DE10325176B3 - Production of cores and/or molds for foundries comprises impinging a molding tool and using ultrasound waves to excite its oscillations - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kernen und/oder Formen für Gießereizwecke mit einer Kernschieß- und/oder Formmaschine mit wenigstens einer einen Schießkopf aufweisenden Schießeinheit, in welche das Formgut, insbesondere eine Mischung aus Kern- oder Formsand mit einem Bindemittel, eingefüllt und durch Zufuhr von Druckluft in ein Formwerkzeug eingeschossen wird, wobei das Formwerkzeug zumindest während eines Teils der Zeit der Zufuhr des Formguts in Schwingungen und/oder Vibrationen versetzt wird.The invention relates to a method for the production of cores and / or molds for foundry purposes with a core shooting and / or molding machine with at least one shooting unit having a shooting head, into which the molded product, in particular a mixture of core or Molding sand filled with a binding agent and by supplying compressed air is shot into a mold, the mold at least while part of the time of the delivery of the molded product in vibrations and / or Vibrations.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Herstellen von Kernen und/oder Formen für Gießereizwecke mit wenigstens einer mit Formgut, insbesondere Kern- oder Formsand mit einem Bindemittel, zu füllenden, einen Schießkopf aufweisenden Schießeinheit mit einem zur Zufuhr von Druckluft beim Schießen dienenden Schießzylinder, mit welchem das Formgut in ein Formwerkzeug einschiessbar ist.The invention further relates to a Device for producing cores and / or molds for foundry purposes with at least one with molding material, in particular core or molding sand with a binder to be filled, a shooting head having shooting unit with a shooting cylinder used to supply compressed air during shooting, with which the molded product can be shot into a mold.
Bei der maschinellen Herstellung von Formen oder Kernen insbesondere aus Sand, werden Gemische aus feuerfesten Grundstoffen – meist Quarzsand – und organischen oder anorganischen Bindemitteln durch Luftimpuls aus einer Kammer, nämlich aus einer Schießeinheit beziehungsweise einem Schießkopf oder Schießzylinder, in ein entsprechendes Formwerkzeug geschossen, das heißt sekundenschnell hineinbefördert.In machine manufacturing of shapes or cores, in particular made of sand, are mixtures of refractory raw materials - mostly quartz sand - and organic or inorganic binders by air impulse from a chamber, namely from a shooting unit or a shooting head or shooting cylinder, shot in an appropriate mold, that means in seconds into promoted.
Je höher die Viskosität und der Anteil des verwendeten Bindemittels ist, um so schlechter ist die Bewegbarkeit des Formgutes beziehungsweise des Form- oder Kernsandes beim Schießen insbesondere, wenn Hohlräume innerhalb des Formwerkzeugs gefüllt werden müssen, die von der oder den Einschussöffnungen weit entfernt liegen und/oder durch mehrere Umlenkungen des Materialflusses Schattenbereiche bilden.The higher the viscosity and the The proportion of the binder used is the poorer the mobility the molding material or the molding or core sand when shooting, in particular, if cavities filled inside the mold Need to become, from the bullet hole (s) are far away and / or by several deflections of the material flow Form shadow areas.
Um diese Probleme zu mildern oder zu beseitigen, wird versucht, den Anteil des Bindemittels herabzusetzen oder Additive hinzuzufügen oder den Luftdruck beim Schießen zu erhöhen. Diese Maßnahmen sind jedoch unzureichend, weil dadurch andere Prozessvorgänge oder Prozesseigenschaften verschlechtert werden. Ein Vermindern des Anteils an Bindemittel führt zu einer niedrigeren Festigkeit der Form oder des Kerns und somit zu Schwierigkeiten bei deren Handhabungen in der Gießerei, insbesondere beim Transport oder auch bei der Lagerung.To alleviate these problems or to eliminate, attempts are made to reduce the proportion of the binder or add additives or the air pressure when shooting to increase. These measures are inadequate, however, because they cause other process operations or Process properties are deteriorated. A decrease in the share of Binder leads to a lower strength of the shape or core and thus difficulties in handling them in the foundry, in particular during transport or storage.
Additive oder Zusatzstoffe können zwar zur Verbesserung der Fließfähigkeit insbesondere von wasserglasgebundenen Form- oder Kernsanden führen, jedoch können solche Additive nur in kleinen Mengen zugesetzt werden, weil sonst die Festigkeit der Formen oder Kerne negativ beeinflusst wird.Additives can be used to improve fluidity lead especially from water-glass-bound mold or core sands, however can such additives are only added in small amounts, because otherwise the strength of the shapes or cores is adversely affected.
Eine Erhöhung des Luftdrucks beim Schießen verursacht einen schnelleren Verschleiß des Formwerkzeugs.An increase in air pressure caused by shooting faster wear of the mold.
Aus
Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, womit auch kompliziertere Hohlräume in Formwerkzeugen oder Modellwerkzeugen mit guter Sicherheit und möglichst wenig Zeitaufwand ohne Einbußen an Festigkeit der gebildeten Form oder des gebildeten Kerns gefüllt werden können.There is therefore the task of a To provide a method and a device of the type mentioned in the introduction, with which also more complicated cavities in molding tools or model tools with good safety and preferably little expenditure of time without loss to be filled in strength of the shape or core formed can.
Zur Lösung dieser scheinbar widersprüchlichen Aufgabe ist das eingangs definierte Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass zum Beaufschlagen des Formwerkzeuges und zum Anregen seiner Schwingungen Ultraschallwellen verwendet werden. Dadurch wird die Beweglichkeit und die Fließfähigkeit des Formgutes, speziell eines Form- oder Kernsandes verbessert und das entsprechende Endprodukt also der Kern oder die Form erhält eine gleichmäßige Verdichtung im gesamten Querschnitt. Eine Herabsetzung des Anteils an Bindemittel oder ein Zusetzen von Additiven oder einer Erhöhung des Luftdrucks beim Schießen können vermieden werden. Durch die Verwendung von Ultraschallwellen lassen sich Schwingungen entsprechender hoher Frequenz anwenden, die die Fließfähigkeit des Formgutes oder Sandes auf mechanischem Wege erheblich verbessern.To solve this seemingly contradictory Task, the method defined at the outset is characterized in that that to act on the mold and to excite its vibrations Ultrasonic waves are used. This will increase mobility and fluidity of the molded goods, especially a molding or core sand, and the corresponding end product, ie the core or the shape, receives one even compaction in the entire cross section. A reduction in the proportion of binder or clogging of additives or an increase in air pressure during shooting can be avoided become. By using ultrasonic waves, vibrations can be detected corresponding high frequency apply that the fluidity to improve the molded material or sand mechanically.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn das Formwerkzeug zumindest während des ersten Teils des Einschießvorgangs durch Ultraschallwellen in Schwingungen und/oder Vibrationen versetzt und gehalten wird. Gerade zu Beginn des Schießvorgangs kann das Formgut dann auch in die entfernteren Bereiche des Formwerkzeugs gelangen, während das zeitlich zuletzt eingeschossene Formgut den näher zu der Eintrittsöffnung der Form liegenden Bereich ausfüllt, wo es auf eine bestmögliche Fließeigenschaft nicht mehr in so hohem Maße ankommt.It is particularly useful if that Molding tool at least during the first part of the shooting process caused to oscillate and / or vibrate by ultrasonic waves and is held. Especially at the beginning of the shooting process, the molded product can then also get into the more distant areas of the mold, while the last molded item last injected closer to inlet opening fills the area lying in the form, where it is at the best possible flow property not so much anymore arrives.
Bevorzugt ist es jedoch, dass das Formwerkzeug während der gesamten Schießzeit schwingt oder vibriert, was zu einem entsprechend gleichmäßigen Ergebnis führt.However, it is preferred that the Molding tool during the entire shooting time swings or vibrates, resulting in a correspondingly even result leads.
Besonders wirkungsvoll ist es dabei, wenn die Schwingungen oder Vibrationen zum Beaufschlagen des Formwerkzeugs und demgemäß auch der Füllung dieses Werkzeugs in dessen Eigenresonanzbereich gewählt werden. Der in der Regel werkstoffabhängige Eigenresonanzbereich des Formwerkzeugs wird also ermittelt, damit bei der Beaufschlagung dieses Formwerkzeugs mit Schwingungen oder Vibrationen in diesem Eigenresonanzbereich die Wirkung entsprechend groß ist.It is particularly effective here if the oscillations or vibrations for acting on the molding tool and accordingly also the filling of this tool are selected in its natural resonance range. The material as a rule dependent natural resonance range of the molding tool is thus determined so that when this molding tool is subjected to oscillations or vibrations, the effect is correspondingly large in this natural resonance range.
Das Formwerkzeug kann zumindest während des Schießvorgangs beheizt werden oder auch unbeheizt sein. In jedem dieser Fälle kann die Fließfähigkeit des Formguts gesteigert werden.The mold can at least during the shooting process be heated or be unheated. In any of these cases the fluidity of the molded product can be increased.
Eine weitere Verbesserung der Füllung des Formwerkzeugs kann erzielt werden, wenn das Formgut – zusätzlich zu der Beaufschlagung des Formwerkzeugs mit Ultraschall – in dieser Schießeinheit vor, während und/oder nach dem Schießen – insbesondere mechanisch – aufgelockert wird. Auf ein solches aufgelockertes Formgut wirken sich die Schwingungen des Formwerkzeugs entsprechend effektiv aus.Another improvement in mold filling can be achieved if the molded item - in addition to the loading of the mold with ultrasound - in this shooting unit before while and / or after shooting - especially mechanical - loosened up becomes. The vibrations affect such a loosened molded product of the mold accordingly effectively.
Die eingangs definierte Vorrichtung ist zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug mit einem Ultraschallgerät oder -geber derart verbunden ist, dass dessen Schwingungen auf das Formwerkzeug übertragbar sind. Bei der eingangs definierten Vorrichtung braucht also lediglich ein Ultrallschallgerät oder -geber vorgesehen und mit dem Formwerkzeug so verbunden zu werden, dass dieses Formwerkzeug mit Schwingungen und/oder Vibrationen beaufschlagt wird, so dass das Formgut ebenfalls entsprechend beaufschlagt wird und entsprechend gut auch in entferntere und komplizierte Hohlräume des Formwerkzeugs gelangt. Mit einem Ultraschallgerät oder Ultraschallgeber lassen sich auf einfache Weise wirkungsvolle Schwingungen erzeugen und auf das Formwerkzeug übertragen.The device defined at the beginning is the solution the above object characterized in that the Form tool connected to an ultrasound device or encoder is that its vibrations are transferable to the mold are. With the device defined at the outset, therefore, only needs an ultrasound device or - Provided and to be connected to the mold so that this molding tool is subjected to oscillations and / or vibrations is, so that the molded product is also applied accordingly and correspondingly well also in more distant and complicated cavities of the Mold arrives. Leave with an ultrasound device or ultrasound generator generate effective vibrations in a simple manner and transferred to the mold.
Der Ultraschallgeber oder das Ultraschallgerät kann aus einem Ultraschallgenerator und einem Sender des Ultraschallgenerators bestehen und der Sender des Ultraschallgenerators kann mit dem Formwerkzeug mechanisch gekoppelt sein. Entsprechend wirkungsvoll werden die Ultraschallwellen als Schwingungen auf das Formwerkzeug übertragen.The ultrasound transmitter or the ultrasound device can be off an ultrasonic generator and a transmitter of the ultrasonic generator exist and the transmitter of the ultrasonic generator can with the mold be mechanically coupled. They become correspondingly effective Transfer ultrasonic waves as vibrations to the mold.
Der Ultraschallgenerator und die Steuerung des Schießkopfes können derart in Steuerverbindung stehen, dass der Ultraschallgenerator bei Beginn des Schießvorgangs oder kurz davor oder danach einschaltbar ist. Dadurch kann die Bedienung der Vorrichtung erleichtert sein.The ultrasonic generator and the Control of the shooting head can are in control connection such that the ultrasonic generator at the start of the shooting process or can be switched on shortly before or after. This allows the operation of the Device be relieved.
Das Formwerkzeug kann eine Beheizung aufweisen, die in beliebiger Weise realisiert sein kann, sei es durch eine Widerstandsheizung, Heizmanschetten und/oder Mikrowellen. Durch die Beheizung kann ein Bindemittel mit einer gewissen Viskosität zusätzlich in seiner Fließeigenschaft verbessert werden, so dass durch die Kombination von Schwingungen oder Vibrationen und Erwärmung die Fließeigenschaft noch weiter gesteigert werden kann.The molding tool can have heating, which can be implemented in any way, be it by a Resistance heating, heating jackets and / or microwaves. By the heating can also contain a binder with a certain viscosity its fluidity be improved so that by the combination of vibrations or vibrations and warming the flow property can be further increased.
Ferner kann die Vorrichtung dadurch ausgestaltet sein, dass zumindest im Schießkopf wenigstens ein bewegbares Mischwerkzeug angeordnet ist. Dadurch kann die Fließfähigkeit schon innerhalb des Schießkopfes verbessert werden, so dass die Beaufschlagung des Formwerkzeugs durch Ultraschall sich auch besonders wirkungsvoll auf das Formgut beziehungsweise den Sand auswirken kann.Furthermore, the device can be configured that at least one movable at least in the shooting head Mixing tool is arranged. This can increase the fluidity already inside the shooting head be improved so that the application of the mold through ultrasound also particularly effective on the molded goods respectively can impact the sand.
Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich eine erhebliche Verbesserung der Fließfähigkeit von Formgut oder Sand, der sich in der Schießeinheit befindet und schlagartig mit Druckluft aus einem Druckluftbehälter beaufschlagt und in das Formwerkzeug eingefüllt wird. Da beispielsweise der Sender eines Ultraschallgenerators während der Einwirkzeit des Luftimpulses insbesondere im werkstoffspezifischen Eigenresonanzbereich des Formwerkzeugs Ultraschallwellen emittiert und diese die Bewegung des Formgutes oder Sandes erleichtern, ergibt sich am Ende des Produktionsvorgangs eine Form oder ein Kern mit ausgezeichneter Oberfläche, erheblicher oder bester Verdichtung und weitgehend gleichmäßiger Verteilung der Festigkeitseigenschaften selbst bei solchen Kernen oder Formen, die sogenannte Schattenbereiche oder Hinterschneidungen oder entfernte Randbereiche haben.Especially when combining individual or more of the features and measures described above there is a significant improvement in fluidity of molded material or sand that is in the shooting unit and suddenly pressurized with compressed air from a compressed air tank and into the Filled mold becomes. For example, because the transmitter of an ultrasonic generator during the exposure time of the air pulse, particularly in the material-specific natural resonance range of the mold emits ultrasonic waves and this the movement of the molded goods or sand, results at the end of the production process a shape or core with excellent surface, substantial or best compression and largely even distribution of the strength properties even with such cores or shapes, the so-called shadow areas or have undercuts or removed edge areas.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in schematisierter Darstellung:Below are exemplary embodiments the invention described in more detail with reference to the drawing. It shows in schematic representation:
Eine im Ganzen mit
Die Vorrichtung
Das Formwerkzeug
Zwischen dem Ultraschallgenerator
Dabei erkennt man in der Zeichnung,
dass der Sender
Der Ultraschallgenerator
In nicht näher dargestellter Weise kann
dabei das Formwerkzeug
In
Mit der Vorrichtung
Die Schwingungen oder Vibrationen
zum Beaufschlagen des Formwerkzeugs
Das Formwerkzeug
Im Ausführungsbeispiel nach
Zum Herstellen von Kernen und/oder
Formen für
Gießerzeizwecke
mit einer Kernschieß- und/oder
Formmaschine – die
in der Zeichnung nicht näher
dargestellt ist – wird
das Formwerkzeug
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