进料器系统的制作方法

本发明涉及一种用于使用铸模的金属铸件操作中的进料器系统、进料器系统中使用的进料器套筒以及用于制备包括进料器系统的模具的方法。

背景技术：

在一种通常的铸造过程中，熔融金属被浇注到限定铸件形状的预先形成的模腔中。然而，随着金属凝固，该金属收缩，从而形成收缩腔，所述收缩腔进而又导致最终铸件中出现不可接受的缺陷。这在铸造工业中是众所周知的问题，并且通过使用进料器套筒或提升器而被解决，或者通过将其应用于模型板而在模具形成期间将进料器套筒或提升器一体地形成到模具中，或者稍后通过将套筒插入形成的模具中的空腔中将进料器套筒或提升器一体地形成到模具中。每一个供给套筒提供额外的(通常被包封的)容积或空腔，所述容积或空腔与模腔连通，使得熔融金属也进入进料器套筒中。在凝固期间，进料器套筒内的熔融金属流回到模腔中以补偿铸件的收缩。

在铸件凝固以及移除铸造材料后，来自进料器套筒空腔内的不需要的残余金属保持附着在铸件上，并且必须被移除。为了便于去除残余金属，进料器套筒空腔可以以通常称为颈缩套筒的设计朝向其基部(即，进料器套筒的最接近模腔的端部)逐渐变窄。当对残余金属施加尖锐的冲击时，所述残余金属将在靠近模具的最弱点处分离(通常称为“敲除”的过程)。铸件上的小印迹也是令人期望的，以允许将进料器套筒定位在可能受到相邻特征限制的铸造区域中。

虽然进料器套筒可以被直接应用于铸造模腔的表面上，但所述进料器套筒通常与进料器元件(也称为隔片型芯)一起使用。隔片型芯(breakercore)只是耐火材料盘(通常是树脂粘合的砂芯、或者陶瓷芯体、或者为进料器套筒材料的芯体)，通常在其中心处具有位于模腔和进料器套筒之间的孔。通过隔片型芯的孔的直径被设计成小于进料器套筒(其不需要必须为锥形)的内空腔的直径，使得在靠近铸造表面的隔片型芯处发生敲除(knockoff)。

成型砂可以分为两个主要类别：化学键合(基于有机或无机的粘合剂)或者粘土粘合。化学粘合的模制粘合剂通常是自硬化系统，其中粘合剂和化学硬化剂与砂混合，并且粘合剂和硬化剂立即开始反应，但足够缓慢以允许砂在模型板周围成形并然后被允许硬化到足以去除和铸造。

粘土粘结成型使用粘土和水作为粘合剂，并且可以在“绿色”或未干燥状态下使用且通常称为绿砂。绿砂混合物不容易流动或者仅在压缩力作用下容易移动，因此为了压缩模型周围的绿砂并如前所详述给予模具足够的强度特性，施加各种震击、振动、挤压和锤击的组合以产生高生产率的均匀强度的模具。通常使用一个或多个液压油缸在高压下对砂进行压缩(压紧)。

为了在这样的高压模制过程中应用套筒，通常在作为进料器套筒的安装点的预定位置处在模制模型板(其限定模腔)上设置销。一旦将所需的套筒放置在销上(使得进料器的基部在模型板上或者升高到模型板上方)，则通过将型砂浇注到模型板上和进料器套筒周围直到进料器套筒被覆盖并填满模具箱为止而形成模具。型砂和随后的高压力的施加会导致进料器套筒损坏和断裂，尤其是在进料器套筒在冲压之前与模型板直接接触的情况，并且随着铸造复杂性和生产率要求的增加，需要更多尺寸稳定的模具，并因此需要更高的锤击压力和导致套管破裂的趋势。

申请人已经开发了一系列与wo2005/051568、wo2007141446、wo2012110753和wo2013171439中记载的进料器套筒结合使用的可折叠进料器元件。进料器元件在成型期间受到压力时会压缩，从而保护进料器套筒免受损坏。

us2008/0265129记载了一种用于插入用于铸造金属的铸模中的进料器插入件，所述进料器插入件包括其中具有供料器空腔的进料器主体。进料器主体的底侧与铸模连通，并且进料器主体的顶侧设有能量吸收装置。

ep1184104a1(chemexgmbh)记载了一种在型砂被压缩时伸缩的两件式进料器套筒(所述套筒可以是绝热的或放热的)；第二(上)部分的内壁与第一(下)部分的外壁齐平。

ep1184104a1，图3a至图3d示出两件式进料器套筒(102)的伸缩动作。进料器套筒(102)与模型(122)直接接触，这在采用放热套筒时可能是有害的，这是因为所述放热套筒会导致表面光洁度差、铸件表面的局部污染以及甚至表面下的铸造缺陷。此外，即使下部(104)是锥形的，由于下部(104)必须相对较厚以承受预填期间所受到的力，因此在模型(122)上仍有较宽的印迹。这在敲除和进料系统在模型上所占据的空间方面不令人满意。下部内部部分(104)和上部外部部分(106)通过保持元件(112)保持在适当位置。保持元件(112)折断并落入型砂(150)中以允许发生伸缩动作。随着时间的推移，保持元件将积聚在型砂中，从而污染型砂。这在保持元件由放热材料制成时尤其麻烦，这是因为保持元件可能会发生反应，从而产生小的爆炸缺点。

us6904952(如luengengmbh&co.kg)记载了一种进料器系统，其中管状主体临时胶合到进料器套筒的内壁上。当型砂被压缩时，进料器套筒和管状主体之间存在相对运动。

对高压成型系统中使用的进料系统的要求越来越高，部分原因是由于成型设备的进步，部分原因是由于生产新铸件。特定等级的球墨铸铁和特定的铸造结构可能会不利地影响通过特定金属进料器元件的颈部的进料性能的有效性。另外，特定的模制线或铸造结构可能导致过度压缩(进料器元件的塌陷或进料器系统的伸缩)，从而导致套筒的基部靠近仅由薄砂层分离的铸造表面。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于金属铸件的进料器系统，并试图克服与现有技术的进料器系统相关联的一个或多个问题或者提供有用的替代方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于金属铸件的进料器系统，所述进料器系统包括安装在管状主体上的进料器套筒；

进料器套筒具有第一端部和第二端部以及基本上在所述第一端部与第二端部之间延伸的纵向轴线，并且包括基本上围绕纵向轴线延伸的连续侧壁，所述连续侧壁限定用于在铸造期间容纳液态金属的空腔，所述侧壁在进料器套筒的第一端部处具有基部；

管状主体限定穿过该管状主体的开孔，所述开孔用于将空腔连接到铸件，其中：

至少一个切口从基部延伸到侧壁中至第一深度，并且管状主体突出到切口中至第二深度，管状主体具有在切口内与进料器套筒的表面接触的至少一个磨蚀区域；以及

第二深度等于或小于第一深度，使得在使用中施加力时，磨蚀区域磨损与其接触的进料器套筒的表面，使得管状主体被推向第二端部。

在使用中，进料器系统安装在模具模型上，通常放置在连接到模型板的模制销上以将系统保持在适当位置，使得管状主体与模具相邻。由管状主体限定的开孔提供从进料器套筒空腔到模腔的通道，以在铸件冷却和收缩时供给铸件。在模制和随后的预填期间，进料系统在管状主体的纵向轴线(孔轴线)方向上将受到力。该力将进料器套筒推到管状主体上，使得如果管状主体最初仅部分地突出到切口中(d2＜d1)，管状主体磨损切口的侧面，或者如果管状主体最初完全处于切口(d2＝d1)中，则在切口的基部处磨损进料器套筒的主体，从而有效地使切口更深。因此，高压缩压力导致进料器套筒和管状主体之间的相对运动，而不是进料器套筒的不受控制的断裂，这种断裂可能会导致铸件中的缺陷。通常，进料器系统将经受至少30、60、90、120或150n/cm²的冲击压力(如在模型板处测量的)。

us6904952，图2示出通过热粘合缝(7)胶粘在进料器套筒(1)的空腔内的管状主体(3)。在模制期间，进料器套筒(1)与管状主体(3)分离并被进一步推到管状主体上；新的位置由阴影显示。没有磨损发生。

在一个实施例中，切口是侧壁中的沟槽，即与进料器套筒空腔分离。在一个这样的实施例中，沟槽位于距离进料器套筒空腔至少5mm、8mm或10mm处。在该实施例中，管状主体的与进料器套筒重叠的部分在侧壁内，并且在铸造期间不与液态金属直接接触。这不仅使冷却效果最小化，而且在使用放热进料器时还导致管状主体过热；金属管状主体的两侧与放热进料器的重叠部分直接紧密接触，并因此确保进料器金属保持液体长到足以供给铸件。

在另一个实施例中，切口和空腔是连续的。在一个这样的实施例中，切口的端部由侧壁中的凸缘限定。在易于制造方面，该实施例提供了益处。

管状主体

管状主体具有两个功能：(i)管状主体具有穿过该管状主体的开孔，从而提供从进料器套筒空腔到铸模的通道；以及(ii)管状主体和进料器套筒的相对运动用于吸收能量，否则能量可能导致进料器套筒不受控制的破损。

在一个实施例中，管状主体完全突出到切口中，即第二深度等于第一深度。这意味着在切口内不会再具有用于随后的相对运动的空间。管状主体在切口中的端部在预填时在切口的基部处磨损进料器套筒，从而增加了切口的深度。应该理解的是，在该实施例中，磨蚀区域由管状主体在切口中的端部构成。

在另一个实施例中，管状主体部分地(但不完全)突出到切口中，使得在切口内存在用于随后的相对运动的空间，即，第二深度小于第一深度。可以采用保持装置将管状主体保持在切口内的适当位置，并且磨蚀区域可以用作这种保持装置。在一个这样的实施例中，切口和管状主体的尺寸形成为使得保持装置为摩擦配合，从而在预填之前将管状主体保持在适当位置(型砂在进料器系统周围致密化以制造用于铸造的模具)。另外或可选地，管状主体通过粘合剂被可释放地固定到进料器套筒；保持装置是粘性的。

将会理解的是管状主体和进料器套筒必须能够在预填期间进一步相对移动(实际上，管状主体将保持静止，而进料器套筒将移动)。

在一个实施例中，磨蚀区域包括至少一个(径向)向外的突出部，所述突出部在切口内邻接进料器套筒。在一个这样的实施例中，磨蚀区域包括2个至8个或者3个至6个向外的突出部。在切口为沟槽的一个实施例中，管状主体包括至少一个向内的突出部。向内的突出部朝向孔轴线径向延伸。如果存在向内突出部可能脱落并落入铸件中的风险，则向外的突出部可以优先于向内的突出部。

在一个实施例中，突出部是管状主体的一体部分，即，管状主体和(多个)突出部为相同的结构。在一个实施例中，通过折叠管状主体的一部分(向内或向外)以形成突片或重叠部而形成一体的突出部。管状主体的该部分可以包括管状主体的边缘或者可以与管状主体的边缘分隔开。在另一个实施例中，一体的突出部形成为管状主体中的凹口或凸起(远离周边边缘)。在另一个实施例中，一体的突出部为围绕管状主体的整个周边延伸的肋部。肋部可以钩状切口内的进料器套筒。突出部可以为位于管状主体的周壁中的鳍状部的形式。

在一个实施例中，磨蚀区域包括至少一个锋利边缘(例如，刀片)。锋利的边缘可以切割或刮擦进料器套筒材料。锋利的边缘可以设置在管状主体在切口中的端部上或者位于管状主体的周边上的鳍状部上。

将理解的是，在设置锋利边缘的情况下，边缘将被定向成在预填时切割/磨蚀进料器套筒。因此，周边边缘将平行于套筒的纵向轴线。

在一个实施例中，磨蚀区域包括至少一个尖锐点。尖锐点可以刺穿进料器套筒材料，并且可以在预填期间挖出通道。在一个实施例中，磨蚀区域包括至少3个尖锐点。在一个实施例中，所述一个尖锐点或多个尖锐点从管状主体径向向外延伸，即，尖锐点形成向外的突出部。

在一个实施例中，磨蚀区域包括磨蚀表面。磨蚀表面可以是粗糙或光滑的。磨蚀表面可以是弯曲的或平坦的。

管状主体的尺寸和质量将取决于应用。通常优选尽可能减小管状主体的质量。这例如通过减小管状主体的热容量，降低了材料成本并在铸造期间也是有益的。在一个实施例中，管状主体具有小于50g、40g、30g、25g或20g的质量。

将理解的是管状主体具有纵向轴线，即孔轴线。通常，进料器套筒和管状主体将成形为使得孔轴线和进料器套筒纵向轴线是相同的。然而，这不是必需的。

管状主体的高度可以在平行于孔轴线的方向上测量，并且可以与切口的深度(第一深度)相比较。在一些实施例中，管状主体的高度与第一深度的比率为1∶1至5∶1、1.1∶1至3∶1或者1.3∶至2∶1。

管状主体具有内径和外径以及厚度，所述厚度是内径和外径之间的差值(所有均在垂直于孔轴线的平面中测量)。管状主体的厚度必须使得该厚度允许管状主体突出到切口中。在一些实施例中，管状主体的厚度为至少0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm或3mm。在一些实施例中，管状主体的厚度不大于5mm、3mm、2mm、1.5mm、1mm、0.8mm或0.5mm。在一个实施例中，管状主体具有0.3mm至1.5mm的厚度。由于许多原因，较小的厚度是有利的，包括减少制造管状主体所需的材料并允许侧壁中的相应切口变窄，并且降低管状主体的热容量并因此减少能量在铸造时被从进料器金属吸收的量。切口从侧壁的基部延伸且切口越宽，基座必须更宽以适应该切口。

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，例如卵形、长圆形或椭圆形。在一个优选实施例中，管状主体在远离进料器套筒(在使用中紧挨着铸件)的方向上变窄(成锥形)。与铸件相邻的窄部被称为进料器颈部，并且提供更好的进料器的敲除。在一系列实施例中，锥形颈部相对于孔轴线的角度不应大于55°、50°、45°、40°或35°。

为了进一步改进敲除，管状主体的基部可以具有朝向内的唇缘，以提供用于安装在模具模型上的表面并在所获得的铸造的进料器颈部中产生凹口以促进其的去除(敲除)。

管状主体可以由各种合适的材料制成，包括金属(例如，钢、铁、铝、铝合金、黄铜、铜等)或塑料。在一个具体实施例中，管状主体由金属制成。金属管状主体可以被制成具有小厚度，同时保持足够的强度以承受模制压力。在一个实施例中，管状主体不是由进料器套筒材料制成的(不管是绝缘的还是放热的)。进料器套筒材料通常在小厚度下不足以承受模制压力，而较厚的管状主体在侧壁中需要更宽的切口，因此总体上增加进料器系统的尺寸(和相关成本)。另外，包括进料器套筒材料的管状主体也会导致表面光洁度差以及与铸件接触的缺陷。

在管状主体由金属形成的特定实施例中，所述管状主体可以由恒定厚度的单个金属件压制成形。在一个实施例中，管状主体通过拉伸过程制造，由此通过冲压机的机械作用将金属板坯径向拉入成型模具中。当拉伸部分的深度超过其直径并通过一系列模具重新拉伸部件来获得时，所述过程被认为是深拉。在另一个实施例中，管状主体通过金属旋压或旋压成型过程制造，由此首先将坯料盘或金属管安装在旋转车床上并高速旋转。然后将局部压力施加在一系列滚筒或工具通道中，从而使金属向下流到具有所需成品部件的内部尺寸轮廓的心轴上并围绕该心轴流动。

为了适用于压制成形或旋压成形，金属应该具有足够的延展性以防止成形期间的撕裂或开裂。在特定的实施例中，进料器元件由冷轧钢制成，典型的碳含量范围从最小0.02％(等级dc06，欧洲标准en10130-1999)到最大0.12％(等级dc01，欧洲标准en10130-1999)。在一个实施例中，管状主体由具有小于0.05％、0.04％或0.03％的碳含量的钢制成。

进料器套筒

如上所述，切口可以与空腔邻接或与空腔分离(即，沟槽)。

切口具有第一深度(d1)，所述第一深度是切口远离基部延伸到侧壁中的距离。通常，切口具有相同的深度，即，从基部到侧壁的距离无论在何处被测量都是相同的。然而，如果需要，可以采用可变深度的切口(例如，齿形)，并且第一深度将被理解为最小深度，这是因为这指示出管状主体在发生磨蚀之前可以突出到切口中的程度。在一个实施例中，在切口是齿形的情况下获得相对移动。以这种方式为了获得相对移动，磨损较少的进料器套筒材料。

在预填之前，管状主体被容纳在切口中至第二深度(d2)，即d2≤d1，使得管状主体部分地或完全地突出到切口中。在预填之后，管状主体进一步突出到切口中至第三深度(d3)，所述第三深度可以比切口的原始深度(d1)更深。

切口(例如，沟槽)必须能够容纳管状主体。因此，切口的横截面(在垂直于孔轴线的平面中)对应于管状主体的横截面，例如，沟槽是圆形沟槽且管状主体具有圆形横截面。在一个实施例中，切口是单个连续的沟槽。在另一个实施例中，进料器套筒和管状主体之间的相对移动通过具有一系列狭槽的进料器套筒和具有相应形状(例如，齿形的边缘)的管状主体来获得。然而，必须注意确保系统不关闭；存在型砂将经由管状主体的边缘和进料器套筒之间的任何间隙渗透到进料器套筒中的风险。

在一系列实施例中，切口具有至少20mm、30mm、40mm或50mm的第一深度(d1)。在一系列实施例中，第一深度(d1)不大于100mm、80mm、60mm或40mm。在一个实施例中，第一深度(d1)为25-50mm。第一深度(d1)可以与进料器套筒的高度相比较。在一个实施例中，第一深度对应于进料器套筒的高度的10-50％或者20-40％。

切口被认为具有最大宽度(w)，所述最大宽度在基本上垂直于孔轴线和/或进料器套筒轴线的方向上测量。应该理解的是切口的宽度必须足以允许管状主体容纳在切口中。在一系列实施例中，切口具有至少0.5mm、1mm、2mm、3mm、5mm或8mm的最大宽度。在一系列实施例中，切口具有不大于10mm、5mm、3mm或1.5mm的最大宽度。在一个实施例中，切口具有1-3mm的最大宽度。这在切口是沟槽以便为管状主体提供滑动配合的情况下特别有用。在一个实施例中，切口具有5-15mm的最大宽度。这在切口与空腔邻接的情况下特别有用。

切口可以具有一致的宽度，即切口的宽度无论在何处被测量都是相同的。可选地，切口可以具有不一致的宽度。例如，切口可以是向内成锥形的沟槽，即朝向进料器套筒的第二端部变窄。因此，在侧壁的基部处测量最大宽度，然后宽度在第一深度(d1)处减小到最小值。在特定实施例中，这可以用于控制和减少管状主体在预填时突出到套筒中的量。

在一系列实施例中，第二深度(d2，管状主体被容纳在切口中的深度)为第一深度的至少10％、15％、20％、25％、30％、40％或50％。在一系列实施例中，第二深度不大于第一深度的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％至30％。在另一个实施例中，第二深度是第一深度的80％至100％。

通常，管状主体突出到切口中至一致的深度，即无论在何处测量，从管状主体的基部到端部的距离都是相同的。然而，如果需要，可以采用具有不平坦边缘(例如，齿形边缘)的管状主体，使得所述距离将变化且第二深度将被理解为最大深度，除了管状主体和侧壁的基部之间没有间隙以防止型砂进入铸件之外。

进料器套筒材料的特性不受到特别限制，只要其可以在使用中被管状主体磨损且其可以例如是绝缘的、放热的或两者的结合。所述进料器套筒材料的制造方式也没有特别的限制，而可以例如使用真空成形过程或芯射法制造。通常，进料器套筒由低密度和高密度的耐火填料(例如，硅砂、橄榄石、铝硅酸盐空心微球和纤维、粘土、氧化铝、浮石、珍珠岩、蛭石)和粘合剂的混合物制成。放热套筒还需要燃料(通常为铝或铝合金)、氧化剂(通常为氧化铁、二氧化锰或硝酸钾)以及通常的引发剂/敏化剂(通常为冰晶石)。

在一个实施例中，制造传统的进料器套筒，然后例如通过钻孔或研磨将进料器套筒材料从基座移除以形成切口。在另一个实施例中，进料器套管通常通过包括限定切口的工具的芯射方法而在适当位置通过切口制造，例如，所述工具具有薄的心轴，围绕所述心轴形成套筒，然后将套筒从工具和心轴上移除(剥离)。

应该理解的是磨损的程度将取决于诸如所采用的模制压力、制造管状主体和进料器套筒的材料的相对强度以及磨蚀区域和进料器套筒的相对刚性的因素。与采用相同模制压力时给定强度/刚度的管状主体的较硬进料器套筒相比，较软的进料器套筒将更容易被磨损。本领域技术人员可以选择允许进料器套筒和管状主体在预填时相对移动但避免了运输期间的压实和不必要磨损的组合。

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(抗碎强度)。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，进料器套筒的强度被限定为由进料器套筒材料制成的50x50mm圆柱形测试体的抗压强度。根据制造商的说明使用和操作201/70em压缩试验机(form&testseidner，德国)。测试体被放置在钢板下部上的中心处，并在下部板以20mm/分钟的速度朝向上部板移动时被加载至毁坏。进料器套筒的有效强度不仅取决于确切的成分、使用的粘合剂和制造方法，而且还取决于套筒的尺寸和设计，这通过以下事实来说明：测试体的强度通常高于对于标准平顶套筒测量的强度。

在一个实施例中，进料器套筒具有至少20kn的强度。适当的进料器套筒可以以商标名称feedex(rtm)从申请人处商业上购得。这种高强度进料器套筒可能在一系列应用中有用。在另一个实施例中，进料器套筒具有8-12kn的强度。适当的进料器套筒可以以商标名称kalminex(rtm)从申请人处商业上购得。这种相对较低强度的套筒在管状主体增加预填时的切口深度(即，d3＞d1)的实施例中特别有用，这是因为管状主体更容易切入进料器套筒材料中。

在一个实施例中，进料器套筒包括与侧壁的基部分隔开的顶部。侧壁和顶部一起限定用于在铸造期间容纳液态金属的空腔。在一个这种实施例中，顶部和侧壁一体地形成。可选地，侧壁和顶部可分离，即顶部为盖子。在一个实施例中，侧壁和顶部都由进料器套筒材料制成。进料器套筒有多种形状，包括圆柱体、椭圆形和圆顶形状。这样，侧壁可以与进料器套筒的纵向轴线平行或成一定角度。顶部(如果存在的话)可以是平顶、圆顶、平顶穹顶或任何其他合适的形状。

套筒的顶部可以被封闭，使得进料器套筒空腔被封闭，并且所述进料器套筒空腔还可以包含部分地延伸穿过进料器的顶部部分(与基部相对)的凹部(盲孔)，以帮助将进料器系统安装在连接到模具模型的模制销上。可选地，进料器套筒可以具有延伸穿过整个进料器顶部的孔口(开孔)，使得进料器空腔打开。所述孔口必须足够宽以容纳支撑销，但足够窄以避免砂在模制期间进入进料器套筒空腔。所述孔口的直径可以与进料器套筒空腔的最大直径进行比较(均在垂直于进料器套筒的纵向轴线的平面中测量)。在一个实施例中，孔口的直径不大于进料器套筒空腔的最大直径的40％、30％、20％、15％或10％。

在使用中，通常将进料器系统放置在支撑销上，以在砂被压缩和预填之前将进料器系统保持在模具模型板上的所需位置。在预填时，套筒朝向模具模型表面移动，并且如果固定，销可以刺穿进料器套筒的顶部，或者当套筒向下移动时，所述套筒可以简单地横过孔口或凹部。顶部与销的该移动和接触会导致套筒的小碎片脱落并落入铸造空腔中，从而导致铸造表面光洁度差或铸件表面局部污染。这可以通过用中空插入件或内部套环对顶部中的孔口或凹部加衬里来克服，其中所述中空插入件或内部套环可以由各种合适的材料(包括金属、塑料或陶瓷)制成。因此，在一个实施例中，进料器套筒可以被修改为包括内部套环，所述内部套环给进料器的顶部中的孔口或凹部加衬里。在套筒已经制造之后，该套环可以插入套筒顶部中的孔口或凹部中，或者可选地，在套筒的制造期间并入套筒材料，由此套筒材料被围绕套环芯射或模制，然后套筒被固化并将套环固定到适当位置。这种套环可以保护套筒免受模制和预填期间支撑销可能造成的任何损坏。

本发明还存在于根据第一方面的实施例的进料器系统中使用的进料器套筒。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于金属铸件中的进料器套筒，所述进料器套筒具有纵向轴线并包括基本上围绕纵向轴线延伸的连续侧壁和基本上横过纵向轴线延伸的顶部，所述侧壁和顶部一起限定用于在铸造期间容纳液态金属的空腔，

其中，侧壁具有与顶部分隔开的基部，并且(i)齿形切口从基部延伸或者(ii)沟槽从基部延伸到侧壁中。

关于第一方面的以上评论也适用于第二方面，除了第二方面的进料器套筒必须包括顶部且必须包括齿形切口或沟槽之外。应该理解的是齿形切口/沟槽远离基部并朝向顶部延伸。

在一个实施例中，沟槽具有一致的宽度。可选地，沟槽具有不一致的宽度。在一个这样的实施例中，沟槽向内成锥形，即远离侧壁的基部变细。在特定实施例中，锥形沟槽的使用可能是有用的。例如，锥形沟槽可以帮助管状主体磨蚀进料器套筒材料。

在一个实施例中，孔口(开孔)延伸穿过进料器顶部。在一个这样的实施例中，内部套环对孔口加衬里。如上所述，当进料器套筒与支撑销一起使用时，该实施例是有用的。

在一个实施例中，顶部被封闭，即没有孔延伸穿过进料器顶部。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于制备模具的方法，所述方法包括以下步骤：

将第一方面的进料器系统放置在模型上，进料器系统包括安装在管状主体上的进料器套筒；

进料器套筒具有第一端部和第二端部以及基本上在第一端部与第二端部之间延伸的纵向轴线，进料器套筒包括基本上围绕纵向轴线延伸的连续侧壁，所述侧壁限定用于在铸造期间容纳液态金属的空腔，侧壁在管状主体的第一端部处具有基部；

管状主体限定穿过该管状主体的开孔，所述开孔用于将空腔连接到铸件，

其中，切口从基部延伸到侧壁中至第一深度，并且管状主体突出到切口中至第二深度，第二深度等于或小于第一深度，并且管状主体具有与切口内的进料器套筒的表面接触的至少一个磨蚀区域；

采用模具材料围绕模型；

压紧模具材料；和

从压紧的模具材料上移除模型以形成模具；

其中，所述压紧模具材料的步骤包括将压力施加到进料器系统，使得磨蚀区域磨损进料器套筒的与该磨蚀区域接触的表面，使得管状主体被推向管状主体的第二端部。

模具可以是水平分开或垂直分开的模具。如果用于垂直分开的模制机(例如，由disaindustriesa/s制造的disamatic无砂箱模制机)中，当在正常的模具制造循环期间处于水平位置时，进料器系统通常被放置在摆动(模型)板上。套筒可以通过手动或自动使用机器人放置在水平模型或摆动板上。

当进料器系统用于水平分开的模具时，可以使进料器套筒在管状主体上平衡。然而，为了运输期间的便利，仍然理想的是在使用之前采用粘合剂将部件保持在适当位置。类似地，当进料器套筒用于垂直分开的模具中时，通常希望在预填之前采用粘合剂来保持进料器套筒和管状主体之间的接触。

上述有关第一和第二方面的评论也适用于第三方面。

在一个实施例中，第二深度小于第一深度，即管状主体部分地突出到切口中。管状主体磨损切口的侧面并进一步移动到切口中。在一系列实施例中，管状主体被进一步推动到切口中至第三深度(d3)，第三深度为第一深度的至少50％、60％、70％、80％或90％。在一系列实施例中，第三深度不大于第一深度的100％、90％、80％或70％。

在一个实施例中，第二深度等于第一深度，即管状主体完全突出到切口内。管状主体在切口的基部处磨蚀进料器套筒的主体，从而有效地使切口更深。在一系列实施例中，管状主体被推动到进料器套筒中至第三深度(d3)，第三深度为第一深度的至少101％、105％或110％。在一系列实施例中，第三深度不大于第一深度的115％、110％、105％或103％。应该理解的是需要磨蚀来引起进料器套筒和管状主体的相对移动，但应该被控制以避免潜在的铸造缺陷。

在一系列实施例中，所述压紧模具材料的步骤包括施加至少30n/cm²、60n/cm²、90n/cm²、120n/cm²或150n/cm²的预填压力(如在模型板处所测量)。

在一个实施例中，模具材料为粘土砂(通常称为生砂)，所述粘土砂通常包含诸如钠或钙的膨润土的粘土、水和其他添加剂(例如，煤灰和谷物粘合剂)的混合物。可选地，模具材料为含有粘合剂的模砂。

附图说明

现在将仅通过参照附图的示例来说明本发明的实施例，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的进料器系统的示意图；

图2a是根据本发明的另一个实施例的进料器系统的示意图；

图2b是来自图2a的进料器系统的管状主体；

图3a是用于使用图3b和图3c的进料器系统的管状主体；

图4是用于根据本发明的进料器系统中的管状主体；以及

图5a示出用于图5b的进料器系统中的进料器套筒。

具体实施方式

参照图1，示出进料器系统10，所述进料器系统包括安装在管状主体14上的具有8-12kn强度的进料器套筒12。进料器套筒12具有连续的侧壁16，所述连续的侧壁基本上围绕纵向轴线z延伸；侧壁16限定用于在使用中容纳熔融金属的空腔。所述侧壁具有基部16a，具有平行侧面的沟槽18从所述基部延伸至深度d1。沟槽18与空腔分离。

管状主体14由钢板压制而成，并且限定了穿过所述管状主体的开孔(孔轴线沿着纵向轴线z)。管状主体14在其远离进料器套筒的端部处成锥形，以形成与成型模型板22接触的进料器颈部20。管状主体的相对端部24被削尖以形成突出到沟槽18中的圆形刀片，并且与进料器套筒12接触。管状主体14突出到沟槽的全部深度(d2＝d1)。在预填时，管状主体14的尖端24切入进料器套筒12中，从而将沟槽的深度增加到d3(以虚线示出)并允许进料器套筒移动到更接近铸件。

模制销26的顶部位于套筒12的顶部30中的互补凹部28中，并且在预填时，随着套筒12向下移动，模制销26的顶部刺穿在顶部30的顶部处的薄部分。如果需要的话，可以将套环装配在凹部28中，以避免当销26刺穿顶部30时套管断开的碎片风险。可选地，窄孔可以延伸穿过顶部30而代替凹部28，从而容纳支撑销26。在这种情况下，所述孔将具有与进料器套筒空腔的最大直径的大约15％相对应的直径。

参照图2a，示出进料器系统32，所述进料器系统包括安装在管状主体36上的具有至少20kn的强度的进料器套筒34。进料器套筒34具有连续的侧壁38，所述侧壁基本上围绕纵向轴线z延伸以限定进料器套筒空腔。侧壁具有基部38a，锥形沟槽40从基部延伸至第一深度d1。沟槽40在基部38a处具有其最大宽度。

管状主体36由钢板压制而成，并限定穿过该管状主体的开孔(孔轴线沿着纵向轴线z)。管状主体36在其远离进料器套筒的端部处成锥形以形成进料器颈部42，并且在其基部处具有位于模型板22的表面上的超向内部的唇缘或凸缘44。在使用中，这会在由此产生的金属进料器颈部中产生凹口，以方便其移除(敲除)。管状主体的相对端部46突出到沟槽40中至第二深度d2。管状主体36通过四个鳍状部48保持在适当位置，所述鳍状部从管状主体的侧面突出并与沟槽40内的进料器套筒34接触。管状主体36的横截面在图2b中示出。鳍状部48被削尖以提供研磨区域且还用作保持装置。

在预填时，在轴线z的方向上施加力，并且鳍状部48在沟槽40内刮擦进料器套筒的侧面。管状主体36被进一步推入沟槽40中至深度d3(d3＜d1)。

参照图3a，提供了用于本发明的进料器系统中的管状主体50。管状主体50在第一端部处向内成锥形以形成进料器颈部52。管状主体的主侧壁56为截头圆锥形，朝向第二端部54向外成锥形。端部54用作使用中的研磨区域并可以在需要时被削尖。

参照图3b，进料器套筒34(如图2所示)安装在管状主体50上以提供进料器系统。管状主体50的向外成锥形的端部突出到沟槽40中至深度d2。向外的锥形确保管状主体50接触沟槽40的侧面，从而提供摩擦配合。在预填时，管状主体50被进一步推入沟槽40中至深度d3(d3＜d1)，并且端部54在沟槽40内磨损进料器套筒34的表面。

参照图3c，进料器套筒58安装在管状主体50上以提供进料器系统。进料器套筒58具有基本上围绕纵向轴线z延伸的连续侧壁60；侧壁16限定用于在使用中容纳熔融金属的空腔。侧壁具有基部60a，切口62从基部60a延伸至深度d1。切口62的端部由凸缘34a限定。切口62与进料器套筒空腔邻接，并且具有从轴线z径向测量的宽度w。管状主体的向外成锥形的端部54突出到切口34中至深度d2。向外的锥形确保管状主体50接触切口34的侧面并从而提供摩擦配合。在预填时，管状主体50被进一步推入切口34中至深度d3(d3＜d1)，并在切口内磨损进料器套筒58的表面。

参照图4a，提供管状主体64的横截面。如前所述，管状主体在一个端部处成锥形以形成进料器颈部66。管状主体64的相对端部向内折叠以形成重叠部68。重叠部68提供磨蚀表面。图4b提供显示圆形横截面的管状主体的俯视图。管状主体64可以与具有沟槽(包括平行或锥形)的进料器套筒一起使用，以使所述管状主体部分地突出到沟槽中。

图5a示出从用于进料器系统中的进料器套筒70的下方观察的视图。进料器套筒具有圆形横截面，并且包括限定空腔的连续侧壁72。侧壁的基部72a具有不一致深度的切口74，所述切口为城堡形。如从基部72a所测量，交替的第一区域74a和第二区域74b分别具有d1和(d1+x)的深度。

图5b示出包括安装在管状主体76上的进料器套筒70的进料器系统。在一个端部处，管状主体76成锥形以形成进料器颈部78(所述颈部具有与其他实施例中所示的轮廓不同的轮廓)。进料器颈部78被认为对管状主体提供额外的刚性。管状主体的相对端部具有尖端80，所述尖端突出到进料器套筒中，使得尖端80在深度d1处邻接切口74的第一区域74a。在预填时，管状主体68进一步切入进料器套筒材料中，并且较深切口的存在使得进料器套筒更易于磨损。