CH623245A5

CH623245A5 -

Info

Publication number: CH623245A5
Application number: CH618877A
Authority: CH
Inventors: Gerhard Vitt
Original assignee: Rheinhold & Mahla Gmbh
Priority date: 1976-05-20
Filing date: 1977-05-18
Publication date: 1981-05-29
Also published as: DE2622552A1; FR2351733A1; GB1572860A; US4139045A; DE2622552B2; FR2351733B1; DE2622552C3; JPS531128A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gussstückes, bei dem ein Schaumkunststoffmodell in losen, bindemittelfreien Sand eingebettet wird, das durch Eingiessen der Metallschmelze verbrannt bzw. vergast und schliesslich 5 durch diese ersetzt wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, Gussstücke auf diese Weise herzustellen. Das Verfahren hat den Nachteil, dass nur einfache Modelle abgiessbar sind, weil die Verfestigung des bindemittelfreien io Formsandes nicht ausreichend ist. Das vorgenannte Verfahren ist daher bei komplizierten Modellen mit Hinterschneidungen, nach aussen offenen Partien oder Hohlräumen nicht ohne weiteres anwendbar.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Verfahren 15 und eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem der lose, bindemittelfreie Sand zum Herstellen der Giessform eine ausreichende Verfestigung erfährt und diese beim Giessen beibehält. Nach dem Verfahren sollen auch komplizierte Gussstücke mit Hinterschneidungen oder dergleichen in losem, bindemittelfreien 20 Formsand abgiessbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass der beim Verbrennen bzw. Vergasen des Schaumkunststoffmodells auftretende Überdruck zur Beibehaltung der Gestalt des Formhohlraums benützt wird und der 25 Giessvorgang bei dem aus der Verbrennung bzw. Vergasung resultierenden Überdruck erfolgt.

Durch die erfindungsgemässe Lösung kann erreicht werden, dass mit dem beim Verbrennen bzw. Vergasen des Schaumkunststoffmodells in der Giessform erzeugten Über-30 druck infolge Staus der Verbrennungsgase an der Formwandung die Partikel des bindemittelfreien Formsandes gegen die Formwandung gedrängt werden, wodurch diese ihre Lage beizubehalten trachten und somit genaue Abgüsse erreichbar sind.

35 Der Überdruck in der Giessform kann gesteuert werden. Durch diese Massnahme lässt sich der Druck in der Giessform einfach an verschiedenartigste Bedingungen, wie die Gestalt des herzustellenden Gussstückes oder die Art des bindemittelfreien Formsandes anpassen. Das erfindungsgemässe Verfah-40 ren, insbesondere dank der Möglichkeit, den Überdruck in der Giessform zu steuern, lässt es zu, dass neben Quarzsand auch sonstige hochfeuerfeste Formsande anwendbar sind, so beispielsweise Olivinsand, Zirkonsand oder auch Graphitkörner.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des er-45 findungsgemässen Verfahrens wird das Schaumkunststoffmodell in einen Formkasten eingelegt, dann der Formkasten so weit mit Formsand gefüllt, bis er das Schaumkunststoffmodell bedeckt, sodann über das von Formsand umgebene Schaumkunststoffmodell eine Haube gestülpt, und schliesslich der so Formkasten ganz mit Formsand gefüllt. Die über dem Schaumkunststoffmodell im Formsand eingebettete Haube hat dabei mehrere Funktionen. Zunächst führt sie bei ihrem Einpressen in den Formsand zu einer Verdichtung des innerhalb der Haube angeordneten, das Schaumkunststoffmodell umgeben-55 den Formsandes. Zugleich dient sie als Druckhaube gegen den sich in ihrem Inneren beim Giessen des Gussstückes durch Vergasung bzw. Verbrennung des Schaumkunststoffmodells ergebenden Überdruck.

In vielen Fällen ist es vorteilhaft, beim Herstellen der 60 Giessform in der Weise vorzugehen, dass das Schaumkunststoffmodell in eine Haube eingelegt und mit Formsand umgeben wird, dann die Haube verschlossen und in einen Formkasten eingebracht wird, alsdann der verbleibende Hohlraum im Formkasten mit Formsand ausgefüllt und schliesslich der 65 Formkasten zur Durchführung des Giessvorganges um 180° gewendet wird.

Zum Verdichten des bindemittelfreien Formsandes innerhalb der Haube wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung

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vorgeschlagen, dass die Umhüllung des Schaumkunststoffmo-delles mit Formsand innerhalb der Haube unter Anwendung von Vibration und/oder Unterdruck vorgenommen wird.

Durch diese einzeln oder in Kombination vorsehbaren Massnahmen kann eine dichte Packung des Formsandes erzielt werden, zugleich aber auch ein dichtes Umhüllen des Schaumkunststoffmodells mit Formsand, auch in Hinterschneidungen oder den von aussen zugänglichen Ausnehmungen im Schaumkunststoffmodell.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Formkasten und eine Haube vorgesehen sind, wobei die Haube innerhalb des Formkastens im Formsand, das Schaumkunststoffmodell überdeckend, eingebettet zu werden bestimmt ist, wobei besonders vorteilhaft die Haube derart in den Formkasten angeordnet werden kann, dass der Rand ihrer dem Boden zugewandten Öffnung sowohl von der Bodenebene als auch von den Seitenkanten des Formkastens beabstandet ist. Durch die letztgenannte Massnahme kann erreicht werden, dass ein selbsttätiger Abbau des innerhalb der Haube während des Giessens vorhandenen Uberdrucks stattfindet. Der Abbau des Überdruckes richtet sich dann unter anderem nach den Querschnittsverhältnissen der Auslässe im unteren Bereich der Haube. Die Haube besteht vorteilhaft aus einem Blech.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass an der Haube eine gasabführende Leitung angeschlossen ist. Diese Leitung kann zwei verschiedene Aufgaben erfüllen. Einmal kann sie zum Anlegen eines Unterdrucks im Innern der Haube dienen, um eine dichte Packung der den Formsand bildenden Partikel zu erzielen. Zugleich kann während des Giessens über diese Leitung, die zweckmässig mit einem entsprechenden Ventil versehen ist, der Druck innerhalb der Haube als Folge der Verbrennung des Schaumkunststoffmodells stufenlos gesteuert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, den Formkasten mit einer gasabführenden Leitung zu versehen, die in Verbindung mit der an der Haube angeordneten gasabführenden Leitung besonders vorteilhaft ist. Die gasabführende Leitung am Formkasten kann zum Anlegen eines Unterdruckes an den Formkasten dienen, um eine dichte Packung der Partikel des Formsandes zu erreichen; zugleich kann damit auch der innerhalb des Formkastens und der innerhalb der Haube vorhandene Gasdruck während des Giessvorganges reguliert werden.

Weiterhin kann der Formkasten oben und unten durch eine Folie abgedeckt werden, ebenfalls auch die Haube an ihrem offenen Ende. Die Haube kann sich aus zwei oder mehr Teilen zusammensetzen. Sie ist vorteilhaft mit einer Öffnung versehen, in der der Eingusstrichter angeordnet ist. Die Folie, mit welcher die Haube nach ihrer Füllung abgedeckt wird, kann mit einem Giesseinlauf aus Schaumkunststoff versehen sein, welcher z. B. durch Klebung an der Folie befestigt ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausbildungsformen, vielmehr sind weitere, im Rahmen der Erfindung liegende Massnahmen möglich. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 vertikale Schnitte durch die Giessform bei ihrer Herstellung,

Fig. 4 bis 6 vertikale Schnitte durch die Giessform mit gegenüber den Fig. 1 bis 3 abgewandelter Form,

Fig. 7 einen vertikalen Schnitt durch eine Giessform,

Fig. 8 einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Giessform,

Fig. y die Giessform nach Fig. 8 in der Ansicht von oben,

Fig. 10 einen vertikalen Schnitt durch eine weiterhin abgewandelte Giessform.

Nach Fig. 1 ist der Formkasten 10 mit einem Boden 11 versehen. Zunächst wird zur Erzeugung eines Bettes bindemittelfreier Sand 12 von einer Schichthöhe h von wenigen Zentimetern eingefüllt. Es kann sich auch um eine feuerfeste Platte handeln. Darauf wird das aus Schaumkunststoff bestehende Modell 13 auf die Sandschicht aufgelegt, das einen nach oben gerichteten Giesslauf 14 hat, der vorzugsweise mit dem Modell 13 einstückig ist. Danach wird der gesamte Formkasten 10 mit bindemittelfreiem Formsand gefüllt. Anschliessend wird oben eine Haube 15 vorzugsweise unter Anwendung von Vibration in den Formsand eingedrückt. Die Haube 15 ist glockenförmig und umgreift das Modell 13 von oben. Die Haube 15 hat eine mittige, obere Öffnung, durch die der Giesslauf 14 hindurchragt. Die Öffnung ist aber so breit bemessen, dass auch ein Eingusstrichter 16 in dieser Platz findet. Das Metall wird in den Eingusstrichter 16 eingefüllt und vergast dann zunächst den Giesslauf 14 und anschliessend das Modell 13. Bei der Verbrennung bzw. Vergasung des Schaumkunststoffmodells tritt innerhalb der Haube 15 ein Überdruck auf, der einen konturenscharfen Abguss gewährleistet. Da der untere Rand 17 der Haube zu dem Schaumkunststoffmodell 13 und den Seitenwandungen 18, 19 des Formkastens 10 sowie zu dem Boden 11 einen Abstand hat, können beim Auftreten eines zu starken Überdruckes die Verbrennungsgase in angegebenen Pfeilrichtungen 20 und 21 entweichen.

Es ist verständlich, dass durch Bemessung des Abstandes des unteren Randes 17 der Haube zum Modell 13 und Boden 11 bzw. Seitenwandungen der Giessform der Querschnitt zum Entweichen der Verbrennungsgase bestimmt und über diese Querschnittsbestimmungen der zweckmässige Gasdruck innerhalb der Haube eingestellt werden kann. Zugleich ergibt das Einrütteln oder Einpressen der Haube in den Formsand, wie das zu Fig. 3 beschrieben worden ist, eine Verdichtung des Formsandes innerhalb der Haube.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine abgewandelte Arbeitsweise. Zunächst wird das Modell 13 in die Haube 15 eingelegt. Dann wird der verbleibende Hohlraum in der Haube mit bindemittelfreiem Formsand ausgefüllt. Dann wird die Haube mit Formsand und Modell in den Formkasten 10 eingelegt, der unten durch eine lose Platte 22 abgeschlossen ist. Nach Restfüllung des Formkastens mit bindemittelfreiem Formsand wird ein oberer Deckel 23 aufgelegt. Anschliessend wird der Formkasten um 180° gewendet, dann die zunächst bodenseitige, nach der Wendung kopfseitige, Platte 22 entfernt, der Eingusstrichter 16 angebracht und das Gussstück abgegossen. Es sei bemerkt, dass der Eingusstrichter 16 auch bereits vor dem Wenden des Formkastens in der Darstellung nach Fig. 5 eingesetzt werden kann. Die nach Fig. 6 fertige Giessform kann dann in der nach Fig. 3 beschriebenen Weise abgegossen werden.

Fig. 7 zeigt eine Disposition, bei der im Formkasten 10 das Modell 13 mit Giesslauf 14 und Trichter 16 sowie Haube 15 mit bindemittelfreiem Formsand eingebettet sind. Der Formkasten ist oben und unten jeweils durch eine Kunststoffolie 24 und 25 abgedeckt. An der Haube 15 ist eine gasabführende Leitung 26, an der Seitenwandung des Formkastens eine weitere gasabführende Leitung 27 angebracht. Diese Leitungen 26 und 27 sind mit nicht gezeigten Regulierventilen versehen.

Bei der Formbildung wird innerhalb der Haube 15 über die Leitung 26 ein Unterdruck angelegt, der zu einer dichten Pak-kung der Partikel des Formsandes führt. Zugleich wird über die Leitung 27 ein Unterdruck angelegt, der ebenfalls zu einer dichten Packung der Partikel im Formkasten führt. Beim Giessvorgang durch Einfüllen der Metallschmelze in den Eingusstrichter 16 kann nun über die Leitungen 26 und 27 der Gasdruck innerhalb der Form so reguliert werden, indem man beispielsweise die Leitung 26 schliesst und dadurch innerhalb der Haube 15 der Druck ansteigt, während über die Leitung

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27 ein Gasabzug aus dem Raum ausserhalb der Haube 15 erfolgt.

Fig. 8 zeigt eine Anordnung, bei der die Haube 15 an ihrem unteren offenen Ende mit einer Kunststoffolie 28 abgedeckt ist. Die Haube ist ebenfalls mit einer Leitung 26 versehen. Diese erfüllt den Zweck, bei der Formbildung innerhalb der Haube zunächst einen Unterdruck anzulegen, um eine dichte Packung der Formsandpartikel zu erreichen. Das Schaumkunststoffmodell 13 weist zahlreiche Hinterschneidungen 29, 29a auf, die dank dem vorhandenen Unterdruck vollkommen mit Formsand ausgefüllt werden. Vorteilhaft ist zugleich die Anwendung einer Vibration bei der Herstellung der Giessform. An die die Haube 15 unten abdeckende Folie 28 ist der Giesslauf mit vorzugsweise einstückigem Eingusstrichter, der aber auch ein keramischer Trichter sein kann, angeklebt. Die Haube ist oben durch ein Gewicht 30 beschwert. Während des Giessens wird die Leitung 26 abhängig von dem gewünschten Überdruck mehr oder weniger geschlossen.

Fig. 10 zeigt eine Giessform der Art, bei der innerhalb der Haube 15 eine Leitung 31 vorhanden ist, deren Auslassteil 31a nach aussen führt. Diese Leitung 31 hat zahlreiche Öffnungen, so dass sie Gas abführen kann. Durch Anwendung eines Ventils im Bereich des Auslasses 3 la kann der Druck innerhalb der Haube auf optimale Verhältnisse abgestimmt werden, s Besonders vorteilhaft ist der Formsand innerhalb der Haube ein sehr hochwertiger feuerfester Formsand, beispielsweise aus Zirkonsand oder Graphitkörnern, während der Formsand ausserhalb der Haube ein vorzugsweise minderwertigerer, ebenfalls bindemittelfreier Sand ist. Als hochwertiger io Formsand können auch Sande in Verbindung mit kleinen Stahlkugeln Anwendung finden.

Beim Einrütteln der Vibrieren des hochwertigen Formsandes innerhalb der Haube zur Umhüllung des Schaumkunststoffmodells wird bei einem Modell mit Hinterschneidungen 15 während des Einrütteins oder Vibrierens zur Verfestigung des losen Sandes bzw. Formsandes die Haube verschwenkt, manchmal mehrfach, um eine dichte Füllung der Hinterschneidungen zu erhalten.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zum Herstellen eines Gussstückes, bei dem ein Schaumkunststoffmodell in losen, bindemittelfreien Sand eingebettet wird, das durch Eingiessen der Metallschmelze verbrannt bzw. vergast und schliesslich durch diese ersetzt .vird, dadurch gekennzeichnet, dass der beim Verbrennen bzw. Vergasen des Schaumkunststoffmodells auftretende Überdruck zur Beibehaltung der Gestalt des Formhohlraums benützt wird und der Giessvorgang bei dem aus der Verbrennung bzw. Vergasung resultierenden Überdruck erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck in der Giessform gesteuert wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Schaumkunststoffmodell in einen Formkasten einlegt, dann den Formkasten so weit mit Formsand füllt, bis er das Schaumkunststoffmodell bedeckt, sodann über das vom Formsand umgebene Schaumkunststoffmodell eine Haube stülpt und schliesslich den Formkasten ganz mit Formsand füllt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaumkunststoffmodell in eine Haube eingelegt und mit Formsand umgeben wird, dann die Haube verschlossen und in einen Formkasten eingebracht wird, alsdann der verbleibende Hohlraum im Formkasten mit Formsand ausgefüllt und schliesslich der Formkasten zur Durchführung des Giessvorganges um 180° gewendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung des Schaumkunststoffmodells mit Formsand innerhalb der Haube unter Anwendung von Vibration und/oder Unterdruck vorgenommen wird, wobei der Formkasten in verschiedene Lagen gebracht, z. B. gedreht, wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formkasten (10) und eine Haube (15) vorgesehen sind, wobei die Haube innerhalb des Formkastens (10) im Formsand (12), das Schaumkunststoffmodell (13) überdeckend, eingebettet zu werden bestimmt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube derart in den Formkasten angeordnet werden kann, dass der Rand (17) ihrer dem Boden zugewandten Öffnung sowohl von der Bodenebene als auch von den Seitenkanten (18, 19) des Formkastens (10) beabstandet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (15) mit einer gasabführenden Leitung (26) versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkasten (10) mit einer gasabführenden Leitung (27) versehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Folien (24, 25) zum Abdecken des Formkastens (10) auf dessen Oberseite und dessen Unterseite vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (15) aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (15) mit einer oberen Öffnung versehen ist, in der ein Eingusstrichter (16) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Boden des Formkastens zuzuwendende Öffnung der Haube (15) mit einer Folie verschlossen ist, an der das Modell eines Giesslaufs (14) aus Schaumkunststoff, vorzugsweise durch Klebung, befestigt ist.