DE2440570A1 - Modelleinrichtung zur herstellung eines giesserei-formoberteiles unter verwendung eines oberlaufmodelles - Google Patents

Description

23, Aug. 1974

BE 16 170

2440570 PATENTANWÄLTE

DiETRiCH LEWiWSKY
HEINZ-JOACHIM HUBtR
RiilNER PRIETSC H

Erwin Bohrer, Schaffhausen / Schweiz

Modelleinrichtung zur Herstellung eines Giesserei-Formoberteiles unter Verwendung eines Oberlaufmodelles

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Modelleinrichtung zur Herstellung eines Giesserei-Formoberteiles unter Verwendung eines Oberlaufmodelles, das aus den Modellen für ein Gicssbecken, mindestens zwei Eingüssen und einer Rinne, die das Giessbecken mit den Eingüssen verbindet, besteht.

Aus dom Schv/eizerpatent Nr. 320 832 ist ein Giessverfahren bekannt, bei welchem das flüssige Metall aus einem gemeinsamen Eingussbecken über auf der Oberseite des Oberteiles liegende Rinnen in vertikale Eingüsse und durch an die Teilebene grenzende tieferliegende Läufe in die Hohlräume der Form strömt.

Nachstehend wird das an der Oberseite liegende Giessbecken mit don Rinnen und den vertikalen Eingüssen als Oberlauf bezeichnet, im Gegensatz zu dem an die Teilebene der Form angrenzenden, den vertikalen Eingüssen nachgeordneten, horizontalen Unterlauf. „ _Ä

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Es ist bekannt, den Oberlauf mit einem auf die Modellplatte aufsetzbaren besonderen Oberlaufmodell abzuformen. Das Oberlaufmodell umfasst neben dem Modell für das Eingussbecken auch das Modell für die das Eingussbecken und die Eingüsse verbindenden Rinnen, welche sich federnd über die Modelle für die Eingüsse auf der Modelleinrichtung abstützen. Die Federung des Oberlaufmodelles ist in den die ! vertikalen Eingüsse formenden Eingusszapfen so ausgebildet, : dass das Oberlaufmodell nach dem Fertigverdichten der Form über das Formoberteil vorsteht.

Das Abgiessen einer Form mit dem vorerwähnten Oberlauf hat sich in der Massenfertigung von Gussteilen bewährt. Dies deshalb, weil, wenn der Oberlauf der Lage der Eingüsse wegen nicht normgemäss verwendet werden kann, die Benützung ' eines Spezialoberlaufes wirtschaftlich ohne weiteres trag- ! bar ist. Es können im weiteren beim Abgiessen von Formen j für die Massenfertigung die Modelle für die Oberläufe so ausgebildet werden, dass sie mindestens drei Eingusszapfen aufv/eisen, die nicht auf einer Geraden liegen.

Ohne zusätzliche Stützzapfen kann daher das Oberlauf- ;

j modell standsicher auf die Modelleinrichtung aufgesetzt ί

werden. !

Wendet man das bekannte Verfahren, eine Form mit Oberlauf abzugiessen, jedoch für die Herstellung von Kundenguss an, so treten ganz bestimmte Schv/ierigkeiten auf. Um die Modellkosten möglichst niedrig zu halten, ist die Modelleinrichtung aus zusammenstellbaren Teilmodellplatten herzustellen. Diese Teilmodellplatten sind in der Grosse, der Herstellkosten wegen, möglichst klein, d.h. mit möglichst v/enigen Modellen pro Teilmodellplatte zu wählen, da die Zahl der Abgüsse pro Bestellung beim Kundenguss erfahrungsgemäss sehr niedrig liegen kann. Die Teilmodellplatten v/erden bei der Herstellung von Kundenguns in ihrer Grosse aber auch beeinflusst durch die grosse Verschiedenheit der Abmessungen der einzelnen Modelle.

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Die Forderung, dass bei der Herstellung von Kundenguss unter Verwendung verschieden grosser Teilmodellplatten von diesen, den jeweiligen Bestellgrössen angepasst, eine ganz unterschiedliche Anzahl von Formen benötigt wird, verlangt nicht nur die schnelle Wechselbarkeit der einzelnen Teilmodellplatten, sondern sie verlangt auch ein Giesssystem, das den sich dauernd ändernden Forderungen, die an das Giesssystem gestellt werden, anpassbar ist.

Eine zusätzliche Komplizierung zeigt sich beim Abgiessen von flüssigen Metallen, für die die Analysen wandstärkenabhängig verschieden zu wählen sind und die Kühlzeiten der Form, d.h. die Zeit zwischen dem Abgiessen einer Form und dem Auspacken einer Form, ebenfalls aus Gründen der Gefügeausbildung anpassbar sein muss.

Eingehende Studien auf der Grundlage der vorerwähnten Bedingungen haben interessanterweise dazu geführt, dass die Aufteilung der Gesnmtmodellflache in einzelne Teilplatten, im nachfolgenden Plattengeometrie genannt, nicht beliebig wählbar ist. Die vorteilhafteste Lösung ergibt sich, wenn an einem Ilauptgi ess lauf auf der Modellplattenebene alle Teilmodellplatten beidseitig und in der Reihenfolge beliebig angeordnet v/erden können. Nur bei Verv/endung von besonders grosson Formabmessungen wird es normalerweise zweckmässig, die Form über zwei getrennte Hauptgiessläufe, die je beidseitig Teilmodellplatten in beliebiger Reihenfolge aufweisen, abzugiessen·.

Damit ergibt sich zwangsläufig, dass das Abgiessen einer solchen Form unter Verwendung des Oberlaufes die Eigenart aufweist, dass in den meisten Fällen alle Eingüsse auf einer Geraden fingeordnet sind, da sie in den Hauptgiessläuf einmünden müssen. In der Praxis wird in solchen Fällen die bekannte Modelleinrichtung zum Formen des Oberlaufes, damit sie standsicher auf die Modelleinrichtung aufgesetzt worden kann, mit zusätzlichen Stützzapfen versehen. Diese Stützzapfen müssen bei Anwendung der vorge-

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nannten Plattengeometrie auf die eigentliche Modellfläche abgestützt werden. Die zur Verfügung stehende Modellfläche kann daher nicht voll ausgenützt v/erden, weil sie auf die Stellung der Stützzapfen Rücksicht nehmen muss. Ebenfalls ist deshalb anordnungsgemäss eine beliebige Reihenfolge
der Teilmodellplatten nicht möglich. Besonders störend
wirkt sich dabei aus, dass die Hohlräume, die durch die
Stützzapfen bei der Formherstellung zwangsläufig entstehen, durch Einlegen besonderer Kerne in den Oberlauf
vor dem Abgiessen der Form zu schliessen sind. Da die
Methode, eine Form mit Oberlauf abzugiessen, besonders
für Formen, die auf Drehtisch-Formautomaten hergestellt
werden, eine immer grössere Verbreitung findet, diese
Drehtisch-Formautomaten beim Drehen die Formeinrichtungen jedoch starken Horizontalbeschleunigungen aussetzen, werden an die Standfestigkeit der Oberlaufmodelle immer
grössere Forderungen gestellt.

Die vorliegende Erfindung behebt die vorbeschriebenen Nachteile dadurch, dass einer der Giesszapfen, die auf die
Modelleinrichtung aufsetzbar sind, eine Bohrung aufweist, die über einen mit der Modelleinrichtung fest verbundenen Stift schiebbar ist und dieser dadurch zum Haltezapfen
wird.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung besteht darin, dass ein weiterer Giesszapfen eine Bohrung aufweist, die über
einen Bolzen, der mit der Modelleinrichtung fest verbunden ist, aufsetzbar ist und dadurch eine Drehung des Oberlaufmodelles um den Haltezapfen verhindert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass beim Vorhandensein von mehr als zwei Giesszapfen ein äusserer
Giesszapfen als Haltezapfen ausgebildet ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Oberlaufmodell mil:

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mehr als zwei Giesszapfen ein äusserer Giesszapfen als Haltczapfen und ein weiterer äusserer Giesszapfen als Arretierzapfen ausgebildet ist, während alle anderen Giesszapfen flach auf die Modelleinrichtung aufsetzbar sind.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Modell eines Eingusses, nachstehend in der Beschreibung als Giesszapfen bezeichnet, der als Haltezapfen ausgebildet ist,

Fig. 2 einen vertikalen Teilschnitt durch einen Giesszapfen, der mit einer Arretierung versehen ist,

Fig. 3 einen vertikalen Teilschnitt durch einen Giesszapfen, der auf die Modelleinrichtung flach aufgesetzt v/erden kann,

Fig. 4 eine Draufsicht eines Oberlaufmodelles, .

Fig. 5 eine Ansicht des Oberlaufmodelles nach Fig. 4 in Pfeilrichtung V,

Fig. 6 eine Draufsicht eines weiteren Oberlaufmodelles, und

Fig. 7 eine Ansicht des Oberlaufmodelles nach Fig. 6 in Pfeilrichtung VII.

In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Modelleinrichtung und 2 einen Stift, der mit der ModelJoinrichtung 1 in bekannter Weise fest verbunden ist. 3 zeigt einen Giesszapfen, teilweise im Schnitt, der eine Bohrung 4 aufweist, die modelleinrichtungsseitig eine Anfasung 5 besitzt. Der Giesszapfen 3 ist in einer Büchse 6 verschiebbar gelagert und wird mit einer Feder 7 gegen einen Anschlag 8 der Büchse 6 angedrückt.

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9 stellt ein Rinnenmodell dar, in welchem die Büchse 6 in einer Bohrung 10 mittels eines Gewindedeckels 11 auf eine Schulter 12 angedrückt wird. Löcher 13 dienen in bekannter Weise dem Festziehen des Gewindedeckels 11 mittels Spezialschlussel.

Wird die in Fig. 1 dargestellte Modelleinrichtung während dem Verdichten durch eine nicht gezeichnete Presseinrichtung in Richtung 14 gegen die Modelleinrichtung 1 verschoben, so verschiebt sich die Büchse 6 und die mit derselben fest verbundenen Teile in den Bohrungen 15 in Pfeilrichtung 16, während der Giesszapfen 3, auf dier Modelleinrichtung abgestützt, seine Lage in vertikaler Richtung nicht ändert. Erfolgt beim Verdichten einer Form die Bewegung nicht genau vertikal, weil sich die Presseinrichtung nicht genau vertikal bewegt oder weil die Verschiedenheit der Modellkonturen eine Sandbewegung in nicht rein vertikaler Richtung 16 erzwingt, so kann das Rinnenmodell 9 zusammen mit der Büchse 6 und dem oberen Teil des Giesszapfens 3 in Richtung 17 horizontal ausweichen. Da der Stift 2 in der Modelleinrichtung 1 fest gehalten ist, kann auch der Giesszapfen 3 in der Führung 18 horizontal keine Bewegung ausführen. Demgegenüber ist der Stift 2 jedoch in der Höhe der Führung 19 in horizontaler Richtung elastisch ausbiegbar; somit ist auch der Giesszapfen 3 im oberen Teil sowie die Büchse 6 und das Rinnenmodell 9 horizontal bewegbar. Daher kann die Modelleinrichtung gemäss vorliegender Erfindung, wie sie in Fig. 1 beispielsweise dargestellt ist, innerhalb einer bestimmten Grosse den beim Verdichten der Form auftretenden zusätzlichen kleineren Horizontalbewegungen ohne weiteres folgen.

Im Gegensatz zu Fig. 1, die einen Giesszapfen in Ausführungsform eines Haltezapfens darstellt, zeigt die Fig. 2 einen Giesszapfen in Ausführungsform eines Arretierzapfens. In Fig. 2 stellt 1 die Modelleinrichtung dar und 25 einen mit der Modelleinrichtung 1 fest verbundenen Bolzen, der in

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dem die Modelleinrichtung überragenden Teil konisch ausgebildet ist. 26 stellt einen Giesszapfen dar, der eine Bohrung 2 7 auf v/eist, die im unteren Teil 2 8 konisch ausgebildet ist und gegenüber dem Konus des Arretierzapfens 25 Spiel aufweist, wenn der Giesszapfen 26 auf der Modelleinrichtung 1 aufliegt. Dieses Spiel ist erforderlich, damit der Giesszapfen 26 während der Formherstellung immer einwandfrei auf der Modelleinrichtung 1 aufliegt und dadurch das Eindringen von Formsand zwischen Giesszapfenunterseite und Modelleinrichtung 1 verhindert.

Fig. 3 zeigt einen Giesszapfen 29 in einfachster Form, der auf der Modelleinrichtung 1 flach aufliegt und deshalb in horizontaler Richtung gegenüber der Modelleinrichtung nicht lagebestimmt ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Oberlaufmodell 30, das mit vier Giesszapfen 31, 32, 33 und 34 versehen ist, die im Grundriss in Fig. 4 auf einer Geraden liegen. Fin Ri nnenrnodell 35 verbindet das Giessbeckenmodell 36 mit dem Giesszapfen 31.

Dia Fig. 6 und 7 zeigen ein Oberlaufmodell 40 einer v/eiteren erfindungsgemässen Ausführungsform, das sich auf Giesszapfen 41, 42, 4 3 und abstützt. Ein Giessbeckenmodell 45
wird über ein Rinnenmodell 46 mit den Giesszapfen 41 - 44 verbunden.

Wird das Oberlaufmodell für ein Formverfahren angewendet, das die Form in zwei aufeinanderfolgenden Verdichtungs-Operationon verdichtet, wobei die erste Verdichtungs-Operation in einer Vorverdichtung durch Rütteln besteht,
so hat es sich als zweckmässig erwiesen, das Oberla\ifmodell, soweit es das Rinnenmodell 9, das Giessbeckenmodell 36, 4 5 oder die Rinnenmodelle 35, 46 betrifft, aus einer Aluminiumlegierung herzustellen. Dies deshalb, weil ein solcher Gusskörper in der Form der vorgenannten Teile für die gleiche Beanspruchbarkoit ein niedrigeres Gewicht

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aufweist als andere wirtschaftlich tragbare bekannte Metall-Legierungen. Für diese Ausfuhrungsform ist es zweckmässig, die Büchse 6 in Stahl einzusetzen, damit die Flächen der Bohrung 15 auf dem Giesszapfen 3, der ebenfalls zweckmässigerweise aus Stahl hergestellt wird, die erforderlichen Gleiteigenschaften aufweisen.

Als besondere zweckmässig erweist es sich, den Stift 2 aus vergütetem Federstahl herzustellen, da für dieses Material die beanspruchbare Proportionalitätsgrenze aussergewöhnlich hoch liegt.

Die praktische Erfahrung zeigt, dass die Beschleunigungsund Verzögerungskräfte, die beim Bewegen einer Modelleinrichtung auf einem Formautomaten entstehen, die maximalen Kippmomente ergeben, denen ein Oberlaufmodell ausgesetzt ist und die Berechnung des Durchmessers des Stiftes 2 hat demnach aufgrund derselben zu erfolgen. Im weiteren lehrt die Erfahrung, dass die die Modelleinrichtung 1 überragende Länge des Stiftes 2 durch die zu erwartenden horizontalen Ausweichungen 17 bestimmt wird. Die rechnerische Behandlung dieses Problems zeigt, dass bei einem gegebenen Kippmoment des Oberlaufmodelles und einem daraus sich ergebenden Durchmesser des Stiftes 2 die Bewegungsmöglichkeit in horizontaler Richtung umso grosser ist, je grosser der Abstand zwischen der Führung 18 und der Führung 19 gewählt wird. Mit Rücksicht auf die Lagerungsmöglichkeit der Modelleinrichtung wird die Länge des Stiftes 2 .jedoch nicht grosser als notwendig gewählt.

Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass für das Abgiessen einer Form mit Oberlauf nur noch Giesszapfen, aber keine Stützzapfen mehr nötig sind. Dadurch wird die Form des Oberlaufes vereinfacht und damit der Giessvorgang hydrodynamisch verbessert. Das Fehlen der Stützzapfen gestattet die ungehinderte Belegung der Formflächen mit Modellen. Das Abr.ch Hessen der im Oberlauf durch die Stütz-

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zapfen bisher entstandenen Hohlräume mit Kernen entfällt. Die Wahl des Standortes der G-iesszapfen muss in keiner Weise Rücksicht nehmen auf die Standfestigkeit des Oberlaufmodelles. Sie kann ausschliesslich mit Rücksicht auf die zweckmässigste Plattengeometrie und die beste Anordnung der Giessläufe erfolgen.

Der Stift 2 kann einen kreisrunden oder rechteckigen bzw. quadrcitischen Querschnitt aufweisen und in der Nähe der Modelleinrichtung 1 gegenüber der Führung 19 verstärkt sein, wobei der Uebergang zur Führung 19 zweckmässig konisch verläuft.

Zusammenfassend ermöglicht die vorliegende Erfindung die einwandfreie Anwendung des Abgiessens einer Form mit Oberlauf unter voller Ausnützung der damit verbundenen Vorteile auch bei Formen, die der Herstellung von allgemeinem Kundenguss dienen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1.. Modelleinrichtung zur Herstellung eines Giesserei-Formoberteiles unter Verwendung eines Oberlaufmode1les, das aus den Modellen für ein Giessbecken, mindestens zwei Eingüssen und einer Rinne, die das Giessbecken mit den Eingüssen verbindet, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Giesszapfen (3, 34, 43), die auf die Modelleinrichtung (1) aufsetzbar sind, eine Bohrung (4) aufweist, die über einen mit der Modelleinrichtung (1) fest verbundenen Stift (2) schiebbar ist und dadurch zum Haltezapfen wird,

   2. Modelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Giesszapfen (26, 31, 41) eine Bohrung (27, 28) aufweist, die über einen Bolzen (25), der mit der Modelleinrichtung (1) fest verbunden ist, aufsetzbar ist und dadurch eine Drehung des Oberlaufmodelles um den Haltezapfen verhindert.

   3. Modelleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Oberlaufmodell mit mehr als zv/ei Giesszapfen ein äusserer Giesszapfen als Haltezapfen und· ein weiterer äusserer Giesszapfen als Arretierzapfen ausgebildet ist, während alle anderen Giesszapfen flach auf die Modelleinrichtung aufsetzbar sind.

   4. Modelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (2) modelleinrichtungsseitig einen grösseren Querschnitt aufweist als in seiner Führungspf^rtie (19).

   24.7.1974
   My/ae

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