DE1758219A1 - Verfahren zur Herstellung einer Gussform - Google Patents

Description

Patentanwalt

Dipl.-Ing. Karl Wessel München, den 2 5. Apr.1958

8 Müncnen 13 1758219

Hohenstaufenstr. 2, Tel. 33 811t

Mein Zeichen: FK-2085

Ford- Werke Aktiengesellschaft

Köln-Deutz
Ottoplatz 2

"Verfahren zur Herstellung einer Gußform"

Für diese Anmeldung wird die Priorität der Anmeldung Se.No. 633 962 vom 26. April 1967 in den Vereinigten Staaten von Nordamerika in Anspruch genommen.

Kurzbeschreibung.

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung einer Form mit Stiften, welche von der Aussenseite miteinander verkitteter Schalenhälften hervorragen, damit durch die Formschale ein starker gleichförmiger Klemmdruck auf die Berührungsflächen der Hälften während des Verkittens und Giessens ausgeübt werden kann. Die Stifte bestehen aus Formsand und werden während der Formung der Schalenhälften hergestellt. Jeder Stift ragt etwas höher als die höchste Ergebung der Schalenhälfte heraus, und die Stiftenden liegen im wesentlichen im eifler Ebene. Die Ebenen der •Stiftenden beider Hälften verlaufen im wesentlichen parallel zu den Berührungsflächen der Schalenhälften.

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Ausführliche Beschreibung.

Formschalen werden nach dem Stand der Technik in weitem Umfang zum schnellen und wirksamen Giessen von Kurbelwellen und Nockenwellen für Motoren verwendet. Jede Form besteht aus Schalenteilen, welche durch Inberührungbringen eines Formmaterials, beispielsweise eines aus dinem Sand und einem Bindemittel bestehenden Gemisches, mit einer beheizten Modellform gebildet werden. Die beheizte Modellform härtet das in Berührung hiermit stehende Formmaterial sowie das in unmittelbarer Nähe der Modellform befindliche Formmaterial in der Weise, dass eine dünnwandige Struktur gebildet witd, die einen Teil eines Hohlraumes umfasst, um das gewünschte Gußstück an der Innenseite zu formen, wobei an der Aussenseite eine rohe Übereinstimmung mit der Form des Hohlraumes entsteht. Nach vollständiger Aushärtung des Schalenteiles wird dieser von der Modellform abgehoben und zu einer Form zusammengesetzt, indem die verschiedenen Formteile aneinander angebracht werden. Die Form wird alsdann in einem Formkasten angeordnet, und der die Form umgebende Raum wird mit Metallgranulat angefüllt, um der Form während des Gießvorgangs eine ausreichende Festigkeit zu verleihen.

Bisher wurden die Schalenteile in Doppelhälften hergestellt und aneinander durch rund um die Aussenrander verlaufende Klammern oder durch Verkittung miteinander verbanden. Eine Verkittung wurde vorzüglich angewandt, jedoch traten wegen der ungebenen Aussenflächen der Teile Schwierigkeiten bei der Einwirkung einer ausreichenden Klemmkraft auf die einander entsprechenden frläohen der **¹³£JVStS* ·^1η· **ehtige Verkittung tu jfewih*«

leisten.

Es wurden komplizierte Anordnungen verwendet, bei denen Federn auf der Aussenseite der Teile ruhen. Dies brachte zwar einen· gewissen Portschritt, jedoch konnten insgesamt keine gleichmassigen Kräfte ausgeübt werden, weil Unterschiede in der Federauslenkung vorlagen. In einigen Fällen wurden Kissen an den Aussenseiten der Teile angeformt, um die Klemmkraft zu vergleichmässigen, jedoch ist dieses Verfahren hauptsächlich deshalb unzweckmässig, weil die Aussenflächen eine verhältnismässig rohe Struktur aufweisen. Ferner waren die Kissen dort nicht verwendbar, wo verscfiiedene Komponenten (insbesondere Kurbelwellen und Nockenwellen gleichzeitig) im gleichen Herstellungsgang erzeugt wurden, was andererseits bei einer modernen Fertigung der Fall ist.

Erfindungsgemäss wird eine Schalenform geschaffen, welche eine wesentliche Vereinfachung der Formanordnung sowie deren Verwendung mit sich bringt und zur Erzeugung eines besser geformten Erzeugnisses führt. Eine Mehrzahl von vorragenden Elementen sind an der Aussenseite jedes Teiles, aus denen die erfindungsgemässe Form zusammengesetzt ist, derart angeformt, dass die Elemente als Kraftaufηahmeelemente dienen und ausreichend kräftig sind, um eine wesentliche KlemmkrHft auf die Berührungsflächen der Teile zu übertragen. Eine ausreichende Anzahl von vorragenden Elementen ist vorgesehen, um diese Klemmkraft in einen im wesentlichen gleichförmigen Druck an den Berührungsflächen umzuwandeln. Diese Elemente ragen vorzugsweise etwas höher als die höchste Erhebung des Formteiles heraus und sind einstückig

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mit dem Schalenteil aus dem Formmaterial hergestellt.

Während der Durchführung des Formherstellungsverfahrens wird Verkittungsmaterial an der Berührungsfläche eines der Schalenteile aufgetragen. Die Berührungsflächen werden alsdann gegeneinander angesetzt, und Glieder mit Flächen, die dem Ort der Elementenden entsprechen, legen sich gegen die Elemente an, um eine Klemmkraft zu erzeugen. Die Elemente verteilen· die Klemmkraft derart, dass ein im wesentlichen gleichförmiger Druck an den Berührungsflächen vorliegt, wobei eine ausgezeichnete Verkittung erzielt wird. Zusätzlich zeigen die starken Kräfte, welche über die Elemente angewendet werden können, das Bestreben, kleinere Umgeradheiten in den Teilen geradlinig zu machen, um einen an dem Gußteil entstehenden Grat zu vermindern, wobei die nachfolgende Bearbeitung reduziert und die Qualität des Erzeugnisses gesteigert wurden. Klemmkräfte, welche ausreichen, um die Schalenform während des Gießvorgangs zusammenhalten, können auch über diese Elemente übertragen werdeny wobei die Menge an Granulat reduziert wird, die erforderlich ist, um die Form während des Gießvorgangs zu unterstützen.

Die vorragenden Elemente sind vorzugsweise Stifte mit im wesentlichen auf einer Ebene liegenden Enden, was erreicht werden kann, indem die Stiftenden nLt einer im wesentlichen ebenen Fläche berührt werden, bevor die Schalenteile vollständig ausgehärtet werden. Diese Stifte sind an den Rändern der Aussenfläche der Schalenteile und an entsprechenden Stellen in einem Zentralbereich angeordnet. Dadurch, dass die Stifte etwas höher als die höchste Erhebung der Aussenfläche der Schalenform hervorragen, können die. Enden der Stifte im wesentlichen auf einer

Ebene liegend gehalten werden, ohne dass dadurch der Formhohlraum gestärt wird.

Die Erfindung 1st nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel einer zusammengesetzten Schalenform zur Herstellung von Kurbelwellen in perspektivischer Darstellung zeigt, bei der Stifte längs der Ränder und in dem zentralen Bereich der Schalenhälften vorgesehen sind. Ein Teil der oberen Schalenhälfte 1st weggebrochen, um die ⁽

Formhohlräume und die Berührungsfläche der unteren Schalenhälfte sichtbar zu machen. Gestrichelt sind Glieder dargestellt, welche zur Ausübung einer Klemmkraft auf die Formhälften dienen.

Gemäss der Zeichnung umfasst die Form zwei Schalenhälften 10,12, welche aus Formsand und heisshärtendem Bindemittel, beispielsweise einem aus Phenolformaldehydharz bestetanden Gemisch gebildet sind. An Jeder Seite des Inneren oder der Auflagefläche der Schalenhälfte 1st ein Hohlraum l4,l6 vorgesehen, welcher einer Hälfte der Kurbelwelle entspricht, die in der zusammenge setzten Schalenform zu giessen ist. Zulaufkanäle 18,20 verbin den die Hohlräume 14,16 mit einem Fültkanal 22, welcher vertikal durch den Mittelpunkt Jeder Hälfte verläuft und an der Oberseite in einem Trlohter 2k endigt. Pie Hohlräume und Durchtritte sind von den Berührungflächen der Schalenhälften umgeben, wobei die Berührungsflächen der Schalenhälften 10 die Bezugsziffer 26 aufweist. Mehrere vorragende Stifte 28 sind längt der Ränder an der Aussenflache der Schalenhälften, zusätzliche Stift· 29* in dem zentralen Bertich vorgesehen. Die Stifte ragen etwas höher aus den Sohaltnhllften als dl· höchste Erhebung 30 dtr

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betreffenden Schalenhälfte und sind aus dem Formsand zur gleichen Zeit gebildet, wie die Schalenhälfte hergestellt wird, indem die Modellform mit entsprechenden Vorsprüngen ausgestattet ist, welche Löcher 32 freilassen, wenn die Schalenhälfte aus der Mode11form entfernt wird.

Die Stifte 28 sind genügend kräftig, um Andruckkräfte von zumindest 70 p/cm² bzw. einem Vielfachen hiervon auf die Berührungsflächen zu übertragen. In Formen aus Sand und Bindemittel, welche für Metallabgüsse verwendet werden, erwiesen sich zu den Enden verjüngte Stifte von etwa 25 mm Durchmesser als zweckmässig. Zusätzlich müssen die Stifte in ausreichender Anzahl vorhanden sein, um die Klemmkraft über die Berührungsflächen zu verteilen. Als Richtwert weisen Formhälften zum Qiessen zweier Kurbelwellen günstigerweise secheundzwanzig Stifte pro ;

Formhälfte auf.

Allgemein wird jede Schalenhälfte hergestellt, indem ein Oberschuss an Formsand mit einer beheizten Modellform in Berührung gebmacht wird. Die Temperatur der Modellform liegt bei etwa 26O⁰C, und von der Modellform ausgehende Wärme härtet, teilweise den Formsand in seiner unmittelbaren Nachbarschaft zu einer dünnwandigen Form. Nach einer Behandlung*zeit von etwm 20 Sekunden wird überschüssiger Sand entferrt, und die Stiftenden werden mit einem im wesentlichen ebenen Glied berührt, das im wesentlichen parallel iu der Bbene der Berührungsfläche der Öohalenhälfte verläuft. Di···· bringt die Stiftenden höhenmiMif in Ausrichtung, so date der Ort d»r Enden der Stift» im «Mintliehen ein« Ebene darstellt _k welche etw* parallel 0* 4·ν Afa· '^l d.r moh· der ithai^pÄllft»·, ttrltuft. /' _ _^ 'J? > ■. _ t...

Die Schalenhälfte verläuft alsdann durch einen Ofen, welcher mit der Wärme der Modellform zusammenwirkt, um die Härtung des Formsandes zu vervollständigen. An dem Ende des Ofens wird die Schalenhälfte von der Modellform abgestossen und ruht über die Stiftenden auf einer Platte, wonach sie zur Aunahme der anderen Schalenhälfte bereit ist.

Kittmaterial, beispielsweise in flüssiger oder pafetöser Form, wird danahb. auf zumindest eine der Schalenhälften-Berührungsflächen nach einem üblichen Verfahren aufgebracht, beispielsweise durch Aufbürsten oder Auspressen des Kittmgterials aus einer Pistole. Die Flächen der Schalenhälften werden nebeneinander ängeordaet und in eine Klemmpresse mit breiten Druckflächen 3^> 36 gebracht, die in ihrer Abmessung den durch die Stifte 28,28' eingenommenen Flächen entsprechen. Die Kleinmanordnung überträgt eine Klemmkraft auf die Enden der Stifte, und die Stifte verteilen diese Klemmkraft derart, dass ein gleichförmiger Druck an den Berührungsflächen vorliegt. Vorzugsweise verläuft die Klemmkraft senkrecht zu den Flächen der Schalenhälften, und die Stifte sind genügend kräftig, um die übertragung einer wesentlichen Kraft zu ermöglichen.

Nachdem der Druck über eine ausreichende Zeitperiode aufrecht erhalten wurde, um das Kittmaterial zu härten, wird die Form in einen Formkasten eingesetzt, wonach der Raum zwischen der Form und dem Formkasten mit genügend Sand gefüllt wird, um die Bereiche zwischen den Stiften während des Giessens aufzulagern. Die Menge des zur Auflagerung dienenden Sandes ist wesentlich geringer als die Menge von bisher verwendetem Granulat, weil die Kl$fW3p$fl4pun^_öd^q grössten Teil der notwendigen

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Kraft erzeugt, die zur Aufrechterhaltung der Einheit der Form erforderlich ist. Geschmolzenes Metall wird alsdann in die Form gegossen und verfestigt. Nach der Verfestigung wird der zur Lagerung dienende Sand entfernt, die Klemmanordnung wird abgenommen, und die Schalenform wird von dem Gußwerkstück abgestreift

Es kann, jedes Kittmaterial oder Klebemittel verwendet werden, um die Schalenhälften aneinander anzubringen, jedoch werden beste Ergebnisse erzielt, wenn das Kittmaterial das gleiche Bindemittel umfasst, das dem Sand zur Formung des Formmaterials zugemischt ist. Die Stiftenden können höhenmässig in beliebiger Weise ausgerichtet werden. Beispielsweise kann ein gerader Rand überschüssiges Material abstossen, wenn die teilweise gehärtete Schalenhälfte in den Ofen verläuft, oder die Stiftenden können nach beendeter Härtung abgeschliffenverden. Auf Wnnsch können die Stiftenden mit einer Kontur versehen werden, so dass der Ort der Enden irgendeine Konfiguration bildet, und die Flächen der Klemmaa'Ordnung müssen alsdann dieser Konfiguration entsprechen. Anstelle von Stiften können irgendwelche vorspringenden Elemente, beispielsweise längliche Rippen, verwendet werden.

Auf Wunsch können die vorspringenden Elemente verwendet werden, um eine Klemmkraft lediglich dann zu übertragen, wenn das Material härtet, und die Formen können während des Gießvorgangs in üblicher Weise aufgelagert werden, Ausreichende Klemmkräfte zur Erzeugung eines Druckes von etwa 210 p/cm an den Berührungsflächen der Schalenhälften wurden mit bestem Erfolg verwendet, wenn das Kittmaterial gehärtet wurde. Eine derartige ^Klemmkraft dient zur Vergleichmässigung von Unregelmässigkei-

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ton, die in den Schalenhälften beispielsweise durch Hitzeverwerfunp; entstehen, wobei ein übermässiger Grat an den Gußsbücken vermieden und Gußstücke von genauen Dimensionen erhalten v/erden. Höhere oder geringere Klemmkräfte können auf V.^rnnsch in jeder .Stufe des Verfahrens verwendet werden, wenn entsprechende Änderungen in der Schalendicke, den Stiftabmessungen, der örtlichen Anordnung der Stifte und der Stiftzahl in Betracht zu ziehen sind.

Schalenformen mit vorspringenden Elementen gemäss der Erfindung vereinfachen das Verfahren zur Herstellung einer Schalenform, indem ermöglicht wird, dass gehärtete Schalenteile von den I-iOde 11 formen zum Abfallen gebracht werden und die Notwendigkeit der Abhebung der Formteile vermieden wird. Es können höhere Klemmkräfte angewendet werden, während die Formteile zu einer schmalen Form zusammengesetzt werden, wobei die Anbringung und der Ausgleich kleinerer Unregelmässigkeiten verbessert werden. Indem die Klemmanordnungen die meist notwendige Kraft zur Aufrechtdrhaltung der Einheit der Form während des Giessens zum Einwirken bringen können, reduziert sich die Menge des Auflagerungsmaterials, und es kann ein billigeres Auflagerungsmaterial verwendet werden, beispielsweise normaler Sand.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Herstellung einer Schalenform aus Schalentellen, welche sich in teilweise gehärtetem Zustand befinden, durch Inberührungbringen von behandeltem Sand mit einer beheizten Modellform, gekennzeichnet durch Herstellung mehrerer vorspringender Elemente aus dem behandelten Sand an den Aussenflächen zumindest eines der Schalenteile (12,1¹J) Auftragung von Kittmaterial auf einen der Schalenteile (10,12) Inberührung^bringen der Schalentelle miteinander und übertragung einer Kraft auf die Elemente zur Erzeugung einejs Druckes an den Berührungsflächen, während das Kittmaterial erhärtet.

   2.Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Inberührungbringen der Enden der Elemente (28,28') mit einer im wesentlichen ebenen Fläche vor vollständiger Aushärtung der Schalentelle _s um die Enden der Elemente im wesentlichen auf einer Ebene liegend zu halten.

   3.Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kittmaterial dem in dem Formsand verwendeten Bindemittel entspricht.

   'I.Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (28,28*) sieh etwa« höher als die höchste Erhebung (30) des betreffenden Schalenteilee nach oben er«trecken.

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   - li -

   5. Verfahren nach Anspruch ¹I, dadurch gekennzeichnet, dass eine wesentliche Klemmkraft über die vorspringenden Elemente (28,28*) übertragen wird, während Gußmaterial In die Form eingebracht wird.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen auf einer Ebene liegenden Enden der vorspringenden Elemente (28,28') bei beiden Schalenhälften auf zwei parallelen Ebenen liegen, wenn die Schalenhälften zu der Schalenform zusammengesetzt sind.

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorspringenden Elemente (28,28') einstückig mit den Formhälften hergestellt werden.

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