用于金屬鑄造的補(bǔ)給口元件和補(bǔ)給口系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種適于在金屬鑄造中使用的長形可潰縮補(bǔ)給口元件(20；40)和包括該補(bǔ)給口元件及固定于該補(bǔ)給口元件的補(bǔ)給口套筒的補(bǔ)給口系統(tǒng)。補(bǔ)給口元件(20；40)具有長度、寬度和高度且包括沿高度測得的A端和相對的B端，和沿長度測得的C端和相對的D端，所述A端用于安裝在模具模樣板或擺動板上且所述相對的B端用于接收補(bǔ)給口套筒；并且在A端與B端之間由包括臺階狀可潰縮部的側(cè)壁限定出內(nèi)孔。補(bǔ)給口元件可在使用時(shí)壓縮由此減小A端與B端之間的距離。側(cè)壁具有限定補(bǔ)給口元件的使用時(shí)用作用于補(bǔ)給口套筒的安裝表面的B端的第一側(cè)壁區(qū)(24；52)，和與第一側(cè)壁區(qū)(24；52)連續(xù)的第二側(cè)壁區(qū)(38；50)。臺階狀可潰縮部包括與呈直徑遞減同心環(huán)體形式的第四側(cè)壁區(qū)系列(34a，34b，34c，34d；46a，46b)相互連接且形成為一體的呈直徑遞減同心環(huán)形式的第三側(cè)壁區(qū)系列(32a，32b，32c，32d；44a，44b)。內(nèi)孔具有從補(bǔ)給口元件的中央沿長度向C端偏置的軸線且第二側(cè)壁區(qū)(38；50)是非平面的、其與第三側(cè)壁區(qū)連續(xù)并位于內(nèi)孔軸線與D端之間。
【專利說明】用于金屬鑄造的補(bǔ)給口元件和補(bǔ)給口系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及適于在利用鑄造模具的金屬鑄造操作中、特別是但非排他性地在高壓力上下分模砂造模系統(tǒng)中使用的補(bǔ)給口元件。
【背景技術(shù)】
[0002]在典型的鑄造過程中，將熔態(tài)金屬倒入限定了鑄件的形狀的預(yù)成型的模腔內(nèi)。然而，金屬凝固時(shí)收縮，導(dǎo)致縮孔(shrinkage cavity)進(jìn)而導(dǎo)致最終鑄件中不可接受的缺陷。這是鑄造工業(yè)中熟知的問題，并且通過使用在模具形成過程中與模具為一體的補(bǔ)給口套筒或冒口來解決。各補(bǔ)給口套筒均提供與模腔連通的附加的(通常是封閉的)容積或腔。在凝固過程中，補(bǔ)給口套筒內(nèi)的熔態(tài)金屬回流到模腔內(nèi)以補(bǔ)償鑄件的收縮。補(bǔ)給口套筒中的金屬比模腔中的金屬更長時(shí)間地保持熔態(tài)是重點(diǎn)，所以補(bǔ)給口套筒被制成高度絕緣或更通常是放熱，使得在與熔態(tài)金屬接觸時(shí)產(chǎn)生附加的熱以使凝固遲延。
[0003]在模具材料凝固和去除之后，來自補(bǔ)給口套筒腔內(nèi)的不期望的殘余金屬保持附著于鑄件并且必須被去除。為了便于殘余金屬的去除，在一般稱為縮頸套筒的設(shè)計(jì)中補(bǔ)給口套筒腔可以朝向其基部(即補(bǔ)給口套筒的將最靠近模腔的端部)錐形地變細(xì)。在對殘余金屬施加猛擊時(shí)，殘余金屬在將接近鑄件表面的最弱點(diǎn)處分開(該過程一般稱作“敲落”)。理想地，鑄件上有小印記，以允許補(bǔ)給口套筒在鑄件的可能受相鄰特征限制其訪問的區(qū)域中定位。
[0004]雖然補(bǔ)給口套筒可以被直接施加到模腔的表面上，但是他們常常與破壞芯子(breaker core)配合使用。破壞芯子是簡單地位于模腔和補(bǔ)給口套筒之間的其中心具有孔的由耐火材料制成的圓盤(典型地為樹脂粘結(jié)砂芯子或陶瓷芯子或補(bǔ)給口套筒材料制成的芯子)。穿過破壞芯子的孔的直徑被設(shè)計(jì)成小于補(bǔ)給口套筒(不一定錐形地變細(xì))的內(nèi)腔的直徑，使得在靠近鑄件表面的破壞芯子處發(fā)生敲落。
[0005]也可以由金屬制造出破壞芯子。DE19642838A1公開了一種用剛性平坦環(huán)體代替?zhèn)鹘y(tǒng)陶瓷破壞芯子的變型的補(bǔ)給系統(tǒng)，并且DE20112425U1公開了一種利用剛性“帽子狀”環(huán)體的變型的補(bǔ)給系統(tǒng)。
[0006]一般使用限定了模腔的造模模樣來形成鑄造模具。在模樣板上在作為補(bǔ)給口套筒用的安裝點(diǎn)的預(yù)定位置處設(shè)置有銷。所需的套筒被安裝在模樣板上時(shí)，通過將造模砂倒在模樣板上和補(bǔ)給口套筒周圍直到補(bǔ)給口套筒被覆蓋并且模具箱被充滿為止從而形成模具。模具必須具有充分的強(qiáng)度，以抵抗熔態(tài)金屬的傾倒過程中的沖蝕、經(jīng)受住模具被充滿時(shí)被施加在模具上的鋼鐵水靜壓力(ferrostatic pressure)以及抵抗金屬凝固時(shí)的膨脹/壓縮力。
[0007]造模砂可以分為兩個(gè)主要類別?；瘜W(xué)粘結(jié)的(基于有機(jī)或無機(jī)粘合劑)或粘土粘結(jié)的?；瘜W(xué)粘結(jié)的造模粘合物典型地為自硬化系統(tǒng)，其中粘合劑和化學(xué)硬化劑與砂混合并且粘合劑和硬化劑立即開始反應(yīng)，但是充分地慢足以允許砂能夠圍繞模樣板成形并且接著能夠被足夠地硬化以使其可被去除和鑄造的。[0008]粘土粘結(jié)的造模砂使用粘土和水作為粘合劑，并且可以在“濕”或未干狀態(tài)下被使用并且一般簡稱為濕砂。在只有壓縮力的狀態(tài)下，濕砂混合物不輕易流動或者移動。因此，要將圍繞模樣的濕砂壓實(shí)并賦予模具如之前詳述的充分的強(qiáng)度特性，需要施加搖動、振動、壓擠和搗擊的多種組合以便通常以高生產(chǎn)率生產(chǎn)出均勻強(qiáng)度的模具。典型地通常使用液壓搗錘以高壓力將砂壓縮(壓實(shí))(該過程簡稱為“搗制”)。隨著鑄件復(fù)雜性和生產(chǎn)效率需求的提高，存在著在尺寸上更加穩(wěn)定的模具的需要，并且趨向于朝向當(dāng)存在補(bǔ)給口套筒和/或破壞芯子時(shí)、特別是如果破壞芯子或補(bǔ)給口套筒在搗制之前與模樣直接接觸時(shí)則可能導(dǎo)致補(bǔ)給口套筒和/或破壞芯子的破損的較高搗擊壓力的趨勢。
[0009]以上問題通過彈簧銷的使用被部分緩解。補(bǔ)給口套筒和可選擇的定位芯子(典型地由高密度套筒材料構(gòu)成，具有與破壞芯子類似的整體尺寸)初始時(shí)與模樣板間隔開并且在搗制時(shí)朝向模樣板移動。彈簧銷和補(bǔ)給口套筒可以被設(shè)計(jì)成在搗擊后套筒的最終位置使得套筒不與模樣板直接接觸并且可以典型地與模樣表面相距5mm-25mm。敲落點(diǎn)常常是不可預(yù)測的因?yàn)槠淙Q于彈簧銷的基部的尺寸和輪廓并因此可能導(dǎo)致附加的清潔成本。EP-A-1184104中提供的解決方案是兩部式補(bǔ)給口套筒。在模具形成過程中壓縮的狀態(tài)下，一個(gè)模具(套筒)部疊縮到另一個(gè)內(nèi)。模具(套筒)部之一總是與模樣板接觸并且沒有彈簧銷的需要。然而，存在著與EP-A-1184104中的疊縮配置相關(guān)聯(lián)的問題。例如，由于疊縮動作，造模之后補(bǔ)給口套筒的容積是變化的并且取決于包括造模機(jī)壓力、鑄件幾何結(jié)構(gòu)和砂特性在內(nèi)的一系列的因素。這些不可預(yù)測性可能對補(bǔ)給性能產(chǎn)生不利影響。另外，在需要放熱性套筒時(shí)該配置并不是理想地合適。當(dāng)使用放熱性套筒時(shí)，放熱性材料與鑄件表面的直接接觸是不期望的，并且可能導(dǎo)致表面光潔度差、鑄件表面的局部污染并且甚至導(dǎo)致子表面氣體缺陷。
[0010]而EP-A-1184104中的疊縮配置的另一缺點(diǎn)起因于維持兩個(gè)模具(套筒)部的初始間隔所需的凸片或凸緣。在造模過程中，這些凸片破掉(由此允許疊縮動作發(fā)生)并簡單地落入造模砂內(nèi)。經(jīng)過一段時(shí)間之后，這些碎片將在造模砂內(nèi)逐漸增加。當(dāng)碎片由放熱性材料制成時(shí)問題尤其嚴(yán)重。來自砂的濕氣可能潛在性地與放熱性材料(例如，金屬鋁)反應(yīng)，創(chuàng)造了小型爆炸性缺陷的潛在性。
[0011]W02005/051568(其全部公開通過引用合并于此)公開了在高壓力砂造模系統(tǒng)中特別有用的補(bǔ)給口元件(可潰縮的破壞芯子)。補(bǔ)給口元件具有用于安裝在模具模樣上的第一端、用于接收補(bǔ)給口套筒的相對的第二端和在第一與第二端之間的由臺階狀側(cè)壁限定的內(nèi)孔。臺階狀側(cè)壁被設(shè)計(jì)成在預(yù)定載荷(壓毀強(qiáng)度)下不可逆地變形。補(bǔ)給口元件提供優(yōu)于傳統(tǒng)破壞芯子的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括:
[0012]⑴較小的補(bǔ)給口元件接觸區(qū)域(朝向鑄件的孔徑)；
[0013](ii)鑄件表面上的小印記(外部輪廓接觸)；
[0014](iii)降低了的模具形成過程中在高壓力下補(bǔ)給口套筒破損的可能性；和
[0015](iv)具有顯著地降低了的清潔需要的一致性敲落。
[0016]W02005/051568中的補(bǔ)給口元件是作為高壓力砂造模系統(tǒng)中的例子。涉及到的高搗擊壓力使得使用高強(qiáng)度(及高成本)的補(bǔ)給口套筒成為必要。該高強(qiáng)度通過補(bǔ)給口套筒的設(shè)計(jì)(即形狀、厚度等)和材料(即耐火材料、粘合劑類型及添加量、制造過程等)的組合來實(shí)現(xiàn)。該例子用被設(shè)計(jì)成耐壓力(即高強(qiáng)度)且用于現(xiàn)場補(bǔ)給(即高密度、高放熱性、厚壁，因此高模量)的FEEDEX HD-VS159補(bǔ)給口套筒表明了補(bǔ)給口元件的使用。補(bǔ)給口套筒經(jīng)由承受補(bǔ)給口套筒的重量且垂直于內(nèi)孔軸線的安裝表面被固定至補(bǔ)給口元件。對于中等壓力造模，存在著使用較低強(qiáng)度套筒、即不同設(shè)計(jì)(形狀和壁厚等)和/或不同成分(即較低強(qiáng)度)的潛在性機(jī)會。無論套筒設(shè)計(jì)和成分如何，在使用時(shí)都將仍然存在著與從鑄件敲落(鑄件上的印記的變化性和大小)相關(guān)聯(lián)的問題和在補(bǔ)給口元件下方的良好的砂壓實(shí)的需要。如果在中等壓力造模線中采用了 W02005/051568中的補(bǔ)給口元件，那么需要將元件設(shè)計(jì)成使其在較低造模壓力(與高壓力造模相比)下充分地潰縮、即具有較低的初始壓毀強(qiáng)度。使用較低強(qiáng)度的補(bǔ)給口套筒(典型地為較低密度套筒)也將是高度有利的。除了去除成本劣勢(與必須使用高強(qiáng)度高密度套筒相關(guān)聯(lián))之外，從容積和熱物理特性的角度看這可能允許更適合單個(gè)應(yīng)用(鑄造)的套筒的使用。然而，當(dāng)對其首先進(jìn)行嘗試時(shí)，出乎意料地發(fā)現(xiàn)造模時(shí)補(bǔ)給口套筒遭受了損壞和破損，如果將其用于鑄造將導(dǎo)致鑄件遭受缺陷。
[0017]因此在W02007/141466(其全部內(nèi)容也通過引用合并于此)中構(gòu)想并描述出了改進(jìn)的補(bǔ)給口元件以將可潰縮的補(bǔ)給口元件的利用擴(kuò)展到中等壓力造模系統(tǒng)同時(shí)允許相對弱的補(bǔ)給口套筒的使用而不引入鑄件缺陷。該補(bǔ)給口元件類似于與W02005/051568有關(guān)的上述補(bǔ)給口元件，但是進(jìn)一步包括:第一側(cè)壁區(qū)，其限定了元件的第二端和使用中用于補(bǔ)給口套筒的安裝表面，該第一側(cè)壁區(qū)以小于90°傾斜于內(nèi)孔軸線；和第二側(cè)壁區(qū)，其與第一側(cè)壁區(qū)連續(xù)，該第二側(cè)壁區(qū)以與第一側(cè)壁區(qū)不同的角度平行于或傾斜于內(nèi)孔軸線并由此限定出側(cè)壁中的臺階。與在W02005/051568中描述的補(bǔ)給口元件一樣，類似地發(fā)現(xiàn)，這樣的配置在使補(bǔ)給口元件的印記和接觸區(qū)域最小化中是有利的，由此降低了與從鑄件上敲落相關(guān)聯(lián)的變化性。
[0018]對于較小鑄件、例如汽車零部件的高容量和長期制造而言，為了滿足成產(chǎn)率要求，自動濕砂造模線已經(jīng)變得越來越受歡迎。使用匹配板(具有安裝在相對側(cè)上的兩個(gè)上模和下模所用的模樣的模樣板)的自動水平分模線能夠以高達(dá)100-150個(gè)/小時(shí)的速度制造模具。上下分模造模機(jī)(諸如由DISA Industries A/S制造的迪沙式無箱造模機(jī)(Disamatic flaskless moulding machine)能夠以高達(dá) 450-500 個(gè)模具 / 小時(shí)的更高速度生產(chǎn)。在迪沙式機(jī)中，一個(gè)模樣半部被裝配在液壓操作的壓擠活塞的端部而另一半部被裝配至擺動板，之所以稱之為擺動板是因?yàn)槠淠軌蜻h(yuǎn)離模具移動和擺動。上下分模造模機(jī)能夠生產(chǎn)硬的、剛性的無箱濕砂模具，其尤其適于延性鐵鑄件。在這樣的應(yīng)用中，典型地以2-4bar的壓力吹砂并接著以10_12kPa的壓擠壓力、或在某些高要求應(yīng)用中時(shí)以15kPa的最大壓擠壓力將砂壓實(shí)。
[0019]從制造難易程度的角度看水平地生產(chǎn)出的鑄件提供更大的靈活性，并且存在著具有以允許補(bǔ)給口能夠在需要時(shí)和在需要的位置被放置的方式訪問整個(gè)模樣區(qū)域的潛在性的可用的多種應(yīng)用技術(shù)。上下地生產(chǎn)出的鑄件對確保其一致性地完好提出更大的挑戰(zhàn)，并且補(bǔ)給被典型地限制至被置于造模合模線上的頂部補(bǔ)給口或側(cè)補(bǔ)給口，這使得單獨(dú)的較重部分的補(bǔ)給非常難。
[0020]對于包括上下分模模具中生產(chǎn)出的鑄件在內(nèi)的任何鑄件，基本上存在兩種類型的補(bǔ)給需要。
[0021]第一種補(bǔ)給需要是模量驅(qū)使的，其中模量是用于待補(bǔ)給鑄件或部分鑄件的凝固時(shí)間的代理。為此，補(bǔ)給口金屬必須是用于充分時(shí)間的、即大于鑄件和或部分鑄件的時(shí)間的液體，以使得鑄件能夠完好地凝固而沒有氣孔并因此生產(chǎn)出完好零缺陷的鑄件。對于這些應(yīng)用，能夠使用標(biāo)準(zhǔn)的圓形輪廓的套筒(具有諸如W02005/051568和W02007/141466中示出的補(bǔ)給口元件)。尤其是，對于高壓力上下分模造模線，需要可壓縮的補(bǔ)給口元件以賦予補(bǔ)給口元件的基部與模樣表面之間的必要的砂壓實(shí)，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn):諸如W02005/051568和W02007/141466中的可壓縮的補(bǔ)給口元件適于賦予必要的砂壓實(shí)且同時(shí)具有一致性良好的補(bǔ)給口去除(小印記和易敲落)。
[0022]第二種補(bǔ)給需要是容積驅(qū)使的，即存在著為鑄件供應(yīng)一定體積的液體金屬的需要。容積由幾個(gè)因素確定，主要是鑄件重量以及特定的金屬合金的液體和固體金屬收縮。另一因素是鋼鐵水靜壓力(頸部上方的或者與鑄件接觸的液體金屬補(bǔ)給口的有效高度)，這對于在上下分模模具中生產(chǎn)出的鑄件中尤其重要。
[0023]本實(shí)用新型所主要關(guān)注的是上下分模鑄造模具中的容積需要和尺寸限制。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0024]為了向鑄造供應(yīng)特定的體積的液體金屬，期望套筒在通向鑄件的補(bǔ)給口頸部的內(nèi)孔上方包括用于充分體積的液體金屬的腔，以提供金屬的儲存并且以充分的鋼鐵水靜壓力補(bǔ)給至鑄件。由于空間限制和產(chǎn)率需要，簡單地使用較大的標(biāo)準(zhǔn)形狀的(即圓形截面或?qū)ΨQ的)補(bǔ)給口并不實(shí)用。由于上述原因，還期望使用適于在上下分模高壓力模具機(jī)中使用的可壓縮的補(bǔ)給口元件以確保在補(bǔ)給口套筒和模樣之間的良好的砂壓實(shí)以及良好的補(bǔ)給口敲落。
[0025]首先嘗試解決該需要涉及使用諸如W02005/051568和W02007/141466中描述的補(bǔ)給口套筒，其中補(bǔ)給口套筒具有圍成了延伸到與圓形可壓縮的補(bǔ)給口元件裝配的較低截頭圓錐或柱狀頸部內(nèi)的大腔的主體。套筒主體自身是圓形的，具有平坦閉合頂部，然而，難以在模具制作循環(huán)中在擺動板的正常移動過程中將補(bǔ)給口套筒的在擺動(模樣)板上的位置保持住。這通過在內(nèi)部補(bǔ)給口壁上和或補(bǔ)給口頸部上以使得其與定位或支撐銷接觸的方式引入內(nèi)部肋或翅來緩解，定位或支撐銷用于在套筒被壓縮到模具內(nèi)之前在模具模樣上保持補(bǔ)給口套筒。另一個(gè)方法是使用具有彈簧機(jī)構(gòu)的銷，該彈簧機(jī)構(gòu)被諸如在銷的基部處的金屬球軸承或線加載，使得銷與補(bǔ)給口元件接觸并且在造模過程中將銷保持在適當(dāng)位置。在造模時(shí)，可潰縮的補(bǔ)給口元件賦予所需的砂壓實(shí)，并且補(bǔ)給口套筒被維持在所需的位置。然而，在鑄造時(shí)，存在著鑄件的不充分補(bǔ)給，導(dǎo)致在鑄件中形成收縮缺陷。在通過增加鋼鐵水靜壓力將這種情況緩解的嘗試中，補(bǔ)給口套筒的基部是帶角度的，以至于當(dāng)模樣處于其造模位置(上下分模)時(shí)，套筒的頂端以高達(dá)10度的角度被定位在補(bǔ)給口頸部的水平平面的上方。這通過增加鋼鐵水靜壓力改善了補(bǔ)給性能，但是不足以成產(chǎn)出零缺陷的鑄件。不可能通過增加角度進(jìn)一步提高補(bǔ)給性能，因?yàn)殡y以在套筒中生產(chǎn)出用于支撐銷的合適的槽并且難以在造模后去除銷而不損壞套筒。
[0026]所嘗試的另一個(gè)方法是用不同的補(bǔ)給口元件試驗(yàn)上下長形的或橄欖形形狀的非縮頸套筒。為了在套筒被壓縮到模具內(nèi)之前幫助套筒的上下對齊和防止補(bǔ)給口套筒在模具模樣上的轉(zhuǎn)動，使用了特別構(gòu)造的支撐銷。銷被構(gòu)造用于插入穿過補(bǔ)給口元件的內(nèi)孔并且銷的端部被制成例如平坦葉片或翅的輪廓，使得其只在一個(gè)取向上與套筒/補(bǔ)給口元件匹配并因此防止套筒在銷上的轉(zhuǎn)動。雖然這克服了取向的問題，但是發(fā)現(xiàn):在砂模具的壓縮上的補(bǔ)給口套筒趨向于龜裂。如果使用了由樹脂粘結(jié)砂破壞芯子構(gòu)成的不可壓縮的縮頸補(bǔ)給口元件，則存在著補(bǔ)給口元件的在套筒下方的基部與模樣板附近之間的造模砂的不充分壓實(shí)，并且高的造模壓力導(dǎo)致補(bǔ)給口元件的龜裂和破損。類似地，如果與第二長形樹脂粘結(jié)的縮頸補(bǔ)給口元件和補(bǔ)給口套筒配合使用諸如W02005/051568和W02007/141466中描述的圓形可壓縮的補(bǔ)給口元件(即由三個(gè)部件組成的系統(tǒng))，則觀察到了縮頸組成部件的破裂和破損。
[0027]因此本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠用在采用壓力造模上下分模自動或半自動造|吳機(jī)的鑄造造|吳丨呆作中的補(bǔ)給口兀件和補(bǔ)給口系統(tǒng)。
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供一種適于在金屬鑄造中使用的長形補(bǔ)給口元件，所述補(bǔ)給口元件具有長度、寬度和高度，所述補(bǔ)給口元件包括:
[0029]沿所述高度測量出的A端和相對的B端，以及沿所述長度測量出的C端和相對的D端，
[0030]所述A端用于安裝在模具模樣或擺動板上并且所述相對的B端用于接收補(bǔ)給口套筒；并且
[0031]在所述A端和所述B端之間由包括臺階狀可潰縮部的側(cè)壁限定出內(nèi)孔；
[0032]所述補(bǔ)給口元件在使用時(shí)被壓縮由此減小所述A端和所述B端之間的距離；
[0033]其中，所述側(cè)壁具有:第一側(cè)壁區(qū)，其限定了所述補(bǔ)給口元件的在使用時(shí)用作用于補(bǔ)給口套筒的安裝平面的所述B端；和第二側(cè)壁區(qū)，其與所述第一側(cè)壁區(qū)連續(xù)，
[0034]其中，所述臺階狀可潰縮部包括:與呈直徑遞減的同心環(huán)體形式的第四側(cè)壁區(qū)系列相互連接且形成為一體的呈直徑遞減的同心環(huán)形式的第三側(cè)壁區(qū)系列；
[0035]其特征在于，
[0036]所述內(nèi)孔具有從所述補(bǔ)給口元件的中央沿所述長度朝向所述C端偏置的軸線，并且
[0037]所述第二側(cè)壁區(qū)是非平面的、其與第三側(cè)壁區(qū)連續(xù)并且位于所述內(nèi)孔軸線與所述D端之間。
[0038]內(nèi)孔軸線以所述長度的至少10%從所述補(bǔ)給口元件的所述中央偏置。
[0039]因此本實(shí)用新型的實(shí)施方式能夠提供適于用在高壓力上下分模模具機(jī)(諸如由DISA Industries A/S制造的那些等)中的不對稱的補(bǔ)給口元件。如上所述,使用使得在使用時(shí)在內(nèi)孔軸線的上方具有增加了的高度的不對稱的補(bǔ)給口套筒可能是有利的。這提供了位于內(nèi)孔軸線和補(bǔ)給口頸部上方的較大體積的金屬和鋼鐵水靜(落差)壓力以確保熔態(tài)金屬較多且更高效地流動到模腔內(nèi)。
[0040]因此 申請人:決定試驗(yàn)側(cè)邊開口的套筒(而不是提供較低的縮頸部)，其使得補(bǔ)給口元件被以配置成抵接套筒的開口側(cè)的邊緣的方式設(shè)置在板上。因此，將諸如W02005/051568和W02007/141466中描述的補(bǔ)給口元件簡單地設(shè)置在用于長形套筒上使用的長形板上(見圖1)。然而發(fā)現(xiàn):當(dāng)高的模具壓力施加至這些組成部件時(shí)，補(bǔ)給口元件的可壓縮的部分根據(jù)要求潰縮，然而，通過可潰縮部吸收和傳遞并且進(jìn)入到長形板的力造成補(bǔ)給口的與套筒接觸的部分未料到地彎曲并且由套筒而向外彎(見圖1)。這不令人滿意，因?yàn)榭赡茉试S熔態(tài)金屬從補(bǔ)給口套筒部分而不是從內(nèi)孔溢出，這進(jìn)而影響了鑄造的質(zhì)量和效率。因此期望設(shè)計(jì)出一種包括了在高壓力下潰縮的可潰縮部以及能夠保持剛性并且即使當(dāng)不對稱地施加了高的模具壓力時(shí)也不扭曲的長形部的補(bǔ)給口元件。
[0041]由于觀察到側(cè)壁的最靠近長形板的中央的部分趨向于比側(cè)壁其余部分更加向內(nèi)潰縮，所以初始工作集中在增強(qiáng)該區(qū)域上(見圖2)。然而，未料到地發(fā)現(xiàn)，在板的中央?yún)^(qū)域中包含附加的弧狀金屬加強(qiáng)肋或者在該區(qū)域中焊接附加的金屬片以加厚板并未完全防止板彎曲。雖說可以通過由較厚金屬制成整個(gè)補(bǔ)給口元件來防止變形，但這也可能防止了內(nèi)孔在壓力下潰縮并因此不能提供實(shí)用的解決方案。因此另一個(gè)考慮的解決方案涉及到兩部分單元的準(zhǔn)備，其中可壓縮部被附接至較厚且更剛性的板。然而該解決方案被認(rèn)為是不實(shí)用的并且昂貴的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)成給出高容量、長期且最低成本鑄造生產(chǎn)的機(jī)器需要低成本的像補(bǔ)給口元件一樣的消耗零部件以便在商業(yè)上可行。
[0042]在朝向?qū)嵱玫慕鉀Q方案進(jìn)一步工作之后，出乎意料地發(fā)現(xiàn)，在可壓縮部附近包含非平面部顯示出加強(qiáng)了板并防止了板在壓縮過程中彎曲。
[0043]盡管現(xiàn)有技術(shù)的補(bǔ)給口元件每個(gè)都被設(shè)計(jì)成用于具有對稱的頸部(截面是圓形的)的補(bǔ)給口套筒，但是沒有一個(gè)已經(jīng)解決了本實(shí)用新型目標(biāo)待解決的問題。反而，現(xiàn)有技術(shù)聚焦在套筒具有圍繞中心的內(nèi)孔的圓形壁的補(bǔ)給口系統(tǒng)上，如W02007/141466和DE20112425U1中描述的那些。在DE20112425U1中，補(bǔ)給口元件是剛性的并且在使用時(shí)不變形，并且在某些實(shí)施方式中安裝表面具有一對隔開的圓形壁(唇部)以使得在造模時(shí)，內(nèi)唇部確保套筒壁的所有碎片被保留在適當(dāng)位置并且不落入到模具(及鑄件)內(nèi)。
[0044]補(bǔ)給口元件是長形的，即長度大于寬度。如果用在上下分模模具中，長度將是上下的并且寬度和高度將是水平的。在具體的實(shí)施方式中，補(bǔ)給口元件可以是大致橄欖形、橢圓形、矩形、不規(guī)則多邊形或長圓形(即具有兩個(gè)平行的直邊和兩個(gè)部分圓形的端部)。在特定的實(shí)施方式中，補(bǔ)給口元件是長圓形。
[0045]應(yīng)該理解的是，長度、寬度和高度相互正交。
[0046]限定了補(bǔ)給口元件的B端的第一側(cè)壁區(qū)是沿著高度(平行于內(nèi)孔軸線)測量時(shí)被布置在距離A端最大距離處的的側(cè)壁區(qū)。第一側(cè)壁區(qū)在使用時(shí)用作安裝表面并因此與補(bǔ)給口套筒的開口側(cè)接觸。
[0047]應(yīng)該理解的是，本實(shí)用新型的補(bǔ)給口元件包括第一側(cè)壁區(qū)(包括安裝表面)、第二側(cè)壁區(qū)(與第一側(cè)壁區(qū)和第三側(cè)壁區(qū)連續(xù))和可壓縮部(包括第三和第四側(cè)壁區(qū))。第二側(cè)壁區(qū)由此形成安裝表面和可潰縮部之間的橋接。
[0048]第二側(cè)壁區(qū)是非平面的并且具有在內(nèi)孔軸線的方向上測量出的高度。第二側(cè)壁區(qū)的高度可以比作補(bǔ)給口元件的高度(A端與B端之間的距離)。在一個(gè)系列的實(shí)施方式中，第二側(cè)壁區(qū)的高度(壓縮前)是補(bǔ)給口元件的高度的5%至35%、8%至30%、10%至25%或者14%至21%。
[0049]未被理論所束縛，發(fā)明人推斷:非平面的形狀有助于使砂“呈漏斗狀”由此改善了補(bǔ)給口元件和模具之間的砂壓實(shí)。
[0050]在一個(gè)實(shí)施方式中，第二側(cè)壁區(qū)對稱于從C端通過內(nèi)孔軸線至D端的鏡像面。在特定的實(shí)施方式中，整個(gè)補(bǔ)給口元件對稱于鏡像面。對稱的補(bǔ)給口元件被認(rèn)為可使搗制中涉及的應(yīng)力更加均勻地分布。
[0051]在一個(gè)實(shí)施方式中，第二側(cè)壁區(qū)在補(bǔ)給口元件的整個(gè)寬度上遠(yuǎn)離B端朝向A端呈曲線并且往回朝向B端呈曲線并由此形成弧。在沿其長度觀看補(bǔ)給口元件時(shí)可以在截面上看見弧?；∠鄬τ贐端內(nèi)凹并且相對于A端外凸?；〉母叨仁堑诙?cè)壁區(qū)的高度。
[0052]在一個(gè)實(shí)施方式中，第二側(cè)壁區(qū)從可潰縮部至第一側(cè)壁區(qū)向外呈喇叭形。內(nèi)孔軸線位于通過補(bǔ)給口元件的無數(shù)個(gè)平面內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方式中，第二側(cè)壁區(qū)是使得其在從C端通過內(nèi)孔軸線至D端的平面中的截面為直線的形狀。在另一實(shí)施方式中，第二側(cè)壁區(qū)在使得其在包含內(nèi)孔軸線的各平面中均為直線的形狀。
[0053]在一個(gè)實(shí)施方式中，第二側(cè)壁區(qū)在D端(使用時(shí)的上側(cè)端)處相對于內(nèi)孔軸線產(chǎn)生角度β，并且在C端(使用時(shí)的下側(cè)端)處產(chǎn)生角度Y。在一個(gè)系列的實(shí)施方式中，β為至少60°、至少70°或至少80°。在另一個(gè)系列的實(shí)施方式中，Y為至少5°、至少10°、至少15°、至少20°或至少25°。在特定的實(shí)施方式中，β大于Y。
[0054]為了實(shí)用的原因，內(nèi)孔軸線優(yōu)選地位于相對于補(bǔ)給口元件和/或第二側(cè)壁區(qū)的寬度大致居中的位置處。
[0055]內(nèi)孔軸線以距離Χ(Χ>0)沿著長度從補(bǔ)給口元件的中央偏置。距離X可以比作補(bǔ)給口元件的長度L。在一個(gè)系列的實(shí)施方式中，X/L為至少5%、10%或15%。在另一個(gè)系列的實(shí)施方式中，X/L為小于25%、小于20%或小于15%。在特定的實(shí)施方式中,X/L為16%至18%。這意味著內(nèi)孔軸線是以長度的大約1/6從補(bǔ)給口元件的中央偏置。
[0056]第二側(cè)壁區(qū)位于補(bǔ)給口元件的內(nèi)孔軸線和D端之間。在一些實(shí)施方式中，第二側(cè)壁區(qū)以同樣位于內(nèi)孔軸線和C端之間的方式圍繞內(nèi)孔軸線延伸。在其他實(shí)施方式中，第二側(cè)壁區(qū)沒有位于內(nèi)孔軸線和C端之間。
[0057]第一側(cè)壁區(qū)(安裝表面)在使用時(shí)與補(bǔ)給口套筒接觸。為了防止金屬從補(bǔ)給口元件和補(bǔ)給口套筒之間泄漏，必須有卡合裝配。第一側(cè)壁區(qū)因此必須圍繞補(bǔ)給口元件的外圍連續(xù)地延伸。典型地，補(bǔ)給口套筒的開口側(cè)將以具有與第一側(cè)壁區(qū)卡合配合的方式形成輪廓。第一側(cè)壁區(qū)可以被視為安裝環(huán)、帶或條。
[0058]相信被施加至補(bǔ)給口元件的力在內(nèi)孔附近比在補(bǔ)給口元件的其余部分大，因此產(chǎn)生折彎力矩。非平面部的包含提高了第二側(cè)壁區(qū)的剛性并且提供了針對折彎力矩的抵抗能力。
[0059]第一側(cè)壁區(qū)的深度(從第一側(cè)壁區(qū)的內(nèi)徑到外徑的距離)并不被特別限定并且將取決于補(bǔ)給口套筒的大小。在某些實(shí)施方式中，第一側(cè)壁區(qū)的深度(如果該深度不一致的話則是第一側(cè)壁區(qū)的平均深度)可以是至少5mm、至少IOmm或至少15mm。在另一些實(shí)施方式中，第一側(cè)壁區(qū)的深度(或第一側(cè)壁區(qū)的平均深度)可以小于50mm、小于45mm、小于40mm、小于35mm、小于30mm、小于25mm、小于20mm、小于15mm或小于10mm。在特定的實(shí)施方式中，第一側(cè)壁區(qū)具有5mm至15mm的深度(或平均深度)。
[0060]在一個(gè)實(shí)施方式中，第一側(cè)壁區(qū)(安裝表面)以大于0°到高達(dá)(并且包括)90°相對于內(nèi)孔軸線傾斜。在另一實(shí)施方式中，第一側(cè)壁區(qū)(安裝表面)以角度α相對于內(nèi)孔軸線傾斜，其中O < α <90。在一個(gè)系列的實(shí)施方式中，α為至少30°、至少40°、至少45°、至少50°、至少55°、至少60°、至少65°、至少70°或者至少75°。在一個(gè)系列的實(shí)施方式中，α為小于85°、小于75°、小于70°、小于65°、小于60°、小于55°或小于45°。在特定的實(shí)施方式中，α為50°至70°。
[0061]限定了內(nèi)孔的側(cè)壁可以包括臺階并由此提供了可壓縮部(即臺階狀可潰縮部)。在這樣的實(shí)施方式中，側(cè)壁可以包括至少一個(gè)臺階。在一個(gè)系列的實(shí)施方式中，可以設(shè)置至少2個(gè)、至少3個(gè)、至少4個(gè)、至少5個(gè)、至少6個(gè)或至少7個(gè)臺階。在另一個(gè)系列的實(shí)施方式中，可以設(shè)置少于15個(gè)、少于12個(gè)、少于10個(gè)、少于9個(gè)、少于8個(gè)、少于7個(gè)、少于6個(gè)、少于5個(gè)、少于4個(gè)或少于3臺階。在特定的實(shí)施方式中，臺階狀側(cè)壁包括3個(gè)至6個(gè)臺階。
[0062]在一個(gè)實(shí)施方式中，第二側(cè)壁區(qū)和可潰縮部具有大致相同的寬度。
[0063]在一個(gè)系列的實(shí)施方式中，可潰縮部的長度(如果可潰縮部包括環(huán)狀臺階的話則是最大直徑)是補(bǔ)給口元件的長度的35%至70%、40%至60%或者45%至50%。
[0064]各臺階可以是大致圓形、橄欖形、橢圓形、正方形、矩形、多邊形或長圓形。各臺階可以是與其他臺階相同(或者不同)的形狀的。在特定的實(shí)施方式中，側(cè)壁包括至少3個(gè)圓形臺階。
[0065]各臺階可以由第三側(cè)壁區(qū)和與第三側(cè)壁區(qū)連續(xù)的第四側(cè)壁區(qū)形成，只是其中第四側(cè)壁區(qū)設(shè)置成相對于內(nèi)孔軸線的角度與第三側(cè)壁區(qū)不同。應(yīng)該理解的是，第三側(cè)壁區(qū)可以與全部或部分第二側(cè)壁區(qū)形成為一體。
[0066]第三側(cè)壁區(qū)可以平行于內(nèi)孔軸線或者可以以小于90°傾斜于內(nèi)孔軸線。第四側(cè)壁區(qū)額可以垂直于內(nèi)孔軸線或者以小于90°遠(yuǎn)離A端并朝向內(nèi)孔軸線傾斜。
[0067]補(bǔ)給口元件的側(cè)壁包括與呈直徑遞減的同心環(huán)體形式的第四側(cè)壁區(qū)系列(所述系列具有至少一個(gè)構(gòu)件)相互連接且形成為一體的呈直徑遞減的同心環(huán)形式(當(dāng)所述系列具有一個(gè)以上構(gòu)件時(shí))的第三側(cè)壁區(qū)系列(所述系列具有至少一個(gè)構(gòu)件)。第三和第四側(cè)壁系列一起形成側(cè)壁的臺階狀部并且可以被視為補(bǔ)給口元件的可壓縮部。側(cè)壁區(qū)可以是大致均勻的厚度，使得補(bǔ)給口元件的內(nèi)孔的直徑從補(bǔ)給口元件的A端增加至B端。適宜的是，第三側(cè)壁區(qū)系列是柱形(即平行于內(nèi)孔軸線)，雖然他們可以是截頭圓錐形(即傾斜于內(nèi)孔軸線)。適宜的是，第四側(cè)壁區(qū)系列垂直于內(nèi)孔軸線。兩個(gè)側(cè)壁區(qū)系列可以是圓形形狀的，或者是非圓形形狀的(例如，橄欖形、橢圓形、正方形、矩形、多邊形或長圓形)。
[0068]補(bǔ)給口元件可以具有相互連接并形成為一體的、可多至六個(gè)或更多的第三和第四側(cè)壁區(qū)。在一個(gè)特定的實(shí)施方式中，五個(gè)第三側(cè)壁區(qū)與四個(gè)第四側(cè)壁區(qū)相互連接并形成為一體。在另一實(shí)施方式中，三個(gè)第三側(cè)壁區(qū)與兩個(gè)第四側(cè)壁區(qū)相互連接并形成為一體。
[0069]在一些實(shí)施方式中，第四側(cè)壁區(qū)的內(nèi)徑與外徑之間的距離為3mm至12mm或5mm至8_。側(cè)壁區(qū)的厚度可以是0.2mm至1.5mm.0.3mm至1.2mm或0.4mm至0.9mm。側(cè)壁區(qū)的理想厚度根據(jù)不同的元件變化并且受補(bǔ)給口元件的大小、形狀和材料以及受其制造所用過程的影響。在補(bǔ)給口元件由單張金屬板加壓成型的實(shí)施方式中，第二側(cè)壁區(qū)的厚度將與第三和第四側(cè)壁區(qū)的厚度大致相同。
[0070]從之前的論述應(yīng)該理解的是，補(bǔ)給口元件打算與補(bǔ)給口套筒配合使用。因此，實(shí)用新型在第二方面中提供了一種用于金屬鑄造的補(bǔ)給口系統(tǒng)，包括根據(jù)第一方面的補(bǔ)給口元件和被固定至該補(bǔ)給口元件的補(bǔ)給口套筒，補(bǔ)給口套筒被形成與第一側(cè)壁區(qū)的角度匹配的輪廓。
[0071]被構(gòu)造為與水平分模模具機(jī)一起使用的標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)給口套筒包括:具有曲線內(nèi)部的中空主體和用于從上方安裝到圓形破壞芯子(可潰縮的或相反)的開口環(huán)形基部。對于某些應(yīng)用，補(bǔ)給口套筒也可以非圓形的，其帶有用于安裝在非圓形破壞芯子的具有環(huán)形基部。
[0072]在第二方面的補(bǔ)給口系統(tǒng)中，補(bǔ)給口套筒可以被構(gòu)造為與上下分模模具機(jī)一起使用，并且可以包括具有被構(gòu)造為與補(bǔ)給口元件的安裝表面匹配的開口側(cè)的中空主體。開口側(cè)在可以在形狀上為圓形或非圓形，但是優(yōu)選地為長形(即套筒具有長度和寬度，其中長度大于寬度)。在具體的實(shí)施方式中，開口側(cè)可以大致為橄欖形、橢圓形、正方形、矩形、多邊形或長圓形(即具有兩個(gè)平行的直邊和兩個(gè)部分圓形的端部)。
[0073]應(yīng)該理解的是，壓縮量和引起壓縮所需的力將受到包括補(bǔ)給口的制造材料和側(cè)壁的形狀及厚度在內(nèi)的多個(gè)因素的影響。同樣應(yīng)該理解的是，單個(gè)補(bǔ)給口元件將根據(jù)所打算的應(yīng)用、涉及到的預(yù)期壓力和補(bǔ)給口大小需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0074]補(bǔ)給口元件在使用時(shí)(造模過程中)可壓縮。初始壓毀強(qiáng)度是引發(fā)壓縮并且使補(bǔ)給口元件超越或超出已經(jīng)處在其未被使用且未被壓毀狀態(tài)的固有柔韌性不可逆地變形所需的力。W02007/141466包括示出了補(bǔ)給口元件在受到力時(shí)變形的多個(gè)圖表。參考隨附的來自W02007/141466的示例圖表是為了表明初始壓毀強(qiáng)度。參見圖3a，針對沒有補(bǔ)給口元件補(bǔ)給口套筒(上側(cè)的線)和具有補(bǔ)給口元件的相同的補(bǔ)給口套筒(下側(cè)的線)繪制出力與板的位移的關(guān)系的曲線。參見上側(cè)的線，將注意到:隨著力增加，存在與補(bǔ)給口套筒的固有柔韌性(可壓縮性)相關(guān)聯(lián)的補(bǔ)給口套筒的壓縮直到施加了臨界力(O點(diǎn))，在此稱作套筒壓毀強(qiáng)度(大約4.5kN)，該點(diǎn)之后套筒的壓縮在遞減的負(fù)載下平穩(wěn)地進(jìn)行。參見下側(cè)的線，將注意到:隨著力增加，存在補(bǔ)給口元件和套筒的極小壓縮，直到施加了臨界力(P點(diǎn))，在此稱作初始壓毀強(qiáng)度，在這之后，壓縮在較低負(fù)載下迅速地進(jìn)行。圖3b示出在具有補(bǔ)給口套筒60(圖6中所示)的根據(jù)實(shí)用新型的實(shí)施方式的補(bǔ)給口元件20(圖4中所示)上進(jìn)行的壓縮測試得出的結(jié)果。對于前述的測試，可以看出:隨著力增加，存在補(bǔ)給口元件與套筒的極小壓縮直到初始壓毀強(qiáng)度(P點(diǎn)，大約2kN)。接著壓縮在較低負(fù)載下進(jìn)行，其中在初始壓毀強(qiáng)度發(fā)生之后Q點(diǎn)產(chǎn)生了最小力測量。在壓縮測試過程中在平穩(wěn)地施加力的狀態(tài)下，發(fā)生進(jìn)一步壓縮并且力增加至與補(bǔ)給口元件的潰縮的臺階狀級數(shù)的開端和結(jié)束相關(guān)聯(lián)的進(jìn)一步最大點(diǎn)(R和T)和最小點(diǎn)(S和U)。
[0075]如果初始壓毀強(qiáng)度太高，那么造模壓力可能造成補(bǔ)給口套筒在補(bǔ)給口元件的壓縮引發(fā)之前故障。因此，為了實(shí)用的原因，補(bǔ)給口系統(tǒng)典型地包括補(bǔ)給口元件和補(bǔ)給口套筒，其中補(bǔ)給口元件的初始壓毀強(qiáng)度低于補(bǔ)給口套筒的壓毀強(qiáng)度。在一個(gè)系列的實(shí)施方式中，補(bǔ)給口元件的初始壓毀強(qiáng)度不超過7kN(7000N)、不超過6kN、不超過5kN、不超過4kN或者不超過3kN。在另一個(gè)系列的實(shí)施方式中，初始壓毀強(qiáng)度可以是至少250N、至少500N、至少750N或者至少IOOON(IkN)。如果壓毀強(qiáng)度太低，那么補(bǔ)給口元件的壓縮可能在被意外地引發(fā)，例如若為了存儲或在運(yùn)輸過程中將多個(gè)元件堆疊。
[0076]本實(shí)用新型的補(bǔ)給口元件可以被視作可潰縮破壞芯子，因?yàn)樵撔g(shù)語適于描述元件在使用時(shí)的一些功能。傳統(tǒng)上，破壞芯子包括樹脂粘結(jié)砂。它們也可以包括陶瓷材料或者補(bǔ)給口套筒材料制成的芯子。然而，本實(shí)用新型的補(bǔ)給口元件能夠由各種其他適合的材料制造，包括金屬(例如，鋼、鋁、鋁合金、黃銅、銅等)或塑料。在一個(gè)實(shí)施方式中，補(bǔ)給口元件是金屬的，并且在特定的實(shí)施方式中，補(bǔ)給口元件是鋼的。在某些構(gòu)造中，可以更適當(dāng)?shù)貙⒀a(bǔ)給口元件視為補(bǔ)給口頸部。
[0077]在某些實(shí)施方式中，補(bǔ)給口元件可以由金屬成型而成，并且可以由厚度一致的單張金屬板加壓成型。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過拉延過程制造補(bǔ)給口元件，其中通過沖床的機(jī)械動作將金屬板坯迅速地拉延成成型模。當(dāng)拉延出的零部件的深度超過其直徑時(shí)該加工被視為深度拉延并且通過經(jīng)由一系列的模將零部件再次拉延來實(shí)現(xiàn)。為了適用于加壓成型，金屬應(yīng)該充分地具有延展性以防止在成型加工過程中撕裂或龜裂。在某些實(shí)施方式中，補(bǔ)給口元件由冷軋鋼制成，其中典型的含碳量的范圍從最小0.02% (等級DC06，歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN10130-1999)至最大0.12% (等級DC01，歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN10130-1999)。如果補(bǔ)給口元件通過不同方式制得，則其他碳含量(例如，大于0.12%、大于0.15%或大于0.18%)可能是適合的。
[0078]如本文中所使用的，術(shù)語“可壓縮的”被用在其最寬泛的含義并且僅打算表達(dá)補(bǔ)給口元件的在A端和B端之間的高度在壓縮后比壓縮前短。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述壓縮是不可恢復(fù)原狀的，即在引起壓縮的力去除之后補(bǔ)給口元件不能恢復(fù)至其最初的形狀。
[0079]在一個(gè)實(shí)施方式中，限定了補(bǔ)給口元件的A端的側(cè)壁區(qū)的自由邊具有向內(nèi)指向的唇部或環(huán)狀凸沿。
[0080]補(bǔ)給口元件的壓縮行為可以通過調(diào)節(jié)各側(cè)壁區(qū)的尺寸來改變。在一個(gè)實(shí)施方式中，第三側(cè)壁區(qū)系列中的所有第三側(cè)壁區(qū)具有相同長度并且第四側(cè)壁區(qū)系列中的所有第四側(cè)壁區(qū)具有相同長度(可以彼此相同或不同，并且可以與第一側(cè)壁區(qū)相同或不同)。然而在特定的實(shí)施方式中，第三側(cè)壁區(qū)系列和/或第四側(cè)壁區(qū)系列的長度朝向補(bǔ)給口元件的A端逐漸地增大。
[0081]可以將補(bǔ)給口套筒的與補(bǔ)給口元件接觸的表面區(qū)域描述為接觸區(qū)域。在一個(gè)系列的實(shí)施方式中，套筒的接觸區(qū)域的至少75 %、至少80 %、至少85 %、至少90 %或者至少95 %是與第一側(cè)壁區(qū)(安裝表面)發(fā)生的。在特定的實(shí)施方式中，套筒的接觸區(qū)域的100%都是與第一側(cè)壁區(qū)發(fā)生的，即補(bǔ)給口套筒與第一側(cè)壁區(qū)接觸但是不與第二側(cè)壁區(qū)接觸。
[0082]可以在某些區(qū)域?qū)⒀a(bǔ)給口套筒的壁加厚以增加開口側(cè)的表面區(qū)域并且提供較大的接觸區(qū)域并因此較大地支撐在補(bǔ)給口元件的安裝表面上。補(bǔ)給口套筒的在使用時(shí)形成補(bǔ)給口的基部的壁也可以形成為例如朝向鑄件的位置呈傾斜向下的輪廓，以進(jìn)一步促進(jìn)熔態(tài)金屬從補(bǔ)給口流入并補(bǔ)給到鑄件內(nèi)。
[0083]在使用時(shí)，以使得套筒的開口側(cè)處于沿著大致上下的平面的方式將套筒取向并且以使得內(nèi)孔設(shè)置成比套筒的上端更靠近套筒的下端的方式將補(bǔ)給口元件定位在開口側(cè)。因此，補(bǔ)給口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將允許套筒中待提供的熔態(tài)金屬落差能夠在內(nèi)孔的上方以確保熔態(tài)金屬高效地供應(yīng)至模具。
[0084]補(bǔ)給口套筒的性質(zhì)并不特別地限定并且可以是例如絕緣的、放熱性的或者是兩者的組合。兩者的制造模式均不被特別限定，可以使用例如真空成型加工或射芯法來制造。典型地，補(bǔ)給口套筒由低和高密度耐火填充物(例如，石英砂、橄欖石、硅酸鋁中空微球體與纖維、耐火粘土、氧化鋁、浮石、蛭石、珍珠巖)與粘合劑的混合物制得。放熱性套筒進(jìn)一步需要燃料(通常是鋁或鋁合金)、氧化劑(典型地為鐵氧化物、二氧化錳或硝酸鉀)和通常的引發(fā)劑/敏化劑(典型地為冰晶石)。
[0085]在一個(gè)系列的實(shí)施方式中，補(bǔ)給口套筒具有至少3.5kN、至少5kN、至少8kN、至少12kN、至少15kN或至少25kN的強(qiáng)度(壓毀強(qiáng)度)。在一個(gè)系列的實(shí)施方式中，套筒強(qiáng)度小于25kN、小于20kN、小于18kN、小于15kN、小于IOkN或小于8kN。為了便于比較,將補(bǔ)給口套筒的強(qiáng)度限定為由補(bǔ)給口套筒材料制得的50mmX50mm的柱狀測試主體的比較強(qiáng)度。使用201/70EM壓縮測試機(jī)(Form&Test Seidner,Germany制造的)，并且根據(jù)制造廠商的說明書進(jìn)行操作。將測試主體居中地放置在鋼板中的下側(cè)板上，并且由于下側(cè)板以20mm/min的速度朝向上側(cè)板移動對測試主體施加負(fù)載以將其毀壞。補(bǔ)給口元件的有效強(qiáng)度將不僅取決于準(zhǔn)確成分、所使用的粘合劑以及制造方法，而且還取決于套筒的大小和設(shè)計(jì)，這通過測試主體的強(qiáng)度通常高于針對標(biāo)準(zhǔn)帶有平坦頂部的6/9K套筒測量出的強(qiáng)度的事實(shí)得以闡釋。
[0086]補(bǔ)給口套筒可以在包括柱狀、橄欖形和拱頂形在內(nèi)的多種形狀下可用。套筒主體可以是帶平坦頂部的、拱頂?shù)?、帶平坦頂部的拱頂形或者任何合適的形狀。適宜的是，補(bǔ)給口套筒可以通過膠黏劑被固定至補(bǔ)給口元件，但是也可以是推動配合或者具有圍繞補(bǔ)給口元件的一部分成型的套筒。優(yōu)選地，補(bǔ)給口套筒被黏附至補(bǔ)給口元件。
[0087]優(yōu)選的是，在補(bǔ)給口套筒內(nèi)包括威廉氏楔(Williams Wedge)。該威廉式楔可以是插件或者優(yōu)選地是在套筒的成型過程中生產(chǎn)出的一體部分，并且包括位于套筒的內(nèi)頂部上的棱形。在鑄造時(shí)，當(dāng)套筒充有熔態(tài)金屬時(shí)，威廉式楔的邊緣確保了熔融金屬的表面的大氣穿刺(atmospheric puncture)和補(bǔ)給口內(nèi)的真空效果的釋放以允許更加一致的補(bǔ)給。典型地，威廉式楔將與補(bǔ)給口元件有少量接觸或者沒有接觸。
[0088]補(bǔ)給口系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括支撐銷以在套筒被壓縮到模具內(nèi)之前將補(bǔ)給口套筒保持在模具模樣上。支撐銷將被構(gòu)造用于插入穿過補(bǔ)給口元件的偏置的內(nèi)孔并且可以被構(gòu)造成防止套筒和/或補(bǔ)給口元件在壓縮過程中相對于該銷轉(zhuǎn)動(例如，銷的端部可以被形成使其只在一個(gè)取向上與套筒/補(bǔ)給口元件匹配的輪廓)。支撐銷也可以進(jìn)一步被構(gòu)造成在銷的基部附近包括一裝置，并且該裝置與補(bǔ)給口元件接觸并且在造模循環(huán)期間將其保持在適當(dāng)位置。該裝置可以包括例如形成了與補(bǔ)給口元件的第一側(cè)壁區(qū)的內(nèi)表面之間的壓力/接觸的彈簧加載的球軸承或彈簧夾?？梢圆捎迷谠炷Ｑh(huán)期間將補(bǔ)給口系統(tǒng)保持在模樣板上的適當(dāng)位置處的其他方法，只要可以為造模機(jī)的擺動板供應(yīng)某些服務(wù)，例如可以使用電線圈將造模銷的基部臨時(shí)磁化，使得當(dāng)使用鋼或鐵補(bǔ)給口元件時(shí)補(bǔ)給口系統(tǒng)在造模過程中被保持在適當(dāng)位置，或者可以將補(bǔ)給口系統(tǒng)放置在模樣板上的可充氣袋上方，當(dāng)在造模過程中通過壓縮空氣將該袋充氣時(shí)，該可充氣袋膨脹抵著補(bǔ)給口元件和/或套筒的內(nèi)孔壁。在這兩個(gè)示例中，都將在造模之后立即釋放電磁力或壓縮空氣以允許模具和套筒系統(tǒng)能夠從模樣板釋放。也可以在造模銷的基部和/或模樣板的鄰接造模銷的基部的區(qū)域中使用永久磁體，磁體的力充分到足以在造模循環(huán)期間將補(bǔ)給口系統(tǒng)保持在適當(dāng)位置，但是低到足以允許在造模循環(huán)結(jié)束時(shí)組合起來的模具和套筒系統(tǒng)能夠釋放，并且當(dāng)從模樣板上取下時(shí)該組合起來的模具和套筒系統(tǒng)能夠維持整體性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0089]現(xiàn)在僅參照附圖并借助示例來描述本實(shí)用新型的實(shí)施方式，附圖中:
[0090]圖1A示出比較的補(bǔ)給口元件和補(bǔ)給口套筒。圖1B示出壓縮之后的圖1A中的補(bǔ)給口元件。
[0091]圖2A和2B示出比較的補(bǔ)給口元件。
[0092]圖3a示出針對現(xiàn)有技術(shù)的補(bǔ)給口套筒和補(bǔ)給口系統(tǒng)的力與位移的關(guān)系的曲線圖。
[0093]圖3b示出針對包括了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的補(bǔ)給口元件(如圖4所示)和被具體地設(shè)計(jì)為與該補(bǔ)給口元件使用的補(bǔ)給口套筒(圖6中所示)的補(bǔ)給口系統(tǒng)的力與位移的關(guān)系的曲線圖。
[0094]圖4a示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的補(bǔ)給口元件的主視圖。
[0095]圖4b示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的補(bǔ)給口元件的俯視圖。
[0096]圖4c示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的補(bǔ)給口元件的側(cè)視圖。
[0097]圖4d示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的補(bǔ)給口元件的立體圖。
[0098]圖5a示出根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施方式的補(bǔ)給口元件的主視圖。
[0099]圖5b示出根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施方式的補(bǔ)給口元件的俯視圖。
[0100]圖5c示出根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施方式的補(bǔ)給口元件的側(cè)視圖。
[0101]圖5d示出根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施方式的補(bǔ)給口元件的立體圖。
[0102]圖6a示出適于在根據(jù)本實(shí)用新型的補(bǔ)給口系統(tǒng)中使用的補(bǔ)給口套筒的主視圖。
[0103]圖6b示出適于在根據(jù)本實(shí)用新型的補(bǔ)給口系統(tǒng)中使用的補(bǔ)給口套筒的剖視圖。
[0104]圖6c示出適于在根據(jù)本實(shí)用新型的補(bǔ)給口系統(tǒng)中使用的補(bǔ)給口套筒的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0105]圖1A示出經(jīng)由固定銷8被安裝在模具模樣6上的比較的補(bǔ)給口元件4上所安裝的比較的補(bǔ)給口套筒2。這是設(shè)計(jì)適于在上下分模模具中使用的補(bǔ)給口系統(tǒng)的不成功的嘗試。
[0106]補(bǔ)給口元件4具有用于安裝在模具模樣6上的A端和用于接收補(bǔ)給口套筒2的相對的B端和在A端與B端之間的由臺階狀側(cè)壁10限定的內(nèi)孔。內(nèi)孔軸線從補(bǔ)給口元件的中央朝向C(下)端偏置。彈簧銷8被變型成適于在上下分模模具中使用。彈簧銷具有非圓形截面以使補(bǔ)給口元件和補(bǔ)給口套筒被固定地保持并且不能轉(zhuǎn)動。在造模時(shí)，臺階狀側(cè)壁10潰縮，允許了補(bǔ)給口元件壓縮并且減小了 A端與B端之間的距離。
[0107]然而，如圖1B所示，已出乎意料地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)內(nèi)孔從補(bǔ)給口元件的中央偏置時(shí)，安裝表面(限定了B端)彎曲，允許了熔態(tài)金屬從補(bǔ)給口套筒的部分溢出。
[0108]因此，單獨(dú)地通過使內(nèi)孔偏置不能獲得適于在上下分模套筒中使用的補(bǔ)給口元件。
[0109]圖2示出比較的補(bǔ)給口元件12。這是設(shè)計(jì)適于在上下分模模具中使用的補(bǔ)給口系統(tǒng)的另一不成功的嘗試并且不是現(xiàn)有技術(shù)。通過成型加壓出弧形肋14以加厚安裝板將圖1中的補(bǔ)給口元件4變型。當(dāng)與補(bǔ)給口套筒一起使用時(shí)，附加的特征稍微減小了但并未消除造模時(shí)當(dāng)受到壓力時(shí)產(chǎn)生的彎曲。
[0110]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的補(bǔ)給口元件20。補(bǔ)給口元件20包括:用于安裝在模具模樣(未示出)上的A端；用于安裝在補(bǔ)給口套筒(未示出)上的相對的B端；和在A端與B端之間的由臺階狀側(cè)壁22限定的內(nèi)孔。內(nèi)孔具有通過其中心的軸線Z，該軸線從補(bǔ)給口元件的中央以距離X偏置。補(bǔ)給口元件具有從A端到B端沿內(nèi)孔軸線測量出的高度H。
[0111]第一側(cè)壁區(qū)24限定了補(bǔ)給口元件的B端并且在使用中用作用于補(bǔ)給口套筒的安裝表面。第一側(cè)壁區(qū)(安裝表面)24相對于內(nèi)孔軸線呈角度α (α =60° )遠(yuǎn)離A端傾斜。補(bǔ)給口元件具有長圓形形狀，該形狀具有通過上部分圓形頂部邊28和下部分圓形底部邊30接合的兩個(gè)長度方向直邊26。補(bǔ)給口元件20因此具有由底部邊30的最下部分(C端)與頂部邊28的最上部分(D端)之間的距離限定的長度L，和由兩個(gè)長邊26之間的距尚限定的覽度W。
[0112]如圖所示，內(nèi)孔軸線Z朝向C端偏置并且在補(bǔ)給口元件的整個(gè)寬度上居中地設(shè)置。內(nèi)孔軸線Z被定位在補(bǔ)給口元件的長度的大約1/3處，所以距離X是補(bǔ)給口元件的長度的大約 1/6(17% )。
[0113]補(bǔ)給口元件20由整體結(jié)構(gòu)制成，并且由單張金屬板加壓成型并被設(shè)計(jì)成可在使用時(shí)被壓縮由此減小A端與B端之間的距離。該特征通過臺階狀側(cè)壁22的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，在本例子中該側(cè)壁包括A端和B端之間的四個(gè)圓形臺階。第一(且最大的)臺階包括:第三側(cè)壁區(qū)32a，其幾乎平行于內(nèi)孔軸線Z ;和第四側(cè)壁區(qū)34a，其傾斜于內(nèi)孔軸線Z并由此形成截頭圓錐凸沿。隨后的臺階與第一臺階類似并且包括平行于內(nèi)孔軸線Z的第三側(cè)壁區(qū)(環(huán))32b、32c、32d和傾斜于內(nèi)孔軸線Z并由此形成截頭圓錐凸沿的第四側(cè)壁區(qū)(環(huán)體)34b、34c、34d。截頭圓錐部36從第四側(cè)壁區(qū)34d的內(nèi)圓周延伸至端部A以便為內(nèi)孔提供開口，并且在A端形成有向內(nèi)指向的唇部以便提供用于安裝在模具模樣上的表面并且以便在最終鑄件補(bǔ)給頸部中產(chǎn)生凹口以便于補(bǔ)給的去除(敲落)。在其他實(shí)施方式中，可以設(shè)置更多臺階并且第三和/或第四側(cè)壁區(qū)可以變化地傾斜于或平行于或垂直于內(nèi)孔軸線Z0補(bǔ)給口元件20的初始壓毀強(qiáng)度如圖3b所示為大約2kN。
[0114]圓形臺階提供補(bǔ)給口元件20中的可壓縮部。第二側(cè)壁區(qū)38提供從可壓縮部到第一側(cè)壁區(qū)(安裝表面)24的橋接。第二側(cè)壁區(qū)38與第一側(cè)壁區(qū)24連續(xù)，并且也與第三側(cè)壁區(qū)32a連續(xù)。在該實(shí)施方式中，第二側(cè)壁區(qū)38沒有朝向C端圍繞內(nèi)孔延伸。因此第三側(cè)壁區(qū)32a與第一側(cè)壁區(qū)連續(xù)。
[0115]第二側(cè)壁區(qū)38和可潰縮部(即第三側(cè)壁區(qū)32a的直徑)具有大致相同的寬度。可潰縮部(即第三側(cè)壁區(qū)32a的直徑)的長度是補(bǔ)給口元件20的長度的大約50%。
[0116]很明顯，第二側(cè)壁區(qū)38是非平面的。沿著長度方向看，可以看出第二側(cè)壁區(qū)38遠(yuǎn)離B端朝向A端呈曲線并往回朝向B端呈曲線由此形成弧?；〉淖畲蟾叨?h)是補(bǔ)給口元件的高度(H)的大約15%。
[0117]第二側(cè)壁區(qū)38 (并且還有整個(gè)補(bǔ)給口元件20)對稱于從C端通過內(nèi)孔軸線Z到D端的鏡像面。該鏡像面在圖4b和圖4c中用虛線示出。
[0118]圖5示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的補(bǔ)給口元件40。補(bǔ)給口元件40與補(bǔ)給口元件20類似，但是第二側(cè)壁區(qū)(橋接部)呈喇叭形，并且可壓縮部具有較少臺階。
[0119]補(bǔ)給口元件40包括:用于安裝在模具模樣(未示出)上的A端；用于安裝在補(bǔ)給口套筒(未示出)上的相對的B端；和在A端與B端之間的由臺階狀側(cè)壁42限定的內(nèi)孔。內(nèi)孔具有通過其中心的軸線Z，該軸線從補(bǔ)給口元件的中央以距離X偏置。補(bǔ)給口元件具有從A端到B端沿著內(nèi)孔軸線測量出的高度H。
[0120]補(bǔ)給口元件40由單張金屬板加壓成型，并且被設(shè)計(jì)成可在使用時(shí)被壓縮由此減小A端與B端之間的距離。該特征通過在A端和B端之間包括兩個(gè)圓形臺階的臺階狀側(cè)壁42的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。第一(且最大的)臺階包括:第三側(cè)壁區(qū)(環(huán))44a，其平行于內(nèi)孔軸線Z ;和第四側(cè)壁區(qū)(環(huán)體)46a，其傾斜于內(nèi)孔軸線Z并由此形成截頭圓錐凸沿。隨后的臺階與第一臺階44a類似，并且包括:第三側(cè)壁區(qū)44b，其平行于內(nèi)孔軸線Z ;和第四側(cè)壁區(qū)46b，其傾斜于內(nèi)孔軸線Z并由此形成截頭圓錐凸沿。截頭圓錐部48從第四側(cè)壁區(qū)46b的內(nèi)圓周延伸至A端以便為內(nèi)孔提供開口，并且在A端形成有向內(nèi)指向的唇部以提供用于安裝在模具模樣上的表面并且以便在最終鑄件補(bǔ)給頸部中產(chǎn)生凹口以便于補(bǔ)給的去除(敲落)。在其他實(shí)施方式中，可以設(shè)置更多臺階并且第三和/或第四側(cè)壁區(qū)可以變化地傾斜于或平行于內(nèi)孔軸線Z。
[0121]圓形臺階提供補(bǔ)給口元件40中的可壓縮部。第二側(cè)壁區(qū)50提供從可壓縮部到第一側(cè)壁區(qū)(安裝表面)52的橋接。在該實(shí)施方式中，第二側(cè)壁區(qū)50朝向C端圍繞內(nèi)孔延伸。因此第三側(cè)壁區(qū)44a與第二側(cè)壁區(qū)50連續(xù)，但是不與第一側(cè)壁區(qū)52連續(xù)。
[0122]第二側(cè)壁區(qū)50 (并且還有整個(gè)補(bǔ)給口元件40)對稱于從C端通過內(nèi)孔軸線Z至D端的鏡像面。該鏡像面在圖5b和圖5c中用虛線示出。
[0123]第二側(cè)壁區(qū)50具有稍微大于可潰縮部(即第三側(cè)壁區(qū)44a的直徑)的寬度?？蓾⒖s部的長度(即第三側(cè)壁區(qū)44a的直徑)是補(bǔ)給口元件40的長度(L)的大約47%。
[0124]從附圖明顯看出，第二側(cè)壁區(qū)50是非平面的。第二側(cè)壁區(qū)50從第三側(cè)壁區(qū)44a到第一側(cè)壁區(qū)(安裝表面)52向外呈喇叭形?？蓾⒖s部是圓形并且安裝表面52是長圓形(沿內(nèi)孔軸線看時(shí))。由于第二側(cè)壁區(qū)將不同形狀的部分橋接，所以如補(bǔ)給口元件的沿長度方向的截面中所示出的，圍繞補(bǔ)給口元件的外圍第二側(cè)壁區(qū)的角度是變化的。內(nèi)孔軸線Z位于截面的平面內(nèi)?？梢钥闯?，第二側(cè)壁區(qū)50在補(bǔ)給口元件的D(上)端處產(chǎn)生角度β并且在補(bǔ)給口元件的C(下)端出產(chǎn)生角度Y。相對于內(nèi)孔軸線Z測量時(shí)β (大約81° )比Y (10° )大得多。應(yīng)該注意的是，在該角度和內(nèi)孔軸線所在的任何截面中，第二側(cè)壁區(qū)50的截面都是直線的。
[0125]第二側(cè)壁區(qū)的最大高度(h)是補(bǔ)給口元件的高度(H)的大約21%。
[0126]圖6示出適于與圖4和圖5中的補(bǔ)給口元件一起使用的補(bǔ)給口套筒60。補(bǔ)給口套筒60被構(gòu)造成與上下分模模具機(jī)一起使用并且包括中空主體62，該中空主體在截面上為大致長圓形并且具有開口側(cè)64，開口側(cè)被構(gòu)造成在套筒的基部64a處與諸如圖4和圖5中所示出的補(bǔ)給口元件等的補(bǔ)給口元件的安裝表面匹配。開口側(cè)64因此為具有長度和寬度的大致長圓形，其中長度大于寬度。套筒的基部64a以角度α形成輪廓以確保與具有帶角度的安裝表面的補(bǔ)給口元件卡合配合。在示出的實(shí)施方式中，在主體62的后壁68上設(shè)置有水平凹部66，其用于支撐銷(未示出)的定位。適于與補(bǔ)給口套筒一起使用的彈簧銷包括與水平凹部匹配的成型部，用于將補(bǔ)給口套筒和補(bǔ)給口元件保持處于豎直位置并由此防止轉(zhuǎn)動。此外，在主體的頂部設(shè)置有威廉氏楔70，其從后壁68延伸至開口側(cè)64。
[0127]實(shí)施例
[0128]在隨后的示例中，對多種補(bǔ)給口系統(tǒng)進(jìn)行測試，包括標(biāo)準(zhǔn)的和比較的補(bǔ)給口元件、標(biāo)準(zhǔn)的和比較的補(bǔ)給口套筒以及根據(jù)本實(shí)用新型的補(bǔ)給口系統(tǒng)(元件和套筒)的組合。
[0129]補(bǔ)給口套筒全部從福士科(Foseco)售出的商標(biāo)為KALMINEX和FEEDEX的標(biāo)準(zhǔn)市售放熱性混合物生產(chǎn)出，并且使用射芯(core-shot)過程生產(chǎn)。典型的KALMINEX套筒具有10-12kN的壓毀強(qiáng)度。典型的FEEDEX補(bǔ)給口套筒具有至少25kN的壓毀強(qiáng)度。
[0130]標(biāo)準(zhǔn)的、比較的和實(shí)用新型的金屬補(bǔ)給口元件通過對鋼板加壓制成。金屬板是厚度為0.5mm的冷軋低碳鋼(CRl，BS1449)，除非另有說明。
[0131]在DISAMATIC造模機(jī)(Disal30)上進(jìn)行造模測試。將補(bǔ)給口系統(tǒng)放置在附接至水平模樣(擺動)板的支撐銷上，該水平模樣板接著向下擺動90度使得模樣板(面)處于上下位置。接著利用壓縮空氣將濕砂造?；旌衔锎?射)到矩形的鋼室內(nèi)，并且接著抵著位于該室的兩端的兩個(gè)模樣壓擠濕砂造模混合物。壓擠后，使其中一個(gè)模樣板向上擺動以打開該室并且相對的板將完成的模具推到輸送帶上。由于補(bǔ)給口系統(tǒng)被包圍在壓縮了的模具內(nèi)，所以需要小心地破開各模具以檢查補(bǔ)給口系統(tǒng)。支撐銷居中地位于(擺動)模樣板(750mmX535mm)上，其可被安裝在凸起部上或者在附接至擺動板的120mmX 120mmX20mm的板上。射砂壓力為2bar并且壓擠板壓力為IOkPa或者15kPa。
[0132]進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬(由Abaqus Inc制作的ABAQUS)以評價(jià)施加在包括了與圖6中的套筒60具有類似尺寸的長形FEEDEX補(bǔ)給口套筒和圖4中的補(bǔ)給口元件20的補(bǔ)給口系統(tǒng)上的應(yīng)力。先進(jìn)的有限元分析軟件包括用于模擬的靜態(tài)和動態(tài)的應(yīng)力-應(yīng)變解析器。通過在Z軸上將補(bǔ)給口元件固定并接著將該模型置于一定的應(yīng)變程度下使得該補(bǔ)給口元件在一定的時(shí)間內(nèi)在Z軸上以一定的距離壓縮。這使得不同的應(yīng)力作用到模型的不同部分。利用套筒和補(bǔ)給口元件的機(jī)械特性以使得能夠模擬補(bǔ)給口套筒內(nèi)的應(yīng)力并且補(bǔ)給口元件壓縮了的方式對模型進(jìn)行編程。對補(bǔ)給口元件使用了 208.5GPa的楊氏模量，并且對補(bǔ)給口套筒使用了 539MPa的楊氏模量。對補(bǔ)給口元件和套筒兩者使用了 0.25的泊松比。
[0133]測試了分別與圖1和圖6中的補(bǔ)給口套筒配合使用的圖1 (比較的)和圖4(弧形的第二側(cè)壁區(qū))中示出的補(bǔ)給口元件。各補(bǔ)給口元件的可潰縮部以類似的方式和幅度變形。然而，圖4中的補(bǔ)給口元件在補(bǔ)給口套筒上造成比比較的補(bǔ)給口元件顯著地小的應(yīng)力。經(jīng)歷了非常高的應(yīng)力的區(qū)域是套筒的沿著內(nèi)部縱向直邊的基部處的區(qū)域。
[0134]初始的模擬結(jié)果是積極的，但由于對于該特定的應(yīng)用(鑄件/補(bǔ)給口取向)在模擬工具上的一些限制，所以該結(jié)果并不是總的結(jié)論，因此進(jìn)行了實(shí)際造模試驗(yàn)。各種補(bǔ)給口元件全都具有偏置的內(nèi)孔，并且除了比較例I (25mm)外，內(nèi)孔直徑均為18mm。下面陳述細(xì)節(jié):
[0135]
【權(quán)利要求】
1.一種適于在金屬鑄造中使用的長形補(bǔ)給口元件，所述補(bǔ)給口元件具有長度、寬度和高度，所述補(bǔ)給口元件包括: 沿所述高度測量出的A端和相對的B端，以及沿所述長度測量出的C端和相對的D端，所述A端用于安裝在模具模樣或擺動板上并且所述相對的B端用于接收補(bǔ)給口套筒；并且在所述A端和所述B端之間由包括臺階狀可潰縮部的側(cè)壁限定出內(nèi)孔； 所述補(bǔ)給口元件可在使用時(shí)被壓縮由此減小所述A端和所述B端之間的距離； 其中，所述側(cè)壁具有:第一側(cè)壁區(qū)，其限定了所述補(bǔ)給口元件的所述B端，所述補(bǔ)給口元件的所述B端在使用時(shí)用作用于補(bǔ)給口套筒的安裝平面；和第二側(cè)壁區(qū)，其與所述第一側(cè)壁區(qū)連續(xù)， 其中，所述臺階狀可潰縮部包括:與呈直徑遞減的同心環(huán)體形式的第四側(cè)壁區(qū)系列相互連接且形成為一體的呈直徑遞減的同心環(huán)形式的第三側(cè)壁區(qū)系列； 其特征在于， 所述內(nèi)孔具有從所述補(bǔ)給口元件的中央沿所述長度朝向所述C端偏置的軸線，并且 所述第二側(cè)壁區(qū)是非平面的、其與第三側(cè)壁區(qū)連續(xù)并且位于所述內(nèi)孔軸線與所述D端之間。
2.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述內(nèi)孔軸線以所述長度的至少10%從所述補(bǔ)給口元件的所述中央偏置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述第二側(cè)壁區(qū)具有在所述內(nèi)孔軸線的方向上測量出的是所述補(bǔ)給口元件的所述高度的10%至25%的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述第二側(cè)壁區(qū)在整個(gè)所述寬度上遠(yuǎn)離所述B端朝向所述A端呈曲線并且往回朝向所述B端呈曲線并由此形成弧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述第一側(cè)壁區(qū)以角度α相對于所述內(nèi)孔軸線傾斜，其中0° < α <90°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，α為50°至70°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述第二側(cè)壁區(qū)對稱于從所述C端通過所述內(nèi)孔軸線至所述D端的鏡像面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述臺階狀可潰縮部和所述第二側(cè)壁區(qū)具有大致相同的寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述臺階狀可潰縮部的長度是所述補(bǔ)給口元件的所述長度的35%至70%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述臺階狀可潰縮部包括2至6個(gè)臺階。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述第二側(cè)壁區(qū)從所述可潰縮部至所述第一側(cè)壁區(qū)向外呈喇叭形。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述第二側(cè)壁區(qū)在所述D端處相對于所述內(nèi)孔軸線產(chǎn)生至少60°的角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述第二側(cè)壁區(qū)在所述C端處相對于所述內(nèi)孔軸線產(chǎn)生至少5°的角度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，沿著所述內(nèi)孔軸線看時(shí)，所述補(bǔ)給口元件是橄欖形、橢圓形、矩形、不規(guī)則多邊形或長圓形的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述補(bǔ)給口元件由整體結(jié)構(gòu)制成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述補(bǔ)給口元件是由均勻厚度的單張鋼板加壓成型的。
17.根據(jù)權(quán)利要求中I所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述補(bǔ)給口元件具有至少250N的初始壓毀強(qiáng)度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述補(bǔ)給口元件具有小于7kN的初始壓毀強(qiáng)度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述補(bǔ)給口元件具有IkN至3kN的初始壓毀強(qiáng)度。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述內(nèi)孔軸線位于相對于所述補(bǔ)給口元件和/或所述第二側(cè)壁區(qū)的寬度大致居中的位置處。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所述第一側(cè)壁區(qū)具有至少5mm的深度。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)給口元件，其特征在于，所訴第三側(cè)壁區(qū)和所述第四側(cè)壁區(qū)是圓形形狀的。
23.一種用于金屬鑄造的補(bǔ)給口系統(tǒng)，該補(bǔ)給口系統(tǒng)包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的補(bǔ)給口元件和被固定至該補(bǔ)給口元件的補(bǔ)給口套筒，所述補(bǔ)給口套筒被形成與所述第一側(cè)壁區(qū)匹配的輪廓。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的補(bǔ)給口系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)給口套筒具有橄欖形、橢圓形、正方形、矩形、多邊形或長圓形的開口側(cè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的補(bǔ)給口系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)給口套筒的接觸區(qū)域的至少75%是與所述第一側(cè)壁區(qū)接觸。
26.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的補(bǔ)給口系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)給口套筒具有至少5kN的壓毀強(qiáng) 度。
【文檔編號】B22C9/08GK203470825SQ201320026275
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月15日
【發(fā)明者】簡·塞爾斯特倫, 保羅·大衛(wèi)·杰夫 申請人:福塞科國際有限公司