CH671896A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Giessformen aus tongebundenen Formstoffen in einer aus Modellplatte, Formkasten und Füllrahmen bestehenden Kammer gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Das verbreitetste Verfahren zur Herstellung von Giessformen ist das Rütteln mit gleichzeitigem und/oder nachfolgendem Pressen. Die Verdichtung des Formstoffes geschieht beim Rütteln dadurch, dass die mit Formstoff gefüllte Kammer periodisch auf eine bestimmte Höhe angehoben, dann fallengelassen, und der Fall schlagartig durch Aufprall der Kammer auf eine gegenläufig bewegte Masse verzögert wird. Die Verzögerung beträgt dabei bis über das 200-fache der Erdgravitation.

Mit diesem Verfahren wird zwar eine gute Verdichtung erreicht, jedoch entsteht dabei eine erhebliche Schallemission, die moderne arbeitshygienische Erfordernisse weit übersteigt.

Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Formstoff durch Pressen verdichtet und dabei die Fliessfähigkeit des Formstoffes durch Vibration erhöht wird (z.B. DE-OS 28 43 598). Es ist auch vorgeschlagen worden, durch langsamen Druckaufbau bei einem definierten Druckgradienten das Verdichtungsergebnis zu verbessern.

Mit diesem Verfahren konnten zwar gegenüber der Verdichtung nur durch Pressen die Presskräfte und gegenüber der Rüttelverdichtung die Schallemission gesenkt werden, jedoch wurde ein der Rüttelverdichtung vergleichbarer Verdichtungseffekt nicht erreicht.

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Giessformen aus tongebundenen Formstoffen, das den modernen arbeitshygienischen Forderungen, insbesondere hinsichtlich der Schallemission, gerecht wird, das auf Maschinen mit geringem technischem und energetischem Aufwand bei unproblematischer Bereitstellung der Energieform praktizierbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Giessformen für Gussstücke auch komplizierter Konfiguration durch Verdichtung tongebundener Formstoffe bei geringer Schallemission hergestellt werden können, und das einen dem Rüttel- bzw. Rüttelpressverdich-ten vergleichbaren Verdichtungseffekt erzielt. Das Verfahren soll auf Maschinen praktizierbar sein, die die arbeitstechnischen Vorteile der bekannten Rüttel- bzw. Rüttelpressma-schinen aufweisen.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in einer ersten Stufe die Kammer in eine solche Schwingung mit vertikaler Amplitude versetzt wird, die dem Formstoff eine periodische vertikale Wurfbewegung erteilt, bei der die Dauer einer Wurfperiode mindestens so lang wie eine Schwingperiode der Kammer ist, und die Wurfdauer durch eine vertikale, nach unten gerichtete Aufkraft auf den Formstoff so korrigiert wird, dass das Zusammentreffen von Formstoff und Kammerboden (Modellplatte) im jeweiligen Nulldurchgang einer vollendeten Schwingperiode der Kammer erfolgt.

Mit einem derartigen Verfahren gelingt es, bei geringer Schallemission den Formstoff durch eine periodische, schlagartige Verzögerung beim Zusammenprall mit der Modellplatte zu verdichten, ohne dass grosse Massen aufeinan-derschlagen, die beim Rüttelverdichten für die unzulässig hohe Schallemission ursächlich sind. Weiterhin weist dieses Verfahren den Vorteil auf, dass es auf Maschinen praktizierbar ist, die in ihrer Gestaltung den bekannten Rüttelpress-formmaschinen entsprechen und damit deren arbeitstechnische Vorteile genutzt werden können. Die erhöhte Presskraft der zweiten Stufe bewirkt die vorteilhafte Verfestigung des Formrückens, die beispielsweise zur Abformung von Speisern und Eingusstümpeln erforderlich ist.

Vorteilhaft ist es, wenn in der ersten Stufe die Schwinggeschwindigkeit der Kammer bei einer Frequenz zwischen 15 und 50 Hz im Maximum mindestens 40 cm/s beträgt, und die Aufkraft durch eine Auflast aufgebracht wird, die einen Druck auf den Formstoff in der Grösse p (MPa) = (27...370) • 10-6 (MPa/cm) • Formstoffhöhe (cm)

ausübt.

Durch die Wahl dieser Parameter wird eine optimale Verdichtung erzielt, bei der die Wurfhöhe des Formstoffs relativ klein bleibt, so das der Gasaustausch im periodisch entstehenden Raum zwischen Formstoff und Kammerboden unproblematisch ist.

Es ist zweckmässig, wenn die Auflast aus partiellen Einzelmassen besteht, die in zeitlicher Reihenfolge zugeschaltet werden. Eine derartige Verfahrensweise ermöglicht die partiell gezielte Einstellung der gewünschten Formfestigkeit.

Vorteilhaft kann es sein, wenn in der zweiten Stufe die Kammer nicht mehr in Schwingung versetzt wird. Durch die damit erzielte Verkürzung der Vibrationsdauer ergibt sich eine weitere Verringerung des Dauerschallpegels. Damit kann bei formtechnisch günstigeren Bedingungen die Zeit für die Formherstellung gesenkt und der technische Aufwand verringert werden.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungs-beispiel erläutert werden. In der einzigen Figur ist ein Diagramm einer Schwingungsperiode dargestellt.

Bei der Anwendung des Verfahrens wird ein Formkasten und ein diesem zugeordneter Füllrahmen fest mit einer Mo2

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dellplatte verbunden und in die so gebildete Formkammer eine bestimmte Menge Formstoff vorzugsweise unter Nutzung der Schwerkraft eingefüllt. Nunmehr wird die Formkammer in der oben angegebenen Art und Weise mittels geeigneter und an sich bekannter Antriebe in eine periodische Auf- und Abbewegung versetzt, wobei diese Bewegung vorzugsweise als harmonische Schwingung ausgebildet wird. Dadurch wird der Formstoff periodisch, entsprechend der Beschleunigung, die ihm durch die schwingende Kammer nach oben erteilt wird, hochgeworfen und fällt aufgrund der Erdgravitation wieder auf seine Unterlage (Modellplatte) zurück.

Eine optimale Verdichtung wird erzielt, wenn der Aufprall des Formstoffs zum Zeitpunkt der grössten Geschwindigkeitsdifferenz zwischen fallendem Formstoff und aufwärtsschwingender Kammer erfolgt. Dieser Zeitpunkt ist der Nulldurchgang einer vollendeten Schwingungsperiode (Fig. 1). Um zu gewährleisten, dass der Zusammenprall zu dieser Zeit stattfindet, werden erfindungsgemäss die Schwingparameter so eingestellt, dass eine Wurfperiode des Formstoffes mindestens genauso lang, bevorzugt länger,

wäre als eine Schwingperiode der Modellplatte, aber durch eine Beschleunigung des Formstoffs nach unten zusätzlich zur Erdgravitation entsprechend verkürzt wird. Dies geschieht durch eine Aufkraft, die zweckmässigerweise mittels einer auf den Formstoff aufgelegten Masse aufgebracht wird.

Es wurde gefunden, dass eine optimale Verdichtung erzielt wird, wenn die Schwinggeschwindigkeit der Kammer im Maximum mindestens 40 cm/s und die Frequenz 15 bis 50 Hz beträgt, wobei die Aufkraft in Abhängigkeit von der

Formstoffhöhe einen Druck auf die Oberseite des Formstoffs in der Grösse von p (MPa) = (27...370) • 10-6 (MPa/cm) • Formstoffhöhe (cm)

ausübt.

Nach Erreichen eines diesem Verdichtungsregime entsprechenden plastischen Verdichtungszustandes des Formstoffs wird der Pressdruck vorzugsweise auf 0,2 MPa erhöht, um auch dem Formrücken eine ausreichende Festigkeit zu verleihen. Während dieser Nachverdichtung ist die Schwingung der Formkammer nicht mehr erforderlich, da dadurch eine nennenswerte Verdichtungszunahme nicht mehr bewirkt wird.

Werden an den Formrücken keine besonderen Anforderungen an die Festigkeit gestellt, kann die zweite Stufe des Verfahrens, nämlich die Druckerhöhung auf mindestens 0,2 MPa, entfallen.

Bei dem Anwendungsbeispiel wurde ein Formstoff aus einem Gemisch von 48,5% Quarzsand, 48,5% Umlaufsand, 0,3% Dextrin und 2,7% Bentonit bei einem Wassergehalt von 1,95% in einem Formkasten mit der Grundfläche von 500 x 600 mm und einer Höhe von 300 mm in eine Schwingung von 26 Hz bei einer Amplitude von 4,1 mm versetzt. Dabei wirkte eine Aufkraft von 180 kp. Der Verdichtungsvorgang war nach 1,5 s beendet. Während der Verdichtungszeit betrug der maximale Lärmpegel im Bedienbereich 93 dB (AS). Es erfolgte kein Nachpressen mit erhöhter Aufkraft. Die auf diese Weise hergestellten Giessformen wiesen die gleichen formtechnischen Eigenschaften auf wie die nach dem lärmintensiven Rüttel-Pressverfahren hergestellten.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

671 896 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von Giessformen aus tongebundenen Formstoffen in einer aus Modellplatte, Formkasten und Füllrahmen bestehenden Kammer, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Stufe die Kammer in eine solche Schwingung mit vertikaler Amplitude versetzt wird, die dem Formstoff eine periodische vertikale Wurfbewegung erteilt, bei der die Dauer einer Wurfperiode mindestens so lang wie eine Schwingperiode der Kammer ist, und die Wurfdauer durch eine vertikale, nach unten gerichtete Aufkraft auf dem Formstoff so korrigiert wird, dass das Zusammentreffen von Formstoff und Kammerboden im jeweiligen Nulldurchgang einer vollendeten Schwingungsperiode der Kammer erfolgt.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwinggeschwindigkeit der Kammer bei einer Frequenz zwischen 15 und 50 Hz im Maximum mindestens 40 cm/s beträgt, und die Aufkraft durch eine Auflast aufgebracht wird, die einen Druck auf den Formstoff in der Grösse p (MPa) = (27...370) -10-6 (MPa/cm) •' Formstoffhöhe (cm)

ausübt.

3. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Stufe die Auflast erhöht wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Stufe die Kammer nicht mehr in Schwingung versetzt wird.