專利名稱：用于在鑄模的型壁上施加表面處理劑的方法和噴淋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助于噴淋裝置在鑄模的型壁上施加表面處理劑的方法，其中， 該表面處理劑在表面處理劑混合站中被混合并且被通過輸送導(dǎo)管輸送到噴淋裝置，表面處理劑以及壓縮空氣被從噴淋裝置輸送到噴淋工具并且接著借助于壓縮空氣使表面處理劑霧化并且通過噴嘴噴淋到型壁上；以及涉及一種用于將表面處理劑施加到鑄模的型壁上的噴淋裝置，該噴淋裝置帶有表面處理劑混合站、輸送導(dǎo)管、噴淋裝置和噴淋工具，其中，通過該輸送導(dǎo)管可輸送表面處理劑和壓縮空氣，所述噴淋裝置通過輸送導(dǎo)管與存儲(chǔ)容器流體連通，所述噴淋工具通過輸送導(dǎo)管與噴淋裝置和壓縮空氣泵流體連通并且所述噴淋工具具有噴嘴，通過所述噴嘴可將表面處理劑噴淋到所述型壁上。
背景技術(shù)：
例如在通過鋁壓鑄制造曲軸箱時(shí)采用這種方法和噴淋裝置。在此，首先冷卻來自最后一步澆鑄過程的、尚且熱的鑄模并且接著借助于這種噴淋裝置施加脫模劑，以便保證澆鑄的工件可良好地從型壁脫模并使工件達(dá)到良好的表面質(zhì)量。這樣進(jìn)行冷卻，使得鑄模在每個(gè)澆鑄過程之前具有盡可能相同的初始溫度，以便在澆鑄過程中創(chuàng)造相同的外部條件。冷卻劑在此通常由水構(gòu)成。脫模劑是溶于水的活性物質(zhì)，該活性物質(zhì)在所處理的表面上形成聚合鏈，該聚合鏈既會(huì)減少到模具的熱傳遞也會(huì)防止鋼模具和熔化物之間的燒結(jié)或焊接。為了用脫模劑使鑄模盡獲得可能均勻的涂層，在過去數(shù)年中持續(xù)地改良所述的方法和所使用的噴淋裝置。盡管各種方案和精確的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)還是會(huì)經(jīng)常在工件上出現(xiàn)缺陷， 如熱裂紋、撓曲或孔隙，所述缺陷要么由于脫模劑導(dǎo)管中的壓力波動(dòng)、噴淋頭堵塞產(chǎn)生，要么由于施加脫模劑時(shí)不一致的起始溫度產(chǎn)生。噴淋頭的堵塞尤其由于使用常見含蠟的脫模劑。為了尤其防止噴淋頭的堵塞，在DE4420679A1中描述了用于噴淋鑄模的型壁的噴淋裝置和方法，其中，型壁處理劑和吹洗空氣通過帶有按外部混合原理工作的噴嘴的噴淋工具噴淋到模具的表面上。為了調(diào)節(jié)產(chǎn)生的工作介質(zhì)壓力，噴淋裝置具有連接在上游的壓力調(diào)節(jié)閥，該壓力調(diào)節(jié)閥通過控制單元控制，因此可調(diào)節(jié)工作介質(zhì)和吹洗空氣的壓力。必要時(shí)這樣調(diào)節(jié)壓力，使得通過萊頓弗羅斯特效應(yīng)在熱的型壁區(qū)域出現(xiàn)的蒸汽墊被擊穿，因此可以減小提前的冷卻。然而，噴淋裝置受到可用的工作介質(zhì)壓力的限制，該壓力在已知的實(shí)施形式中最大為6bar。因此還需要，在施加型壁處理劑之前首先至少短時(shí)間冷卻鑄模或工件，這通常通過噴淋液態(tài)冷卻劑實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于將表面處理劑施加到鑄模的型壁上的噴淋裝置和方法，即便在澆鑄后型壁溫度較高時(shí)也能完全省去額外的冷卻過程并且能夠明顯減少周期時(shí)間和噴淋時(shí)間。該技術(shù)問題通過一種用于將表面處理劑施加在鑄模的型壁上的方法解決，其中，表面處理劑在離開表面處理劑混合站之后借助于流體壓力泵加壓到至少Ubar，優(yōu)選 24bar的壓力；該技術(shù)問題還通過一種用于將表面處理劑施加在鑄模的型壁上的噴淋裝置解決，其中，在表面處理劑混合站和噴淋裝置之間設(shè)置有流體壓力泵，通過該流體壓力泵可將表面處理劑的壓力提高到至少Ubar，優(yōu)選24bar。通過按本發(fā)明的方法或按本發(fā)明的噴淋裝置這樣地加速表面處理劑，使得即便在熱的鑄模中也能可靠地克服萊頓弗羅斯特效應(yīng)，因此可以完全省略之前的冷卻過程。另外將周期時(shí)間縮短了 30-50%。另外通過噴淋到鑄模表面時(shí)的強(qiáng)冷卻效果在接下來的澆鑄中實(shí)現(xiàn)了高的凝固速度和由此導(dǎo)致的、鑄件非常少的孔隙。由于克服了萊頓弗羅斯特效應(yīng)，脫模劑已經(jīng)在非常高的工具溫度下被施加，并因此節(jié)約工具。因此可以對(duì)于例如常見壽命為澆鑄90000次的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體工具，通過所述的方法提高到160000次澆鑄。在一種優(yōu)選的方法中，在噴淋型壁之前接通流體壓力泵并且形成壓力，并且為了終止噴淋過程，首先停止表面處理劑的輸送并停止流體壓力泵，并接著用壓縮空氣干燥型壁。因此，防止了不必要的泵運(yùn)行時(shí)間并且通過吹洗實(shí)現(xiàn)鑄模的干燥，這確保了澆鑄工件的表面質(zhì)量。優(yōu)選使用不含蠟的表面處理劑，因此在澆鑄過程中出現(xiàn)較少的氣化，這導(dǎo)致孔隙很少的工件并因此改善了澆鑄工件的表面質(zhì)量并且額外地避免了噴嘴的堵塞。在按本發(fā)明的噴淋裝置的一種有利的擴(kuò)展方案中，噴嘴設(shè)計(jì)為環(huán)狀間隙噴嘴。這種噴嘴通過較小的橫截面導(dǎo)致表面處理劑的強(qiáng)烈加速，因此出現(xiàn)較高的自清潔效應(yīng)并且在擊穿汽墊時(shí)實(shí)現(xiàn)額外的改進(jìn)。在就此進(jìn)一步擴(kuò)展的實(shí)施形式中，環(huán)狀間隙噴嘴的環(huán)狀間隙的寬度為0.5至 0. 6mm，而環(huán)狀間隙噴嘴在出口處的錐直徑為5至7mm。通過這樣的尺寸在浸潤(rùn)鑄模時(shí)實(shí)現(xiàn)了特別好的效果。為了也能夠完全浸潤(rùn)帶有側(cè)凹部和復(fù)雜形狀的鑄模，環(huán)狀間隙噴嘴的角位可通過球頭調(diào)節(jié)，因此可調(diào)節(jié)為使射束總是垂直地入射到表面上。即便在狹窄的位置情況下，也可以把噴淋頭伸向型壁附近。在按本發(fā)明的噴淋裝置的一種有利的構(gòu)造中，把輸送管設(shè)計(jì)成耐壓的。這意味著， 導(dǎo)管必須能經(jīng)受超過24bar的壓力極值，而不會(huì)爆裂。為了額外的安全性，沿流動(dòng)方向在流體壓力泵后面設(shè)置過壓閥，該過壓閥防止壓力超過設(shè)備的設(shè)計(jì)點(diǎn)(Ausleg印imkt)并因此對(duì)設(shè)備產(chǎn)生損害。通過按本發(fā)明的噴淋裝置和按本發(fā)明的方法即便在工件形狀復(fù)雜的情況下也能在工件上獲得非常好的表面質(zhì)量，其中，同時(shí)能夠縮短用于澆鑄和準(zhǔn)備的周期時(shí)間。具體實(shí)施形式以下舉例說明按本發(fā)明的噴淋裝置的工作原理和結(jié)構(gòu)和按本發(fā)明的方法的流程。按本發(fā)明的噴淋裝置具有表面處理劑混合站，該混合站與來自水箱的進(jìn)水口和來自容器(Voriagenbehalter )的濃縮物入口連接。通過環(huán)形導(dǎo)管以最高至IObar的壓力將脫模劑輸送到氣囊式蓄能器中。這種濃縮物包含起脫模劑作用的活性物質(zhì)。脫模劑不含蠟。例如可以使用Geiger公司名稱為Trermex W3351的脫模劑，該脫模劑由12%的溶于水的有機(jī)改性聚硅氧烷、3. 5%的EP添加劑、2%的形式為乙氧基脂肪醇的乳化劑和的穩(wěn)定劑、 滅菌劑和除泡劑。該脫模劑與額外的水在表面處理劑混合站中混合?，F(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明將所產(chǎn)生的高度稀釋的乳劑(Emulsion)通過頻率受調(diào)節(jié)的流體壓力泵從設(shè)計(jì)為氣囊式蓄能器的混合站輸送到噴淋裝置，其中，表面處理劑的壓力被提高到Mbar。通過連接管實(shí)現(xiàn)與噴淋裝置的流體連接，該連接管以及下游的管道和組件都設(shè)計(jì)為耐直至約30bar的壓力，以避免損壞。為了額外地保護(hù)設(shè)備和操作人員，在導(dǎo)管中設(shè)置有過壓閥，該過壓閥在存在過壓時(shí)打開。需要這些余量，因?yàn)樵谠O(shè)備關(guān)閉時(shí)關(guān)閉噴嘴會(huì)出現(xiàn)超過正常運(yùn)行壓力的壓力峰值。耐壓設(shè)計(jì)的噴淋裝置具有多個(gè)噴淋工具，其中至少分別一個(gè)設(shè)置用于噴淋鑄模的固定側(cè)以及一個(gè)設(shè)置用于噴淋鑄模的活動(dòng)側(cè)。在此，噴淋工具在鑄模上的運(yùn)動(dòng)可以計(jì)算機(jī)控制地進(jìn)行。噴淋工具具有壓縮空氣接口和用于表面處理劑的出口并且同樣針對(duì)高流體壓力設(shè)計(jì)。在噴淋工具中按照內(nèi)混合原理將壓縮空氣與表面處理劑混合。通過這種混合產(chǎn)生了表面處理劑的均勻霧化。為此要求壓縮空氣以足夠的流速進(jìn)入噴淋工具的混合腔，該速度由用于壓縮空氣的、相應(yīng)調(diào)節(jié)的空氣泵保證?，F(xiàn)在霧化了的表面處理劑從混合腔到達(dá)噴嘴，噴嘴當(dāng)然同樣針對(duì)這樣的壓力設(shè)計(jì)。在混合腔中由于混合產(chǎn)生了約Ibar的小壓降，因此在噴嘴上有約2;3bar的、霧化的表面處理劑。噴嘴由球頭可動(dòng)地固定在噴淋工具上，因此噴淋裝置例如可以針對(duì)鑄模的傾斜表面這樣地調(diào)節(jié)，使得射束總是垂直地?fù)糁斜砻?。為了?shí)現(xiàn)足夠的速度，噴嘴設(shè)計(jì)為環(huán)狀間隙噴嘴，其中，環(huán)狀間隙在噴嘴出口處的錐直徑為6mm時(shí)具有0. 55mm的寬度。即便在噴嘴與鑄模間距較遠(yuǎn)時(shí)，也能通過該噴嘴產(chǎn)生針對(duì)性的射束。隨著表面處理劑的壓力增大并因此隨著從環(huán)狀間隙噴嘴流出速度的上升， 相對(duì)鑄模的型壁的最佳間距的重要性被降低，因?yàn)榧幢阍谳^大的間距時(shí)也還存著足夠的速度來克服萊頓弗羅斯特效應(yīng)。如果霧化的表面處理劑通過環(huán)狀間隙噴嘴流出并且以相應(yīng)高的流出速度擊中尚且熱的型壁，則盡管由于蒸發(fā)產(chǎn)生汽墊，但是該汽墊不能按萊頓弗羅斯特效應(yīng)使其它射束遠(yuǎn)離表面，因?yàn)樯涫捎谄涓叩膭?dòng)能而擊穿汽墊。因此，形式為脫模劑的活性物質(zhì)以及水到達(dá)型壁的表面。因此通過水產(chǎn)生了良好的冷卻效果以及用脫模劑最佳地浸潤(rùn)了鑄模的型壁。接著僅需吹送空氣而不輸送脫模劑地干燥鑄模。可以完全省略鑄模之前的冷卻。鑄模的表面在下一個(gè)澆鑄過程之前被非常強(qiáng)烈地冷卻。因此，在澆鑄中產(chǎn)生了非常高的凝固速度。同時(shí)由于脫模劑不含蠟使得在澆鑄中僅產(chǎn)生非常少的氣化。這導(dǎo)致澆鑄件非常少孔隙的組織，因此例如可以澆鑄無箱的壓鑄曲軸箱，該曲軸箱的工作面是可以涂層的。為了實(shí)現(xiàn)較高的強(qiáng)度，也可以使鑄件經(jīng)過固溶退火過程。由于省略了額外的冷卻過程還可以明顯減少周期時(shí)間，因此例如對(duì)于壓鑄曲軸箱可以在每個(gè)周期節(jié)省12s的時(shí)間。這意味著將噴淋時(shí)間減少了約50%。在鑄件從鑄模取出之后，氣囊式蓄能器首先通過環(huán)狀導(dǎo)管預(yù)加載脫模劑。如果操作人員或與澆鑄機(jī)連接的計(jì)算機(jī)發(fā)出了開始噴淋過程的命令，則首先啟動(dòng)頻率受調(diào)節(jié)的泵，用于形成表面處理劑足夠的運(yùn)行壓力。如果達(dá)到了所述壓力，則可以通過打開噴嘴開始噴淋過程。向噴淋裝置發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，以終止噴淋過程，因此停止流體壓力泵并中斷表面處理劑流。這例如可以通過關(guān)閉設(shè)置在噴淋工具中的閥實(shí)現(xiàn)。因此避免了泵本身以及其它設(shè)備部件持續(xù)負(fù)荷。接著僅用于輸送壓縮空氣的連接管保持打開，使得通過噴嘴向鑄模噴射空氣并因此干燥鑄模。這具有將噴淋工具或環(huán)狀間隙噴嘴中的表面處理劑殘余吹出的附帶優(yōu)點(diǎn)，因此可靠地避免了堵塞。通過環(huán)狀間隙噴嘴也產(chǎn)生了噴出空氣的高流出速度，因此也減少了吹氣時(shí)間。因此，通過這種噴淋裝置和這種方法實(shí)現(xiàn)了鑄件非常好的澆鑄質(zhì)量并同時(shí)減少了周期時(shí)間，因此節(jié)約了成本。應(yīng)當(dāng)明確的是，本申請(qǐng)的保護(hù)范圍不限于所描述的實(shí)施例。這種噴淋裝置尤其也可以設(shè)計(jì)用于多個(gè)澆鑄站或者噴嘴通過機(jī)械手由計(jì)算機(jī)控制地在鑄模半部?jī)?nèi)以任意的方式三軸地運(yùn)動(dòng)。尤其在正確選擇噴淋間距時(shí)要注意的是，13bar以上的壓力就已經(jīng)能穿透萊頓弗羅斯特效應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種借助于噴淋裝置在鑄模的型壁上施加表面處理劑的方法，其中，該表面處理劑在表面處理劑混合站被混合并且被通過輸送導(dǎo)管輸送到噴淋裝置，表面處理劑以及壓縮空氣被從該噴淋裝置輸送到噴淋工具并且接著借助于壓縮空氣使表面處理劑霧化并且通過噴嘴噴淋到型壁上，其特征在于，所述表面處理劑在離開表面處理劑混合站之后借助于流體壓力泵壓縮到至少nbar，優(yōu)選24bar的壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的在鑄模的型壁上施加表面處理劑的方法，其特征在于，在噴淋型壁之前接通流體壓力泵并且形成壓力，并且為了終止噴淋過程，首先停止表面處理劑的輸送并停止流體壓力泵，并接著用壓縮空氣干燥型壁。
3.如權(quán)利要求1或2所述的在鑄模的型壁上施加表面處理劑的方法，其特征在于，使用不含蠟的表面處理劑。
4.一種用于將表面處理劑施加到鑄模的型壁上的噴淋裝置，該噴淋裝置帶有表面處理劑混合站、輸送導(dǎo)管、噴淋裝置和噴淋工具，其中，通過該輸送導(dǎo)管可輸送表面處理劑和壓縮空氣，所述噴淋裝置通過輸送導(dǎo)管與存儲(chǔ)容器流體連通，所述噴淋工具通過輸送導(dǎo)管與噴淋裝置和壓縮空氣泵流體連通并且所述噴淋工具具有噴嘴，通過所述噴嘴可將表面處理劑噴淋到所述型壁上，其特征在于，在所述表面處理劑混合站和所述噴淋裝置之間設(shè)置有流體壓力泵，通過該流體壓力泵可將所述表面處理劑的壓力提高到至少Ubar，優(yōu)選 24bar。
5.如權(quán)利要求4所述的在鑄模的型壁上施加表面處理劑的噴淋裝置，其特征在于，所述噴嘴設(shè)計(jì)為環(huán)狀間隙噴嘴。
6.如權(quán)利要求5所述的在鑄模的型壁上施加表面處理劑的噴淋裝置，其特征在于，所述環(huán)狀間隙噴嘴的環(huán)狀間隙的寬度是0. 5至0. 6mm,并且所述環(huán)狀間隙噴嘴出口處的錐直徑為5至7mm。
7.如權(quán)利要求5或6所述的在鑄模的型壁上施加表面處理劑的噴淋裝置，其特征在于， 所述環(huán)狀間隙噴嘴的角位置可通過球頭調(diào)節(jié)。
8.如權(quán)利要求4至7之一所述的在鑄模的型壁上施加表面處理劑的噴淋裝置，其特征在于，所述輸送導(dǎo)管被設(shè)計(jì)成耐壓的。
9.如權(quán)利要求4至8之一所述的在鑄模的型壁上施加表面處理劑的噴淋裝置，其特征在于，沿流動(dòng)方向在流體壓力泵后面設(shè)置過壓閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于施加表面處理劑的方法和噴淋裝置，其中，冷卻鑄模和施加脫模劑的步驟可以在僅一個(gè)方法步驟中進(jìn)行。為此，噴淋裝置按照本發(fā)明在表面處理劑混合站和噴淋裝置之間具有流體壓力泵，通過該流體壓力泵可將所述表面處理劑的壓力提高到至少13bar，優(yōu)選24bar。因此可以克服萊頓弗羅斯特效應(yīng)，因?yàn)檫_(dá)到了這樣一個(gè)流出速度，該速度使得汽墊被擊穿并且即便在熱的鑄模時(shí)也實(shí)現(xiàn)了良好的冷卻效果以及實(shí)現(xiàn)了采用表面處理劑的浸潤(rùn)。
文檔編號(hào)B05B1/06GK102438759SQ201080018156
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者R.雷特 申請(qǐng)人:Ks鋁-技術(shù)有限責(zé)任公司