DE3317196A1

DE3317196A1 - Vorrichtung zum verdichten von giessereiformsand

Info

Publication number: DE3317196A1
Application number: DE19833317196
Authority: DE
Inventors: Norbert Ing.(grad.) 7521 Karlsdorf Damm
Original assignee: Badische Maschinenfabrik GmbH; BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
Current assignee: Badische Maschinenfabrik GmbH; BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
Priority date: 1983-05-11
Filing date: 1983-05-11
Publication date: 1984-11-22
Also published as: JPH07100586A; JP2516863B2; JPS59218241A; DE3317196C2; DE3470121D1; US4592406A; EP0128336B1; DD216654A5; EP0128336A1

Description

DR. ING. HANS LICHTI · DIPL.-ING. HEINER LICHTI DIPL.-PHYS. DR. JOST LEMPERT

D-7500 KARLSRUHES (CRÖTZl N G EN) · DURLAC H ER STR. SI (HOCHHAUS) TELEFON (O72I) 4851t

P 33 17 196.3 6839/83-Lj

Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH 26. August 1983

Vorrichtung zum Verdichten von Gießerei form sand

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdichten von Gießereiformsand durch schlagartige Einwirkung von Gasdruck auf den in einem Formkasten über einer Modellplatte mit Modell aufgeschütteten Formsand, wobei unmittelbar oberhalb der Oberfläche des unverdichteten Formsandes eine gasdurchlässige Schicht angeordnet ist, auf die der Gasdruck zur Wirkung gebracht wird.

Es ist bereits ein Gasdruck-Formverfahren untersucht worden, bei dem der Formsand in den aus Formkasten und Füllrahmen bestehenden , unten durch die Modellplatte mit dem Modell abgeschlossenen Formraum eingefüllt, auf die freie Formsand-Oberfläche eine gasdurchlässige Schicht in Form einer Zusatzmasse aufgelegt und

anschließend auf die Zijsatzmasse gespeichertes Druckgas schlagartig entspannt wird. Da die Zusatzmasse lose aufgelegt ist, folgt sie der Absenkbewegung der Formsand-Oberfläche aufgrund der Verdichtung des Formsandes. In der Zusatzmasse wird der Gasdruck in kinetische Energie umgesetzt, die sich auf die Formsand-Oberfläche überträgt. Zugleich tritt aber auch - aufgrund der Gasdurchlässigkeit der Zusatzmasse ein Impulsaustausch zwischen dem Gas und der Form sand-Oberfläche statt. Ferner dringt das Gas in den Formsand ein und führt zu einem Fluidisierungseffekt. Dieser ist in der Verbindung mit der durch den Gasdruck erzeugten Aufpra I !energie für die Verdichtung des Formsandes verantwortlich. Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, die Zusatzmasse in Einzelmassen zu zerlegen und diese an die gegebene Modellkontur anzupassen derart, daß die Masse über hohen Model !konturen, kleiner ist als über tiefen Konturen. Hiermit wollte man insbesondere erreichen, daß die Dichte bzw. Formhärte in horizontalen Ebenen etwa gleicheWerte annimmt. Praktische Versuche jedoch haben gezeigt, daß sich dieses Ziel nur schwer erreichen läßt. Es hat sich insbesondere gezeigt, daß bei Modellen, deren Kontur große Höhenunterschiede oder aber plateeuartige Flächen aufweist, zwar eine befriedigende Formhärte erreicht wird, jedoch Risse auftreten, die im wesentlichen von oben nach unten verlaufen. Hieraus könnte auf Scherkräfte geschlossen werden, die im wesentlichen in vertikaler Richtung wirksam sind.

Andere bekannte Vorschläge gehen dahin, entweder oberhalb des Formkastens mit der Sandfüllung eine Verteilerplatte mit düsenartigen Bohrungen anzuordnen, die gegebenenfalls unterschiedlichen Querschnitt aufweisen (US-PS 3 170 202)_f oder aber bestimmte Oberflächenpartien, z.B. oberhalb des Modells, durch einen topf art igen Behälter abzudecken (DE-OS 29 49 340) , dessen Wände in den

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Formsand eingreifen und dessen geschlossener Boden mit Abstand oberhalb der Formsand-Oberfläche ortsfest angeordnet fet. Beide bekannten Vorrichtungen führen zu keinem befriedigenden Verdichtungsergebnis. Im ersten Fall entstehen auf der Formsandoberfläche entsprechend der Düsenanordnung eine Vielzahl von Kratern, während im zweiten Fall der unterhalb des Bodens liegende Formsand praktisch unverdichtet bleibt, während sich der allein auf den außerhalb des Behälters liegenden Bereich dar Formsand-Ober fläche wirkende Gasdruck auch dort kraterartige Vertiefungen hinterläßt. Hiermit wird also das genannte Problem nicht behoben, es treten im Gegenteil zusätzliche Nachteile aufgrund der Kraterbildung ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß bei einem weitgehend gleichmäßigen Verlauf der Formhärte in horizontalen Querschnittsebenen der Form Rißbifdungen innerhalb der Form vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schicht eine der Höhe des zu verdichtenden Formsandes angepaßte Gasdurchlässigkeit derart aufweist, daß diese im Bereich hoher und/oder plateauartiger ModelIkonturen geringer ist als im modellfreien Bereich der Modellplatte.

Während mit dem eingangs beschriebenen V#r fahren gezeigt worden ist, daß sich der Verlauf der Formhärte durch eine an die Modellkontur angepaßte Massenbelegung an der Zusatzmasse beeinflussen läßt, wird durch vorliegende Erfindung das gleiche Ziel dadurch erreicht, daß die Gasdurchlässigkeit der Schicht an den Höhenverlauf des Modells oberhalb der Modellplatte angepaßt wird, d.h. der Gasdruck im Bereich

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eines hohen Verdichtungshubs (Absenkung der Formsand-Oberfläche) stärker zur Wirkung gebracht wird als im Bereich kleinen Verdichtungshubs (große und ausgedehnte Modellhöhen). Im übrigen dringt an jenen Stellen auch mehr Gas in den Formsand ein, führt also zu einer stärkeren Fluidisierung als in den letztgenannten Bereichen. Praktische Untersuchungen haben ergeben, daß hiermit die angedeutete Rißbildung sicher vermieden wird. Die Ursache dürfte darin liegen, daß die aus dem Gasdruck durch Impulsaustausch zwischen den Sandpartikeln sowie durch den Fluidisierungseffekt erreichte Verdichtung für alle partielle Formsandvolumen mit gleicher Geschwindigkeit bzw. in einer gleichen Zeitspanne erfolgt, so daß benachbarte Formsandvolumina zur gleichen Zeit den Verdichtungshub ausführen und weder vertikale Relativbewegungen zwischen diesem Formsandvolumina, noch horizontale Druckausgleichsbewegungen aufgrund einer voreilenden Verdichtung in bestimmten Formpartien auftreten. .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die dargestellte Wirkung noch dadurch gesteigert werden, daß Zonen unterschiedlicher Gasdurchlässigkeit der Schicht durch in den Formsand eintauchende Schottwände auch in vertikaler Richtung gegeneinander abgegrenzt sind.

Diese Schottwände trennen also zumindest über einen Teil der Füllhöhe vertikal nebeneinander liegende Formsandvolumina entsprechend dem Ausmaß der Gasdurchlässigkeit der Schicht gegeneinander ab, so daß die durch die unterschiedliche Gasdurchlässigkeit vorgegebenen Einflüsse auf die Gasdruckwelle auch in der Tiefe der Form distanziert aufrechterhalten werden. Dadurch werden vor allem "Kurzschluß"-Strömungen zwischen benachbartem Sandvolumina vermieden. Diese Schottwände

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können beispielsweise bis in den Bereich der ModelIkontur hineinreichen. Dias bedeutet, daß sie nicht nur diese Formsandvolumina im lose aufgeschütteten Zustand voneinander trennen, sondern auch bis in den abschließend verdichteten Bereich der Form hineinragen.

6emäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die gasdurchlässige Schicht teilweise ortsfest angebracht, teilweise lose auf die Oberfläche des Formsandes aufgelegt und mit diesem mitbewegbar. Soweit die Schicht mitbewegbar ist, bildet sie eine vom Gasdruck beschleunigte Zusatzmasse, deren kinetische Energie auf den Formsand übertragen wird und zu einem zusätzlichen Verdichtungseffekt führt. Dabei wird vorzugsweise so vorgeg angen, daß die Schicht in dem oberhalb des Modells liegenden Bereich, wo also die geringere Gasdurchlässigkeit vorgesehen ist, ortsfest, in dem oberhalb der freien Modellplatte lie genden Bereich, in welchem also der grüßere Verdichtungshubdurchzuführen ist, mitbewegbar ist.

Statt dessen kann aber auch die gesamte gasdurchlässige Schicht auf die Oberfläche des Formsandes aufgelegt und mit dieser mitbewegbar sein, wobei dann vorzugsweise vorgesehen ist, daß die Massenbetegung der Schicht im Bereich hoher und/oder plateauartiger ModelIkonturen geringer ist als im modellfreien Bereich der Modellplatte. In einem solchen Fall wird die Schicht vorzugsweise flexibel ausgebildet, so daß sie einem unterschiedlichen Verdichtungshub folgen kann.

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In der Regel wird beim Gasdruck-For.mverfahren auf den Formkasten ein Füllrahmen aufgesetzt, der zusammen mit dem Formkasten den lose aufgeschütteten Formsand aufnimmt. In diesem Fall ist der ortsfeste Teil der gasdurchlässigen Schicht am FülIrahmen befestigt, so daß er stets am FülIrahmen verblerben kann und Absenkbewegungen des Formkastens.mit der fertigen Form nicht stört.

Bei dieser Ausführungsform sind die Schottwände sowohl am ortsfesten Teil der gasdurchlässigen Schicht als auch am Formkasten angebracht und reichen bis in den Formkasten hinein. Auf diese Weise stören auch die Schott wände die Formkastenbewegungen nicht.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die gasdurchlässige Schicht aus ein oder mehr Lochblechen mit der gewünschten Gasdurchlässigkeit angepaßtem freiem Lochquerschnitt gebildet.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht der wesentlichen Teile einer Vorrichtung zur Gasdruckverdichtung, teilweise im Schnitt;

FiQMr 2 eine Ausführungsform der Vorrichtung mit Formkasten und FülIrahmen im Schnitt;

Figur 3 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß Figur 2 und

Figur 4 . eine vergrößerte Detai!ansicht des Bereichs IV in Figur 2.

/10.

In Figur 1 ist eine Modellplatte 1 mit einem Modell 2 erkennbar, die einen Formkasten 3 unterseitig abschließt. Auf den Formkasten 3 ist ein Füllrahmen 4 aufgesetzt, der zusammen mit dem Formkasten den Formraum bildet. Oberhalb dieses Formraums ist eine Druckgas-Vorkammer 5 angeordnet ,d ie oberseitig durch eine Platte 6 abgeschlossen ist. In die Vorkammer 5 mündet die Leitung 8 eines Druckgasspeichers 7, in die ein nicht gezeigtes Ventil mit großem Öffnungsquerschnitt angeordnet ist. Die für die Manipulation des Formkastens 3 und des Füllrahmens 4 sowie die zum Einfüllen des Formsandes notwendigen Einrichtungen können von üblicher Art sein und sind deshalb in der Zeichnung nicht näher dargestellt. Der zum Verdichten erforderliche Gasdruck kann entweder, wie in der Zeichnung gezeigt, aus einem Druckgasspeicher entnommen oder aber auch durch Explosion eines Brenngasgemisches erzeugt werden.

Oberhalb der freien Oberfläche der Formsandfüllung 11 im Formkasten und Füll rahmen 4 ist eine gasdurchlässige Schicht 10 angeordnet, die bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Bereiche unterschiedlicher Gasdurchlässigkeit aufweist, nämlich einen äußeren Randbereich 12 hoher Gasdurchlässigkeit und einen mittleren Bereich 13 geringerer Gasdurchlässigkeit. Dieser mittlere Bereich befindet sich etwa oberhalb des Modells 2, insbesondere der hohen und plateauartigen Bereiche der ModelIkontur, während der Bereich 12 größerer Gasdurchlässigkeit sich etwa oberhalb der vom Modell 2 freien Bereiche der Modellplatte befindet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 2 bis 4 ist die gasdurchlässige Schicht zweiteilig ausgebildet, wobei ein Teil 14 die Zone.12 größerer Gasdurchlässigkeit, das andere Teil 15 die Zone 13 geringerer

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Gasdurchlässigkeit bildet. Beispielsweise beträgt die Gasdurchlässigkeit in der Zone 13 maximal 10% des freien Querschnitts des Füllrahmens j η diesem Bereich.

Das Teil 15 mit der Zone 13 geringerer Gasdurchlässigkeit ist bei diesem Ausführungsbeispiel ortsfest angebracht, beispielsweise über Rippen 16 am FüI!rahmen 4 befestigt, während das andere Teil 14 lose auf die Formsandoberfläche unterhalb der Rippen 16 aufgelegt ist.

Die Teile 14 und 15 unterschiedlicher Gasdurchlässigkeit können jeweils aus Lochblechen gebildet sein, wobei das die Zone 13 geringerer Gasdurchlässigkeit bildende Lochblech des Teils 15 von einem Rost 17 abgestützt sein kann. .

Die Zonen 12, 13 unterschiedlicher Gasdurchlässigkeit sind bis in die Tiefe der Formsandfüllung durch Schottwände 18 voneinander getrennt, die am Füllrahmen, und zwar über die Rippen 16 zusammen mit dem ortsfesten Teil 15 der gasdurchlässigen Schicht befestigt sind und beispielsweise bis auf das Niveau des Formkastens 3. In besonderer Weise können die Schottwände 19 mit Befestigungsrippen 20 im oberen Teil des Formkastens in Analogie zu üblichen Kastenschoren weitergeführt werden. Bei dieser Anordnung enden die Schottwände 19 mit dem erforderlichen Abstand über der höchsten ModelIkontur. Je nach Art des Modells kann auch eine umgekehrte Anordnung der Teile 14 und 15 vorgesehen sein, beispielsweise wenn es sich um die Herstellung von Badewannen-Unterteilen handelt, bei denen die Wandungen im Randbereich des Formkastens 3 liegen. Vorteilhaft können die Zonen 12, 13 bei großvol umigen BallenmodelIen vertikal bis in den Modellbereich angeordnet werden. Im übrigen läßt sich die Aufteilung der Zonen unterschiedlicher Gasdurchlässigkeit an die jeweils durch das Modell vorgegebenen Verhältnisse anpassen.

Claims

NACHQEREIOHT DR. ING. HANS LlCHTI · DI PL.'I NG. H EI N ER LICHTI DIPL.-PHYS. DR. JOST LEMPERT PATENTANWÄLTE D-7500 KARLSRUHE 41(CROtZINCEN) · DUR LAC H ER STR. 31 (HOCH H AUS) TELEFON (0721) 4β5Π P 33 17 196.3 6839/83-Lj Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH " Patentansprüche

1. j Vorrichtung zum Verdichten von Gießerei form sand durch schlagartige Einwirkung von Gasdruck auf den in einem Formkasten über einer Modellplatte mit Modell aufgeschütteten Formsand, wobei unmittelbar oberhalb der Oberfläche des unverdichteten Formsandes eine gasdurchlässige Schicht angeordnet ist, auf die der Gasdruck zur Wirkung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (10) eine der Höhe des zu verdichtenden Formsandes (11) angepaßte Gasdurchlässigkeit derart aufweist, daß diese fm Bereich (13) hoher und/oder plateauartiger Model Ikontüren geringer, ist als im modellfreien Bereich (12) der Modellplatte.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß Zonen (12, 13) unterschiedlicher Gasdurchlässigkeit der Schicht (10) durch in den Formsand (11) eintauchende Schottwände (18) auch in vertikaler Richtung gegeneinander abgegrenzt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdurchlässige Schicht (10) teilweise (15) ortsfest angebracht, teilweise (14) lose auf die Oberfläche des Formsandes (11) aufgelegt und mit diesem mitbewegbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (10) im oberhalb des Modells (2) liegenden Bereich (13) ortsfest , in dem oberhalb der freien Modellplatte (1) liegenden Bereich (12) mitbewegbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte gasdurchlässige Schicht (10) auf die Oberfläche des Formsandes (11) aufgelegt und mit dieser mitbewegbar ist, und daß die Massenbelegung der Schicht (10) im Bereich (13) hoher und/oder plateauärtiger ModelIkonturen geringer ist als im modellfreien Bereich (12) der Modellplatte.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem auf

den Formkasten aufgesetzten Füll rahmen, qadurch gekennzeichnet, daß der ortsfeste Teil (15) der gasdurchlässigen Schicht (10) am Füll rahmen (4) befestigt ist. ;

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schottwände (18) nur am ortsfesten Tei I (15) der gasdurchlässigen Schicht (10) angebracht sind und bis in den Formkasten (3) hineinreichen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schottwände (18) in vertikaler Richtung geteilt sind, wobei der obere Teil (18) ortsfest am Füll rahmen (4) und der untere Teil (19) ortsfest am Formkasten (3) angebracht ist und in diesen hineinreicht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdurchlässige Schicht (10) aus einer oder mehr Lochblechen mit der gewünschten Gasdurchlässigkeit angepaßtem freiem Lochquerschnitt gebildet Ist. .