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PATENTANSPRÜCHE
1. Formverfahren, bei dem man einen Formkasten (7) mit einer Modellplatte (5) verbindet, den Formkasten (7) mit einem sandartigen Formstoff(41) füllt, oberhalb der Oberfläche des Formstoffes (41) einen abgedichteten Raum (40) bildet, und den Gasdruck eines zur Zündung gebrachten Explosivstoffes im abgedichteten Raum auf die Oberfläche des zu verdichtenden Formstoffes (41) wirken lässt, dadurch gekennzeichnet, dass man eine mit mehreren Entlüftungsöffnungen (4) versehene Modellplatte (5) verwendet, so dass das bei der Explosion entstehende Druckgas bei der Verdichtung des Formstoffes (41) diesen durchdringt und über die Entlüftungsöffnungen (4) austritt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Explosivstoff in den abgedichteten Raum (40) einführt und darauf den Explosivstoff zündet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man nach dem Einwirken des Druckgases auf den zu verdichtenden Formstoff (41) den letzteren mittels einer Pressplatte (27) nachpresst.
4. Formvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Modeliplatte (5), einem Formkasten (7), sowie einem die Öffnung des Formkastens (7) gasdicht abdeckenden Deckel (9), einem abgedichteten Raum (40) oberhalb der Oberfläche des Formstoffs (41) sowie mit einer Zuführ- und einer Zündeinrichtung für den Explosivstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellplatte (5) mehrere Entlüftungsöffnungen (4) zur Entspannung des Druckmittels aufweist, und auf der Innenseite des Deckels (9) eine Pressplatte (27) zum Nachpressen des Formstoffs (41) angeordnet ist.
5. Formvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung der Pressplatte (27) eine Kolbenstange (26) vorgesehen ist, die durch eine in dem Deckel (9) ausgebildete Bohrung gleitbar beweglich ist, und dass auf dem Deckel (9) ein Zylinder (25) zum Antrieb der Kolbenstange (26) befestigt ist.
6. Formvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtelement (8) auf der Umfangswand des Formkastens (7) rings um seine Öffnung und eine Einrichtung zur Auf- und Abbewegung des Deckels (9) relativ zum Formkasten (7) vorgesehen sind.
7. Formvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Modellplatte (5) verbundene Modell (3) ebenfalls mit Entlüftungsöffnungen (4) zur Entspannung des Druckmittels versehen ist.
Die Erfindung betrifft ein Formverfahren bei dem man einen Formkasten mit einer Modellplatte verbindet, den Formkasten mit einem sandartigen Formstoff füllt, oberhalb der Oberfläche des Formstoffes einen abgedichteten Raum bildet und den Gasdruck eines zur Zündung gebrachten Explosivstoffes im abgedichteten Raum auf die Oberfläche des zu verdichtenden Formstoffes wirken lässt, sowie eine Formvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei einem bereits bekannten Verfahren zur Explosionsverdichtung eines Formsandes wird zur Erzielung einer gleichförmigen Verdichtung des Formsandes während einer Relativbewegung zwischen dem Gemisch und einem oder mehreren Initialimpulsgebern die exotherme Reaktion des Gemisches ausgelöst, wodurch man in vorteilhafter Weise die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Verbrennungsvorgangs so erhöht, dass man die gewünschte Festigkeit des Formsandes erzielt. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, dass die Formrückseite der verdichteten Form spröde und bröcklig wird, wobei die Verbrennungswärme eine 5 bis 10 mm dicke Sandschicht austrocknet. Es wird zwar zur Steuerung der Formfestigkeit der Formsandoberseite vorgeschlagen, vor der Explosion diese Formsandoberseite mit einer Abdeckung zu versehen oder die Leistung des Gebläses zu verändern.
Diese Massnahme bewirkt jedoch nur eine örtliche Steuerung der Formfestigkeit im Bereich der Oberfläche, wobei der Formsand in der Nähe der Formplatte nicht ausreichend verfestigt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, welches diesen Nachteil nicht aufweist, d.h.
bei dem der Formstoff bis hinunter zum Formkern genügend verdichtet wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man eine mit mehreren Entlüftungsöffnungen versehene Modellplatte verwendet, so dass das bei der Explosion entstehende Druckgas bei der Verdichtung des Formstoffes diesen durchdringt und über die Entlüftungsöffnungen austritt.
Vorteilhafte Weiterausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 und 3.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Formvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, mit einer Modellplatte, einem Formkasten, sowie einem die Öffnung des Formkastens gasdicht abdeckenden Deckel, einem abgedichteten Raum oberhalb der Oberfläche des Formstoffs sowie mit einer Zuführ- und einer Zündeinrichtung für den Explosivstoff, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Modellplatte mehrere Entlüftungsöffnungen zur Entspannung des Druckmittels aufweist, und auf der Innenseite des Deckels eine Pressplatte zum Nachpressen des Formstoffs angeordnet ist.
Gemäss der Erfindung verbleibt das Druckmittel nach der Explosion nicht oberhalb der Oberfläche des Formsandes, sondern durchdringt den Formsand in Richtung der Entlüftungsöffnungen, wobei es auf diesem Weg den Formsand bis hinunter zum Formkern verdichtet. Durch das Nachpressen mit der Pressplatte wird das Füllmaterial schliesslich bis zu der gewünschten Dichte komprimiert.
Zweckmässige Weiterausgestaltungen der erfindungsgemässen Formvorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 5 bis 7.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Formvorrichtung; und
Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Formvorrichtung.
Die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform der Formvorrichtung weist einen flachen, ebenen Tisch 1 mit einer mittleren Öffnung 2 geeigneter Grösse auf, der auf einer mittels nicht gezeigten Stützen getragenen Grundplatte angeordnet ist. Eine auf dem Tisch 1 befestigte Modellplatte 5 trägt ein Modell 3 und ist mit kleinen Entlüftungsöffnungen 4 versehen, die in Abschnitten der Modellplatte 5 ausgebildet sind, an denen die Verdichtung des Formsandes gering ist. Die kleinen Entlüftungsöffnungen 4 münden an ihren unteren Enden in die Öffnung 2 und sind an ihren oberen Enden mit Entlüftungshülsen 6 versehen.
Die Modellplatte 5 trägt einen Formkasten7, der eine grössere Höhe als das Modell 3 aufweist und auf- und abbewegbar ist. Auf dem Formkasten 7 ist ein Deckel 9 mit einem dazwischen angeordneten Dichtelement 8 angeordnet, um die obere Öffnung des Formkastens 7 gasdicht zu ver
schliessen. Der Deckel kann mit einer bekannten Hebevorrichtung, die nicht dargestellt ist, auf- und abbewegt werden.
Der Deckel ist mit einer Zuführöffnung 10 versehen, durch die eine gasförmige Brennstoffmischung in den abgedichteten, zwischen dem Deckel 9 und dem Formkasten 7 ausgebildeten Raum 40 eingeführt werden kann. Die Zuführöffnung 10 ist mit einem Zylinder 17 für gasförmigen Brennstoff durch ein Sperrventil 11, eine flexible Leitung 12, eine Zweigleitung 13 und ein Regelventil 15 verbunden. Eine andere Zweigleitung 14 zweigt von der flexiblen Leitung 12 ab, um letztere mit einem Sauerstoffzylinder 18 über ein Regelventil 16 zu verbinden. An dem Deckel 9 ist eine mittels einer Zündkerze arbeitende Zündvorrichtung 19 angebracht, die sich in den abgedichteten Raum 40 erstreckt.
Die mittels einer Zündkerze arbeitende Zündvorrichtung 19 ist elektrisch auf einer Seite mit einer Gleichstromquelle 23 über Leitungen 20, 21 und einem Schalter 22 verbunden, während die andere Seite der Gleichstromquelle mit dem Deckel 9 als Masse verbunden ist, so dass im abgedichteten Raum 40 an der Zündkerze 19 ein Funken erzeugt wird, wenn der Schalter 22 geschlossen wird.
Der mittels der Modellplatte 5 und dem Formkasten 7 ausgebildete Raum ist mit einem Füllstoff in Form von gewöhnlichem grünen Sand 41 gefüllt. Die Regelventile 15, 16 sind zur Ausbildung einer gasförmigen Mischung von gasförmigem Brennstoff und Sauerstoff eingestellt, die aus den Zylindern 17, 18 in einem gewünschten Mischungsverhältnis zugeführt wird. Die gasförmige Mischung gelangt in die Leitung 12 und dann in den abgedichteten Raum 40, der mittels des Formkastens 7 und des Deckels 9 ausgebildet wird, wenn das Sperrventil 11 geöffnet ist. Nach dem Schliessen des Sperrventils 11 wird der Schalter 22 eingeschaltet, so dass die Zündvorrichtung 19 einen Funken erzeugt, der das gasförmige Brennstoffgemisch in dem abgedichteten Raum 40 zündet, so dass es explodiert und sich unter Erzeugung eines hohen Drucks in dem abgedichteten Raum 40 ausdehnt.
Der sich ergebende Druck des explodierenden Gases entspannt sich durch das Bett des grünen Sandes 41 in Richtung der Entlüftungshülsen 6 und die Entlüftungsöffnungen 4. Dadurch wird der grüne Sand 41 in Richtung der Entlüftungshülsen 6 verlagert und in hohem Masse verdichtet, und zwar nicht nur an Abschnitten, wo der Sand eine geringe Verdichtung aufweist, sondern längs der gesamten Oberfläche der Modellplatte 5. Gleichzeitig wird der grüne Sand im oberen Abschnitt des Sandbettes unter Druck gesetzt und zu einer vergleichsweise hohen Dichte verdichtet, so dass das gesamte Bett des grünen Sandes 41 auf das gewünschte Mass erhärtet wird.
Darauf wird der Deckel 9 mittels der obenerwähnten nichtgezeigten Hebeeinrichtung angehoben. Der Formkasten 7 wird ebenfalls mittels einer nicht-gezeigten Ziehvorrichtung zum Freigeben des Modells angehoben. Nach der Bewegung des Formkastens 7 zur Entfernung des Modells von der Modellplatte 5 wird ein neuer leerer Formkasten 7 auf der Modellplatte 5 angeordnet und eine neue Menge grünen Sandes 41 in den Formkasten 7 eingegeben. Darauf wird der Deckel 9 wieder auf dem neuen Formkasten angeordnet und die obenerwähnte Arbeitsweise wiederholt, so dass kontinuierliche Formen ausgebildet werden.
Die dichte Verteilung des grünen Sandes 41 im Formkasten 7 wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, wie z.B.
der Anordnung und Anzahl der Entlüftungshülsen 6, dem Mischungsverhältnis der gasförmigen Brennstoffmischung, bestehend aus dem gasförmigen Brennstoff und dem Sauerstoff, und der zugeführten Brennstoffmischung usw.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, die für die Verwendung geeignet ist, wenn der grüne Sand 41 des oberen Teils des Sandbettes noch weiter verdichtet und verhärtet werden muss. Bei dieser Ausführungsform ist der Deckel 9a mit einem nach unten gerichteten Zylinder 25 mit einer Kolbenstange 26 versehen, die in gasdichter Weise von einer Bohrung im Deckel 9a aufgenommen wird. Am unteren Ende der Kolbenstange 26 ist eine Pressplatte 27 befestigt.
Nach dem Austreten des explodierenden Gases wird der Zylinder 25 mittels einer anderen Druckquelle oder einer ähnlichen Einrichtung betätigt, um die Pressplatte 27 zum Pressen und Verdichten des grünen Sandes 41 abzusenken.
Obwohl in dem abgedichteten Raum 40 in den beschriebenen Ausführungsformen eine Explosion stattfindet, ist diese Ausführungsform nicht ausschliesslich. Die Anordnung kann ebenfalls so sein, dass die Explosion in einer anderen Kammer stattfindet und die Druckwelle des explodierenden Gases in den abgedichteten Raum 40 über eine druckbeständige Leitung eingeführt wird. Ebenfalls kann die gleiche Wirkung durch die Verwendung von anderen Brennstoffen als gasförmigem Brennstoff, z.B. flüssige Brennstoffe, Explosionsstoffe und ähnliches, erreicht werden.
Gemäss dem Verfahren wird ein Druck eines explodierenden Gases auf die Oberfläche eines Formstoffes aufgebracht, das in einem mittels einer Modellplatte getragenen Formkasten angeordnet ist, wobei die Modellplatte mehrere kleine Entlüftungsöffnungen aufweist, so dass das explodierende Gas durch das Bett des Formstoffs tritt und in Richtung der kleinen Entlüftungsöffnungen zur Verdichtung des Formstoffs austritt. Es ist daher möglich, schnell und einfach eine feste Form auszubilden, sogar, wenn das Modell auf der Modellplatte eine komplizierte Form aufweist, wobei die nachteilige Vibration ausgeschaltet wird, die mehr als 4-5 Sekunden bei dem gewöhnlichen Rüttel-Formverfahren auftritt.
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PATENT CLAIMS
1. Molding process in which a molding box (7) is connected to a model plate (5), the molding box (7) is filled with a sand-like molding material (41), forms a sealed space (40) above the surface of the molding material (41), and the gas pressure of an explosive which has been ignited can act in the sealed space on the surface of the molding material (41) to be compressed, characterized in that a model plate (5) provided with a plurality of ventilation openings (4) is used, so that the result of the explosion Compressed gas during the compression of the molding material (41) penetrates it and exits through the ventilation openings (4).
2. The method according to claim 1, characterized in that one introduces the explosive into the sealed space (40) and ignites the explosive thereon.
3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after the action of the compressed gas on the molding material (41) to be compressed, the latter is pressed by means of a press plate (27).
4. Molding device for performing the method according to claim 1, with a model plate (5), a molding box (7), and a gas-tight cover (9) covering the opening of the molding box (7), a sealed space (40) above the surface of the Molding material (41) and with a supply and an ignition device for the explosive, characterized in that the model plate (5) has a plurality of ventilation openings (4) for relieving the pressure medium, and on the inside of the cover (9) a press plate (27) is arranged for pressing the molding material (41).
5. Molding device according to claim 4, characterized in that for actuating the press plate (27) a piston rod (26) is provided which is slidably movable through a bore formed in the cover (9), and that on the cover (9) Cylinder (25) for driving the piston rod (26) is attached.
6. Molding device according to one of claims 4 or 5, characterized in that a sealing element (8) on the peripheral wall of the molding box (7) around its opening and a device for moving the lid (9) up and down relative to the molding box (7 ) are provided.
7. Molding device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the model (3) connected to the model plate (5) is also provided with ventilation openings (4) for relaxing the pressure medium.
The invention relates to a molding process in which a molding box is connected to a model plate, the molding box is filled with a sand-like molding material, forms a sealed space above the surface of the molding material and the gas pressure of an explosive which has been ignited in the sealed space on the surface of the molding material to be compressed can act, as well as a molding device for performing this method.
In an already known method for the explosion compression of a molding sand, in order to achieve a uniform compression of the molding sand during a relative movement between the mixture and one or more initiators, the exothermic reaction of the mixture is triggered, which advantageously increases the rate of propagation of the combustion process so that the desired strength of the molding sand achieved. A disadvantage of this method, however, is that the back of the mold becomes brittle and crumbly, with the heat of combustion drying out a 5 to 10 mm thick layer of sand. To control the dimensional stability of the top of the molding sand, it is proposed to provide this top of the molding sand with a cover or to change the performance of the blower before the explosion.
However, this measure only locally controls the dimensional stability in the area of the surface, the molding sand not being sufficiently solidified in the vicinity of the molding plate.
The object of the present invention is to provide a method which does not have this disadvantage, i.e.
in which the molding material is sufficiently compressed down to the mold core.
This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned at the outset by using a model plate provided with a plurality of ventilation openings, so that the compressed gas formed during the explosion penetrates the molding material when it is compressed and exits via the ventilation openings.
Advantageous further developments of the method according to the invention are the subject of claims 2 and 3.
The invention further relates to a molding device for carrying out the method according to the invention, with a model plate, a molding box, and a cover which gas-tightly covers the opening of the molding box, a sealed space above the surface of the molding material and with a supply and an ignition device for the explosive, which is characterized in that the model plate has a plurality of ventilation openings for relieving the pressure medium, and a press plate is arranged on the inside of the cover for repressing the molding material.
According to the invention, the pressure medium does not remain after the explosion above the surface of the molding sand, but penetrates the molding sand in the direction of the ventilation openings, thereby compressing the molding sand down to the mold core. The filling material is finally compressed to the desired density by pressing with the press plate.
Advantageous further developments of the molding device according to the invention are the subject of claims 5 to 7.
Embodiments of the present invention are shown in the drawing and are described in more detail below. Show it:
Figure 1 is a vertical section through a first embodiment of the molding device. and
Fig. 2 shows a vertical section through a second embodiment of the molding device.
The first embodiment of the shaping device shown in FIG. 1 has a flat, flat table 1 with a central opening 2 of a suitable size, which is arranged on a base plate carried by means of supports, not shown. A model plate 5 fastened on the table 1 carries a model 3 and is provided with small ventilation openings 4 which are formed in sections of the model plate 5 where the compression of the molding sand is low. The small ventilation openings 4 open into the opening 2 at their lower ends and are provided with ventilation sleeves 6 at their upper ends.
The model plate 5 carries a molded box 7, which has a greater height than the model 3 and can be moved up and down. On the molding box 7, a lid 9 with a sealing element 8 arranged therebetween is arranged in order to make the upper opening of the molding box 7 gas-tight
shut down. The lid can be moved up and down with a known lifting device, which is not shown.
The cover is provided with a feed opening 10 through which a gaseous fuel mixture can be introduced into the sealed space 40 formed between the cover 9 and the molding box 7. The feed opening 10 is connected to a cylinder 17 for gaseous fuel through a check valve 11, a flexible line 12, a branch line 13 and a control valve 15. Another branch line 14 branches off from the flexible line 12 in order to connect the latter to an oxygen cylinder 18 via a control valve 16. Attached to the cover 9 is an ignition device 19 which works by means of a spark plug and extends into the sealed space 40.
The ignition device 19, which works by means of a spark plug, is electrically connected on one side to a direct current source 23 via lines 20, 21 and a switch 22, while the other side of the direct current source is connected to the cover 9 as a ground, so that in the sealed space 40 at the Spark plug 19 a spark is generated when the switch 22 is closed.
The space formed by means of the model plate 5 and the molding box 7 is filled with a filler in the form of ordinary green sand 41. The control valves 15, 16 are set to form a gaseous mixture of gaseous fuel and oxygen, which is supplied from the cylinders 17, 18 in a desired mixing ratio. The gaseous mixture passes into the line 12 and then into the sealed space 40, which is formed by means of the molding box 7 and the cover 9 when the check valve 11 is open. After the shutoff valve 11 is closed, the switch 22 is turned on, so that the ignition device 19 generates a spark which ignites the gaseous fuel mixture in the sealed space 40 so that it explodes and expands in the sealed space 40 with the generation of a high pressure.
The resulting pressure of the exploding gas relaxes through the bed of green sand 41 in the direction of the ventilation sleeves 6 and the ventilation openings 4. As a result, the green sand 41 is displaced in the direction of the ventilation sleeves 6 and is compressed to a large extent, and not only at sections , where the sand has a low compression, but along the entire surface of the model plate 5. At the same time, the green sand in the upper section of the sand bed is pressurized and compacted to a comparatively high density, so that the entire bed of green sand 41 on the desired degree is hardened.
Then the lid 9 is raised by means of the lifting device, not shown, mentioned above. The molding box 7 is also raised by means of a pulling device, not shown, to release the model. After the mold box 7 has been moved to remove the model from the model plate 5, a new empty mold box 7 is arranged on the model plate 5 and a new amount of green sand 41 is introduced into the mold box 7. Then the lid 9 is placed again on the new molding box and the above-mentioned procedure is repeated so that continuous shapes are formed.
The dense distribution of green sand 41 in the molding box 7 is influenced by various factors, such as
the arrangement and number of ventilation sleeves 6, the mixing ratio of the gaseous fuel mixture consisting of the gaseous fuel and the oxygen, and the supplied fuel mixture, etc.
Fig. 2 shows a second embodiment which is suitable for use when the green sand 41 of the upper part of the sand bed has to be further compacted and hardened. In this embodiment, the cover 9a is provided with a downwardly directed cylinder 25 with a piston rod 26 which is received in a gas-tight manner by a bore in the cover 9a. A press plate 27 is attached to the lower end of the piston rod 26.
After the exploding gas escapes, the cylinder 25 is actuated by another pressure source or similar device to lower the press plate 27 for pressing and compressing the green sand 41.
Although an explosion occurs in the sealed space 40 in the described embodiments, this embodiment is not exclusive. The arrangement can also be such that the explosion takes place in another chamber and the pressure wave of the exploding gas is introduced into the sealed space 40 via a pressure-resistant line. The same effect can also be achieved by using fuels other than gaseous fuel, e.g. liquid fuels, explosives and the like can be achieved.
According to the method, a pressure of an exploding gas is applied to the surface of a molding material which is arranged in a molding box carried by means of a model plate, the model plate having a plurality of small ventilation openings, so that the exploding gas passes through the bed of the molding material and in the direction of the small vents to compress the molding material. It is therefore possible to quickly and easily form a solid shape even if the model on the model plate has a complicated shape, eliminating the disadvantageous vibration that occurs more than 4-5 seconds in the ordinary vibrating molding process.