DE2710481A1

DE2710481A1 - Verfahren und vorrichtung zum vakuum- bzw. unterdruckformen einer giessform

Info

Publication number: DE2710481A1
Application number: DE19772710481
Authority: DE
Inventors: Kiyoshige Torikai
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1976-03-15
Filing date: 1977-03-10
Publication date: 1977-09-22
Also published as: GB1510446A; FI770438A; NL178061C; FR2344355B1; NL7702251A; DK147255B; DK147255C; SE423330B; AT350750B; JPS5440419Y2; BE851196A; JPS52121410U; ATA173277A; FI61137C; FI61137B; DE2710481C3; US4129164A; CH600975A5; FR2344355A1; DE2710481B2

Description

Henkel, Kern, Feiler fr Hänzel Patentanwälte

271048

Möhlstraße 37 D-8000 München 80

Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha

^ö Tel.: 089/982085-87

Tokio, Japan Telex: 0529802 hnkld

———————-^_——________— Telegramme: ellipsoid

Verfahren und Vorrichtung zum Vakuum- bzw· Unterdruckformen

einer Gießform

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Vakuum- bzw. Unterdruckformen einer Gießform·

Bei einem bisher angewandten Vakuum- oder Unterdruck-Gießformherstellungsverfahren wird die Oberfläche eines gasdurchlässigen Modells mit einer vorher durch Erwärmung erweichten Kunststoff-Folie bedeckt, worauf das Modell auf eine mit einer Evakuierungskammer versehene, gasdurchlässige Tragplatte aufgesetzt und die Kammer evakuiert wird, so daß die Folie fest an die Oberfläche des Modells herangezogen wird· Zur Unterdruck-Formherstellung wird auf die Tragplatte ein das Modell und die an diesem haftende Folie umschließender Formkasten aufgesetzt. Sodann werden Feststoffteilchen, etwa bindemittelfreier Formsand, so in den Formkasten eingefüllt, daß sie das Modell umschließen, und anschließend auf der Kunststoff-Folie verdichtet, die dann .rturch Evakuieren des Formkastens zum An-

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• f.

haften an den verdichteten Teilchen gebracht wird« Schließlich wird das Modell aus dem Inneren des Formkastens herausgenommen, so daß ein mit der Folie bedeckter Formraumabschnitt erhalten wird.

Zur Gewährleistung einer wirksamen Produktionsleistung beim Gießen ist es ebenfalls üblich, mehrere Formkästen gleichzeitig mit Hilfe von Evakuierungseinrichtungen, die normalerweise eine oder mehrere Vakuumpumpen und einen Behälter oder Speicher aufweisen, zu evakuieren und die Formkästen wiederholt durch eine Gießformherstellungsposition, eine Gießposition und eine Formzerlegungs- bzw_e Ausformposition zu führen.

Bei einer nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Gießform oder Kokille ist beim Eingießen der Metallschmelze in die Gießform eine maximale Luftabsaugmenge bzw» ein maximaler Evakuierungsgrad erforderlich, während die einzelnen Gießformen während kurzer Zeitspannen von z.B. einigen Minuten vor und nach dem Eingießen der Metallschmelze keinen derart hohen Evakuierungsgrad erfordern_e Wenn mehrere Formkästen mittels der Evakuierungseinrichtung gleichzeitig evakuiert und dann nacheinander durch die genannten Positionen geführt und auf geschilderte Weise wieder in die anfängliche Gießform-Herstellungsposition zurückgeführt werden, wird die luftdichte Folie des in die Gießposition gebrachten Formkastens durch die Berührung mit der Metallschmelze weggebrannt, wodurch die Luftdichtigkeit dieses Formkastens beeinträchtigt wird» Infolgedessen nimmt die Menge der aus dem Inneren des Formkastens zur Evakuierungseinrichtung abgesaugten Luft stark zu, wodurch der Unterdruck in den anderen, durch die gleiche Einrichtung evakuierten Formkästen abnimmt. Aus diesem Grund zeigte sich bisher die Schwierigkeit, daß die in den anderen Formkästen hergestellten Gießformen einer Verformung oder Beschädigung unterlagen. Zur Lösung dieses Problems wurde ein

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Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Evakuierungs- bzw. Absaugleistung durch Verwendung mehrerer Vakuumpumpen oder einer Vakuumpumpe großer Leistung verbessert ist. Bei diesem Verfahren hat es sich Jedoch ebenfalls herausgestellt, daß die ungenügende Luftabsaugmenge nicht vergrößert werden kann. Insbesondere bei Herabsetzung der Eingießgeschwindigkeit führte dieser Umstand zur Herstellung fehlerhafter Gußstücke.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer alternativen Lösungsmöglichkeit für die bisher aufgetretenen Schwierigkeiten durch Schaffung einer verbesserten Vorrichtung und eines verbesserten Verfahrens zur Unterdruckherstellung von Gießformen«

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Vakuum- bzw. Unterdruckformen von Gießformen, bei dem mehrere Formkästen durch Evakuiervorrichtungen gleichzeitig evakuiert werden und bei dem die Herstellung der Gießformen durchgeführt wird, während die Formkästen fortlaufend durch eine Gießform-Herstellungsposition, eine Gießposition und eine Gießform-Zerlegungsposition geführt werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Evakuieren mittels der ersten Evakuiervorrichtung während einer Zeitspanne vom Beginn der Gießformherstellung bis zum Beginn des Gießvorgangs in der Gießform und während einer Zeitspanne nach dem Gießvorgang erfolgt und daß während des GießVorgangs durch die zweite Evakuiervorrichtung eine Evakuierung auf einen höheren Unterdruck vorgenommen wird.

Die erfIndungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer Anzahl von Formkästen, die nacheinander durch eine Gießform-Herstellungsposition, eine Gießposition und eine Gießformzerlegungsposition führbar sind, und mit einer Evakuiervorrichtung zum gleichzeitigen Evakuieren der verschiedenen Formkästen, ist dabei dadurch gekennzeichnet,

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daß die Evakuiervorrichtung zwei Vakuumquellen aufweist, von denen die eine lelstungsmäßlg stärker ist als die andere, daß die schwächere Vakuumquelle mit den verschiedenen Formkästen verbindbar ist, daß die stärkere Vakuumquelle mit den in der Gießposition befindlichen Formkästen verbindbar ist und daß den Formkästen Einrichtungen zugeordnet sind, durch welche die schwächere Vakuumquelle in der Gießposition von den betreffenden Formkästen trennbar ist·

Durch Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann gewährleistet werden, daß ein Formkasten, in den die Metallschmelze eingegossen wird, unabhängig von den anderen Formkästen unter einem optimalen Unterdruck gehalten wird, während die anderen Formkästen unabhängig von dem mit der Metallschmelze befüllten Formkasten ebenfalls unter einem optimalen Unterdruck gehalten werden. Auf diese Weise kann eine Verformung oder Beschädigung der Gießformen, wie sie bei den bisher angewandten Verfahren zu beobachten war, vermieden werden.

Gemäß einem speziellen Merkmal der Erfindung ist ein Formkasten für die Unterdruckformung einer Gießform dadurch gekennzeichnet, daß er einen Hauptkörper bzw. ein Gehäuse, das auf gegenüberliegenden Seiten mit einer ersten und einer zweiten, durch Drahtmaschengewebe abgetrennten Unterdruckkammer versehen ist, zwei mit den betreffenden Unterdruckkammern in Verbindung stehende Saugleitungen und zwei, jeweils in den Enden der zugeordneten Saugleitungen, die mit den Unterdruckkammern verbunden sind, angeordnete Rückschlagventile aufweist, die derart betätigbar sind, daß dann, wenn das Innere des Formkasten-Gehäuses nur mit der schwächeren Vakuumquelle verbunden ist, das erste Rückschlagventil geöffnet und das zweite Rückschlagventil geschlossen wird, während dann, wenn das Innere des Formkasten-Gehäuses auch mit der stärkeren

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Vakuumquelle verbunden ist, der stärkere bzw. höhere Unterdruck das zweite Rückschlagventil öffnet und das erste Rückschlagventil schließt, so daß die schwächere Vakuumquelle vom Formkasten getrennt wird«.

Mit Hilfe eines solchen Formkastens kann das Umschalten von der ersten Evakuiereinrichtung auf die zweite und von dieser auf die erste Evakuiereinrichtung bei der Bewegung oder Förderung der Formkästen durch die einzelnen Arbeitspositionen automatisch und kontinuierlich erfolgen,,

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert· Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Formkastens bei der Vorrichtung gemäß Fig· 1,

Fig· 3 einen in weiter vergrößertem Maßstab gehaltenen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer zweiten Leitung bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 und 5 der Fig. 2 ähnelnde Längsschnittansichten des Formkastens in zwei verschiedenen Betriebszuständen«

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Unterdruckformen bzw, -herstellen von Gießformen weist eine erste Evakuiervorrichtung 1 mit einer Vakuumpumpe 2, einem Vakuumbehälter bzw. -speicher 3 und einem Verteiler 4 auf, welcher den Speicher mit ersten Saugleitungen 5 verbindet, wobei mehrere Formkästen

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6 für die Unterdruck-Gießformherstellung jeweils über eine der Saugleitungen 5 mit dem Verteiler 4 verbunden sind» Eine allgemein mit 7 bezeichnete zweite Svakuiervorrichtung umfaßt ebenfalls eine Vakuumpumpe 8 und einen Speicher 9, wobei darauf hinzuweisen ist, daß die zweite Evakuiervorrichtung 7 eine größere Absaugleistung besitzt als die erste Vorrichtung 1. Mit dem Speicher 9 verbundene zweite Saugleitungen 10 sind lösbar mit den durch die schraffierten Blöcke angedeuteten Formkästen 6b verbindbar, in welche eben die Metallschmelze eingegossen wird. Die Funktion dieser Saugleitungen wird später noch näher erläutert werden» Die mit 6a bezeichneten Formkästen sind diejenigen, in denen vor dem Gießvorgang die Gießformen geformt werden, während der mit 6c bezeichnete Formkasten einen nach dem Eingießen der Schmelze in einer Formzerlegungsposition angekommenen Formkasten darstellt.

Gemäß Fig. 2 weist jeder der Formkästen 6 für die Unterdruck-Gießformherstellung einen Hauptkörper bzw, ein Gehäuse 11 mit einer ersten, durch ein Drahtmaschengewebe 12 abgeteilten Unterdruckkammer 13 und einer zweiten, durch ein Drahtmaschengewebe 12' abgeteilten Unterdruckkammer 13^f auf, wobei die Drahtmaschengewebe eine passende Maschenweite besitzen₉ Die vom Verteiler 4 abgehende erste Saugleitung 5 ist mit dem einen Ende des Gehäuses 11 verbunden, so daß sie in die erste Unterdruckkammer 13 mündet, und am offenen Ende der Saugleitung 5 ist ein Rückschlagventil-Sockel 15 montiert, der ein erstes Rückschlagventil 14 trägt. Mit der anderen Stirnfläche des Gehäuses 11 ist eine Saugleitung 10b verbunden, an deren offenem Ende ein Rückschlagventil-Sockel 17 zur Halterung eines zweiten Rückschlagventils 16 montiert ist. Die Rückschlagventile 14 und 16 bestehen aus Rohhaut, Naturkautschuk oder einem Kunstkautschuk, wie Polypropylen oder Nylon, allein oder im Gemisch miteinander.

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Gemäß Fig. 3 trägt die zweite Saugleitung 10 einen Flansch 1Oa₁, mit dessen Hilfe sie an einem Träger 18 gehaltert ist, an welchem dieser Flansch befestigt ist» Auf das Ende der Leitung 10 ist ein weiterer Saugleitungsabschnitt 10a verschiebbar und luftdicht aufgesetzt. Der Abschnitt 10a trägt in der Mitte einen weiteren Flansch 1Oa₂, und an seinem Vorderende ist eine Saug(napf)fläche 10a, ausgebildet. Um die Leitungen 10, 10a ist eine Schraubenfeder 19 herumgelegt, deren beide Enden an den Flanschen 10a.. und 10ap festgelegt sind« In die Leitung 10 ist ein Dreiwegehahn 20 eingeschaltet, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß dann, wenn ein Formkasten 6 in die Gießposition gefördert und die Saugleitung 10b mit der Saugleitung 10a in Flucht gebracht wird, zwischen dem Formkasten 6 und der Saugfläche 10a, ein Spalt S verbleibt«, In diesem Zustand wird der Dreiwegehahn 20 betätigt, um die Saugleitung 10a mit der mit dem rechten Ende der Saugleitung 10 verbundenen zweiten Evakuiervorrichtung in Verbindung zu bringen, worauf die Saugleitung 10a gegen die Kraft der Feder 19 gegen den Formkasten 6 gedrängt wird. Hierdurch wird die Saugfläche 10a, in enge Anlage an die Wand des Saugkastens gebracht, so daß die Saugleitungen 10a und 10b miteinander verbunden werden. Es ist darauf hinzuweisen, daß die ersten Saugleitungen 5 zur Ermöglichung einer freien Verschiebung der Formkästen 6 aus einem flexiblen, wärmebeständigen Werkstoff, wie Metall, Gummi bzw. Kautschuk, Kunstkautschuk od.dgl«, hergestellt sind. Außerdem sind die Formkästen 6 mittels einer nicht dargestellten Fördereinrichtung, etwa mittels eines Rollenförderers oder mit Hilfe von Förderwagen (trucks) od.dgl., in vorbestimmte Positionen überführbar.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der beiden Evakuiervorrichtungen 1 und 7 sowie der Unterdruck-Formkästen 6 erläutert. Ein Formkasten 6, in welchem die Zerlegung der Gießform erfolgt ist, wird in die Gießform-Form- oder -Herstellungsposi-

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gebracht, in welcher gemäß Position 6a (vgl. Fig. 1) in

an sich bekannter Weise die Gießform ausgebildet wird. Das Innere des Formkastens 6 wird dann mittels der ersten Evakuiervorrichtung 1 evakuiert, wobei die Luft aus dem Inneren des Formkastens 6 in Richtung der Pfeile gemäß Fig„ 4 abgesaugt wird, so daß sich das erste Rückschlagventil 14 öffnet, während das zweite Rückschlagventil 16 geschlossen wird. Anschließend wird der Formkasten in die Gießposition 6b (Fig. 1) überführt. Hierbei bleibt das Innere des Formkastens ständig durch die erste Evakuiervorrichtung 1 evakuiert. In der Gießposition stehen jedoch die Saugleitungen 10 und 10a mit der zweiten Evakuiervorrichtung 7 in Verbindung, wobei die Saugleitung 10a durch entsprechende Betätigung des Dreiwegehahns 20 gegen die Kraft der Feder 19 an den Formkasten 6 angesaugt wird, so daß ihre Saugfläche 10a, in innige Berührung mit dem Formkasten 6 gebracht und hierdurch die Saugleitung 10b über die Saugleitungen 10a und 10 mit der zweiten Evakuiervorrichtung 7 verbunden wird. Die im Formkasten 6b enthaltene Luft wird hierbei in Richtung der Pfeile gemäß Fig. 5 abgesaugt, so daß das erste Rückschlagventil 14 geschlossen und das zweite Rückschlagventil 16 geöffnet wird. Ersichtlicherweise erfolgt mithin das Umschalten von der ersten Evakuiervorrichtung 1 auf die zweite Evakuiervorrichtung 7 unmittelbar vor Beginn eines Gießvorgangs automatisch und kontinuierlich. Nach Abschluß des EingießVorgangs wird der Dreiwegehahn 20 so betätigt, daß das Innere der Saugleitung 10a mit der Außenluft in Verbindung gelangt. In Abhängigkeit hiervon wird die Saugkraft an der Saugfläche 10a, aufgehoben und infolgedessen die Saugleitung 10a unter der Kraft der Feder 19 von der Formkastenwand getrennt. Während die erste Evakuiervorrichtung 1 nicht in der Lage ist, die Luft aus dem Formkasten abzusaugen, weil die Saugleitung 10a mit der Saugleitung 10b verbunden und daher das erste Rückschlagventil auf beschriebene Weise geschlossen ist, wird diese Vorrichtung 1 beim Belüften der

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Saugleitung 10a wirksam, so daß sie die Luft in Richtung der Pfeile gemäß Fig. 4 aus dem Formkasten abzusaugen vermag, wobei sich das erste Rückschlagventil 14 öffnet und das zweite Rückschlagventil 16 schließt. Ersichtlicherweise erfolgt mithin das Umschalten von der zweiten Evakuiervorrichtung 7 auf die erste Evakuiervorrichtung 1 nach dem Gießvorgang automatisch und kontinuierlich.

Wenn die Saugleitung 10a vom Formkasten 6b getrennt ist und dieser durch die erste Evakuiervorrichtung 1 evakuiert wird, wird er sodann in die Formzerlegungsposition 6c (Fig. 1) überführt, in welcher er noch für einige Minuten durch die erste Evakuiervorrichtung weiter evakuiert wird« Nach dieser Zeitspanne wird die Gießform auf übliche Weise zerlegt bzw. aufgelöst, und das Gußstück wird herausgenommen. Hierauf wird der Formkasten 6c in die Formherstellungsposition 6a zurückgeführt«,

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß das Evakuieren der Formkästen beim geschilderten Verfahren vom Beginn des Gießform-Formvorgangs bis zum Beginn des Gießvorgangs und noch eine kurze Zeitspanne nach dem Gießvorgang mittels der ersten Evakuiervorrichtung 1 erfolgt; während des Gießvorgangs erfolgt dagegen eine stärkere Evakuierung bzw. Absaugung durch die zweite Evakuiervorrichtung 7. Die Formkästen 6b, in welche die Metallschmelze eingefüllt worden ist, können daher unabhängig von den anderen Formkästen 6a und 6c unter einem optimalen Unterdruck gehalten werden, während die anderen Formkästen unabhängig vom Formkasten 6b ebenfalls auf dem jeweils günstigsten Unterdruck gehalten werden können. Auf diese Weise kann eine Verformung oder sonstige Beschädigung der Gießformen in den verschiedenen Arbeitsstufen vermieden werden. Da die Formkästen zudem durch Umschalten zwischen erster und zweiter Evakuiervorrichtung evakuiert werden, kann die Leistung der Vakuumpumpe auf den nötigen Mindestwert herabge-

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setzt werden, was zu Einsparungen an Installations- und Betriebskosten der Vorrichtung führt. Diesbezüglich trägt die Erfindung also wesentlich zur wirtschaftlichen Herstellung von Erzeugnissen nach einem Unterdruck-Gießformherstellungsverfahren be ic

Ersichtlicherweise werden beim vorstehend beschriebenen Verfahren weitere Vorteile durchdas automatische und kontinuierliche (stufenlose) Umschalten von der ersten Evakuiervorrichtung 1 auf die zweite Evakuiervorrichtung 7 und umgekehrt gewährleistete

Obgleich die Erfindung vorstehend in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt und beschrieben ist, ist sie keineswegs darauf beschränkt, da dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Vakuum- bzw· Unterdruckformen von Gießformen, bei dem mehrere Formkästen durch Evakuiervorrichtungen gleichzeitig evakuiert werden und bei dem die Herstellung der Gießformen durchgeführt wird, während die Formkästen fortlaufend durch eine Gießform-Herstellungsposition, eine Gießposition und eine Gießform-Zerlegungsposition geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Evakuieren mittels der ersten Evakuiervorrichtung während einer Zeitspanne vom Beginn der Gießformherstellung bis zum Beginn des Gießvorgangs in der Gießform und während einer Zeitspanne nach dem Gießvorgang erfolgt und daß während des Gießvorgangs durch die zweite Evakuiervorrichtung eine Evakuierung auf einen höheren Unterdruck vorgenommen wird.

2. Vorrichtung zur Vakuum- oder Unterdruckformung von Gießformen mit einer Anzahl von Formkästen, die nacheinander durch eine Gießform-Herstellungsposition, eine Gießposition und eine Gießformzerlegungsposition fUhrbar sind, und mit einer Evakuiervorrichtung zum gleichzeitigen Evakuieren der verschiedenen Formkästen, dadurch gekennzeichnet, daß die Evakuiervorrichtung zwei Vakuumquellen aufweist, von denen die eine leistungsmäßig stärker ist als die andere, daß die schwächere Vakuumquelle mit den verschiedenen Formkästen verbindbar ist, daß die stärkere Vakuumquelle mit den in der Gießposition befindlichen Formkästen verbindbar ist und daß den Formkästen Einrichtungen zugeordnet sind, durch welche die schwächere Vakuumquelle in der Gießposition von den betreffenden Formkästen trennbar ist.

3. Formkasten zur Verwendung bei der Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Hauptkörper bzw. ein Gehäuse, das auf gegenüberliegenden Seiten mit

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ORIGINAL INSPECTED

einer ersten und einer zweiten, durch Drahtmaschengewebe abgetrennten Unterdruckkammer versehen ist, zwei mit den betreffenden Unterdruckkammern in Verbindung stehende Saugleitungen und zwei, jeweils in den Enden der zugeordneten Saugleitungen, die mit den Unterdruckkammern verbunden sind, angeordnete Rückschlagventile aufweist, die derart betätigbar sind, daß dann, wenn das Innere des Formkasten-Gehäuses nur mit der schwächeren Vakuumquelle verbunden ist, das erste Rückschlagventil geöffnet und das zweite Rückschlagventil geschlossen wird, während dann, wenn das Innere des Formkasten-Gehäuses auch mit der stärkeren Vakuumquelle verbunden ist, der stärkere bzw. höhere Unterdruck das zweite Rückschlagventil öffnet und das erste Rückschlagventil schließt, so daß die schwächere Vakuumquelle vom Formkasten getrennt wird.

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