DE2543585A1 - Verfahren zur herstellung einer form unter anwendung von unterdruck - Google Patents

Description

HENKEL, KERN, FEILER & KANZEL

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UNSER ZEICHEN: J)J?. Ρί/πη MÜNCHEN, DEN 3 Q. SEF. 1975

BETRIFFT:

Verfahren zur Herstellung einer Form unter Anwendung von Unterdruck

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Form, bei welchem die Formung unter Anwendung von Unterdruck erfolgt.

Bei einem derartigen Formungsverfahren wird der Form dadurch die gewünschte Gestalt verliehen, daß man in den Zwischenräumen zwischen den Sandteilchen des Formmaterials Unterdruck erzeugt und das Druckgefälle zwischen dem vom Modell gebildeten Hohlraum und den genannten Zwischenräumen ausnutzt. Diese herkömmliche Methode wird nachstehend unter Bezugnahme auf Figur 1, welche einen schematischen Querschnitt durch eine nach dem bekannten Verfahren geformte Form zeigt, erläutert. Gemäß Figur 1 sind der obere und untere Formkasten 1a bzw. 1b mit Saug- bzw. Evakuiereinrichtungen ausgestattet. Die Formkästen werden mit bindemittelfreiem Formsand 2 gefüllt und mit einem Schild 3 in Form einer luftdichten Folie bedeckt, so daß eich innerhalb des

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Formsandes 2 ein Unterdruck aufrechterhalten läßt. Die Schilde bzw. Abschirmfolien werden an (nicht gezeigten) Modellen derart angeformt, daß der Formenhohlraum 4, welcher an dem auch als Luftloch dienenden blinden Ende bzw. Gießkopf 5 offen ist, das Luftloch 6 und der Eingußtrichter 7 für die Metallschmelze gebildet werden. Wenn das geschmolzene Metall durch den Eingußtrichter 7 in den Formenhohlraum 4 eingegossen wird, brennt der Schild 3 im Bereich der an der Oberseite des Formenhohlraums 4 befindlichen Vertiefung 4a durch, was zur Folge hat, daß der Hohlraum 4 mit den innerhalb des Formsandes 2 befindlichen Zwischenräumen kommuniziert, so daß der Druck im Hohlraum 4 an jenen innerhalb des Formsandes 2 angeglichen wird und somit negativ wird. Dieser Vorgang führt zu Formungsfehlern, wie Gestaltsveränderungen.

Um die Entstehung von Unterdruck im Formenhohlraum 4 zu verhindern, ist bei der herkömmlichen Methode daher das mit der Atmosphäre kommunizierende Luftloch 6 vorgesehen. Abhängig von der Gestalt der herzustellenden Gießlinge muß jedoch häufig für eine große Zahl von Luftlöchern 6 in allen Vertiefungen 4a gesorgt werden. Die Anbringung der notwendigen Anzahl von Luftlöchern 6 führt jeweils nicht nur zu einer Verringerung der Produktausbeute (da die Metallschmelze in die Luftlöcher 6 eindringt), sondern erfordert auch eine aufwendige Arbeitstechnik. Diese besteht beispielsweise darin, daß man den Schild (die luftdichte Folie) 3 vorher an bzw. auf die Oberfläche des (nicht gezeigten) Modells für die Bildung der Luftlöcher ansaugt oder aufklebt oder die Berührungsfläche zwischen dem Modell für die Luft-

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löcher und dem Formmodell mit einem Band umwickelt. Außerdem treten mit den Formkästen 1a und 1b zusammenhängende Zweckmäßigkeitsprobleme auf. Selbst wenn die Innenabmessungen der Formkästen 1a und 1b 1000 mm χ 1000 mm (oder mehr oder weniger, abhängig von der Gestalt der Gießlinge) betragen, sind die Formkästen z.B. mit (nicht gezeigten) Saugrohren für den Ausgleich des Unterdrucks innerhalb des Formsandes ausgestattet. In einem solchen Fall ist die Anordnung der Luftlöcher beschränkt, da die Saugrohre und Luftlöcher einander hinderlich sind. Die möglichen Formen der Gießlinge werden dadurch in nachteiliger Weise begrenzt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß im Eingußtrichter 7 und dessen Einlaufkanal 7a ein (nicht gezeigtes) Schutzmuffenrohr vorgesehen sein muß, da der Schild 3 in dessen Abwesenheit längs der Oberseite des Einlaufkanals 7a aufgrund des TurbulenzStroms der Metallschmelze durchbrennen würde, was zu einer Verringerung der mechanischen Festigkeit des Formsandes und in weiterer Folge zu Formungsfehlern, wie den sogenannten "Verwaschungsfehlern" ("washed defects") oder "Störfehlern" ("disturbed defects"), führen würde.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Methode zu finden, mit deren Hilfe die Nachteile und Mangel der nach dem vorgenannten bekannten Verfahren geformten Formen überwunden werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Erläuterung ihrer praktischen Durchführung wird nun (als Beispiel) auf Figur 2 Bezug genommen, welche einen schematischen Querschnitt durch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Form darstellt.

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Die in Figur 2 gezeigte Form entspricht aufbau- und betriebsmäßig jener von Figur 1; Teile, welche analog konstruiert sind und dieselbe Funktion aufweisen, besitzen die gleichen .Bezugszeichen. Das Formmaterial 2 besteht speziell aus Formsand, der weder Wasser noch Bindemittel enthält.

Das Formmaterial 8, welches ein geringes Backvermögen besitzt und aus mit 0,5 bis 3 Gew.-% Bindemittel vermischtem Formsand besteht, ersetzt ganz oder teilweise den Formsand 2 an der gesamten oberen Fläche der Vertiefung 4a oberhalb des Hohlraums 4 (dieser Oberteil ist beim Vergießen derMetallschmelze durch den Schild 3 von der Atmosphäre abgeschirmt), sowie an der oberen Fläche des Eingußtrichters 7 und des Einlaufkanals 7a, wenn der Formsand 2 in die Formkästen 1a und 1b eingegossen wird. Als Formmaterial 8 dient ein Formsand mit geringem Backvermögen, dessen Grundbestandteil feinkörniger Sand (z.B. Zirkon-, Chromit- oder Olivinsand) der Korngröße Nr. 5 bis 8 ist und der zur Bewahrung einer gewissen mechanischen Festigkeit bei erhöhter Temperatur einen Bindemittelzusatz von 0,5 bis 3 Gew.-% aufweist. Als Bindemittel dienen im Falle von Grünsandformen ein Gemisch aus 0,5 bis 2% Ton und 0,5 bis 2% Wasser, im Falle von Gasformen 0,5 bis 2% Natriumsilikat, im Falle von Zementfor- . men 0,5 bis 3,5% Zement und im Falle von Harzformen 0,5 bis 3% Furan? Alkyl-u.a. Zur Herstellung jedes Formteils wird der Schild 3 zuerst durch Ansaugen an ein Modell angeformt. Danach wird der Formkasten 1a oder Ib auf den Schild 3 gegeben, mit Formmaterial gefüllt und bedeckt. Anschließend wird der Formkasten evakuiert. Hierauf erzeugt man den Formenhohlraum, indem man die

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+ ) Harze .

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in Nachbarschaft zu den Schilden der beiden Formkästen gebildeten Hohlräume aneinanderfügt.

Wenn der Formsand bei dieser Methode in den Formkasten eingebracht wird, verwendet man anstelle des kein Bindemittel enthaltenden Formsandes 2 für die Oberseite der Vertiefung 4a des auszubildenden Formenhohlraums, welche beim Eingießen durch den Schild 3 von der Atmosphäre abgeschirmt ist, sowie für die Oberseite des Einlaufkanals 7a, welche der "Auswaschung" durch die Metallschmelze unterliegt, ganz oder teilweise das ein geringes Backvermögen aufweisende Formmaterial 8 als "Taschensand" (pocket sand).

Wenn innerhalb der Hohlräume des Formsandes 2 und des Formmaterials 8 in üblicher Weise mit Hilfe der Evakuiereinrichtungen der Formkästen 1a und 1b Unterdruck erzeugt wird, wie es ähnlich bei der herkömmlichen Methode der Fall ist, entsteht ein vom Schild 3 umfaßter Hohlraum. Im vorliegenden Falle wird jedoch das Natriumsilikat, das im Formmaterial 8 enthalten ist, welches lokal in die Außenbereiche jenseits des Schildes 3 an der Vertiefung 4a und am Einlaufkanal 7a des Hohlraums 4 eingefüllt ist, aufgrund des Unterdrucks entwässert. Das Formmaterial 8 weist daher mechanische Festigkeit auf, die es auch beim Gießvorgang gegenüber der Hitze der Metallschmelze in ausreichendem Maße beibehält. Es kommt somit weder zu einer Deformierung der mit dem Formmaterial 8 versehenen Vertiefung 4a noch zu Fehlern an den Gießlingen, wie einer Sandbeimischung, welche ansonsten durch die "Auswaschung" deS

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Einlaufkanals 7a durch die Metallschmelze bewirkt wird.

Wenn das eine geringe Backfähigkeit aufweisende Gießmaterial 8 ein schlechtes Fließvermögen aufweist, wird der Formsand nach seiner Einfüllung weniger stark verdichtet. Infolgedessen fallen die Zwischenräume zwischen den Sandkörnern im Vergleich zu dem kein Bindemittel enthaltenden Formsand 2 groß aus, so daß beim Eingießen der Metallschmelze in die Form die Gefahr besteht, daß das geschmolzene Metall in die Zwischenräume eindringt und das sogenannte "Penetrationsphänomen" hervorruft. Wenn das vorgenannte Mischverhältnis jedoch eingehalten wird, tritt dieses Phänomen nicht auf, und man erhält Gießlinge mit guter Oberflächenbeschaffenheit. Die Ausschüttelbarke it nach der sich an den GießVorgang anschließenden Entformung unterscheidet sich nur sehr wenig von jener bei Verwendung des kein Bindemittel enthaltenden Formsandes, so daß die Vorteile des mit Unterdruck arbeitenden Formungsverfahrens in keiner Weise verloren gehen.

Die unter Bezugnahme auf Figur 2 erläuterte Methode weist aufgrund der vorgenannten Besonderheiten und Wirkungen folgende praktische Vorteile auf:

1) Es läßt sich nach deijmit Unterdruck arbeitenden Formungsmethode eine Form erzeugen, mit deren Hilfe es beim Gießvorgang zu keinen Formfehlern, wie Verformungen oder Auswascheffekten, kommt;

2) da die bei der herkömmlichen Methode angewendeten Luftlöcher entfallen, läßt sich nicht nur die

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Ausbeute erhöhen und die Zahl der Arbeitsstufen verringern, sondern es wird auch die generelle Brauchbarkeit der Formkästen verbessert.

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Claims (1)

1. Pat entanspruch

   Verfahren zur Herstellung einer Form unter Anwendung von Unterdruck bei der Formgebung, dadurch gekennzeichnet , daß das Formmaterial zumindest im Bereich des Haupt- bzw. Einlaufkanals der zu erzeugenden Form sowie in jenen Bereichen, wo während des Einlaufs der zu vergießenden Schmelze die Gefahr einer Zerstörung des Schild- bzw. Abschirmmaterials für das Formmaterial besteht, ganz oder teilweise aus mit etwa 0,5 bis etwa 3 Gew.-^ eines Bindemittels vermischtem Formsand besteht.

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