DE3502167A1 - Verfahren und vorrichtung zum giessen mittels verlorener schaumstofform mit kern aus gebundenem sand - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Gießen mittels verlorener
Schaumstofform mit Kern aus gebundenem Sand

Die Erfindung betrifft ein Gießverfahren und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen unter Vorsehen eines Sandkernes an einem Bereich eines Formmodelles aus Schaumstoff, der nicht vollständig mit losem Sand gefüllt werden kann.

Beim Gießen mit verlorener Schaumstofform handelt es sich bei dem Formmodell, das den gewünschten Formhohlraum im Sand bildet, um ein Schaumstoffmodell, das verdampft, wenn es in Berührung mit dem geschmolzenen Metall kommt. Dieses Modell braucht daher vor dem Gießen nicht aus dem Sand herausgenommen zu werden. Da das Schaumstoffmodell nicht aus dem Sand vor dem Gießen herausgenommen wird, braucht der Formkasten nicht in zwei Teile, nämlich in einen Ober- und Unterkasten aufteilbar sein und kann das Formmodell eine kompliziertere Ausbildung als bei herkömmlichen aus Ober- und Unterkasten bestehenden Formkästen haben.

Ein Gießverfahren mit verlorener Schaumstofform umfaßt das Einsetzen des Schaumstoffmodelles in den Formkasten, das Verdichten von Sand längs des Formmodelles und das Eingießen von geschmolzenem Metall in das Modell. Das geschmolzene Metall bewirkt ein Verdampfen des Schaumstoffmodelles. Nach Abkühlung des Metalles wird das Gußstück aus dem Sand herausgenommen.

Sand wird gewöhnlich längs des Formmodelles verdichtet, indem man losen Sand in den Formkasten einfüllt, so daß er das Modell umgibt, und dann den losen Sand unter Verdichtung unter Schwingungen versetzt.

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Da komplizierte Modellkonfigurationen mit verlorenen Schaumstoff ormen möglich sind, ist es manchmal schwierig, losen Sand in gewisse Bereiche des Schaumstoffmodelles hineinzubringen und dort zu verdichten. Z.B. fließt schwingender Sand nicht ohne weiteres bergaufwärts, so dass es schwierig ist, den Sand in einen Bereich hineinzubringen, der sich oberhalb der umgebenden Fläche, z.B. einer Ausnehmung in der oberen Oberfläche einer Passage erstreckt.

Wenn Sand nicht vollständig an sämtlichen Stellen des

Schaumstoffmodelles verdichtet werden kann, hat das durch

das Modell gebildete Gußstück nicht die gewünschte Formgebung.

Bekannte Verfahren zum Verdichten von Sand an einer Stelle einer Passage, in der Sand nicht ohne weiteres hineinfließt, umfassen das Ausfüllen der gesamten Passage mit einem Kern aus gebundenem Sand. Der Sand kann mittels eines Harzes oder Klebstoffes gebunden werden.

Eine bekannte Verwendung von solchen Sandkernen erfolgte in Verbindung mit Schaumstofformmodellen zur Abstützung großer Kerne in Formen aus gebundenem Sand. Ein bekanntes Verfahren zur Schaffung eines gebundenen Sandkernes in der Passage eines Schaumstoff-Formmodelles umfaßt das "Schäumen" des Modelies um den Sandkern und das Aushärten des erstarrten Kernes in der Passage des Schaumstoffmodelles. Diese Verfahren ergeben im allgemeinen relativ große Sandkerne.

Ein Nachteil großer Sandkerne besteht darin, daß sie große Mengen an Gas bei Berührung mit dem geschmolzenen Metall entwickeln, was zu eine porösen Gußstück führt. Ein weiterer Nachteil großer Sandkerne ist die Abgabe von Harzen und/oder Klebstoffen in den umgebenden Sand, was die Lebensdauer des Sandes verringert, da diese Verunreinigungen die Fließfähig-

- 5 keit des Sandes herabsetzen.

Zum Stand der Technik wird auf folgende US-Patentschriften verwiesen: 4 077 458, 4 281 705, 4 276 922, 309 811, 51 366. Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Schaumstoff-Formmodelles für Gießzwecke geschaffen, das einen Bereich aufweist, in den loser Sand nicht ohne weiteres hineinfließt, wenn der Sand längs des Formmodelles verdichtet wird. Das Verfahren umfaßt die Befestigung eines gebundenen Sandkernes am Schaumstoff-Formmodell dergestalt, daß der gebundene Sandkern nur den Bereich des Modelles einnimmt, in den der Sand nicht ohne weiteres hineinfließt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Befestigen des Sandkernes am Modell durch Kleben.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt ferner, daß man das

Schaumstoff-Formmodell in einen Formkasten positioniert, das

Modell mit Sand umgibt und den Sand längs des Modelles und des gebundenen Sandkernes verdichtet.

Gemäß einer anderen Weiterbildung ist am gebundenen Sandkern eine Einrichtung befestigt, um den gebundenen Sandkern in dem Sand zu verankern, der längs des Modelies und des Kernes verdichtet wird, so daß das Verfahren weiter den Schritt des Verdichtens des Sandes längs der Verankerungseinrichtung umfaßt.

Durch die Erfindung wird ferner eine Formmodellanordnung zum Vergießen von geschmolzenem Metall in Sand geschaffen. Die Anordnung umfaßt ein Schaumstoff-Formmodell mit einem Bereich, in den der lose Sand nicht ohne weiteres hineinfließt, wenn der Sand längs des Modelies verdichtet wird, und einen gebundenen am Modell dergestalt befestigten Sandkern, daß er nur den Bereich des Modelies einnimmt, in den

der Sand nicht ohne weiteres hineinfließt.

Gemäß einer Weiterbildung ist der gebundene Sandkern mit dem Schaumstoff-Formmodell verklebt.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß an dem gebundenen Sandkern eine Einrichtung zur Verankerung des Sandkernes im Sand befestigt ist, der längs des Modelles und Sandkernes verdichtet wird. Die Verankerungseinrichtung kann gemäß einer anderen Weiterbildung einen integral mit dem Sandkern verbundenen Ansatz darstellen, der sich in den längs des Kernes verdichteten Sand hineinerstreckt .

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Abmessung des beim Schaumstoff-Formmodell verwendeten gebundenen Sandkernes minimal ist. Dadurch wird die Menge an Gas minimiert, das entsteht, wenn der gebundene Sandkern in Berührung mit dem heißen Metall kommt, so daß auch die Porosität des Gußstückes herabgesetzt wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß infolge der Minimierung der Abmessung des gebundenen Sandkernes auch die Menge an Harz und/oder Klebstoff verringert ist, die in den umgebenden Sand gelangen kann, so daß der Sand eine verlängerte Lebensdauer hat. Infolge der minimalen Abmessung des gebundenen Sandkernes verringert sich auch der Aufwand an Zeit und Material, der für die Herstellung des Sandkernes notwendig ist, was Zeit und Geld einspart.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein Verkleben des gebundenen Sandkernes mit dem Schaumstoff- ■ Formmodell vorgesehen ist. Ein anderes wichtiges Merkmal ist in der Einrichtung zu sehen, die verhindert, daß der gebundene Sandkern eine Bewegung vornimmt, wenn das Schaumstoff-Formmodell längs des Kernes verdampft.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine quergeschnittene Ansicht eines in einem Formkasten angeordneten und von Sand umgebenen SchaumstoffFormmodelles mit einem Bereich, in den der Sand nicht ohne weiteres hineinfließt/

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Formmodell nach Fig. 1,

Fig. 3 eine quergeschnittene Ansicht des Schaumstoff-Formmodelles mit an dessen Bereich, in den der Sand nicht ohne weiteres hineinfließt, befestigtem gebundenen Sandkern mit einem integral angeformten Ansatz,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 3 gezeigten Sandkernes,

Fig. 5 eine Unteransicht des in Fig. 4 gezeigten Sandkernes, und

Fig. 6 eine quergeschnittene Ansicht des Schaumstoff-Formrnodelles und des von Sand umgebenen daran befestigten Sandkernes.

Vor näherer Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen und gezeigten konstruktiven Details und auf die erwähnte Anwendung beschränkt ist.

Fig. 1 zeigt ein Gießformmodell 10 aus Schaumstoff, das in einem Formkasten 12 angeordnet und von Sand umgeben ist. Das Schaumstoffmodell 10 hat einen Bereich 14, in den schwingen-

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der Sand nicht ohne weiteres hineinfließt. Wie am besten aus Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, ist dieser Bereich 14 eine Ausnehmung in der oberen Fläche einer im Modell 10 vorgesehenen Passage. Der Sand fließt horizontal in die Passage und füllt deren überwiegenden Teil aus, jedoch wird er nicht in den konkaven Bereich 14 der Passage fließen, da Sand nicht ohne weiteres bergaufwärts strömen kann.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Befestigung eines Kernes aus gebundenem Sand an einem Gießformmodell aus Schaumstoff, um einen Bereich des Gießformmodelles zu füllen, in den Sand nicht ohne weiteres hineinfließt. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der gebundene Sandkern 16 am konkaven Bereich 14 des Modelles 10 befestigt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der gebundene Sandkern 16 mit dem Modell 10 verklebt, obgleich der Kern 16 auch durch eine herkömmliche Maßnahme , z.B. durch Preßsitz, eine Schwalbenschwanzverbindung oder eine Keilverbindung mit dem Schaumstoffmodell verbunden sein könnte.

Durch Befestigung des gebundenen Sandkernes 16 am Schaumstoffmodell 10 nur an dem Bereich 14, in den der Sand nicht hineinfließt, wird die Abmessung des Sandkernes 16 so klein wie möglich gehalten. Dies ist vorteilhaft, da gebundene Sandkerne bei Berührung mit dem geschmolzenen Metall leicht Gase abgeben, die zu Porositäten im Gußstück führen können. Die Minimierung der Abmessung des gebundenen Sandkernes minimiert die Entwicklung von Gasen und die daraus resultierende Porosität des Gußstückes.

Der gebundene Sandkern 16 kann z.B. durch ein Harz oder einen Klebstoff zusammengehalten sein. Verfahren zum Herstellen gebundener Sandkerne sind bekannt und brauchen hier nicht erneut erläutert zu werden.

Wenn das Schaumstoff-Formmodell 10 und der daran befestigte gebundene Sandkern 16 von verdichtetem Sand umgeben sind, wird das geschmolzene Metall in das Modell 10 eingegossen. Das Schaumstoffmodell 10 verdampft und der Sand und der gebundene Sandkern 16 bilden das gewünschte Gußstück.

Eine Schwierigkeit, die bei der Verwendung eines gebundenen Sandkernes an einem Bereich eines Schaumstoff-Formmodelles auftritt, besteht darin, daß der gebundene Sandkern leicht versetzt werden kann, sobald das umgebende Schaumstoffmodell verdampft. Um diesem Problem zu begegnen, sieht die Erfindung eine am gebundenen Sandkern 16 befestigte Einrichtung 18 zur Befestigung des Sandkernes 16 im Sand vor, der um das Modell 10 und den gebundenen Sandkern 16 verdichtet wird. Obgleich verschiedene geeignete Einrichtungen 18 für die vorliegenden Zwecke verwendet werden könnten, umfaßt bei der in Fig. 3 bis 6 gezeigten Konstruktion diese Einrichtung 18 einen integral am gebundenen Sandkern 16 befestigten Ansatz 20, der sich in den längs des Kernes 16 vorgesehenen verdichteten Sand hineinerstrecken kann.

Bei der gezeigten Konstruktion stellt der Ansatz 20 ein integrales Teil des gebundenen Sandkernes 16 dar, doch könnte der Ansatz 20 auch ein getrenntes Teil sein, das am gebundenen Sandkern 16 befestigt wird. Wie am besten aus Fig. 4 und 5 zu entnehmen ist, erstreckt sich der Ansatz 20 von der Unterseite des gebundenen Sandkernes 16 nach außen, und hat der Ansatz eine Hinterschneidung, so daß der längs des Ansatzes 20 verdichtete Sand zu einer festen Positionierung des Ansatzes führt.

Ein bevorzugtes Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Befestigung des gebundenen Sandkernes 16 am Formmodell 10 aus Schaumstoff dergestalt, daß der gebundene Sandkern 16 nur den Bereich 14 des Modelles 10 einnimmt, in

den der Sand nicht ohne weiteres hineinfließt. Der am Modell 10 befestigte Sandkern 16 ist in Fig. 3 gezeigt.

Bei dem bevorzugten Beispiel umfaßt das Verfahren ferner die Positionierung des Formmodelles 10 im Formkasten 12, das Umgeben des Modelles 10 mit Sand und das Verdichten des Sandes längs des Modelles 10 und des gebundenen Sandkernes 16. Das Positionieren, Umgeben und Verdichten sind bekannte Verfahrensschritte, die nicht näher erläutert werden brauchen.

Wenn diese Schritte durchgeführt sind, steht das Formmodell 10 aus Schaumstoff bereit für die Ausbildung des Gußstückes. Beim Eingießen des geschmolzenen Metalles in das Modell 10 verdampft dieses und bildet der verdichtete Sand und der gebundene Sandkern 16 das gewünschte Gußstück. Wegen der kleinen Abmessung des gebundenen Sandkernes 16 wird nur sehr wenig Gas erzeugt, wenn das geschmolzene Metall in Berührung mit dem Sandkern 16 kommt und ist demzufolge die durch die Entwicklung der Gase bedingte Porosität des Gußstückes minimal. Der gebundene Sandkern 16 erfährt keine Bewegungen, wenn das Schaumstoffmodell 10 verdampft, da der Ansatz 20 den gebundenen Sandkern 16 im umgebenden verdichteten Sand verankert.

Claims (8)

Patentanwälte DiPL.-Iree-.-Hv^EiCKMäTNN/DrPL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel 8000 MÜNCHEN 86 23, J^. 1985 POSTFACH 860 820 MDHLSTRASSE 22 TELEFON (0 89) 98 03 52 TELEX 522621 TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÖNCHEN Sdt./ht. Outboard Marine Corporation 100 Sea-Horse Drive Waukegan, Illinois 60085/V.St.A. Verfahren und Vorrichtung zum Gießen mittels verlorener Schäumstofform mit Kern aus gebundenem Sand Patentansprüche

1.) Verfahren zum Herstellen eines Gießformmodelles aus schaumstoff mit einem Bereich, in den loser Sand nicht ohne weiteres hineinfließt, wenn der Sand längs des Formmodelles verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Kern aus gebundenem Sand am Formmodell dergestalt befestigt, daß er nur den Bereich des Formmodelles einnimmt, in den der Sand nicht ohne weiteres hineinfließt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Sandkernes am Formmodell durch Kleben erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Formmodell in einem Formkasten positioniert, das Formmodell mit Sand umgibt und den Sand längs des Formmodelles und des Sandkernes verdichtet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sandkern eine an ihm befestigte Einrichtung zur Verankerung des Sandkernes im längs des Formmodelles und des Sandkernes zu verdichtenden Sand aufweist, und daß ferner der Sand längs der Verankerungseinrichtung verdichtet wird.

5. Formmodellanordnung für das Gießen geschmolzenen Metalls in Sand, gekennzeichnet durch ein Formmodell (10) aus Schaumstoff mit einem Bereich (14), in den loser Sand nicht ohne weiteres hineinfließt, wenn der Sand längs des Formmodelles verdichtet wird, und einen am Formmodell dergestalt befestigten Kern (16) aus gebundenem Sand, daß der Kern nur den Bereich des Formmodelles einnimmt, in den der Sand nicht ohne weiteres hineinfließt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sandkern (16) mit dem Formmodell (10) aus Schaumstoff verklebt ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sandkern (16) eine an ihm befestigte Einrichtung zur Verankerung des Sandkernes im Sand aufweist, der längs des Formmodelles und des Sandkernes verdichtet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verankerung des Sandkernes (16) einen integral am Sandkern befestigten Ansatz (18) umfaßt, der sich in den längs des Kernes verdichteten Sand hineinerstreckt.