claims (18)
    [1] Ein Keramikfüllrohrfür eineFormgießmaschine,wobei das Füllrohreinen Durchlass zum Transport einer Metall- oder Legierungsschmelzeumfasst, wobei das Füllrohreine glasartige Beschichtung aufweist, welche den Durchtritt einesaußerhalbdes Füllrohresvorhandenen Druckgases in den Durchlass vermindert.
    [2] Das Füllrohrnach Anspruch 1, wobei die glasartige Beschichtung im Wesentlichengasundurchlässigist.
    [3] Das Füllrohrnach Anspruch 1, wobei die glasartige Beschichtung eine Dicke von0,001 bis 0,004 Inch aufweist.
    [4] Das Füllrohrnach Anspruch 1, umfassend ein Zirconia-Rohr.
    [5] Eine Formgießmaschinemit einem Behälter zumHalten einer Metall- oderLegierungsschmelze, einem Formhohlraum und einem Keramikfüllrohr, welcheszwischen dem Formhohlraum und dem Behälter angeordnet ist und einenDurchlass zum Transport der Metall- oder Legierungsschmelze von demBehälterzu dem Formhohlraum aufweist, wobei das Füllrohr eine glasartige Beschichtungaufweist, welche den Durchtritt eines außerhalb des Füllrohres vorhandenenDruckgases in den Durchlass vermindert.
    [6] Die Maschine nach Anspruch 5, wobei die glasartigeBeschichtung im Wesentlichen gasundurchlässig ist.
    [7] Die Maschine nach Anspruch 5, wobei die glasartigeBeschichtung eine Dicke von 0,001 bis 0,004 Inch aufweist.
    [8] Die Maschine nach Anspruch 5, wobei das Füllrohr einZirconia-Rohr umfasst.
    [9] Ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikfüllrohresfür eineFormgießmaschine,wobei das Füllrohreinen Durchlass zum Transport einer Metall- oder Legierungsschmelzeaufweist, umfassend das Aufbringen eines glasbildenden Materialsauf das Füllrohrund Brennen des Füllrohresbei einer erhöhtenTemperatur, um das Material in situ auf dem Füllrohr in eine glasartige Beschichtungumzuwandeln, so dass die glasartige Beschichtung den Durchtritteines außerhalbdes Füllrohresvorhandenen Druckgases in den Durchlass vermindert.
    [10] Das Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Füllrohr indas glasbildende Material getaucht wird.
    [11] Das Verfahren nach Anspruch 9, wobei die glasartigeBeschichtung nach dem Brennen im Wesentlichen gasundurchlässig ist.
    [12] Das Verfahren nach Anspruch 9, wobei die glasartigeBeschichtung eine Dicke von 0,001 bis 0,004 Inch aufweist.
    [13] Das Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Füllrohr einZirconia-Rohr umfasst.
    [14] Ein Verfahren zum Formgießen einer Aluminium umfassendenSchmelze, umfassend das Anwenden eines Druckgases auf die Schmelze,um deren Fluss durch einen Durchlass in einem Füllrohr zu erzwingen, wobeidas Füllrohreine glasartige Beschichtung aufweist, welche den Durchtritt desaußerhalbdes Füllrohresvorhandenen Druckgases in den Durchlass vermindert.
    [15] Das Verfahren nach Anspruch 14, umfassend die Gasdruckbeaufschlagungeiner Kammer oberhalb der Schmelze.
    [16] Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Kammermit Luft druckbeaufschlagt wird.
    [17] Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein Ende desFüllrohrsin die Schmelze getaucht wird und ein anderes Ende mit dem Formhohlraumverbunden wird.
    [18] Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei die glasartigeBeschichtung auf einer äußeren und/oder innerenOberflächedes Füllrohresbereitgestellt wird.
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    优先权:
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