DE3725680A1 - Vorrichtung zum herstellen von giesskernen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Kernen gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung herzustellende Kerne werden in der Gießereitechnik vielfach angewendet als die Mittel, mit denen beim Gießen eines Werkstückes Hohlräume im Werkstückes hergestellt werden können. Solche Kerne bestehen in der Regel aus aufbereitetem Sand, und die Erfindung befaßt sich mit einer Vor­ richtung, mit der solcher Sand in einer Kernherstellungsmaschine ("Kernschießmaschine") in Kernformen eingebracht werden kann. In verkürzter Ausdrucksweise handelt es sich um eine Ausschußdüse, von denen im Regelfall mehrere, häufig bis zu 80 Stück, in einer Düsenplatte gehalten sind, die oberhalb eines Werkzeuges, das im Regelfall aus einem Kernkastenoberteil und einem Kernkastenunter­ teil besteht, angeordnet ist. Während des Betriebes nehmen Werk­ zeug und Düsenplatte stark unterschiedliche Temperaturen an, in­ dem das Werkzeug beheizt wird, wähend die Düsenplatte Umgebungs­ temperatur hat oder sogar gekühlt wird. Im allgemeinen hat wäh­ rend des Betriebes das Werkzeug (Kernkästen) eine Temperatur zwischen 220 und 350°C, während die Temperatur der Düsenplatte bei 10 bis 20°C liegt. Da nun die sogenannten Ausschußdüsen in der Düsenplatte gehalten sind und ihre Auslaßöffnungen möglichst spiellos dem Werkzeug zugeordnet sind, um den Sand zuverlässig und verlustarm in das Werzeug bringen zu können, muß in den Dü­ sen die Temperaturdifferenz zwischen Düsenplatte bzw. oberem Düsenende und Werkzeug bzw. unterem Düsenende ausgeglichen wer­ den.

Dem Problem ist noch relativ einfach beizukommen, wenn beim Schießen von Gußkernen Einschußzapfen in Kauf genommen werden. In diesem Fall können die Ausschußdüsen nämlich flach auf dem Werk­ zeug bzw. dem oberen Kernkasten aufgesetzt werden, wobei ledig­ lich zwischen dem Düsengehäuse und der Werkzeugoberseite eine Dichtung vorgesehen werden muß, die Längenänderungen der Düse kompensiert, wobei diese Längenänderungen obendrein noch relativ gering sind, weil ja die Düse nicht in das beheizte Werkzeug eintaucht, ihr unteres Ende deshalb nur geringfügig über die Temperatur am oberen, in der Düsenplatte gehaltenen Ende hinaus erwärmt wird. Anders sind die Verhältnisse jedoch bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Ausschußdüse in eine entsprechende Öffnung des Werkzeuges hineinragt. Dabei steigt mit steigender Temperatur die Längendifferenz zwischen einzelnen, in einer Düsenplatte gehaltenen Ausschußdüsen mit größer werdendem Abstand der Düsen voneinander, zwischen heißem Werkzeug (Kern­ kasten) einerseits und kühler, gegebenenfalls gekühlter Düsen­ platte andererseits. Die Folgen sind Undichtigkeiten zwischen Ausschußdüsen und Düsenöffnung im Werkzeug, was zur Folge hat, daß das Medium beim Schuß durch diese Undichtigkeit mit hoher Geschwindigkeit austritt. Verschleiß von Werkzeug und Ausschuß­ düsen sowie Unfallgefahren sind die Folge.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ausschußdüse einer gattungs­ gemäßen Vorrichtung so auszugestalten, daß Temperaturdifferenzen gefahrlos kompensiert werden können.

Der Lösung der Aufgabe dienen die Merkmale des Kennzeichnungs­ teiles des Anspruches 1. Die Merkmale der Unteransprüche gestal­ ten die Erfindung weiter aus.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert; in der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Ausschußdüse als Mittellängsschnitt, wie sie zur Anwendung kommt, wenn ein Einschußzapfen in Kauf genommen wird,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Lösung als Mittellängsschnitt,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-B in Fig. 2.

Bei der Lösung gemäß Fig. 1 ist über dem Werkzeug 1, das das Kernkastenoberteil eines zweiteiligen Kernkastens, der horizon­ tal geteilt ist, ist, die Ausschußdüse 2 einer nicht dargestell­ ten Kernschießmaschine angeordnet, durch die der Formsand 3 in den Formhohlraum 4 eingeschossen wird, um so einen Gießkern gewoller Kontur zu erzeugen. Die dargestellte Ausschußdüse 2 ist eine von mehreren Ausschußdüsen, die in einer Düsenplatte 5 gehalten sind. Die Düsenplatte 5 ist mittels je einer Büchse 6 auf je eine Ausschußdüse 2 aufgesetzt und legt diese dabei mit ihrer unteren Stirnseite an die Oberseite des Kernkastenober­ teiles bzw. Werkzeuges 1 an. Die Düse 2 liegt teilweise lose auf dem Werkzeug 1 auf, am äußeren Umfang eines Radialflansches stützt sich die Düse über einen elastischen Dichtungsring 7 auf dem Werkzeug 1 ab. Eine Nutführung 8 zwischen Außenseite der Düse 2 und Innenseite der in die Düsenplatte 5 eingeschweißten Büchse 6 verhindert ein Drehen der Düse 2 in der Platte 5, läßt jedoch begrenzt Verstellbewegungen der Düse 2 gegenüber der Platte 5 in Düsenschießrichtung zu. Mit ihrem Gewicht hält die Düsenplatte 5 die Ausschußdüsen 2 so in Anlage an dem Werkzeug 1, daß die Dich­ tung 7 ein Entweichen von Sand 3 verhindert, der in das Werkzeug eingeschossen werden soll. In der Düsenplatte 5 ist quer zu den Ausschußdüsen 2 ein Kühlkanal 9 angeordnet, durch den ein Kühl­ fluid zwangsgeführt wird, das der Kühlung der Düsenplatte 5, der Büchse 6 und des oberen Teiles der Ausschußdüse 2 dient. Dem­ gegenüber wird das Werkzeug 1 erwärmt, um den Sandhärteprozeß zu begünstigen. Da eine unmittelbare Berührung zwischen der Aus­ schußdüse 2 und dem Werkzeug 1 allenfalls im Bereich der kleinen Ringfläche 10 um die Bohrung 11 herum erfolgt, ist der Einfluß der Temperatur des Werkzeuges 1 auf die Düse 2 gering, es werden allenfalls geringe Wärmedehnungen der Düse zu beobachten sein, und diese werden wegen der geschilderten Anordnung der Düse ohne Einfluß auf die Düsenplatte sein, Wärmespannungen zwischen den Ausschußdüsen, der Düsenplatte und dem Werkzeug werden nicht auftreten. Soll der Einschußzapfen 12 nicht in Kauf genommen werden, so muß die Ausschußdüse in das Werkzeug 1 eintauchen, und eine solche Lösung ist bei der Erfindung vorausgesetzt und in Fig. 2, 3 dargestellt.

Die Ausschußdüse ist bis zum Formhohlraum 4 in das Werkzeug 1 eingeführt, so daß sich ein Einschußzapfen nicht ausbildet. Die Ausschußdüse besteht aus dem Düsenoberteil 2 a und dem Düsenmund­ stück 2 b, wobei, wie die Ausschußdüse 2 in Fig. 1, auch hierbei die beiden Teile 2 a, 2 b aus einem temperaturleitenden, bei Tempe­ raturänderungen sich kontrahierenden oder expandierenden Material bestehen, vorzugsweise aus einem Metall, um lange Standzeiten gewährleisten zu können.

Das Düsenoberteil 2 a ist in der Düsenplatte 5 ausbaubar gehalten, indem es durch eine Bohrung der Düsenplatte hindurchgesteckt ist und mit einem oberen Radialflansch in einer tellerförmigen Er­ weiterung der Bohrung über einen Dichtungsring 13 aufliegt und durch mindestens eine Schraube 14 gesichert ist. Mit seinem unteren Ende ragt das Düsenoberteil 2 a in eine Hülse 15 hinein, die mit einem oberen Radialflansch unter Zwischenschaltung eines Dichtungsringes 16 an der Unterseite der Düsenplatte 5 anliegt und mit einer Anzahl von Schrauben 17 in dieser Position gehalten ist. Am unteren Ende ist die Hülse 15 nach innen eingezogen, und sie ragt mit dem so gebildeten Rand 18 in eine Ringnut 19 des ohne dabei jedoch einen Anpreßdruck zu erzeugen, der begrenzte Querbewegungen des Düsenmundstückes 2 b gegenüber dem Düsenober­ teil 2 a wesentlich behindern würde. Um eine solche "schwimmende" Lagerung des Düsenmundstückes an dem Düsenoberteil zu ermögli­ chen, ist die Ringnut 19 höher als der Rand 18 dick ist, so daß zwischen den Unterseiten des Randes 18 und der Nut 19 ein verti­ kales Spiel vorliegt. Besteht zwischen dem Rand 18 und der Ring­ nut 19 ein horizontales Spiel, besteht zwischen dem Außenumfang des Düsenmundstückes 2 b und der Hülse 15 oberhalb von Rand 18 und Ringnut 19 ein horizontales Spiel, ragt das Düsenmundstück 2 b am unteren Ende frei aus der Hülse 15 heraus und ist der Anlage­ druck zwischen Düsenmundstück 2 b und Düsenoberteil 2 a in der oben beschriebenen Weise gering.

Das untere Ende des Düsenmundstückes 2 b ist kegelstumpfförmig ausgebildet und liegt am entsprechend kegelstumpfförmigen inneren Ende der Bohrung des Werkzeuges an, die die Ausschußdüse 2 a, 2 b aufnimmt. Dadurch erfolgt ein unmittelbarer Wärmeübergang zwi­ schen Werkzeug 1 und Düsenmundstück 2 b, das infolgedessen in erheblichem Maße sein Volumen und seine Außenabmessung verändert, was ohne die Erfindung zu erheblichen Wärmespannungen führen müßte, da die Düsenplatte 5 wiederum gekühlt ist und in diese Kühlung das Düsenoberteil 2 a bewußt einbezogen ist und an diesem Kühlprozeß das Düsenmundstück 2 b einbezogen ist, so daß dieses einerseits der Einwirkung des beheizten Werkzeuges 1, anderer­ seits der Kühlung von Düsenplatte 5 und Düsenoberteil 2 a ausge­ setzt ist.

Bekannte Düsen, die in das Werkzeug eintauchen, um keinen Ein­ schußzapfen entstehen zu lassen, weisen am Düsenmundstück ein elastisches Dichtungselement auf. Dieses Dichtungselement ist in der Regel aus hitzebeständigem Kunststoff hergestellt. Der Deh­ nungsunterschied zwischen "kalter Düsenplatte" und "heißem Kern­ kasten bzw. Werkzeug" wird hier duch Verformung der elastischen Dichtung aufgefangen. Diese Dichtungen sind jedoch durch mecha­ nische Verformung und hohe Temperatur sehr verschleißintensiv. Trotz hitzebeständiger Werkstoffe müssen solche Dichtungen in der Regel nach einer Schicht Betriebszeit ausgewechselt werden. Da die Werkzeuge, wie erwähnt, oft bis zu 80 Ausschußdüsen besitzt, ist leicht einzusehen, daß dadurch hohe Kosten entstehen.

Die gekühlte Ausschußdüse mit schwimmend gelagertem metallischem Düsenmundstück 2 b gemäß der Erfindung beseitigt diese Nachteile. Das Düsenmundstück 2 b ist so toleriert, daß es zwischen den Teilen 15 und 2 a leicht beweglich ist. Der Luftspalt zum Düsen­ oberteil 2 a ist dabei so gering, daß der zu verarbeitende Kern­ sand nicht austreten kann. Außerdem wird das Düsenmundstück 2 b mit dem Werkzeug 1 nach Erreichen der Betriebstemperatur und seiner Endkontur gegen das Düsenoberteil zusätzlich angelegt, so daß eine zusätzliche Sicherung gegen Kernsandverlust gegeben ist, ohne daß vorher unerwünschte Verspannungskräfte sich ausgebildet haben. Der Kernsand ist dabei nur als Beispiel für das bei der Kernherstellung zu verarbeitende Medium genannt.

Die Kühlung der Düsenplatte 5 und des Düsenoberteiles 2 a erfolgt dadurch, daß ein strömendes Kühlmedium durch einen Zuführungs­ kanal 20 in der Düsenplatte 5 einem Ringraum 21 zwischen Düsen­ oberteil 2 a und Hülse 15 zugeführt wird, von dort durch einen Verbindungskanal 22 in einen gegenüber dem Ringraum 21 um 180°C versetzten zweiten Ringraum 23 zwischen Düsenoberteil 2 a und Hülse 15 gelangt und von dort über einen Abführungskanal 24 in der Düsenplatte 5 zum weiteren Einsatz abgeführt wird. Die beiden Ringräume 21 und 23 werden durch Abflachungen des ansonsten zylindrischen Düsenoberteiles 2 a, das koaxial in der zylindri­ schen Hülse 15 angeordnet ist, erzielt (Fig. 3). Die Querverbin­ dung 22 ist eine in Umfangsrichtung des Düsenoberteiles 2 a ver­ lauende Nut im Mantel des Düsenoberteiles nahe dem unteren Ende des Düsenoberteiles, die von der Hülse 15 geschlossen ist und deren Enden in den Ringräumen 21, 23 liegen.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Herstellen von Gießkernen in einem beheizten Werkzeug, wobei zumindest eine Kernwerkstoffausschußdüse am oberen Ende in einer während des Schießvorganges relativ kühl bleibenden Düsenplatte gehalten ist und mit dem unteren Ende in das Werkzeug eintaucht, dessen Arbeitstemperatur wesentlich höher ist als die Temperatur der Düsenplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernwerkstoffausschußdüse aus einem gekühlten Düsenoberteil (2 a) und einem schwimmend gela­ gerten Düsenmundstück (2 b) besteht und daß Düsenoberteil und Düsenmundstück aus einem wärmeleitenden, sich bei Temperatur­ änderungen verformendem Material bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwimmende Lagerung des Düsenmundstückes (2 b) am Düsenoberteil (2 a) innerhalb des Werkzeuges (1) liegt und Kühlmittel zur Kühlung des Düsenoberteiles bis nahe an die Lagerung herangeführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenoberteil (2 a) starr und weitgehend spiellos in der Düsenplatte (5) gehalten ist und in einer Hülse (15) in das Werkzeug (1) hineingeführt ist, die mittels eines unteren Randes (18) das Düsenmundstück (2 b) mit seinem oberen Ende am unteren Ende des Düsenoberteiles in Anlage hält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Düsenmundstück (2 b) und Düsenoberteil (2 a) mit glatten, ebenen Flächen aneinanderliegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenmundstück (2 b) unter Einhaltung eines radialen Dehnspaltes (19) in der Hülse (15) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (18) am unteren Ende der Hülse (15) in eine Ring­ nut (19) des Düsenmundstückes (2 b) eingreift, wobei der Rand mit seiner Oberseite an der oberen Horizontalfläche der Ring­ nut spiellos anliegt, um die Hülse in Anlage am Düsenoberteil (2 a) zu halten, während zwischen der Unterseite des Randes und der unteren Horizontalfläche der Ringnut des Düsenmundstückes ein Dehnungsspalt eingehalten ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (15) und das Düsenoberteil (2 a) lösbar mit der Düsenplatte (5) verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenoberteil (2 a) mit einem Radialflansch an der Oberseite, die Hülse (15) mit einem Radialflansch an der Unterseite der Düsenplatte (5) anliegt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenoberteil (2 a) mit einem strömenden Kühlmittel gekühlt wird, das einem Kühlmittelzuführungskanal (21) des Düsenoberteiles durch einen Kühlmittelzuführungskanal (20) der Düsenplatte (5) zugeführt wird und mittels eines Kühlmittel­ abführungskanales (23) des Düsenoberteiles in einen Kühlmittel­ abführungskanal (24) der Düsenplatte abgeführt wird, wobei die Kühlmittelführungskanäle des Düsenoberteiles durch einen Ver­ bindungskanal (22) miteinander in Verbindung stehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Düsenoberteil (2 a) konzentrisch und radial weitgehend spiellos in der als Hohlzylinder ausgebil­ deten Hülse (15) angeordnet ist und die Kühlmittelführungs­ kanäle (21, 23) des Düsenoberteiles durch um 180°C gegenei­ nander versetzte Abflachungen des Düsenoberteilmantels gebil­ det sind, während der Verbindungskanal (22) ein in Umfangs­ richtung verlaufender, mit beiden Enden in den Kühlmittel­ zuführungskanal bzw. den Kühlmittelabführungskanal mündet und eine Rinne im Düsenoberteilmantel ist, die von der Innenwand der Hülse geschlossen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (15) sowohl mit radialem als auch mit axialem Spiel in eine Bohrung des Werkzeuges (1) hineinragt, die ein konisches zum Kernbildungsraum (4) des Werkzeuges zulaufendes unteres Ende hat, an dem das Düsenmundstück (2 b) mit einem entsprechend konischen unteren Ende anliegt.