倾斜铸造由轻金属构成的部件的装置、 铸槽和方法， 以及由 此铸造而成的部件 技术领域 本发明涉及倾斜铸造由轻金属构成的部件的装置、 铸槽和方法， 以及由此铸造而 成的部件。
背景技术 在倾斜铸造中， 该方法在权威著作 “铸造学百科全书 (Gieβereilexikon)” 第 16 版， 1994， 第 244 页和第 655 页得到描述， 冷铸模环绕倾斜轴旋转 90°， 同时， 熔液流入冷铸 模。由此， 冷铸模有利地由熔液填满， 而不生成湍流。特别有利的是， 在铸造时可能出现的 喷溅的熔液通过将熔液引导至铸模侧壁而得以避免。
由文献 DE102004015649B3 已知根据倾斜铸造原理铸造由轻金属、 特别是由铝金 属构成的部件的方法， 以及相应的用于实施这种方法的装置。 用该方法， 熔液在头铸造中填 充位于铸模纵侧面的横走向区域。 铸模在此首先以 45°至 70°的角度围绕纵向轴倾斜。 然 后， 液态熔液开始沿横走向区域灌入， 直至约 1/5 的为部件铸造所需的溶液被填入横走向 区域， 而溶液不会已经流入铸模的模间空隙中。 接着， 铸模在连续填充熔液条件下这样由倾 斜位置旋转至垂直位置， 即， 使熔液沿着铸模壁流入模间空隙。
由文献 DE102004015649B3 所公开的方法的缺陷在于， 在开始在冷铸模中浇铸之 前， 熔液首先仅部分地填入横走向区域。在此， 存在这样的危险， 即出现温度损失。此外， 缺 陷还在于， 剩余的对于铸造过程所必要的熔液在倾斜铸造期间连续地并由此十分费力地凭 借浇铸勺在横走向区域的浇铸池中进行继续填充。 浇铸勺必须相应地与铸模的倾斜同步地 进行， 并且在这个时间浇铸勺不能用于其它或另外的铸造过程。
通过铸模的倾斜， 熔液流在横走向区域中以 90°进行换向， 并通过数个流出口流 入铸模。 在此， 特别是凭借浇铸勺进行的熔液连续再填入存在这样的危险， 即将熔液不均匀 地、 特别是太快或者太慢地、 以太小或太大的量通过各个单独的流出口流入铸模。
发明内容 从现有技术出发， 本发明的目的在于， 提供一种用于根据倾斜铸造原理来铸造由 轻金属构成的部件的方法， 用该方法在克服上述缺陷的同时获得了铸造部件的实施方法的 新的灵活性和可能性， 由此获得了新的部件几何形状， 特别是新的部件特性， 例如涉及部件 内部结构和 / 或外部构造。
本发明的目的还在于， 提供一种用于根据倾斜铸造原理来铸造由轻金属构成的部 件的装置， 用该装置无需巨大的技术耗费就实现了铸模填充， 该填充即使在复杂部件几何 形状的条件下也可在铸造部件中避免空隙、 孔隙和 / 或夹杂物。
本发明的目的还在于， 提供一种用于根据倾斜铸造原理来铸造由轻金属构成的部 件的装置， 用该装置实现了用熔液深入地对铸模均质地进行填充， 而不发生温度损失。
本发明的目的还在于， 提供一种用于根据倾斜铸造原理来铸造由轻金属构成的部
件的装置， 用该装置可以同时铸造多个部件， 其中， 技术耗费保持比较小。
为实现本发明的目的， 提供一种用于根据倾斜铸造原理来铸造优选由轻金属构成 的部件的装置， 该装置包括可围绕纵向轴倾斜的铸模或冷铸模， 以及在铸模纵向上设置于 其上的铸槽。 铸槽在其朝向铸模的纵侧面具有至少两个通到模间空隙的流出口或至少一个 通到至少两个彼此相邻设置的而彼此不存在流动连接的模间空隙的流出口。根据本发明， 铸槽另外还具有分区， 其如此构成， 即， 在铸模从起始位置倾斜至最终位置时使预设或一定 体积的铸造熔液通过流出口流入铸模的一个或多个模间空隙中。
用该装置在铸造部件的实施方法中获得了新的灵活性和可能性。 如果通过至少两 个流出口填满仅一个模间空隙， 可以了解到， 有多少熔液通过哪个流出口流入到该模间空 隙中。由此可以得到具有新的部件特性的新的部件几何形状， 涉及内部结构和 / 或外部构 造。
如果通过各个流出口对铸模的数个相互隔开的模间空隙或空穴进行填充， 通过本 发明的装置实现了对铸模的单个的模间空隙均匀的、 限定的填充。 无需大的技术耗费， 就可 以制造复杂的部件几何形状， 在铸造部件中具有较少的空隙、 孔隙和 / 或夹杂物。尤其用本 发明的装置， 可以特别简单、 快速而同时地对多个部件进行铸造。 优选在铸槽内的分区的体积在与流出口相对的纵侧面区域上存在流动连接。由 此， 只要在铸槽之中或之上的一个位置填入或引入熔液， 就可以以特别简单的方式实现对 铸槽的填充。
有利的是， 流动连接在横向上为铸槽在横向上的长度的 1/4 至 3/4， 优选 1/3 至 2/3 个。 流动连接越宽泛， 在填入铸槽时熔液分布得越快、 越均匀， 其中， 不用担心温度损失。 还指出了， 根据本发明设置的分区在铸槽的下方的、 朝向模间空隙的三分之一或四分之一 处以充分用于将熔液以预设的量分配到前述的流出口。
适宜地， 这样在铸模上设置铸槽， 即， 使铸槽在铸模的起始位置、 即在倾斜之前先 向上敞开。由此， 可以特别简单地将熔液引入铸槽中。
有利的是， 分区在流出口区域为漏斗状或碗状。优选这样的漏斗在俯视图中是四 边形的， 其中， 优选缺少一侧面， 即， 铸槽在该侧面是敞开的。发明的实质在于， 在铸槽内部 的并列流出口之间设置了分区的限定部， 其中， 该限定部优选朝向流出口倾斜。由此实现 了， 熔液在铸模倾斜时均匀地流经流出口。
适宜地的是， 各个流出口在铸模的最终位置、 即在倾斜之后设置在分区的最低点， 由此， 使预设量的熔液尽可能完全地流入铸模。
有利的是， 至少单独的预设体积尺寸相同或者不同。由此可以在铸造部件的实施 方法中获得新的灵活性和可能性， 由此得到新的部件几何形状， 特别是新的部件特性， 例如 特别涉及部件的内部结构和 / 或外部构造。
有利的是， 至少单独的流出口尺寸相同或者不同。由此可以以同样的方式实现前 面所述优势。
优选铸模连同铸槽可以倾斜 90°。 这样界定的倾斜区域足以用于满足对于复杂的 部件几何形状所提出的要求。
适宜地， 铸模在它的一个正端面上具有浇铸池。铸槽的容量优选是这样的， 即， 使 该铸槽在铸模的起始位置、 即在倾斜之前完全容纳铸造所需的熔液， 而熔液不会涌入到模
间空隙中。
特别有利地提出了， 至少一个另一铸模邻近第一铸模而设置， 该另外的铸模具有 一个或多个模间空隙和单独的铸槽， 其中， 这些铸模可以通过一个共同的倾斜轴倾斜。 由此 可以同时或并列地、 特别是简单而快速地铸造多个部件， 其中， 技术耗费较小。
优选设有机械臂， 该机械臂具有浇铸勺， 浇铸勺的数量与铸槽的数量相对应， 优选 具有两个浇铸勺， 用以同时汲取和运输铸造熔液， 以及同时将铸造熔液灌入铸槽中。 由此可 以同时或并列地、 特别是简单而快速地铸造多个部件， 其中， 技术耗费较小。
有利的是， 铸模连同铸槽如此设置， 即， 使铸槽可以从正端面用熔液填充。 由此， 熔 液特别快地分布到铸槽中。 此外， 还可以采用节约空间的设置， 特别利于具有数个铸模连同 铸槽的装置。
有利的是， 本发明装置具有保留部， 优选保留板， 该保留板在铸槽的注入位置区域 并优选在注入位置和第一流出口或第一分区之间可以驶入至铸槽内预设的深度， 从而使铸 造熔液在填满铸槽时从保留部下方流过， 并在铸槽内进行分布， 其中， 在填充铸槽过程中在 铸造熔液上方悬浮的氧化层保留在保留部上， 并在晚些时候被去除。 由此避免了， 氧化层通 过铸槽的流出口侵入到模间空隙中而对铸件的质量产生不利影响。
有利的是， 本发明装置具有数个对应于流出口数量的、 优选在公共腹板上设置的 保留部， 优选保留板， 该保留板分别在流出口之前可以驶入铸槽的预设深度， 从而使铸造熔 液在铸模倾斜时从保留部下方流过并且流入模间空隙中， 其中， 在铸槽中的铸造熔液上方 悬浮的氧化层保留在保留部上， 并在晚些时候被去除。 由此避免了， 氧化层通过铸槽的流出 口侵入模间空隙中而对铸件的质量产生不利影响。
优选保留部在共同的腹板上以齿状结构来设置， 该保留部在铸造前可以驶入铸槽 中， 并在铸造后可以从铸槽驶出， 从而优选使氧化层在驶出时粘附在齿上， 并在其它位置手 动地或者优选自动地可以从齿上分离， 优选可以削去。
尽管如此， 本发明还涉及相应的铸槽， 用于设置在铸模或冷铸模上， 铸槽包括至少 两个流出口， 其中根据本发明， 该铸槽具有分区， 该分区如此构成， 即， 使预设体积的铸造熔 液通过流出口流入到铸模或冷铸模的模间空隙中， 或流入到至少两个彼此相邻设置而相互 之间不存在流动连接的模间空隙中。
有利地， 铸槽具有权利要求 1 至 13 所涉及到的铸槽的至少单个特征。
有利的是， 铸槽由球磨铸铁， 其也称作 GJS 或 GGG， 来制造。 这样的材料特别适用于 得到预期的铸槽几何形状， 其中， 该铸槽同时具有与钢类似的机械特性。
有利地， 该铸槽， 优选仅它的内侧， 具有陶瓷涂层， 该陶瓷涂层优选喷涂为数层， 以 避免熔液在铸槽上的粘附。有利地是， 涂层在几个铸造流程之后可重复进行。
有利的是， 铸槽薄壁地， 优选以直至 20mm， 更优选以直至 12mm， 特别优选以直至 7mm 的壁厚构成。由此实现了， 对熔液内的温度进行保持。
为提高铸槽的寿命， 这是有利的， 即， 铸槽设有至少一个加固件。 有利的是， 铸槽具 有至少一个加固缺口。有利的是， 铸槽额外或者替代地具有至少一个加固肋。有利的是， 可替代两个前述变体或对于两个前述变体至少之一可补充地， 使铸槽具有至少一个加固卷 边。 有利的是， 可替代前述变体或对前述变体至少之一可补充地， 使铸槽具有至少一个加固 凸起物。这样的加固缺口、 加固肋、 加固卷边和 / 或加固凸起物可以有利地设置在铸槽的外侧。有利的还有， 这样的加固缺口、 加固肋、 加固卷边和 / 或加固凸起物对此可替代或可补 充地设置在铸槽内侧。特别有利的是， 加固肋或加固腹板设置在铸槽的底部外侧上， 其中， 该加固肋或加固腹板优选在铸槽的纵向上设置， 并且特别优选具有至少一个中断处。
为实现上述目的， 提供一种用于铸造材料的方法， 该方法通过加热将材料完全带 入到可流动状态， 并根据倾斜铸造原理将材料完全引入到至少一个、 优选两个可围绕纵向 轴倾斜的铸模中。 至少一个铸模在此首先以起始位置在一侧优选旋转或倾斜直至 120°， 特 别优选直至 90°， 从而使对应于每个铸模的并设置有至少两个流出口的铸槽水平地邻近铸 模设置。然后， 可流动的材料从上方引入铸槽。接着， 至少一个铸模连同铸槽反向朝垂直方 向倾斜， 或者另外， 优选倾斜至 120°， 特别优选至 90°， 从而使可流动材料以预设的体积 在倾斜期间通过分派给单个体积的流出口流入至少一个模间空隙中， 优选流入多个、 分别 具有至少一个流出口、 并且彼此不形成流动连接的模间空隙中。
适宜的是， 在该方法中采用根据权利要求 1 至 15 的任意一项所述的铸槽， 特别是 使用这样的铸槽， 其具有前述铸槽的至少单个特征。
有利的是， 从正端面用熔液填充铸槽。 由此， 使熔液特别快地分配到铸槽中。 此外， 实现了节约空间的设置， 特别利于使用数个铸槽和浇铸勺的情况。 有利的是， 在注入位置区域并优选在注入位置和第一流出口或第一分区之间， 使 一个保留部、 优选保留板直至驶入铸槽的预设深度， 从而使铸造熔液在填满铸槽时从保留 部下方流过， 并分布至铸槽中， 其中， 在填满铸槽时在铸造熔液上方悬浮的氧化层保留在保 留部上， 并在晚些时候被去除。 由此避免了， 该氧化层通过铸槽的流出口侵入到铸模的模间 空隙中而对铸件质量产生负面作用。
有利的是， 在流出口之前使一个保留部、 特别是保留板直至驶入铸槽的预设深度， 从而使铸造熔液在铸槽倾斜时从保留部下方流过并流入模间空隙中， 其中， 在铸槽中的铸 造熔液上方悬浮的氧化层保留在保留部上， 并在晚些时候被去除。 由此避免了， 氧化层通过 铸槽的流出口侵入模间空隙中而对铸件质量产生负面作用。
优选保留部在共同的腹板上以齿状结构来设置， 该保留部在铸造前驶入铸槽中， 并在铸造后可以从铸槽驶出， 从而优选使氧化层在驶出时粘附在齿上， 并在其它位置手动 地或优选自动地从齿上削去。
有利的是， 在铸模的每个模间空隙中设有至少一个并且优选一个型芯， 其由制芯 材料制成， 优选由砂料和无机粘合剂成型。
已经示出了， 用本发明的方法可以制造高度整合的且复杂的部件， 其特征在于改 善的表面。这样的表面的优势在于， 找不到或仅可以找到个别的、 由嵌入的型芯造成的缺 陷， 如孔隙、 缩孔或薄片肋。
在此特别有利的是， 本发明的铸造方法以本发明的倾斜铸造法和事先嵌入的无机 型芯相结合的形式来实现。由此可以制造复杂、 同时高质量的部件， 其中， 同时使消耗费用 的精加工和精细处理的减少。后者通常构成铸造生产的主要瓶颈。装饰和控制费用因此得 到节省。
有利的是， 本发明的方法具有环境兼容性。由此避免或降低了部件制造过程中的 排放。
适宜地， 作为型芯成型材料使用砂料或石英砂。这在铸造加工之后在一定程度上
作为过程废料很能好地达到回收要求。
特别有利的是， 在型芯上不施加型芯涂层， 以得到尽可能无缺陷而且光滑的铸件 表面。由此省去了进一步耗费费用的工作步骤。还示出了， 倾斜铸造与无机的、 无涂层的型 芯的结合导致了特别无缺陷的表面， 即导致不带有或仅带有很少的缩孔、 孔隙或薄片肋缺 陷。由此可以铸造质量上高价值的而且复杂的部件， 该部件根据后加工或精细加工的现有 技术难以实现， 其中， 根据本发明从现在起可以完全放弃这样的后加工或精细加工。 有利的 是， 存在缺陷的涂层在所制造的铸件上的粘附不会出现。 除了存在缺陷的涂层之外， 在本发 明的由倾斜铸造与无机的、 无涂层的型芯的结合方案中， 可以确认不发生成型材料或砂料 在铸件上的粘附现象。装饰和控制费用因此得到节省。
作为无机粘合剂优选采用基于硅酸盐、 硼酸盐和 / 或磷酸盐的粘合剂。这会使降 低可能的铸件缺陷得到进一步的改善。根据本发明， 孔隙和缩孔更少出现。
适宜地可以设置， 在使用多个设置在可倾斜纵向轴上的铸模时， 同时对从属于各 个铸模的铸槽进行填充。由此， 可以特别简单而快速地铸造多个部件。
本发明还涉及一种铸件， 其由根据前述权利要求的至少一项所述的用重力法制造 的轻金属合金、 优选铝合金构成。 最后， 本发明还涉及根据权利要求 1 至 13 的任意一项的装置的用途， 根据权利要 求 14 或 15 的铸槽的用途和 / 或根据权利要求 16 至 19 的任意一项的用于铸造泵外壳、 特 别是高压泵外壳、 或者涡轮增加机外壳的方法的用途。
附图说明 下面， 凭借附图所示的实施例阐明本发明。附图中 ：
图 1 示出了具有漏斗状分区的铸槽的立体图 ；
图 2 示出了具有漏斗状分区的铸槽的俯视图 ；
图 3 示出了半个铸模的立体图 ；
图 4 示出了两个并列的、 仅在一个倾斜轴上设置的铸模以及分别设置于其上的铸 槽的立体图， 其中的铸槽以半个铸模的形式示出 ；
图 5 示出了两个并列的、 仅在一个倾斜轴上设置的铸模以及分别设置于其上的铸 槽的俯视图， 其中的铸槽以半个铸模的形式示出 ；
图 6 示出了在起始位置上由两个分别具有设置于其上的铸槽的半个铸模构成的 铸模的侧视图 ；
图 7 示出了在中间位置上由两个分别具有设置于其上的铸槽的半个铸模构成的 铸模的侧视图 ；
图 8 示出了在最终位置上由两个分别具有设置于其上的铸槽的半个铸模构成的 铸模的侧视图 ；
附图标记说明
8 倾斜轴
10 铸模和半个铸模
12 铸槽
14 纵侧面
16 流出口 18 模间空隙 20 分区 22 相对的纵侧面区域 24 横向 26 最低点 28 正端面 30 浇铸池 32 型芯 34 型芯托架具体实施方式
如果在图 1 至 8 中使用同样的附图标记， 则它们标明的是同样部件， 从而为了避免 重复， 不必在每个附图说明中对已经描述的部件重新进行描述。
在图 1 中， 用立体图示意性示出了本发明的铸槽 12， 该铸槽具有漏斗状分区 20 和 浇铸池 30， 该浇铸池设置在铸槽 12 的一个正端面 28 上。 铸槽 12 在朝向铸模 10 的纵侧面 14 上具有五个流出口 16， 该流出口可以分别与铸 模的单独的模间空隙 16 相连， 如图 3 所示。
相应地， 在图 3 中示出了铸模 10 的相邻设置的、 却彼此不形成流动连接的模间空 隙 18， 其中， 为了便于概览仅示出了铸摸 10 的半个铸模。图 3 还示出了具有相应的一半的 模间空隙 18 的半个铸模 10。
根据本发明， 铸槽 12 在朝向纵侧面 14 的铸槽 12 的三分之一处具有漏斗状的分区 20。该分区 20 如此构成， 即， 当铸模 10 连同铸槽 12 倾斜时， 通过分区使预设体积的铸造熔 液流经流出口 16。
在本发明的情况下， 流经各个流出口 16 的铸造熔液的体积同样大。铸槽 12 的各 个流出口 16 具有同样的尺寸。
由此确保了， 与流出口 16 连接的模间空隙 18 全部都均匀地用同样体积的铸造熔 液来填充。有意义的是， 利用模间空隙 16 同时地， 即同步地铸造出多个同样的部件， 特别是 泵外壳。
认识到这些是有益的， 即， 在铸槽 12 内的分区的体积在与流出口 16 相对的纵侧面 22 的区域上直接形成流动连接， 其中， 流动连接在横向 24 上大致对应于铸槽 12 在横向 24 上的三分之二的长度。这样的分区足够用于给单个流出口 16 分配预设体积的铸造熔液， 并 且对各个模间空隙 18 均匀且均质地进行填充。
通过图 8 可以了解到， 各个流出口 16 在铸模 10 的最终位置上， 即， 在倾斜后， 设置 在分区 20 的最低点 26。
铸槽 12 在一个正端面 28 上具有浇铸池 30。
在图 2 中示出的铸槽 12 大致对应于图 1 所示出的， 然而， 是以俯视图示出。
如所述， 图 3 示出了铸模 10 的半个铸模的示意图， 其具有五个彼此隔开的模件空 隙 18， 其中， 每个模间空隙 18( 在此同样仅示出一半的模间空隙 ) 都具有用于型芯 32 的托
架 34， 其中， 型芯 32 例如在图 3 中在左侧的模间空隙 18 中示出。
图 4 示出了本发明装置的立体图， 其具有两个并列设置的铸模 10 或冷铸模， 每个 铸模都具有在铸模 10 的纵向上设置于其上的铸槽 12。为了更好的概览， 对每个铸模 10 仅 示出了半个铸模 10。
根据本发明， 两个铸模 10 连同铸槽 12 经由一个共同的、 在此未示出的倾斜轴 8 可 以倾斜。
此外， 该装置优选包括在此未示出的机械臂， 该机械臂具有两个浇铸勺， 用于同时 汲取和运输铸造熔液， 以及同时将铸造熔液灌入铸槽 12 以及浇铸池 30 中。
根据本发明， 图 5 示出了图 4 的分别设有本发明铸槽 12 的两个铸模 10 的俯视图， 这两个铸模设置在一个共同的倾斜轴 8 上。
图 6 至 8 示出了本发明的具有本发明的铸槽 12 的铸模 10 在铸造过程中的三个瞬 间状态， 这里的铸模是由两个半个铸模组成。
在这个材料铸造的方法中， 通过用加热将该材料完全带入到可流动的状态， 并根 据倾斜铸造原理将该材料完全引入到围绕纵向或倾斜轴 8 可倾斜的铸模 10 中， 其中， 铸模 10 首先在起始位置以 90°旋转或倾斜至侧面或水平位置， 从而使分配给铸模 10 并设置有 至少两个流出口 16 的铸槽 12 水平地邻近铸模 10 设置， 如图 6。然后， 将可流动的材料从上 面引入铸槽 12。接着， 使铸模 10 连同铸模 12 以 90°倾斜至垂直位置， 从而使可流动材料 在倾斜期间以预设的体积经由派给单个体积的流出口 16 而流入至少一个模间空隙中， 优 选流入数个、 分别具有至少一个流出口的、 彼此不存在流动连接的模间空隙 18 中， 如图 8。 图 7 示出了铸模 10 的中间状态。
优选每个模间空隙 18 都具有型芯 32， 该型芯由制芯材料制成， 优选由砂料和无机 粘合剂成型。