用于过滤熔融金属的装置和方法
【专利摘要】本发明涉及用于过滤熔融金属的装置和方法。一种用于将已过滤的熔融金属传送到压铸铸模的装置和方法。装置和方法包括铸造过滤系统，所述铸造过滤系统包括浇口杯和流体地放置在熔融金属源和铸模之间的连续可更换的过滤器。在每个铸造运行前，浇口杯和过滤器自动地移动为与例如压射缸的熔融金属容器协作，且然后自动地移开，使得在容器中进行对于已过滤的熔融金属的加压。另外，过滤器可形成在连续的束上，使得束的分度移动将过滤器的已使用的部分前进移开，以为将准备用于随后的重复的铸造运行的新的未使用的过滤器部分腾出空间。
【专利说明】
用于过滤熔融金属的装置和方法
技术领域
[0001]本发明总的涉及用于浇注使用在铸造过程中的熔融金属的改进的方法，且更特定地涉及在卧式高压压铸(HPDC)压射缸的填充期间从熔融金属滤除内含物。
【背景技术】
[0002]低过程成本、精密的尺寸公差(近净成形)和平滑的表面精整是使得HPDC成为金属部件的批量生产中广泛使用的过程的所有希望的属性。例如，汽车工业中的制造商使用HPDC来生产用于发动机、变速器和结构部件的近净成形的铝合金铸件。在典型的HPDC过程中，熔融金属典型地通过组成填充系统的一系列通道、管道和浇包传递到铸模。此传递典型地在两个步骤中发生:到填充管(称为压射缸)的低压浇注，和高压注射，在所述高压注射中管内的活塞或柱塞的移动促使金属从压射缸到铸造腔内。
[0003]用于HPDC压射缸填充的一个运输系统已知为计量熔炉槽系统。在此系统中，压力或栗熔炉联接到带有倾斜槽的压射缸(也称为计量槽)。熔炉底部将所需的熔融金属的加料重量填充到槽的一个端部，使得所述熔融金属流过槽的长度且排放到压射缸内。也可使用通过在熔融金属冲击在压射缸壁和其中的熔池金属上时降低相对于自由下落的熔融金属流的湍流来改进金属流控制的装置。然而，不希望的高金属速度一和作为结果的填充湍流一可能仍存在于压射缸内。此外，长的槽长度也造成了不希望的高金属表面积和氧化膜。此外，此系统不包括在压射缸处清洁熔融金属的机构，因为所生成的氧化物或存在于金属内的在通向槽的入口处的熔炉内含物将被运输到压射缸腔。
[0004]用于HPDC压射缸填充的另一个金属运输系统已知为倾斜浇注浇包系统。此类型的系统的典型设计类似于在传统的砂型铸造铸型中的浇注池，但不具有浇口特征。在此系统中，浇包倾斜以将熔融金属通过外注口被浇注到压射缸。由于金属流撞击在压射缸表面上和压射缸内的成池的熔体上的湍流导致了金属损坏。降低此填充湍流的一个方法是使用放置在缸入口上方的装置，所述装置收集浇包金属流且将其引导到压射缸内。对于以上所述的基于槽的系统，金属流在碰到压射缸壁和熔池金属时的位置的控制可能在降低金属损坏方面具有其主要益处。然而，此系统或基于槽的系统都不具有清洁金属的机构，作为替代使得所生成的氧化物或熔炉内含物留在处在压射缸腔内的金属熔池内。
[0005]消除此填充湍流的另一个方法在2014年I月21日提交的且名为“A METAL POURINGMETHOD FOR THE DIE CASTING PROCESS”的美国专利申请14/159,866中描述，其整体被本发明的受让人拥有且在此通过引用合并。在此解决方法中，特殊的倾斜浇注浇包联接到压射缸内的侧开孔且旋转以将金属引入到储筒腔内，在此之后组件旋转以将浇包排空且将压射缸开孔置于顶部处。虽然此解决方法的底部填充在消除湍流和金属损坏方面是特别有用的，但其可能增加了复杂性。例如，用于建立相对旋转的另外的接头对于每次铸造暴露于熔融金属;这可能使得维护和相关的铸造厂停工时间的所关心的事恶化。另外，模铸机的间隙约束可能阻碍浇包运动，从而使得实施更困难。
[0006]在压射缸填充事件期间降低金属损坏的另外的方法在2015年2月4日提交的且名为 “METAL POURING METHOD FOR THE DIE CASTING PROCESS” 的美国专利申请 14/613,991中描述，其整体被本发明的受让人拥有且在此通过引用合并。此解决方法使用了倾斜浇注的浇包，其带有360度嘴，所述嘴装配有熔融金属过滤器。满的浇包被旋转，以将嘴和过滤器置于靠近压射缸，使得在其最终位置上，过滤器处于或靠近压射缸底表面以用于填充。过滤器的流动限制降低了金属速度和来流的湍流，同时对于熔融包含物的物理捕获提供了另外的益处。本发明人已认识到实现此过滤的主要障碍是过滤器的放置(除其移除以定期清洁或维修之外)可能对于过程添加明显的时间和费用，因而可能使过滤器的使用不可维持，特别地当与大规模HPDC生产相结合时(其中每天可能在单独的铸造机中生产上百或上千的铸件)。此外，用于过滤器的存储空间及其在压射缸内或周围的替换被限制，同时过滤器不正确运转可能导致对于填充系统的压射缸或其他部分的明显的损坏，从而进一步降低了铸造运行的效率。
【发明内容】
[0007]在以上背景下，本发明的实施例总的涉及使用连续地可更换的过滤器来改进输送到卧式压力铸造压射缸的熔融金属的质量。以此方式，铸造质量得以改进，同时不以复杂的过滤器存储、放置和处置而不加重运行的负担。
[0008]根据本发明的第一方面，连续可更换的过滤器和浇口杯作为系统的一部分协作，以将被过滤的熔融金属从上游输送器皿(例如，浇包或槽)输送到下游铸模容器(例如，前述压射缸或相关的浇道)。虽然本公开关注于HDPC设备和附属过程，但本领域熟练技术人员将认识到的是可移动的过滤器和浇口杯也可联系到可能需要熔融金属过滤的其他非HPDC铸造运行。在这些其他构造中，浇注槽、冒口或其他开口可作为压射缸的替代使用;任何变体被认为在本发明的范围内。
[0009]在上下文中，连续可更换的过滤器是在相继的铸造操作之间可自动地放置到熔融金属流动路径中和从所述流动路径移除而无需手动干预的过滤器。在一个特定的形式中，过滤器作为基于连续的芯轴或辊的机构的一部分被输送到系统且从系统移除。这样的构造提供了单次使用过滤器的益处而不具有对于每个铸造运行在熔融金属源和压射缸、浇道或相关的容器之间手动放置新的离散过滤器的缺点。在可选的形式中，系统可包括另外的部件，包括浇道、浇口、填充盖、流道、上型箱、下型箱和与卧式HPDC系统相关的其他部件。
[0010]根据本发明的另一个方面，高压压铸系统包括型腔，与型腔流体协作以将熔融金属输送到型腔的填充系统，和流体地布置在恪融金属源和构成填充系统的一部分的压射缸之间的过滤系统。如上所述，过滤系统包括连续可替换的过滤器和与过滤器流体协作的浇口杯，使得从熔融金属源输送的熔融金属的量在接收在压射缸内之前通过由浇口杯和过滤器限定的流动路径。熔融金属源可包括熔炉，以及从熔炉接收熔融金属的浇包。如将在下文中论述，浇包的排放端可装配有嘴状延伸部，所述延伸部模拟了前述浇口杯的特征，以便执行熔融金属到压射缸的可比较的输送功能。在优选的形式中，过滤器部分作为连续束的一部分(更优选地被输送且张紧在辊上)存储以最小化存储;辊的分度或同步移动保证了已使用的过滤器部分从铸造系统的精确的输送离开，同时将新鲜的未使用的过滤器部分输送到熔融金属源和压射缸之间的位置中。取决于被过滤的金属的清洁度，辊可在金属输送过程期间移动，从而将清洁的过滤器区域提供到流动的金属。这降低了阻塞过滤器、停止金属到压射缸内的流动以及中断金属铸造过程的风险。
[0011]根据本发明的另一个方面，公开了将熔融金属输送到压铸模具的方法。方法包括提供流体地处在熔融金属源和模具之间的填充系统，将一定量熔融金属从熔融金属源通过由填充系统部件限定的过滤流动路径引入，将填充系统部件的至少一些从压射缸移开以实现已收集在形成在压射缸内的腔内的被过滤的熔融金属的加压。一旦被过滤的熔融金属通过加压已被移动到型腔或其他目的地，则新的过滤器(连同可重复使用的浇口杯)可移动到靠近压射缸的入口的位置处，使得可开始新的铸造运行。如上所述，填充系统和过滤系统可被认为是独立的系统或同一系统的连续部分;在任一种角度中，填充系统和过滤系统协作以从熔融金属源将熔融金属过滤且输送到型腔或相关的工件。
[0012]本发明提供以下技术方案:
I.一种铸造过滤系统，包括:
连续可更换的过滤器，所述过滤器构造为流体地布置在熔融金属输送器皿和铸模容器之间；和
与所述过滤器流体协作的浇口杯，使得从所述输送器皿传送的熔融金属的量在被所述容器接收之前通过由所述浇口杯和所述过滤器限定的流动路径。
[0013]2.根据方案I所述的系统，其中所述过滤器形成为多孔材料制成的细长束的一部分，所述束在其一个主要端部处联接到输送机构且在其另一个主要端部处联接到张紧机构。
[0014]3.根据方案2所述的系统，其中所述输送机构和所述张紧机构的至少一个包括芯轴，所述过滤器安装在所述芯轴上。
[0015]4.根据方案2所述的系统，其中所述过滤器包括从基本上包含如下项的组中选择的材料:玻璃纤维织物、基于碳的织物、基于金属的织物、基于陶瓷的织物和其组合。
[0016]5.根据方案I所述的系统，其中所述铸模容器包括压射缸，所述压射缸限定形成在其中的熔融金属接收开口，所述开口与所述过滤器流体协作，使得流动通过所述过滤器的所述熔融金属的量通过所述开口被传送到所述压射缸。
[0017]6.根据方案5所述的系统，其中所述开口终止了流动路径腔，所述流动路径腔成形为接受所述浇口杯和所述过滤器在所述流动路径腔内的选择的放置。
[0018]7.根据方案6所述的系统，其中在所述选择放置期间所述腔、所述过滤器和所述浇口杯之间的协作作用在所述过滤器和所述压射缸内的熔池位置之间留下了竖直滴落高度，所述滴落高度小于所述熔融金属的量的临界下降高度。
[0019]8.根据方案7所述的系统，其中形成在所述浇口杯内的出口面在所述选择放置期间与所述腔的表面和所述过滤器协作，以在所述浇口杯和所述压射缸之间限定大体上密封的流动路径。
[0020]9.根据方案5所述的系统，其中所述压射缸限定沿所述压射缸的大体上主要部分的大体上水平的流动路径。
[0021]10.根据方案I所述的系统，其中所述浇口杯形成可移动的浇口。
[0022]11.根据方案I所述的系统，其中所述浇口杯形成放置在浇口内的可移动的插入件。
[0023 ] 12.根据方案I所述的系统，其中带有流体传送延伸部的浇包限定所述浇口杯。
[0024]13.—种高压压铸系统，包括:
型腔，
与所述型腔流体协作以将熔融金属输送到型腔的填充系统，所述填充系统包括:
熔融金属源;和
流体地布置在所述熔融金属源和所述型腔之间的压射缸;和
流体地布置在所述熔融金属源和所述压射缸之间的过滤系统，所述过滤系统包括:
连续可替换的过滤器;和
与所述过滤器流体协作的浇口杯，使得从所述熔融金属源输送的熔融金属的量在接收在所述压射缸内之前通过由所述浇口杯和所述过滤器限定的流动路径。
[0025]14.根据方案13所述的系统，其中所述过滤系统相对于所述压射缸的一部分是可移动的，以在其内接受所述浇口杯和所述过滤器的选择的放置。
[0026]15.根据方案14所述的系统，其中所述压射缸的所述部分包括由所述压射缸的表面限定的腔，所述腔在所述选择的放置期间与所述过滤系统选择地协作，以限定通过所述过滤系统的大体上无泄漏的过滤路径。
[0027]16.根据方案15所述的系统，其中在所述选择的放置期间所述腔和所述浇口杯之间的协作作用导致所述过滤器的邻近所述压射缸的至少部分限定曲折的轮廓。
[0028]17.一种将熔融金属输送到压铸铸模的方法，所述方法包括:
提供流体地处在熔融金属源和所述铸模之间的填充系统，所述填充系统包括过滤系统和压射缸，所述过滤系统包括:
限定至少第一部分和第二部分的连续可替换的过滤器;和与所述过滤器流体协作的浇口杯；
将熔融金属的量从所述熔融金属源通过由所述浇口杯和所述过滤器的第一部分限定的过滤流动路径引入到限定在所述压射缸内的腔，使得所述熔融金属的基本上全部在进入到所述压射缸内之前通过限定在所述浇口杯内的出口而变得被过滤，所述出口大体上被所述过滤器的所述第一部分覆盖；
将所述浇口杯和所述过滤器的所述第一部分从所述压射缸移开；
将存在于所述压射缸内的所述已过滤的熔融金属加压;和将所述浇口杯和所述过滤器的第二部分向所述压射缸移动。
[0029]18.根据方案17所述的方法，其中所述浇口杯和所述过滤器的所述第一部分和所述第二部分的所述移动被自动化，以与所述熔融金属到所述铸模的每次输送协调，使得用所述过滤器的所述第二部分替换所述过滤器的所述第一部分发生而无需手动干预。
[0030]19.根据方案18所述的方法，其中所述过滤器的所述第一部分从所述过滤流动路径向张紧卷筒被输送，且所述过滤器的所述第二部分朝着所述过滤流动路径从输送卷筒被输送离开。
[0031]20.根据方案17所述的方法，其中所述过滤器的所述第一部分和所述第二部分限定沿着可移动越过所述出口的连续过滤器束的长度的连续的位置。
【附图说明】
[0032]本发明的优选实施例的如下详细描述可在结合下图阅读时被最好地理解，其中类似的结构以类似的附图标号标记，且其中:
图1示出了由现有技术的湍流产生的代表性的双膜；
图2A和图2B示出了根据本发明的方面的过滤器和HPDC压射缸的协作的视图；和图3A和图3B示出了相继的步骤，所述步骤描绘了过滤器和浇口杯相对于压射缸的相对移动，其中在图3A中过滤器和浇口杯处在接收未过滤的熔融金属的位置中，而在图3B中浇口杯和过滤器向上移动脱离与压射缸的接合，使得可执行下一个铸造运行。
【具体实施方式】
[0033]首先参考图1，图中示出了在铝合金中的多种缺陷形式。当加热为液体(即熔融)形式100后，多个铝的流(例如，第一流110和第二流120以及小滴130)以多种方式相互作用。当在含氧的环境中被处理时，氧化物膜140可能形成在液体铝的外表面上，所述液体铝包括第一流110、第二流120和小滴130。当分别来自第一流110和第二流120的两个氧化物膜140相遇时，双膜170形成。在湍流导致的小滴落在金属流上时也形成了双膜，如在150处示出。虽然双膜150、170是几乎每个铸造过程的固有部分，但它们通常对于铸造机械特性并不有害，除非由于当两个分开的流即第一流110和第二流120以大角度相遇(典型地，超过135度，其处一个流的飞溅作用崩溃到另一个流上在流之间形成了腔)时的折叠作用而在合金块体内夹带了氧化膜140，如在位置160处所示。这样的形成可能对于总体材料整体性和随后的铸件废品率具有明显的影响。类似地，所夹带的气体180可能由于液体金属的浇注作用而形成，从而造成另外的所夹带的氧化物。如上所述，当液体金属以常规方式浇注到或被促使到铸模或压射缸内时可能留存大气泡，所述大气泡导致所示的一个或多个内含物。
[0034]然后参考图2A和图2B以及图3A和图3B，图中示出了构造为与本发明的连续的带状束210协作的卧式HPDC系统200的部分。这些部分包括压射缸220，所述压射缸在其内限定了大体圆柱形的腔，使得引入到压射缸220的近端端部内的柱塞230可以以往复平移运动沿大体上水平方向在腔内移动，以将包含在压射缸220内的某一量的被注入的熔融金属100加压。虽然未示出，但压射缸220的远端端部可流体连接到门的网络或相关的通道，以将熔融材料传送到型腔;此网络通常称为浇注系统(或加料系统)。浇口杯250也沿大体上竖直的方向在压射缸220的近端端部内平移地可移动(例如，通过例如未示出的步进马达的电动马达的移动)。压射缸220的近端端部260限定了腔或开孔261，所述腔或开孔261有助于提供用于将熔融金属100引入到压射缸220内的过渡部。一组竖立的导轨265可对于束210的行进路径的至少部分跨过压射缸220的近端端部260，以便在束向腔261移动时有助于保持束210对齐。在替代的形式中(未示出)，填充盖可作为覆盖件起作用，所述覆盖件可制成为可旋转的，如在以上所述的共同待决的美国专利申请14/159，866中论述。在再另一个替代的形式中(未示出)，浇口杯250可以以旋转方式以及通过平移和旋转移动的组合插入压射缸220的近端端部260内；所有这样的形式被认为在本发明的范围内。
[0035]如所示，用于带有其过滤器211的束210的行进路径例如通过各输送器270和张紧器280机构限定了开始部和结束部，其中在一个形式中输送器可由简单的箱状容器(如特别地在图2B中描绘)制成或带有芯轴的卷筒制成(如特别地在图2A、图3A和图3B中描绘)。类似地，张紧器优选地通过合适的装置形成，其中在束210和过滤器211上可维持连续的张力以避免起皱，以及提供足够的力以将束210和过滤器211拉动通过在图3B中描绘的相对直线的路径，其处浇口杯250在相继的铸造运行之间改变过滤器211期间已被移出。
[0036]在一个优选的形式中，带有过滤器211的束210的移动仅在相继的铸造运行之间进行；以此方式，在邻近压射缸220的它们的行进路径限定了如在图3B中描绘的大体上直的线性路径的时期期间，所述束210和过滤器211仅暴露于相当大的张力载荷。然而，在替代的实施例(未示出)中，带有过滤器211的束210可以在熔融金属100浇注运行期间移动越过浇口杯250。在过脏的(即填充有氧化物的)熔融金属100包含在熔炉内或浇包105内时，此后者构造是特别地有用的。
[0037]在优选的形式中，束210形成为带有多孔的、筛状的表面结构，所述表面结构足够柔性以在铸造操作的至少部分期间占用由浇口杯250和腔261的协作作用限定的曲折的形状(或轮廓)，在所述铸造操作的至少部分期间浇口杯250和限定在束210的表面上的过滤器211插入到腔261内。在上下文中，虽然束210的表面的基本上全部限定了筛状过滤器属性，但在此所述的过滤器211更容易地被理解为限定了离散的部分，所述部分在尺寸和形状上对应于浇口杯出口面251，所述过滤器211与所述浇口杯出口面251形成了选择性过滤流动路径(在此也称为过滤路径)；这些离散的部分(在图3B中以典型的形式示出)可被视作“已使用部分”(也称为用过的过滤器211B)和“未使用部分”(也称为新鲜的过滤器211A);相关的术语，例如指示先前过滤器的“第一部分”和指示后继过滤器的“第二部分”也可在此用于区分在连续的束210上的成一直线的各自位置。所有这样的指示将从上下文中显而易见。此夕卜(如上所述)，束210和过滤器211的横穿优选地仅在其行进路径已大体上拉直时发生，使得避免了尖锐的弯曲、边沿和其他起伏。
[0038]重要地，浇口杯250的底部到腔261的大体新月形的下表面的靠近联接有助于促进密封的通路，使得当束210的一部分存在时，熔融金属100可进入压射缸220的唯一方式是通过存在于形成在浇口杯250的底部中的出口面251内的过滤器211。换言之，束210的轮廓成形为偏移匹配压射缸220底表面的轮廓。这最小化了在过滤器211后的金属滴落且降低了束210被完全浸入所花费的时间且降低了金属表面积。在一个优选的形式中，使用5至12毫米(mm)的偏移;高于此值的数值趋向于导致熔融金属100的质量受损。通过靠近压射缸220内的最终熔池位置的这样的定位，除降低或移除内容物外，过滤器211的短的滴落降低了进入压射缸220的金属速度，这有助于在被过滤的熔融金属流101填充压射缸220时降低所述被过滤的熔融金属流101的湍流和氧化物生成。如上所述，除降低或移除内容物外，过滤器211降低了进入压射缸220的金属速度，这有助于在被过滤的熔融金属流101填充压射缸220时降低所述被过滤的熔融金属流101的湍流和氧化物生成。
[0039]此外，腔261的形状(目前示出为带有渐缩的几何形状)允许浇口杯250和过滤器211升起和降低，使得所述浇口杯250和过滤器211选择地被放置到压射缸220的近端端部处的流体入口内和从所述流体入口移除。在多种实施例中，过滤器211由玻璃纤维或一些其他材料制成，所述材料不仅相对于熔融金属100具有化学惰性，且柔性和强度足以穿过形成在腔261内的急弯而不粘住或断裂。这样的其他材料的示例包括钢丝网、碳纤维网、镀锡铁板或其组合。另外，过滤器211的筛目尺寸确定了包含物的最小微粒尺寸，所述包含物例如为从被捕获的滴浴传递的有害氧化物。在多种实施例中，过滤器211的筛网尺寸由大约9至17目构成，带有大约1.8至0.9 mm的宽度开孔和大约46%至36%的开孔面积。非限制性的示例性过滤器211包括17目的筛网，带有0.9 _的宽度开孔和大约36%的开孔面积。在任何情况中，本领域熟练技术人员将认识到的是必须避免过小的筛目尺寸以最小化不必要地限制熔融金属100的流动的机会，同时也需要避免过大的筛目尺寸，以便降低有害的包含物通过筛网的可能性。在一个示例性形式中，过滤器211的孔尺寸选择可使得允许大约6镑/秒的熔融金属100到卧式压射缸220内的流速，而不带有大于l*lmm的氧化物膜。
[0040]重要地，束210的多孔的筛状构造使得所述束210的对应于其上的浇口杯开口 251形状的二维投影的部分允许所述束210作为过滤器211起作用。到直接位于束210的浇口杯开口 251下方的区域的输送和从所述区域的移除可通过控制器(未示出)联系到卧式HPDC系统200的剩余部分的铸造运行，以实现新鲜过滤器211A的自动的分度移动与开口 251流体协作并实现用过的过滤器211B的相关的分度移动从这样的流体协作脱离。在一个实施例中，束210可具有辊形式212，使得所述束210可安装到可旋转的芯轴213上，使得可实现自动的张紧和输送。此外，用于移动浇口杯250的马达或机器人操纵装置也可通过此类控制器操作。
[0041 ]特别地参考图3A和图3B，图中示出了在过滤熔融金属100中的相继的步骤。在图3A中，未过滤的熔融金属100通过浇注到浇口杯250中而从浇包105引入到压射缸220，所述浇口杯250限定了沿向下指向的流动路径的略微渐缩的形状。重要地，在浇口杯250内存在非常小的锥度，因为实现6镑/秒熔融金属100的流速的横截面要求过高以致于不能使得所述浇口杯250与下落的金属流形状匹配;在此方面，浇口杯250的形状与常规的浇口的形状不同。束210中的张紧度(例如通过张紧张紧辊290而施加到其上，所述张紧辊290以独立方式起作用，如在图3A和图3B中所示，以及通过如在图2B中所示的较大的张紧结构280的一部分所施加)有助于保证束210内的足够的结构刚度，使得浇口杯250的出口面251和束210的过滤器部分211A在它们之间形成沿底(或出口)面251的紧配合。以此方式，它们一起限定了在浇口杯250和压射缸220的下部分之间的大体上密封的熔融金属流动路径，其处被过滤的熔融金属102形成熔池(如在图3B中所示)。如此，在过滤器下游处流动速度和杂质降低，同时最小化了通过浇口杯出口面251和过滤器211A限定的密封区周围的泄漏。图3B示出了浇口杯250的收回，以及过滤器211A从压射缸220的流体入口离开的分度移动，以允许连续的加压应用可通过图2A的柱塞230的往复移动成为可能。束210的相对直线和平面的形状在此升高的位置中与在图3A中描绘的三维的曲折形状不同；以此方式，束和过滤器211A、211B的分度移动以如上所述的方式被简化。而且，束210在其分度移动期间的直线形状(在此沿通过箭头所指示的方向示出)有助于保持用过的过滤器211A是基本上平的，使得已被滤出熔融金属100的且留在过滤器211A上的被捕获的包含物倾斜更小而不脱落且在移动期间落回到腔261的下部分内。
[0042]在替代的实施例中(未示出)，浇口杯250的流体路径安排作用可通过嘴口型浇包105来实现，所述浇包带有形成在其排放端处的类似的向下延伸的出口面，如在图3A中所示。由于可能的间隙问题，压射缸220的流体入口可被修改以适应浇包105。无论如何，任何浇口杯变型被认为是在所要求的和所公开的本发明内的功能等同物。例如，形成在浇包105内的槽可具有整体的出口，所述出口在竖直向下的方向上穿透到压射缸腔261内，以通过相对于自由下落流降低湍流来改进金属流控制。这样的装置的移动可以以类似于浇口杯250的方式实现。
[0043]过滤器211和浇口杯250在形成在压射缸的近端端部260中的腔261内的自动移动示出了在引入熔融金属100之前，浇口杯250如何降低到腔261的槽状底部中。腔261的大体弧形形状，与出口面251的大体平面(在X-Z平面内)形状结合，造成了在过滤器211的外周边缘周围在二者之间的紧密密封配合，同时在腔261内留下了新月形的熔池部分262。在此位置处通过过滤器211的熔融金属100变成被过滤的熔融金属101，所述被过滤的熔融金属101可收集在压射缸220的腔内。在出口面251和腔261的相邻的弧形表面之间的结构协作将充足的压力或接触载荷施加到过滤器211，以保证通过浇口杯250输送的基本上全部的熔融金属100通过过滤器211，而没有在过滤器211和出口面251相交处的边缘周围的任何泄漏。如特别地在图3B中所示，浇口杯250的收回和过滤器211的分度移动允许通过图2A的柱塞230的作用对在压射缸220的腔内的熔融金属池102的相继的加压施加，以及相继的重复铸造运行的设置。明显地，辊212和相关的张紧设备的使用可有助于保证在基本整个的过滤器211运输和放置运行期间束210维持相对地张紧。
[0044]明显地，在此描述的基于辊的解决方法允许在紧邻压射缸220处的过滤器211的局部存储。重要的是，紧凑的、自动化的过滤器211和浇口杯250移动结构使得可形成改型的包装，所述改型的包装包括到压射缸220和卧式HPDC系统200支承结构(未示出)的简单的螺栓紧固连接性。这将过滤器放置在压射缸的底部处，带有低存储、放置和处置成本。重要的是，本发明可对现有的压射缸、浇道或相关的HPDC熔融金属送给设备进行改造。通过底部填充压射缸最小化金属损坏的模铸加料过滤系统是紧凑的螺栓固定的单元。此外，如在此所述的这样的解决方法与以上所述的槽-浇口杯系统和带有嘴的浇包系统相兼容。取决于用于输送和张紧束210和过滤器211的辊212的尺寸，可更方便地使它们位于远离模铸机。例如，如果辊212较大(例如，带有大致一米直径)，则可优选的是使束210输送平台包括附加的芯轴、张紧器、引导器和相关的输送设备，使得较大的辊212可放置在更合适的位置上;任一变型被认为在本公开的范围内。
[0045]过滤器211和浇口杯250相对于熔融金属100到压射缸220内的引入的双级协作移动在每次铸造新部件时发生。浇口杯250从压射缸220的引出允许压铸型腔(未示出)通过柱塞230到压射缸220内腔内的平移移动而被注射填充。当浇口杯250从腔261向上移出后，通过浇口杯250的限定出口面251的部分施加的先前的夹紧压力被移除，因此允许束210转位，以便使新鲜的过滤器211A存在于腔261的底部中，以用于下次熔融金属100浇注。已使用的过滤器211B然后可向张紧卷筒或相关的用过的过滤器211B收集装置被运送以用于随后的处置。明显地，束210相对于浇口杯250的由其出口面251限定的部分的协作移动——与腔261相对于压射缸220的底部的形状和布置相结合一一保证了足够的压力以密封形成在束210内的过滤器211，使得从源(例如，倾斜浇注浇包、带有嘴的浇包或槽系统)接收熔融金属100时，过滤以如此方式发生使得移除了内含物同时将熔融金属100的临界下落高度保持在极限内。如本领域熟练技术人员将理解，临界下落高度是如下竖直距离，即熔融金属不应被暴露在所述竖直距离以上，以便避免在超过恪融金属临界速度(对于大多数金属在约3 mm至15 mm之间)时出现的双褶和相关的内含物的有害影响。如此，浇口杯250和过滤器211(在浇口杯的出口面251的一侧具有清洁滚筒部分21IA且在另一侧具有已使用的长度211B)的操作促进了低速已过滤的熔融金属流101的输送，以输送到压射缸220的底部，在那儿内含物(例如以上提到的有害的氧化物)被捕集以保留在过滤器211上。
[0046]本领域熟练技术人员将认识到的是带有过滤器211的束210的送给方向示出为在一个情况中从右向左(图2B)，且在另一个情况中从左向右(图3A和图3B)。实际中，正确的送给方向将通过将束210相对于压射缸220的布置以及相对于组成填充系统的其他设备的布置来规定;任一送给方向变型被认为包括在本发明的范围内。
[0047]应注意的是，像“优选地”、“通常”和“典型地”的术语在此不用于限制所要求的本发明的范围，或者不意味着特定的特征对于所要求的本发明的结构或功能是关键的、本质的或甚至重要的。而是这些术语仅意图于强调在本发明的特定实施例中可以利用或可以不利用的替代的或附加的特征。此外，术语“大体上”在此用于代表不确定性的固有程度，所述不确定性的固有程度可属于任何定量的比较、值、测量值或其他代表。如此，术语“大体上”可代表定量表示可能从所陈述的基准变化的程度，而不导致所考虑的主题的基本功能的改变。
[0048]已经详细地且通过参考本发明的具体实施例描述了本发明，将显而易见的是在不偏离附带的权利要求中限定的本发明的范围的情况下可能进行修改和变化。更具体地，虽然本发明的一些方面在此识别为是优选的或特别地有利的，但认为本发明不必然地限制于本发明的这些优选的方面。
【主权项】
1.一种铸造过滤系统，包括: 连续可更换的过滤器，所述过滤器构造为流体地布置在熔融金属输送器皿和铸模容器之间；和 与所述过滤器流体协作的浇口杯，使得从所述输送器皿传送的熔融金属的量在被所述容器接收之前通过由所述浇口杯和所述过滤器限定的流动路径。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述过滤器形成为多孔材料制成的细长束的一部分，所述束在其一个主要端部处联接到输送机构且在其另一个主要端部处联接到张紧机构。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述输送机构和所述张紧机构的至少一个包括芯轴，所述过滤器安装在所述芯轴上。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述过滤器包括从基本上包含如下项的组中选择的材料:玻璃纤维织物、基于碳的织物、基于金属的织物、基于陶瓷的织物和其组合。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述铸模容器包括压射缸，所述压射缸限定形成在其中的熔融金属接收开口，所述开口与所述过滤器流体协作，使得流动通过所述过滤器的所述熔融金属的量通过所述开口被传送到所述压射缸。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述开口终止了流动路径腔，所述流动路径腔成形为接受所述浇口杯和所述过滤器在所述流动路径腔内的选择的放置。7.根据权利要求6所述的系统，其中在所述选择放置期间所述腔、所述过滤器和所述浇口杯之间的协作作用在所述过滤器和所述压射缸内的熔池位置之间留下了竖直滴落高度，所述滴落高度小于所述熔融金属的量的临界下降高度。8.根据权利要求7所述的系统，其中形成在所述浇口杯内的出口面在所述选择放置期间与所述腔的表面和所述过滤器协作，以在所述浇口杯和所述压射缸之间限定大体上密封的流动路径。9.一种尚压压铸系统，包括: 型腔， 与所述型腔流体协作以将熔融金属输送到型腔的填充系统，所述填充系统包括: 熔融金属源;和 流体地布置在所述熔融金属源和所述型腔之间的压射缸;和 流体地布置在所述熔融金属源和所述压射缸之间的过滤系统，所述过滤系统包括: 连续可替换的过滤器;和 与所述过滤器流体协作的浇口杯，使得从所述熔融金属源输送的熔融金属的量在接收在所述压射缸内之前通过由所述浇口杯和所述过滤器限定的流动路径。10.—种将熔融金属输送到压铸铸模的方法，所述方法包括: 提供流体地处在熔融金属源和所述铸模之间的填充系统，所述填充系统包括过滤系统和压射缸，所述过滤系统包括: 限定至少第一部分和第二部分的连续可替换的过滤器;和 与所述过滤器流体协作的浇口杯； 将熔融金属的量从所述熔融金属源通过由所述浇口杯和所述过滤器的第一部分限定的过滤流动路径引入到限定在所述压射缸内的腔，使得所述熔融金属的基本上全部在进入到所述压射缸内之前通过限定在所述浇口杯内的出口而变得被过滤，所述出口大体上被所述过滤器的所述第一部分覆盖； 将所述浇口杯和所述过滤器的所述第一部分从所述压射缸移开； 将存在于所述压射缸内的所述已过滤的熔融金属加压;和 将所述浇口杯和所述过滤器的第二部分向所述压射缸移动。
【文档编号】B22D17/20GK106001493SQ201610171297
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】D.D.格特施, J.R.特劳布, M.J.沃克, B.A.奥尔里奇
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司