DE2440570C3 - Modelleinrichtung zur Herstellung eines GleBerei-Formoberteiles unter Verwendung eines Oberlaufmodelles - Google Patents

Description

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

Aus dem schweizerischen Patent 3 20 832 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 den Rinnen und den vertikalen Eingüssen als Oberlauf bezeichnet, im Gegensatz zu dem an die Teilebene der Form angrenzenden, den vertikalen Eingüssen nachgeordneten, horizontalen Unterlauf.

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 Oberlaufmodelies 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 Benutzung eines Spezialoberlaufes wirtschaftlich ohne weiteres tragbar ist. Es können im weiteren beim Abgießen von Formen für die Massenfertigung die Modelle für die Oberläufe so ausgebildet werden, daß sie mindestens drei Eingußzapfen aufweisen die nicht auf einer Geraden liegen. Ohne zusätzliche Stützzapfen kann daher das Oberlaufmodel] standsicher auf die Modelleinrichtung aufgesetzt werden.

Wendet man das bekannte Verfahren, eine Form mit Oberlauf abzugießen, jedoch für die Herstellung von Kundenguß an, so treten ganz bestimmte Schwierigkeiten auf. Um die Modellkosten möglichst niedrig zu halten, ist die Modelleinrichtung aus zusammenstellbaren Teilmodellplatten herzustellen. Diese Teilmodellpiatten sind in der Größe, der Herstellkosten wegen, möglichst klein, d. h. mit möglichst wenigen Modellen pro Teilmodellplatten zu wählen, da die Zahl der Abgüsse pro Bestellung beim Kundenguß erfahrungsgemäß sehr niedrig liegen kann. Die Teilmodellplatten werden bei der Hersteilung von Kundenguß in ihrer Größe aber auch beeinflußt durch die große Verschiedenheit der Abmessungen der einzelnen Modelle.

Die Forderung, daß bei der Herstellung von Kundenguß unter Verwendung verschieden großer Teilmodell platten 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 Gesamtmodellfläche in einzelne Teilplatten, im nachfolgenden Plattengeometrie genannt, nicht beliebig wählbar ist. Die vorteilhafteste Lösung ergibt sich, wenn an einem Hauptgießlauf auf der Modellplattenebene alle Teilmodellplatten beidseitig und in der Reihenfolge beliebig angeordnet werden können. Nur bei Verwendung von besonders großen Formabmessjngen wird es normalerweise zweckmäßig, die Form über zwei getrennte Hauptgießläufe, die je beidseitig Teilmodellplatten in beliebiger Reihenfolge aufweisen, abzugießen.

Damit ergibt sich zwangläufig, daß das Abgießen einer solchen Form unter Verwendung des Oberlaufes die Eigenart aufweist, daß in den meisten Fällen alle Eingüsse auf einer Geraden angeordnet sind, da sie in den Hauptgießlauf einmünden müssen. In der Praxis wird in solchen Fällen die bekannte Modelleinrichtung zum Formen des Oberlaufes, damit sie standsicher auf die Modelleinrichtung aufgesetzt werden kann, mit zusätzlichen Stützzapfen versehen. Diese Stützzapfen müssen bei Anwendung der vorgenannten Plattengeometrie auf die eigentliche Modellfläche abgestützt werden. Die zur Verfugung stehende Modellfläche kann daher nicht voll ausgenützt werden, 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 zvingläufig 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 Formeinriehtungen 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 ModelleinridUung 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 mit mehr als zwei 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.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Modell eines Eingusses, nachstehend in der Beschreibung als Gießzapfen bezeichnet, der als Haltezapfen ausgebildet ist,

F i g. 2 einen vertikalen Teilschnitt durch einen Gießzapfen, der mit einer Arretierung versehen ist,

F i g. 3 einen vertikalen Teilschnitt durch einen Gießzapfen, der auf die Modelleinrichtung flach aufgesetzt werden kann,

F i g. 4 eine Draufsicht eines Oberlaufmodelles,

F i g. 5 eine Ansicht des Oberlaufmodelles nach F i g. 4 in Pfeilrichtung V,

F i g. 6 eine Draufsicht eines weiteren Oberlaufmodelles, und

F i g. 7 eine Ansicht des Oberlaufmodelles nach Fig. 6 in Pfeilrichtung VH.

In F i g. 1 bezeichnet 1 eine Modelleinrichtung und 2 einen Stift, der mit der Modelleinrichtung 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.

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 Gewindedekkels 11 mittels Spezialschlüssel.

Wird die in F i g. 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 nnri Hip mit derselben fest verbundenen Teile in den Bohrunger. 15 in Pfeilrichtung 16, während der Gießzapfen 3, auf die Modeileinrichtung 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 festgehalten 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 F i g. 1 beispielsweise dargestellt ist, innerhalb einer bestimmten Größe 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 F i g. 2 einen Gießzapfen in Ausführungsform eines Arretierzapfens. In F i g. 2 stellt 1 die Modelleinrichtung dar und 25 einen mit der Modelleinrichtung 1 fest verbundenen Bolzen, der in dem die Modelleinrichtung überragenden Teil konisch ausgebildet ist. 26 stellt einen Gießzapfen dar, der eine Bohrung 27 aufweist, die im unteren Teil 28 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 F i g. 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. Ein Rinnenmodell 35 verbindet das Gießbeckenmodell 36 mit dem Gießzapfen 31.

Die F i g. 6 und 7 zeigen ein Oberlaufmodell 40 einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, das sich auf Gießzapfen 41, 42, 43 und 44 abstützt. Ein Gießbeckenmodell 45 wird über ein Rinnenmodell 46 mit den Gießzapfen 41 bis 44 verbunden.

Wird das Oberlaufmodell für ein Formverfahren angewendet, das die Form in zwei aufeinanderfolgenden Verdichtungs-Operationen verdichtet, wobei die erste Verdichtungs-Operation in einer Vorverdichtung durch Rütteln besteht, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Oberlaufmodell, soweit es das Rinnenmodell 9, das Gießbeckenmodel! 36, 45 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 Beanspruchbarkeit ein niedrigeres Gewicht aufweist als andere wirtschaftlich tragbare bekannte Metall-Legierungen. Für diese Ausführungsform 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 er-

forderlichen Gleiteigenschaften aufweisen.

Als besonders zweckmäßig erweist es sich, den Stift 2 aus vergütetem Federstahl herzustellen, da für dieses Material die beanspruchbare Pioportionaliiätsgrenze außergewöhnlich hoch liegt.

Die praktische Erfahrung zeigt, daß die Beschleunigungs- und 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 auf Grund 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 rechnerisehe 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 um so größer ist, je größer der Abstand zwischen der zo Führung 18 und der Führung 19 gewählt wird. Mit Rücksicht auf die Lagerungsmöglichkeit der Modelleinrichtung wird die Länge des Stiftes 2 jedoch nicht größer als notwendig gewählt.

Di*. 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 Abschießen der im Oberlauf durch die Stützzapfen bisher entstandenen Hohlräume mit Kernen entfällt. Die Wahl des Standortes der Gießzapfen 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. quadratischen Querschnitt aufweisen und in der Nähe der Modelleinrichtung 1 gegenüber der Führung 19 verstärkt sein, wobei der Übergang zur Führung 19 zweckmäßig konisch verläuft.

Zusammenfassend ermöglicht die vorliegende Erfindung die einwandfreie Anwendung des Abgießen« einer Form mit Oberlauf unter voller Ausnutzung dei damit verbundenen Vorteile auch bei Formen, die dei Herstellung von allgemeinem Kundenguß dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Modelleinrichtung zur Herstellung eines Gießerei-Formoberteiles unter Verwendung eines Oberlaufmodelies, 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 als Arretierzapfen eine Drehung des Oberlaufmodelies um den Haltezapfen verhindert

3. Modelleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Oberlaufmodell mit mehr als zwei 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 Führungspartie (19).