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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von
Gießformteilen,
die beispielsweise für
die gießtechnische
Herstellung von Bauteilen aus einer Metallschmelze, insbesondere einer
Leichtmetallschmelze benötigt
werden. Derartige Vorrichtungen umfassen üblicherweise einen in einen
Ober- und einen Unterkasten geteilten Formkasten, der einen die
Gießform
abbildenden Formhohlraum aufweist.
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Bei
den Gießformteilen
handelt es sich beispielsweise um Gießkerne, die im oder am fertigen Gussstück Hohlräume, Kanäle, Ausnehmungen
oder Ähnliches
abbilden. Zu ihrer Herstellung wird über eine Schussöffnung in
den vom Formkasten umschlossenen Hohlraum ein Formstoff eingeschossen, der
aus einem Gemisch aus Formsand und einem Binder besteht. Durch Wärmezufuhr
oder infolge einer chemischen Reaktion härtet dieses Formstoffgemisch
anschließend
zu dem gewünschten
Gießformteil
aus.
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Um
das fertig ausgehärtete
Formteil aus dem Formkasten entnehmen zu können, ist zusätzlich üblicherweise
ein Ausstoßer
vorgesehen. Konventionelle Ausstoßer haben die Form eines zylindrischen Stößels, der
jeweils durch eine entsprechende, in die Wand des jeweiligen Formkastenteils
geführte Öffnung bewegt
wird.
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Wird
ein Formstoff verarbeitet, der beispielsweise zum Auslösen einer
chemischen Reaktion oder zum Zuführen
von Wärme
mit einem Gas beaufschlagt werden muss, so sind bekannte Vorrichtungen
der in Rede stehenden Art in der Regel mit einer Begasungsvorrichtung
verbunden. Das Gas wird dabei über
in die Wandungen der Formkastenteile eingeformte Düsen in den
Formhohlraum geblasen.
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Um
das Austreten von Formstoff aus dem Formhohlraum zu vermeiden, sind
die Gasdüsen üblicherweise
als Schlitzdüsen
ausgebildet oder mit Sintereinsätzen
oder vergleichbaren Elementen ausgestattet, bei denen die Austrittsöffnungen
jeweils so klein bemessen sind, dass die Formstoffpartikel nicht durch
sie hindurchtreten können.
Ein bei diesen Öffnungen
auftretendes Problem besteht allerdings darin, dass die Öffnungen
aufgrund von fest anhaftendem Formstoff oder anhaftender Bindemittelreste
mit zunehmender Betriebsdauer zu verstopfen drohen. Dadurch entsteht
ein erhöhter
Wartungsbedarf mit der Folge, dass die Produktivität der Anlage
vermindert wird. Das Problem der Bildung von Anhaftungen besteht
insbesondere bei Verwendung von Formstoffen, bei denen das Feuerfestmaterial
durch anorganische, auf Wasserglas basierende Binder gebunden ist.
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Eine
Vorrichtung der voranstehend erläuterten
Art ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
DE 101 14 712 C1 bekannt.
Die bekannte Vorrichtung zum Herstellen von Forminnen- oder -außenteilen
für Gießformen
aus Formsand ist mit einem Formwerkzeug ausgestattet, das einen
Hohlraum aufweist, der die Gestalt des zu erzeugenden Formteils
bestimmt. Der Formhohlraum weist mindestens eine Öffnung auf,
durch die ein Ausstoßer
geführt
ist. Der Ausstoßer
ist in eine Begasungsstellung verfahrbar, in der die Öffnung zumindest
teilweise freigegeben ist. Auf diese Weise lässt sich die Durchgangsöffnung für den Ausstoßer gleichzeitig
als Zuleitung für
die Zufuhr von Gas in den Formhohlraum nutzen.
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In
weiterer Ausgestaltung ist gemäß der
DE 101 14 712 C1 eine
den Ausstoßer
tragende kombinierte Ausstoßer-
und Begasungsplatte vorgesehen, die auf das Formwerkzeug aufsetzbar
ist. Die Begasungsplatte weist eine Ausnehmung auf, die in Richtung
des Formkastens geöffnet
ist. Ihre Öffnung
ist dabei derart beschaffen, dass bei aufgesetzter Platte die Ausstoßer- und
Begasungsöffnungen
des Formhohlraums miteinander verbunden sind. Dabei dichtet die
Platte die Randbereiche der ihr zugewandten Oberfläche des
Formwerkzeugs gegenüber
der Umgebung ab. Indem über
eine Gaszuleitung Gas in die Ausnehmung geleitet wird, lassen sich
so die zum Formhohlraum führenden,
kombinierten Ausstoß- und
Begasungsöffnungen
gemeinsam mit dem jeweils benötigten
Gas versorgen.
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Problematisch
erweist sich bei der aus der
DE 101 14 712 C1 bekannten Vorrichtung, dass
die Begasung des Formhohlraums nur dann erfolgen kann, wenn sich
die Ausstoßer
in einer zurückgezogenen
Stellung befinden, in der die Ausstoßeröffnung freigegeben ist. Dies
kann insbesondere dann zu Schwierigkeiten führen, wenn der in den Formhohlraum
eingeschossene Formstoff unter einem gewissen Druck steht und in
die zum Begasen freiliegende Öffnung
eindringt. Auch kann die Ausgestaltung nur bei solchen Vorrichtungen
genutzt werden, bei denen die Begasung und das Ausstoßen von
oben in Richtung der Wirkung der Schwerkraft erfolgt.
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Aus
der
DE 42 29 809 C2 ist
eine Formmaschine zum luftdruckbeaufschlagten Formen von Gießformen
unter Luftabführung
bekannt. Bei der bekannten Maschine ist ein Entlüftungsdüsen aufweisender hohler Modellplattenträger vorgesehen,
der auf einem oberhalb einer Flurebene angeordneten, heb- und senkbaren
Formtisch positioniert ist. Auf den Modellplattenträger kann
ein nach unten offener Formkasten aufgesetzt werden. Zum Verdichten
wird der in den Formkasten gegebene Sand von der Kastenoberseite
her mit Druckluft beaufschlagt, die den Sand von oben nach unten
durchströmt.
Die Druckluft gelangt dabei über
die Entlüftungsöffnungen
in den Hohlraum des Modellplattenträgers und wird über ein
unter der Flurebene mündendes
Entlüftungsrohr
abgeführt.
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Die
Aufgabe der Erfindung bestand darin, eine Vorrichtung zur Herstellung
von Gießformteilen bereitzustellen,
die gegenüber
dem erläuterten
Stand der Technik vielseitiger einsetzbar ist und bei der der Aufwand
für das
Begasen und Ausstoßen
der Gießformteile
bei optimierter Betriebssicherheit auf ein Minimum reduziert ist.
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Ausgehend
von dem voranstehend diskutierten Stand der Technik wird diese Aufgabe
erfindungsgemäß durch
eine Vorrichtung für
die Herstellung von Gießformen
gelöst,
die mit einem Formkasten, der mindestens einen das Gießformteil
abbildenden Formhohlraum, mindestens eine von einer Außenseite
des Formkastens zum Formhohlraum führende Durchgangsöffnung,
durch die ein Ausstoßer
geführt ist,
sowie mindestens eine getrennt von der Durchgangsöffnung ausgebildete,
zu dem Formhohlraum führende
Düsenöffnung aufweist, über die
der Formhohlraum mit Gas beaufschlagbar ist, und mit einer an den
Formkasten gegenüber
der Umgebung dicht ansetzbaren Platte ausgestattet ist, in die eine
Ausnehmung eingeformt ist, deren in Richtung des Formkastens geöffnete Öffnung sich
derart erstreckt, dass bei an den Formkasten angesetzter Platte
die Düsenöffnung von
der Öffnung
der Ausnehmung überdeckt ist,
wobei in einer der die Ausnehmung begrenzenden Wände der Platte ein Gasanschluss
ausgebildet ist, an den eine Gaszuleitung anschließbar ist.
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Gemäß der Erfindung
sind die jeweils zur Begasung des Formhohlraums vorgesehenen Düsenöffnungen
getrennt von der jeweiligen Durchgangsöffnung für den Ausstoßer angeordnet.
Dies ermöglicht
es, die Düsenöffnungen
auch dann zu nutzen, wenn die Ausstoßer in die ihnen jeweils zugeordneten
Durchgangsöffnungen
eingefahren sind.
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Um
den mit der Gasbeaufschlagung verbundenen Aufwand zu minimieren,
ist bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
der Formkasten mit einer Platte verbunden, die eine zum Formkasten
hin ausgerichtete Ausnehmung aufweist. Die flächige Erstreckung der Ausnehmung
ist dabei derart ausgebildet, dass die jeweilige Düsenöffnung von
der Öffnung der
Ausnehmung bei aufgesetzter Platte weiträumig überdeckt ist. Auf diese Weise
ist sichergestellt, dass in die Ausnehmung geleitetes Gas die Begasungsdüsenöffnung auch
dann erreicht, wenn Platte und Kasten ungenau zueinander ausgerichtet
sind. Auf diese Weise lässt
sich die Gasversorgung der Begasungsdüsen im rauen Betriebsalltag
auch dann gewährleisten,
wenn der mit der Platte jeweils verbundene Formkasten häufig gewechselt
wird, wie es beispielsweise bei einer Serienproduktion erforderlich
sein kann. Aufwändige
Ausrichtarbeiten oder Verrohrungen der Begasungsdüsenöffnungen
für deren
Anschluss an eine Gasversorgung werden bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
nicht mehr benötigt. Stattdessen
ist ein einfacher Gasanschluss ausreichend, um eine vollständige und
sichere Gasversorgung des Formhohlraums zu gewährleisten. Die sich so ergebende
besonders einfache Konstruktion macht erfindungsgemäße Vorrichtungen
besonders geeignet zum Einsatz in einer Fertigungsstraße, in der
Gießformteile
bei hoher Taktfrequenz in Serie erzeugt werden.
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Für den in
der Durchgangsöffnung
geführten Ausstoßer ist
keine aufwändige
Lagerung und Verfahrbarkeit zwischen einer Begasungs- und einer Ausstoßstellung
erforderlich, da erfindungsgemäß für die Begasung
eine separate Düsenöffnung genutzt
wird. Verschleißprobleme
im Bereich der Ausstoßer
sind so auf ein Minimum reduziert. Auch kann die Abdichtung des
Formhohlraums im Bereich der Ausstoßerdurchführungen auf einfache Weise
optimiert werden.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
dass die Düsenöffnungen auf
einfache Weise gereinigt werden können, indem bei geleertem Formhohlraum
Gas durch sie geblasen wird. Dieser Gasstrom nimmt in der Düsenöffnung haftende
Formsand- bzw. Bindemittelreste und andere Verschmutzungen mit,
so dass über
eine lange Einsatzdauer eine einwandfreie Funktion der Düsen bei
minimiertem Wartungsaufwand gewährleistet werden
kann.
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Die
zum Einblasen des Gases vorgesehene Düsenöffnung ist gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung als Schlitzdüse ausgebildet. Bei Schlitzdüsen dieser
Art ist die Geometrie der Schlitze so bemessen, dass in dem Formhohlraum
enthaltener Formstoff nicht durch sie hindurch treten kann. Gerade
bei Schlitzdüsen
oder mit vergleichbar engen Düsenöffnungen
ausgestatteten Begasungsdüsen
erweist sich die durch die Erfindung gegebene Möglichkeit des Freiblasens als
besonders vorteilhaft, da besonders bei derartigen Düsen bei
der Herstellung von Gießformen
in konventionellen Vorrichtungen die Gefahr des Verstopfens der
Düsen durch
Bindemittelreste o.ä.
besteht.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehr als eine, bevorzugt
eine Vielzahl von Düsenöffnungen
vorgesehen, die bei angesetzter Platte gemeinsam von der Öffnung der
Ausnehmung überdeckt
sind. Auch komplizierte Formen mit großem Volumen können so
gleichmäßig begast werden.
Dabei ist dadurch, dass die gleichzeitige Versorgung der mehreren
Begasungsdüsen über den
durch die Ausnehmung und den sie abdeckenden Formkasten gebildeten
Hohlraum bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
gewährleistet
ist, trotz der größeren Zahl
von zu versorgenden Begasungsdüsen
auch in diesem Fall eine denkbar einfache Konstruktion der jeweiligen
erfindungsgemäßen Vorrichtung
gewährleistet.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführung
der Erfindung ist die Platte von der Unterseite des Formkastens
her an diesen ansetzbar. Auf diese Weise kann der Formkasten in einfacher
Weise mit der Platte verbunden werden, ohne dass es einer besonderen
Positioniergenauigkeit bedarf.
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Um
das Entfernen der fertigen Gießform
aus dem Formkasten zu erleichtern, ist der Formkasten bevorzugt
in an sich bekannter Weise in einen Ober- und einen Unterkasten
geteilt. Das Formkastenunterteil wird dabei bevorzugt auf die Platte
aufgesetzt. Selbstverständlich
können
jedoch auch sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite
des Formkastens in erfindungsgemäßer Weise
ausgebildete Platten angeordnet werden, wenn nicht nur der Formunterkasten,
sondern auch der Formoberkasten mit Begasungsöffnungen versehen ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der Platte zusätzlich zu
der Gaszuführung
eine Gasabführung
vorgesehen, über
die mittels beispielsweise einer Vakuumpumpe Gas aus dem Formhohlraum
abgesaugt werden kann. Auf diese Weise können für den an der Anlage beschäftigten Arbeiter
gesundheitsschädliche
Emissionen gezielt abgesaugt werden. Ebenso kann auf diese Weise
ein auf den Formhohlraum gerichtet durchströmender Gasstrom erzeugt werden.
Durch das Absaugen wird verhindert, dass flüchtige Bindemittelbestandteile, wie
z.B. Lösungsmittel,
in der Sandgießform
verbleiben, die beim anschließenden
Abguss der Metallschmelze zu Dampf- und Blasenbildung führen können, durch
die die Qualität
des fertigen Gussteils beeinträchtigt
wird.
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Für die Gasabführung kann
eine von der Gaszuführung
separate Öffnung
in der Platte vorgesehen sein, um den Aufwand bei einem Wechsel
von Begasung zur Absaugung zu verringern. Alternativ kann jedoch
auch eine gemeinsame Öffnung
für die Gaszu-
und die Gasabführung
vorgesehen sein, wenn der Aufwand für die Herstellung der Platte
minimiert werden soll.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen schematisch:
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1 einen Formkasten in längsgeschnittener,
ausschnittsweiser Ansicht,
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2 eine im Formkasten gemäß 1 eingesetzte Schlitzdüse in Draufsicht.
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Der
Formkasten 1 dient zum Herstellen eines Formteils 4 für eine Gießform. Im
hier erläuterten
Beispiel kann das Formteil 4 beispielsweise als Formkern
ausgebildet sein, der im in der Gießform zu erzeugenden Gussstück einen
Hohlraum abbildet.
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Der
Formkasten 1 ist in einen Oberkasten 2 und einen
Unterkasten 3 geteilt. In die dem Unterkasten 3 zugeordnete
Fläche
des Oberkastens 2 und die dem Oberkasten zugeordnete Fläche des
Unterkastens 3 ist jeweils eine Ausnehmung eingeformt.
Bei zusammengesetztem Formkasten 1 bilden diese Ausnehmungen
einen Hohlraum 5, durch den die Form des herzustellenden
Formteils 4 bestimmt ist.
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In
den Unterkasten 3 des Formkastens 1 sind Durchgangsöffnungen 6a eingeformt,
durch die jeweils ein Ausstoßer 6 geführt ist.
In seiner Ruhestellung ist die dem Hohlraum 5 zugeordnete
Stirnseite des jeweiligen Ausstoßers 6 bündig zum
die Mündung
der Durchgangsöffnung 6a umgebenden Bodenabschnitt
des Hohlraums 5 ausgerichtet. Der Ausstoßer 6 ist
dabei derart eng in der Durchgangsöffnung 6a geführt, dass
nach der Befüllung
des Hohlraums 5 mit Formstoff keine Formstoffpartikel in die
Durchgangsöffnung
gelangen können.
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Zusätzlich sind
in den Formunterkasten 3 mehrere getrennt von der Durchgangsöffnung 6 angeordnete
Düsenöffnungen 7a, 7b eingeformt,
die von der äußeren Unterseite
des Unterkastens 3 zum Hohlraum 5 führen. Im
dem Hohlraum 5 zugeordneten Mündungsabschnitt der Düsenöffnungen 7a, 7b sitzen
Schlitzdüseneinsätze 8a, 8b.
Die Schlitzdüseneinsätze 8a, 8b weisen
mehrere parallel zueinander verlaufende Schlitze 12 auf,
die jeweils durch durchgehende Trennwände 13 voneinander
abgetrennt sind. Die Weite der Schlitze 12 ist dabei so
bemessen, dass bei befülltem
Hohlraum 5 ebenfalls keine Formstoffpartikel in die Düsenöffnungen 7a,7b gelangen
können.
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Der
Formunterkasten 3 sitzt auf einer Platte 9, in
deren dem Unterkasten 3 zugeordneten Oberseite eine Ausnehmung 10 eingeformt
ist. Die Ausnehmung 10 erstreckt sich dabei im Wesentlichen vollständig über die
Unterseite des Unterkastens 3. Lediglich der umlaufende
Randbereich der Unterseite des Unterkastens 3, der auf
den die die Ausnehmung 10 umgebenden Außenwänden 9a der Platte 9 sitzt,
ist nicht von der Ausnehmung 10 abgedeckt.
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Des
Weiteren ist in die Bodenwand 9b der Platte 9 ein
Gasanschluss 11 für
eine Gaszu- und -abführung
ausgebildet, an den eine Gaszu- bzw. -ableitung 14 angeschlossen
ist.
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Schließlich sind
fluchtend zu den Durchgangsöffnungen 6a in
die Bodenwand 9b der Platte 9 Durchgangsöffnungen 15 eingeformt,
durch die der in der zugeordneten Durchgangsöffnung 6a des Kastenunterteils 3 jeweils
sitzende Ausstoßer 6 durch
die Platte 9 nach außen
zu einer nicht dargestellten Betätigungseinrichtung
geführt
ist.
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Zum
Herstellen des Formteils 4 wird der Formhohlraum 5 des
Formkastens 1 zunächst
in einer nicht gezeigten Füllstation
mit Formstoff befüllt. Dazu
wird der aus einem Formsand und einem Binder gebildete Formstoff über nicht
dargestellte, in den Oberkasten 2 eingeformte Schussöffnungen
mit erhöhtem
Druck in den Hohlraum 5 geschossen, bis dieser gleichmäßig und
vollständig
gefüllt
ist. Die in Ruhestellung befindlichen Ausstoßer 6 und die Schlitzdüseneinsätze 8a, 8b verhindern
dabei, dass Formstoff in die Durchgangsöffnungen 6a oder die Düsenöffnungen 7a, 7b gelangt.
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Handelt
es sich beim im Formstoff verwendeten Binder um einen organischen
Stoff, für
dessen Aushärtung
ein Reaktionsgas benötigt
wird, so wird dieses Gas nun über
den Gasanschluss 11 in den durch die Ausnehmung 10 und
die sie abdeckende Unterseite des Unterkastens 3 gebildeten
Hohlraum geleitet, so dass alle mit diesem Hohlraum verbundenen
Düsenöffnungen 7a,7b des
Formkastens 1 gleichmäßig mit
dem Reaktionsgas versorgt und das Gas ebenso gleichmäßig verteilt
in den im Hohlraum 5 enthaltenen Formstoff geleitet werden.
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Handelt
es sich dagegen bei dem Binder beispielsweise um einen anorganisches
Material, das unter Entwicklung von Verdunstungs- oder Reaktionsgase
durch Wärmezufuhr
härtet,
so kann über
die Düsenöffnung 7a,7b das
entstehende Gas in die Ausnehmung 10 gesogen werden, indem
an den Gasanschluss 11 ein Unterdruck angelegt wird. In gleicher
Weise kann ein gerichteter Gasstrom durch den im Hohlraum 5 des
Formkastens 1 enthaltenen Formstoff geleitet werden, wenn
dieser Gasstrom beispielsweise durch im Oberkasten 2 des Formkastens 1 vorhandene,
hier nicht gezeigte Düsenöffnungen
in den Hohlraum 5 geleitet und über die Düsenöffnungen 7a, 7b des
Unterkastens abgesaugt wird.
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Ist
der Härtungsprozess
abgeschlossen, so wird das Formkastenoberteil 2 vom Unterteil 3 abgenommen.
Unterstützt
durch die in den Durchgangsöffnungen 6a geführten Ausstoßer 6 kann
das fertige Gießformteil 4 nun
aus dem geöffneten
Formkasten 1 entnommen werden.
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Zum
Säubern
der Schlitzdüseneinsätze 8a, 8b wird
dann unter erhöhtem
Druck ein Gasstoß in die
nach wie vor durch die Unterseite des Unterkastens 3 dicht
gegenüber
der Umgebung abgeschlossene Ausnehmung 10 der Platte 9 gegeben,
um die Schlitzdüseneinsätze 8a, 8b von
haften gebliebenen Binder- oder
Formsandresten zu befreien. Der Aufwand für das Reinigen der Schlitzdüseneinsätze 8a, 8b ist
so auf ein Minimum reduziert.
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- 1
- Formkasten
- 2
- Oberkasten
- 3
- Unterkasten
- 4
- Formteil
- 5
- Formhohlraum
- 6
- Ausstoßer
- 6a
- Durchgangsöffnungen
- 7a,
7b
- Düsenöffnungen
- 8a,
8b
- Schlitzdüseneinsätze
- 9
- Platte
- 9a
- Außenwände der
Platte 9
- 9b
- Bodenwand
der Platte 9
- 10
- Ausnehmung
- 11
- Gasanschluss
- 12
- Schlitze
der Schlitzdüseneinsätze 8a, 8b
- 13
- Trennwände der
Schlitzdüseneinsätze 8a, 8b
- 14
- Gaszu-
bzw. -ableitung
- 15
- Durchgangsöffnungen
der Platte 9