阅读说明：本技术 具有固体的金属 (With solid metal ) 是由 M.贾思特 于 2019-06-28 设计创作，主要内容包括：用于制造向其添加了固体的金属或金属合金,优选地为用于铸造部件(优选地为压铸部件)的铸造的轻金属或轻金属合金的方法和装置,其包括步骤：借助于溶化设备(2)将金属或金属合金熔化,借助于供给线(3)将铸造熔化物输送到待填充的铸造模具(9),在所述铸造熔化物于所述供给线(3)中的输送期间,将固体添加到所述铸造熔化物,其中,在所述供给线(3)中的所述输送期间,优选地借助于能量输入,将具有所添加的固体的所述铸造熔化物在至少一个混合区域(6)中混合。(Method and device for manufacturing a metal or metal alloy to which a solid is added, preferably a cast light metal or light metal alloy for casting parts, preferably die cast parts, comprising the steps of: melting a metal or a metal alloy by means of a melting device (2), conveying a casting melt to a casting mold (9) to be filled by means of a feed line (3), adding a solid to the casting melt during the conveying of the casting melt in the feed line (3), wherein the casting melt with the added solid is mixed in at least one mixing zone (6) during the conveying in the feed line (3), preferably by means of energy input.)

具有固体的金属

技术领域

本发明涉及用于制造向其添加了固体的金属或金属合金，优选地为用于铸造部件（优选地为压铸部件）的铸造的轻金属或轻金属合金的方法和装置，其包括步骤：

借助于溶化设备将金属或金属合金熔化，借助于供给线将铸造熔化物输送到待填充的铸造模具，在铸造熔化物于供给线中的输送期间将固体添加到铸造熔化物。

背景技术

通过添加颗粒以便改善物理特性（诸如机械强度）或者改善疲劳强度的用于制造复合材料的方法是从现有技术中已知的。由于高润湿角，当引入固体，特别是在轻金属熔化物中时的挑战也是已知的。

因为高润湿角的缘故，固体（尤其就非金属固体而言）在熔化物中的差的润湿表现等同于差的基体结合（matrix binding），其使得难以将固体并入到金属或金属合金中。此外，这种过程是非常复杂的。

US 7 509 993 B1公开了一种方法，在其中当铸造熔化物还在熔化炉中处于液体状态的同时添加颗粒。然而，这使得直到模具填充，不存在连续的过程的缺陷成为必然，相反地，在每个情况下只能分别铸造一个炉内装料（furnace charge），每个装料于是也分别具有纤维与熔化物的不同比率。此外由于在铸造熔化物的铸造期间几乎不发生任何混合，所以存在沉降的可能。

发明内容

本发明的一个目的是提供方法和相关联的装置，其使得将固体并入到金属或金属合金中的同时获得固体的良好润湿和均匀混合而没有簇（cluster）形成，并且确保了连续的制造过程。

这个目的是根据本发明而实现的，因为具有所添加的固体的铸造熔化物在输送期间在混合区域中（优选地借助于能量输入）被混合，并且混合器被布置在供给线上。

根据本发明的方法涉及用于制造向其添加了固体的金属或金属合金，优选地为用于铸造部件（优选地为压铸部件）的铸造的轻金属或轻金属合金的方法。

首先金属或金属合金被熔化直到金属或金属合金被转化成液体状态并呈现为铸造熔化物。

铸造熔化物借助于供给线被输送到待填充的铸造模具，其可优选地借助于供给线的梯度和/或借助于泵进行。电磁泵尤其优选用于铸造熔化物的供给。

为了将固体添加到铸造熔化物中，在供给线中的传送期间，借助于配量系统（dosing system）将固体引入到铸造熔化物中。为了确保固体的均匀混合和最佳润湿，铸造熔化物在输送或传送期间在供给线中在混合区域中（优选地借助于能量输入）与固体混合，在该情况下混合区域也可被直接布置在配量系统的区域中用于固体的引入。

在固体的添加的期间和/或之后进行混合是有利的。通过最佳混合，阻止了固体的簇形成，并且改善了固体相对于铸造熔化物的结合和润湿表现。

一个优选的实施例在于借助于超声波发生器在至少一个混合区域中进行用于混合的能量输入。这改善了固体到铸造熔化物的结合，因为通过超声波借助于所传送的能量和脉冲使已经形成的固体凝聚（agglomeration）破碎，并且单个固体可由此更好地结合到铸造熔化物，并且固体和铸造熔化物之间的润湿角被减小，其转而促成了结合的改善。

作为能量输入的另一个优势，优选地借助于超声波，位于铸造熔化物上并且因为表面张力的缘故而阻止了固体进入的氧化物层被移除，以便固体可以更好地渗透到铸造熔化物中。

已经发现在供给线中连续地进行铸造熔化物的供应是有利的。这样，可以确保连续且不间断的过程以及高效率。

优选地，固体形成为纤维和/或颗粒，纤维具有长形的形状并且颗粒被更加球状地成形或以薄片形式成形。

纤维或颗粒来自于群组：碳纤维、铝氧化物、玄武岩、碳化硅、芳族聚酰胺、金属纤维、涂敷的纤维和/或其衍生物是有利的。已从测试中发现，这些纤维和薄片或颗粒具有良好的热稳定性，并且在高度加热的铸造熔化物中不退火。

一个优选的实施例在于供给线是热调节的（thermally regulated）。通过在供给线之上进行不同的热调节的可能性，可以在铸造熔化物的状态上发挥影响。这意味着，例如可以使供给线冷却，以便铸造熔化物被主动地冷却并且铸造熔化物的状态为半固体，或者处于金属或金属合金的半固体范围中。当然，也存在将供给线加热以便使铸造熔化物达到液体状态或使其保持在该状态的可能。

在供给线中的输送期间使铸造熔化物冷却，优选地直到铸造熔化物具有半固体状态是有利的。半固体状态使得固体被揉捏成为可能，这转而实现了固体和合金之间结合的改善。将温度保持在一定的温度水平，以使铸造熔化物在特定范围内具有相同的状态是有利的，以便固体可以被相应地引入或者固体与金属或金属合金之间的结合被改善，例如借助于揉捏或施加超声波。

本发明可通过另一种构造进行辨别，在该构造中固体在混合区域中被揉捏到半固体状态中的铸造熔化物中。任何揉捏优选地在另外的混合区域（其优选地同样被布置在供给线上）中进行。

根据本发明的用于制造向其添加了固体的金属或金属合金，优选地为用于铸造部件（优选地为压铸部件）的铸造的轻金属或轻金属合金的装置包含熔化设备，金属或金属合金在该熔化设备（优选地为为此使用的炉子）中熔化。为了传送或输送铸造熔化物，该装置包含供给线。根据本发明的装置的配量系统用于将固体添加到铸造熔化物中，配量系统被连接到供给线。根据本发明的装置包含至少一个用于铸造熔化物的均匀混合的混合器，混合器被布置在供给线上，并且铸造熔化物的混合在输送或传送期间进行。

将混合器构造为超声波发生器是有利的。通过借助于超声波将固体混合在优选地为液体的铸造熔化物中，如上所述出于不同原因，铸造熔化物和固体之间的结合得到改善。

已经发现将用于传送铸造熔化物的泵（优选地为电磁泵）布置在供给线上是有利的。这确保了铸造熔化物的连续和可控的输送或传送。

已经发现优选的实施例是，当供给线包括旁路线时，旁路线准许铸造熔化物多次通过引入和混合区域。这允许所添加的或待添加的固体量的高度灵活性以及混合。优选地，旁路线可以热调节。

配量系统优选地包括用于将固体引入到铸造熔化物中的喷射器。这确保了将固体连续引入到铸造熔化物中。

供给线在配量系统的区域中包括管收缩部（constriction）是有利的。这准许了较窄区域中的较低压力，以便出现在配量系统中的固体是通过抽吸被带走（entrain）的。

根据本发明的金属或金属合金优选地用于铸造部件，特别是压铸部件的制造，铸造部件优选地被用作车辆部件。当然，可以设想应用的其他领域。相应金属的或合金的成分将被标记到应用，并且相应地提供适合用于此的固体。

所有构造可能性可以彼此自由地组合，并且方法以及装置的特征和使用规范可以彼此自由地组合。

附图说明

将通过附图的帮助来描述本发明的示例性实施例，本发明不仅限于附图。

图1显示了根据本发明的用于制造向其添加了固体的金属或金属合金的装置。

具体实施方式

图1中所表现的图显示了根据本发明的用于制造向其添加了固体的金属或金属合金的装置1。装置1包括熔化设备2，优选地为炉子，用于熔化金属和金属合金。由此获得的铸造熔化物是借助于供给线3被输送到待填充的铸造模具9。

优选地，为了在供给线3中传送铸造熔化物，使用了泵11，其确保了铸造熔化物的恒定的且优选地连续的流（flow）流动通过供给线3。存在被布置在供给线3上或被连接到供给线3上的配量系统4，其将固体（优选地为颗粒或纤维）引入铸造熔化物中。为了将固体与铸造熔化物混合，在供给线3上布置至少一个混合器5，在这种情况下，多个混合器5也可被布置在供给线3的不同位置处。优选地，在配量系统4的区域中已经存在混合器5，其优选地被构造为超声波发生器并且其确保了固体在优选地仍为液体的铸造熔化物中的混合。作为备选，可以在供给线3上布置具有相应的混合器5的另外的混合区域6，其（优选地当铸造熔化物处于半固体状态并且借助于混合器5揉捏时）再次混合了铸造熔化物，这确保了固体到铸造熔化物的良好结合。为了确保铸造熔化物的最佳状态，无论通过加热或者通过冷却，供给线3可以被相应地热调节，并且这可以相应地单独施加。作为可能的实施例，在供给线3上布置了旁路线8，其准许铸造熔化物重复通过供给线3上的引入和混合区域7，并且铸造熔化物因此被相应地提供以固体，直到铸造熔化物具有所期望的成分并充分地混合，然后它被引入到铸造模具9中。

参考符号列表

1 装置

2 熔化设备

3 供给线

4 配量系统

5 混合器

6 混合区域

7 引入和混合区域

8 旁路线

9 铸造模具

10 引入区域

11 泵