DE2422407B2 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von giessformen oder giesskernen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Gießformen oder Gießkernen durch Einschießen oder Einblasen und daran unmittelbar anschließendes Verdichten von Formsand mit Bindemitteln in einer von einem Formkasten und einem ersten Rahmen gebildeten Kammer, wobei dieser erste Rahmen oberhalb des Formkastens und vertikal beweglich angebracht ist und die Kammer oben über ihren Querschnitt verteilt mehrere den Querschnitt überbrükkende längliche Stampfkörper aufweist, von denen jeder einzelne in seinem Querschnitt in Richtung auf das Kammerinnere divergierend ausgebildet ist und die zusammen eine Stampffläche bilden, die von einem zweiter festen Rahmen gehalten wird, der von dem ersten, beweglichen Rahmen umgeben ist, wobei die Stampffläche von mehreren teilweise schließbaren Einblas- bzw. Einschießschlitzen zum Einblasen bzw. Einschießen des Formsandes in die Kammer unterbrochen ist.

Vorrichtungen zur Herstellung von Gießformen oder Gießkernen sind bekannt und bestehen im allgemeinen aus einer von einem Rahmen umgebenen Vorverdichtungskammer, die über dem auf einer Platte stehenden Formkasten angeordnet ist und durch die der Formsand eingeblasen bzw. eingeschossen wird. Das technische Problem liegt darin, die im Formkasten und in der Vorverdichtungskammer enthaltene Luft und die Blasluft während des Blasens bzw. Schießens und des Stampfens vollständig herauszuleiten. Dies ist bisher noch nicht gelungen. Folgende Nachteile und Mängel ergeben sich bei verschiedenen bisherigen Verfahren, die Luft herauszuleiten:

Bei einem Formkopf (CH-PS 3 62 492). der allerdings nur durch Einblasen ohne Verdichten des Formsandes arbeitet, wird die Luft nach oben abgeführt. Hier stelll sich bei stärkerem Blasen und Schießen heraus, daß die Luft nicht schnell genug entweichen kann. Außerdem liegt es am rechteckigen Querschnitt des schlitzförmigen Luftauslaßkanals, wenn die Luft durch sich schnell ansammelnden Formsand nur ungenügend austreter kann. Die nicht oder nicht schnell genug abgezogene Luft bewirkt ihrerseits, daß Luftblasen im Formsanc bleiben und dieser unregelmäßig und uiigenügenc verdichtet werden kann, wobei bei einer bekannter Maschine dieser Art keinerlei Stampfelemente zurr

Verdichten vorhanden sind. Bei einem anderen Form-Kopf (CH-PS 424 098) sind seitlich im Rahmen Filteröffnungen zum Entweichen der Luft vorgesehen. Solche seitlichen öffnungen bewirken Luftströme, die quer zum von oben eingeblasenen bzw, eingeschossenen Formsand-Luft-Gemisch verlaufen und damit zu einer ungenügenden Entlüftung sowie zum Entstehen von Luftblasen im gestampften Formsand führen. Dir bei diesem Verfroren entstehenden Wirbelströme wirken sich besonders negativ bei Formkästen mit ausgedehnter Oberfläche aus. Die durch die Wirbelslröme und die ungenügende Entlüftung zurückbleibenden Luftblasen können nur teilweise durch die bei diesem Formkopf vorgesehene Stampfung wieder ausgeglichen werden.

Bei einem weiteren Formkopf (US-PS 27 91 013) schließlich ist vorgesehen, die Luft nach unten durch in der Trägerplatte des Formkastens vorgesehene Filteröffnungen entweichen zu lassen. Auch in diesem Fall kann die Luft nur ungenügend abgezogen werden, da die unteren Schichten des eingeblasenen bzw. eingeschossenen Formsandes bereits durch Stampfung verdichtet sind und immer weniger Luft durchlassen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei mit Filteröffnungen versehenen Trägerplatten nicht eine einzige Trägerplatte für die verschiedensten Formkästen verwendet werden kann, sondern mehrere Trägerplatten mit verschieden angeordneten Filteröffnungen zur Verfügung stehen müssen. Andere Nachteile ergeben sich vor allem bei Formköpfen mit seitlicher Luftentweichung. So erhält man, insbesondere bei feuchtem oder mit Bindemitteln versehenem Formsand, Zonen unterschiedlichen Verdichtungsgrades, Hohlräume durch Lufteinschlüsse hauptsächlich in der Mittelzone des Formkastens und eine schlechte Konsistenz des Formsandes trotz des hydraulischen Stampfens. Dadurch entstehen beim Gießen schwerwiegende Fehler wie z. B. Treiben, Veränderungen im Zustand und in der Form der Oberfläche des Gußstückes, Bewegungen des Kernes und metallurgische Mangel in dem Fall, wo das Gußeisen direkt in die Form gegossen wird. Ferner ist es unmöglich, mit diesen Verfahren Formkästen auf Automaten herzustellen. Auch ist es nicht möglich, Sanddichteverteilungen mit unterschiedlichen Verdichtungsgraden in vorbestimmten Zonen zu erhalten, die für Abgüsse von insbesondere außergewöhnlicher Formgestaltung optimal sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen leistungsfähigen, einfachen und wirtschaftlich arbeitenden Formkopf zu schaffen, der ein schnelles und vollständiges Entweichen der vorhandenen sowie der Schießluft und ein So kontrolliertes Stampfen des Formsandes ermöglicht. Der zu schaffende Formkopf muß in der Lage sein, in einem Zeitraum von weniger ais einer Sekunde (dies ist die Einschießzeit bei einigen Sandschießmaschinen) sowohl die vor dem Einschießen in Formkasten und Vorverdichtungskammer vorhandene als auch die zusammen mit dem Formsand eingeschossene Luft abzuziehen. Dabei muß gleichzeitig vermieden werden, daß der unvermeidbar mitgerissene Formsand die Luftwege nach Und nach verstopft.

Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe effindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder längliche Stämpfkorper in an sich bekannter Weise von einem länglichen Luftabzugskanal durchzogen ist, dessert beide offene Enden mit der Atmosphäre in Verbindung stehen, daß jeder längliche Stampfkörper mit Filtern versehen ist, die die Stampffläche schließen, daß der erste Rahmen an den zwei sich gegenüberliegenden Seiten, wo die länglichen, horizontalen Luftabzugskanäle offen enden, mit geeigneten Aussparungen zur Abgabe der aus den Kanälen austretenden Luft an die Atmosphäre versehen ist, die sich über den gesamten Verschiebungsbereich des ersten beweglichen Rahmens um den zweiten festen Rahmen herum erstrecken, daß alle Luftabzugskanäle auf ihrer dem Formkasten abgewandten Seite zusätzlich über Luftauslaßschlitze mit einem ihnen allen gemeinsamen weiteren Luftabzugskanal verbunden sind, der den zweiten Rahmen oberhalb der Stampfkörper durchquert, und daß alle Kanäle einen kreisrunden Querschnitt haben, um den herum gleichmäßig verteilt Heizelemente durch die Stainpfkörper geführt sind.

Diese Vorrichtung ist also so aufgebaut, daß der Luftabzug aus Formkasten und Vorverdichtungskammer ausschließlich nach oben hin erfolgt, und zwar durch die einzelnen Stampfkörper hindurch, und oberhalb der Stampfkörper in einem horizontalen Abzugskanal. Aus sämtlichen horizontalen Sammelkanälen kann die Luft dann an beiden Enden ausströmen, da in dem den festen Rahmen umgebenden beweglichen Rahmen im gesamten Verschiebungsbereich Aussparungen vorhanden sind, über die die Luft in die Atmosphäre gelangen kann. Um dabei zu vermeiden, daß Formsand zusammen mit der Luft abgezogen wird und sich in den Austrittsöffnungen ablagert haben die horizontalen Abzugskanäle den kreisrunden Querschnitt, um den herum gleichmäßig verteilt die Heizelemente durch die einzelnen Stampfkörper geführt sind. Die so beheizten Wandungen der Formsandeintritts- und der Luftaustrittsöffnungen und -kanäle erleichtern einerseits das Einschießen von Formsand und verhindern das Ansetzen von zusammen mit der Luft abgezogenem Formsand, was besonders wichtig ist. wenn dem Formsand Bindemittel beigegeben sind. Schließlich ist oberhalb der einzelnen Sammelkanäle in den Stampfkörpern der weitere gemeinsame, ebenfalls horizontale Luftabzugskanal vorgesehen, der über entsprechende vertikale Schlitze mit jedem einzelnen Sammelkanal verbunden ist.

Durch diese Verbesserung wird erreicht, daß sich durch das kontrollierte Austreten der Luft keine Hohlräume bilden. Des weiteren läßt sich der Formkopf in Automaten einsetzen. Ferner wird durch die Heizung erreicht, daß kein Sand an den Stampfelementen haften bleibt. Ebenso wird ermöglicht, kontrollierte Zonen mit unterschiedlicher Verdichtung des Formsandes zu schaffen.

Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zur Herstellung von Gießformen oder Gießkernen durch Einblasen und Stampfen von FormsanJ vor. Dieses Verfahren ist derart ausgebildet, daß die in die Vorverdichtungskammer eingeblasene und die in ihr und in der Form enthaltene Luft direkt nach oben durch Filter und Kanäle ausströmen kann und daß die Kanäle über der Vorverdichtungskammer zur Atmosphäre geöffnet sind, ohne daß seitliche Filter in der Wandung des Rahmens benötigt werden, der an den Seiten die Vo."verdichtungskammer umgibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden ah Hand der Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine seitliche, vertikale Schnittansicht durch einen Formkopf nach der Erfindung,

F i g. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des Formkopfes von unten,

Fig.3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 nach Fig. X

Fig.4 eine Seitenansicht eines Teiles des Formkopfes,

F i g. 5 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 nach Fig. 4,

F i g. 6 eine vergrößerte Teilansicht eines Filterelementes und

Fig.7 eine vergrößerte Schnittansicht durch einen Stampfkopf mit Filterelement.

Die Figuren zeigen einen Formkasten 1, der auf einer Trägerplatte 2 montiert ist, die durch ein Gestänge 3 eines doppelwirkenden, auf einer Grundplatte 5 befestigten Hydraulikzylinders getragen wird. Über nicht gezeigte Hydraulikzylinder ist auf dem Formkasten 1 mit diesem ein ringsum geschlossener Rahmen 6 für die Aufnahme von mit ölen oder Harzen gemischtem Formsand gehalten. In dem Rahmen 6 ist vertikal verschiebbar ein Kopfkasten 7 eingepaßt, der Einblasschlitze 8 zum Einblasen des Formsandes aufweist. Zwischen den Einblasschlitzen 8 liegen Stampfflächen 9, die von den unteren Flächen von Stampfkörpern 10 und von in ihnen eingesetzten Filtern 11. die zur größeren Stabilität vermascht sein können, gebildet werden. In den Stampfkörpern 10 verlaufen in Längsrichtung Sammelkanäle 12, die unten mit den Filtern 11 und oben mit einem Hauptsammeirohr 14 über Luftauslaßschlitze 13 in Verbindung stehen. Unterhalb der Stampffläche 9 bildet der Rahmen 6 eine Vorverdichtungskammer 15, die im Moment des Blasens vor dem Stampfen eine Menge Formsand enthält, der zusammen mit dem im Formkasten 1 enthaltenen Formsand verdichtet wird. Oberhalb des Kopfkastens 7 ist ein Behälter 16 für den einzublasenden Formsand angeordnet, der von einer ringförmigen Kammer 17 umgeben wird, die die über ein Ventil 18 einströmende Luft um den Behälter 16 verteilt. Ober Luftschlitze 19 gelangt die Luft aus der Kammer 17 in den Behälter 16. der oben über einen Absperrschieber 20 gegen einen Sandeinfülltrichter 21 abgeschlossen wird, so daß die Preßluft nicht nach oben entweichen kann. Die Filter 11 sind mit Schrauben 22 an den Stampfkörpern 10 befestigt

Die Stampfkörper 10 weisen ferner Rohre oder Kanäle 23 auf, die elektrische Heizungen enthalten oder von einem Heizmedium durchströmt werden. An den beiden Seiten des Rahmens 6, an denen sich der Auslaß der Kanäle 12 befindet, sind die Rahmenwände 25 ausgespart Die Filter 11 bestehen aus einzelnen Elementen, die vorzugsweise flexibel sind, so daß sie kleine Bewegungen, die infolge des durch den gestampften Formsand verursachten Druckes auftreten, aufnehmen können, um so sich selbst von den Sandkörnern, die von unten hereingekommen sein können, zn reinigen. Zwischen den Filterelementen Segen die Füterschlitze26,durchdiedieindem von den Bauteilen 1 bis 15 gebfldeten Hohlraum enthaltene Luft austreten kann sowie die Luft, die ährend des Blasens einströmt. Wenn die Elemente des Filters 11 aus Kunststoff oder einem ähnfich weichen Material bestehen, können sie zur Verstärkung mit Stützstrebei 24 abgestützt werden.

Die Arbeitsweise des Formkopfes besteht darin, dal beim öffnen des Ventiles 18 Preßluft durch di< ringförmige Kammer 17 und die Schlitze 19 in dei Behälter 16 einströmt und den Formsand durch di< Schlitze 8 in den aus den Bauteilen 1 bis 15 gebildetet Hohlraum bläst, während die in dem aus den Bauteilen l bis 15 gebildeten Hohlraum enthaltene und die durct das Ventil 18 eingeströmte Luft nur durch dk Filterschlitze 26 des Filters 11 nach oben austreten kam und teilweise in die Sammelkanäle 12, die direkt mit de Atmosphäre in Verbindung stehen, und teilweise durcl die Luftauslaßschlitze 13 in das Hauptsammeirohr U strömt, von wo sie direkt in die Atmosphäre gelasset wird oder in geeignete Saug- oder Reinigungsvorrich tungen gesaugt wird. Wenn der aus den Bauteilen 1 bi: 15 gebildete Hohlraum voll Formsand ist, wird dai Ventil 18 geschlossen, die Kammer 17 entlüftet und da:

Gestänge 3 angehoben, um den Formsand durch Stampfen zu verdichten, während die Luft weiterhir durch die Kanäle 12, 13 und 14 entweicht. Nach derr Stampfvorgang wird das Gestänge 3 abgesenkt, dei Absperrschieber 20 geöffnet und der Formkasten 1 weggenommen, um ihn durch einen anderen zi ersetzen. Durch das Öffnen des Absperrschiebers 2C wird der aus den Bauteilen 1 bis 15 gebildete Hohlraurr wieder mit Formsand gefüllt so daß der Vorgang wiederholt werden kann. Wenn Zonen mit unterschiedlicher Verdichtung des Formsandes erhalten werden sollen, um speziell geformte Gußstücke mit optimalen Eigenschaften zu bekommen, werden die Filter 11 und/oder die Einblasschlitze 8 zum Teil geschlossen, und man erhält in diesem Bereich Zonen geringerer

Verdichtung. Zonen mit einem höheren Verdichtungsgrad können erhalten werden, indem die Filteroberfläche vollständig geöffnet wird und die Luft an diesen Stellen schnell entweicht
Selbstverständlich fallen Änderungen der Konstruktionsdetails, der Dimensionen und der Materialien in den Bereich der Erfindung. So kann zum Beispiel die Nengung der Wände der Einblasschlitze 8 und der Filterschlitze 26 so weit verändert werden, daß sie fast parallel zueinander verlaufen. Weiterhin kann zum Beispiel die Höhe der Einblasschlitze 8, zum Beispiel von etwa 70 bis 200 mm, und die Weite der unteren Austrittsöffnungen der Einblasschlitze 8, zum Beispiel von etwa 10 bis 30 mm, verändert werden. Die Weite der Filterschlitze 26 kann zwischen ungefähr 0,4 und

\2 mm betragen. Die Seitenwände des Kopfkastens 7 können, abhängig von den Ausmaßen der anderen Bauteile, die mh dem Formkopf verbunden sind, wie zum Beispiel der Behälter 16, nach oben oder unten zusammenlaufen. Die Stampfelemente 10 können im Gegensatz zu den gezeichneten um 90° versetzt angeordnet sein, oder sie können durch ein System von gekreuzten Stampfelementen 10 mit gekreuzten Sammerkanälen 12 gebildet werden.

Hierzu 3 6IaQ Zeichnungen

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   !. Vorrichtung zur Herstellung von Gießformen oder Gießkernen durch Einschießen oder Einblasen und daran unmittelbar anschließendes Verdichten von Formsand mit Bindemitteln in einer von einem Formkasten und einem ersten Rahmen gebildeten Kammer, wobei dieser erste Rahmen oberhalb des Formkastens und vertikal beweglich angebracht ist und die Kammer oben Ober ihren Querschnitt verteilt mehrere den Querschnitt überbrückende längliche Stampfkörper aufweist, von denen jeder einzelne in seinem Querschnitt in Richtung auf das Kammerinnere divergierend ausgebildet ist und die zusammen eine Stampffläche bilden, die von einem zweiten festen Rahmen gehalten wird, der von dem ersten, beweglichen Rahmen umgeben ist, wobei die Stampffläche von mehreren teilweise schließbaren Einblas- bzw. Einschießschlitzen zum Einblasen bzw. Einschießen des Formsandes in die Kammer unterbrochen ist. dadurch gekennzeichnet, daß jeder längliche Stampfkörper (10) in an sich bekannter Weise von einem länglichen Luftabzugskanal (12) durchzogen ist, dessen beide offene Enden mit der Atmosphäre in Verbindung stehen, daß jeder längliche Stampfkörper (10) mit Filtern (11) versehen ist. die die Stampffläche (9) schließen, daß der erste Rahmen (6) an den zwei sich gegenüberliegenden Seiten, wo die länglichen, horizontalen Luftabzugskanäle (12) offen enden, mit geeigneten Aussparungen (25) zur Abgabe der aus den Kanälen (12) austretenden Luft an die Atmosphäre versehen ist, die sich über den gesamten Verschiebungsbereich des ersten beweglichen Rahmens (6) um den zweiten festen Rahmen (7) herum erstrecken, daß alle Luftabzugskanäle (12) auf ihrer dem Formkasten (1) abgewandten Seite zusätzlich über Luftauslaßschlitze (13) mit einem ihnen allen gemeinsamen weiteren Luftabzugskanal (14) verbunden sind, der den zweiten Rahmen (7) oberhalb der Stampfkörper (10) durchquert, und daß alle Kanäle (12) einen kreisrunden Querschnitt haben, um den herum gleichmäßig verteilt Heizelemente (23) durch die Stampfkörper (10) geführt sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß jeder Filter (U) aus einem oder mehreren herausnehmbaren und auswechselbaren Filterelementen aus Metall, Kunststoff oder Gummi besteht, die in einer Aussparung am Boden der Stampfkörper (10) befestigt sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die die Filter (11) bildenden Elemente aus flexiblem Material bestehen und daß jeder Filter (11) durch eine längliche, vertikale Stützstrebe (24) gegen den oberen Teil des Sammelkanals (12) abgestützt ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Filter (U) gegen eine oder mehrere Platten ohne Filteröffnung auswechselbar sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum teilweisen Verschließen der Einblasschlitze (8) keilförmige Platten von oben in die Einblasschlitze (8) einschiebbar sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Luftabzugskanal (14) zur Atmosphäre oder zu weiteren Saugrohren in Verbindung steht und an seinen beiden Enden verschließbar ist
7. 7. Vorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet da3 die Heizelemente (23) f lektrische Widerstandsheizer sind.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (25) in den Wänden des erstes Rahmens (6) im Bereich der Sammelkanäle (12) oberhalb der Vorverdichtungskammer (15) vorgesehen sind.
9. 9. Verfahren zur Herstellung von Gießformen oder Gießkernen durch Einblasen und Stampfen von Formsand unter Anwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Vorverdichtungskammer (15) eingeblasene und die in ihr und im Formkasten (1) enthaltene Luft direkt nach oben durch die Filter (11) and die über der Vorverdichtungskammer (15) zur Atmosphäre Irin geöffneten Kanäle (12, 13, 14) abgeleitet wird.