Verfahren zum Abdichten einer Fuge zwischen Hohlräume einschliessenden Teilen und nach dem Verfahren hergestellte Fugenabdichtung Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Ver fahren zum Abdichten von Hohlräume einschliessen den Teilen, beispielsweise von Kernkästen, Druck formen, Düsen von Kernblasmaschinen, und Form kästen, wo eine hermetische Abdichtung gegen innere und äussere Drücke notwendig ist.
In einer typischen Kernblasmaschine beispiels weise werden zwei oder mehrere Formteile zusam mengepresst, und ein Strom von Luft- und Sandteil chen und ein Bindemittel wird in die durch die For men umschlossenen Hohlräume unter Druck ein geblasen. Die Schmirgelwirkung des Sandes macht es unbedingt notwendig, die Fuge zwischen den Form kastenteilen vollständig luftdicht abzuschliessen; falls dies nicht der Fall ist, tritt das bekannte Lecken auf, bei welchem der unter hoher Geschwindigkeit und hohem Druck eintretende Luftstrom durch kleinste Öffnungen zwischen den Formkästenteilen entwei chen kann.
Innerhalb überraschend kurzer Zeit be wirkt dieses Lecken Beschädigungen der Passflächen des Formkastens, was das Entfernen desselben aus dem Produktionszyklus und ein Neubearbeiten der angefressenen Stellen notwendig macht. Die Unter haltskosten für Formkästen werden dadurch sehr hoch, und die Lebensdauer der Formkästen wird unwirtschaftlich kurz.
Der durch die Erosion erfolgende Schaden wird häufig noch durch mechanische Schäden beim Zu sammenfügen der Formkasten bei der Kernblas- maschine erhöht. Um das Lecken auf einen kleinst möglichen Wert zu reduzieren, werden die Form kästen nämlich gewöhnlich unter relativ hohen Drük- ken zusammengepresst. Dies ist eine weitere Quelle für Beschädigungen des Formkastens, was dessen Lebensdauer noch weiter herabsetzt. Diese Fehler in den Formkästen führen häufig zu fehlerhaften Kernen. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die gebildeten Kerne Flossen aufwiesen, welche durch das Lecken durch die Trennfuge zwischen den Formteilen erzeugt wurden. Lunker, Hohlräume usw.
waren weitere Folgen des Leckens an der Trennlinie. Diese Defekte verursachten jeweiliges kostspieliges Ausbessern der Kerne.
Es wurde versucht, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, dass man nachgiebige Dichtungen zwi schen die Passflächen der Kernkästen und dergleichen einbrachte. Keine der vorgeschlagenen Lösungen konnte jedoch befriedigen. Da die Dichtungen häufig aus unkompressiblem Material, beispielsweise aus ge wöhnlichem Gummi oder Kunststoff hergestellt wur den, benötigten sie Raum zur Ausdehnung, damit die Passflächen des Formkastens richtig aufeinander gepresst werden konnten. Zudem waren nachgiebige Dichtungen, welche ebenfalls verwendet wurden, häufig von ungleichförmiger Beschaffenheit und übten einen ungleichen Druck aus, so dass trotz der vorhan denen Dichtung ein Lecken auftrat.
Eine weitere Schwierigkeit lag häufig darin, die Dichtung richtig einzubringen, da die Enden derselben häufig nicht richtig miteinander verbunden werden konnten; ohne eine schwache Stelle zu erzeugen. Schliesslich war es praktisch unmöglich, solche nachgiebigen Dichtungen bei unsymmetrischen Kernkästen zu verwenden, son dern ihre Anwendung war auf ebenflächige, trenn bare Formen beschränkt.
Im Hinblick auf die vorgehenden Erwägungen liegt ein Zweck der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Abdichten einer Mehrzahl passen der, Hohlräume einschliessender Teile, wie zum Bei spiel Formkästen, zu ermöglichen, welche im Betrieb einem Lecken ausgesetzt sind. Dabei soll es nicht notwendig sein, hohe Drücke anzuwenden, um die einzelnen Teile abgedichtet zu halten.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaf fung von Fugenabdichtungen bei Formkästen von praktisch unbegrenzter Lebensdauer, bei welchen die Dichtungswirkung im Betrieb eher erhöht als redu ziert wird, wenn die Druckunterschiede zwischen der innern Vertiefung und der Umgebung sich vergrö ssern.
Das Verfahren nach dem Patent ist dadurch ge kennzeichnet, dass in anliegenden Trennflächen eines Paares von trennbaren Teilen gegenüberliegende Nu ten so gebildet werden, dass eine Dichtungskammer entsteht, dass in der einen Nut ein Dichtungsstreifen aus einem elastischen Material auf seiner ganzen Länge permanent befestigt wird, so dass ein Heraus quetschen aus der Nut verhindert ist, wobei der Dichtungsstreifen sich über die Fuge so in die andere Nut erstreckt, dass er frei ist und jederzeit aus dieser Nut wieder austreten kann, wodurch die Teile ge trennt werden können, wobei der Dichtungsstreifen auf dem einen Teil bleibt und eine Dichtungsfunktion ausübt, wenn dieser Teil mit einem entsprechenden Teil zusammengefügt wird.
Die gegenüber bisher bekannten, mit dem neuen Verfahren erreichten, verbesserten Resultate sind in grossem Masse den Eigenschaften des verwendeten Dichtungsmaterials zuzuschreiben. Das beim neuen Verfahren verwendete Material weist mehrere einzig artige Vorteile auf, darunter eine hohe Widerstands fähigkeit gegen Einkerben oder andere schädigende Derformationen. In einer bevorzugten Ausführungs form besitzt das Dichtungsmaterial Nachgiebigkeit, verbunden mit Kompressibilität. Mit andern Worten, während ein Dichtungsmaterial Verwendung finden kann, welches weder kompressibel noch nachgiebig ist, wird einem Material der Vorzug gegeben,
welches nach dem Härten sowohl nachgiebig als auch kom- pressibel ist, beispielsweise ein Material, welches einen Zellenstruktur aufweisenden, schwammigen Körper in den miteinander zusammenwirkenden Nuten um die Vertiefung herum bildet. Ausser zellen aufweisendem Gummi können verschiedene synthe tische Kunstharze verwendet werden, welche gegossen und zu einem kompressiblen, Zellenstruktur aufwei senden Elastomer abgebunden werden können.
Zwar kann auch ein Material verwendet werden, bei welchem ein überschuss an Material in die Dich tungskammer eingebracht werden muss und das dann während des Härtens oder während des Vulkanisie- rens unter Druck gesetzt werden muss. Es wird je doch einem Material der Vorzug gegeben, das an Ort und Stelle um den Gusshohlraum herum gebildet wird, aufschwillt und sich in genauer übereinstim- mung mit den Nuten, in welche es eingebracht ist, ausdehnt.
In diesem Fall ist das Formen der Dichtung auf einfachste Weise gelöst, indem diese Dichtung in der ihr zugeordneten Dichtungskammer geformt wird, wodurch Gewähr dafür gegeben ist, dass die Dich tung bezüglich der abzudichtenden Flächen die rich tige Lage einnimmt.
Das Verfahren nach dem Patent soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden, welche Ausführungsbeispiele der nach dem Verfahren her gestellten Fugenabdichtung darstellt.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen mit Hohl räumen versehenen Formkasten mit Nuten zur Auf nahme von Dichtungsorganen.
Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.
Fig. 3 zeigt in vergrössertem Massstab einen teil weisen Querschnitt des Formkastens, welcher das in der Nut befindliche elastomere Dichtungsmaterial vor dem Härten darstellt.
Fig.4 zeigt in vergrössertem Querschnitt Dich tung und Nut nach vollständiger Formung der er steren.
Fig.5 ist ein teilweiser Querschnitt nach der Linie V-V der Fig. 1.
Fig. 6 ist eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht des Ober- und Unterkastens nach Bildung der Dich tung.
Fig. 7 zeigt einen Teilschnitt des Formkastens zur Illustrierung eines Verfahrens zur Bildung von zwei genau gegenüberliegenden Nuten zur Aufnahme des Dichtungsorgans.
Fig. 8 ist ein Teilschnitt des Formoberkastens zur weiteren Illustration dieses Verfahrens.
Fig. 9 zeigt stark vergrössert eine teilweise Unter sicht des in Fig. 8 dargestellten Oberkastens vor dem Schneiden der Nut.
Fig. 10 ist ein Querschnitt durch einen Form kasten.
Fig. 11 ist eine teilweise Ansicht eines dreiteili gen Formkastens. Fig. 12 zeigt im Querschnitt die Anwendung des Verfahrens auf Gussstücke mit mehreren Hohlräu men, und Fig. 13 ist eine teilweise Ansicht einer Variante für die Verwendung einer Kombination von metal lischem und nichtmetallischem Material in der Dich tung.
In Fig. 1 bezeichnet 20 allgemein die eine Hälfte eines zweiteiligen Formkastens, welcher mit einem Hohlraum 21 versehen ist, der entweder direkt so gegossen oder später herausgearbeitet wurde. Eine Mehrzahl Öffnungen 22 dient zur Verbindung des Hohlraumes 21 mit der Kernblasmaschine, welches eine Suspension von Sand und Bindemittel in Luft unter Druck in den Hohlraum 21 bläst. Luftlöcher 23 stehen in Verbindung mit der Aussenluft und besitzen ein Sieb 24, welches dazu dient, die Sandpartikel im Hohlraum zurückzuhalten und das Entweichen von Luft zu gestatten.
Die Luft löcher helfen somit bei der möglichst gleichförmigen Verteilung des Sand-Bindemittel-Gemisches in den Gusshohlraum mit und verhindern die Bildung von Räumen, welche möglicherweise ohne Sand bleiben könnten.
Der mittlere Teil des Hohlraumes 21 ist mit er höhten Teilen 26 versehen, welche so angeordnet sind, dass sie mit entsprechenden Teilen der andern Form kastenhälfte zusammenwirken und dabei eine in der Mitte zwischen den beiden Formkastenhälften lie gende Dichtung bilden.
Der in Fig. 1 gezeigte Formkasten ist weiter mit einer Nut 28 versehen, welche in der Nähe der äussern Kante des Hohlraumes 21 parallel zu der Randlinie dieses Hohlraumes verläuft. Vorzugsweise beträgt die Entfernung der Nut 28 von der Rand- Linie des Hohlraumes 3 bis 6 mm. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Nut 28 endlos und umgibt den ganzen Hohlraum, so dass dieser, wenn sie mit einer Dichtung versehen ist, ganz abgedichtet ist.
Dazu kommt, dass neben der Nut 28 die Erhöhun gen 26 ebenfalls mit Nuten 29 zur Aufnahme von Dichtungsorganen versehen sind.
Da bei der Verwendung eines Kernkastens zum Ausschlagen der Kerne die Teile des Kastens von einander getrennt werden müssen, ist es wünschens wert, dass die Dichtungen im einen der Formkasten teile festgehalten sind und sich leicht und vollständig aus der entsprechenden Nut des andern Kastenteils lösen lassen.
Zur Sicherstellung, dass die Dichtung stets in der Nut des einen Teils, beispielsweise im Unterkasten 20, festgelegt sind, wird in die Nut 28 eine Schicht 29a (Fig.3 und 4) eines geeigneten Klebstoffes einge bracht, wobei darauf Rücksicht genommen werden muss, dass die Klebschicht sowohl die Seitenwände als auch den Boden der vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt besitzenden Nut decken. Als Klebemittel sollte ein solches gewählt werden, das eine Affinität zum Metall des Formkastenteils besitzt und sich mit dem Material der Dichtung verträgt. Zum grossen Teil sind Formkasten aus Aluminium, sie könnten aber auch aus Messing, Stahl oder Gusseisen bestehen.
In solchen Kernkasten wird vorzugsweise in die Nut 28 ein Bindemittel eingebracht, das aus einer Mi schung von Gummi und Harzderivaten in einem flüchtigen Lösungsmittel besteht.
Für gewisse Materialien, beispielsweise für Ma gnesium, kann es sich als notwendig erweisen, die Nutenwände vor dem Einbringen des Bindemittels zu behandeln. Für Magnesium hat sich zur Erhöhung der Adhäsion des Bindemittels eine Vorbehandlung mit einer Dichromatätzlösung als vorteilhaft erwiesen. Selbstverständlich sind gegenwärtig im Handel Kleb stoffe und Bindemittel für praktisch alle verschie denen Sorten von synthetischen oder natürlichen Elastomeren erhältlich.
Eine sehr gute Haftung der Dichtung innerhalb der Nut des Formkastens ist von grosser Bedeutung, falls verhindert werden soll, dass sich die Dichtung in der Nut verschiebt, und dass sich längs der Dich tung Sand oder Fremdkörper anlagern, die die Wir kung der Dichtung beeinträchtigen könnten.
Das Dichtungsmaterial kann ursprünglich die Form eines biegbaren Gummistreifens 31 von zylin drischem oder anderem Querschnitt haben, welcher von Hand in die Nut 28 (Fig. 3) entweder als kon tinuierlicher Streifen oder in verschiedenen Stücken, welche Ende an Ende aneinandergefügt sind, einge setzt wird. Er besteht vorzugsweise aus einem vul- kanisierbaren Material, um später eine erweiterte Zellenstruktur zu erhalten.
Der Durchmesser oder das Querschnittsvolumen des Gummistreifens bezüg lich der Querschnittsfläche der endgültigen Dichtung kann so bemessen werden, dass schliesslich die er wünschte Dichte je nach den zu erfüllenden Bedin gungen erhalten wird. Das Material kann daher bei spielsweise einen natürlichen oder synthetischen Gummi, ein Plastifizierungsmittel, ein Vulkanisie- rungsmittel sowie ein Mittel enthalten, welches unter Einwirkung von Wärme Gas freigibt und damit eine Schwellung der elastomeren Masse bewirkt.
Wie bereits erwähnt, können für das vorliegende Verfahren verschiedene Arten von natürlichen oder synthetischen Elastomeren verwendet werden, doch wird der Vorzug einem synthetischen Gummi vom Typ Buna-N gegeben, welcher besonders kohlen wasserstoffest ist. Dieses ist wünschenswert, weil häufig Öle, beispielsweise Kerosen, als Trennmittel zwischen der Oberfläche des Formkastens und dem Sand wie auch als Reinigungsmittel verwendet wer den, was einen dünnen Film von Kerosen längs der Oberflächen des Formkastens hinterlässt.
Gummi vom Buna-N -Typ, welcher ein Kopolymerisationsprodukt von Butadien und Acrylnitril ist, wird durch diesen Film nicht beschädigt. Falls jedoch keine Kohlen wasserstofföle verwendet werden, können andere Ma terialien, beispielsweise. Gummi vom Buna-S -Typ, verwendet werden, welche Kopolymere von Butadien und Styren sind. Die synthetischen Kautschuke der polymerisierten Chloropren-Gruppe bilden ebenfalls bevorzugte Materialien.
Nachstehend werden einige Zusammensetzungen von geeigneten ölwiderstandsfähigen Dichtungen ge geben.
EMI0003.0036
<I>Beispiel <SEP> 1</I>
<tb> Material <SEP> Gewichtsanteile
<tb> Kunstgummi, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> Buna-N <SEP> 100
<tb> Zinkoxyd <SEP> 5
<tb> Russ <SEP> 40
<tb> Di-methoxyethylphthalat <SEP> (Weichmacher) <SEP> 15
<tb> Schwefel <SEP> 1
<tb> Benzothiazyldisulfid <SEP> (Beschleuniger) <SEP> 1,5
<tb> Vulkanisationsverzögerer <SEP> 0,75
<tb> Schwellmittel, <SEP> bestehend <SEP> aus <SEP> einer <SEP> Mi schung <SEP> von <SEP> 40 <SEP> Teilen <SEP> Di-Nitroso-Pentha methylentetramin <SEP> in <SEP> Dispersion <SEP> in <SEP> 60
<tb> Teilen <SEP> eines <SEP> inerten, <SEP> anorganischen <SEP> Füll stoffes <SEP> 3
EMI0004.0001
<I>Beispiel <SEP> I1</I>
<tb> Material <SEP> Gewichtsanteile
<tb> Kunstgummi, <SEP> z. <SEP> B.
<SEP> Buna-N <SEP> 100
<tb> Zinkoxyd <SEP> 5
<tb> Ton <SEP> 60
<tb> Di-methoxyethylphthalat <SEP> 15
<tb> Benzothiazyl-Disulfid <SEP> 1,5
<tb> Schwefel <SEP> 1
<tb> Vulkanisationsverzögerer <SEP> 0,75
<tb> Rotes <SEP> Eisenoxyd <SEP> 1
<tb> Schwellmittel <SEP> 3
EMI0004.0002
<I>Beispiel <SEP> I11</I>
<tb> Material <SEP> Gewichtsanteile
<tb> Polymerisiertes <SEP> Chloropren <SEP> Neopren <SEP> 100
<tb> Stearinsäure <SEP> 0,5
<tb> Antioxy <SEP> diermittel <SEP> 2
<tb> Magnesium <SEP> 4
<tb> Russ <SEP> 40
<tb> Zinkoxyd <SEP> 5
<tb> Schwellmittel <SEP> 3 Bevorzugte Schwellmittel für den vorliegenden Zweck werden durch zersetzliche Substanzen gebildet, die bei der Vulkanisation des Elastomers Stickstoff und/oder Ammoniak freigeben.
Die vorerwähnten Di- Nitrosepenthamethylintetramine bilden ein besonders geeignetes Reaktionsmittel. Andere geeignete Schwell- mittel enthalten P,P'-Oxybis-(Benzolsulfonylhydra- cid), Diazoaminomethan oder eine Mischung von Natriumnitrat und Ammoniumchlorid. Diese Mate rialien bilden bei Ausdehnung eine grosse Zahl unab hängiger kleiner Blasen im Elastomer und verleihen diesem die gewünschte geschlossene Zellenstruktur.
Dieses charakteristische Merkmal bewirkt, dass der gasgedehnte Gummi absolut gasundurchlässig ist, im Gegensatz zum gewöhnlichen Schwammgummi, des sen unter sich verbundene Poren das Produkt gas durchlässig machen.
Das Schwellen des gasgedehnten Gummis unter begrenzten Platzverhältnissen, wie sie im vorliegen den Fall vorhanden sind, hat weiter die vorteilhafte Wirkung, dass eine glatte Haut auf dem Dichtungs organ gebildet wird, die keine sichtbaren Poren auf weist, trotzdem der Dichtungskörper eine grosse Zahl voneinander getrennter Hohlräume besitzt.
Obschon die Anwendung eines Schwellmittels als vorteilhaft angesehen wird, können befriedigende Resultate ohne dasselbe erzielt werden, sofern mit erhöhter Sorgfalt vorgegangen wird. Beispielsweise kann ein Streifen eines Materials, das mit Ausnahme des Schwellmittels alle andern Bestandteile aufweist, durch ein Pressverfahren in genaue Übereinstimmung mit der Nut 28 und 34 gebracht und hierauf vulkani- siert werden. Der Nachteil bei diesem Verfahren liegt jedoch darin, dass die Vulkanisation häufig ein Schwinden des Streifens zur Folge hat, so dass ein Überschuss an Material in die Nut eingebracht wer den muss, der diesem Schwinden Rechnung trägt.
Nach dem Einbringen der Streifen 31 in die Nut 28 wird ein Oberkasten 33 auf den Unterkasten 20 aufgesetzt. Wie dies am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist, besitzt der Oberkasten 33 eine vorgearbeitete V-förmige Nut 34, deren winklig angeordnete Wände 34a und 34b sich am Fuss der Nut soweit wie mög lich nähern. Wie weiter aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist die Breite der Nut 34 geringer als diejenige der im Querschnitt rechteckförmigen Nut 28, welche ihr zu geordnet ist, jedoch bestmöglich in der Mitte dersel ben angeordnet.
Selbstverständlich können je nach den Bedingun gen, welche zu erfüllen sind, die Querschnitte der Nuten 28 und 34 auch andere Formen als die in der Zeichnung dargestellten Formen aufweisen.
Die zwei mit Vertiefungen versehenen Form kastenteile 20 und 33 werden nach ihrem Zusammen fügen auf eine Temperatur gebracht, welche genügt, um das elastomere Material des Streifens 31 zu vul kanisieren. Normalerweise wird diese Temperatur während 2 bis 3 Stunden zwischen 120 und l75 C betragen. Während der Erwärmung des Streifens sowie während der Vulkanisation zersetzt sich das gaserzeugende Mittel, was die Schwellung des elasto- meren Materials zur Folge hat.
Das Dichtungsmate rial füllt dabei alle exponierten Flächen der Nut 28 und der davon trennbaren Nut 34, wie dies am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist, und bildet eine genau passende Dichtung 36 in unmittelbarer Nähe um den Hohlraum 21. Während dieser Erwärmung wird das Elastomer gleichzeitig mit dem Klebstoff an den Wänden der Nut 28 fest verbunden.
Um jeden Einschluss von Luft bei der Schwellung des elastomeren Materials in den Nuten und damit die Bildung von Lufttaschen, welche das Anliegen der Dichtung an die Nutenwände verhindern würde, zu vermeiden und jedes Festsitzen auszuschliessen, wird eine dünne Schicht 37 eines Trenn- oder Schmiermittels auf die Wände der Nut 34 aufge bracht, um dem elastomeren Material das Anschmie gen an die Wände dieser Nut bis an den Fuss der selben zu gestatten, ohne die Loslösung nach der Vulkanisation zu beeinträchtigen.
Geeignete solche Lösungsmittel sind Siliziumtrennmittel, eine Suspen sion von feinsten Glimmerteilchen oder Graphit in einem verdampfenden Träger, beispielsweise Alkohol, oder in einer Siliziumlösung.
Nach Abschluss der Vulkanisation zeigt sich am hervorstehenden Teil der Dichtung 36, welcher in die Nut 34 eintritt, eine starke, nachgiebige, biegsame, undurchlässige und von sichtbaren Poren freie Haut 36a, während unter dieser Haut die Dichtung eine schwammgummiförrnige Struktur aufweist. Die Haut 36a ist sehr wertvoll als Schutzschicht gegen das Eindringen von Sand oder andern Substanzen in den Dichtungskörper und selbstverständlich auch gegen das Eindringen von Luft. Zusätzlich befinden sich auf jeder Seite der Dichtung an der Basis des hervor stehenden Teils Absätze 37a, welche am Oberkasten 33 anliegen.
Wenn der Formkasten nunmehr betriebsbereit ist, kann eine Suspension von Sand und Bindemittel durch die Öffnungen 22 in den Gusshohlraum 21 ein gebracht werden. Die Dichtung 36 verhindert wirk sam jedes Lecken von Sand an der Fuge zwischen den Formkastenteilen. Da diese Dichtung genau in die Nuten passt, ist es nicht notwendig, die beiden Form kastenteile unter hohem Druck zusammenzuhalten. Es genügt, diesen Druck so hoch zu wählen, dass die in den Hohlraum eingeführte Druckluft sie nicht von einander trennt. Die Dichtung ist infolge ihrer Adhä sion an den Klebstoff fest mit der untern Nut 28 verbunden und wird trennbar durch die obere Nut 34 aufgenommen.
Für diese obere Nut wurde als Form ein umgekehrtes V vorgezogen, weil die dieser Form entsprechende Dichtung eine grössere Flexibilität be sitzt. Es folgt daraus, dass bei Anwendung von höhe ren Drücken bei der Kernbildung eine Verformung der Dichtung bewirkt wird, die was natürlich von Vorteil ist, deren Wirkung noch erhöht.
Bei gewissen Arten von Gusskernen ist es wün schenswert, zusätzliche Mittel vorzusehen, um wäh rend des Eingiessens des geschmolzenen Metalles Gase durch den Kernkörper zu führen. Solche Mittel können ebenfalls nach dem vorliegenden Verfahren vorgesehen werden, wie dies ohne weiteres aus Fig. 1 und 5 hervorgeht.
In diesen zwei Figuren besitzt der Unterkasten 20 eine in Längsrichtung verlaufende, halbkreisförmige Ausnehmung 39 an beiden Enden, und die Nut 33 ist in gleicher Weise gekerbt, um eine weitere komplementäre, halbkreisförmige Ausneh- mung 40 zu bilden, welche beim geschlossenen Form kasten mit der Ausnehmung 39 übereinstimmt. Diese Ausnehmungen bilden dann eine im Querschnitt kreisförmige Leitung zur Aufnahme eines Metall stabes 41, der in Fig. 1 gestrichelt und in Fig. 5 in voll ausgezogenen Linien dargestellt ist. Dieser Stab 41 erstreckt sich durch den Hohlraum und verlässt den Formkasten an dessen Enden.
An den Schnitt stellen der Nuten 39 und 28 ist eine grössere Aus- nehmung 41a vorgesehen und an der Schnittstelle der Nut 40 und der Nut 34 eine grössere Ausnehmung 41b. Diese Ausnehmungen sind mit Dichtungsmate rial angefüllt, das an jedem Ende den Stab 41 auf einer grösseren Länge abdichtet. Dieser Stab 41 wird bei der Bildung der Dichtung an Ort und Stelle belassen, so dass das Elastomer unmittelbar daran ab bindet und eine Dichtung bildet, welche ein Austre ten von Sand längs des Stabes vom Innern des Form kastens her verhindert.
Die Endteile der Dichtung 36 stehen lösbar mit dem Hauptteil der Dichtung in der Ausnehrnung 41b in Verbindung, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Nachdem der Kern im Hohlraum ge bildet worden ist, wird der Stab 41 entfernt und hin terlässt eine Längsöffnung im Kern, welche das Aus treten von Gasen ermöglicht.
Es ist von grösster Wichtigkeit, dass die Nuten 28 und 34 miteinander übereinstimmen. Eine einfache, aber wirksame Art zur Erzielung dieses Resultates ist in den Fig. 7 bis 9 dargestellt. Nach Fig. 7 sind die beiden Formbestandteile 20 und 33 in Abstand voneinander dargestellt, wobei der Unterkasten 20 eine im Querschnitt rechteckige Nut 28 besitzt und im Oberkasten 33 eine mit dieser über einstimmende Nut erzeugt werden soll. Zu diesem Zweck wird der Unterkasten 20 auf jeder Seite der Nut 28 mit einer dünnen Schicht Pulver 41, beispiels weise mit Zinkoxydpulver, versehen, während die entsprechende Fläche des Oberkastens 33 mit einer dünnen Schicht eines schwarzen Lackes versehen wird.
Während der Anstrich 42 noch nass ist, werden die Formkastenteile 20 und 33 zusammengefügt und während kurzer Zeit so belassen. Wenn hierauf diese beiden Formkastenteile voneinander getrennt werden, weisen alle Flächen, die miteinander in Kontakt stan den, eine Schicht des weissen Pulvers 41 auf, wäh rend die der Nut 26 gegenüberliegende Fläche des Oberkastens 33 sich in Schwarz gegen den weissen Hintergrund abheben wird. Dies ist in Fig. 8 und 9 dargestellt, in welchen der Oberkasten 33 mit einer schwarzen Lackschicht 42 und darauf befindlichen weissen Partikeln 44 versehen ist.
Ein Teil 46 der schwarzen Schicht, welcher der Nut 28 gegenüber lag, ist frei von solchen Partikeln, so dass der Arbei ter ohne weiteres an der richtigen Stelle die zweite Nut 34 fräsen kann.
In Fig. 10 ist ein unsymmetrischer Formkasten dargestellt, dessen miteinander zusammenwirkende Formkastenteile 48 und 49 längs einer Trennlinie 51 voneinander getrennt sind. Wie ersichtlich, erstreckt sich der Gusshohlraum 52 in vertikaler Richtung. Bei solchen Formkasten war es bisher unmöglich, eine wirksame Dichtung vorzusehen. Nach dem vorliegen den Verfahren ist es jedoch auch hier möglich, durch eine Dichtung 53, welche den Gusshohlraum umgibt, eine absolut hermetische Dichtung zu erzeugen.
In Fig. 11 ist eine dreiteilige Gussform dargestellt; mit einer Platte 54, an welcher Führungsstifte 56 vorgesehen sind. Die Platte 54 dient zum Zusammen halten und Abschliessen von zwei Fornikastenteilen (von denen wegen der übersichtlichkeit nur einer dargestellt ist), welche nach aussen offene Gusshohl- räume 58 und Ausnehmungen 59 zur Aufnahme der Führungsstifte 56 aufweisen.
Bei dieser Ausführungs form ist in einer Nut des einen Formkastenteils 5 7 um den Hohlraum 58 herum ein Dichtungsstreifen 61 vorgesehen, dessen Enden zur Aufnahme einer davon trennbaren Dichtung 62, die in einer Nut der Platte 54 festgehalten ist, eine V-förmige Ausnehmung auf weisen. Die Flexibilität und Nachgiebigkeit des Dich tungsstreifens 61 ist so gewählt, dass an den Stossstellen mit der Dichtung 62 keine Schwächung der Abdich tung erfolgt.
Die Ausführungsform nach Fig. 12 eignet sich ganz besonders für Formkästen mit mehreren grö sseren Gusshohlräumen. Wie dargestellt, sind zwei Hohlräume begrenzende Wände 63 und 64 je mit öffnungen 66 versehen, welche innere Hohlräume 67 bzw. 68 mit Hohlräumen 68ä verbinden. In jeder Öffnung 66 befindet sich ein Sieb 69, das den Durch- gang von Sand verhindert, jedoch eine Entlüftung des Forminnern ermöglicht. Bei dieser Ausführungsform ist die Fuge zwischen den beiden Formkastenteilen durch eine doppelrippige Dichtung 65 abgedichtet, welche ein Lecken zwischen benachbarten Vertiefun gen verhindert.
Sobald die Dichtung nach dem vorliegenden Ver fahren in einem Formkasten gebildet wurde, ist sie praktisch unbegrenzt haltbar. Versuche haben gezeigt, dass dank der Wirksamkeit dieser Dichtung und des geringen Druckes, welcher notwendig ist, um die Abdichtung zu gewährleisten, Formkästen, welche bisher nur während wenigen Tagen ununterbrochen verwendet werden konnten und dann schon wieder ausgebessert werden mussten, nun ununterbrochen während Monaten verwendet werden konnten. Selbst verständlich ist auch das Auswechseln der Dichtung sehr einfach, da es nur das Entfernen der alten und der Neuformung einer andern Dichtung in der glei chen Dichtungskammer bedarf.
Falls das Erneuern einer Dichtung mit Schwierig keiten verbunden sein sollte, so ist es auch ohne wei teres möglich, die alte Dichtung auszubessern, indem der beschädigte Teil der Dichtung entfernt und durch ein metallisches Material, beispielsweise Metallpulver, in einem selbstabbindenden Bindemittel ersetzt oder in dem freien Raum eine Metallegierung mit niedri gem Schmelzpunkt eingebracht wird, wobei die über einstimmenden Nuten als Giessformen verwendet wer den. Eine solche Dichtung ist in Fig. 13 dargestellt, in welcher ein geripptes, nichtmetallisches Dichtungs organ 70 mit einem metallischen Zwischenstück 71 versehen ist.
Die verwendete Metallegierung sollte sich beim Erstarren etwas ausdehnen, so dass sich das Metall genau der Form der Nutenwände anpassen und gegen die anliegenden Enden der flexiblen Dich tung anpressen kann, welche Enden vorzugsweise vom Formkastenhohlraum weg schräg abgeschnitten wer den, so dass der Druck vom Innern des Hohlraumes her die Dichtung gegen das metallische Zwischen stück presst und dadurch eine wirksame Abdichtung erzeugt.
Es kann auch wünschenswert sein, eine oder mehrere solcher starren Teile in der Dichtung zu bil den, um eine Zentrierung oder Ausrichtung der trenn baren Formkastenteile zu erleichtern, da die flexible Dichtung im allgemeinen zu weich ist, um für diesen Zweck herbeigezogen werden zu können. In die Teile der Nut, welche zur Aufnahme des Metalleinsatzes 71 bestimmt sind, können Eingussöffnungen 72 gebohrt werden, durch welche die Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt eingeführt werden kann.
Ein einzigartiger Effekt der an Ort und Stelle erzeugten Dichtung liegt darin, dass nicht nur der Sand daran gehindert wird, aus dem Innern des Formkastens zu entweichen, sondern selbst bei Un- regehnässigkeiten der Sand daran gehindert wird, in die Fuge zwischen den Formkastenteilen bzw. in den Raum zwischen der Dichtung und dem Formkasten hohlraum einzudringen. Dies erhellt aus der Erzeu- gung von Kernen, die praktisch fehlerfrei ohne Naht an den Fugen zwischen den Formkastenteilen sind.
Soweit dies übersehen werden kann, ist dieser Effekt auf einen bei der Bildung des Kernes inner halb der Dichtung erzeugten statischen Druck zurück zuführen, der seinen Ursprung im Einschluss von Luft hat, welche in den innern Teil der Fuge entweicht und gegen die nachgiebige Dichtung drückt, dabei diese gegen das Äussere der Dichtungsnut presst und gleichzeitig einen Reaktionsdruck erzeugt. Während der Bildung des Kernes, während welcher der Hohl raum unter Druck steht, ist die Dichtung leicht durch gebogen, was eben auf die Erzeugung dieses statischen Druckes hinweist.
Bei Wegfall des Druckes im Hohlraum kehrt offenbar das den' statischen Druck bildende Luftvolu men gegen den Hohlraum zurück und glättet dabei die Fläche des Sandkernes, welche unmittelbar an der Trennlinie zwischen den Formkastenteilen liegt. Wie Versuche weiter gezeigt haben, sind die so er zeugten Kerne vollständig frei von Lunkern und der gleichen. Für alle praktischen Bedürfnisse weisen die Oberflächen der Kerne, welche im Kernkasten nach der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden, fehler freie Aussenflächen auf, so dass jedes Ausbessern der selben wegfällt.
Es ist von Vorteil, die Nut 28 ziemlich tief auszu bilden, damit das dort einzubringende, schwammige Dichtungsmaterial einen möglichst grossen Querschnitt besitzt, was dessen Kompressibilität verbessert. In einem solchen Fall können selbst Anreicherungen von Fremdkörpern, beispielsweise von Sand, in der Abschlussnut des Formkastenteils den Abschluss zwi schen den beiden Formkastenteilen nicht beeinträch tigen, da das grosse Volumen der Dichtung deren Anpassung an die dadurch gebildeten Unregelmässig keiten ermöglicht.
Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass das vor liegende Verfahren einzigartige und äusserst wirksame Mittel zum Verhindern des Leckens im Kernkasten vermittelt und eine Dichtung vorschlägt, welche in einer grossen Anzahl von Gussformen Verwendung finden kann. Das Abdichten eines Formkastens nach diesem Verfahren ist weit weniger kostspielig als die bisher verwendeten Abdichtungen; ebenso ist der Unterhalt dieser Dichtung wesentlich billiger.
Method for sealing a joint between cavities enclosing parts and joint sealing produced by the method The present invention is a method for sealing cavities including the parts, for example core boxes, pressure molds, nozzles of core blowing machines, and mold boxes, where a hermetic seal against internal and external pressures is necessary.
In a typical core-blowing machine, for example, two or more molded parts are pressed together and a stream of air and sand particles and a binder are blown under pressure into the cavities enclosed by the form. The abrasive effect of the sand makes it absolutely necessary to close the joint between the mold box parts completely airtight; if this is not the case, the well-known leakage occurs, in which the air stream entering at high speed and high pressure can escape through the smallest openings between the mold box parts.
Within a surprisingly short time, this leakage causes damage to the mating surfaces of the molding box, which makes it necessary to remove it from the production cycle and to rework the eroded areas. The maintenance costs for molding boxes are very high, and the life of the molding boxes is uneconomically short.
The damage caused by erosion is often increased by mechanical damage when the molding boxes are joined together in the core blowing machine. In order to reduce the leakage to the smallest possible value, the mold boxes are usually pressed together under relatively high pressures. This is another source of damage to the molding box, which further shortens its life. These defects in the molding boxes often lead to defective cores. Experience has shown that the cores formed had fins which were created by the leakage through the parting line between the molded parts. Blowholes, cavities, etc.
were further consequences of the leak at the dividing line. These defects resulted in costly rebuilding of the cores.
Attempts have been made to avoid these disadvantages by introducing resilient seals between the mating surfaces of the core boxes and the like. However, none of the proposed solutions could be satisfactory. Since the seals were often made of non-compressible material, such as ordinary rubber or plastic, they needed space to expand so that the mating surfaces of the molding box could be properly pressed onto one another. In addition, compliant seals, which were also used, were often of non-uniform nature and exerted uneven pressure so that leakage occurred despite the existing seal.
Another difficulty was often in getting the gasket in place properly, as the ends of the same often could not be properly joined together; without creating a weak point. After all, it was practically impossible to use such flexible seals with asymmetrical core boxes, but their use was limited to planar, separable shapes.
In view of the foregoing considerations, it is an object of the present invention to provide a method of sealing a plurality of the fitting, cavity-enclosing parts, such as molding boxes, which are subject to leakage in use. It should not be necessary to use high pressures to keep the individual parts sealed.
Another purpose of the invention is the creation of joint seals in molding boxes of practically unlimited life, in which the sealing effect in operation is increased rather than reduced when the pressure differences between the inner recess and the environment enlarge.
The method according to the patent is characterized in that opposing grooves are formed in adjacent parting surfaces of a pair of separable parts in such a way that a sealing chamber is created that a sealing strip made of an elastic material is permanently attached over its entire length in one groove, so that squeezing out of the groove is prevented, wherein the sealing strip extends over the joint into the other groove that it is free and can exit this groove at any time, whereby the parts can be separated ge, the sealing strip on the one part remains and performs a sealing function when this part is assembled with a corresponding part.
The improved results compared to previously known and achieved with the new process are largely due to the properties of the sealing material used. The material used in the new process has several unique advantages, including high resistance to nicks and other damaging deformations. In a preferred embodiment, the sealing material has flexibility, combined with compressibility. In other words, while a sealing material can be used that is neither compressible nor resilient, preference is given to a material
which is both flexible and compressible after hardening, for example a material which forms a spongy body having a cell structure in the mutually interacting grooves around the depression. In addition to rubber containing cells, various synthetic synthetic resins can be used, which can be cast and bonded to form a compressible elastomer with a cell structure.
It is true that a material can also be used in which an excess of material has to be introduced into the sealing chamber and which then has to be pressurized during the hardening or during the vulcanization. However, preference is given to a material which is formed on the spot around the casting cavity, swells up and expands in precise correspondence with the grooves in which it is made.
In this case, the molding of the seal is solved in the simplest way by this seal is formed in the sealing chamber assigned to it, which ensures that the device assumes the correct position with respect to the surfaces to be sealed.
The method according to the patent will be explained in more detail below with reference to the drawing, which represents embodiments of the joint seal made by the method ago.
Fig. 1 is a plan view of a cavity provided with cavities molding box with grooves for receiving sealing organs.
FIG. 2 is a cross section along line II-II of FIG. 1.
3 shows, on an enlarged scale, a partial cross-section of the molding box, which shows the elastomeric sealing material located in the groove before hardening.
Fig. 4 shows an enlarged cross-section you device and groove after the complete formation of he steren.
Figure 5 is a partial cross-section on the line V-V of Figure 1.
Fig. 6 is a view corresponding to Fig. 2 of the upper and lower box after formation of the device you.
Fig. 7 shows a partial section of the molding box to illustrate a method for forming two exactly opposite grooves for receiving the sealing member.
Fig. 8 is a partial cross-sectional view of the upper mold box to further illustrate this process.
FIG. 9 shows, greatly enlarged, a partial underneath view of the upper box shown in FIG. 8 before the groove is cut.
Fig. 10 is a cross section through a mold box.
Fig. 11 is a partial view of a three-part molding box. Fig. 12 shows in cross section the application of the method to castings with a plurality of Hohlräu men, and Fig. 13 is a partial view of a variant for the use of a combination of metallic and non-metallic material in the device you.
In Fig. 1, 20 generally designates one half of a two-part molding box which is provided with a cavity 21 which was either cast directly or worked out later. A plurality of openings 22 serve to connect the cavity 21 to the core blowing machine, which blows a suspension of sand and binding agent in air under pressure into the cavity 21. Air holes 23 are in communication with the outside air and have a sieve 24 which serves to hold back the sand particles in the cavity and to allow air to escape.
The air holes thus help to distribute the sand-binder mixture in the casting cavity as uniformly as possible and prevent the formation of spaces that could possibly remain without sand.
The middle part of the cavity 21 is provided with heightened parts 26 which are arranged so that they cooperate with corresponding parts of the other mold box half and thereby form a seal in the middle between the two mold box halves.
The molding box shown in Fig. 1 is further provided with a groove 28 which runs in the vicinity of the outer edge of the cavity 21 parallel to the edge line of this cavity. The distance of the groove 28 from the edge line of the cavity is preferably 3 to 6 mm. As can be seen from FIG. 1, the groove 28 is endless and surrounds the entire cavity, so that it is completely sealed when it is provided with a seal.
In addition, in addition to the groove 28, the elevations 26 are also provided with grooves 29 for receiving sealing members.
Since when using a core box to knock out the cores, the parts of the box must be separated from each other, it is desirable that the seals are held in one of the molding box parts and can be easily and completely detached from the corresponding groove of the other box part.
To ensure that the seal is always fixed in the groove of one part, for example in the lower box 20, a layer 29a (FIGS. 3 and 4) of a suitable adhesive is placed in the groove 28, taking this into account, that the adhesive layer cover both the side walls and the bottom of the groove, which preferably has a rectangular cross section. The adhesive chosen should be one that has an affinity for the metal of the molding box part and is compatible with the material of the seal. Most of the molding boxes are made of aluminum, but they could also be made of brass, steel or cast iron.
In such a core box, a binder is preferably introduced into the groove 28, which consists of a mixture of rubber and resin derivatives in a volatile solvent.
For certain materials, for example for magnesium, it may prove necessary to treat the groove walls before introducing the binder. For magnesium, a pretreatment with a dichromate etching solution has proven advantageous to increase the adhesion of the binder. Of course, adhesives and binders are currently commercially available for virtually all different types of synthetic or natural elastomers.
A very good adhesion of the seal within the groove of the molding box is of great importance if it is to be prevented that the seal shifts in the groove and that sand or foreign bodies accumulate along the seal, which could impair the effect of the seal .
The sealing material may originally have the form of a flexible rubber strip 31 of cylindrical or other cross-section, which is set by hand in the groove 28 (Fig. 3) either as a continuous strip or in different pieces which are joined end to end . It is preferably made of a vulcanisable material in order to later obtain an expanded cell structure.
The diameter or the cross-sectional volume of the rubber strip with respect to the cross-sectional area of the final seal can be dimensioned in such a way that ultimately the desired density is obtained depending on the conditions to be met. The material can therefore contain, for example, a natural or synthetic rubber, a plasticizer, a vulcanizing agent and an agent which releases gas under the action of heat and thus causes the elastomeric mass to swell.
As already mentioned, various types of natural or synthetic elastomers can be used for the present process, but preference is given to a synthetic rubber of the Buna-N type, which is particularly carbon-resistant. This is desirable because oils, such as kerosene, are often used as a release agent between the surface of the molding box and the sand as well as cleaning agents, which leaves a thin film of kerosene along the surfaces of the molding box.
Buna-N type rubber, which is a copolymerization product of butadiene and acrylonitrile, is not damaged by this film. However, if no hydrocarbon oils are used, other Ma materials, for example. Buna-S type rubber, which are copolymers of butadiene and styrene, can be used. The synthetic rubbers of the polymerized chloroprene group are also preferred materials.
Some compositions of suitable oil-resistant seals are given below.
EMI0003.0036
<I> Example <SEP> 1 </I>
<tb> Material <SEP> parts by weight
<tb> synthetic rubber, <SEP> e.g. <SEP> B. <SEP> Buna-N <SEP> 100
<tb> zinc oxide <SEP> 5
<tb> soot <SEP> 40
<tb> Di-methoxyethyl phthalate <SEP> (plasticizer) <SEP> 15
<tb> sulfur <SEP> 1
<tb> Benzothiazyl disulfide <SEP> (accelerator) <SEP> 1.5
<tb> Vulcanization retarder <SEP> 0.75
<tb> Swelling agent, <SEP> consisting of <SEP> a <SEP> mixture <SEP> of <SEP> 40 <SEP> parts <SEP> di-nitroso-penthomethylene tetramine <SEP> in <SEP> Dispersion <SEP> in <SEP> 60
<tb> Split <SEP> of an <SEP> inert, <SEP> inorganic <SEP> filler <SEP> 3
EMI0004.0001
<I> Example <SEP> I1 </I>
<tb> Material <SEP> parts by weight
<tb> synthetic rubber, <SEP> e.g. <SEP> B.
<SEP> Buna-N <SEP> 100
<tb> zinc oxide <SEP> 5
<tb> tone <SEP> 60
<tb> Di-methoxyethylphthalate <SEP> 15
<tb> Benzothiazyl disulfide <SEP> 1.5
<tb> sulfur <SEP> 1
<tb> Vulcanization retarder <SEP> 0.75
<tb> Red <SEP> iron oxide <SEP> 1
<tb> Swelling agent <SEP> 3
EMI0004.0002
<I> Example <SEP> I11 </I>
<tb> Material <SEP> parts by weight
<tb> Polymerized <SEP> chloroprene <SEP> neoprene <SEP> 100
<tb> stearic acid <SEP> 0.5
<tb> Antioxy <SEP> diermittel <SEP> 2
<tb> Magnesium <SEP> 4
<tb> soot <SEP> 40
<tb> zinc oxide <SEP> 5
<tb> Swelling agents <SEP> 3 Preferred swelling agents for the present purpose are formed by decomposable substances that release nitrogen and / or ammonia when the elastomer is vulcanized.
The aforementioned di-nitrosepenthamethylintetramines form a particularly suitable reactant. Other suitable swelling agents include P, P'-oxybis- (benzenesulfonylhydrazide), diazoaminomethane, or a mixture of sodium nitrate and ammonium chloride. When they expand, these materials form a large number of independent small bubbles in the elastomer and give it the desired closed cell structure.
This characteristic feature means that the gas-expanded rubber is absolutely impermeable to gas, in contrast to the usual sponge rubber, whose interconnected pores make the product gas-permeable.
The swelling of the gas-expanded rubber under limited space, as is the case in the present case, has the further advantageous effect that a smooth skin is formed on the sealing organ that has no visible pores, despite the fact that the sealing body is separated from one another in a large number Has cavities.
Although the use of a swelling agent is considered beneficial, satisfactory results can be obtained without the same, provided that increased care is taken. For example, a strip of a material which, with the exception of the swelling agent, has all the other constituents, can be brought into precise correspondence with the groove 28 and 34 by a pressing process and then vulcanized. The disadvantage with this method, however, is that the vulcanization often causes the strip to shrink, so that an excess of material has to be introduced into the groove to take this shrinkage into account.
After the strips 31 have been introduced into the groove 28, an upper box 33 is placed on the lower box 20. As can best be seen from Fig. 4, the upper box 33 has a pre-machined V-shaped groove 34, the angled walls 34a and 34b approach at the foot of the groove as far as possible, please include. As can also be seen from Fig. 4, the width of the groove 34 is less than that of the rectangular cross-section groove 28, which is assigned to her, but arranged as best as possible in the middle of the same ben.
Of course, depending on the conditions to be met, the cross-sections of the grooves 28 and 34 can also have other shapes than the shapes shown in the drawing.
The two recessed mold box parts 20 and 33 are brought together after joining them together to a temperature which is sufficient to the elastomeric material of the strip 31 to vulcanize. Typically this temperature will be between 120 and 175 C for 2 to 3 hours. During the heating of the strip and during vulcanization, the gas-generating agent decomposes, which results in the swelling of the elastomeric material.
The sealing mate rial fills all exposed surfaces of the groove 28 and the separable groove 34, as best seen in Fig. 4, and forms a precisely fitting seal 36 in the immediate vicinity of the cavity 21. During this heating, the elastomer at the same time firmly connected with the adhesive on the walls of the groove 28.
In order to avoid any inclusion of air when the elastomeric material swells in the grooves and thus the formation of air pockets, which would prevent the seal from resting against the groove walls, and to exclude any sticking, a thin layer 37 of a separating agent or lubricant is applied the walls of the groove 34 brought up in order to allow the elastomeric material to cling to the walls of this groove up to the foot of the same without affecting the detachment after vulcanization.
Suitable such solvents are silicon release agents, a suspension of the finest mica particles or graphite in an evaporating carrier, for example alcohol, or in a silicon solution.
After vulcanization is complete, the protruding part of the seal 36, which enters the groove 34, has a strong, resilient, flexible, impermeable skin 36a free of visible pores, while under this skin the seal has a sponge-rubber-like structure. The skin 36a is very valuable as a protective layer against the penetration of sand or other substances into the sealing body and of course also against the penetration of air. In addition, on each side of the seal, at the base of the protruding part, there are shoulders 37a which bear against the upper box 33.
When the molding box is now ready for use, a suspension of sand and binding agent can be brought through the openings 22 into the casting cavity 21. The seal 36 effectively prevents any leakage of sand at the joint between the molding box parts. Since this seal fits exactly into the grooves, it is not necessary to hold the two mold box parts together under high pressure. It is sufficient to select this pressure so high that the compressed air introduced into the cavity does not separate them from one another. As a result of its adhesion to the adhesive, the seal is firmly connected to the lower groove 28 and is received in a separable manner by the upper groove 34.
An inverted V was preferred as the shape for this upper groove, because the seal corresponding to this shape has greater flexibility. It follows from this that when higher pressures are used in the formation of the core, a deformation of the seal is caused, which, of course, is advantageous and increases its effectiveness.
With certain types of cast cores, it is desirable to provide additional means to guide gases through the core body during the pouring of the molten metal. Such means can also be provided in accordance with the present method, as is readily apparent from FIGS. 1 and 5.
In these two figures, the lower box 20 has a longitudinally extending, semicircular recess 39 at both ends, and the groove 33 is notched in the same way in order to form a further complementary, semicircular recess 40, which when the mold is closed with the Recess 39 matches. These recesses then form a line of circular cross-section for receiving a metal rod 41, which is shown in FIG. 1 in dashed lines and in FIG. 5 in solid lines. This rod 41 extends through the cavity and leaves the molding box at its ends.
A larger recess 41a is provided at the intersection of the grooves 39 and 28, and a larger recess 41b is provided at the intersection of the groove 40 and the groove 34. These recesses are filled with sealing mate rial, which seals the rod 41 at each end over a greater length. This rod 41 is left in place during the formation of the seal, so that the elastomer binds directly to it and forms a seal which prevents sand from escaping along the rod from inside the mold box.
The end parts of the seal 36 are releasably connected to the main part of the seal in the recess 41b, as can be seen from FIG. After the core has been formed in the cavity, the rod 41 is removed and leaves a longitudinal opening in the core, which allows gases to escape.
It is of the utmost importance that the grooves 28 and 34 coincide with one another. A simple but effective way of achieving this result is shown in FIGS. 7-9. According to FIG. 7, the two mold components 20 and 33 are shown at a distance from one another, the lower box 20 having a groove 28 with a rectangular cross-section and a groove that is to be produced in the upper box 33 to coincide with this. For this purpose, the lower box 20 is provided on each side of the groove 28 with a thin layer of powder 41, for example with zinc oxide powder, while the corresponding surface of the upper box 33 is provided with a thin layer of black paint.
While the paint 42 is still wet, the molding box parts 20 and 33 are assembled and left for a short time. When these two molding box parts are separated from each other, all surfaces that were in contact with one another have a layer of white powder 41, while the surface of the upper box 33 opposite the groove 26 will stand out in black against the white background. This is shown in FIGS. 8 and 9, in which the upper box 33 is provided with a black lacquer layer 42 and white particles 44 thereon.
A part 46 of the black layer, which was opposite the groove 28, is free of such particles, so that the worker can easily mill the second groove 34 in the right place.
In FIG. 10, an asymmetrical molding box is shown, the molding box parts 48 and 49 of which interacting with one another are separated from one another along a separating line 51. As can be seen, the casting cavity 52 extends in the vertical direction. It has previously been impossible to provide an effective seal with such molding boxes. According to the present method, however, it is also possible here to produce an absolutely hermetic seal by means of a seal 53 which surrounds the casting cavity.
In Fig. 11 a three-part mold is shown; with a plate 54 on which guide pins 56 are provided. The plate 54 serves to hold together and close two fornik box parts (of which only one is shown for reasons of clarity) which have cast cavities 58 and recesses 59 open to the outside for receiving the guide pins 56.
In this embodiment, a sealing strip 61 is provided in a groove of a molding box part 5 7 around the cavity 58, the ends of which have a V-shaped recess for receiving a separable seal 62, which is held in a groove in the plate 54 . The flexibility and resilience of the sealing strip 61 is chosen so that there is no weakening of the sealing at the joints with the seal 62.
The embodiment according to FIG. 12 is particularly suitable for molding boxes with several larger casting cavities. As shown, two walls 63 and 64 delimiting cavities are each provided with openings 66 which connect inner cavities 67 and 68 with cavities 68a. In each opening 66 there is a sieve 69 which prevents the passage of sand but allows the interior of the mold to be vented. In this embodiment, the joint between the two molding box parts is sealed by a double-ribbed seal 65, which prevents leakage between adjacent recesses.
Once the seal has been formed in a molding box according to the present process, it is practically indefinitely durable. Tests have shown that thanks to the effectiveness of this seal and the low pressure that is necessary to ensure the seal, molding boxes, which previously could only be used continuously for a few days and then had to be repaired again, are now used continuously for months could become. It goes without saying that changing the seal is also very easy, since all that is required is the removal of the old one and the reshaping of another seal in the same sealing chamber.
If the renewal of a seal should be associated with difficulties, it is also easily possible to repair the old seal by removing the damaged part of the seal and replacing it with a metallic material, for example metal powder, in a self-setting binder or in the Free space a metal alloy with niedri gem melting point is introduced, the coinciding grooves used as casting molds who the. Such a seal is shown in FIG. 13, in which a ribbed, non-metallic sealing organ 70 is provided with a metallic intermediate piece 71.
The metal alloy used should expand somewhat when it solidifies, so that the metal can adapt itself precisely to the shape of the groove walls and press against the adjacent ends of the flexible seal, which ends are preferably cut off at an angle away from the molding box cavity, so that the pressure from the inside of the cavity presses the seal against the metallic spacer, thereby creating an effective seal.
It may also be desirable to have one or more such rigid parts in the seal to facilitate centering or alignment of the separable mold box parts, since the flexible seal is generally too soft to be used for this purpose. In the parts of the groove which are intended to receive the metal insert 71, pouring openings 72 can be drilled through which the alloy with a low melting point can be introduced.
A unique effect of the seal created on the spot is that not only is the sand prevented from escaping from the inside of the molding box, but the sand is prevented from getting into the joint between the molding box parts or the molding box even in the event of imperfections. penetrate into the space between the seal and the molding box cavity. This is evident from the generation of cores that are practically flawless with no seam at the joints between the molding box parts.
As far as this can be overlooked, this effect is due to a static pressure generated during the formation of the core within the seal, which has its origin in the inclusion of air, which escapes into the inner part of the joint and presses against the flexible seal, this presses it against the outside of the sealing groove and at the same time generates a reaction pressure. During the formation of the core, during which the cavity is under pressure, the seal is slightly bent, which indicates the generation of this static pressure.
When the pressure in the cavity disappears, the air volume forming the 'static pressure' apparently returns to the cavity and smooths the surface of the sand core, which lies directly on the dividing line between the molding box parts. As experiments have further shown, the cores thus produced are completely free of voids and the like. For all practical needs, the surfaces of the cores which have been produced in the core box according to the present invention have flawless outer surfaces, so that there is no need to repair them.
It is advantageous to form the groove 28 rather deeply so that the spongy sealing material to be introduced there has the largest possible cross-section, which improves its compressibility. In such a case, even accumulations of foreign bodies, for example sand, in the closing groove of the molding box part cannot affect the closure between the two molding box parts, since the large volume of the seal enables it to be adapted to the irregularities that result.
From the foregoing it can be seen that the present method provides a unique and extremely effective means of preventing leakage in the core box and proposes a seal which can be used in a large number of molds. The sealing of a molding box by this method is far less expensive than the seals previously used; the maintenance of this seal is also much cheaper.