DE202013102133U1

DE202013102133U1 - feeder element

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Publication number: DE202013102133U1
Application number: DE201320102133
Authority: DE
Original assignee: Foseco International Ltd
Current assignee: Foseco International Ltd
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-05-27
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: EP2792432A1

Abstract

Speiserelement von einheitlichem Aufbau, umfassend einen im Allgemeinen rohrförmigen Körper, der eine hindurchführende Ausnehmung definiert und einen ersten und einen zweiten Endbereich, die voneinander beabstandet sind, aufweist, wobei der zweite Endbereich nach außen und zu dem ersten Endbereich hin aufgeweitet ist, um einen Flansch um den Körper zu bilden, von dem sich eine Montageplatte für einen Speisereinsatz erstreckt.A feeder element of unitary construction comprising a generally tubular body defining a passing recess and having first and second end portions spaced apart from each other, the second end portion being flared outwardly and toward the first end portion about a flange to form the body from which extends a mounting plate for a feeder sleeve.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Speiserelement zur Verwendung bei Metallgussvorgängen unter Verwendung von Gießformen, ein Speisersystem, das das Speiserelement umfasst, und ein Verfahren zur Herstellung einer Form, die das Speisersystem einsetzt.The present invention relates to a feeder element for use in metal casting operations using molds, a feeder system comprising the feeder element, and a method of manufacturing a mold employing the feeder system.

Bei einem typischen Gießverfahren wird geschmolzenes Metall in einen vorgeformten Formhohlraum gegossen, der die Form des Gussstücks definiert. Allerdings schwindet das Metall beim Erstarren, was zur Bildung von Lunkern führt, die wiederum zu unannehmbaren Mängeln im fertigen Gussstück führen. Dies ist in der Gießereiindustrie ein wohlbekanntes Problem, dem durch die Verwendung von Speisereinsätzen oder Steigern begegnet wird, die entweder beim Formbau durch Anbringen an einer Modellplatte oder später durch Einsetzen eines Einsatzes in einen Hohlraum in der gebildeten Form in die Form integriert werden. Jeder Speisereinsatz stellt ein zusätzliches (für gewöhnlich umschlossenes) Volumen oder einen solchen Hohlraum bereit, das/der mit dem Formhohlraum in Verbindung steht, so dass geschmolzenes Metall auch in den Speisereinsatz eintritt. Während des Erstarrens strömt geschmolzenes Metall in dem Speisereinsatz in den Formhohlraum zurück, um die Schwindung des Gussstücks auszugleichen.In a typical casting process, molten metal is poured into a preformed mold cavity defining the shape of the casting. However, the metal shrinks on solidification, resulting in the formation of voids, which in turn lead to unacceptable defects in the finished casting. This is a well known problem in the foundry industry, which is met by the use of feeder sleeves or risers, which are integrated into the mold either in the mold by attaching to a pattern plate or later by inserting an insert into a cavity in the formed mold. Each feeder sleeve provides an additional (usually enclosed) volume or cavity communicating with the mold cavity so that molten metal also enters the feeder sleeve. During solidification, molten metal in the feeder sleeve flows back into the mold cavity to compensate for the shrinkage of the casting.

Nach dem Erstarren und dem Entfernen des Formmaterials bleibt unerwünschtes Restmetall aus dem Inneren des Speisereinsatzhohlraums an dem Gussstück zurück und muss entfernt werden. Um das Entfernen des Restmetalls zu erleichtern, kann der Speisereinsatzhohlraum in einer Bauform, die allgemein als Einschnürungseinsatz bezeichnet wird, zu seiner Basis hin (d. h., zu dem Ende des Speisereinsatzes hin, das dem Formhohlraum am nächsten liegt) verjüngt sein. Wenn ein kräftiger Schlag auf das Restmetall ausgeübt wird, löst sich dieses an dem schwächten Punkt, der sich in der Nähe der Form befinden wird, ab (dieser Vorgang ist allgemein als ”Abschlagen” bekannt). Es ist auch eine kleine Aufstandsfläche auf dem Gussstück erwünscht, um das Positionieren von Speisereinsätzen in Bereichen des Gussstücks zu gestatten, in denen ein Zugang durch benachbarte Elemente eingeschränkt sein kann.After solidification and removal of the molding material, unwanted residual metal from the interior of the feeder sleeve cavity remains on the casting and must be removed. To facilitate removal of the residual metal, the feeder sleeve cavity in a design commonly referred to as a necking insert may be tapered toward its base (i.e., toward the end of the feeder sleeve closest to the mold cavity). If a strong impact is applied to the residual metal, it will detach at the weakened point that will be near the mold (this process is commonly known as "knocking off"). Also, a small footprint on the casting is desired to allow the positioning of feeder sleeves in areas of the casting in which access by adjacent elements may be restricted.

Obwohl Speisereinsätze direkt an der Oberfläche des Gussformhohlraums angebracht werden können, werden sie oft in Verbindung mit einem Speiserelement (auch als Brechkern bekannt) verwendet. Ein Brechkern ist einfach eine Scheibe aus Feuerfestmaterial (typischerweise ein harzgebundener Sandkern oder ein Keramikkern oder ein Kern aus Speisereinsatzmaterial) mit einem gewöhnlich in ihrer Mitte befindlichen Loch, die zwischen dem Formhohlraum und dem Speisereinsatz sitzt. Der Durchmesser des Lochs durch den Brechkern ist derart bemessen, dass er kleiner als der Durchmesser des inneren Hohlraums des Speisereinsatzes (der nicht notwendigerweise verjüngt sein muss) ist, so dass das Abschlagen an dem Brechkern nahe an der Gussstückoberfläche stattfindet.Although feeder inserts can be applied directly to the surface of the mold cavity, they are often used in conjunction with a feeder element (also known as a breaker core). A break core is simply a sheet of refractory material (typically a resin-bonded sand core or a ceramic core or a core of feeder core) with a hole usually located in its center that sits between the die cavity and the feeder sleeve. The diameter of the hole through the breaker core is sized to be smaller than the diameter of the inner cavity of the feeder sleeve (which need not necessarily be tapered) such that knockdown occurs at the breaker core near the casting surface.

Formsand kann in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden, chemisch gebunden (auf der Basis von entweder organischen oder anorganischen Bindern) oder tongebunden. Chemisch gebundene Formbinder sind typischerweise selbsthärtende Systeme, bei denen ein Binder und ein chemischer Härter mit dem Sand gemischt werden und der Binder und der Härter unmittelbar zu reagieren beginnen, dies jedoch ausreichend langsam, um zu erlauben, dass der Sand um die Modellplatte herum geformt wird und ihm dann ein ausreichendes Härten für ein Entfernen und für das Gießen gestattet wird.Molding sand can be divided into two main categories, chemically bound (based on either organic or inorganic binders) or clay-bound. Chemically bonded mold binders are typically self-curing systems in which a binder and a chemical hardener are mixed with the sand and the binder and hardener begin to react immediately, but sufficiently slowly to allow the sand to be molded around the pattern plate and then allowed to cure adequately for removal and pouring.

Tongebundener Formsand benutzt Ton und Wasser als Binder und kann in dem ”grünen” oder nicht getrockneten Zustand verwendet werden und wird allgemein als Grünsand bezeichnet. Grünsandgemische fließen nicht leicht oder bewegen sich nicht leicht nur unter Kompressionskräften, und daher wird, um den Grünsand um das Modell herum zu verdichten und der Form wie vorher ausführlich beschrieben ausreichende Festigkeitseigenschaften zu verleihen, eine Vielfalt von Kombinationen aus Rütteln, Vibrieren, Kneten und Stampfen angewendet, um Formen mit einheitlicher Festigkeit mit hoher Produktivität herzustellen. Der Sand wird typischerweise unter hohem Druck komprimiert (verdichtet), gewöhnlich unter Verwendung einer oder mehrerer hydraulischer Stampfvorrichtungen.Clay-bonded foundry sand uses clay and water as a binder and may be used in the "green" or undried state and is commonly referred to as greensand. Green sand mixtures do not flow readily or move easily only under compressive forces, and therefore, to compact the green sand around the model and impart sufficient strength to the mold as previously described in detail, a variety of combinations of shaking, vibrating, kneading and pounding applied to produce uniform strength molds with high productivity. The sand is typically compressed (compacted) under high pressure, usually using one or more hydraulic ramming devices.

Um bei derartigen Hochdruckgießprozessen Einsätze anzubringen, sind gewöhnlich Stifte an vorherbestimmten Stellen als Montagepunkte für die Speisereinsätze an der Gießmodellplatte (die den Formhohlraum definiert) vorgesehen. Sobald die erforderlichen Einsätze an den Stiften angeordnet wurden (so, dass sich die Basis des Speisers entweder auf der Modellplatte befindet oder darüber angehoben ist), wird die Form gebildet, indem Formsand auf die Modellplatte und um die Speisereinsätze geschüttet wird, bis die Speisereinsätze bedeckt sind und der Formkasten gefüllt ist. Die Aufbringung des Formsands und die anschließende Ausübung hoher Drücke kann eine Beschädigung und einen Bruch des Speisereinsatzes verursachen, insbesondere, wenn der Speisereinsatz vor dem Aufstampfen in einem direkten Kontakt mit der Modellplatte steht, und mit der zunehmenden Gussstückkomplexität und steigenden Produktivitätsanforderungen besteht ein Bedarf an maßbeständigeren Formen und folglich ein Trend zu höheren Stampfdrücken und sich daraus ergebenden Einsatzbrüchen.In order to mount inserts in such high pressure casting processes, pins are typically provided at predetermined locations as mounting points for the feeder inserts on the mold model plate (defining the mold cavity). Once the required inserts have been placed on the pins (such that the base of the feeder is either on the model plate or raised above it), the mold is formed by pouring molding sand onto the model plate and around the feeder sleeves until the feeder inserts cover are and the mold box is filled. The application of molding sand and the subsequent application of high pressures can cause damage and breakage of the feeder sleeve, particularly if the feeder sleeve is in direct contact with the pattern plate prior to tamping, and with increasing casting complexity and increasing productivity requirements, there is a need for more dimensionally stable ones Shapes and, consequently, a trend towards higher tamping pressures and resulting breakages.

Der Anmelder hat eine Reihe von zusammenfallfähigen Speiserelementen zur Verwendung in Kombination mit Speisereinsätzen entwickelt, die in WO 2005/051568 , WO 2007141446 und WO 2012110753 beschrieben sind. Die Speiserelemente werden zusammengedrückt, wenn sie während des Formens einem Druck ausgesetzt werden, wodurch sie den Speisereinsatz vor einer Beschädigung schützen. Applicant has developed a series of collapsible feeder elements for use in combination with feeder inserts, which are incorporated herein by reference WO 2005/051568 . WO 2007141446 and WO 2012110753 are described. The feeder elements are compressed when subjected to pressure during molding, thereby protecting the feeder sleeve from damage.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Speisersystem bereit, das ein verbessertes Speiserelement zur Verwendung beim Metallguss umfasst.The present invention provides a feeder system comprising an improved feeder element for use in metal casting.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Speiserelement von einheitlichem Aufbau bereitgestellt, das einen im Allgemeinen rohrförmigen Körper umfasst, der eine hindurchführende Ausnehmung definiert und einen ersten und einen zweiten Endbereich, die voneinander beabstandet sind, aufweist, wobei der zweite Endbereich nach außen und zu dem ersten Endbereich hin aufgeweitet ist, um einen Flansch um den Körper zu bilden, von dem sich eine Montageplatte für einen Speisereinsatz erstreckt.According to a first aspect of the present invention there is provided a feeder element of unitary construction comprising a generally tubular body defining a passing recess and having first and second end portions spaced apart from each other, the second end portion facing outwardly and flared toward the first end portion to form a flange around the body from which extends a mounting plate for a feeder sleeve.

In Verwendung wird das Speiserelement so an einem Formmodell montiert, dass sich der erste Endbereich nächst der Form befindet, und wird ein Speisereinsatz in einem Abstand von der Form an der Montageplatte montiert. Die durch den rohrförmigen Körper definierte Ausnehmung stellt einen Durchgang von dem Speisereinsatz zu dem Formhohlraum bereit, um das Gussstück zu speisen. Während des Formens und des anschließenden Aufstampfens wird das Speiserelement eine Kraft erfahren, die in der Richtung der Längsachse des rohrförmigen Körpers (der Ausnehmungsachse) zu dem ersten Endbereich hin auf die Montageplatte ausgeübt wird. Diese Kraft verursacht, dass sich die Montageplatte in die Richtung des ersten Endbereichs bewegt, und zieht den angrenzenden Teil des rohrförmigen Körpers so, dass er sich verformt. Ohne der Theorie verpflichtet zu sein, postulieren die Erfinder, dass eine solche Verformung hilft, den zugehörigen Speisereinsatz während der Verwendung zu schützen.In use, the feeder element is mounted to a mold model such that the first end portion is proximate to the mold, and a feeder sleeve is mounted at a distance from the mold to the mounting plate. The recess defined by the tubular body provides a passage from the feeder sleeve to the mold cavity to feed the casting. During molding and subsequent ramming, the feeder element will experience a force exerted on the mounting plate in the direction of the longitudinal axis of the tubular body (the recess axis) toward the first end region. This force causes the mounting plate to move in the direction of the first end portion, and pulls the adjacent part of the tubular body to deform. Without being bound by theory, the inventors postulate that such deformation helps to protect the associated feeder insert during use.

US 2008/0223543 beschreibt einen Speiser zum Gießen von Metall, der einen rohrartigen Körper (2) mit einem Anschlag (9) umfasst. Der Anschlag (9) erstreckt sich von dem rohrartigen Körper (2) senkrecht zu der Achse des rohrartigen Körpers nach außen. US '543 stellt eine alternative Lösung für die Schwierigkeiten des Einsatzbruchs während des Aufstampfens bereit. Der rohrartige Körper (2) ist so auf eine mobile Weise in dem Speiserkopf (2) angeordnet, dass er sich zusammenschieben kann, wenn eine Kraft ausgeübt wird. Der Anschlag (9) befindet sich in dem Hohlraum des Speiserkopfs (1), um zu verhindern, dass der rohrartige Körper aus dem Speiserkopf (2) fällt. Wenn dieser Speiser zum Gießen verwendet wird, wird er so auf einem festen oder einem Federstift auf einem Formmodell angeordnet, dass der mit dem rohrartigen Körper verbundene Speiser durch den Stift gehalten wird, und kann der rohrartige Körper aus dem Speiserkopf gezogen werden, bis das Ende des rohrartigen Körpers, das zu dem Gussteil gerichtet ist, an der Formmodelloberfläche oder der Basis des Stifts sitzt. Während des Formens und Aufstampfens drängt der Druck den Speiserkopf in Bezug auf den rohrartigen Körper nach unten zu der Formmodelloberfläche. Der rohrartige Körper bleibt in der ursprünglichen Position fixiert und die am weitesten von dem Formmodell entfernte Fläche zieht sich in den Hohlraum des Speiserkopfs ein und behält ihre gesamte Form und Unversehrtheit. Der rohrförmige Körper von US '543 kann nicht auf die oben beschriebene Weise zusammengedrückt werden. US 2008/0223543 describes a feeder for casting metal, comprising a tubular body ( 2 ) with a stop ( 9 ). The attack ( 9 ) extends from the tubular body ( 2 ) perpendicular to the axis of the tubular body to the outside. US '543 provides an alternative solution to the difficulties of breakdown during ramming. The tubular body ( 2 ) is thus in a mobile manner in the feeder head ( 2 ) so that it can push itself together when a force is exerted. The attack ( 9 ) is located in the cavity of the feeder head ( 1 ), to prevent the tubular body from the feeder head ( 2 ) falls. When this feeder is used for casting, it is placed on a fixed or spring pin on a mold model so that the feeder connected to the tubular body is held by the pin, and the tubular body can be pulled out of the feeder head until the end of the tubular body facing the casting sits against the mold surface or the base of the pen. During molding and tamping, the pressure urges the feeder head downwardly relative to the tubular body to the mold surface. The tubular body remains fixed in the original position and the surface farthest from the mold model retracts into the cavity of the feeder head and retains its entire shape and integrity. The tubular body of US '543 can not be compressed in the manner described above.

Das Speiserelement weist eine Höhe (h, entlang der Ausnehmungsachse gemessen) und einen Durchmesser (in einer orthogonal zu der Ausnehmungsachse verlaufenden Ebene gemessen) auf. Das Speiserelement ist in Verwendung zusammendrückbar, wodurch seine Höhe (entlang der Ausnehmungsachse gemessen) verringert wird.The feeder element has a height (h, measured along the recess axis) and a diameter (measured in a plane orthogonal to the recess axis). The feeder element is compressible in use, reducing its height (measured along the recess axis).

Die Montageplatte trägt einen Speisereinsatz in Verwendung. Bei einer Ausführungsform verläuft die Montageplatte senkrecht zu der Ausnehmungsachse. Der Höchstdurchmesser des Speiserelements entspricht im Allgemeinen dem Höchstdurchmesser der Montageplatte. Bei anderen Ausführungsformen ist die Montageplatte so von dem ersten Endbereich (in Verwendung oben) weg geneigt, dass der Winkel zwischen der Platte und der Ausnehmungsachse geringer als 90° ist.The mounting plate carries a feeder insert in use. In one embodiment, the mounting plate is perpendicular to the Ausnehmungsachse. The maximum diameter of the feeder element generally corresponds to the maximum diameter of the mounting plate. In other embodiments, the mounting plate is tilted away from the first end region (in use above) such that the angle between the plate and the recess axis is less than 90 °.

Die Montageplatte weist einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser auf. Bei einigen Ausführungsformen beträgt der Abstand zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser der Montageplatte (auch als die Breite der Montageplatte bekannt) 4 bis 20 mm oder 6 bis 16 mm. Bei einer Ausführungsform ist die Montageplatte im Allgemeinen kranzförmig, d. h., ringförmig.The mounting plate has an inner diameter and an outer diameter. In some embodiments, the distance between the inside and outside diameters of the mounting plate (also known as the width of the mounting plate) is 4 to 20 mm or 6 to 16 mm. In one embodiment, the mounting plate is generally annular, d. h., annular.

Bei einer Ausführungsform ist der zweite Endbereich des rohrförmigen Körpers radial nach außen und von dem ersten Endbereich weg aufgeweitet und biegt er sich dann zu dem ersten Endbereich. In Verwendung bedeutet dies, dass sich der rohrförmige Körper nach oben zu dem Speisereinsatz biegt und sich dann nach unten zu dem Formmodell oder der Gussstückoberfläche wendet. Diese Form dürfte eine gleichmäßige (symmetrische) sanfte Kompression des Speiserelements bereitstellen. Es kann davon ausgegangen werden, dass ein derartiger Flansch einen gebogenen oder U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen offene Enden zu dem ersten Endbereich hin vorspringen. Somit kann davon ausgegangen werden, dass der Flansch einen gekrümmten Querschnitt aufweist, wobei die Krümmung teilkreisförmig oder teilelliptisch sein kann.In one embodiment, the second end region of the tubular body is expanded radially outward and away from the first end region, and then bends to the first end region. In use, this means that the tubular body bends up to the feeder sleeve and then turns down to the mold model or casting surface. This shape is expected to provide even (symmetric) gentle compression of the feeder element. It can be assumed that such a flange has a curved or U-shaped cross-section having its open ends projecting toward the first end portion. Thus, it can be assumed that the flange has a curved cross-section, wherein the curvature may be part-circular or teilelliptisch.

Der Flansch verfügt über einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser (in einer orthogonal zu der Ausnehmungsachse gemessenen Ebene) und eine Breite, bei der es sich um den Unterschied zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser (in einer orthogonal zu der Ausnehmungsachse verlaufenden Ebene gemessen) handelt. Bei einigen Ausführungsformen beträgt die Breite des Flanschs 2 bis 15 mm, 3 bis 10 mm oder 4 bis 7 mm.The flange has an inner diameter and an outer diameter (in a plane orthogonal to the recess axis) and a width which is the difference between the inner and outer diameters (measured in a plane orthogonal to the recess axis). In some embodiments, the width of the flange is 2 to 15 mm, 3 to 10 mm or 4 to 7 mm.

Die Breite des Flanschs kann mit dem Höchstdurchmesser des Speiserelements verglichen werden. Bei einer Reihe von Ausführungsformen beträgt die Breite des Flanschs wenigstens 3, 5, 7 oder 10% des Höchstdurchmessers des Speiserelements. Bei einer Reihe von Ausführungsformen ist die Breite des Flanschs geringer als 20, 15 oder 10% des Höchstdurchmessers des Speiserelements.The width of the flange can be compared with the maximum diameter of the feeder element. In a number of embodiments, the width of the flange is at least 3, 5, 7 or 10% of the maximum diameter of the feeder element. In a number of embodiments, the width of the flange is less than 20, 15 or 10% of the maximum diameter of the feeder element.

Der Flansch weist eine Höhe (h', in der Richtung der Ausnehmungsachse gemessen) auf. Bei einer Reihe von Ausführungsformen weist der Flansch eine Höhe (vor der Kompression des Speiserelements) von wenigstens 1, 3, 5 oder 10 mm auf. Bei einer Reihe von Ausführungsformen weist der Flansch eine Höhe von weniger als 20, 15, 10 oder 5 mm auf. Die Höhe des Flanschs nimmt zu, wenn die Montageplatte während des Formens zu dem Modell geschoben wird.The flange has a height (h ', measured in the direction of the recess axis). In a number of embodiments, the flange has a height (before the compression of the feeder element) of at least 1, 3, 5 or 10 mm. In a number of embodiments, the flange has a height of less than 20, 15, 10 or 5 mm. The height of the flange increases as the mounting plate is pushed toward the model during molding.

Die Höhe des Flanschs kann mit der Gesamthöhe des Speiserelements verglichen werden. Bei einer Reihe von Ausführungsformen beträgt die Höhe des Flanschs (vor der Kompression des Speiserelements) wenigstens 3, 5, 8, 10, 15 oder 20% der Gesamthöhe des Speiserelements. Bei einer Reihe von Ausführungsformen ist die Höhe des Flanschs (vor der Kompression des Speiserelements) geringer als 30, 25, 20, 15, 10 oder 7% der Gesamthöhe des Speiserelements.The height of the flange can be compared with the total height of the feeder element. In a number of embodiments, the height of the flange (prior to compression of the feeder element) is at least 3, 5, 8, 10, 15 or 20% of the total height of the feeder element. In a number of embodiments, the height of the flange (prior to compression of the feeder element) is less than 30, 25, 20, 15, 10 or 7% of the total height of the feeder element.

Wie oben besprochen wird die Höhe des Speiserelements (h) verringert, wenn Sand darum herum verdichtet wird, um eine Form zu bilden. Obwohl die Gesamthöhe des Speiserelements (h) abnimmt, wenn die Montageplatte zu dem Modell geschoben wird, nimmt die Höhe des Flanschs (h') zu. Somit nimmt das Verhältnis h'/h während des Formens zu.As discussed above, the height of the feeder element (h) is reduced as sand is compacted around it to form a shape. Although the overall height of the feeder element (h) decreases as the mounting plate is pushed toward the model, the height of the flange (h ') increases. Thus, the ratio h '/ h during molding increases.

Bei einer Reihe von Ausführungsformen beträgt das Verhältnis h'/h nach dem Formen wenigstens 0,5, 0,6, 0,7, 0,8 oder 0,9. Bei einer Reihe von Ausführungsformen ist das Verhältnis h'/h nach dem Formen geringer als 1, 0,9, 0,8, 0,7 oder 0,6. Bei einer bestimmten Ausführungsform beträgt das Verhältnis h'/h nach dem Formen 0,5 bis 0,6.In a number of embodiments, the ratio h '/ h after molding is at least 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 or 0.9. In a number of embodiments, the ratio h '/ h after molding is less than 1, 0.9, 0.8, 0.7 or 0.6. In a particular embodiment, the ratio h '/ h after molding is 0.5 to 0.6.

Bei einer Reihe von Ausführungsformen wird ein bestimmtes Verhältnis h'/h erhalten, wenn eine Kraft von wenigstens 2, 2,5, 3, 3,5, 4 oder 4,5 kN auf die Montageplatte ausgeübt wird. Bei einer bestimmten Ausführungsform wird ein Verhältnis h'/h von 0,5 bis 0,6 erhalten, wenn eine Kraft von 3 bis 3,5 kN auf die Montageplatte ausgeübt wird.In a number of embodiments, a certain ratio h '/ h is obtained when a force of at least 2, 2.5, 3, 3.5, 4 or 4.5 kN is applied to the mounting plate. In a particular embodiment, a ratio h '/ h of 0.5 to 0.6 is obtained when a force of 3 to 3.5 kN is applied to the mounting plate.

Der rohrförmige Körper weist einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser und eine Dicke, die der Unterschied zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser ist, auf. Die Dicke des rohrförmigen Körpers ist ein Faktor für seine Verformung unter Druck, und die ideale Dicke wird von Körper zu Körper schwanken und durch das Material des Speiserelements beeinflusst werden. Bei einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke des rohrförmigen Körpers 0,1 bis 1,5 mm, 0,2 bis 1,2 mm 0,3 bis 0,9 mm oder 0,4 bis 0,6 mm.The tubular body has an inner diameter and an outer diameter and a thickness which is the difference between the inner and outer diameters. The thickness of the tubular body is a factor in its deformation under pressure and the ideal thickness will vary from body to body and be affected by the material of the feeder element. In some embodiments, the thickness of the tubular body is 0.1 to 1.5 mm, 0.2 to 1.2 mm, 0.3 to 0.9 mm, or 0.4 to 0.6 mm.

Bei einer Ausführungsform weist der rohrförmige Körper einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Querschnitt könnte jedoch nicht kreisförmig, sondern z. B. oval, abgerundet oder elliptisch sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform verengt (verjüngt) sich der rohrförmige Körper zu dem ersten Endbereich hin. Ein enger Abschnitt neben dem Gussstück ist als Speiserhals bekannt und stellt ein besseres ”Abschlagen” des Speisers bereit. Bei einer Reihe von Ausführungsformen soll der Winkel des verjüngten Halses in Bezug auf die Ausnehmungsachse geringer als 45° sein.In one embodiment, the tubular body has a circular cross-section. The cross section could not be circular, but z. B. oval, rounded or elliptical. In a preferred embodiment, the tubular body narrows (tapers) toward the first end region. A narrow section adjacent to the casting is known as the neck of a feeder and provides a better "chopping" of the feeder. In a number of embodiments, the angle of the tapered neck with respect to the recess axis should be less than 45 °.

Man wird verstehen, dass das Ausmaß der Kompression und die Kraft, die nötig ist, um die Kompression herbeizuführen, durch eine Anzahl von Faktoren einschließlich des Herstellungsmaterials des Speiserelements und der Form und der Dicke des rohrförmigen Körpers beeinflusst werden. Man wird ebenso verstehen, dass einzelne Speiserelemente gemäß der beabsichtigten Anwendung, den erwarteten beteiligten Drücken und den Speisergrößenanforderungen entworfen werden.It will be understood that the amount of compression and the force needed to effect the compression are influenced by a number of factors, including the material of the feeder element and the shape and thickness of the tubular body. It will also be understood that individual feeder elements are designed according to the intended application, the expected pressures involved, and the feeder size requirements.

Die Anfangsstauchfestigkeit (d. h. die Kraft, die erforderlich ist, um die Kompression herbeizuführen und das Speiserelement über die natürliche Flexibilität, welche es in seinem nicht verwendeten und nicht gestauchten Zustand aufweist, hinaus irreversibel zu verformen) kann höchstens 7000 N, 5000 N oder 3000 N betragen. Wenn die Anfangsstauchfestigkeit zu hoch ist, kann der Formdruck dazu führen, dass das Speiserelement bricht, bevor die Kompression eingeleitet wurde. Die Anfangsstauchfestigkeit kann wenigstens 250 N, 500 N, 750 N oder 1000 N betragen. Wenn die Stauchfestigkeit zu niedrig ist, kann die Kompression des Elements versehentlich herbeigeführt werden, zum Beispiel, wenn mehrere Elemente zur Lagerung oder während des Transports aufgestapelt werden. Die Anfangsstauchfestigkeit ist in 4 als Punkt X veranschaulicht.The initial crush strength (ie, the force required to effect compression and irreversibly deform the feeder element beyond the natural flexibility it has in its unused and uncompressed state) may be at most 7000 N, 5000 N or 3000 N be. If the initial crush strength is too high, the molding pressure may cause the feeder member to break before compression is initiated. The initial crush strength may be at least 250 N, 500 N, 750 N or 1000 N. If the crush strength is too low, For example, the compression of the element may be accidentally caused, for example, when several elements are stacked for storage or during transportation. The initial crush strength is in 4 illustrated as point X.

Die Zurückrollfestigkeit (d. h., die Kraft, die erforderlich ist, um den rohrförmigen Körper irreversibel und vollständig auf sich selbst zurückzurollen, nachdem die Anfangsstauchfestigkeit ausgeübt wurde und das Speiserelement sich verformt hat und begonnen hat, sich zurückzurollen) kann höchstens 9000 N, 7000 N, 5000 N oder 4000 N betragen. Wenn die Zurückrollfestigkeit zu hoch ist, kann der Formdruck dazu führen, dass der Speisereinsatz bricht, bevor die vollständige Kompression und Verformung des Speiserelements stattgefunden hat. Die Zurückrollfestigkeit kann wenigstens 750 N, 1000 N, 1500 N oder 2000 N betragen. Die Zurückrollfestigkeit ist in 4 als Punkt Q veranschaulicht.The rollback strength (ie, the force required to irreversibly and completely roll back on the tubular body after the initial crush strength has been exerted and the feeder element has deformed and begun to roll back) may exceed 9000 N, 7000 N, 5000 N or 4000 N. If the rollback resistance is too high, the molding pressure may cause the feeder sleeve to break before complete compression and deformation of the feeder element has occurred. The rollback strength may be at least 750 N, 1000 N, 1500 N or 2000 N. The rollback resistance is in 4 as point Q illustrated.

Das Speiserelement kann aus einer Vielfalt von geeigneten Materialien einschließlich Metall (z. B. Stahl, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Messing, Kupfer usw.) oder Kunststoff hergestellt werden. Bei einer bestimmten Ausführungsform ist das Speiserelement ein Speiserelement aus Metall.The feeder element may be made of a variety of suitable materials including metal (e.g., steel, aluminum, aluminum alloys, brass, copper, etc.) or plastic. In a particular embodiment, the feeder element is a metal feeder element.

Bei gewissen Ausführungsformen, bei denen das Speiserelement aus Metall gebildet ist, kann es aus einem einzelnen Metallstück von konstanter Dicke pressgeformt sein. Bei einer Ausführungsform wird das Speiserelement über einen Ziehvorgang hergestellt, wobei ein Blechrohling durch die mechanische Einwirkung einer Stanze radial in ein Formwerkzeug gezogen wird. Der Prozess gilt als Tiefziehen, wenn die Tiefe des gezogenen Teils seinen Durchmesser übersteigt, und wird durch wiederholtes Ziehen des Teils durch eine Reihe von Formwerkzeugen erreicht. Bei einer anderen Ausführungsform wird das Speiserelement über einen Metalldrück- oder Drückformprozess hergestellt, wobei eine Rohlingscheibe oder -röhre aus Metall zuerst an einer Drehbank montiert und mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird. Dann wird in einer Reihe von Walzen- oder Werkzeugarbeitsgängen ein lokalisierter Druck ausgeübt, der verursacht, dass das Metall auf und um einen Dorn fließt, der das Innenabmessungsprofil des erforderlichen fertigen Teils aufweist.In certain embodiments, where the feeder element is formed of metal, it may be press-formed from a single piece of metal of constant thickness. In one embodiment, the feeder element is made by a drawing process, wherein a sheet metal blank is drawn radially into a mold by the mechanical action of a punch. The process is considered deep drawing when the depth of the drawn part exceeds its diameter and is achieved by repeatedly drawing the part through a series of dies. In another embodiment, the feeder element is fabricated via a metal spinning or press forming process wherein a metal blanking disk or tube is first mounted on a lathe and rotated at a high speed. Then, in a series of rolling or tooling operations, a localized pressure is exerted which causes the metal to flow on and around a mandrel having the inside dimension profile of the required finished part.

Damit das Metall für das Pressformen oder Drückformen geeignet ist, sollte das Metall ausreichend verformbar sein, um ein Reißen und Brechen während des Formvorgangs zu verhindern. Bei gewissen Ausführungsformen wird das Speiserelement aus kaltgewalzten Stählen hergestellt, wobei typische Kohlenstoffgehalte von einem Mindestwert von 0,02% (Güteklasse DC06, europäische Norm EN 10130 – 1999 ) bis zu einem Höchstwert von 0,12% (Güteklasse DC01, europäische Norm EN 10130 – 1999 ) reichen.In order for the metal to be suitable for press forming or press forming, the metal should be sufficiently deformable to prevent cracking and breakage during the molding process. In certain embodiments, the feeder element is made of cold rolled steels, with typical carbon contents of a minimum of 0.02% (grade DC06, European Standard EN 10130 - 1999 ) up to a maximum value of 0.12% (quality class DC01, European Standard EN 10130 - 1999 ) pass.

Die Größe und die Masse des Speiserelements werden von der Anwendung abhängen. Allgemein wird bevorzugt, die Masse des Speiserelements zu verringern, wenn dies möglich ist. Dies verringert die Materialkosten und kann auch während des Gießens nützlich sein, z. B. durch Verringern der Wärmekapazität des Speiserelements. Bei einer Ausführungsform weist das Speiserelement eine Masse von weniger als 50, 40, 30, 20 oder 10 g auf.The size and mass of the feeder element will depend on the application. Generally, it is preferred to reduce the mass of the feeder element, if possible. This reduces material costs and may also be useful during casting, e.g. By reducing the heat capacity of the feeder element. In one embodiment, the feeder element has a mass of less than 50, 40, 30, 20 or 10 g.

Man wird aus der vorhergehenden Besprechung verstehen, dass das Speiserelement zur Verwendung in Verbindung mit einem Speisereinsatz vorgesehen ist. Demnach stellt die Erfindung gemäß einem zweiten Gesichtspunkt ein Speisersystem zum Metallgießen bereit, das ein Speiserelement gemäß dem ersten Gesichtspunkt und einen daran befestigten Speisereinsatz umfasst.It will be understood from the foregoing discussion that the feeder element is intended for use in conjunction with a feeder sleeve. Thus, according to a second aspect, the invention provides a metal casting feed system comprising a feeder element according to the first aspect and a feeder insert attached thereto.

Der Speisereinsatz umfasst typischerweise eine fortlaufende Seitenwand, die einen Hohlraum definiert. Bei einer Ausführungsform passt die Basis der fortlaufenden Seitenwand so mit der Montageplatte an dem Speiserelement zusammen, dass sich der Flansch in den Speisereinsatzhohlraum erstreckt.The feeder insert typically includes a continuous sidewall defining a cavity. In one embodiment, the base of the continuous sidewall mates with the mounting plate on the feeder element such that the flange extends into the feeder sleeve cavity.

Die Natur des Speisereinsatzes unterliegt keinen konkreten Einschränkungen und kann beispielsweise isolierend, exotherm oder eine Kombination aus beiden sein. Auch seine Herstellungsweise unterliegt keinen konkreten Einschränkungen, wobei er zum Beispiel entweder unter Verwendung des Vakuumformprozesses oder des Kernschießverfahrens hergestellt werden kann. Typischerweise wird ein Speisereinsatz aus einer Mischung aus feuerfesten Füllstoffen von niedriger und hoher Dichte (z. B. Quarzsand, Olivin, Aluminiumsilikatmikrokugeln und -fasern, Schamotte, Tonerde, Bimsstein, Perlit, Vermiculit) und Bindern hergestellt. Ein exothermer Einsatz erfordert ferner einen Brennstoff (gewöhnlich Aluminium oder eine Aluminiumlegierung), ein Oxidationsmittel (gewöhnlich Eisenoxid, Mangandioxid oder Kaliumnitrat) und gewöhnlich Initiatoren/Sensibilisatoren (gewöhnlich Kryolith).The nature of the feeder insert is not subject to specific limitations and may be, for example, insulating, exothermic or a combination of both. Also, its production method is not specifically limited, for example, it can be produced by using either the vacuum forming process or the core shooting process. Typically, a feeder insert is made from a mixture of low and high density refractory fillers (eg, silica sand, olivine, aluminum silicate microspheres and fibers, chamotte, clay, pumice, pearlite, vermiculite) and binders. Exothermic use also requires a fuel (usually aluminum or an aluminum alloy), an oxidizer (usually iron oxide, manganese dioxide or potassium nitrate) and usually initiators / sensitizers (usually cryolite).

Bei einer Reihe von Ausführungsformen weist der Speisereinsatz eine Festigkeit (Stauchfestigkeit) von wenigstens 5 kN, 8 kN, 12 kN, 15 kN, 20 kN oder 25 kN auf. Bei einer Reihe von Ausführungsformen ist die Einsatzfestigkeit geringer als 25 kN, 20 kN, 18 kN, 15 kN, 10 kN oder 8 kN. Zur besseren Vergleichbarkeit ist die Festigkeit eines Speisereinsatzes als die Druckfestigkeit eines zylinderförmigen Prüfkörpers von 50 × 50 mm aus dem Speisereinsatzmaterial definiert. Ein komprimierendes Prüfgerät 201/70 EM (Form & Test Seidner, Deutschland) wird verwendet und gemäß den Anweisungen des Herstellers betrieben. Der Prüfkörper wird mittig auf der unteren der Stahlplatten angeordnet und bis zur Zerstörung belastet, wobei die untere Platte mit einer Geschwindigkeit von 20 mm/min zu der oberen Platte bewegt wird. Die effektive Festigkeit des Speisereinsatzes wird nicht nur von der genauen Zusammensetzung, dem verwendeten Binder und dem Herstellungsverfahren, sondern auch von der Größe und der Bauform des Einsatzes abhängen, was durch den Umstand veranschaulicht wird, dass die Festigkeit eines Prüfkörpers gewöhnlich höher als jene ist, die für einen Standardeinsatz mit flacher Oberseite gemessen wird.In a number of embodiments, the feeder sleeve has a strength (crush resistance) of at least 5 kN, 8 kN, 12 kN, 15 kN, 20 kN or 25 kN. In a number of embodiments, the service life is less than 25 kN, 20 kN, 18 kN, 15 kN, 10 kN or 8 kN. For better comparability, the strength of a feeder sleeve is defined as the compressive strength of a 50 × 50 mm cylindrical test piece from the feeder sleeve. A compressing tester 201/70 EM (Form & Test Seidner, Germany) is used and according to the instructions of the Manufacturer operated. The specimen is centered on the lower of the steel plates and loaded to destruction, with the lower plate being moved to the upper plate at a speed of 20 mm / min. The effective strength of the feeder sleeve will depend not only on the exact composition, the binder used and the method of manufacture, but also on the size and design of the insert, which is illustrated by the fact that the strength of a specimen is usually higher than that which is measured for a standard insert with a flat top.

Speisereinsätze sind in einer Anzahl von Formen, unter anderen als Zylinder, Ovale und Kuppeln, verfügbar. Das Dach des Einsatzes kann geschlossen sein, so dass der Speisereinsatzhohlraum umschlossen ist, und es kann auch eine Ausnehmung oder Bildausnehmung umfassen, die sich teilweise durch den oberen Abschnitt des Speisers erstreckt, um die Montage des Speisersystems an einem Formstift, der an dem Formmodell angebracht ist, zu unterstützen. Alternativ kann der Speisereinsatz eine Öffnung oder Ausnehmung aufweisen, die sich durch das gesamte Speiserdach erstreckt, so dass der Speiserhohlraum offen ist. Der Speisereinsatz kann in geeigneter Weise mittels Klebstoff an dem Speiserelement befestigt werden, kann jedoch auch mittels einer Steckverbindung angebracht werden, oder der Einsatz kann um einen Teil des Speiserelements herum geformt sein. Vorzugsweise wird der Speisereinsatz an das Speiserelement geklebt.Feeder inserts are available in a number of forms, including cylinders, ovals and domes. The roof of the insert may be closed so as to enclose the feeder sleeve cavity, and may also include a recess or image recess extending partially through the upper portion of the feeder to facilitate assembly of the feeder system to a mold pin attached to the mold model is to support. Alternatively, the feeder sleeve may have an opening or recess extending through the entire feeder roof so that the feeder cavity is open. The feeder sleeve may be suitably secured to the feeder element by means of adhesive, but may also be attached by means of a plug connection, or the insert may be formed around a portion of the feeder element. Preferably, the feeder sleeve is glued to the feeder element.

In Verwendung wird das Speisersystem typischerweise auf einem Tragstift angeordnet, um das Speisersystem in der erforderlichen Position auf der Formmodellplatte zu halten, bevor der Sand komprimiert und aufgestampft wird. Beim Aufstampfen bewegt sich der Einsatz zu der Formmodelloberfläche und kann der Stift, falls er fixiert ist, das Dach des Speisereinsatzes durchstechen oder kann er sich einfach quer durch die Öffnung oder Ausnehmung bewegen, während sich der Einsatz nach unten bewegt. Diese Bewegung und der Kontakt des Einsatzes mit dem Stift können verursachen, dass kleine Fragmente des Einsatzes abbrechen und in den Gießhohlraum fallen, was zu einer mangelhaften Oberflächenbeschaffenheit des Gussstücks oder einer lokalen Verunreinigung der Gussstückoberfläche führen kann. Dies kann durch Verkleiden der Öffnung oder Ausnehmung mit einem hohlen Einsatz oder inneren Kragen, der aus einer Vielfalt von geeigneten Materialien einschließlich Metall, Kunststoff oder Keramik hergestellt werden kann, überwunden werden. Somit kann der Speisereinsatz bei einer Ausführungsform so abgewandelt werden, dass er einen inneren Kragen umfasst, der die Öffnung oder Ausnehmung in dem Dach des Speisers verkleidet. Dieser Kragen kann in die Öffnung in dem Einsatzdach eingesetzt werden, nachdem der Einsatz hergestellt wurde, oder wird alternativ während der Herstellung des Einsatzes aufgenommen, wobei Einsatzmaterial um den Kragen kerngeschossen oder geformt wird, wonach der Einsatz gehärtet wird und den Kragen in Position hält. Ein derartiger Kragen schützt den Einsatz vor jedweder Beschädigung, die während des Formens und Aufstampfens durch den Tragstift verursacht werden könnte.In use, the feeder system is typically placed on a support pin to hold the feeder system in the required position on the mold model plate before the sand is compressed and stamped. When tamping, the insert moves to the mold surface and, if fixed, the pin can puncture the roof of the feeder sleeve or simply move across the aperture or recess as the insert moves downwardly. This movement and the contact of the insert with the pin may cause small fragments of the insert to break off and fall into the mold cavity, which may result in imperfect surface finish of the casting or local contamination of the casting surface. This can be overcome by lining the opening or recess with a hollow insert or inner collar which can be made of a variety of suitable materials including metal, plastic or ceramic. Thus, in one embodiment, the feeder sleeve may be modified to include an inner collar that lines the opening or recess in the roof of the feeder. This collar can be inserted into the opening in the insert roof after the insert has been made, or alternatively it is received during manufacture of the insert, with insert material being core shot or formed around the collar, after which the insert is hardened and holds the collar in position. Such a collar protects the insert from any damage that might be caused by the support pin during molding and stamping.

Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Form bereitgestellt, das Folgendes umfasst:
Anordnen des Speisersystems gemäß dem zweiten Gesichtspunkt auf einem Modell; wobei das Speisersystem das Speiserelement des ersten Gesichtspunkts umfasst, woran ein Speisereinsatz befestigt ist;
Umgeben des Modells mit einem Formmaterial;
Verdichten des Formmaterials; und
Entfernen des Modells aus dem verdichteten Formmaterial, um die Form zu bilden,
wobei das Verdichten des Formmaterials ein derartiges Ausüben von Druck auf das Speisersystem umfasst, dass die Höhe des Speiserelements verringert wird.According to a third aspect of the present invention there is provided a method of making a mold comprising:
Arranging the feeder system according to the second aspect on a model; wherein the feeder system comprises the feeder element of the first aspect to which a feeder sleeve is attached;
Surrounding the model with a molding material;
Compacting the molding material; and
Removing the model from the compacted molding material to form the mold
wherein compacting the molding material comprises applying pressure to the feeder system such that the height of the feeder element is reduced.

Bei einer Reihe von Ausführungsformen wird die Höhe des Speiserelements um wenigstens 20, 30 oder 40% verringert (verglichen mit der Höhe vor der Ausübung des Drucks). Bei einer Reihe von Ausführungsformen wird die Höhe des Speiserelements um nicht mehr als 50, 45 oder 40% verringert.In a number of embodiments, the height of the feeder element is reduced by at least 20, 30 or 40% (compared to the height before the pressure is applied). In a number of embodiments, the height of the feeder element is reduced by no more than 50, 45 or 40%.

Die Höhe des Speiserelements wird durch den auf das System ausgeübten Druck verringert. Die Montageplatte wird in die Richtung des ersten Endbereichs geschoben und zieht den angrenzenden Teil des rohrförmigen Körpers zu dem ersten Endbereich. Dieser Vorgang verursacht, dass sich der rohrförmige Körper auf sich selbst zurückrollt, wodurch die Höhe des Flanschs erhöht wird. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verdichten des Formmaterials ein derartiges Ausüben von Druck auf das Speisersystem, dass die Höhe des Flanschs um einen Faktor von wenigstens 2, 3, 4, 5, 7 oder 10 erhöht wird (verglichen mit der Höhe vor der Ausübung des Drucks).The height of the feeder element is reduced by the pressure exerted on the system. The mounting plate is slid in the direction of the first end portion and pulls the adjacent part of the tubular body to the first end portion. This action causes the tubular body to roll back on itself, thereby increasing the height of the flange. In one embodiment, compacting the molding material comprises applying pressure to the feeder system such that the height of the flange is increased by a factor of at least 2, 3, 4, 5, 7 or 10 (compared to the height prior to the application of the pressure ).

Das Verhältnis der Höhe des Flanschs (h') zu der Höhe des Speiserelements (h) wird zunehmen, während der Formdruck ausgeübt wird. Bei einer Reihe von Ausführungsformen beträgt die Höhe des Flanschs (nach der Kompression) wenigstens 30, 40, 50, 60, 70 oder 80% der Höhe des Speiserelements (nach der Kompression), d. h., beträgt h'/h nach der Kompression wenigstens 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7 oder 0,8. Bei einer Reihe von Ausführungsformen ist die Höhe des Flanschs (nach der Kompression) geringer als 90, 80, 70, 60, 50 oder 40% der Höhe des Speiserelements (nach der Kompression), d. h., ist h'/h nach der Kompression geringer als 0,9, 0,8, 0,7, 0,6, 0,5 oder 0,4.The ratio of the height of the flange (h ') to the height of the feeder element (h) will increase while the molding pressure is applied. In a number of embodiments, the height of the flange (after compression) is at least 30, 40, 50, 60, 70 or 80% of the height of the feeder element (after compression), ie, h '/ h after compression is at least 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 or 0.8. In a number of embodiments, the height of the flange (after compression) is less than 90, 80, 70, 60, 50, or 40% of the height of the feeder element (after compression), ie, h'h is less after compression as 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5 or 0.4.

Bei einer Reihe von Ausführungsformen umfasst das Verdichten des Formmaterials das Ausüben eines Aufstampfdrucks (an der Modellplatte gemessen) von wenigstens 30, 60, 90, 120 oder 150 N/cm².In a number of embodiments, compacting the molding material comprises exerting a ramming pressure (measured on the model plate) of at least 30, 60, 90, 120 or 150 N / cm ² .

Bei einer Ausführungsform ist das Formmaterial tongebundener Sand (gewöhnlich als Grünsand bezeichnet), der typischerweise eine Mischung aus Ton wie etwa Natrium- oder Calciumbentonit, Wasser und anderen Zusätzen wie etwa Kohlestaub und einen Getreidebinder umfasst.In one embodiment, the molding material is clay-bonded sand (commonly referred to as greensand) which typically comprises a mixture of clay such as sodium or calcium bentonite, water and other additives such as coal dust and a grain binder.

Bei einer Ausführungsform ist das Formmaterial Formsand, der einen Binder enthält. Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der Erfindung nur beispielhaft beschrieben werden, wobeiIn one embodiment, the molding material is molding sand containing a binder. Embodiments of the invention will now be described by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:

1 ein Speiserelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. 1 shows a feeder element according to an embodiment of the invention.

2 zeigt ein Speisersystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2 shows a feeder system according to an embodiment of the invention.

3 ist ein schematisches Diagramm, das die Kompression des Speiserelements in Verwendung zeigt. 3 Figure 12 is a schematic diagram showing the compression of the feeder element in use.

4 ist eine graphische Darstellung der Kraft in Bezug auf die Verschiebung für das in 2 gezeigte Speisersystem. 4 is a graphical representation of the force in terms of displacement for the in 2 shown feeder system.

1 zeigt einen Querschnitt eines Speiserelements 10. Das Speiserelement 10 wurde durch einen Drückformprozess an einer Drehbank aus einer flachen Stahlscheibe hergestellt, wobei Walzen, die an dem Ende von Hebeln montiert sind, verwendet wurden, um das Metall auf den Dorn hinab zu formen, und ist daher von einem einheitlichen Aufbau. Das Speiserelement 10 umfasst einen im Allgemeinen rohrförmigen Körper 12 mit einer hindurchführenden Ausnehmung. Der rohrförmige Körper 12 verfügt über einen ersten Endbereich 14, der kegelstumpfförmig ist, und einen zweiten Endbereich 16 der ein Flansch ist, welcher den Körper umgibt. Der Flansch 16 erstreckt sich zuerst von dem ersten Endbereich 14 weg und biegt sich dann zu dem ersten Endbereich 14 zurück. Eine ringförmige Montageplatte 18 erstreckt sich von dem Flansch 16 radial auswärts und hält in Verwendung einen Speisereinsatz. 1 shows a cross section of a feeder element 10 , The feeder element 10 was made by a press-forming process on a lathe made of a flat steel disc, with rollers mounted on the end of levers being used to mold the metal down onto the mandrel, and is therefore of a unitary construction. The feeder element 10 comprises a generally tubular body 12 with a passing recess. The tubular body 12 has a first end area 14 which is frusto-conical and a second end portion 16 which is a flange surrounding the body. The flange 16 extends first from the first end region 14 away and then bends to the first end area 14 back. An annular mounting plate 18 extends from the flange 16 radially outward and holds in use a feeder sleeve.

Die Höhe h des Speiserelements wird entlang der Ausnehmungsachse A gemessen. Der Durchmesser des Speiserelements wird in einer Ebene gemessen, die orthogonal zu der Ausnehmungsachse A verläuft, und nimmt im Allgemeinen von dem ersten Endbereich 14 zu dem zweiten Endbereich 16 zu. Der Höchstdurchmesser des Speiserelements 10 entspricht dem Außendurchmesser der Montageplatte 18.The height h of the feeder element is measured along the recess axis A. The diameter of the feeder element is measured in a plane orthogonal to the recess axis A, and generally decreases from the first end region 14 to the second end area 16 to. The maximum diameter of the feeder element 10 corresponds to the outer diameter of the mounting plate 18 ,

Der Flansch 16 weist einen Querschnitt auf, der als gebogen oder U-förmig angesehen werden kann. Die offenen Enden des Bogens/der U-Form springen zu dem ersten Endbereich 14 hin vor. Die Höhe h' des Flanschs ist die von der Montageplatte 18 in der Richtung der Ausnehmungsachse gemessene maximale Höhe des Bogens. Die Höhe h' des Flanschs beträgt ungefähr 8% der Gesamthöhe h des Speiserelements, d. h., h'/h = 0,08. Die in einer Ebene, welche orthogonal zu der Ausnehmungsachse verläuft, gemessene Breite w des Flanschs beträgt ungefähr 7% des Gesamtdurchmessers des Speiserelements.The flange 16 has a cross-section that can be considered bent or U-shaped. The open ends of the arch / U-shape jump to the first end region 14 out in front. The height h 'of the flange is that of the mounting plate 18 measured in the direction of the recess axis maximum height of the arc. The height h 'of the flange is approximately 8% of the total height h of the feeder element, ie, h' / h = 0.08. The width w of the flange measured in a plane which is orthogonal to the recess axis is approximately 7% of the total diameter of the feeder element.

2 zeigt das Speiserelement 10, woran ein Speisereinsatz 20 befestigt ist, auf einem Modell 22 angeordnet. Der Speisereinsatz 20 ist ein exothermer Speisereinsatz, der unter der Handelsbezeichnung FEEDEX (Foseco International Limited) vertrieben wird. 2 shows the feeder element 10 What a feeder insert 20 is fixed on a model 22 arranged. The feeder insert 20 is an exothermic feeder sold under the trade name FEEDEX (Foseco International Limited).

Der Speisereinsatz 20 weist eine im Allgemeinen zylinderförmige Seitenwand 24 auf, die einen Hohlraum definiert. Die Ausnehmungsachse A verläuft durch den Speisereinsatzhohlraum wie auch durch den rohrförmigen Körper 12. In Verwendung dient der Hohlraum als Vorratsbehälter für geschmolzenes Metall, um das Gussstück über den rohrförmigen Körper 12 zu speisen. Die Seitenwand 24 weist eine ringförmige Basis 26 auf, die mit der Montageplatte 18 zusammenpasst. Die ringförmige Basis 26 ist breiter als die Montageplatte 18. Dies verringert die Masse des Speiserelements 10 und verringert dadurch die Gefahr eines vorzeitigen Erstarrens des Metalls in dem Hals des Steigers, was ein ausreichendes Speisen des Gussstücks und ein Vermeiden jedweder Schwindungsfehler in dem Gussstück gestattet. Falls gewünscht, könnte die Montageplatte 18 größer sein, so dass mehr der ringförmigen Basis 26 getragen wird. Der obere Teil der fortlaufenden Seitenwand 24 bildet ein Dach mit einer Öffnung oder Ausnehmung darin. Ein Kunststoffrohr (Kragen) 28 befindet sich in der Öffnung und schützt dadurch den Speisereinsatz 20 vor einem Zerkratzen und einer anschließenden Beschädigung bei der Verwendung. Der Kunststoffkragen 28 weist an seiner Oberfläche einen erhöhten Bereich oder Ring 30 auf, um den Kragen in dem Einsatz in Position zu halten, wobei der innere Kragen während der Herstellung des Einsatzes über einen Kernschießprozess aufgenommen wurde.The feeder insert 20 has a generally cylindrical side wall 24 on, which defines a cavity. The recess axis A passes through the feeder insert cavity as well as through the tubular body 12 , In use, the cavity serves as a reservoir of molten metal to the casting over the tubular body 12 to dine. The side wall 24 has an annular base 26 on that with the mounting plate 18 matches. The annular base 26 is wider than the mounting plate 18 , This reduces the mass of the feeder element 10 and thereby reduces the risk of premature solidification of the metal in the throat of the riser, allowing for sufficient feeding of the casting and avoidance of any shrinkage defects in the casting. If desired, the mounting plate could 18 be larger, leaving more of the annular base 26 will be carried. The upper part of the continuous sidewall 24 forms a roof with an opening or recess therein. A plastic tube (collar) 28 is located in the opening and thereby protects the feeder sleeve 20 from scratching and subsequent damage during use. The plastic collar 28 has on its surface a raised area or ring 30 to hold the collar in place in the insert, the inner collar being received during manufacture of the insert via a core shooting process.

In Verwendung werden der Speisereinsatz 20 und das Speiserelement 10 auf einem Modell in einem Formkasten angeordnet, der dann mit Formsand gefüllt wird. Der Sand wird dann um sie herum verdichtet (als ”Aufstampfen” bekannt). Dies führt dazu, dass ein Druck (P) in der Richtung der Ausnehmungsachse A zu dem Modell 22 auf die Montageplatte 18 ausgeübt wird. 3a bis 3c zeigen die Auswirkung des Drucks auf das Speiserelement 10 in Verwendung. Die Basis des Speiserelements bleibt stationär und der Speisereinsatz bewegt sich zu dem Modell.In use, the feeder insert 20 and the feeder element 10 arranged on a model in a molding box, which then with molding sand is filled. The sand is then compacted around them (known as "stamping"). This results in a pressure (P) in the direction of the recess axis A to the model 22 on the mounting plate 18 is exercised. 3a to 3c show the effect of pressure on the feeder element 10 in use. The base of the feeder element remains stationary and the feeder sleeve moves to the model.

3a zeigt das Speiserelement 10 an einem Modell montiert, bevor jedweder Druck ausgeübt wird. Die Höhe des Speiserelements 10 ist als h gezeigt, und die Höhe des Flanschs 16 ist als h' gezeigt. Das Verhältnis h'/h beträgt ungefähr 8%. 3a shows the feeder element 10 mounted on a model before any pressure is exerted. The height of the feeder element 10 is shown as h, and the height of the flange 16 is shown as h '. The ratio h '/ h is about 8%.

In 3b wurde ein gewisser Druck (P) ausgeübt, wodurch die Montageplatte 18 nach unten (zu dem Modell und dem ersten Endbereich des Speiserelements) geschoben wurde. Die Montageplatte 18 zieht auch den angrenzenden Flansch 16 nach unten, was wiederum dazu führt, dass ein Teil des rohrförmigen Körpers 12 umgeschlagen und in den Speisereinsatzhohlraum gezogen wird, wodurch die Höhe h' des Flanschs erhöht wird. Es ist ersichtlich, dass das Verhältnis der Höhe des Flanschs zu der Höhe des Speiserelements (h'/h) zunimmt, während der Druck ausgeübt wird.In 3b a certain pressure (P) was exerted, causing the mounting plate 18 pushed down (to the model and the first end portion of the feeder element). The mounting plate 18 also pulls the adjacent flange 16 down, which in turn causes a part of the tubular body 12 is folded and pulled into the feeder insert cavity, whereby the height h 'of the flange is increased. It can be seen that the ratio of the height of the flange to the height of the feeder element (h '/ h) increases as the pressure is applied.

In 3c wurde weiterer Druck auf die Montageplatte 18 ausgeübt, um sie zu dem Modell zu schieben und mehr des rohrförmigen Körpers in den Speisereinsatzhohlraum zu ziehen. Somit ist ersichtlich, dass die Höhe h' des ringförmigen Flanschs zunimmt und die Gesamthöhe des Speiserelements h abnimmt, während der Druck ausgeübt wird. Die Höhe des Speiserelements wird als Ergebnis des ausgeübten Drucks um ungefähr 40% verringert. Die Höhe des Flanschs nach der Kompression ist wenigstens vier Mal so groß wie die Höhe des Flanschs vor der Kompression. Das Verhältnis h'/h beträgt ungefähr 55%.In 3c was further pressure on the mounting plate 18 to push it toward the model and pull more of the tubular body into the feeder sleeve cavity. Thus, it can be seen that the height h 'of the annular flange increases and the total height of the feeder element h decreases as the pressure is applied. The height of the feeder element is reduced by approximately 40% as a result of the applied pressure. The height of the flange after compression is at least four times the height of the flange before compression. The ratio h '/ h is about 55%.

Versuchsbeispieletest Examples

Beispiel 1 – Untersuchung der StauchfestigkeitExample 1 - Investigation of compression strength

Versuchsstücke von Speisersystemen wurden geprüft, indem sie zwischen zwei parallelen Platten eines Hounsfield-Druckfestigkeits-Prüfgeräts angeordnet wurden. Die untere Platte war fixiert. Dagegen verschob sich die obere Platte über einen mechanischen Schraubgewindemechanismus mit einer konstanten Geschwindigkeit von 30 mm pro Minute nach unten, und es wurden Diagramme der Kraft in Bezug auf die Plattenverschiebung aufgezeichnet.Test pieces of feeder systems were tested by placing them between two parallel plates of a Hounsfield compressive strength tester. The lower plate was fixed. On the other hand, the top plate shifted downward by a mechanical screw thread mechanism at a constant speed of 30 mm per minute, and plots of the force with respect to the plate displacement were recorded.

Das geprüfte Speisersystem wies die in 2 gezeigte Grundgestaltung mit einem Speiserelement 10 (das durch Drückformen aus einer 0,5 mm dicken Stahlplatte mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt hergestellt worden war und eine Höhe h von 33 mm, einen Montageplattendurchmesser von 63 mm und einen Durchmesser des rohrförmigen Körpers (12) von 36 mm aufwies) und einem FEEDEX-HD-Speisereinsatz (von Foseco vertriebener schnellzündender, stark exothermer Punktspeiser mit hoher Dichte und hoher Festigkeit) auf. Es wurden zwei identische Versuchsstücke geprüft.The tested feeder system had the in 2 basic design shown with a feeder element 10 (made by molding from a 0.5 mm thick low-carbon steel plate and having a height h of 33 mm, a mounting plate diameter of 63 mm and a diameter of the tubular body (FIG. 12 36 mm diameter) and a FEEDEX HD feeder insert (Foseco's high-speed, high-strength, fast-firing, highly-exothermic point feeder sold by Foseco). Two identical test pieces were tested.

Unter Bezugnahme auf 4 ist die Kraft in Bezug auf die Plattenverschiebung dargestellt, und man wird bemerken, dass mit der Zunahme der Kraft eine minimale Kompression (die mit der natürlichen Flexibilität in dem nicht verwendeten und nicht gestauchten Zustand verbunden ist) des Speiserelements besteht, bis eine hier als Anfangsstauchfestigkeit bezeichnete kritische Kraft ausgeübt wird (Punkt X), wonach die Kompression und das Zurückrollen unter einer etwas geringeren Belastung fortschreiten, wobei der Punkt Y die Minimalkraftmessung nach dem Auftreten der Anfangsstauchfestigkeit markiert. Es kommt zu einer weiteren Kompression und einem weiteren Zurückrollen, wobei zunehmende Kraft erforderlich ist. Ein zweites Maximum (Punkt Z) tritt auf, während der rohrförmige Körper in einer Anzahl von Stufen weiter auf sich selbst zurückrollt, wobei die Kraft stetig zunimmt und die Verschiebung sanfter wird (kleinere Maximum- und Minimumschrittpunkte), bis sich die Kraft bei ca. 3200 N Linie Q), einpendelt, was die maximale Kraft, die nötig ist, damit sich der rohrförmige Körper vollständig auf sich selbst zurückrollt, d. h. die Zurückrollfestigkeit, darstellt.With reference to 4 the force with respect to the plate displacement is shown, and it will be noted that with the increase in force there is a minimal compression (associated with natural flexibility in the unused and uncompressed state) of the feeder element, until here an initial crush resistance termed critical force is exerted (point X), after which the compression and rollback proceed under a slightly lower load, the point Y marking the minimum force measurement after the occurrence of the initial crush strength. There is further compression and further rollback, with increasing force required. A second maximum (point Z) occurs as the tubular body continues to roll back on itself in a number of stages, with the force steadily increasing and the displacement becoming softer (smaller maximum and minimum step points) until the force at approx. 3200 N line Q), which is the maximum force necessary for the tubular body to fully roll back on itself, ie rollback strength.

Beispiel 2 – Form- und GießversucheExample 2 - Forming and casting experiments

Die Prüfung wurde an einer handelsüblichen Hochdruck-Formanlage ZFA-SD-5,5 von Heinrich Wagner Sinto mit Formkastenabmessungen von 900 mm × 1100 mm × 350/350 mm vorgenommen. Das Formmedium war ein tongebundenes Grünsandsystem. Das Gussstück, das ungefähr 25 kg wog, war ein Aufhängebügel-Gussstück aus duktilem Eisen (Kugelgraphiteisen) für den Kraftfahrzeugeinsatz.The test was carried out on a commercially available high-pressure molding machine ZFA-SD-5.5 from Heinrich Wagner Sinto with molding box dimensions of 900 mm × 1100 mm × 350/350 mm. The molding medium was a clay-bound green sand system. The casting, which weighed about 25 kg, was a ductile iron (ductile iron) hanger casting for automotive use.

Die Formdrücke in Verwendung an dieser Maschine bei dieser bestimmten Gießerei sind sehr hoch, und aufgrund der Ausrichtung einiger der Stifte, die an den Formmodellen für bestimmte Gussstücke verwendet werden, werden einige der Speisersysteme nicht vollständig senkrecht angebracht. Als Folge davon fällt der Metallbrechkern dann, wenn bestimmte handelsübliche Speisersysteme wie die in WO 2005/051568 beschriebenen benutzt werden, zu stark oder unsymmetrisch zusammen, was in manchen Fällen kleinere Schäden an dem Speisereinsatz verursacht.The molding pressures used on this machine in this particular foundry are very high, and due to the orientation of some of the pins used on the mold models for certain castings, some of the feeder systems are not mounted completely vertically. As a result, the metal breaker core will fall if certain commercial feeder systems such as those in WO 2005/051568 used too strong or asymmetrically together, which in some cases causes minor damage to the feeder sleeve.

Die Form enthielt Modelle für zwei Gussstücke, und für jedes Gussstück wurden drei Speisersysteme mit der in 2 gezeigten Grundgestaltung mit einem Speiserelement 10 (das durch Drückformen aus einer 0,5 mm dicken Stahlplatte mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt hergestellt worden war und eine Höhe h von 33 mm, einen Montageplattendurchmesser von 63 mm und einen Durchmesser des rohrförmigen Körpers (12) von 36 mm aufwies) und einem FEEDEX-HD-Speisereinsatz (von Foseco vertriebener schnellzündender, stark exothermer Punktspeiser mit hoher Dichte und hoher Festigkeit) verwendet. Jedes Speisersystem wurde an einem festen Stift angeordnet, und nach dem Formen und Aufstampfen fiel jedes Speiserelement gleichmäßig zusammen und rollte es sich gleichmäßig zurück, und es wurde beobachtet, dass in dem Bereich direkt unter dem Speiserelement und der Basis des Speisereinsatzes eine hervorragende Sandverdichtung der Form bestand. Es gab keine sichtbare Beschädigung an dem Speiser und es waren keine Teilchen des Einsatzes in dem Formhohlraum sichtbar.The mold included models for two castings, and three for each casting Feeder systems with the in 2 basic design shown with a feeder element 10 (made by molding from a 0.5 mm thick low-carbon steel plate and having a height h of 33 mm, a mounting plate diameter of 63 mm and a diameter of the tubular body (FIG. 12 36 mm diameter) and a FEEDEX HD feeder insert (high-density, high-strength, high-exothermic point-feeder sold by Foseco). Each feeder system was placed on a fixed pin, and after forming and tamping, each feeder element fell evenly and rolled back uniformly, and it was observed that in the area directly under the feeder element and the base of the feeder sleeve, excellent sand compaction of the mold duration. There was no visible damage to the feeder and no particles of the insert were visible in the mold cavity.

Nach dem Gießen war der Abschlagpunkt der Metallspeiser ausgezeichnet, reproduzierbar und dicht an der Gussstückoberfläche, und waren an der Gussstückoberfläche keine Oberflächenfehler vorhanden. Eine Röntgenstrahlanalyse des Metallgussstücks zeigte keine Hinweise auf jedwede Schwindung, die unter den Metallspeisern auftrat.After casting, the teeing point of the metal feeder was excellent, reproducible and close to the casting surface, and there were no surface defects on the casting surface. An X-ray analysis of the metal casting showed no evidence of any shrinkage that occurred under the metal feeders.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2005/051568 [0008, 0063]
WO 2007141446 [0008]
WO 2012110753 [0008]
US 2008/0223543 [0012]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Standard EN 10130 - 1999 [0031]
Standard EN 10130 - 1999 [0031]

Claims

A feeder element of unitary construction comprising a generally tubular body defining a passing recess and having first and second end portions spaced apart from each other, the second end portion being flared outwardly and toward the first end portion about a flange to form the body from which extends a mounting plate for a feeder sleeve.

The feeder element according to claim 1, wherein the mounting plate is perpendicular to the recess axis or inclined away from the first end portion such that the angle between the mounting plate and the recess axis is less than 90 °.

The feeder element according to claim 1 or 2, wherein the second end portion of the tubular body is expanded radially outward and away from the first end portion and then bends to the first end portion to form the flange with a curved cross-section having its open ends to the first Projecting end area.

A feeder element according to any one of the preceding claims, wherein the flange has a width of 2 to 15 mm and / or a width which is at least 3% of the maximum diameter of the feeder element.

A feeder element according to any one of the preceding claims, wherein the flange has a width which is less than 20% of the maximum diameter of the feeder element.

A feeder element according to any one of the preceding claims, wherein the flange has a height of at least 1 mm and / or a height which is at least 3% of the total height of the feeder element and / or a height which is less than 30% of the total height of the feeder element ,

A feeder element according to any one of the preceding claims, wherein the tubular body has a circular, oval, rounded or elliptical cross-section and optionally tapers towards the first end region.

A feeder element according to any one of the preceding claims, which has (i) an initial crush strength of not more than 7000 N and / or (ii) an initial crush strength of at least 250N.

A feeder element according to any one of the preceding claims having a maximum rollback strength of (i) not more than 9000 N and / or (ii) at least 500N.

Feeder element according to one of the preceding claims, made of metal and preferably steel.

A feeder system for metal casting comprising a feeder element according to any one of the preceding claims and a feeder insert fixed to its mounting plate such that the flange extends into the feeder insert cavity.

Feeder system according to claim 11, wherein the crush strength of the feeder insert is less than 25 kN.

The feeder system of claim 11 or 12, wherein the feeder sleeve is attached to the feeder member by adhesive, by a plug connection to the feeder element or by forming the insert around a portion of the feeder element.

Feeder system according to one of claims 11 to 13, wherein the feeder insert is provided with an inner collar which covers an opening or recess in the roof of the feeder.

Mold, producible by a method comprising: Arranging the first end portion of a feeder element forming part of a feeder system according to one of claims 11 to 14 on a model; Surrounding the model with a molding material; Compacting the molding material; and Removing the model from the compacted molding material to form the mold wherein compacting the molding material comprises applying pressure to the feeder system such that the height of the feeder element is reduced.

Mold according to claim 15, wherein the height of the feeder element is reduced by the compression by at least 20% and / or the height of the flange is increased by the compression by a factor of at least 2 and / or the height of the flange after compression is at least 30%. the height of the feeder element after compression is.

A mold according to any one of claims 15 or 16, wherein compressing the molding material comprises exerting a ramming pressure of at least 30 N / cm ² .