冒口插件，用于冒口插件的成形元件和通过使用其铸造金属的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在能竖直地分开的铸模中铸造金属时使用的冒口插件，所述冒口 插件具有第一成形元件和第二成形元件，所述第一成形元件和第二成形元件限定用于容纳 液态的金属的冒口空腔，其中第一成形元件具有用于液态的金属的穿通开口并且设置用于 安置到模型或能枢转的模板上。
【背景技术】
[0002] 冒口插件，也称作冒口，优先在铸模中铸造金属的制造过程中使用。冒口插件通常 构成空腔，其中冒口插件由用于制造铸模的模塑材料包围。在铸模之内设为用于容纳液态 的金属的铸造腔具有到冒口空腔的通道，因此在铸造过程期间填入铸模中的液态的金属的 部分量进入所述冒口空腔中。这样到达冒口中的液态的金属应能够在凝固过程中（与铸造 金属的收缩相结合）流回到铸模中，以便在那平衡或补偿铸造件的收缩直至固相温度。
[0003] 为了确保位于冒口中的金属流回要保证的是，在冒口插件中的金属还是液态的， 而在铸模内部的金属已经凝固或已经部分地凝固成铸造件。为了所述目的，冒口插件的至 少一部分通常由隔热的和/或放热的材料构成，其中在液态的金属进入到冒口插件中时放 热的材料由于所存在的温度被点燃。因此，从此刻起，在冒口插件的材料之内自动地进行放 热反应，通过所述放热反应经过特定的时长为位于冒口中的金属输送热能并且在冒口空腔 中的和在到铸模的铸造腔的过渡区域中的金属保持在液态状态中。
[0004] 基于在铸造的领域中也明显提高的生产能力要求寻找能实现使模具制造自动化 进而规模制造用于铸件的铸模的途径。为了所述目的，例如研制自动化的、竖直的湿型砂造 型设施（例如DISA工业公司A/S的迪砂造型机），其中例如将第一半模安装到仅能线性调 节的压力机柱塞上。相关联的第二半模通常安装在能枢转的模板上，所述模板在水平取向 和竖直取向之间来回运动，其中第二半模在所述水平取向中例如配设有冒口。在其竖直的 工作位置中，能枢转的模板通常还能够同样地、优选平行于第一半模地移动。在竖直分开 的、借助于其制造相对薄壁的铸件的铸模中例如存在下述问题：即确保例如隔热的、重的铸 件部段的补充给料。为了保证这种隔热的区域的补充给料，使用冒口插件，其冒口纵轴线大 致垂直于能枢转的模板定向，使得这样设置的冒口插件的冒口纵轴线在铸造过程期间大致 水平地伸展。这种冒口插件具有待与模型或能枢转的模板接触的成形元件，所述成形元件 配设有用于液态的金属的穿通开口。
[0005] 从公开文件DE 202011103718 U1中已知一种在能竖直地分开的铸模中铸造金属 时应用的冒口插件，所述冒口插件具有第一成形元件和第二成形元件，所述第一成形元件 和第二成形元件限定用于容纳液态的金属的冒口空腔。第一成形元件具有用于安置到模型 或能枢转的模板上的安置区域。安置区域设有用于液态的金属的穿通开口，其中穿通开口 的中轴线与第一成形元件的中心区域错开地设置。通过偏心地设置的穿通开口，液态的金 属在铸造过程期间进入冒口的下部区域中并且在使用冒口插件时大致垂直于冒口纵轴线 在冒口插件之内升高。由此，应实现在收缩过程中的金属的改进的补充给料。为了在压缩 构成铸模的造型材料时能够更好地承受作用到给料插件上的力，从DE 202011103718 U1中 已知的冒口插件在其第一成形元件上具有能镦锻的安置区域，所述安置区域在压缩造型材 料时可逆地变形。根据变形度，在压缩造型材料之后将安置区域压到模板上的力能够是相 对小的，使得可能能够造成造型材料侵入到安置区域和模型之间的区域中。此外，存在下述 风险：在将安置区域镦锻在第一成形元件上和与其关联的在第一成形元件和模型或能枢转 的模板之间的间隔减小时造成过高的作用到冒口插件上的压缩压力，这能够造成通常由放 热的材料构成的第二成形元件的断裂。
[0006] 从DE 34 23 220 A1和由同一申请人提出的DE 84 18 911 U1中已知一种在能水 平地分开的铸模中铸造金属时使用的冒口插件，所述冒口插件包括第一成形元件和第二成 形元件。第一成形元件构成侧向地安置到模型上的冒口根部，其中第一成形元件在上半模 和下半模之间的分离面之下容纳在下半模的造型材料中。在此，第一成形元件具有由隔热 的和/或放热的冒口材料构成的外壳。第二成形元件设置在铸模的上半模中并且在将上半 模和下半模组合成铸模时与构成冒口根部的第一成形元件接触。借助于安置到第一成形元 件之上的第二成形元件构成冒口空腔，所述冒口空腔的大部分的体积份额设置在第一成形 元件的水平伸展的穿通开口之上。原则上分别单独地在制造各个半模时在下型腔和上型腔 中进行压缩造型材料。
[0007] 从公开文件DE 87 02 296 U1中同样已知一种在能水平地分开的铸模中铸造金属 时应用的冒口插件。冒口插件还具有构成为冒口下部的第一成形元件和构成为冒口上部的 第二成形元件。在第一和第二成形元件之间的分离尤其设置在上半模和下半模之间分离平 面的区域中。在此，用于铸件的穿通开口至少通过上部的第二成形元件的一个区域构成。在 第二成形元件中，在尤其在使用时水平伸展的穿通开口之上设有熔液储存部以在铸件的凝 固过程期间供给液态的金属。
【发明内容】
[0008] 基于前述问题，本发明基于的目的是，提出一种冒口插件，在制造铸模时，所述冒 口插件在能竖直地分开的铸模中承受高的压缩压力并且在其使用中减小造型材料渗入到 安置区域和模型之间的风险。
[0009] 本发明通过下述方式实现开头提到的类型的冒口插件中的本发明的基本目的：将 第一成形元件和第二成形元件能相对于彼此伸缩地移动并且设置用于借助于能沿着定心 轴线定位的定心芯轴来定位，其中由第一和第二成形元件限界的冒口空腔构造为，使得在 水平地设置定心轴线时，冒口空腔的大部分的体积份额能定位在定心轴线之上。
[0010] 由此，本发明涉及一种冒口插件，所述冒口插件适合于在能竖直地分开的铸模中 铸造金属时使用，所述铸模借助于竖直的造型设备例如DISA工业A/S公司的迪砂造型机来 制造。冒口插件包括至少一个第一成形元件和第二成形元件，所述第一成形元件和第二成 形元件限定用于容纳液态的金属的冒口空腔。第一成形元件具有用于液态的金属的穿通开 口，所述穿通开口通常用于安置到模型或能枢转的模板上。在将金属填入铸模中时，液态的 金属经由穿通开口进入到冒口插件中；然后在收缩过程期间（直至铸件完全地凝固）所述 液态的金属穿过穿通开口再从冒口空腔流回到铸模中。典型地与穿通开口的中轴线重合的 冒口插件的定心轴线尤其在使用冒口插件时在竖直的造型设备中（即当定心轴线占据水 平位置时）向下与第一成形元件的中心区域错开地设置。由此，在铸模和冒口空腔之间的 引导金属的连接设置在冒口插件的下部区域中，使得冒口空腔的大部分的体积份额定位在 定心轴线之上（进而典型地同时在穿通开口的中轴线之上）。根据本发明的冒口插件的第 一成形元件和第二成形元件部段地构成为能相对于彼此伸缩地移动，使得在压缩最终将冒 口插件近似完全包围或围住的造型材料时，成形元件中的一个、优选第二成形元件能够尤 其避开作用到第二成形元件上的压力。在伸缩地相对于彼此移动时进行在第一成形元件和 第二成形元件之间的相对运动，其中第二成形元件优选部段地在通常不变形的第一成形元 件上沿定心轴线方向移动，其中第一成形元件借助于其安置区域和构成安置区域中的穿通 开口贴靠或支撑在模型或能枢转的模板上。
[0011] 本发明基于的认知是，借助于可伸缩的冒口插件，通过在成形元件之间的摩擦力 能够产生在第一成形元件的安置区域和（例如）模型之间的足够大的挤压力，借助于所述 挤压力确保在压缩造型材料时第一成形元件可靠地贴靠在模型上，其中冒口插件的第一和 第二成形元件至少在部段上相对于彼此伸缩式地移动。通过第二成形元件相对于第一成形 元件的可移动性还保证，与具有在第一成形元件上的能镦锻的安置区域的冒口插件不同， 第二成形元件在过量地作用到冒口插件上的压缩压力时能够无问题地朝模型的方向转移。 在第一成形元件和例如模型之间的造型材料的如在现有技术中同样高的压缩通过要运动 到模型上的第一成形元件给出，使得由此有利地避免相对高的压力从四周作用到冒口插件 上。通过相对于模型固定的第一成形元件同时明显地减少在压缩期间冒口插件折断的风 险。由此，第一和第二成形元件的壁厚度选择为，使得它们能够确保用于在冒口空腔中使金 属保持液态所必需的隔热或热功率。此外，通过冒口空腔的优选的设计方案能够借助于其 在使用冒口插件时在定心轴线之上定位的、用于容纳液态的金属的体积份额保证，在要制 造的铸件的凝固过程和与其关联的收缩过程中在冒口空腔之内存在足够量的液态的金属， 所述足够量的液态的金属能够朝铸模的方向流动。
[0012] 本发明的另一方面涉及一种成形元件，以用作根据本发明的（如上文或下文中定 义的）冒口插件的第一或第二成形元件。借助于根据本发明构成的、用作根据本发明的冒 口插件的第一或第二成形元件的成形元件在造型材料压缩期间确保在第一成形元件的安 置区域和例如模型或还有能枢转的模板之间的可靠的密封，其中冒口插件无问题地保持高 的压缩压力进而能够确保在铸造时的高质量。同时，借助于在定心轴线之上构成的体积份 额构成用于要保持液态的金属的相对大的储存部。
[0013] 根据另一实施方式，对于根据本发明的成形元件的可伸缩的设计方案替选地或附 加地提出，在第一成形元件上（作为根据本发明的冒口插件的构件）设置有至少一个排气 开口用于对由第一和第二成形元件限界的冒口空腔排气。排气开口应在水平地设置定心轴 线时设置或定位在第一成形元件中的定心轴线之上，由此能够以相应高的速度执行铸造过 程，而不存在冒口由于在其内部积聚的空气而不充分地填充有液态的金属的风险。
[0014] 本发明的另一方面涉及一种用于制造根据本发明的（如上文或下文中定义的）冒 口插件的套件，所述套件包括第一成形元件和第二成形元件。由此，这种套件包括能够组装 成根据本发明的冒口插件的第一成形元件和第二成形元件。在此，给出的第一成形元件能