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用于金屬的鑄造方法和鑄造機(jī)器與流程

文檔序號(hào):40448705發(fā)布日期:2024-12-27 09:13閱讀:6來(lái)源:國(guó)知局
用于金屬的鑄造方法和鑄造機(jī)器與流程

本發(fā)明涉及一種用于金屬、尤其鉛和/或鋅的鑄造方法以及一種具有根據(jù)權(quán)利要求15的前序部分所述的特征的鑄造機(jī)器。


背景技術(shù):

1、原則上已知鑄造方法,其中借助于活塞將熔化的金屬?gòu)牧贤?massezylinder)或類似的容器中推出并且填充到模具空腔中,例如以壓力鑄造的形式填充。

2、在de?102016006917?a1、de?102018109322?a1和de?102019131011a1中公開的工藝也根據(jù)所述原理作用。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于執(zhí)行鑄造方法的機(jī)器顯然是耗費(fèi)的,這一方面涉及料筒或熔化容器的構(gòu)造并且另一方面涉及活塞的密封。

4、此外,到達(dá)密封件的熔體(schmelze)使密封件以及存在于所述區(qū)域中的滑動(dòng)面退化,使得根據(jù)本發(fā)明應(yīng)遵循相對(duì)短的維護(hù)間隔。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在此背景下,本發(fā)明提出如下目的:提供用于鑄造金屬的更簡(jiǎn)單和/或更少維護(hù)的方法和機(jī)器。

2、在鑄造方法方面,所述目的通過權(quán)利要求1的特征來(lái)實(shí)現(xiàn),即其方式為至少執(zhí)行以下步驟:

3、-將金屬供應(yīng)到料筒中,

4、-借助于設(shè)置在料筒中的輸送蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)朝向料筒的散布開口輸送金屬,

5、-熔化金屬和/或?qū)⒔饘俦3衷谌垠w中,使得金屬至少在料筒的散布開口處的子區(qū)域中基本上完全以液相存在,

6、-借助于輸送蝸桿的軸向活塞運(yùn)動(dòng)將基本上完全以液相存在的金屬通過料筒的散布開口推出,由此所推出的金屬至少部分地填充至少一個(gè)模具空腔,以及

7、-冷卻金屬,使得所述金屬在至少一個(gè)模具空腔中成形。

8、在鑄造機(jī)器方面,所述目的通過權(quán)利要求15的特征來(lái)實(shí)現(xiàn),即用于成形金屬、尤其鉛和鋅的鑄造機(jī)器,所述鑄造機(jī)器尤其適用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法,所述鑄造機(jī)器具有:

9、-料筒,

10、-用于將金屬供應(yīng)到料筒中的供應(yīng)設(shè)備,以及

11、-加熱設(shè)備,所述加熱設(shè)備配置和設(shè)定用于,熔化存在于料筒中的金屬和/或?qū)⒔饘俦3衷谌垠w中,使得所述金屬至少在料筒的散布開口處的子區(qū)域中基本上完全以液相存在,

12、其中在料筒中設(shè)有輸送蝸桿并且設(shè)有輸送蝸桿驅(qū)動(dòng)器,并且其中輸送蝸桿驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成用于,將輸送蝸桿置于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和軸向活塞運(yùn)動(dòng),并且其中基本上完全以液相存在的金屬

13、-可以通過輸送蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)朝向料筒的散布開口輸送,并且

14、-可以通過輸送蝸桿的軸向活塞運(yùn)動(dòng)通過料筒的散布開口推出,以用金屬至少部分地填充至少一個(gè)模具空腔。

15、根據(jù)本發(fā)明,避免并且通過輸送蝸桿替代料筒或熔化容器中的活塞的耗費(fèi)地構(gòu)造的密封件,所述輸送蝸桿可以朝向料筒的鑄模側(cè)的散布開口輸送熔化的金屬,使得密封件本身是不再必要的或者可以非常簡(jiǎn)單地實(shí)施。同時(shí),根據(jù)本發(fā)明的輸送蝸桿可以通過軸向活塞運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)金屬?gòu)牧贤仓械耐瞥鲞\(yùn)動(dòng)。

16、但是應(yīng)注意的是,在本文件意義上的輸送蝸桿不稱為活塞,而是僅可以實(shí)施活塞運(yùn)動(dòng)并且由此可以承擔(dān)活塞的功能。

17、令人驚訝地已經(jīng)證實(shí),現(xiàn)代制造的輸送蝸桿當(dāng)輸送蝸桿經(jīng)受金屬熔化時(shí)出現(xiàn)的熱負(fù)荷增長(zhǎng)。

18、當(dāng)然,軸向活塞運(yùn)動(dòng)應(yīng)理解為相對(duì)于料筒的中心軸線軸向。類似的情況適用于輸送蝸桿圍繞料筒的中心軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

19、在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方式中,使用其熔點(diǎn)低于450℃和/或440℃和/或430℃的金屬,例如尤其鉛或鋅。

20、作為金屬尤其適用堿金屬、堿土金屬、過渡金屬、后過渡金屬、半金屬、鑭系元素和錒系元素。

21、在本發(fā)明的意義上,也將金屬理解為金屬的合金或混合物(單相的或多相的)。也理解為包含明顯份額的金屬的物質(zhì)混合物,優(yōu)選地包含至大于25%和/或大于50%和/或大于75%和/或大于90%的金屬的物質(zhì)混合物。例如可以以所述方式實(shí)現(xiàn)具有填料的金屬構(gòu)件。

22、在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中,金屬可以是所謂的zamak合金,即化學(xué)元素鋅、鋁、鎂和銅以及必要時(shí)其他物質(zhì)的合金。在此特別優(yōu)選地,鋅占據(jù)合金的最大的份額。

23、將輸送蝸桿理解為具有蝸桿幾何結(jié)構(gòu)、例如呈至少一個(gè)蝸桿螺紋形式的蝸桿幾何結(jié)構(gòu)的構(gòu)件,使得通過輸送蝸桿的旋轉(zhuǎn)沿著料筒中的方向輸送材料、在此金屬。

24、散布開口優(yōu)選地配置用于被選擇性地打開或關(guān)閉。

25、因此,優(yōu)選地存在封閉功能,所述封閉功能確保:當(dāng)這不希望時(shí),沒有金屬或僅少量金屬?gòu)牧贤仓须x開。

26、散布開口優(yōu)選地設(shè)置在料筒的一個(gè)端部處。

27、根據(jù)本發(fā)明,料筒的在其中金屬以基本上完全以液相存在的子區(qū)域鄰接于散布開口,使得軸向活塞運(yùn)動(dòng)引起基本上完全以液相存在的金屬通過散布開口推出。

28、至少一個(gè)模具空腔優(yōu)選地可以通過與鑄造機(jī)器分離的鑄模來(lái)實(shí)現(xiàn),所述鑄??梢园惭b在機(jī)器上。

29、為了將料筒的散布開口與至少一個(gè)模具空腔在流體技術(shù)上連接,在包含至少一個(gè)模具空腔的鑄模中例如可以使用連接通道和/或通道和/或通道系統(tǒng)。

30、根據(jù)本發(fā)明,至少一個(gè)模具空腔可以被部分填充。但是,在優(yōu)選的實(shí)施方式中,至少一個(gè)模具空腔被完全填充。

31、此外,要求保護(hù)根據(jù)本發(fā)明的鑄造機(jī)器在根據(jù)本發(fā)明的鑄造方法中的用途。

32、本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中限定。

33、優(yōu)選地,將金屬以固相供應(yīng)到料筒中。

34、替選地或附加地,也已經(jīng)可以將金屬以液相供應(yīng)到料筒中。

35、可以在供應(yīng)至料筒之前通過粉碎將金屬置于顆粒形狀。

36、粉碎例如可以通過破碎(例如借助于切割輪)至少一個(gè)金屬線和/或至少一個(gè)金屬棒或其他類型的制粒設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。

37、當(dāng)然,金屬也已經(jīng)可以以顆粒形狀存在,使得不再需要粉碎。

38、在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中,例如借助于加熱設(shè)備至少在金屬的供應(yīng)位置與散布開口之間將料筒置于高于金屬的熔化溫度的溫度,并且優(yōu)選地保持在那里。因此,在料筒中熔化金屬和/或?qū)⒔饘俦3衷谌垠w中可以以特別簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)。

39、為了熔化金屬和/或?qū)⒔饘俦3衷谌垠w中,優(yōu)選地使用例如可以是加熱設(shè)置的一部分的料筒處的加熱帶和/或感應(yīng)加熱裝置和/或紅外輻射裝置。

40、替選地或附加地,料筒可以具有至少一個(gè)加熱介質(zhì)通道、例如呈(優(yōu)選地圍繞料筒螺旋形的)槽形式的加熱介質(zhì)通道,在所述槽中優(yōu)選地設(shè)置有用于加熱介質(zhì)的管元件,為了熔化金屬和/或?qū)⒔饘俦3衷谌垠w中,流體式加熱介質(zhì)、例如油通過所述槽輸送。

41、加熱設(shè)備可以集成到料筒中。

42、在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中,可以僅將如此多的金屬供應(yīng)到料筒中,使得在料筒中存在部分填充,優(yōu)選地存在小于95%、90%、80%和/或70%(分別為體積份額)的部分填充。

43、一方面,這可以具有如下優(yōu)點(diǎn):在輸送蝸桿的加料區(qū)中在金屬所供應(yīng)到的位置附近不存在例如作為顆粒存在的金屬的密集堆積,這可能引起顆粒在蝸桿幾何結(jié)構(gòu)與料筒之間夾緊。

44、另一方面,通過部分填充,從金屬熔體中蒸發(fā)出來(lái)的氣體和/或濕氣可以逸出并且例如在料筒的背向料筒的散布開口的端部處或在填充開口處吸走。例如,因此可以避免成型件的空氣條紋和/或氣泡和/或其他缺陷。

45、可選地,料筒可以包含附加的脫氣區(qū)域和/或(與散布開口分開的)脫氣開口。

46、在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中,可以在輸送蝸桿的引導(dǎo)端部處使用回流禁止機(jī)構(gòu)。這具有如下優(yōu)點(diǎn):與沒有止回閥的情況相比,在推出時(shí)更精確地限定的量的金屬熔體從料筒出來(lái)并且進(jìn)入至少一個(gè)模具空腔和/或通道和/或通道系統(tǒng)中。

47、在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中,可以使用可主動(dòng)操縱的、優(yōu)選地可機(jī)械地主動(dòng)操縱的回流禁止機(jī)構(gòu)。為此參考de?102012015337?a1,其關(guān)于可機(jī)械地主動(dòng)操縱的回流禁止機(jī)構(gòu)的技術(shù)公開內(nèi)容整體地并入本公開中。

48、在優(yōu)選的實(shí)施方式中,可以在料筒的散布開口處使用封閉噴嘴用于選擇性地打開散布開口。

49、替選地或附加地,在通道和/或通道系統(tǒng)中可以存在至少一個(gè)封閉噴嘴。

50、金屬可以在從料筒中推出時(shí)在壓力下被填充到至少一個(gè)模具空腔中,其中最大的壓力優(yōu)選地低于2000bar和/或1500bar和/或1300bar。

51、在料筒中和/或在至少一個(gè)模具空腔中和/或在料筒與模具空腔之間的連接通道中可以使用保護(hù)氣體氣氛和/或保護(hù)真空。

52、連接通道可以通過所提及的通道和/或所提及的通道系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

53、保護(hù)真空在此在技術(shù)意義上可以理解為在所提及的體積中產(chǎn)生(與環(huán)境相比的)負(fù)壓。

54、優(yōu)選地可以使用蓄壓器,所述蓄壓器優(yōu)選地在料筒與模具空腔之間的連接通道的區(qū)域中在流動(dòng)技術(shù)上在輸送蝸桿下游、優(yōu)選地在流動(dòng)技術(shù)上在回流禁止機(jī)構(gòu)下游與熔化的金屬壓力有效地連接。

55、連接通道可以通過所提及的通道和/或所提及的通道系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在術(shù)語(yǔ)方面,在一方面一般連接通道與另一方面鑄模的通道和/或通道系統(tǒng)之間區(qū)分。

56、蓄壓器可以補(bǔ)償在填充至少一個(gè)模具空腔時(shí)由于熔體的不可壓縮性而出現(xiàn)的壓力峰值。

57、在優(yōu)選的實(shí)施方式中,蓄壓器可以具有活塞缸單元和/或機(jī)械的彈簧元件。優(yōu)選地,活塞缸單元的腔室在此與熔化的金屬壓力有效地連接,并且活塞缸單元的活塞可以借助于機(jī)械的彈簧元件被彈簧加載。

58、特別優(yōu)選地可以將包含至少一個(gè)模具空腔的鑄模調(diào)溫,尤其可以在填充過程期間加熱和/或冷卻以冷卻金屬。

59、類似的情況適用于通道和/或通道系統(tǒng),其中通道和/或通道系統(tǒng)優(yōu)選地基本上持續(xù)地加熱,以便在此也將金屬保持在熔體中(熱通道系統(tǒng))。

60、特別優(yōu)選地,可以使用輸送蝸桿,所述輸送蝸桿具有帶有在1.0和1.4之間和/或1.1和1.3之間和/或1.15和1.25之間的壓縮比的蝸桿幾何結(jié)構(gòu)。例如,壓縮比可以為大約1.2。

61、將壓縮比理解為加料區(qū)域、即在供應(yīng)金屬的位置中的螺紋體積和/或螺紋橫截面積與輸送蝸桿的端部區(qū)域(輸送蝸桿尖部)處的螺紋體積和/或螺紋橫截面積的比。由此基本上量化借助于輸送蝸桿所輸送的材料的壓縮程度。

62、在本發(fā)明的范圍內(nèi),大于1的壓縮比可以用于從金屬熔體中蒸發(fā)氣體和/或濕氣,使得所述通常情況下不希望的物質(zhì)不留在金屬熔體并且隨后不留在成型件中或與金屬熔體反應(yīng)。

63、回流禁止機(jī)構(gòu)、例如呈環(huán)形回流禁止機(jī)構(gòu)或球形回流禁止機(jī)構(gòu)形式的回流禁止機(jī)構(gòu)以及封閉噴嘴、蝸桿幾何結(jié)構(gòu)、蝸桿驅(qū)動(dòng)器和熱通道系統(tǒng)本身從注塑領(lǐng)域中已知,從而可以從另一技術(shù)領(lǐng)域中提取。

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