DE102008063446B3 - Verfahren zur Ermittlung der Gießzeit beim Lost Foam Gießverfahren - Google Patents

Abstract

Gießzeitermittlung im Lost Foam Gießverfahren (Vollformgießen) durch Abstandsmessung (Laser) des flüssigen Metallspiegels im Gießtrichter beim Aufgießen von Flüssigmetall auf den Anguss der Schaumstoffmodelle. Dadurch Rückschluss auf vollständige Formfüllung bei der Serienfertigung und Eingriffskriterium zur Qualitätskontrolle.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren um letztendlich die Formfüllung beim Lost Foam Gießverfahren beurteilen zu können. Beim Lost Foam Gießen gehört das Füllen der Form zu den Prozessen, die nur sehr empirisch nachvollzogen werden können.
• In der Anmeldung DE 10 2004 050 781 A1 wird beim Stand der Technik sehr ausführlich das Problem der Formfüllung beim Lost Foam Gießen dargestellt. Die tatsächliche Metallgeschwindigkeit bei der thermischen Zersetzung des Schaumstoffmodells und die Strömungseigenschaften des Metalls sind nur zu geringem Anteil kontrollierbar. Sie sind das Resultat aus einer Vielzahl von Wechselwirkungen wie Gießgeschwindigkeit, Gießhöhe, Geometrie und Abmessung des Gießsystems, Gestalt und Abmessung des Gussteiles, Typ und Dichte des Schaumstoffmodells sowie Gasdurchlässigkeit der keramischen Schlichte und des verdichteten Sandes.
• In der o. g. Anmeldung werden diese Probleme mittels eines Niederdruckgießverfahrens gelöst, indem der tatsächliche Ablauf der thermischen Zersetzung des Schaumstoffmodells an den rechnerisch ermittelten zeitliche Ablauf der Formfüllung herangesteuert wird. Hierzu wird die Geschwindigkeit der von unten aufsteigenden Metallschmelze in den Gießbehälter in das eingebettete Schaumstoffmodell durch regelbare Druckbeaufschlagung mit Gas- oder Luftdruck auf die Badoberfläche des abgeschlossenen Schmelzebehälters gesteuert.
• Dieser Stand der Technik erfordert einen hohen Aufwand an Anlagentechnik. Die offenbarte Idee kann nicht auf ein Schwerkraftgießverfahren mit Kopfguss umgesetzt werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für das Schwerkraft Lost Foam Gießverfahren im Kopfguss ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die Formfüllung beurteilt und möglicherweise gesteuert werden kann. Diese Aufgabe wird entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Dabei wird die Höhe des Metallspiegels im Gießtrichter während- und nach dem Aufgießen des flüssigen Metalls auf den Angußbereich des aus dem verdichteten Sand herausragenden Schaumstoffmodells gemessen. Solange das flüssige Metall noch Teile des Schaumstoffmodells zersetzt, ändert sich die Höhe des Metallspiegels fortlaufend. Erst wenn es keine Höhenänderung mehr gibt und sie konstant bleibt, ist der thermische Zersetzungsprozeß des Schaumstoffmodells abgeschlossen und die Form vollständig gefüllt. Die zeitliche Differenz zwischen Beginn des Aufgießens des flüssigen Metalls und Stillstand des Metallspiegels kann als Gießzeit ermittelt werden.
• Durch eine nachfolgende Untersuchung des erkalteten Abguß kann die Qualität des Gußteiles festgestellt werden. Je nach technischer Beurteilung kann eine Beschleunigung oder Ermäßigung der zeitlichen Formfüllung erforderlich sein. Diese kann dann durch eine geeignete technische Maßnahme wie z. B. Vor- und Fertigschäumparameter des Schaumstoffmodells, Veränderung der Durchmesser im Angußsystem, Veränderung der aufgegossenen Metallmenge auf den Angußbereich, Veränderung von Schlichte oder Sandkorndurchmesser erfolgen. Ein nachfolgender Abguß mit geänderten Parametern wird eine andere Gießzeit ergeben.
• Diese Ermittlung der Gießzeit durch Messung der Höhe des Metallspiegels kann für jeden einzelnen Abguß auch während der Serienproduktion erfolgen. Damit wird für jeden Abguß die Gießzeit als Prozeßmerkmal dokumentiert. Bei Veränderungen der Gießzeit kann sofort eine Überprüfung der Gußteilequalität erfolgen und Steuerungsmaßnahmen zu einer verbesserten Formfüllung ergriffen werden.
• In einer vorteilhaften Anwendung wird das beschriebene Verfahren in einer automatischen Serienanlage für Lost Foam Gießen eingesetzt. Für die Höhenmessung des Metallspiegels eignet sich ein berührungsloses Meßverfahren. Es sind mehrere Verfahren bekannt. So offenbart DE 1 548 930 ein Meßverfahren eines Abstands einer Oberfläche zum Messgerät mittels Ultraschall, DE 695 24 203 und DE 10 2008 013 488 offenbaren jeweils Meßverfahren mittels Laser. Im vorliegenden Anwendungsfall hat sich eine Messung mittels Laser praxisbewährt.
• Durch die Gegebenheiten einer automatischen Serienanlage Lost Foam Gießen wird auch gewährleistet, dass die Füllung der Sandhöhe im Gießbehälter, die Sandverdichtung, die Position des Anguß des Schaumstoffmodells im Behälter und die Positionierung des Gießtrichters gleichförmig ist. Ebenso ist die durch Roboter aufgegossene Metallmenge und deren Metalltemperatur konstant regelbar. Zusammen mit dem Instrument der dokumentierten Gießzeit sind das vielfache Möglichkeiten zur Erzeugung von mangelfreien Gußteilen.
• Die Zeichnung 1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel in einer automatischen Serienanlage. Der Gießroboter 1 schöpft mit dem Gießlöffel 2 aus einem nicht dargestellten Warmhalteofen die benötigte Menge flüssiges Metall und gießt dieses durch den Schaltschrank 3 gesteuert in den Gießtrichter 7. Dieser Gießtrichter 7 wurde auf die verdichtete Sandoberfläche im Gießbehälter 5 über den aus dem Sand herausschauenden Anguss 6 der Gießtraube aus Schaumstoffmodellen gesetzt. Das Lasermeßgerät 8 beginnt mit Beginn des Ausgießvorganges aus dem Gießlöffel 2 durch den Schaltschrank 3 gesteuert seinen Meßvorgang und übermittelt die gemessenen Abstandwerte von Messgerät zu Metallspiegel im Angusstrichter 7 an die Recheneinheit 4. Diese berechnet die Gießzeit von Beginn der Messung bis zum Stillstand der Höhe des Metallspiegels und speichert die Werte. In 2 ist grafisch dargestellt der unterschiedliche Verlauf der Höhen des Metallspiegels im Gießtrichter in Abhängigkeit zum zeitlichen Ablauf.

Claims (3)

1. Verfahren zur Ermittlung der Gießzeit im Lost Foam Gießverfahren dadurch gekennzeichnet dass mittels einer mehrfachen Abstandsmessung die sich verändernde Höhe des flüssigen Metallspiegels gemessen wird welcher beim Eingießen von flüssigem Metall unter Einsatz eines Gießtrichters auf den aus dem verdichteten Sand herausstehenden Anguss eines Schaumstoffmodells oder einer Traube von Schaumstoffmodellen entsteht und der sich mit fortlaufender thermischer Zersetzung der Schaumstoffmodelle und Formfüllung verändert bis ein Stillstand der Höhenänderung die vollständige thermische Zersetzung des Schaumstoffs anzeigt und Zeitermittlung vom Beginn des Eingießens von flüssigem Metall bis Stillstand der Höhenänderung des Metallspiegels als Gießzeit.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass die Abstandsmessung mit einem berührungslosen Meßverfahren erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet dass es rechnerunterstützt automatisiert beginnt und endet, ausgewertet und dokumentiert wird.