进料系统的制作方法

本发明涉及用于利用铸造模具的金属铸造操作的进料系统、用于进料系统中的进料套筒和用于制备包括进料系统的模具的过程。

背景技术：

在典型的铸造过程中，熔融金属被注入限定铸造件的形状的预成形模具腔中。然而，随着金属固化，金属收缩，导致缩腔，缩腔又导致最终铸造件中的不可接受的缺陷。在铸造工业中，这是已知的问题，并且通过使用进料套筒或竖管被处理，在模具形成过程中通过将进料套筒或竖管施加到模型板，或之后通过将套筒插入被形成模具中的腔中，进料套筒或竖管整体形成至模具中。每个进料套筒都提供与模具腔连通的额外的(通常包封的)体积或腔，使得熔融金属也进入进料套筒中。在固化过程中，进料套筒中的熔融金属流动返回到模具腔中，以补偿铸造件的收缩。

在铸造件固化并且模具材料移除之后，来自进料套筒腔中的无用的残余金属附接到铸造件并且必须被移除。为便于移除残余金属，在通常称为颈缩套筒的设计中，进料套筒腔可以朝其基部(即进料套筒的将最靠近模具腔的端部)成锥形。当猛击残余金属时，残余金属在将接近模具的最弱点处分离(该过程通常已知为“打掉”)。铸造件上的较小占据区域也是期望的，从而允许进料套筒定位在铸造件的区域中，在该区域中，访问可以被邻近特征部限制。

虽然进料套筒可以直接地用于铸造模具腔的表面上，但是进料套筒经常与进料元件(也被认为是隔片型芯)结合使用。隔片型芯仅是通常在其中心处具有孔的耐火材料盘(通常地是树脂砂芯部或陶瓷芯部或进料套筒材料的芯部)，孔位于模具腔和进料套筒之间。通过隔片型芯的孔的直径被设计成小于进料套筒的内腔的直径(进料套筒不一定是锥形的)，使得接近铸造表面在隔片型芯处出现打掉。

模制砂可以分类成两个主要类别。化学接合(基于有机或无机粘结剂)或粘土接合。化学接合模制粘结剂通常地是自硬性系统，其中粘结剂和化学硬化剂与砂混合，并且粘结剂和硬化剂开始立刻地反应，但是足够缓慢以允许砂围绕模型板成形并且然后允许足够硬化以用于移除和铸造。

粘土接合模制使用粘土和水作为粘结剂，并且可以用于“绿色”或未干燥状态，并且通常称为绿砂。绿砂混合物仅在压力下不很容易地流动或容易地移动，并且因此围绕模型压制绿砂，并且给予模具足够的强度特性，如前所述，震动、振动、挤压和猛压的各种组合用于高产率地产生均匀强度的模具。通常使用一个或多个液压油缸，砂经常地在高压下被压缩(压制)。

为将套筒用于该高压模制过程中，在作为用于进料套筒的安装点的预定位置处，销通常设置在模制模型板(模制模型板限定模具腔)上。一旦需要的套筒被放置在销上(使得进料器的基部在模型板上或高于模型板)，则通过将模制砂浇铸到模型板上并且围绕进料套筒，直到进料套筒被覆盖并且模具箱被填充，模具形成。模制砂的应用和紧接的高压可以导致进料套筒的损坏和破坏，尤其是在塞住之前，进料套筒与模型板直接接触，并且增加了铸造复杂度和生产率的要求，需要更多尺寸稳定的模具和因此朝更高冲压力和所产生的套筒破损的倾向。

申请人已经研发一系列可折叠进料元件以便与进料套筒组合地使用，在WO2005/051568、WO2007141446、WO2012110753和WO2013171439中描述了进料套筒。当在模制过程中经受压力时，进料元件压缩，从而保护进料套筒免于损坏。

US2008/0265129描述了用于插入用于铸造金属的铸造模具中的进料插入件，进料插入件包括进料主体，所述进料主体在其中具有进料腔。进料主体的底侧与铸造模具连通，并且进料主体的顶侧设置有能量吸收装置。

EP1184104A1(Chemex GmbH)描述了双部分式进料套筒(双部分式进料套筒可以是绝热的或发热的)，当模制砂被压缩时，双部分式进料套筒收缩；第二(上)部分的内壁与第一(下)部分的外壁平齐。

EP1184104A1的图3a到3d图示了双部分式进料套筒(102)的收缩作用。进料套筒(102)与模型(122)直接接触，当发热套筒被使用时，这可以是有害的，因为这可以导致较差的表面抛光、铸造表面的局部污染和甚至子表面的铸造缺陷。另外，即使下部(104)是锥形的，在模型(122)上仍然具有较宽的占据区域，因为下部(104)必须是相对地较厚的以经受在塞住过程中经历的力。在打掉和进料系统在模型上占据的空间方面，这是不能令人满意的。内部的下部(104)和外部的上部(106)被保持元件(112)保持到位。保持元件(112)断裂并且降落进入模制砂(150)中以允许收缩作用发生。经过一段时间，保持元件将堆积在模制砂中，并且从而污染模制砂。在以下情况，这是特别讨厌的，即因为发热材料可以反应，产生较小的爆炸缺陷，因此保持元件用发热材料制成。

US6904952(AS Luengen GmbH&Co.KG)描述了进料系统，在进料系统中，管状主体临时性胶合到进料套筒的内壁。当模制砂被压缩时，在进料套筒和管状主体之间具有相对运动。

部分地由于模制装备的进步，并且部分地由于新的铸造件被生成，所以对于用于高压模制系统中的进料系统提出更多要求。某些等级的延性铁和特定的铸造构造可以不利地影响通过某些金属进料元件的颈部的进料性能的效用。另外地，某些模制管线或铸造构造可以导致过压缩(进料元件的塌陷或进料系统的收缩)，导致套筒的基部接近仅由一薄层砂分离的铸造表面。本发明提供用于金属铸造件的进料系统，并且试图克服与现有技术进料系统相关联的一个或多个问题或提供有用的替换例。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供用于金属铸造件的进料系统，进料系统包括安装在管状主体上的进料套筒；

进料套筒具有纵向轴线并且包括连续侧壁，连续侧壁大致围绕纵向轴线延伸，纵向轴线限定用于在铸造过程中容纳液体金属的腔，侧壁具有邻近管状主体的基部；

管状主体限定通过其中以将腔连接到铸造件的开孔，其中

沟槽从基部延伸到侧壁中至第一深度，并且管状主体凸出进入沟槽中至第二深度，并且被保持装置保持到位，

第二深度小于第一深度，从而在使用时施加力，保持装置被克服，并且管状主体被进一步地推动进入沟槽中。

在使用时，进料系统安装在模具模型上，通常地放置在附接到模型板的模制销上，以将系统保持到位，使得管状主体邻近模具。由管状主体限定的开孔提供从进料套筒腔到模具腔的通路，以随着模具腔冷却和收缩，进送铸造件。在模制和紧接的塞住过程中，进料系统将经历在管状主体的纵向轴线(孔轴线)的方向上的力。该力一起推动进料套筒和管状主体，使得保持装置被克服并且已经部分地凸出进入沟槽中的管状主体甚至进一步地凸出进入沟槽中。因此，压缩高压导致进料套筒和管状主体之间的相对运动，而非进料套筒的破坏。通常地，进料系统将经历至少30N/cm²、60N/cm²、90N/cm²、120N/cm²或150N/cm²的塞住压力(如在模型板处测量)。

US6904952的图2示出借助于热胶缝(7)胶合在进料套筒(1)的腔的内侧的管状主体(3)。在模制过程中，进料套筒(1)从管状主体(3)分离，并且被进一步地推压到管状主体上；新的位置被阴影图示。在铸造过程中，在重叠区域中，液体金属将与管状主体而非进料套筒直接接触。管状主体将在室温下，并且尤其当管状主体用金属制成时，可以导致冷却作用。冷却作用可以在进料套筒中导致液体金属的过早固化，导致减少的进料和紧接的铸造缺陷。在US6904952中，管状主体据说用以下材料制成，即金属、塑料、厚纸板、陶瓷或类似的材料，其中铝和铁板材是优选的。在本发明中，管状主体的与进料器重叠的部分在侧壁中，并且在铸造过程中不与液体金属直接接触。这不仅最小化任何冷却作用，而且当使用发热进料器时还导致管状主体的过热；金属管状主体的两侧与发热进料器的重叠部分直接紧密接触，并且因此确保进料器金属保持液体足够长的时间以进送铸造件。

管状主体

管状主体提供两个功能：(i)管状主体具有开孔，通过开孔，提供从进料套筒腔到铸造模具的通路；并且(ii)管状主体和进料套筒的相对运动用于吸收否则可以导致进料套筒的破坏的能量。

管状主体部分地(但是不完全地)凸出进入沟槽中，使得在沟槽中具有另外的空间以用于紧接的相对运动。在一个实施例中，沟槽和管状主体的尺寸和形状形成为(例如形成翅片、肋部、重叠部或锯齿)使得保持装置是摩擦配件，在塞住(模制砂围绕进料系统以产生用于铸造件的模具的密实化)之前，所述摩擦配件将管状主体保持到位。另外地或可选地，管状主体借助于黏合剂可释放地固定到进料套筒；保持装置是黏合剂。在另一个实施例中，进料系统(进料套筒或管状主体)包括在塞住之前在第二深度处将管状主体可释放地到位的保持元件(例如翼部、突出部或偏压装置)或保持元件。

将理解管状主体和进料套筒必须能够在塞住过程中进一步地相对运动(实际上管状主体将保持固定并且进料套筒将移动)。因此，释放装置(例如摩擦配件、胶和/或任何保持元件)必须允许管状主体和进料套筒在使用时分离。例如，保持元件可以变形以允许管状主体移动进入沟槽中，或可以完全地从进料系统分离。因为部件可以在模制砂中终结或，甚至更坏的，在铸造件自身中终结，因此优选的是保持元件保持而非分离进料系统的部分。

在一个实施例中，保持装置包括具有至少一个保持元件的管状主体。另外地或可选地，保持装置包括具有至少一个保持元件的进料套筒。

在一个实施例中，保持元件在塞住时变形。

在一个实施例中，保持元件包括在沟槽中将管状主体保持到位的偏压装置(例如弹簧)。在塞住时，偏压装置被克服，允许管状主体进一步地移动进入沟槽中。如果沟槽被平行壁限定，则偏压装置将不在塞住时变形。

在一个实施例中，管状主体包括抵接进料套筒的至少一个凸出部(例如侧壁的基部或在沟槽中的基部)。在一个该实施例中，管状主体包括从2个到8个或从3个到6个的突出部。

在一个实施例中，管状主体包括至少一个向外凸出部。向外凸出部延伸远离孔轴线。在一个该实施例中，向外凸出部是翅片。翅片可以用于在管状主体和进料套筒之间提供摩擦配合，并且将在塞住时不变形。

在一个实施例中，管状主体包括至少一个向内凸出部。向内凸出部朝孔轴线延伸。在一个该实施例中，管状主体向内折叠或“压接”以形成在重叠时不变形的重叠部。如果具有向内凸出部可以断裂和降落进入铸造件中的危险，则向外凸出部可以优选的是向内凸出部。

在一个实施例中，保持元件(例如凸出部)是一体式保持元件，即管状主体和保持元件是均匀的构造。在一个实施例中，通过(向内或向外)折叠管状主体的部分以形成突出部或翼部从而形成一体式凸出部。管状主体的部分可以包括管状主体的边缘或可以从管状主体的边缘隔开。在另一实施例中，一体式凸出部形成为管状主体中的(远离周边边缘的)锯齿或凸起部。在另一实施例中，一体式凸出部是围绕管状主体的整个周边延伸的肋部。肋部可以在沟槽中夹紧进料套筒。

管状主体的尺寸和质量将依赖于应用。通常优选的是当可能时减少管状主体的质量。例如通过减少管状主体的热容量，这减少材料成本并且在铸造过程中也可以是有利的。在一个实施例中，管状主体具有小于50g、40g、30g、25g或20g的质量。

将理解管状主体具有纵向轴线，即孔轴线。总的来说，进料套筒和管状主体将成形为使得孔轴线和进料套筒纵向轴线是相同的。然而，这不是重要的。

管状主体的高度可以在平行于孔轴线的方向上测量，并且可以与沟槽的深度(第一深度)相比。在一些实施例中，管状主体的高度与第一深度的比率从1∶1到5∶1、从1.1∶1到3∶1或从1.3∶1到2∶1。

管状主体具有内直径和外直径和是内直径和外直径之间的差值的厚度(在垂直于孔轴线的平面中测量内直径和外直径和该厚度)。管状主体的厚度必须使得其允许管状主体凸出进入沟槽中。在一些实施例中，管状主体的厚度是至少0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm或3mm。在一些实施例中，管状主体的厚度不超过5mm、3mm、2mm、1.5mm、1mm、0.8mm或0.5mm。在一个实施例中，管状主体具有从0.3mm到1.5mm的厚度。由于包括以下各项的多个原因，较小的厚度是有利的：减少用于制造管状主体的材料，并且允许侧壁中的对应沟槽是狭窄的，并且减少管状主体的热容量因此和在铸造时从进料器吸收的能量的量。沟槽从侧壁的基部延伸，沟槽越宽，基部必须越宽以容纳沟槽。

在一个实施例中，管状主体具有圆形横截面。然而，横截面可以是非圆形的，例如椭圆形、圆矩形或椭圆的。在一个优选实施例中，在远离进料套筒的方向上(在使用时邻近铸造件)，管状主体变窄(成锥形)。邻近铸造件的狭窄部被认为是进料颈部，并且提供进料器的更好打掉。在一系列实施例中，锥形颈部相对于孔轴线的角度将不超过55°、50°、45°、40°或35°。

为进一步改善打掉，管状主体的基部可以具有向内引导式唇缘以提供用于安装在模具模型上的表面并且在所产生的铸造件进料颈部中产生锯齿以便于其移除(打掉)。

管状主体可以由各种适当的材料制造，材料包括金属(例如钢、铁、铝、铝合金、黄铜铜等)或塑料。在特定实施例中，管状主体用金属制成。金属管状主体可以形成为具有较小的厚度，同时保持足够的强度以经受模制压力。在一个实施例中，管状主体不由进料套筒材料制造(无论是绝热的或发热的)。进料套筒材料通常不足够强以在较小厚度处经受模制压力，然而较厚的管状主体要求侧壁中的更宽的沟槽并且因此整体上增加进料系统的尺寸(和相关联的成本)。另外地，包括进料套筒材料的管状主体还可以在其与铸造件接触的情况下导致较差的表面抛光和缺陷。

在管状主体由金属构成的某些实施例中，管状主体可以由恒定厚度的单个金属部件压制成形。在一个实施例中，管状主体经由拉延过程制造，借此通过冲压机的机械作用，金属板材坯件被径向地拉成成形模具。该过程被认为是当拉延部件的深度超过其直径时的深拉延，并且依靠通过一系列模具再拉延部件而被实现。在另一实施例中，管状主体经由金属转动或转动成形过程而制造，借此金属的坯件盘或管首先安装在转动车床上并且以高速转动。局部压力然后施加在一系列辊或工具中，一系列辊或工具导致金属向下流动到心轴上并且围绕心轴，心轴具有需要抛光部件的内部尺寸轮廓。

为适合于压制成形或转动成形，金属应该是足够可塑的，以防止在成形过程中的撕裂或破裂。在某些实施例中，进料元件由冷轧钢制造，其中典型的碳含量的范围从0.02％的最小值(等级DC06，欧洲标准EN10130-1999)变化到0.12％的最大值(等级DC01，欧洲标准EN10130-1999)。在一个实施例中，管状主体用具有小于0.05％、0.04％或0.03％的碳含量的钢制成。

进料套筒

沟槽具有第一深度(D1)，第一深度是沟槽延伸远离基部进入侧壁中的距离。通常地，沟槽具有均一深度，即从基部进入侧壁中的距离是相同的，无论在哪里测量该距离。然而，如果需要可以使用可变深度的沟槽，并且第一深度将被认为是最小深度，因为这表示管状主体可以凸出进入沟槽中的长度。

在塞住之前，管状主体被以第二深度(D2)接收在沟槽中，即D2＜D1，如此管状主体部分地凸出进入沟槽中。在塞住之后，管状主体以第三深度(D3)，甚至可能以沟槽的全部深度，进一步地凸出进入沟槽中。

沟槽必须能够接收管状主体。因此，沟槽的(在垂直于孔轴线的平面中的)横截面对应于管状主体的横截面，例如沟槽是圆形沟槽并且管状主体具有圆形横截面。将理解，沟槽是单个的连续沟槽，并且这是必要的以使本发明起作用。如果管状主体具有对应的形状，例如造成城形的边缘，则进料套筒和管状主体之间的相对运动可以通过具有一系列狭槽的进料套筒被实现。然而，因为系统是不闭合的，因此该组合在本发明的范围外，并且可能不是实际的。具有如下的危险，即模制砂可能通过管状主体的边缘中的间隙而刺入进料套筒中。

在一系列实施例中，沟槽具有至少20mm、30mm、40mm或50mm的第一深度(D1)。在一系列实施例中，第一深度(D1)不超过100mm、80mm、60mm或40mm。在一个实施例中，第一深度(D1)从25mm到50mm。第一深度(D1)可以与进料套筒的高度相比。在一个实施例中，第一深度对应于进料套筒的高度的10％到50％或20％到40％。

沟槽被认为具有最大宽度(W)，在大约垂直于孔轴线和/或进料套筒轴线的方向上测量最大宽度(W)。将理解，沟槽的宽度必须足以允许管状主体被容纳在沟槽内侧。在一系列实施例中，沟槽具有至少0.5mm、1mm、2mm、3mm、5mm或8mm的最大宽度。在一系列实施例中，沟槽具有不超过10mm、5mm、3mm或1.5mm的最大宽度。在一个实施例中，沟槽具有从1mm到3mm的最大宽度。

沟槽的最大宽度可以与管状主体的厚度相比。将理解，管状主体的厚度必须与沟槽的最大宽度相同或比沟槽的最大宽度小。如果管状主体和沟槽具有类似的尺寸，则直接的摩擦配合可以是可能的。如果管状主体比沟槽薄很多，则可能需要另一保持元件。在一系列实施例中，管状主体的厚度是沟槽的最大宽度的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。在另一系列实施例中，管状主体的厚度不超过沟槽的最大宽度的95％、80％、70％、60％或50％。

沟槽可以具有均一的宽度，即无论在哪里测量沟槽的宽度，沟槽的宽度都是相同的。可选地，沟槽可以具有非均一的宽度。例如，沟槽可以远离侧壁的基部成锥形。因此，在侧壁的基部处测量最大宽度，并且宽度然后在第一深度(D1)处减少到最小值。在某些实施例中，这可以用于控制和减少在塞住时管状主体凸出进入套筒中的量。

在一系列实施例中，第二深度(D2，管状主体被容纳在沟槽中的深度)至少是第一深度的10％、15％、20％、25％、30％、40％、或50％。在一系列实施例中，第二深度不超过第一深度的90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、或10％。在一个实施例中，第二深度是第一深度的10％到30％。

通常地，管状主体以均一深度凸出进入沟槽中，即无论在哪里测量从基部到管状主体的端部的距离，从基部到管状主体的端部的距离是相同的。然而，如果需要，具有不平坦边缘(例如造成城形的边缘)的管状主体可以被使用，使得距离可以改变，并且第二深度将被认为是最大深度，除了以下情况，即在管状主体和侧壁的基部之间可以没有间隙，以避免模制砂进入铸造件中。

侧壁中的沟槽与进料套筒腔分离。在一个实施例中，沟槽定位在从进料套筒腔的至少5mm、8mm或10mm的距离处。

进料套筒材料的特性不特别被限制，并且该特性可以例如是绝热的、发热的或二者的组合。进料套筒材料的制造方式不被特别限制，例如可以使用真空成形过程或芯部注入方法制造进料套筒材料。通常地，进料套筒用低密度耐火填料和高密度耐火填料(例如硅砂、橄榄石、铝硅酸盐空心微珠和纤维、火泥、氧化铝、浮石、珠光体、蛭石)和粘结剂的混合物制成。发热套筒还要求燃料(通常为铝或铝合金)、氧化剂(通常地氧化铁、二氧化锰或硝酸钾)和通常引发剂/感光剂(通常地冰晶石)。

在一个实施例中，常规的进料套筒被制造，并且然后进料套筒材料从基部被移除以例如通过钻孔或研磨来形成沟槽。在另一实施例中，通常地通过芯部注入方法，进料套筒被制造有到位的沟槽，芯部注入方法包含限定沟槽的工具，例如工具具有较细的心轴，围绕所述较细的心轴形成套筒，在此之后，套筒被从工具和心轴移除(被剥离)。在本实施例中，优选的是使用锥形心轴以使得更容易剥离成形的套筒，因而在套筒的基部中提供了锥形沟槽。

在一系列实施例中，进料器套筒具有至少5kN、8kN、12kN、15kN、20kN或25kN的强度(抗压强度)。在一系列实施例中，套筒强度小于25kN、20kN、18kN、15kN、10kN或8kN。为了便于比较，进料套筒的强度被限定为用进料套筒材料制成的50mm×50mm的圆柱形测试主体的压缩强度。201/70EM压缩测试机械(成形&测试Seidner，德国)根据制造商的指令被使用和操作。测试主体被中心地放置在下钢板上，并且随着下板朝上板以20mm/minute的速度移动，测试主体被加载以破坏。进料套筒的有效强度将不仅依赖于精确的组分、使用的粘结剂和制造方法，还依赖于套筒的尺寸和设计，这被以下事实说明，即测试主体的强度通常高于针对标准的平顶套筒测量的强度。

在一个实施例中，进料套筒包括与侧壁的基部间隔开的顶部。侧壁和顶部一起限定用于在铸造过程中容纳液体金属的腔。在一个该实施例中，顶部和侧壁一体地形成。可选地，侧壁和顶部是可分离的，即顶部是盖。在一个实施例中，侧壁和顶部用进料套筒材料制成。

进料套筒可采用多个形状，包括圆柱形、椭圆形和拱形。因此，侧壁可以平行于进料套筒纵向轴线或相对于进料套筒纵向轴线成角度。顶部(如果存在)可以是平顶的、圆顶形的、平顶的圆顶部或任何其它适当的形状。

套筒的顶部可以被闭合使得进料套筒腔被包封，并且所述顶部也可以包括凹部(盲孔)，凹部部分地延伸通过进料器的(与基部相对的)顶部截面以辅助将进料系统安装在附接到模具模型的模制销上。可选地，进料套筒可以具有延伸通过整个进料器顶部使得进料腔打开的孔穴(开孔)。孔穴必须是足够宽的以容纳支撑销，但是足够狭窄以避免在模制过程中砂进入进料套筒腔中。孔穴的直径可以与进料套筒腔的最大直径相比(二者都在垂直于进料套筒的纵向轴线的平面中测量)。在一个实施例中，孔穴的直径不超过进料套筒腔的最大直径的40％、30％、20％、15％或10％。

在使用时，在砂被压缩和塞住之前，进料系统通常地放置在支撑销上以将进料系统保持在模具模型板上的需要位置处。在塞住时，套筒朝模具模型表面移动，并且如果固定，则销可以刺穿进料套筒的顶部，或随着套筒向下移动，销仅可以穿过孔穴或凹部。顶部与销的该运动和接触可以导致套筒的较小碎片断裂和降落进入铸造腔中，导致较差的铸造表面抛光或铸造表面的局部污染。通过将顶部中的孔穴或凹部与中空插入件或内部轴环对齐，这可以被克服，中空插入件或内部轴环可以由包括金属、塑料或陶瓷的各种适当的材料制造。因而，在一个实施例中，进料套筒可以被改变以包括与进料器的顶部中的孔穴或凹部对齐的内部轴环。在套筒已经被生成或可选地在制造套筒的过程中被装入之后，该轴环可以插入套筒顶部中的孔穴或凹部中，借此套筒材料被围绕轴环模制或芯部注入，在此之后，套筒被固化并且将轴环保持到位。该轴环保护套筒免于在模制和塞住过程中可能被支撑销导致的任何损坏。

本发明还存在于用于根据第一方面的实施例的进料系统中的进料套筒。

根据本发明的第二方面，提供用于金属铸造件的进料套筒，进料套筒具有纵向轴线，并且包括大致围绕纵向轴线延伸的连续侧壁和大致延伸穿过纵向轴线的顶部，侧壁和顶部一起限定用于在铸造过程中容纳液体金属的腔，

其中，侧壁具有与顶部隔开的基部和从基部延伸进入侧壁中的沟槽。

上述关于第一方面的描述也适用于除了以下方面的第二方面，即第二方面的进料套筒必须包括顶部。将理解，沟槽延伸远离基部并且朝顶部延伸。

在一个实施例中，沟槽具有均一宽度。可选地，沟槽具有非均一宽度。在一个实施例中，沟槽远离侧壁的基部成锥形。在某些实施例中，锥形沟槽的使用可以是有益的。例如，锥形沟槽可以引起保持元件的变形。

在一个实施例中，孔穴(开孔)延伸通过进料顶部。在一个该实施例中，内部轴环与孔穴对齐。当进料套筒与支撑销一起使用时，如上所述，该实施例是有用的。

在一个实施例中，顶部被闭合，即没有孔穴延伸通过进料顶部。

根据本发明的第三方面，提供一种用于制备模具的方法，包括：

将第一方面的进料系统放置在模型上，进料系统包括在管状主体上安装的进料套筒；

进料套筒包括连续侧壁，连续侧壁限定腔以用于在铸造过程中容纳液体金属，侧壁具有邻近管状主体的基部；

管状主体限定通过其中以将腔连接到铸造件的开孔，

其中，沟槽从基部延伸到侧壁中至第一深度，并且管状主体凸出进入沟槽中至第二深度，并且被保持装置保持到位，第二深度小于第一深度；

用模具材料围绕模型；

压制模具材料；并且

从被压制的模具材料移除模型以形成模具；

其中，压制模具材料包括将压力施加至进料系统，使得保持装置被克服并且管状主体被进一步地推动进入沟槽中至第三深度。

模具可以是水平分开的或竖直分开的模具。如果用于竖直分开的模制机械中(诸如，DISA工业A/S制造的Disamatic flaskless模制机械)，当在正常的模具制作周期过程中在水平位置处时，进料系统通常地放置在摆动(模型)板上。通过使用机器人，套筒可以手动地或自动地放置在水平模型或摆动平板上。

关于第一方面和第二方面的上述描述也适用于第三方面。

在一系列实施例中，保持装置被克服，使得管状主体被进一步地推动进入沟槽中至第三深度(D3)，第三深度至少是第一深度的50％、60％、70％、80％、或90％。在一系列实施例中，第三深度不超过第一深度的95％、90％、80％、或70％。在特定实施例中，第三深度从第一深度的60％至80％。

在一个实施例中，保持装置包括具有至少一个保持元件的管状主体，至少一个保持元件变形以允许管状主体进一步地移动进入沟槽中(但是不与管状主体分离)。在一个该实施例中，保持元件是一体式保持元件。在一个实施例中，保持元件是向外突出的突出部或锯齿。

在一个实施例中，在管状主体或进料套筒未变形的情况下，保持装置被克服。在一个该实施例中，保持装置包括管状主体和沟槽之间的摩擦配件。例如，偏压装置用于均一宽度的沟槽中。

在一系列实施例中，压制模具材料包括施加至少30N/cm²、60N/cm²、90N/cm²、120N/cm²或150N/cm²的塞住压力(如在模型板处测量)。

在一个实施例中，模具材料是粘土砂(通常称为绿砂)，粘土砂通常地包括诸如钠或钙膨润土的粘土、水和诸如煤尘和面粉粘结剂的其它添加剂的混合物。可选地，模具材料是包括粘结剂的模具砂。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例方式描述本发明的实施例，其中：-

图1是根据本发明的实施例的进料系统的透视图；

图2示出在塞住(图2a)之前和在塞住(图2b)之后的根据本发明的实施例的进料系统；

图3是根据本发明的实施例的保持元件的变形的示意图；

图4和图5示出根据本发明的实施例的用于进料系统的管状主体；

图6示出用于本发明的另一个实施例中的管状主体；

图7示出包含图6的管状主体的进料系统；

图8示出用于本发明的实施例中的具有翅片的管状主体；

图9示出用于本发明的实施例中的具有重叠部的管状主体；

图10示出根据本发明的实施例的包括偏压装置的进料系统；并且

图11示出根据本发明的实施例的包括保持元件的进料系统。

具体实施方式

图1示出包括安装在管状主体14上的进料套筒12的进料系统10。进料套筒12用发热材料(但是绝缘材料也可以被使用)制成，并且管状主体14由钢板压制。管状主体14具有圆形横截面，并且包括四个一体式翼部16，四个一体式翼部16支撑进料套筒12并且由黏合剂可释放地附接。

图2是在塞住(图2a)之前和在塞住(图2b)之后在模制模型板6上的图1的进料系统的部分的横截面。纵向轴线Z穿过进料套筒12和管状主体14。参见图2A，连续侧壁18围绕轴线Z延伸并且包封腔，以用于在铸造过程中容纳液体金属。管状主体14限定沿着轴线Z的孔，孔形成通路，以用于液体金属从进料套筒腔行进到铸造件。

管状主体14远离进料套筒12成锥形(变窄)以形成进料颈部15。锥形颈部相对于轴线Z的角度θ大约是45°。管状主体14包括翼部(也被认为是凸出部)16。每个翼部16都通过在管状主体14的边缘中形成一对切口并且在切口之间向外地折叠该部分(大约相对于孔轴线Z成90°)而成形。因此，翼部16是一体成形向外式突出部。翼部16抵接侧壁18的基部22。

侧壁18具有(均一宽度的)圆形沟槽20，圆形沟槽20从其基部22延伸到壁中。沟槽20容纳管状主体14的一部分。翼部16的位置确定管状主体14凸出进入沟槽20中多少距离，因此翼部是保持装置。

参见图2b，示出在塞住之后的相同进料系统。进料套筒12已经被推动到管状主体14上，使翼部16变形(保持装置已经被克服)。翼部16与管状主体14的其余部分平齐，并且不再将管状主体14保持到位。替代地，管状主体14已经在沟槽20内侧被进一步地推动。在这种情况下，沟槽20是足够宽的，以在与管状主体14的其余部分平齐时容纳翼部。

沟槽20具有深度D1。在塞住之前，管状主体14凸出进入沟槽20中至第二深度D2，第二深度D2大约是沟槽D1的深度的12％。在塞住之后，管状主体凸出进入沟槽20中至第三深度D3，第三深度D3大约是深度D1的75％。因此，塞住导致进料套筒12和管状主体14之间的相对运动，而非破坏进料套筒12。

图3是图1和2所示的翼部16的变形的示意图。图3a示出以相对于孔轴线Z成大约90°的角度向外延伸的翼部16。图3b示出朝管状主体14的其余部分压制的翼部16。图3c示出抵靠管状主体向后折叠的翼部16；在该位置处，管状主体14可以在沟槽20中进一步地移动。

图4示出用于本发明的另一实施例中的管状主体24的部分。管状主体24具有多个成锯齿26(仅一个被示出)的形式的一体式保持元件。在远离周边边缘的区部中，通过在管状主体24中形成一对平行切口以形成锯齿26，并且向外推动金属使得金属绷紧。管状主体24可以与前述进料套筒12一起使用。在塞住之前，锯齿26在沟槽20中从管状主体24向外凸出，并且紧贴侧壁18以将管状主体24保持在期望位置处(摩擦配合)。在塞住过程中，摩擦配合被克服，允许管状主体进一步地移动进入具有均一宽度的沟槽20中。如果具有锥形沟槽的进料套筒被使用，则在塞住过程中，锯齿26将由进料套筒向内地压制，以允许管状主体24进一步地移动进入沟槽中，并且被保持在新的位置处，即保持元件将变形。

图5示出用于本发明的另一实施例中的管状主体28的部分。管状主体28具有成锯齿形翼部30的形式的一体式保持元件(仅一个被示出)。通过在远离周边边缘的区部中从管状主体切割突出部以形成翼部26。突出部被向外地推动并且如图所示成形，即大致向下延伸的翼部的上部30a，并且被弯折成“v形状”。翼部的下部30b以相对于孔轴线大约90°的角度向外地弯曲。管状主体28可以与前述进料套筒12一起使用；在V形点30c紧贴侧壁18的内表面的情况下，锯齿翼部30a的上部将定位在沟槽20中，并且下部30b将与基部22接触以支撑进料套筒12。在塞住之前，翼形锯齿30抵接进料套筒12，并且因此将管状主体28保持在期望位置处。在塞住过程中，上部30a将被向内地压制，并且下部30b将抵靠管状主体28的其余部分向下折叠，以允许管状主体进一步地移动进入沟槽20中。

图6示出根据本发明的另一实施例的管状主体32。一体式肋部34包围管状主体，并且通过向外地推动和拉伸金属而成形。管状主体32在其基部处具有向内引导环形唇缘或凸缘36，在使用时，向内引导环形唇缘或凸缘36位于模具模型6的表面上，并且在所产生的金属进料颈部中生成锯齿以便于其移除(打掉)。

图7是包括图6的管状主体32和进料套筒40的进料系统38。在塞住之前，进料系统38位于模型板6和模制销42上。套筒40具有沟槽44，在套筒的基部处，沟槽44从最大宽度变窄。管状主体32插入套筒40中，并且肋部30抵靠沟槽44的侧面抓紧管状主体32，并且将管状主体32保持到位。在塞住时，当压力被施加时，套筒40向下移动并且肋部30被压缩，允许管状主体32进一步地移动进入变窄的沟槽44中。即一体式肋部30被变形。模制销42的顶部定位在套筒40的顶部48中的互补凹部46中，并且在塞住时，随着套筒向下移动，模制销42的顶部刺穿顶部48的上部处的较薄区段。如果需要，轴环可以装配在凹部46中，以避免当销42刺穿顶部48时，套筒的碎片断裂的危险。可选地，狭窄的孔穴可以延伸通过顶部48以代替凹部46，并且从而容纳支撑销42。在这种情况下，孔穴可以具有对应于进料套筒腔的最大直径的大约15％的直径。

将理解，图6的管状主体32可以与具有均一宽度的沟槽，而非锥形沟槽44，的进料套筒一起使用。如果管状主体32与具有均一沟槽20的进料套筒12一起使用，则在塞住时没有发生变形。肋部30可以在第二深度处抵靠沟槽20的侧面将管状主体夹紧和保持到位(摩擦配合)。在塞住时，当压力被施加时，套筒12向下移动并且摩擦力被克服，允许管状主体进一步地移动进入沟槽20中。

图8a是通过管状主体50的截面，管状主体50由钢板压制而成以与进料套筒一起使用。图8b是管状主体50的横向横截面，并且示出主体具有圆形横截面并且包括四个一体式翅片52。在使用时，在进料套筒中的沟槽中，翅片52将管状主体50保持到位(摩擦配合)。管状主体50可以与具有均一宽度的沟槽(例如，进料套筒12)或锥形沟槽(例如，进料套筒40)的进料套筒一起使用。在两种情况下，在塞住时，翅片52和沟槽之间的摩擦配合被克服，允许管状主体50被进一步地推动进入沟槽中。翅片52用比进料套筒材料更坚硬的压制钢制成，并且在塞住时不变形。

图9a和9b是穿过管状主体54的截面，管状主体54由钢板压制而成以与进料套筒一起使用。参见图9a，管状主体54的一个端部成锥形以形成具有向内引导式唇缘或凸缘58的进料颈部56，并且相对端部被折叠以提供一部分重叠部60。图9b示出管状主体54具有圆形横截面。

管状主体54可以与具有均一宽度的沟槽(例如，进料套筒12)或锥形沟槽(例如，进料套筒40)的进料套筒一起使用。在两种情况下，重叠部60和沟槽之间的摩擦配合在沟槽中在第二深度处将主体保持到位。在塞住时，该摩擦配合被克服，允许管状主体54被进一步地推动进入沟槽中。重叠部60被加固，并且在塞住时不变形。尤其与锥形沟槽一起使用时，重叠部48可以导致进料套筒材料的一些磨损。

图10示出包括管状主体64、弹簧66和具有均一宽度的沟槽20的进料套筒12(前述)的进料系统62。管状主体64由钢板压制，并且远离进料套筒12变窄以形成具有向内引导式唇缘或凸缘70的进料颈部68。弹簧66提供偏压装置，在沟槽20中，偏压装置将管状主体64保持在第二深度处。在塞住时，偏压装置被克服，允许管状主体64被进一步地推动进入沟槽20中。

图11示出包括管状主体74和具有锥形沟槽44的进料套筒40的进料系统72。管状主体74在两个阶段中成锥形以形成进料颈部76并且具有向内引导式唇缘或凸缘78。管状主体74用胶(黏合剂)80h被固定在进料套筒40的沟槽44中。在塞住时，胶80脱离管状主体74和/或进料套筒40，允许管状主体进一步地移动进入沟槽中。