DE2833999A1

DE2833999A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von giessformen und -kernen

Info

Publication number: DE2833999A1
Application number: DE19782833999
Authority: DE
Inventors: Eugen Dipl Ing Buehler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-08-03
Filing date: 1978-08-03
Publication date: 1980-02-14
Also published as: DE2833999C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von
Gießformen und -kernen.
Erfindungsbeschreibung Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung von Formteilen für Gießereizwecke. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die pneumatische Herstellung von kompliziert gestalteten Kernen aus Naßbinder enthaltenden, kalthärtenden Sanden wie beispielsweise Maskenformteile oder Wassermantelkerne für Motorenguß.
Die pneumatische Herstellung von Gießformteilen, insbesondere von Kernen durch Einblasen oder Einschießen des Sandes in einen Kernkasten mittels Druckluft hat die Nachteile, daß an undichten Stellen Sand ins Freie tritt, daß ferner durch Luft stauungen im Kernkasten unzureichend verdichtete Stellen im Kern entstehen, und daß deshalb kompliziert gestaltete Kerne wie z. B. manche Zylinderkopfkerne nur schwer oder überhaupt nichi brauchbarer Qualität herstellbar sind.
Es wurde deshalb schon früh die Kernherstellung durch Unterdruckschießen versucht. So sind aus der Deutschen Patentschrift 10 97 621 mit Zusatzpatent 11 18 405 ein Verfahren und eine Formmaschine zur pneumatischen Herstellung von Formmasse-Formlingen bekannt, wobei die Einschußöffnung eines Form- oder Kernkastens mit einem Sandvorratsbehälter in Verbindung gebracht und mittels eines ruckartig auf den Formhohlraum einwirkenden Unterdrucks mit Form- bzw. Kernsand gefüllt wird, der dabei eine entsprechende Verdichtung erfährt.
Dieses, ursprünglich wohl hauptsächlich für die Verarbeitung von Trockenbinder enthaltenden Sanden konzipierte Verfahren hat sich in der Praxis aber nicht recht durchsetzen können. Bei der zur Ausführung dieses bekannten Verfahrens vorgeschlagenen Formmaschine ist nämlich der den Form- bzw.
Kernkasten tragende und gegen den Sandvorratsbehälter andrückende Maschinentisch hohl ausgebildet. Eine Wirkverbindung zwischen dem im Maschinengestell vorgesehenen Unterdruckraum und dem Formhohlraum ist daher nur durch den Boden des Kernkastens und den Maschinentisch möglich und vorgesehen, denn die Seitenwände des Kernkastens stehen frei im Raum.
Ein ähnliches Verfahren zum Füllen eines Form- oder Kernbehälters mit Formmaterial, wobei Luft aus dem Behälter abgesaugt und der evakuierte Behälter aus einem Vorratsraum mit Material gefüllt wird, ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift 27 49 127 bekannt.
Ähnlich wie bei dem aus den beiden vorgenannten Patentschriften bekannten Verfahren wird hier zur Ausübung eine Vorrichtung benutzt, bei der allerdings diesmal der Unterdruckraum an eine Seitenfläche des Kernbehälters angeschlossen ist. Dafür stehen nun die Boden- und die restlichen Seitenflächen des Kernkastens frei im Raum und damit unter Außendruck.
Beim Unterdruckschießen von Kernen treten aber genau wie beim Überdruckschießen im Kernkasten sogenannte 'tSchießschatten auf, die eine partiell unzureichende Verdichtung zu Folge haben und deren Lage und Größe nicht ohne weiteres vorhersehbar sind, sondern in der Regel durch Versuche ermittelt werden müssen.
Diese Schießschatten mit ihren nachteiligen Wirkungen können bei vorgegebener Kerngestalt nur durch an entsprechenden Stellen im Kernkasten angebrachte Luftabführungsöffnungen beseitigt werden. Das ist aber vor allem bei verwickelt gestalteten Kernen äußerst schwierig, zeitraubend und teuer, vor allem wenn, wie bei den bekannten Verfahren unter Benutzung der in den erwähnten Patentschriften dargestellten Vorrichtung die Luft seitlich aus dem Formhohlraum abgesaugt und durch in den Seitenwänden des Kernkastens anzubringende Kanäle in den Kastenboden und schließlich den Abluftkanal im Formmaschinentisch geleitet werden muß.
Der Anmeldung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum pneumatischen Herstellen von Gießformteilen, insbesondere Kernen durch Unterdruckschießen der eingangs erörterten Art zu schaffen, bei dem, bzw. bei der Kernkästen verwendet werden können, an deren Formoberfläche Luftabführungsöffnungen jederzeit - also auch noch nachträglich - örtlich möglichst vielseitig nach einem einfach ausführbaren und universell anwendbaren Prinzip angebracht werden können. Weiter sollen das zu schaffende Verfahren und die Vorrichtung so ausgestaltbar sein, daß damit auch die heute üblichen naßbinderhaltigen kaltaushärtbaren Form- bzw. Kernsande zu an allen Stellen einwandfrei verdichteten Kernen auch komplizierter Gestalt verarbeitet werden können.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen und Baumerkmale gelöst.
Erfindungsgemäß wird dazu der Kernkasten in eine druckdicht verschließbare Kammer eingebracht und in dieser Kammer mit dem Sandvorratsbehälter verbunden. Danach wird in der druckdichten Kammer schlagartig ein Unterdruck erzeugt, wobei der Kernkasten dem auf alle seine freien äußeren Seiten- und Bodenflächen einwirkenden Unterdruck ausgesetzt wird.
Da der Unterdruck nicht nur auf die Bodenseite des Kernkastens, sondern auch auf seine Seitenwände einwirkt, können erforderliche Luftabführungsöffnungen durch einfaches Durchbohren der Kernkastenwand an jeder erforderlichen Stelle angebracht werden. Dadurch ist es erstmals möglich, auch schwierige Kernkasten mit engen Querschnitten schlagartig und vollständig zu füllen. Dabei sind keine teuren dickwandigen Kernkästen, deren Seitenwände ggf. zum Kastenboden führende Luftkanäle aufnehmen können, mehr erforderlich. Es können vielmehr auch relativ dünnwandige Kästen aus Kunststoffschalen verwendet werden, wobei sich die Wandstärke nur nach dem beim Schießprozeß auftretenden Drücken richten muß.
Bei verschiedenen Kernen, die ein in Schießrichtung hinter sehr engen Querschnitten liegendes großes Sandvolumen haben, kann es vorkommen, daß derartige Sandanhäufungen durch den Schuß noch nicht ausreichend verdichtet werden. Es wurde gefunden, daß derartige Stellen durch einen sehr kurzen, impulsartigen Druckluftstoß nachverdichtet werden können.
Dazu wird Druckluft mit hoher Geschwindigkeit für eine kurze Zeit, und zwar weniger als eine Sekunde, von der Einschußstelle her durch den Sandkern geleitet und durch den auf die Kernkastenwände noch einwirkenden Unterdruck abgesaugt, wobei ein noch vollständigeres Aneinanderliegen der einzelnen Sandkörner zu bisher beim Kernschießen unerreichter Dichte erzielt wird.
Ein derart verdichteter Kern kann durch anschließendes Durchleiten von Reaktions- bzw. Katalysatorgas (z. B.
Kohlendioxid, Triäthylamin o. dgl. je nach verwendetem Bindertyp) noch in der Schießmaschine ausgehärtet werden.
Der besondere Vorteil liegt dabei darin, daß infolge des in der Kammer herrschenden Unterdrucks überschüssiges Gas am Arbeitsplatz überhaupt nicht ins Freie gelangen kann.
Ein anschließendes Durchspülen des Kerns mit Luft, wobei das überschüssige Katalysatorgas aus dem Innern des Sandkerns entfernt wird, vervollständigt das erfindungsgemäße Verfahren.
Nach Aufhebung des Unterdrucks in der Kammer kann dieser bzw. dem Kernkasten ein einwandfrei verdichteter, ausgehärteter und gasfreier, also praktisch auch geruchloser Kern entnommen werden, der sofort verwendbar ist.
Eine zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist anhand von Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen: Figur 1: Eine Vorderansicht mit teilweisem Schnitt der erfindungsgemäßen Unterdruck-Schießmas chine Figur 2: Eine Seitenansicht der Maschine mit teilweisem Schnitt.
An ein einen Unterdruckraum (2) und einen Uberdruckraum (3j enthaltendes Maschinengestell (1) ist ein bandvorratsbehälter (4) und eine druckdicht verschließbare Wammer (5) angebaut.
Zwischen em Sandvorratsbehälter (4) und dem Innenraum der Kammer (5) ist eine Verschlußeinrichtung (r/) vorgesehen, die im dargestellten Fall aus einem Dopr¢snhie^er -7 und 9 besteht. Außerdem steht die Kammer (5) über weitere Verschlußeinrichtungen (17, 11, 12, 20) mit einem Unterdruckraum (2), einem Überdruckraum (3), einer Gasquelle f?2) iind der Außenatmosphäre in Verbindung.
In der Kammer (5) ist ein mittels Zylinder (16) horizontal verschiebbarer Wagen (15) und eine aus einem Zylinder (14) bestehende Hubeinrichtung zur Aufnahme und zum Andrücken eines Kernkastens an die Verschlußeinrichtung vorgesehen.
Der Wagen besitzt zweckmäßig eine gasdurchlässige Auflagefläche und verstellbare Anschläge zum Ausrichten des Kernkastens. Er kann erforderlichenfalls auch mit Spann- oder Klammereinrichtungen zum Verklammern der Hälften von geteilten Kernkästen versehen sein. Di Kammer (5) hat an ihrer Vorderseite eine abklappbare Tür (18), die vom Wagen gesteuert und vom Hub zylinder verriegelt werden kann. Die Verschlußeinrichtung (7 und 9) besteht aus zwei dichtend übereinander gleitenden ochieberkörpern, in denen Durchflußkanäle für Sand, Druckluft, Gas und ggf. unter Außendruck stehende Luft vorgesehen sind. Diese Kanäle sind so gestaltet, daß sie je nach Stellung der mittels Steuerzylinder (6, 8) verstellbaren Schiebakörper die Einschußöffnung, bzw. bei komnlizierteren Kernen die EinschuSöffnungen des Kernkastens t13) mit dem Vorratsbehälter (4) bzw. Vorratsräume (3, 12) verbinden, wobei gleichzeitig ein gegenseitig dichter Abschluß der Vorratsbehälter untereinander gewährleistet ist.
Dadurch wird unter anderem sichergestellt, daß keine Aushärtung von in den Sandkanälen des Schieberkörpers (9).
verbleibendem Restsand stattfinden kann.
Der Arbeitsvorgang läuft im Prinzip folgendermaßen ab: Nach dem Einfüllen von Sand in den Sandvorratsbehälter (4) wird ein Kernkasten (13) auf den Wagen (15) gesetzt und durch die zunächst offene Eir (18 in die Kammer (5) gefahren.
Beim Einfahren des Wagens (15) wird die Tür (18) gasdicht geschlossen und anschließend der Kernkasten an den noch geschlossenen Schieberverschluß gedrückt. Sodann werden die Schieberkörper (7, 9) in eine solche Stellung gefahren, daß die Sandzuführungskanäle eine Verbindung der Einschußöffnung des Kernkastens mit dem Sand im Vorratsbehälter (4) schaffen.
Nun wird das Verbindungsventil (17) zwischen dem Unterdruckbehälter (2, und der Kammer (5) geöffnet, wodurch diese ruckartig unter Unterdruck gesetzt wird. Der Unterdruck pflanzt sich durch die Luftabführungsdüsen (19) in den Kastenwandungen fort, wodurch sich der Kernkasten schlagartig mit Sand füllt, der dabei verdichtet wird.
Bei Bedarf wird nun anschließend der obere Schieberkörper (7) mittels des Zylinders (6) soweit querverschoben, daß sein Sandkanal beidseitig verschlossen und einerseits mit dem Druckluftzuführungsrohr (10) und andererseits mit dem Sandkanal im unteren Schieberkörper (9) korrespondiert. Dadurch wird es möglich, über ein zeitgesteuertes Ventil (11) einen kurzen Druckluftstoß aus dem Druckluftraum (3) bei noch offenem Ventil (17) mit hoher Geschwindigkeit zur Nachverdichtung durch den Kern zu leiten. Das dazu notwendige Sandvolumen wird aus dem Sandvorrat in den Sandzuführungskanälen des unteren Schieberkörpers (9) entnommen.
Anschließend werden mittels des Zylinders (8) bei Schwimmstellung von Zylinder (6) die beiden Schieberkörper (7 und ',) soweit querverschoben, daß die Gaszufühuungskanäle des Schieberkörpers (9) mit den Einschußöffnungen am Kernkasten und der Öffnung der Gaszuführungsleitung (12) korrespondieren.
Durch Öffnen eines nicht gezeichneten Ventils einer Dosiereinrichtung wird bei noch offenem Ventil (17) Katalysatorgas zur Aushärtung durch den Kern geleitet. Nach Abschluß des Begasungsvorganges kann über ein weiteres zeitgesteuertes Umschaltventil (20) Luft durch die Gaszuführungskanäle im Schieberkörper (9) zur Spülung und restlosen GasentSernung aus Kern und Kammer (5) geleitet werden. Danach wird das Ventil (17; geschlossen, der Zylinder (14) senkt bei Öffnung eines nicht gezeichneten Belüftungsventils den Kernkasten (13) ab, der Zylinder (16) schiebt den Wagen mit dem Kernkasten unter Abklappung der Tür (18) aus der Kammer aus und der Kernkasten wird abgenommen.
Der Verfährensablauf kann bei Bedarf voll automatisiert werden, so daß sich daraus resultierende bauliche Abwandlungen der beschriebenen Vorrichtung ergeben können, die im Rahmen der Patentansprüche von der Erfindung umfaßt sind.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum pneumatischen Herstellen von Gießformteilen, insbesondere Kernen, wobei ein mit Luftabführungsöffnungen versehener Form- oder Kernkasten mit seiner Einschießöffnung mit einem Sandvorratsbehälter in Verbindung gebracht und mittels eines ruckartig auf den Formhohlraum einwirkenden Unterdrucks mit Form- oder Kernsand gefüllt wird, der dabei im Formhohlraum verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Form- oder Kernkasten in eine druckdicht verschließbare Kammer eingebracht und in dieser Kammer mit dem Sandvorratsbehälter verbunden wird, woraufhin in der Kammer schlagartig ein Unterdruck erzeugt und der Form- oder Kernkasten dem auf alle seine freien äußeren Seiten- und Bodenflächen einwirkenden Unterdruck ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend der Form- oder Kernkasten in der Kammer vom Sandvorratsbehälter getrennt und die Sandeinschußöffnung des Kastens mit einer Druckluftleitung verbunden wird, aus der Druckluft mit hoher Geschwindigkeit stoßartig durch die Form oder den Kern in die noch unter Unterdruck stehende Kammer geleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Form- oder Kernkasten in der noch unter Unterdruck stehenden Kammer an eine Gasquelle angeschlossen und zur Aushärtung des Sandbinders mittels Reaktions- oder Katalysatorgas begast wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgehärtete Kern zur Entfernung des Reaktions-oder Katalysatorgases in der noch unter Unterdruck stehenden Kammer mit Luft durchgespült wird.
5. Vorrichtung zum pneumatischen Herstellen von Gießformteilen, insbesondere Kernen, bestehend aus einem Maschinengestell mit einem daran angebauten Sandvorratsbehälter, einer Form- bzw. Kernkastenaufnahmevorrichtung und einem Unterdruckraum, gekennzeichnet durch eine druckdicht abschließbare Kammer (5) zur Aufnahme eines Form- . Kernkastens (13), die über Verschlußeinrichtungen (?, 9 mit dem Sanivorratsbehälter (4) und dem Unterdruckraum (2) in Verbindung steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (5) über eine Verschlußeinrichtung (7, 9 und 11) und dem Form- oder Kernkasten mit einem Uberdruckraum (3) in Verbindung steht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (5) über eine Verschlußeinrichtung (9, 12) und dem Form- oder Kernkasten mit einer Gasquelle in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (5) über eine Verschlußeinrichtung (20) und dem Form- oder Kernkasten mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtungen aus einem zwischen dem Kernkasten (13) und dem Sandvorratsbehälter (4) horizontal bewegbaren Doppelschieber (7, 9) und einer zwischen der Kammer (5) und dem Unterdruckraum (2) angeordneten Ventileinrichtung (17) bestehen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelschieber (7, 9) aus zwei dichtend übereinander gleitenden Schieberkörpern besteht, in denen Burchflußkanäle für Sand, Luft und Gas vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (5) Einrichtungen (14, 15, 16) zur horizontalen und vertikalen Bewegung des Kernkastens (13) enthält.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen aus einem horizontal verschiebbaren Wagen (15) und einem vertikal wirkenden Zylinderaggregat (14) bestehen.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (5) eine abklappbare Verschlußtür (18) zum Einsetzen und Entnehmen des Kernkastens (13) besitzt.