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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft die Herstellung von Metallgießformen mit Speiserhülsen
sowie Speiserhülsenmodelle und Speiserhülsen zur Verwendung bei der Herstellung
der Gieß formen.
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Die Verwendung von Speiserhülsen bei Metallgießformen, die aus Sand
gebildet sind, ist belcannt, und es gibt eine Anzahl verschiedener Verfahren zum
Einverleiben der Speiserhülsen.
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Bei einem Verfahren wird eine Speiserhülse vor dem Formen an einem
Träger angeordnet, der an einem Gießmodell sicher befestigt ist, wobei, wenn die
Form einen Seitenspeiser haben soll, die Speiserhülse an einem Träger angeordnet
wird, der an einer Verlängerung des Gießmodells sicher befestigt ist. Nach dem Formen
wird der Träger entlernt, so daß ein Speiserhohiraum erzeugt wird, der von der Hülse
umgeben ist, die sicher in ihrer Lage gehalten ist. Bei Anwendung dieses Verfahrens
können offene oder geschlossene Speiserhülsen in die Formen einverleibt werden.
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Bei einem anderen Verfahren wird eine Speiserhülse von oben in einen
Hohlraum eingesetzt, der dadurch gebildet ist, daß ein loses Speisermodell (Speiser-Abformteil)
an dem Gießmodell angeordnet wird, wobei im Fall eines Seitenspeisers an einer Verlängerung
des Gießmodells, eine Formung erfolgt und dann das lose Speisermodell nach oben
entfernt wird. Bei diesem Verfahren können sowohl offene als auch geschlossene Speiserhülsen
verwendet werden.
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Bei einem anderen Verfahren wird eine konische bzw. sich verjüngende
Speiserhülse in einen Hohlraum eingesetzt, der durch einen konischen Abformteil
gebildet ist, der längliche Ausnehmungen hat, wobei die Speiserhülse durch Rippen
aus Formsand, die durch die genannten Ausnehmungen gebildet sind, sicher in ihrer
Lage gehalten ist.
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Als Folge zunehmender Qualitätsanforderungen an Gußstükke werden mehr
und mehr Formma,schinen für wiederholte Gießvorgänge von den Herstellern von Gießformen
in Produktion gebracht, wobei Forminaterialien wie Sand verwendet werden und der
Formsand unter hohem Druck zusammengedrückt bzw. kompaktiert wird. Die neueste Entwicklung
auf diesem Gebiet ist das Stoßkompaktieren des Formsändes mittels einer Gasexplosion.
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Bei Hochdruck-Formanlagen können viele Arten und Qualitäten von Speiserhülsen
in dem zuerst genannten Verfahren gemäß vorstehender Beschreibung (direktes Formen
an dem Modell) nicht verwendet werden, weil die Speiserhülsen durch den hohen Formungsdruck
verformt werden und ihre mit dem Modell in Berü-hrung stenende Oberfläche zerstört
wird. Insbesondere können isolierende Speiserhülsen, die ein niedriges spezifisches
Gewicht und daher eine geringere Stabilität haben, nicht direkt an dem Modell unter
Anwendung von Hochdruck-Formmaschinen geformt werden.
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In solchen Gießereien besteht das Bestreben, hochfeste Speiserhülsen
zu verwenden, jedoch sind solche Speiserhülsen nicht immer vorteilhaft als Folge
ihrer geringen Speisefähigkeit und ihrer höheren Herstellungskosten.
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Das zweite oben beschriebene Verfahren zum Einverleiben von Speiserhülsen,
bei welchem ein loses Speisermodell verwendet wird, kann nicht angewendet werden,
wenn mit hohem Druck arbeitende automatische Formmaschinen verwendet
werden,
weil es für den Former, um die Hülse einzusetzen, erforderlich wäre, zur Oberform
zu steigen, während diese sich noch in der maschine befindet. Dies ist in vielen
Fällen nicht möglich und in allen Fällen aus Gründen der Sicherheit nicht zulässig.
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Lediglich Speiserhülsen außergewöhnlicher Qualität können bei Anwendung
des dritten oben beschriebenen Verfahrens einverleibt werden, d. h. ein spezielles
konisches Modell bzw. ein solcher Abformteil und eine konische Speiserhülse bei
Verwendung automatischer Hochdruck-Formmaschinen, und auch nur dann, wenn der Formoberkasten
nach dem Formen um 1800 gewendet wird, und wenn eine zugängliche und abgemessen
lange Kernanordnungsstation verfügbar ist, in welcher Speiserhülsen in die gewendete
Oberform eingesetzt werden können. Als Folge dieser Begrenzung, kann dieses Verfahren
bei vielen Forraanlagen nicht angewendet werden, so daß dieses Verfahren ohne die
technisch und wirtschaftlich vorteilhafte Anwendung von Speiserhülsen ausgeführt
wird, insbesondere ohne solche Speiserhülsen, die geringes Gewicht haben und wärmeisolierend
sind.
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Obwohl die oben erläuterten drei Verfahren zum Einverleiben von Speiserhülsen
technisch unter gewissen Umständen bei Hochdruck-Formmaschinen angewendet werden
können, leidet ihre Anwendung unter Nachteilen und weiteren Beschränkungen.
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Im Falle des ersten Verfahrens ist es wesentlich, daß die Speiserhülse
mit ihrem gesamten unteren Ende mit dem Modell in Berührung angeordnet werden kann.
Wenn aus technischen Gründen hinsichtlich der Anforderung der Speisung die Speiserhülse
so angeordnet werden mu3, daß ihr unteres Ende sich lediglich teilweise mit dem
Modell in Berührung befindet, und teilweise über das Modell heraus
vorragt,
kann die Form nicht erfolgreich hergestellt werden, weil eine Speiserhülse mit nicht
ausreichender Abstützung an der Basis während der Hochdruckkompaktierung des Sandes
bricht, der Sand unter demjenigen Teil der Speiserhülse, der herausragt, nicht genügend
kompaktiert wird, und die erforderliche Hülsenabstützung, die an dem Modell befestigt
ist, als Folge der Hinterschneidung verhindert, daß das Modell aus dem kompaktierten
Formsand herausgezogen werden kann.
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In diesem Fall würde allgemein die einzige Lösung darin bestehen,
das Modell mittels eines sogenannten Kernauges oder Kernloches (core print) zu vergrößern,
so daß der Hülsenträger bzw. die Hülsenabstützung an dem Modell angeordnet werden
kann ohne jede Hinterschneidung und derart, daß der Speiser eine massive Abstützbasis
ohne irgendeine Hinterschneidung besitzt. Der sich ergebende vergrößerte Formhohlraum
muß zurückverringert werden auf seine ursprünglich erforderlichen Abmessungen nach
dem Abstreifen des Modells durch das Einsetzen eines Kernes.
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Diese Arbeitsweise führt zu höheren Herstellungskosten für das Guß
stück und die Gießform, und selbst dann kann sie nur angewendet werden, wenn die
Oberform in einer Kernanordnungstation oder Kernbildestation gewendet wird.
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Jedoch hat nicht jede Formmaschine eine solche Ausrüstung.
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Gelegentlich besteht die alternative Möglichkeit, anstelle eines Oberspeisers
oder Kopfspeisers einen Seitenspeiser zu verwenden. Ein Nachteil in diesem Fall
besteht darin, daß Seitenspeiser viel Raum an der Modellplatte einnehmen, wodurch
die Anzahl der an der Modellplatte anbringbaren Modelle oder Abformteile verringert
ist und die Gießproduktion bzw. Gußstückproduktion teurer ist.
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Wenn das dritte oben beschriebene Verfahren angewendet wird, d. h.
eine konische Speiserhülse in einen Hohlraum
in einer gewendeten
Oberform eingesetzt wird, werden die gleichen Probleme angetroffen. Das Hülsenmodell
bzw. der Abformteil muß in der Lage sein, an dem Modell vollständig angeordnet zu
werden, weil er sonst nicht geformt werden kann als Folge der Hinterschneidung,
und die Speiserhülse kann nicht eingesetzt werden. Die einzige Lösung besteht darin,
einen zusätzlichen Kern zu verwenden.
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Eine weitere Schwierigkeit in der Gießereipraxis besteht darin, daß
oftmals eine Speiserhülse eine größere Außenseitenabmessung haben muß als der Abschnitt
des Gußstükkes, welches eingespeist werden soll. Typische Beispiele sind Flansche
an Guß stücken wie beispielsweise an Gehäusen für Ventilkörper. Um in der Lage zu
sein, Speiserhülsen an einer automatischen Formmaschine zu verwenden, sind zwei
zusätzliche Kerne erforderlich, woraus sich eine Erhöhung der Kosten für die Herstellung
des Guß stückes ergeben.
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Es ist nunmehr gefunden worden, daß Gießsandformen, die Speiserhülsen
enthalten, mittels eines EIochdruck-Formverfahrens hergestellt werden können, wenn
Mittel vorgesehen sind, um eine Speiserhülse an einem Hülsenmodell in irgendeiner
gewünschten Stellung und an irgendeiner gewünschten Höhe in der Form zu halten.
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Gemäß der Erfindung umfaßt die Herstellung einer Metallgießform mit
einer Speiserülse das Anordnen einer Speiserhülse über einem Speisermodell, wobei
teilchenförmiges Formmaterial um die Speiserhülse und um ein Gießmodell herum kompaktiert
wird und wobei das Speisermodell und das Gießmodell aus der Form entfernt werden.
Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen zum Halten der Speiserhülse über dem Speisermodell,
während Bewegung der Speiserhülse entlang der Länge des Speiserodells ermöglicht
ist, wodurch
die Speiserhülse in der Form an irgendeiner gewünschten
Stelle und an irgendeiner gewünschten Höhe angeordnet werden kann.
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Die Mittel zum Halten der Speiserhülse über dem Speisermodell können
eine Vielzahl von Formen annehmen, und sie können entweder an dem Speisermodell
oder an der Speiserhülse vorgesehen sein.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Klemme, beispielsweise
aus Stahl, an der oberen Fläche des Speisermodells angepaßt, beispielsweise in einer
in der oberen Fläche gebildeten Nut, und sie erstreckt sich auf jeder Seite des
Speisermodells nach unten. Die Enden der Klemme ragen von dem Speisermodell nach
außen vor. Bei der Benutzung wird das Speisermodell an einem Oberformmodell in einem
Formkasten an einer Stelle angeordnet, die demjenigen Abschnitt des Guß stücks entspricht,
der eingespeist werden soll. Wenn es gewünscht wird, kann die Basis des Speisermodells
modifiziert werden, um das Speisermodell an das Gießmodell anzupassen und einen
verringerten Querschnitt an der Verbindung zwischen den beiden Modellen zu erzeugen,
wodurch das Wegbrechen des Speisers nach dem Gießen erleichtert ist. Eine mit offenen
Enden versehene Speiserhülse wird über dem Speisermodell angeordnet und durch die
Klemme gehalten, und der Formkasten wird mit Formsand gefüllt. Der Sand wird dann
kompaktiert, und während des Kompaktiervorganges bewegt s-ich die Speiserhülse an
dem Speisermodell nach unten.
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Auf diese Weise wird optimales Kompaktieren des Sandes in den Bereich
unter der Speiserhülse erzielt als Folge der Kompaktierbewegung der Hülse selbst.
Das Speisermodell wird dann von der Oberform entfernt. Bei Anwendung dieser Arbeitsweise
ist es möglich, Speiserhülsen sogar in solchen Teilen der Form einzuverleiben, die
dünnen Gußstücabschnitten entsprechen.
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Bei einer anderen Ausführungsform wird ein zweiteiliges Speisermodell
verwendet, bestehend aus einem Grundteil, der eine Halteklemme gemäß vorstehender
Beschreibung aufweist, und aus einem Kopfteil. Die Speiserhülse wird über dem Grundteil
des Speisermodells angeordnet, und der Kopfteil des Speisermodells wird auf der
oberen Seite der Hülse angeordnet. Der Formkasten wird mit Sand gefüllt und der
Sand wird kompaktiert, und während des Kompaktierens wird die Speiserhülse durch
den Kopfteil des Speisermodells nach unten in ihre vorgesehene Stellung geschoben.
Bei Verwendung des zweiteiligen Speisermodells ist es möglich, zu gewährleisten,
daß in allen Formen, die für eine besondere Art eines Guß stückes hergestellt werden,
die Speiserhülsen in genau der gleichen Stellung angeordnet werden und daß der Speiserhohlraum
immer das gleiche Volumen hat, wobei der Kopfteil des Speisermodells weiterhin gewährleistet,
daß Formsand nicht in den Spalt eintreten kann, der zwischen den Grundteil des Speisermodells
und der Innenwand der Speiserhülse vorhanden ist. Weiterhin dient der Kopfteil des
Speisermodells dazu, die Höhe vom Oberende des Grundmodells zur Oberseite oder dem
Oberende des Formkastens zu vergrößern, und, nachdem beide Teile des Speisermodells
entfernt worden sind, kann ein Deckel aus exothermem und/ oder wärmeisolierendem
Material am Oberende der Speiserhülse angeordnet werden, und der Raum zwischen dem
Deckel und dem Oberende oder der Oberseite der Form kann mit Formsand gefüllt werden.
Auf diese Weise kann ein blinder Speiserhohlraum erzeugt werden.
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Durch Anwendung einer Kombination der oben beschriebenen Arten von
Speisermodellen ist es möglich, eine Form zu erzeugen, die sowohl einen offenen
Speiser, wodurch das Füllen der Form während des Gießens beobachtet werden kann,
und wodurch der Speiser in einer späteren Stufe des
Gießens mit
einem Aufsatz versehen werden kann, als auch einen Blindspeiser hat, der dazu verwendet
werden kann, im Vergleich zu einem offenen Speiser die benötigte Speisermetallmenge
zu verringern.
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Wenn die Einrichtung zum Halten der Speiserhülse an dem Speisermodell
an dem Modell vorgesehen ist, kann diese Einrichtung bzw. können diese Mittel beispielsweise
auch Blattfedern oder Federblätter, beispielsweise aus Stahl, sein, die an dem Modell
befestigt sind, sich nach unten erstreckende Rippen an der Außenseite des Modells
oder Mittel in Form einer mechanischen Klemmenanordnung.
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Wenn die Mittel zum Halten der Speiserhülse an dem Speisermodell an
der Speiserhülse vorhanden sind, können sie beispielsweise Federblätter oder Klemmen
sein, die an einem Ende an der Innenwand der Hülse befestigt sind, oder Rippen an
der Innenwand sein, die mit der Hülse einheitlich oder einstückig ausgebildet sind.
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Die Erfindung umfaßt auch in Verbindung mit ihr zu verwendende Speisermodelle
und Speiserhülsen mit Mitteln zum Halten der Speiserhülse an dem Speisermodell.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung bei spielsweise
erläutert.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Speisermodells gemäß der Erfindung.
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Fig. 2ist eine Draufsicht des Speisermodells gemäß Fig. 1.
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Fig. 3 ist eine teilweise im Schnitt gehaltene schematische Ansicht,
in welcher eine Speiserhülse in ihrer Anordnung über einem Speisermodell schematisch
dargestellt
ist, welches dem Speisermodell gemäß Fig. 1 ähnlich ist.
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Fig. 4 bis 9 zeigen schematisch die Herstellung einer Metallgießform
gemäß einem Verfahren nach der Erfindung unter Verwendung eines Speisermodells derjenigen
Art, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.
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Fig. 10 zeigt schematisch eine Speiserhülse, die an einem zweiteiligen
Speisermodell angeordnet ist.
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Fig. 11 bis 14 zeigen schematisch die Herstellung einer Metallgießform
mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung unter Verwendung eines zweiteiligen Speisermodells
der in Fig. 10 dargestellten Art.
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Fig. 15 zeigt schematisch eine Form, die Speiserhülsen enthält und
die hergestellt ist unter Verwendung eines einteiligen und eines zweiteiligen Speisermodells
der in Fig. 1 bzw. in Fig. 10 dargestellten Art.
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Fig. 16 ist eine Seitenansicht eines anderen Speisermodells gemäß
der Erfindung.
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Fig. 17 ist eine Seitenansicht eines zweiteiligen Speisermodells gemäß
einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung.
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Fig. 18 ist eine Draufsicht eines Teiles des Speisermodells gemäß
Fig. 17.
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Fig. 19 ist eine senkrechte Schnittansicht einer Speiserhülse gemäß
der Erfindung.
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Fig. 20 ist eine senkrechte Schnittansicht einer anderen Speiserhülse
gemäß der Erfindung.
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Fig. 21 ist eine Draufsicht einer noch anderen Speiserhülse gemäß
der Erfindung.
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Gemäß den Fig. 1 bis 9 ist eine Klemme 1, beispielsweise aus Stahl,
in eine Nut eingepaßt, die in der oberen Fläche 2 eines Speisermodells 3 bzw. eines
entsprechenden Abformteiles gebildet ist, und sie erstreckt sich auf jeder Seite
des Speisermodells 3 nach unten. Die Enden 4 der Klemme me 1 ragen von dem Speisermodell
3 nach außen vor. Bei der Benutzung wird das Speisermodell 3 an einem Oberformmodell
5, welches an einer Modellplatte 6 in einem Formkasten 7 befestigt ist, an einer
Stelle angeordnet, die demjenigen Abschnitt des Guß stückes entspricht, der gespeist
werden soll. Die Basis 8 des Speisermodells 3 ist derart gestaltet, daß das Speisermodell
3 an das Oberformmodell 5 paßt, und daß ein verringerter Querschnitt an der Verbindung
zwischen den beiden Modellen 3 und 5 erzeugt ist, wodurch das Wegbrechen des Speisersnach
dem Gießen erleichtert ist Eine mit offenen Enden versehene Speiserhülse 9 ist über
dem Speisermodell 3 angeordnet und durch die Klemme 1 gehalten, und der Formkasten
7 wird mit Sand 10 gefüllt. Der Sand 10 wird dann unter hohem Druck kompaktiert,
und während des Kompaktiervorganges bewegt sich die Hülse 9 an dem Speisermodell
3 nach unten. Auf diese Weise wird optimales Kompaktieren des Sandes 10 in dem Bereich
unter der Speiserhülse 9 erzielt als Folge der Kompaktierbewegung der Hülse 9. Die
gebildete Oberform wird dann gewendet (Fig. 8), und das Speisermodell 3 wird herausgebrochen.
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Gemäß den Fig. 10 bis 14 wird ein zweiteiliges Speisermodell verwendet,
welches einen Grundteil 11 mit einer
Halteklemme 1 gemäß vorstehender
Beschreibung, und einen Kopfteil 12 aufweist. Eine Speiserhülse 9 ist über dem Grundteil
11 des Speisermodells angeordnet, welches an dem Gießmodell 5 befestigt ist, und
der Kopfteil 12 des Speisermodells ist an der Oberseite oder am Oberende der Hülse
9 angeordnet. Der Formkasten 7 wird mit Sand 10 gefüllt und der Sand 10 wird kompaktiert,
und während des Kompaktierens wird die Speiserhülse 9 durch den Kopfteil 12 des
Speisermusters nach unten in die beabsichtigte Stellung geschoben. Die beiden Teile
11 und 12 des Speisermusters werden dann entfernt, und ein Deckel 13 aus exothermem
und/oder aus wärmeisolierendem Material wird an der Oberseite der Speiserhülse 9
angeordnet, und der Raum 14 zwischen dem Deckel 13 und der Oberseite oder dem Oberende
der Form kann mit Formsand 15 gefüllt werden.
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Fig. 15 zeigt die Verwendung einer Kombination der Arten von Speisermodellen,
wie sie oben beschrieben sind, und zwar in einer einzigen Form.
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Fig. 16 zeigt ein Speisermodell 16 mit sich nach unten erstreckenden
Stahlfederblättern 17, und die Fig. 17 und 18 zeigen ein zweiteiliges Speisermodell
mit einem Kopfteil 18 und einem Grundteil 19, wobei an dem Grundteil 19 sich nach
unten erstreckende Rippen 20 gebildet sind.
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Gemäß Fig. 19 hat eine Speiserhülse 21 sich nach oben erstreckende
Stahlfederblätter 22, die an einem Ende 23 an der Innenwand 24 der Hülse 21 befestigt
sind.
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Gemäß Fig. 20 hat eine Speiserhülse 25 sich nach oben erstreckende
Metallklemmen 26, die an einem Ende 27 an der Innenwand 28 der Hülse 25 befestigt
sind. Das andere Ende 29 jeder Klemme 25 erstreckt sich in Richtung gegen die Mitte
des Hohlraumes 30 der Speiserhülse 25.
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Gemäß Fig. 21 besitzt eine Speiserhülse 31 Rippen 32 an der Innenwand
33, und diese Rippen- 32 sind mit der Hülse 31 einheitlich oder einstückig gebildet.
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