DE3635307A1

DE3635307A1 - Verfahren zur herstellung von giessformen

Info

Publication number: DE3635307A1
Application number: DE19863635307
Authority: DE
Inventors: Hasso Dipl Ing Hoeber; Heinz Dipl Ing Buettner; Ekkehard Dipl Ing Froehlich; Guenter Dipl Ing Juebner; Eberhard Dipl Ing Fischer
Original assignee: GISAG VEB
Current assignee: VEB GIESSEREI UND MASCHINENBAU "FERDINAND KUNERT",
Priority date: 1986-10-14
Filing date: 1986-10-14
Publication date: 1988-04-21
Also published as: CH671896A5

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gieß formen aus tongebundenen Formstoffen durch Verdichten des Form stoffs in einer schwingenden, aus Modellplatte, Formkasten und Füllrahmen bestehenden Kammer.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das verbreitetste Verfahren zur Herstellung von Gießformen ist das Rütteln mit gleichzeitigem und/oder nachfolgendem Pressen.

Die Verdichtung des Formstoffs geschieht beim Rütteln dadurch, daß die mit Formstoff gefüllte Kammer periodisch auf eine be stimmte Höhe angehoben, dann fallengelassen und der Fall schlag artig durch Aufprall der Kammer auf eine gegenläufig bewegte Masse verzögert wird. Die Verzögerung beträgt dabei bis über das 200fache der Erdgravitation.

Mit diesem Verfahren wird zwar eine gute Verdichtung erreicht, jedoch entsteht dabei eine erhebliche Schallemission, die moder ne arbeitshygienische Erfordernisse weit übersteigt.

Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Formstoff durch Pressen verdichtet und dabei die Fließfähigkeit des Formstoffs durch Vibration erhöht wird (z. B. DE-OS 28 43 598). Es ist auch vorgeschlagen worden, durch langsamen Druckaufbau bei einem definierten Druckgradienten das Verdichtungsergebnis zu verbes sern.

Mit diesem Verfahren konnten zwar gegenüber der Verdichtung nur durch Pressen die Preßkräfte und gegenüber der Mittelverdichtung die Schallemission gesenkt werden, jedoch wurde ein der Rüttel verdichtung vergleichbarer Verdichtungseffekt nicht erreicht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Gieß formen aus tongebundenen Formstoffen, das den modernen arbeits hygienischen Forderungen, insbesondere hinsichtlich der Schall emissionen, gerecht wird, das auf Maschinen mit geringem techni schen und energetischen Aufwand bei unproblematischer Bereit stellung der Energieform praktizierbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Gießformen für Gußstücke auch komplizierter Konfiguration durch Verdichtung tongebundener Formstoffe bei geringer Schallemission hergestellt werden können und das einem dem Rüttel- bzw. Rüttelpreßverdichten vergleichbaren Verdich tungseffekt erzielt. Das Verfahren soll auf Maschinen prakti zierbar sein, die die arbeitstechnischen Vorteile der bekannten Rüttel- bzw. Rüttelpreßmaschinen aufweisen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer ersten Stufe die Kammer in eine solche vorzugsweise harmonische Schwingung mit vertikaler Amplitude versetzt wird, die dem Formstoff eine periodische vertikale Wurfbewegung erteilt, bei der die Dauer einer Wurfperiode mindestens so lang wie eine Schwingperiode der Kammer wäre und die Wurfdauer durch eine ver tikale nach unten gerichtete Aufkraft auf den Formstoff so kor rigiert wird, daß das Zusammentreffen von Formstoff und Kammer boden (Modellplatte) in jeweiligen Nulldurchgang einer vollen deten Schwingperiode der Kammer erfolgt und in einer zweiten Stufe die Aufkraft wesentlich erhöht wird.

Mit einem derartigen Verfahren gelingt es, bei geringer Schall emission den Formstoff durch eine periodische schlagartige Ver zögerung beim Zusammenprall mit der Modellplatte zu verdichten, ohne daß große Massen aufeinanderschlagen, die beim Rüttelver dichten für die unzulässig hohe Schallemission ursächlich sind. Weiterhin weist dieses Verfahren den Vorteil auf, daß es auf Maschinen praktizierbar ist, die in ihrer Gestaltung den be kannten Rüttelpreßformmaschinen entsprechen und damit deren ar beitstechnische Vorteile genutzt werden können. Die erhöhte Preßkraft der zweiten Stufe bewirkt die vorteilhafte Verfesti gung des Formrückens, die beispielsweise zur Abformung von Spei sern und Eingußtümpeln erforderlich ist.

Vorteilhaft ist es, wenn in der ersten Stufe die Schwingungsgeschwin digkeit der Kammer bei einer Frequenz zwischen 15 und 50 Hz im Maximum mindestens 40 cm/s beträgt und die Aufkraft durch eine Auf last aufgebracht wird, die einen Druck auf den Formstoff in der Größe

p (MPa) = (27 . . . 370) . 10^-6 (MPa/cm) · Formstoffhöhe (cm)

ausübt.

Durch die Wahl dieser Parameter wird eine optimale Verdichtung erzielt, bei der die Wurfhöhe des Formstoffs relativ klein bleibt, so daß der Gasaustausch im periodisch entsprechenden Raum zwischen Formstoff und Kammerboden unproblematisch ist.

Zweckmäßig ist es, wenn die Auflast aus partiellen Einzelmassen besteht, die in seitlicher Reihenfolge zugeschaltet werden kön nen. Eine derartige Verfahrenswelle ermöglicht die partiell ge zielte Einstellung der gewünschten Formfestigkeit.

Vorteilhaft kann es sein, wenn in der zweiten Stufe die Kammer nicht mehr in Schwingung versetzt wird. Durch die damit erziel te Verkürzung der Vibrationsdauer ergibt sich eine weitere Ver ringerung des Dauerschallpegels. Zweckmäßig kann es sein, wenn ohne die zweite Stufe gearbeitet wird. Damit kann bei formtech nisch günstigeren Bedingungen die Zeit für die Formherstellung gesenkt und der technische Aufwand verringert werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel er läutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Diagramm einer Schwingungsperiode.

Bei der Ausführung des Verfahrens wird ein Formkasten und ein diesem zugeordneten Füllrahmen fest mit einer Modellplatte ver bunden und in die so gebildete Formkammer eine bestimmte Menge Formstoff vorzugsweise unter Nutzung der Schwerkraft eingefüllt. Nunmehr wird die Formkammer in der oben angegebenen Art und Wei se mittels geeigneter und an sich bekannter Antriebe in eine periodische Auf- und Abbewegung versetzt, wobei diese Bewegung vorzugsweise als harmonische Schwingung ausgebildet wird. Da durch wird der Formstoff periodisch, entsprechend der Beschleu nigung, die ihm durch die schwingende Kammer nach oben erteilt wird, hochgeworfen und fällt auf Grund der Erdgravitation wieder auf seine Unterlage (Modellplatte) zurück.

Eine optimale Verdichtung wird erzielt, wenn der Aufprall des Formstoffs zum Zeitpunkt der größten Geschwindigkeitsdifferenz zwischen fallendem Formstoff und aufwärts schwingender Kammer erfolgt. Dieser Zeitpunkt ist der Nulldurchgang einer vollendeten Schwingungsperiode (Fig. 1). Um zu gewährleisten, daß der Zusam menprall zu dieser Zeit stattfindet, werden erfindungsgemäß die Schwingparameter so eingestellt, daß eine Wurfperiode des Form stoffs mindestens genauso lang, bevorzugt länger, wäre als eine Schwingperiode der Modellplatte, aber durch eine Beschleunigung des Formstoffs nach unten zusätzlich zur Erdgravitation entspre chend verkürzt wird. Dies geschieht durch eine Aufkraft, die zweckmäßigerweise mittels einer auf den Formstoff aufgelegten Masse aufgebracht wird.

Es wurde gefunden, daß eine optimale Verdichtung erzielt wird, wenn die Schwinggeschwindigkeit der Kammer im Maximum mindestens 40 cm/s und die Frequenz 15 bis 50 Hz beträgt, wobei die Aufkraft in Abhängigkeit von der Formstoffhöhe einen Druck auf die Ober seite des Formstoffs in der Größe von

p (MPa) = (27 . . . 370) · 10^-6 (MPa/cm) · Formstoffhöhe (cm)

ausübt.

Nach Erreichen eines diesem Verdichtungsregime entsprechenden plastischen Verdichtungszustandes des Formstoffs wird der Preß druck vorzugsweise auf 0,2 MPa erhöht, um auch dem Formrücken eine ausreichende Festigkeit zu verleihen. Während dieser Nachver dichtung ist die Schwingung der Formkammer nicht mehr erforderlich, da dadurch eine nennenswerte Verdichtungszunahme nicht mehr be wirkt wird.

Werden an den Formrücken keine besonderen Anforderungen an die Festigkeit gestellt, kann die zweite Stufe des Verfahrens, nämlich die Druckerhöhung auf mindestens 0,2 MPa entfallen.

Bei dem Anwendungsbeispiel wurde ein Formstoff aus einem Gemisch von
48,5% Quarzsand, 48,5% Umlaufsand, 0,3% Dextrin und 2,7% Ben tonit bei einem Wassergehalt von 1,95% in einem Formkasten mit der Grundfläche von 500 × 600 mm und einer Höhe von 300 mm in eine Schwingung von 26 Hz bei einer Amplitude von 4,1 mm versetzt. Dabei wirkte eine Aufkraft von 180 kp. Der Verdichtungsvorgang war nach 1,5 s beendet. Während der Verdichtungszeit betrug der max. Lärmpegel im Bedienbereich 93 dB (AS). Es erfolgt kein Nachpressen mit erhöhter Aufkraft. Die auf diese Weise hergestell ten Gießformen wiesen die gleichen formtechnischen Eigenschaften auf wie die nach dem lärmintensiven Rüttel-Preßverfahren herge stellten.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Gießformen aus tongebundenen Formstoffen in einer aus Modellplatte, Formkasten und Füll rahmen bestehenden Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Stufe die Kammer in eine solche vorzugsweise harmoni sche Schwingung mit vertikaler Amplitude versetzt wird, die dem Formstoff eine periodische vertikale Wurfbewegung erteilt, bei der die Dauer einer Wurfperiode mindestens so lang wie eine Schwingperiode der Kammer wäre und die Wurfdauer durch eine vertikale nach unten gerichtete Aufkraft auf den Form stoff so korrigiert wird, daß das Zusammentreffen von Form stoff und Kammerboden im jeweiligen Nulldurchgang einer voll endeten Schwingungsperiode der Kammer erfolgt, und in einer zweiten Stufe die Aufkraft wesentlich erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinggeschwindigkeit der Kammer bei einer Frequenz zwischen 15 und 50 Hz im Maximum mindestens 40 cm/s beträgt und die Aufkraft durch eine Auflast aufgebracht wird, die einen Druck auf den Formstoff in der Größe p (MPa) = (27 . . . 370) · 10^-6 (MPa/cm) · Formstoffhöhe (cm)ausübt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflast aus partiellen Einzelmassen besteht, die in seit licher Reihenfolge zugeschaltet werden können.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der 2. Stufe die Kammer nicht mehr in Schwingung ver setzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ohne die 2. Stufe gearbeitet wird.