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Dokumentenidentifikation DE60301947T2 13.07.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001470262
Titel Verwendung von Neuregulin-ß als Indikator und/oder Target
Anmelder Cymat Corp., Mississauga, Ontario, CA
Erfinder NICHOL, Scott, Etobicoke, CA
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Aktenzeichen 60301947
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, SI, SK
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 31.01.2003
EP-Aktenzeichen 037013794
WO-Anmeldetag 31.01.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/CA03/00117
WO-Veröffentlichungsnummer 2003064711
WO-Veröffentlichungsdatum 07.08.2003
EP-Offenlegungsdatum 27.10.2004
EP date of grant 19.10.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.07.2006
IPC-Hauptklasse C22C 1/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse C22C 1/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B22D 27/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Gießen von Gegenständen aus Metallschaum gerichtet.

BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK

Bei der Herstellung von Produkten wie beispielsweise Fahrzeugen etc. besteht ein steigender Bedarf nach Komponenten, die aus Materialien mit einem hohen Festigkeit zu Gewicht-Verhältnis hergestellt sein sollen. Um diesen Anspruch zu erfüllen, wurde zur Herstellung derartiger Komponenten ein Schwerpunkt auf das Finden neuer Materialien gelegt, welche bezüglich des Gewichts wesentlich leichter sind, aber dennoch eine hohe Festigkeit aufweisen. Eines dieser vorgeschlagenen Materialien ist geschäumtes Metall.

Ein Metallschaum wird im Allgemeinen durch Erzeugen eines Gases in einem Metallschmelzebad gebildet, um einen Schaum aus geschmolzenem Metall zu bilden. Anschließend wird der Schaum extrahiert und abgekühlt. Ein Metallschaum bietet als Ersatz für ein Standardmetall vielfältige Vorteile wie beispielsweise das Erfüllen des oben beschriebenen Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht, hohe Stoß- oder Belastung-absorbierende Eigenschaften sowie Schall-absorbierende Eigenschaften. Der Stand der Technik lehrt beispielsweise unter den US-Patentnummern 5,221,324 und 5,622,542 verschiedene Verfahren zur Herstellung von Metallschaum. Die bekannten Verfahren zur Erzeugung des oben beschriebenen Gases umfassen unter anderem: (1) die Verwendung einer Gaszufuhrleitung, welche das Gas in das geschmolzene Metall einbläst oder einspeist; (2) die Verwendung von gaserzeugenden oder schäumenden Mitteln, welche Gas freisetzen, wenn sie erwärmt werden; und (3) ein Flügelrad zum Einziehen des erwünschten Gases in das Metallschmelzebad. Ebenfalls ist es aus dem Stand der Technik bekannt, ein geschmolzenes Metall mit einer Reihe von Additiven bereitzustellen, um den Schaum beim Erhalt der Integrität gebildeter Zellen zu unterstützen.

Obwohl der Stand der Technik verschiedene Verfahren zur Herstellung von Metallschaumplatten bereitstellt, welche zu gewünschten Abmessungen zugeschnitten werden können, gibt es nur eine sehr dürftige Lehre für Verfahren, den Schaum in dreidimensionale (3D) Formen mit komplexeren Geometrien zu formen. US-Patent Nr. 5,865,237 lehrt ein solches Verfahren. In dieser Referenz werden ein Metallpulver und ein Gas, welches ein Schäumungsmittel entwickelt, in einer Kammer erwärmt, um einen Metallschaum zu erzeugen. Während dieser Schaum erzeugt wird, wird das geschmolzene Gemisch in einen Formenhohlraum getrieben. Anschließend lässt man das Gemisch innerhalb der Form weiter schäumen, um so sicherzustellen, dass der Schaum das gesamte Volumen des Hohlraums ausfüllt.

Dieses aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren umfasst verschiedene Nachteile. Erstens muss das Verfahren nach einem Chargen-Verfahren durchgeführt werden. Das heißt, die Herstellung eines einzelnen Stückes umfasst jeden der Schritte vom Beladen der Kammer mit den nötigen Pulvern, dem Schmelzen der Pulver, dem Austreiben des Materials in die Gussform und abschließend die Vervollständigung des Schäumungsverfahrens, das Abkühlen der Gussform und das Extrahieren des fertigen Artikels. Aus diesem Grund ist das unter der Patentnummer 5,865,237 gelehrte Verfahren sehr zeitintensiv. Ferner erfordert der Schritt des Austreibens des geschäumten Materials in einen Formenhohlraum, dass eine Kraft auf die Schaumzellen angelegt wird. Diese Kraft würde unweigerlich zu einer Beschädigung von einigen der Zellen führen und daher einen Teil des Vorteils des geschäumten Materials verringern. Darüber hinaus erfordert das Patent die Verwendung eines Kolbens, um das geschäumte Material in die Gussform zu treiben. Da der gemäß dem '237 Patent aus Metall hergestellte Kolben, innerhalb der erhitzten Kammer bei einer Temperatur gehalten wird, die gewählt so ist, dass das geschmolzene Metall in einem geschmolzenen Zustand gehalten wird, ist es selbstverständlich, dass der Kolben aufgrund von durch Hitze verursachtem Schaden eine Tendenz zur Ausdehnung aufweist. Ferner muss die Überführung des geschäumten Materials zu einer sehr spezifischen Zeit im Verfahren durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass ein ausreichendes Schäumen nach der Überführung stattfindet. Schließlich erlaubt das Verfahren zum Austreiben von geschäumten Material in den Formenhohlraum, welches durch das '237 Patent gelehrt wird, nicht die präzise Dosierung eines derartigen Materials. Aus diesem Grund wäre die Größe und Dichte der Endprodukte nicht konsistent. DE 43 26 982 lehrt die Verwendung eines sich hin und her bewegenden Kolbens, um Schaum aus der Schäumungskammer in die Gussform zu überführen.

Die vorliegende Erfindung strebt nach Bereitstellung einer Vorrichtung zum Gießen von Metallschaum und nach einem Verfahren, welches wenigstens einige der Nachteile der im Fachbereich bekannten Verfahren abschwächt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung ist in den anhängigen Ansprüchen dargestellt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und andere Merkmale der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlich, wobei in dieser Bezug auf die angefügten Zeichnungen genommen wird, wobei:

1 ist eine Schnittzeichnung einer Gießvorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform in einer Schäumungsphase.

2 ist eine Schnittzeichnung einer Gießvorrichtung, nachdem eine Schaumprobe entnommen worden ist.

3 ist eine Schnittzeichnung einer Gussform in einer offenen Position mit einem Schaumtransferbehälter.

4 und 5 sind Schnittzeichnungen der Gussform in zwei Phasen während der Entfernung des Behälters.

6 ist eine Schnittzeichnung der Gussform in einer geschlossenen Position.

7A und 7B sind Schnittzeichnungen von oben bzw. von der Seite eines Schaumartikels vor dem Trimmen.

8 ist eine Schnittzeichnung einer Trimmpresse.

9A und 9B sind Schnittzeichnungen von oben bzw. von der Seite eines Schaumartikels nach dem Trimmen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine beheizte Kammer 10, die mit einem Bad für eine Metallschmelze 12 verbunden ist, in welcher ein geschmolzenes Metall 14 enthalten ist. Das Bad 12 wird bei einer Temperatur gehalten, welche ausreicht, um das Metall in einem geschmolzenen Zustand zu halten, wobei eine beliebige bekannte Heizvorrichtung verwendet wird. Ein Gaseinlass oder eine Einspritzöffnung 16 ist am unteren Ende des Bades 12 bereitgestellt, durch welche ein Gas 13 gepumpt wird. Das Gas 13 perlt durch das geschmolzene Metall 14, wobei es zur Bildung eines Schaums 18 aus dem geschmolzenen Metall 14 führt. Der Gasanschluss 16 kann eine durchlässige Düse umfassen, welche für Gas permeabel ist. Alternativ kann der Anschluss jede andere bekannte Struktur umfassen, welche es ermöglicht, Gas durch das geschmolzene Metall hindurchperlen zu lassen. Wie es im Fachbereich bekannt ist, führt das Aufsteigen von Gasblasen zu einem Schaum 18, welcher sich auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls 14 bildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bad 12 mittels einer Trennwand 20 in zwei Abschnitte aufgeteilt, wodurch ein Schaumbildungsabschnitt 22 des Bads gebildet wird. Wie gezeigt, ist der Gasanschluss 16 vorzugsweise unter dem Schaumbildungsabschnitt 22 positioniert, um zu erreichen, dass der Schaum 18 im Abschnitt 22 gebildet wird. Es wird erkannt, dass sich aufgrund des im Allgemeinen vertikalen Anstiegs der Gasblasen 13 die Schaumbildung vorzugsweise im Abschnitt 22 vollzieht. Um dies sicherzustellen, ist die Trennwand 20 teilweise im geschmolzenen Metall 14 eingetaucht.

Die Trennwand 20 umfasst eine gekrümmte Ablenkvorrichtung 24, welche ein Beispiel für ein Mittel darstellt, das zum Lenken des aufsteigenden Schaums 18 in Richtung auf die beheizte Kammer 10 geeignet ist. Innerhalb der Kammer 10 wird ein Schaumtransferbehälter oder ein Gießtiegel 26 bereitgestellt. Der Gießtiegel 26 ist mit einer Kolbenstange 28 verbunden, welche den Gießtiegel dazu bringt, sich innerhalb der Kammer 10 seitlich zu bewegen. Es ist selbstverständlich, dass jedes andere beliebige Mittel zum Bewegen des Gießtiegels 26 verwendet werden kann. Wie in 1 gezeigt, ist der Gießtiegel 26 zuerst nahe einer Seitenwand des Bads 12 positioniert. Ferner ist der Gießtiegel 26 innerhalb der Kammer 10 derart bereitgestellt, dass die Öffnung 30 des Gießtiegels 26 sich im Allgemeinen auf der gleichen Höhe wie die Seitenwandöffnung des Bads 12 befindet. Eine solche vertikale Positionierung wird bereitgestellt, um es dem Schaum 18, welcher durch die Ablenkvorrichtung 24 gelenkt wird, zu ermöglichen, in den Gießtiegel 26 einzutreten und diesen zu füllen. Es wird erkannt, dass jede andere beliebige Orientierung des Gießtiegels 26 möglich ist, während der das Befüllen des Gießtiegels mit Schaum 18 noch immer möglich ist. Beispielsweise kann in einer anderen Ausführungsform der Gießtiegel etwas über dem Bad 12 positioniert sein, oder es kann ein weiterer Umlenkmechanismus verwendet werden, um den Schaum dazu zu bringen, den Gießtiegel 26 zu befüllen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann der Schaum 18 in den Gießtiegel geschöpft werden oder anderweitig dort bereitgestellt werden. Es ist selbstverständlich, dass die Ablenkvorrichtung 24 von jeder beliebigen Form oder Orientierung sein kann, welche dem oben beschriebenen Zweck dient.

Nachdem der Gießtiegel 26 mit der Schaumprobe 27 befüllt ist, wird die Stange 28 zurückgezogen, wodurch der Gießtiegel aus der Kammer 10 zurückgezogen wird. 2 veranschaulicht das erfindungsgemäße System, wobei der Gießtiegel 26 zurückgezogen ist. Wie dargestellt, wird eine Seitenwand 32 gegenüber dem Bad 12, der beheizten Kammer 10 bereitgestellt mit einer verschließbaren Öffnung 34 durch welche der Gießtiegel 26 hindurch treten kann. Es ist selbstverständlich, dass die Öffnung 34 vorzugsweise in einer geschlossenen Position gehalten wird, wie es in 1 gezeigt ist, bis der Gießtiegel 26 hindurch tritt, wie es in 2 gezeigt ist. Auf diese Weise wird Hitzeverlust aus der Kammer 10 minimiert. Jedoch wird erkannt, dass die Öffnung 34 auch im offenen Zustand gehalten werden kann, und dass andere Mittel verwendet werden können, um die Temperatur innerhalb der Kammer 10 beizubehalten. Ferner sind, wie 2 gezeigt, die Abmessungen der Öffnung 34 derart gewählt, dass sie die Aussparung für den Gießtiegel 26 minimieren. Auf diese Weise dient das obere Ende 31 der Öffnung dazu, jeglichen Schaum, der die Höhe der Gießtiegelöffnung 30 übersteigt, abzukratzen, wenn der Gießtiegel 26 zurückgezogen wird. Auf diese Weise ist das Volumen der Schaumprobe 27, welche durch den Gießtiegel 27 zurückgezogen wird, von einer Extraktion zur nächsten gleichmäßig. Ferner bleibt durch Verwendung eines derartigen Abkratzschrittes ohne eine Verdichtung des Schaums in den Gießtiegel die Integrität der schaumbildenden Zellen erhalten.

Es ist auch selbstverständlich, dass das Halten der Kammer 10 in einem beheizten Zustand den Zweck verfolgt, sicherzustellen, dass man es dem Schaum 18 nicht ermöglicht, sich abzukühlen und sich zu verfestigen, bis der Schritt zur Formgebung abgeschlossen ist (wie es unten weiter beschrieben wird). In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kammer 10 bei einer Temperatur von etwa 500 bis 700°C gehalten.

2 zeigt auch ein Becken 36 mit geschmolzenem Metall und Schaum, der aus dem Bad 12 überquillt und sich am Boden der Kammer 10 sammelt. Es wird erkannt, dass ein derartiger Überlauf im Bad 12 wieder verwendet werden kann.

3 zeigt den Gießtiegel vollständig aus der Kammer 10 zurückgezogen und zwischen zwei Hälften einer Gussform 39 positioniert. Die Gussform 39 umfasst eine erste Hälfte 38 und eine zweite Hälfte 40. Jede der beiden Hälften der Gussform 39 wird mit einem Hohlraum 42 bzw. 44 bereitgestellt, welche miteinander einen Formenhohlraum bilden, der der äußeren Form des zu formenden Artikels entspricht. Jeder der beiden Hohlräume 42 und 44 ist mit einer teilweisen Einkerbung 45 versehen. Wenn die Formenhälften zusammengebracht werden, verbinden sich die Einkerbungen 45 um Raum für einen Überfluss um den Artikel zu bilden. Dies wird weiter unten ausführlicher beschrieben.

Nachdem der Gießtiegel wie in 3 zwischen den beiden Gusshälften positioniert ist, werden die Inhalte des Gießtiegels anschließend in einen der Hohlräume der Gussformhälften gegossen werden. Vorzugsweise werden die Gussformhälften unter und über dem Gießtiegel bereitgestellt, so dass der Gießtiegel nur einfach in den unteren Formenhohlraum geleert werden zu braucht.

Die 35 veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform des Gießtiegels 26, welcher konzipiert ist, um das Leeren der Schaumprobe 27 in den Formenhohlraum zu erleichtern. In dieser Ausführungsform ist der Gießtiegel in vier Abschnitten ausgebildet, wobei zwei Stücke den Boden bilden, 46 und 48, und zwei Stück die Seiten bilden, 50 und 52. Wenn die Stücke 46, 48, 50 und 52 miteinander verbunden sind, bilden sie wie in 3 gezeigt den vollständigen Gießtiegel. Wenn die Schaumprobe 27 in den Formenhohlraum geleert werden soll, wird der Gießtiegel 26 durch Lösen der Verbindung der verschiedenen Stücke demontiert. In einer Ausführungsform beginnt wie in den 4 und 5 gezeigt das Demontageverfahren mit den Bodenstücken 46 und 48, welche voneinander durch Auseinanderschieben zuerst getrennt werden, wobei sich die Trennung der Seitenstücke 50 und 52 in ähnlicher Weise anschließt. Die anfängliche Entfernung der Bodenstücke stellt sicher, dass die Schaumprobe 27 für das Gießen in den Formenhohlraum in der gewünschten Größe beibehalten wird.

6 zeigt die Gussform 39 in einer geschlossenen Position, umfassend die Schaumprobe 27 innerhalb des Formenhohlraums. Wenn sich die Gussform 39 in der geschlossenen Position befindet, vereinigen sich wie gezeigt die Einkerbungen 45 um, wie oben beschrieben, Raum für einen Überfluss 54 zu bilden, in welchen jeder überflüssige Schaum fließt, der die Volumenkapazität des Formenhohlraums übersteigt. Nachdem die Gussform abgekühlt ist, kann der geformte Artikel aus Metallschaum entfernt werden.

In der bevorzugten Ausführungsform wird die Gussform 39 aus Sand gebildet, wie es im Fachbereich üblich ist. Sand bietet beim Bilden von Gussformen verschiedene Vorteile, einschließlich niedriger Material- und Gussformherstellungskosten und einer auch sehr niedrigen Wärmeübertragung. Im Hinblick auf den letzten Aspekt ermöglicht Sand als schwacher Wärmeleiter, dass Schaum innerhalb der Gussform nahe seiner Temperatur im geschmolzenen Zustand verbleibt. Jedoch ist es selbstverständlich, dass die Gussform aus Sand auch durch eine Gussform aus Stahl ersetzt werden kann. Solche Gussformen aus Stahl würden eine Beheizung erfordern, wie es im Fachbereich bekannt ist, um so ein vorzeitiges Abkühlen und Härten des Schaums zu verhindern. Verfahren zur Verwendung von Gussformen aus Stahl werden beispielsweise in US-Patent Nr. 5,865,237 gelehrt.

Es ist selbstverständlich, dass während des Transfers der Schaumprobe 27 aus der beheizten Kammer in die geschlossene Gussform der Schaum bei Schmelztemperatur gehalten werden sollte, um den Schaum in einem formbaren, geschmolzenen Zustand zu halten. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Abkühlen des geschmolzenen Schaums durch schnelles Überführen der Schaumprobe zu der Gussform und Vervollständigung des Gussverfahrens verhindert. Eine derartige schnelle Überführung vermeidet das Erfordernis nach Bedarf für externe Wärme. Darüber hinaus würde, da die Gussform vorzugsweise aus Sand gebildet wird, der durch Feuchtigkeit zusammengehalten wird, jegliche externe Wärme zur Verdampfung der Feuchtigkeit und zum Kollaps der Gussform führen. In einer anderen Ausführungsform kann der Abschnitt, in welchem der Gießtiegel bewegt wird, in einer zu der von Kammer 10 ähnlichen Weise beheizt werden, um zu verhindern, dass die Schaumprobe abkühlt. In einem solchen Fall ist es selbstverständlich, dass für den Fall, dass eine Gussform aus Sand verwendet wird, die Gussform selbst aus den oben erwähnten Gründen nicht beheizt wird. Ferner wird erkannt, dass, falls Gussformen aus Metall verwendet werden, der vollständige Abschnitt der Gießtiegelpassage und die Gussform selbst bis auf die erwünschte Temperatur erwärmt werden können. In einem derartigen Fall kann die Gussform nach dem Verschließen abgekühlt werden, um ein Aushärten des Gussschaums zu ermöglichen.

7A und 7B zeigen eine Ansicht von oben bzw. von der Seite eines Schaumartikels 58, der aus der Gussform gemäß 6 entfernt wurde. Wie gezeigt, umfasst der Artikel 58 einen Ring 60, der den überschüssigen Schaum, welcher im Raum für den Überfluss 54 enthalten war, umfasst.

8 zeigt eine Trimm- oder Glättpresse 62 zum Entfernen des Rings 60 vom geformten Artikel. Die Presse 62 umfasst eine Fundamentplatte 64 zum Tragen des Artikels 58, welche eine erste Klinge 66 aufweist. Der Artikel wird auf der Fundamentplatte 64 positioniert, so dass der Ring 60 auf der ersten Klinge 66 ruht. Die Presse umfasst auch einen Pressbereich 68 mit einer zweiten Klinge 70, welche mit der ersten Klinge 66 zusammenwirkt, um ein Kneifmittel zu bilden. Die Fundamentplatte 64 und der Pressabschnitt 68 sind beide mit einem Hohlraum zwischen ihren entsprechenden Klingen versehen, um den Artikel 58 aufzunehmen. Im Betrieb wird der Artikel 58 auf der Fundamentplatte 64, wie kurz zuvor gezeigt, positioniert. Der Pressabschnitt 68 wird anschließend auf die Fundamentplatte 64 zubewegt, so dass die beiden Klingen miteinander in Kontakt gebracht werden. Auf diese Weise wird durch die Schneideinwirkung der zusammenwirkenden Klingen 66 und 70 der Ring 60 vom Artikel 58 abgekniffen oder abgeschnitten.

9A und B zeigt den Artikel nach dem Trimmverfahren.

In der obigen Beschreibung wurde das Schäumungsverfahren unter Verwendung eines Gaszuführanschlusses in das Bad für die Metallschmelze beschrieben. Jedoch wird erkannt, dass jedes andere Schäumungsverfahren verwendet werden kann. Beispielsweise kann ein Metallschaum durch Verwendung von Schäumungsmitteln in einem geschmolzenen Metall anstelle eines Gaszuführmittels erzeugt werden, wie es im US Patent 5,865,237 und anderen Referenzen gelehrt wird. Ferner können dem geschmolzenen Metall verschiedene Additive zugesetzt werden, die dafür bekannt sind, den daraus gebildeten Schaum zu stabilisieren. In einer anderen Ausführungsform kann ein Laufrad in dem Bad 12 bereitgestellt werden, welches Luft in das geschmolzene Metall einzieht. In anderen Ausführungsformen kann der erfindungsgemäße Gasanschluss 16 auch ein rotierendes Laufrad oder eine vibrierende Düse umfassen.

Wie es für den Fachmann selbstverständlich ist, kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um Artikel aus Metallschäumen mit variierenden Dichten zu bilden. Die Dichte des Schaums (welche eine Funktion der Größe und der Wandstärke der Zellen ist, welche den Schaum bilden) hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, wie beispielsweise der Geschwindigkeit der Gaszugabe, der Menge und der Art der Schäumungsadditive, die dem geschmolzenen Metall zugegeben werden.

Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gussform ist in den 10 und 11 gezeigt, worin Elemente, welche mit den vorhergehenden Figuren gemeinsam sind, mit einer gemeinsamen Referenznummerierung gezeigt sind. In dieser Ausführungsform wird eine Gussform allgemein mit 74 dargestellt. Die Gussform 74 umfasst einen Matrizenabschnitt 76, welche mit der Form des zu formenden fertigen Gegenstands übereinstimmt, und einen Schachtabschnitt oder ein Aufstiegsrohr 80. Der Schachtabschnitt 80 dient dazu, den Schaum 27 aus dem Gießtiegel 26 zu leiten. Wie oben beschrieben, ist der Gießtiegel 26 vorzugsweise wie oben beschrieben, in vier Abschnitte unterteilt, nämlich die Seitenwände 50 und 52 und dem Boden, der durch die Stücke 46 und 48 gebildet wird. In 10 sind die Bodenstücke 46 und 48 in der getrennten Position gezeigt, was es dem Schaum 27 ermöglicht, in die Gussform zu fallen. Während dieses Verfahrens lenkt die innere Wand 82 des Schachtabschnitts 80 der Gussform 74 den Schaum in den Matrizenabschnitt 76. Die Gussform 74 kann aus Stahl, Keramik, Graphit, Sand oder anderen Materialien gebildet werden.

In einer anderen Ausführungsform kann ein Kolben (nicht gezeigt) verwendet werden, um den Schaum 27 in die Matrizenabschnitt 76 zu treiben. Es ist selbstverständlich, dass ein derartiger Kolben mit den Abmessungen des Schachtabschnitts 80 übereinstimmt. Der Kolben kann aus feuerfestem Materialien hergestellt sein. Alternativ kann die Gussform 74 Vibrationen ausgesetzt werden, um den Schaum 27 in den Matrizenabschnitt 76 zu treiben. In anderen Ausführungsformen kann der Schaum unter Verwendung von Vakuum, durch Anlegen von Luftdruck oder durch Drehen der Gussform in den Abschnitt getrieben werden. Verschiedene andere Mittel sind für den Fachmann offensichtlich.

11 zeigt die Gussform 74 nachdem der der Schaum an den Matrizenabschnitt 76 abgegeben wurde. Der Gießtiegel ist in dieser Figur nicht gezeigt.

Wie erkannt werden kann, braucht die Gussform dieser Ausführungsform nicht verschlossen zu sein, um das Endprodukt zu bilden. Jedoch ist die Gussform trennbar, um so die Entfernung des geformten Produkts zu ermöglichen. Es wird auch erkannt werden, dass das Größenverhältnis des Schachtabschnitts vergrößert dargestellt wurde, um die Merkmale der Gussform hervorzuheben und dass die tatsächlichen Größenverhältnisse und Abmessungen vom zu formenden Endprodukt abhängig sind und durch den Fachmann leicht bestimmt werden können.

12 zeigt einen Artikel 84, der in der Gussform gemäß den 10 und 11 geformt wurde. Wie zu sehen ist, kann ein Abschnitt 86 des geformten Artikels 84 dem unteren Abschnitt des Schachtabschnitts 80 der Gussform 74 entsprechen. Wie oben beschrieben kann dieser Abschnitt 86 des Artikels leicht durch Abschneiden oder andere Mittel getrimmt werden, was zum fertigen gewünschten Artikel 87 führt, wobei dessen äußere Form der Form des Matrizenabschnitts oder des Hohlraums 76 entspricht. Das Größenverhältnis des getrimmten Abschnitts 86 wurde wiederum vergrößert dargestellt, um diese Ausführungsform zu verdeutlichen.

Wiederum auf 10 Bezug nehmend, ist der Matrizenabschnitt 76 der Gussform 74 mit einer Öffnung oder einer Vertiefung 88 zum Sammeln von jeglichem flüssigen Metall, welches nicht geschäumt wurde, versehen. 11 veranschaulicht die Vertiefung 88, worin flüssiges, nicht geschäumtes Metall gesammelt wird. 12 veranschaulicht ein festes Metallstück 90, welches dem geschmolzenen Metall, das sich in der Vertiefung 88 sammelt, entspricht. Es ist selbstverständlich, dass ein derartiges äußeres Teil 90 vom gewünschten fertigen Artikel leicht abgeschnitten werden kann.

13 veranschaulicht eine Gussform 92 in der offenen Position, nachdem der gewünschte Artikel geformt wurde. Die Gussform umfasst eine Metallummantelung 94, deren Inneres mit Sand 96 gefüllt ist. Der innere Abschnitt der Gussform umfasst einen Matrizenhohlraum 98, der im Sand ausgebildet ist. Das obere Ende der Gussform ist mit einem Schacht oder einem Lenkmittel, wie oben beschrieben, versehen, welches aber nicht in 13 gezeigt ist. Das untere Ende der Gussform umfasst wie oben beschrieben eine Vertiefung 100. Wie gezeigt, weist die Vertiefung eine „Taubenschwanz"(„dove tail")-Form auf.

14 stellt einen Artikel 102, der in der Gussform gemäß 13 geformt wurde, vor der Fertigstellung dar. Wie zu sehen ist, umfasst der Gegenstand 102 ein erstes Ende 104, das der Form eines Abschnitts des Schachts entspricht (wie oben beschrieben). Ein zweites Ende 106 entspricht dem flüssigen Metall, das in die Vertiefung 100 eintrat.

15 veranschaulicht den Artikel 102 gemäß 14 nach dem Trimmen des ersten und zweiten Endes.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Gießverfahren bereit, welches nicht erfordert, dass der Schaumerzeugungsschritt wie im Stand der Technik unterbrochen wird. Deshalb ermöglicht die Erfindung ein kontinuierliches Verfahren zur Erzeugung von Schaum, von dem Anteile entnommen werden und in eine Gussform gegossen werden können. Es wird erkannt, dass in einer anderen Ausführungsform eine Vorrichtung mit mehreren Gießtiegeln bereitgestellt werden kann, wobei jeder Gießtiegel Proben aus der gleichen Kammer entnimmt, wobei dies aber in aufeinander folgenden Schritten geschieht. Derartige Gießtiegel setzen anschließend die entsprechenden Proben in verschiedenen Gussformen ab. Auf diese Weise stellt die Erfindung ein kontinuierliches Verfahren zum Gießen von Artikeln aus geschäumtem Metall bereit.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Metall Aluminium. Es wird erkannt, dass erfindungsgemäß jedes andere beliebige Metall verwendet werden kann.

Obwohl die Erfindung unter Bezug auf bestimmte spezifische Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden verschiedene Veränderungen davon dem Fachmann offensichtlich sein, wobei hierdurch nicht vom Umfang der Erfindung, wie er in den hier angefügten Ansprüchen dargelegt ist, abgewichen wird.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Gießen eines Gegenstands aus Metallschaum umfassend,

    – ein Bad für eine Metallschmelze, welches geschmolzenes Metall enthält;

    – ein Mittel zur Erzeugung von Metallschaum, der in dem geschmolzenen Metall bereitgestellt wird;

    – wobei das Mittel zur Erzeugung eines Schaums in einer Schäumungskammer in fluider Verbindung mit dem Bad bereitgestellt wird;

    – ein Schaumtransferbehälter zur Aufnahme einer Probe des durch das Mittel zur Schäumung erzeugten Schaums, wobei der Behälter geeignet ist zwischen dem Innenraum und der Außenseite der Schäumungskammer hin und her bewegt zu werden;

    – ein Mittel zum Entnehmen des Schaumtransferbehälters aus der Schäumungskammer und

    – eine Gussform mit einem Formenhohlraum, der eine Form, welche zu dem Gegenstand komplementär ist, aufweist, wobei die Formenhöhlung zur Aufnahme der Schaumprobe aus dem Schaumtransferbehälter geeignet ist.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Kammer beheizt ist, um den Schaum in einem geschmolzenen Schaumzustand zu halten.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, worin das Metall Aluminium ist und die Kammer bei einer Temperatur von etwa 500 bis 700°C gehalten wird.
  4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Kammer eine Öffnung umfasst, um eine Passage des Schaumtransferbehälters zu ermöglichen.
  5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 ferner umfassend ein Mittel zur Dosierung, um ein zuvor festgelegtes Volumen der Schaumprobe im Schaumtransferbehälter bereitzustellen.
  6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin das Mittel zur Erzeugung eines Schaums einen Gaseinlasskanal umfasst.
  7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin das Mittel zur Erzeugung eines Schaums eine gasdurchlässige Düse, die mit eines Gasquelle verbunden ist, umfasst.
  8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin das Mittel zur Erzeugung eines Schaums ein rotierendes Laufrad umfasst, das Auslässe zum Einleiten des Gases als Blasen in den geschmolzenen Metallschaum aus einer Gasquelle aufweist.
  9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin das Mittel zur Erzeugung eines Schaums einen hitzeaktivierten chemischen Schaumbildner, der im geschmolzenen Metall gelöst ist, umfasst.
  10. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin das Mittel zur Erzeugung eines Schaums ein rotierendes Laufrad zum Tiefziehen von Luft in das geschmolzene Metall aufweist.
  11. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 ferner umfassend ein Mittel zur Extraktion des im Schaumtransferbehälter enthaltenen Schaums.
  12. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 ferner umfassend ein Mittel zur Leitung der Schaumprobe in den Schaumtransferbehälter.
  13. Verfahren zum Giessen eines Gegenstands aus einem Metallschaum umfassend

    – Bereitstellen eines geschmolzenen Metalls in einem Bad für geschmolzenes Metall;

    – Erzeugung eines Schaums aus dem geschmolzenen Metall in einer Schäumungskammer;

    – Aufnehmen einer Probe aus dem Schaum in einem Schaumtransferbehälter, wobei der Schaumtransferbehälter geeignet ist zwischen dem Innenraum und dem Äußeren der Schäumungskammer hin und her bewegt zu werden;

    – Entnehmen des die Schaumprobe enthaltenden Schaumtransferbehälters aus der Schäumungskammer;

    – Transportieren der Schaumprobe zu einer Gussform;

    – Absetzen der Schaumprobe in der Gussform,

    – Kühlen der Gussform und

    – Entnehmen des geformten Gegenstands.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, worin der Schaumtransferbehälter ein Gießtiegel ist.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 13, worin die Probe ein vorher festgelegtes Volumen aufweist.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 15, worin das vorher festgelegte Volumen der Probe durch Abmessen der Schaummenge, die zu der Gussform transportiert wird, erreicht wird.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 13 ferner umfassend das Beschneiden des geformten Gegenstands, um überschüssiges Material zu entfernen.
  18. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Schaumtransferbehälter eine Grundfläche, die zwischen einer offenen und einer geschlossenen Einstellung betriebsfähig ist, umfasst und worin der Transfer des Schaums in die Gussform durch Öffnen dieser Grundfläche erreicht wird.
  19. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Gussform außerhalb der Schaumkammer angeordnet ist.
  20. Verfahren gemäß Anspruch 13, worin das Absetzen von Schaum das Positionieren des Schaumtransfer-Behälters über der Gussform und Fallenlassen des Schaums in die Gussform umfasst.
  21. Verfahren gemäß Anspruch 13, worin das Absetzen des Schaums ein Treiben des Schaums aus dem Schaumtransferbehälter umfasst.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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