DE2042824A1 - Verfahren zur Herstellung einer Gießform in geschlossenen Modellformen und Vorrichtung zum Einblasen von Sand in Modellformen - Google Patents

Description

Karl A.Thompson Manufacturing Co. JTq

Ferndale, Mich.,V.St .A. * ® ^ *

Verfahren zur Herstellung einer Gießform in geschlossenen Modellformen und Vorrichtung zum Einblasen von Sand in Modellformen

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Gießformen, beispielsweise Schalenformen, zur Herstellung von Eisenbzw, eisenmetallischen Gußstücken. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Verbesserungen sowohl bei der Aufbringung von Trennmittel auf dauerhafte Modellformen als auch bei der Zufuhr von die Form bildendem Material in den Modellform-Hohlraum.

Zur Erleichterung des Trennens der fertigen Schalenform von der Modellform werden die Hohlraumwände, welche die Form festlegen und formen, mit einem Trennmittel, wie Siliconöl, bestrichen, das vor der Ausbildung jeder einzelnen Form aufgetragen werden kann. Bei üblichen Verfahren wird dieses Trennmittel auf die. freiliegenden Hohlraumflächen eines offenen Modells in Form einer Luftsuspension bzw. eines Nebels des Trennmittels aufgesprüht. Das Trennmittel überzieht jedoch auch die Trennflächen der Modellform, so daß Staubteilchen oder feine Sandteilchen daran zurückbleiben, die sich von den fertigen Formen ablösen können. Diese Teilchen können das anschliessende genaue Zusammenpassen der Formhälften und das präzise Schließen des Modell- bzw. Formkastens verhindern. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit schlägt die Erfindung vor, das Trennmittel über einen Kanal bzw. Durchlaß in eine Modellform einzusprühen, die vorher genau zusammengepaßt und präzise geschlossen worden ist.

10981 1/U78

% U A 2 8 2 A

Bei Gießformen mit komplizierter Formraumgestalt oder mit einer langen Reihe von Formräumen ist es manchmal schwierig, die Oberflächen gleichmäßig zu überziehen, wobei der letzte Formraum der Reihe möglicherweise zu wenig Trennmittel erhält. Zeitweilig werden mehrere Gießformen nacheinander im selben Hohlraum zwischen den aufeinanderfolgenden Auftragungen des Trennmittels hergestellt; in einem solchen Fall wird die ungleichmäßige Verteilung des Trennmittels von besonderer Bedeutung, da bei der Entnahme der Gießformen das Trennmittel aus dem letzten Hohlraum vollständig entfernt werden kann, während der erste Hohlraum genügend Trennmittel enthält.

Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Erhöhung der Zuverlässigkeit und der Gleichmäßigkeit des Überzugs des Trennmittels.

Ein anderes Erfindungsziel betrifft die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Feststellung einer geringfügigen Trennung der Formteile einer Form bzw. eines Modells, die bzw. das nominell und scheinbar geschlossen ist, tatsächlich jedoch durch kleine Hindernisse, wie an den Trennflächen anhaftende Formsandkörnchen, geringfügig offengehalten wird.

Noch ein anderes Erfindungsziel bezweckt die Verhinderung einer übermäßigen Ansammlung von Trennmittel in einem Teil des Modells.

Bei der Herstellung großer Stückzahlen kleiner billiger, verbrauchbarer Schalenformen ist es wesentlich, daß die Vorrichtung zur Fertigung der Formen schnell, genau und wirtschaftlich arbeitet und präzise gefertigte Formen liefert. Ein bedeutsames Erfordernis hierfür besteht darin, daß kleine Sandmengen schnell und intermittierend von einer Sand-Speicherstelle aus zu einem Blaskasten geför-

1 0 9 8 1 1 / U 7 8

2Ü42B24

dert werden und der Formraum vom Blaskasten her schnell und genau gefüllt wird. Ein weiteres Erfindungsziel besteht mithin in der Schaffung einer verbesserten, wirtschaftlichen, wirksamen und schnell arbeitenden Vorrichtung zur Überführung bemessener Sandmengen von einer Speicherstelle in einen Pormraum und zum Verdichten des Sands im Pormraum zwecks Herstellung einer präzise ausgebildeten Gießform.

Noch ein weiteres Erfindungsziel bezieht sich auf die Schaffung eines verbesserten Verfahrens und einer Einrich- | tung, um während des Blasvorgangs eine Fließeigenschaften besitzende Sandmasse aufrechtzuerhalten, so daß der Sand genau in den Pormraum fließt und unter Lieferung einer Präzisions-Gießform fest im Formraum verdichtet wird.

Schließlich betrifft noch ein weiteres Erfindungsziel die Schaffung einer Vorrichtung, die schnell auf den Formkasten zu und von diesem weg verbringbar ist, um zwischen den Zeitspannen des Einblasens von Sand in den Formraum das Modell mit einem Trennmittel zu versehen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: (

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Modells zur Herstellung von Gießformen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 2 eine schematische Aufsicht auf das Modell gemäß Fig. 1 zur Darstellung einer AusfUhrungsform einer Blasdüse zum überziehen des Formraums mit einem Trennmittel,

Fig.5 eine Fig. 2 ähnelnde Ansicht, welche die Blasdüse in einer anderen Stellung zur Durchführung eines anderen Überziehschritts zeigt,

1 0 9 8 11 / U 7 8 -4-

20A282A

Fig. 4 eine Fig. 2 ähnelnde Ansicht, welche schematisch eine Ausführungsform einer Düse zum Einblasen von Formsand in den Formraum zeigt,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Feststellung einer ungenau geschlossenen Modellform,

Fig. 6 eine Fig. 4 ähnelnde Ansicht, welche jedoch eine abgewandelte Sand-Düse zeigt,

Fig» 7 ein Durchflußschema zur Veranschaulichung der aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte bei der Herstellung einer Gießform nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 8 eine Fig. 1 entsprechende, in stark vergrößertem Maßstab gehaltene Teil-Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher sich die Blasdüse in der Stellung gemäß Fig. 2 befindet,

Fig. 9 eine Fig. 8 ähnelnde Ansicht, in welcher sich jedoch die Blasdüse in der Fig. 3 entsprechenden Stellung befindet,

Fig. 10 eine von der rechten Seite in Fig. 8 und 9 her gesehene schematische Teil-Seitenansicht, welche die Bewegung der Blasdüse auf die Modellform zu und von dieser fort zeigt,

Fig. 11 eine schematische Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform zum Einblasen von Sand in die Modellform,

-5-10981 1 / U78

Fig. 12 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Darstellung des Unterteils der Sandblasvorrichtung gemäß Fig. 11 im Schnitt in der Zeichnungsebene,

Fig. 13 einen weiter vergrößerten Teilschnitt durch die Sand-Verflüssigungsdüse gemäß Fig. 12 und

Fig. 14 eine teilweise weggebrochene perspektivische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Verflüssigungsdüse,

Der in der folgenden Beschreibung benutzte Ausdruck "Druckgas" bezieht sich auf jedes beliebige unter Druck stehende Gas, einschließlich der uneingeschränkten Verwendung von Luft und überhitztem Dampf.

Der Ausdruck "Sand" soll jedes körniges Material zur Bildung von Gießformen bedeuten, das sich in einem Formraum verdichten und unter Bildung einer Gießform aushärten läßt. Ein Beispiel hierfür, das jedoch keine Beschränkung bedeuten soll, ist Quarzsand, dessen Körnchen mit einem aushärtbaren Bindemittel beschichtet worden sind.

Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform sind f der Oberteil 10 und der Unterteil 12 eines dauerhaften Metall-Formkastens bzw. Formmodells längs einer durch eine Linie 14 angedeuteten Trennebene zusammengepaßt. Wie durch die gestrichelten Linien angedeutet, weist die Modellform eine Reihe von Formräumen 16 auf(z.B. (Fig.2),die durch Durchlässe \8 untereinander verbunden sind. Der Unterteil 12 weist an der Trennebene Nuten auf, welche Kanäle bzw. Durchgänge 20 und 22 von der Außenseite der Modellform in die Reihe von Formräumen bilden; gemäß Fig. 2 ist jeweils ein Kanal vorgesehen, welcher jeweils das eine Ende der Reihe von Formräumen mit der Außenluft verbindet.

-6-100811/1470

~⁶' , 2 U A 2 8

In einen der Kanäle 20 oder 22 wird eine Gas-Suspension eines Trennmittels eingesprüht, während durch den anderen Kanal 22 oder 20 entlüftet wird. Der Sprühstrahl kann durch die ganze Modellform hindurchströmen und die Wände aller vier Formräume überziehen. Das Sprühen erfolgt erfindungsgemäß mit Hilfe einer kombinierten Blas- und Entlüftungsdüse 24, die ein Rohr 26 aufweist, welches eine Sprühdüse 28 trägt und von Abstand voneinander besitzenden, kalibrierten öffnungen 30 und J32 durchsetzt wird. Wenn s-u,. das Rohr in der Stellung gemäß Fig. 2 befindet und gegen die Seitenfläche der Modellform verspannt ist, wird eine Suspension des Trennmittels über die Düse 28 in den Kanal 22 eingesprüht, während der Kanal 20 über die kalibrierte öffnung 50 zur Außenluft hin entlüftet wird. Die Größe der Austritts_wöffnungen J>0 und J>2 ist gegenüber der Größe der Düse 28, dem Blasdruck und der Größe der Kanäle so abgestimmt, daß die Suspension beim Entlüften zur Atmosphäre etwas verzögert und somit ein gleichmäßiges Überziehen gewährleistet wird. Nachdem das Trennmittel auf diese Weise aufgebracht worden ist, kann vor oder nach der Entnahme einer fertigen Gießform aus der Modellform letztere gemäß Fig. J5 in Gegenrichtung durchgesprüht werden, wobei die Blasdüse so verschoben ist, daß die Düse 28 in den Modellform-Kanal 20 sprüht und der Kanal 22 über die öffnung 32 entlüftet wird.

Das Durchblasen des Trennmittels in Gegenrichtung bietet verschiedene Vorteile. Wenn das Trennmittel in den einen Kanal, beispielsweise in den Kanal 22, eingesprüht wird, ist es bestrebt, den Anfangsteil des Durchgangs durch die Modellform, einschließlich der Formräume, stärker zu überziehen als dessen hinteren Teil nahe des Auslasses 20. Durch das Gegenrichtung-Durchblasen wird nicht nur ein gleichmäßiges Überziehen begünstigt, sondern hierdurch auch eine übermäßige Ansammlung von Trennmittel bei der Wiederholung dieses Vorgangs, wenn eine große Anzahl von Gießformen hergestellt wird, verhindert. Beim wiederholten Ent-

109811/U7 8 -7-

fernen bzw. Herausnehmen der gehärteten Gießform wird das Trennmittel allmählich verbraucht. Wenn das Trennmittel immer vom gleichen Ende her eingesprUht werden würde und am anderen Ende eine ausreichende Trennmittelmenge gewährleistet werden soll, so würde sich am Einblasende eine unerwünscht große Trennmitte!menge ansammeln.

Erfindungsgemäß wird abwechselnd von beiden Enden der Modellform her gesprüht, auch wenn ein einziger Sprühstrahl in der einen Richtung ausreichen würde, um das Modell zwischen zwei Gießform-Herstellungsvorgängen zu überziehen. Gemäß Fig. 7 kann daher an der Station 1 der Formraum immer über den Kanal 22 durchgesprüht werden, doch kann das Sprühen beispielsweise auch bei der Fertigung jeder zweiten oder jeder vierten Gießform erfolgen. An der Station 8 kann der Formraum nur über den Kanal 20 durchgesprüht werden, wobei das Sprühen nur in den Intervallen zwischen den Sprühvorgängen an der Station 1 erfolgen kann. Hierdurch wird der Verbrauch an Trennmittel gleichmäßiger, auch wenn jeder einzelne Auftrag, obgleich ausreichend, nicht gleichmäßig ist.

Da das Trennmittel nur bei genau zusammengepaßten Modellhälften aufgetragen wird und die Kanäle und Formräume der Modellform der Außenluft über eine Entlüftung ausgesetzt sind, welche den in den Forraräumen herrschenden Druck regelt und die Entwicklung übermäßiger Drucke verhindert,

Formkasten^ erreicht kein Trennmittel die Trennflächen des PK bzw. des Modells.

Das zum Einblasen des Trennmittels benutzte Gas kann überhitzter Dampf sein. Hierdurch wird die Viskosität einiger Trennmittel herabgesetzt und wird das Trennmittel gleichmäßig verteilt. Außerdem wird hierdurch ein Abkühlen der Form zwischen den einzelnen Aushärtungsvorgängen vermieden, wie dies bei Verwendung von Druckluft der Fall wäre.

1 0 9 8 1 1 / U 7 Ö -8-

Wenn das Trennmittel zufriedenstellend auf das Modell aufgetragen worden ist, und zwar entweder in einem einzigen Arbeitsgang gemäß Fig. 2 oder in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen gemäß den Fig. 2 und j5 zusammen, steht die Form für das Füllen mit Sand bereit. Erfindungsgemäß werden die Formräume gefüllt, indem der Sand in den einen Kanal, beispielsweise in den Kanal 22, eingeblasen und der andere Kanal 20 verschlossen bzw. blockiert wird. Hierdurch wird ein einziger, ein blindes Ende aufweisender Durchgang für die Zufuhr einer Luft-Suspension behandelten Sands in die Modellform zur Verfügung gestellt. Selbstverständlich ist die Modellform auf bekannte Weise mit kleinen Entlüftungsöffnungen versehen, um den Austritt von Luft aus der Suspension der Sandkörnchen zu ermöglichen, während gleichzeitig der Austritt von Sand verhindert und somit eine Verdichtung erreicht wird. Diese Entlüftungen sind um die Ausstoßzapfen herum vorhanden, da sorgfältig bestimmte Zwischenräume zwischen diesen Zapfen und den Bohrungen, in welchen sie geführt sind, vorgesehen sind. Dies stellt eine bei der Formherstellung übliche Maßnahme dar, die daher nicht näher veranschaulicht ist.

Es ist wichtig, den Ausstrom von Sand und Luft aus einem der Kanäle 20 oder 22 zu verhindern, wenn der Sand in die Form eingeblasen wird. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine in Fig. 4 veranschaulichte Sand-Blasdüse vorgesehen, bei welcher ein Rohr bzw. eine Stange J>k eine Düse 56 trägt und sich unter Blockierung über den Kanal 20 erstreckt, während die Düse 36 dem Kanal 22 zugewandt ist. Wenn die Stange gegen die Form verklemmt ist, ist der Kanal 20 wirksam verschlossen.

Eine sehr gute Möglichkeit zur Verhinderung eines Austritts aus dem Kanal 20 beim Einblasen von Sand in den Kanal 22 besteht darin, den Sand gleichzeitig über beide Kanäle in den Formraum einzublasen, beispielsweise mit Hilfe einer

-9-10981 1 / U78

in Pig. 6 dargestellten Doppel-Sandblasdüse. Hierbei wird der Sand Über zwei Sanddüsen J56 und 36¹ in einem Verteiler 38 gleichzeitig in beide Kanäle 20 und 22 eingeblasen.

Das Verfahren zur Herstellung von Gießformen umfaßt die folgenden Verfahrensschritte: Schließen der Modellform, Auftrag des Trennmittels, Einblasung von Sand, Aushärtung der Gießform, Öffnung der Modellform und Entnahme der fertigen Gießform, Schließen der Modellform, erforderlichenfalls Auftrag von Trennmittel, Sandeinblasung und die Wiederholung der Arbeitsgänge. f

Es kann vorkommen, daß bei offener Modellform Staub an den Trennflächen anhaftet. Dies ist besonders dann möglich, wenn die Modellform zur Entnahme einer fertigen Gießform geöffnet wird. Obgleich die Gießform aus einer fest verdichteten, zusammenhängenden und ausgehärteten Masse aus Sandkörnchen besteht, können sehr feine Sandkörnchen sich lösen und auf die Trennflächen der Modellforra gelangen. Diese Teilchen sind manchmal zu klein, um Überhaupt bemerkt zu werden, doch verhindern sie das präzise Schliessen der Modellformen, wodurch die Herstellung genauer Gießformen beeinträchtigt wird. Dieser Öffnungsspalt kann so ι klein sein, daß er der Bedienungsperson nicht auffällt, oder die Modellform kann derart durch Abschirmungen oder andere Maschinenteile verdeckt sein, daß es für die Bedienungsperson schwierig ist, sie zu sehen.

Zur Feststellung eines geringen Öffnungsspalts bei angenommenermaßen und anscheinend geschlossener Modellform wird die eine der Modellhälften gemäß Fig. 5 von einem bis zur Trennfläche reichenden Durchgang 40 durchsetzt. Bei der überprüfung der Modellform auf einen Trennspalt wird erfindungsgemäß über diesen Durchgang Luft von einem Vorrat mit geregeltem konstanten Druck über eine feste

-10-

10981 1 /U78

20A282A

öffnung bzw. Düse bestimmter Größe geblasen und der Druck zwischen der öffnung und der Trennfläche gemessen. Dies kann auf die in der USA-Patentschrift 3 029 629 und im

Patent (Akt.-Z. der Anmeldung vom gleichen Tag), auf

deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird, beschriebene Weise geschehen.

Gemäß Fig. 5 wird die Luft von einem Druckregler 42 über eine kalibrierte bzw. geeichte öffnung bzw. Düse 44 einer Prüfleitung 46 zugeführt und von dieser über einen druckdichten Anschluß in den Durchgang 40 geleitet. Der in der Leitung 40 herrschende Druck wird durch einen zweckmäßigen Fühler 48 gemessen, der eine flexible Membran sein kann, die zwischen den beiden Hälften einer Kammer eingespannt ist und eine Stange trägt, die bei hohem Luftdruck in der Leitung 46 einen Schalter 50 in einem elektrischen Stromkreis offen hält. Der offene Schalter zeigt an, daß die Modellform geschlossen ist. Wenn der Schalter 50 schließt und ein offenes Modell anzeigt, kann die elektrische Sohaltung 52 ein sichtbares oder hörbares Signal liefern oder das Modell zurückweisen bzw. aussondern, so daß kein Trennmittel oder kein Sand eingeblasen wird. Der Ausdruck "zurückweisen" soll irgend eine Möglichkeit zur Verhinderung einer Verwendung des Modells angeben, indem beispielsweise das Modell als Ganzes aus der Nähe der Blas-Entlüftungs-DUse oder der Sand-Blasdüse verlagert oder eine Vorrichtung betätigt wird, um die Modellform an den Düsen vorbeilaufen zu lassen, während deren Betätigung verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird eine Reihe von Modellformen auf einer Fördervorrichtung, wie einem Dreh-Schalttisch 60 montiert, wie er beispielsweise bei 10 in der USA-Patentschrift Reissue 26 218, auf deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird, dargestellt ist. Dieser Drehtisch wird intermittierend in Drehung versetzt, um jede Modellform nach-

1 0981 1/U78

ZÜ42824

einander einer Reihe von Stationen zuzuführen, an welchen die in Fig. 7 schematisch angedeuteten Arbeitsgänge durchgeführt werden können.

An der Station 1 kann die Modellform mit einem Trennmittel versehen werden, das gemäß Fig. 2 in einer Richtung eingesprüht wird. An einer wahlweise vorgesehenen Station 2 kann die Modellform mit Trennmittel besprüht werden, das gemäß Fig. 3 in Gegenrichtung eingesprüht wird. Je nachdem, ob ein Besprühen in Gegenrichtung gewünscht wird oder nicht, kann die Modellform wahlweise an der Station 2 vorbeilaufen. An der Station 3 kann die Modellform auf die in Fig. 4 oder in Fig. 6 dargestellte Weise mit Sand gefüllt werden. An der Station 4, welche einen längeren Aufenthalt in einer Heizeinrichtung beinhalten kann, wird die Gießform auf bekannte Weise ausgehärtet. An der Station 5 wird die Modellform geöffnet und die fertige Gießform entnommen, worauf die Modellform an der Station 6 wieder geschlossen wird. An der Station 7 wird die Modellform auf die in Fig. 5 angedeutete Weise auf präzises Schließen überprüft. Falls die Modellform nicht geschlossen ist, wird sie auf die eine oder andere Weise nach obengenannten Möglichkeiten zurückgewiesen bzw. aus dem Arbeitskreislauf ausgeschaltet. An der Station 8 wird die Modellform, sofern sienicht zurückgewiesen worden ist, wiederum mit Trennmittel überzogen, falls dies nötig ist, was entweder einstufig gemäß Fig. 2 oder in zwei Stufen gemäß Fig. 3 erfolgen kann. Hierauf wird der Arbeitszyklus auf vorstehend beschriebene Weise wiederholt.

Bei einer Ausführungsform einer Maschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Modellformen 10-12 in Abständen um den Itafang des Drehtisches 60 entsprechend den Positionen der Vorrichtungen 114 der zuletzt genannten USA-Patentschrift angeordnet. Der Drehtisch wird auf in dieser Veröffentlichung beschriebene Weise schrittweise

10981 1 /U78

weitergedreht und hält mit einer Modellform an jeder Station an. Die kombinierten Düsen 24 und die Sand-Blasdüsen 36 sind an den verschiedenen, den Stationen 14 der genannten Veröffentlichung entsprechenden Stationen angeordnet und führen die vorstehend beschriebenen Arbeitsgänge durch, sooft der Drehtisch anhält.

Die Teile 24 und 36 können auf die in Fig. 10 bis 14 dargestellte Weise ausgebildet sein. Gemäß den Fig. 8 und 9 trägt ein Arm 62 die kombinierte Düse 24 und ist zwischen den Armen 64 eines angelenkten Bügels 65 mittels einer Welle 66 schwenkbar gelagert. Die Stange bzw. der Arm 62 ist im Bügel 65 verschwenkbar, um die Blas-Entlüftungs-Düse zwischen ihrer Stellung gemäß Fig. 8 (bzw. Fig.2) und ihrer Stellung gemäß Fig. 9 (bzw. Fig.3) zu verkippen, wobei diese Bewegung unter der Wirkung einer Kolbenstange 68 erfolgt, die in einem am Bügel angelenkten, doppelt wirkenden Zylinder 70 geführt ist. Die Kolbenstange kann durch eine zweckmäßige hydraulische Vorrichtung wie diejenige gemäß der zuletzt genannten USA-Patentschrift betätigt werden, indem der Zylinder einen Teil eines Hydraulikkreises bildet, wie er bei a,c oder e in Fig. 5 dieser Veröffentlichung dargestellt ist.

Der schwenkbare Bügel 65 ist an einer Welle 72 (Fig.10) verspannt, die in einem festen Sockel 74 gelagert ist, so daßhie ganze Anordnung einschließlich der kombinierten Düse 24, des Arms 62, des Bügels 65 und des Zylinders 70 wahlweise verkippt werden kann, um die kombinierte Düse 24, wie in Fig. 10 in ausgezogenen Linien eingezeichnet, an die Modellform anzudrücken oder, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 10 angedeutet, von der Modellform wegzuverlagern und den Drehtisch sich weiterbewegen zu lassen. Dieses Verkippen erfolgt mit Hilfe einer am Bügel ( Fig.10) angelenkten Kolbenstange 76, die in einem am Sockel 74 schwenkbar gelagerten, doppelt wirkenden Hydrau-

-13-109811/1478

204282A

lik-Zylinder 78 geführt 1st, welcher wiederum auf die in der genannten Veröffentlichung beschriebene Weise betätigbar ist. In der Stellung gemäß Fig. 8 mündet die zentrale Düse 28 in den ersten Kanal 22 der Modellform und wird der Kanal 20 über die Steuer-Öffnung JO entlüftet. Die Düse 28 wird über einen nicht dargestellten, mit einem ebenfalls nicht dargestellten Zeitsteuerventil verbundenen Anschluß mit einer Suspension des Trennmittels beschickt. In der Stellung gemäß Fig. 9 bläst die Düse 28 in den Kanal 20 der Modellform, während die Steuer- bzw. Entlüftungs-Öffnung 32 den Kanal 22 entlüftet.

Die Fig. 11 und 12 veranschaulichen schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zum Einblasen von Sand in die Modellformen. Ein Sand-Trichter 90 mit einem Austrag-Rohr 92 ist mit der Oberseite eines Sand-Blaskastens 94 verbunden, der die mit ihm kommunizierende Sand-Blasdüse 36 trägt, die mit einer gegen die Modellform 10 - 12 anpreßbaren Dichtung 95 versehen sein kann. Der Trichter und der Blaskasten bilden gemeinsam eine starre Konstruktion, die starr an einer bei 98 an einem festen Träger angelenkten Stange bzw. Schiene 96 gehaltert ist, so daß letztere mit Hilfe einer Stange und eines Kolbens 100 auf und ab verschwenkbar ist, wobei die Kolben-Stangen-Anordnung an einem festen Sockel 102 angelenkt und in einem doppelt wirkenden Hydraulik-Zylinder 104 geführt ist, der bei I06 schwenkbar mit der Stange bzw. Schiene 96 verbunden ist und über Hydraulik-Leitungen I08 und 110 gespeist wird. Herrscht in der Leitung 110 ein höherer Druck als in der Leitung IO8, so wird das durch den Zylinder und die Kolbenstange gebildete Gestänge verlängert und das rechte Ende der Stange bzw. Schiene 96 angehoben, um den Sand-Trichter zu verkippen und den Blaskasten von der Modellform 10-12 wegzuverlagern, damit der Drehtisch 60 weitergeschaltet oder' eine andere Einrichtung, wie eine Trennmittel-Einblasvorrichtung, an die Modellform angedrückt werden kann.

-14-10981 1/U78

-14- 20A282A

Der im Trichter 90 enthaltene Sand kann in den Blaskasten herabfallen, wenn sich ein an der Unterseite des Rohrs 92 vorgesehenes Sand-Ventil 112 nach unten öffnet. Dieses Ventil ist an einem Lenker 116 angelenkt, der an seinem linken Ende 118 am Trichter und an seinem rechten Ende 120 an einem doppelt wirkenden Hydraulik-Zylinder 122 angelenkt ist, dessen Kolben und Kolbenstange 124 bei 106 an der Stange bzw. Schiene 96 angelenkt sind und der über Hydraulik-Leitungen 126 und 128 gespeist wird. Das Ventil 112 kann durch ein bei II5 schwenkbar im Lenker 116 gelagertes Rohr 115 getragen werden. Wenn in der Leitung 126 ein höherer Hydraulikdruck herrscht, wird hierdurch das durch den Zylinder, den Kolben und die Kolbenstange gebildete Gestänge verlängert und mithin das Ventil in Schließstellung gehalten. Herrscht in der Leitung 128 ein höherer Druck, so fällt das Ventil herab, so daß Sand in den Blaskasten eintreten kann. Die beiden Enden des Zylinders 122 können zum öffnen und Schließen des Ventils über einen Hydraullkkreis an Druck gelegt werden, weichendem Kreis Ji4a gemäß der zuletzt genannten USA-Patentschrift entspricht.

Es ist vorgesehen, daß bei jedem öffnen des Ventils 112 eine Sandmenge, welche ungefähr der zum Pullen des Formraums benötigten Menge entspricht, in den Blaskasten eingeführt wird. Die maximale Sandmenge im Blaskasten liegt zu diesem Zeitpunkt um etwa 25$ über der zum Füllen des Formraums benötigten Menge und füllt den Blaskasten praktisch aus, obgleich sie etwas kleiner sein kann als das Fassungsvermögen des Blaskastens.

Vorzugsweise sollte diese Sandcharge vom Trichter möglichst schnell zum Blaskasten überführt werden, und da diese Förderung unter Schwerkrafteinfluß erfolgen kann, kann es sich als notwendig erweisen, den Blaskasten beim Einfüllen des Sands zu entlüften. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß im Sand-Ventil ein mit der Außenluft verbundenes Entlüftungsventil vorgesehen. Dieses besteht aus einem ko-

109811/1478 -¹⁵"

20A2824

nischen Ende 142 einer Stange 14O, das mit einem am Ende des Rohrs 114 befestigten Ventilsitz zusammenwirkt. Die Stange 14O ist am oberen Ende des Trichters an einer Feder 146 verankert, so daß die Stange 114, wenn sich das Sand-Ventil 112 beim öffnen senkt, dem Ventil ein kurzes Stücklnachfolgt, bis sie von einem Flansch 148 angehalten wird. Bei der Weiterbewegung des Sand-Ventils 112 wird dann das Entlüftungsventil 142 geöffnet.

In Fig. 12 ist eine Ausführungsform eines ins Einzelne durchkonstruierten Blaskastens dargestellt.

Wenn der Blaskasten 94 durch den Zylinder 104 gegen die Modollform 10 - 12 gehalten wird, wird das Ventil 112 kurzzeitig geöffnet, um die gewünschte Sandmenge abzugeben. Hierauf wird das Ventil 112 geschlossen und sodann Druckluft über ein Ventil 1JO zum Inneren des Blaskastens geleitet, um den Sand in die Modellform einzublasen,bis de ren Formraum fest mit Sand gepackt ist und etwas Sand im Blaskasten zurückbleibt. Hierauf wird das Ventil 1JO geschlossen, der Blaskasten zum Ablassen des in ihm herrschenden Drucks über eine Leitung 152 entlüftet und die gesamte Vorrichtung von der Modellform 10-12 weggeschwenkt, damit der Drehtisch 6o weitergedreht werden kann.

Für das zufriedenstellende Einblasen von Sand in das Modell sind in erster Linie zwei Bedingungen von Bedeutung. Einmal muß sich der Sand in einem Zustand befinden, in welchem er nahezu einem Fließstoff entspricht, und zum anderen muß eine Treibkraft auf die Oberfläche des Sands einwirken.

Die erste Bedingung wird durch Einblasen von Druckluft in die Sandmasse unterhalb ihrer Oberfläche und durch Verteilung dieser Luft durch den ganzen Sand hindurch erreicht, so daß ein Luft-Sand-Gemisch gebildet wird, das den Eigenschaften von Flugsand entsprechende Fließfähigkeit besitzt.

-16-10981 1 /U78

Die, ei Fließ-Zustand wird durch eine Luftdüse I34 gemäß Fig. 12 und 13 erreicht. Diese Düse ist ein hohles Rohr 154 mit einem Innendurchgang, der eine Verlängerung des Durchgangs 152 darstellt und über Radialkanäle I56 mit Außen-Nuten I58 einwärts eines Siebs I60 verbunden ist, welches das Rohr umschließt. Die Düse 1j54 weist einen Flansch 162 auf, mit dessen Hilfe sie an einem einstellbaren Stopfen bzw. Einsatz 164 befestigbar ist, welcher vom Durchgang 1J2 durchsetzt wird. Der Stopfen kann mit Hilfe von Schrauben I66 und einer Feder I68 nach innen und außen eingestellt Werden.

V/ahlweise kann die Düse \J>k^% gemäß Fig. 14 als Hohlzylinder aus porösem Sintermetall, wie dem für poröse selbstschmierende Lager verwendeten Metall, ausgebildet Bein.

Die Düse erstreckt sich vorzugsweise praktisch über die Breite des Blaskastens, ist auf die Blasdüse 56 ausgerichtet und erstreckt sich bis dicht an eine konische Bohrung 170 heran, welche in die konische Bohrung I72 im Inneren der Blasdüse 56 übergeht.

Es ist wichtig, das richtige Verhältnis von Sandvolumen zu Luftströmungsmenge durch die Düse 1J4 aufrechtzuerhalten. Die über die Düse 1^4 zugelassene Luft macht die gesamte Sandmasse im Blaskasten fließfähig. Die Kraft, welche den Sand in dasModell treibt, kann aus der Kraft der auf die Oberfläche des im Blaskasten befindlichen Sands einwirkenden Druckluft plus der Kraft der den Sand fließfähig machenden Luft bestehen, wobei die Luft über die Kanäle 1}2 und 174 zugeführt wird, sooft das Ventil I30 offen ist. Der auf die Oberfläche des Sands einwirkende Druck sollte gleich groß oder vorzugsweise größer sein als der in der Sandmasse herrschende Luftdruck, um einen zufriedenstellenden Sandfluß zu erreichen und die aus der Düse 1J4 aus-

1 0981 1 / U78

20A2824

tretende Luft daran zu hindern, eine Art Sandsturm im ftaum über dem in Blaskasten enthaltenen Sand hervorzurufen. Der über dem Sand herrschende Druck ist der Druck der zugeführten Druckluft, während der innerhalb der Sandmasse herrschende Druck infolge der Strömungswiderstände durch die Düse 1j54 und durch den Sand selbst etwas niedriger ist. Der erforderliche Ausgleich zwischen dem Druck an der Oberseite des Sands und der Flleßfähigkeit läßt sich durch entsprechendes Hinein- oder Herausschieben des Stopfens 164 und durch richtige Bemessung der Durchgänge I56 und 158 sowie des Siebs I60 bzw. wahl- f weise der Porosität der Düse 1j54^f erreichen. In den Durchgang 132 kann eine Drossel eingesetzt werden.

Jedesmal, wenn das Ventil I50 gemäß Fig. 11 geöffnet wird, wird Druckluft zur Düse 1j54, zur Speise-Leitung 174 und zur Entlüftungs-Leitung I52 geliefert.Die Luftzufuhr zur Entlüftungsleitung ist wegen der Leitung 174 unerheblich. Es ist aber wesentlich,den Raum über der Kammer, wie erwähnt, zu entlüften, sooft die Luftzufuhr abgestellt wird, und es ist wichtig, diesen Raum langsam zu entlüften, um auch nur vorübergehend in der Sandmasse einen höheren Druck als darüber zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist die Entlüf- j tungsleitung I52 mit einer Drossel I76 versehen, welche den Druck oberhalb des Sands langsam reduziert.

Fig. 12 zeigt 4e Druckluftzufuhr und die Entlüftungs-Verbindung zum Raum oberhalb der Sandmasse im Blaskasten. Die Wand des Blaskastens ist mit einer Bohrung I80 zum Anschließen der Leitung 174 sowie mit einer Bohrung 182 versehen, die eLne entsprechende Drossel I76 enthält und mit der Entlüftungs-Leitung 152 verbindbar ist. Über diese Öffnungen kann ein Sieb 184 aufgesetzt werden.

Wenn die Druckluftzufuhr unterbrochen wird, kann es vorkommen, daß im Blaskasten ein höherer Druck herrscht als

-I8-10981 1 / 1478

im Durchgang I32, wodurch feiner Sand oder Staub aus dem Sand in den Durchgang 1^2 gedrückt werden könnte. Diese Fremdkörper könnten schließlich in die Anlage gelangen und die einwandfreie Arbeitsweise des Ventils 1^0 beeinträchtigen. Um dies zu vermeiden, ist ein Rückschlagventil I90 in die Speise-Leitung zwischen dem Ventil 130 und der Düse 134 eingeschaltet, und zwar möglichst dicht an der Düse und auf jeden Fall zwischen der Düse und dem Anschluß der Entlüftungsleitung .

In abgewandelter Ausführungsform kann auf den über dem Sand im Blaskasten herrschenden Luftdruck verzichtet und der Sand durch Fliehkraft in die Modellform eingeführt werden. Bei einer derartigen Anordnung würden die Entlüftungsieitung und die Verflüssigungs-Leitung nicht verwendet und die gesamte Anordnung schnell um eine rechts vom Blaskasten gemäß Fig. 12 befindliche Achse herum in Drehung versetzt werden. Vorzugsweise würde auch der L-förmige, dargestellte Blaskasten zu einer geraden, zylindrischen Anordnung umgewandelt werden, die radial zwischen der Drehachse und der Modellform 10-12 liegt. Die gesamte Anordnung würde mit passender Drehzahl in Drehung versetzt werden, um die erforderliche Fliehkraft an der Grenzfläche zwischen dem Sand und dem Raum im Blaskasten zu erzeugen, wobei diese Kraft so groß oder größer wäre als die durch die im Sand vorhandene Druckluft ausgeübte Kraft.

Der Drehtisch 60 wird intermittierend in Drehung versetzt. Wenn der Drehtisch stillsteht, werden die Blasdüsen und die Sand-Düsen an die Modellformen angepreßt, worauf die entsprechenden Blasvorgänge durchgeführt werden, die Druckluftzufuhr abgeschaltet wird und das Blas-Entlüftungs-Ventil sowie die Sand-Düsen von den Modellen weggeschwenkt werden. Hierauf wird der Drehtisch in die nächste Stillstandstellung weitergeschaltet. Alle diese Bewegungsvorgänge erfolgen in zeitlicher Abstimmung und können mit Hilfe der in der zu-

-19-

1 0 9 8 1 1 / U 7 8

letzt genannten USA-Patentschrift beschriebenen Betätigung s- und Steuer-Vorrichtung durchgeführt werden. Jede Bewegung und jedes öffnen und Schließen eines Ventils zur Zufuhr von Trennmittel oder Sand kann mit Hilfe der dargestellten Zylinder oder anderer, nicht dargestellter Zylinder zur Betätigung der Ventile erfolgen, wobei alle diese Zylinder mit hydraulischen Gliedern, wie den Gliedern a, c, e, g, h gemäß der zuletzt genahten USA-Patentschrift verbunden sind, die ihrerseits so angeordnet sind, daß sie in der Reihenfolge der Verfahrensschritte gemäß Fig. 7 arbeiten.

Zusammenfassend schafft die Erfindung ein Verfahren, mit dessen Hilfe eine Anzahl von verbrauchbaren Schalen-Gieß- , formen in einer dauerhaften Modellform mit einer Reihe von untereinander verbundenen Formräumen hergestellt wird. Von der Außenseite der Modellform her erstrecken sich ein oder mehrere Kanäle in jeden dieser Reihe von Formräumen. Eine Suspension eines Trennmittels wird mit Hilfe von Gas oder überhitztem Dampf über einen der Kanäle in die Formräume eingeblasen, während der andere Kanal über eine öffnung geregelter Größe entlüftet wird, um den gewünschten Druck aufrechtzuerhalten. Zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Überzugs kann das Trennmittel in entgegengesetzten Richtungen durch die Formräume geblasen werden. Hierauf wird durch einen oder durch beide Kanäle Formsand in die Modellform eingeblasen.

Ein unvollständiges Schließen der trennbarenModellform wird dadurch festgestellt, daß Luft in einen dritten Kanal eingeblasen wbd, der an der Trennebene endet. Die Luft wird von einer Quelle konstanten Drucks über eine öffnung vorbestimmter Größe zugeführt, wobei der Druck an der Stromabseite der öffnung gemessen wird.

Ein mit einem Sand-Trichter verbundener Blaskasten ist derart schwenkbar gelagert, daß er auf die Modellform zu und

-20-10981 1/H78

von ihr weg verschwenkt werden kann. Ein Sand-Ventil und ein Entlüftungs-Ventil wirken zusammen und dienen zum schnellen Einfüllen von Sand in den Blaskasten. Unter Druck stehendes Gas wird von unten her durch den ganzen Sand verteilt, um ihn fließfähig zu machen, während gleichzeitig auf die Oberseite des Sands eine Kraft ausgeübt wird, um die Masse in die Modellform fließen zu lassen.

1 0981 1/U78

Claims (14)

2ÜA2824 Earl A.Thompson Manufacturing Co. Ferndale,Mich.,V.St.A. Patentan Sprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Gießform in einem geschlossenen Modell- bzw. Formkasten mit einem den Formraum einschließenden Durchgang, dadurch gekennzeichnet, daß eine Suspension eines Trennmittels in das eine Ende des Durchgangs eingeblasen und gleichzeitig das andere Ende des Durchgangs entlüftet wird, wobei die Wand des Formraums mit Trennmittel überzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Durchgangs über eine öffnung mit regelndem Querschnitt, der kleiner ist als der Querschnitt des Durchgangs, entlüftet wird.

J. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel in überhitztem Dampf suspendiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Suspension des Trennmittels in das andere Ende des Durchgangs eingeblasen wird, während das erste Ende entlüftet wird, nachdem das Trennmittel in das erste Ende eingeblasen worden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Modellform eine Gießform hergestellt und aus ih._r herausgenommen wird, nachdem das Trennmittel in die beiden Enden des Durchgangs eingeblasen worden ist.

6. Verfahren nach oinem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einblasen des Trennmittels

10 9811/U78 -²²~

in die Modellform in das eine Ende des Durchgangs eine gasförmige Suspension des gießformbildenden Materials eingebracht wird, während der Austritt aus dem anderen Ende des Durchgangs blockiert wird und ein Austritt des suspendierenden Gases des Form-Materials aus der Modellform ermöglicht wird,.so daß der Formraum mit dem Form-Material gefüllt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt aus dem anderen Ende des Durchgangs dadurch verhindert wird, daß das Form-Material am anderen Ende in die Modellform eingebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem eine Reihe von Gießformen in einer Reihe von geschlossenen Modellformen hergestellt wird, von denen jede aus zwei an zusammenpassenden Trennflächen zusammenstoßenden Teilen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Modellformen nominell geschlossen werden, der Schließ- oder Offenzustand der Formen durch Einleitung eines Gasstroms durch eine der zusammenpassenden Flächen gegen die Gegenfläche festgestellt wird, jede nicht voll geschlossenen Modellform zurückgewiesen wird, um einen späteren Auftrag von Trennmittel auf seine Paßflächen zu verhindern, sodann das Trennmittel eingeblasen und das Form-Material eingebracht wird und anschließend die Gießformen ausgehärtet, die Modellformen geöffnet und die Gießformen entnommen werden.

9. Verfahren zur Herstellung von Gießformen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömungs- bzw. Blaskammer in Verbindung mit einer einen Formraum aufweisenden Modellform gehalten wird, in die Kammer eine zum Ausfüllen des Formraums ausreichende Sandmenge eingebracht wird und ein Druckgas durch die Sandmasse hindurch verteilt wird, um in der Kammer eine fließfähige Sand-Gas-Masse

1 090 1 1 / U78

zu bilden, während auf den Sand eine ihn in den Formraum austreibende Kraft ausgeübt wird.

10. Verfahren nach Anspruch V, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandraasse unter Entlüftung der Kammer plötzlich in diese eingebracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandmasse kleineres Volumen besitzt als die Kammer, so daß eine Grenzfläche zwischen dem Sand und dem Raum in der Kammer gebildet wird, und daß die auf den Sand einwirkende Kraft durch auf die Grenzfläche einwirkendes Druckgas geliefert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgaszufuhr unterbrochen -wird, während ein Sandstrom aus der Kammer verhindert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sand an einem Ausströmen aus der Kammer gehindert wird, indem die Druckgaszufuhr zur Kammer unterbrochen und die Kammer über der Grenzfläche langsam entlüftet wird.

14. Vorrichtung zum Ausblasen von Sand in Formkästen bzw. Modellformen, gekennzeichnet durch eine Kammer (94) zur Aufnahme einer Sandmasse, ein selektiv offenbares und schließbares Ventil (112) zur Zufuhr von Sand zur Kammer bzw. zur Aufrechterhaltung des in der Kammer herrschenden Drucks, eine Einrichtung (130,134) zur

•Verteilung von Druckgas durch die Sandmasse und eine Einrichtung zur gleichzeitigen Zufuhr von Druckgas zur Verteilereinrichtung und zur Kammer oberhalb der Sandmasse.

15· Vorrichtung zum Einblasen von Sand in Modellformen insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der

10981 1/H78 -24-

Ansprüche 1 bis \J>, gekennzeichnet durch einen schwenkbaren Sockel (96,98), einen am Sockel montierten Sand-Trichter (90) nebst Blaskasten (94), die um den Schwenkpunkt auf den Formkasten (10,12) zu und von ihm weg verschwenkbar sind, ein im Trichter vorgesehenes Sand-Ventil (112) zur Zufuhr von Sand zum Blaskasten, ein im Sand-Ventil vorgesehenes Entlüftungs-Ventil (176) zum Entlüften des Blaskastens zur Außenluft in Abhängigkeit von einem öffnen des Sand-Ventils, einen Schnellfluß-Zufuhrkanal und einen Langsamfluß-Entlüftungskanal in den Blaskasten oberhalb der normalen maximalen Füllhühe des Sands im Blaskasten, ein unterhalb des normalen Mindest-Sandfüllstands im Blaskasten angeordnetes perforiertes Element (134,1^¹), eine Druckgasquelle, ein Ventil (OO), das in seiner einen Stellung eine Gaszufuhr von der Gasquelle zum perforierten Element und zu den Durchgängen liefert und in einer anderen Stellung die Gaszufuhr zu unterbrechen und gleichzeitig den Langsamfluß-Kanal zur Außenluft zu entlüften vermag, und ein Rückschlagventil (190), welches eine Strömung vom Blaskasten durch das perforierte Element und über den Schnellfluß-Kanal verhindert.

10981 1/H78

Leerseite