DE3728687A1 - Verfahren und vorrichtung zum entkernen von gussstuecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein maschinelles Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von lnnenkernen aus Guß­ stücken nach dem Erhärten des Gießmetalls.

Innenkerne sind Körper aus Kernsand, die die Innenkonturen von Gußstücken aufweisen. Sie müssen eine relativ hohe Festigkeit besitzen, damit sie den Kräften, die beim Gießen und insbesondere beim Erkalten auftreten, widerstehen können. Andererseits sollen sie aber auch leicht zerfallen, damit das Gußstück beim Putzen leicht vom Kern befreit werden kann.

In komplizierten, z.B. doppelwandigen Gußteilen, sind Durchbrüche, sogenannte Kernlöcher vorgesehen, die z.B. durch Kernmarken entstehen und das Entfernen der Kerne in der Putzerei ermöglichen bzw. erleichtern sollen.

Zum Entfernen von Kernen aus dem Inneren komplizierter Gußstücke durch Kernlöcher wird Schlag- oder Schwing- bzw. Rüttelenergie von außen über das Gußstück auf den Kern übertragen, der dadurch zerstört wird und in Bruch­ stücke zerfällt oder zerrieselt aus den Kernlöchern fließt. Die Schlagenergie muß unterhalb der Zerstörungs­ energie für das Gußstück liegen, jedoch so hoch sein, daß der Kern zerstört wird. Dünnwandige Gußstücke er­ fordern einen Kern relativ hoher Festigkeit, damit das Gußstück beim Gießen und Erhärten sicher vom Kern ge­ tragen werden kann. Solche Gußstücke weisen aber eine relativ geringe Festigkeit auf, so daß keine allzugroße Energie zum Zerstören des Kerns auf das Gußstück über­ tragen werden kann, wenn man verhindern will, daß Risse im Gußstück oder unerwünschte bleibende Verformungen auftreten.

Hier setzt die Erfindung ein, deren Aufgabe ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen ein Innenkern auch aus dünnwandigen komplizierten Guß­ stücken entfernt werden kann, ohne daß befürchtet werden muß, daß das Gußstück beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den davon abhängigen Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Nach der Erfindung werden während des Entkernens variie­ rende Impulse über die Wandung des Gußstücks auf den Kern bzw. die Bruchstücke des Kerns übertragen.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 und 3 Impuls-Energiediagramme.

Das kompliziert aufgebaute Gußstück 1 ist ein Teil eines Kfz-Motors und weist zwei seitliche Hohlräume 2, einen die Hohlräume 2 verbindenden Zwischenraum 3 und Öffnungen 4 in der Wandung des Zwischenraums auf. Zwischen dem Zwischenraum 3 und den Hohlräumen 2 sind relativ enge Kanäle 5 vorgesehen. Der gesamte Innenraum des Gußstücks ist nach dem Gießen mit dem Formsandkern ausgefüllt. Der Formsandkern soll zerstört und über die Öffnung 4 aus dem Gußstück ausgetragen werden.

Nach der Erfindung werden Gußstücke 1 automatisch in Reihe 6 mit geeigneten Transportmitteln 6 a antranspor­ tiert und einzeln auf einen Klopftisch 7 gesetzt und dort gehaltert. An­ schließend wird mit dem Stößel 9 eines an sich bekannten Preßlufthammers 8 auf die Rückwandung 10 des Zwischen­ raums 3 eine bestimmte Schlag- bzw. Klopfenergie auf­ gebracht. Die lmpulse der Klopfenergie werden über die Wandung des Gußstücks auf den Kern, der an der Innen­ wandung des Gußstücks haftet, übertragen und erzeugen Risse im Kern, so daß der Kern in mehrere Teilstücke zerlegt wird. Gleichzeitig erfolgt aber auch wegen der unterschiedlichen Eigenresonanz von Gußstück und Kern ein Ablösen des Kernmaterials von der Innenwandung des Gußstücks, wobei Abrieb (loser Formsand) gebildet wird. Der Abrieb dämpft die Schlagenergie so, daß sie relativ wirkungslos wird.

Die Form der Schlag-Impulse ergibt sich beispielhaft und schematisch aus Fig. 2. Es handelt sich um Schwin­ gungen mittlerer Frequenz geringer Amplitude (Schwin­ gungsweite), aber hoher Beschleunigung (Schlagenergie). Beispielsweise wird mit ungefähr 13 Hz und einer Einzel­ schlagarbeit von ungefähr 44 Nm geklopft. Vorzugsweise werden die Schlagarbeit, die Frequenz und die Amplituden während des Klopfens an einem Gußstück variiert. Die erforderliche Schlagarbeit und Amplitude werden für unterschiedliche Gußstücke und unterschiedliches Kern­ material empirisch ermittelt.

Nach dem Klopfen wird das Gußstück 1 auf einen Vibrier­ tisch 11 befördert und dort fest eingespannt. Der Vibrier­ tisch 11 weist Mittel 12 zur Erzeugung von Vibrations­ energie und Mittel 13 zur Übertragung der Vibrations­ energie auf das Gußstück 1 auf. Der Vibrationstisch 11 ist um eine horizontale Achse 14 in Pfeilrichtung 15 und um eine dazu senkrechte Achse 16 in Pfeilrichtung 17 drehbar gelagert, so daß der Vibriertisch 11 und damit das Gußstück 1 während des Vibrierens um diese Achsen 14, 16 mit entsprechenden Antriebsmitteln (nicht dar­ gestellt) gedreht werden kann.

Zur Entfernung des beim Klopfen entstandenen losen Form­ sandes (Abrieb) wird zunächst eine Vibration erzeugt, die den Abrieb rieselfähig macht. Es wird daher eine Schwingung mit hoher Frequenz, geringer Amplitude und geringer Beschleunigung auf das Gußstück übertragen, so daß die Fließgeschwindigkeit des losen Sandes opti­ miert wird. Gleichzeitig wird das Gußstück um die Achsen 14, 16 gedreht, so daß der Sand die Möglichkeit hat, aus allen Vertiefungen durch die Kanäle und Öffnungen aus dem Innenraum des Gußstücks nach außen zu fließen. Geeignete Auffangmittel (nicht dargestellt) für den losen Sand sammeln den Abrieb.

Nach dem Entfernen des Abriebs wird das Gußstück 1 ge­ rüttelt, d.h. in Schwingungen hoher Beschleunigung und geringer Frequenz versetzt, wobei Amplituden gewählt werden, deren Höhe größer ist, als der Abstand zwischen Innenwandung des Gußstücks und Reststücken des Kerns beträgt. Die Innenwandung trifft somit vor dem oberen und dem unteren Wendepunkt der Amplitude auf die Kern­ stücke und zerkleinert sie weiter. Wesentlich ist, daß die Amplitudenhöhe dem sich vergrößernden Abstand zwi­ schen Kernreststücken und Innenwand des Gußstücks an­ gepaßt wird. Vorzugsweise wird während des Rüttelns das Gußstück um die Achsen 14, 16 gedreht und zweckmäßiger­ weise zwischenzeitlich das Rütteln unterbrochen und Rieselenergie, wie vorhergehend beschrieben, eingeleitet, damit der durch das Rütteln entstandene Abrieb abfließen kann. Auf diese Weise wird die Pufferwirkung, die der Abrieb zwischen der Innenwandung des Gußstücks und den Kernreststücken bewirkt, ausgeschaltet und die Rüttel­ energie optimiert. Das Rütteln und gegebenenfalls Riesel­ vibrieren wird solange fortgesetzt, bis die Kernbruch­ stücke so klein sind, daß sie durch die Kanäle 5 und Öffnungen 4 des Gußstücks passen. Die gleichzeitige Drehung des Gußstücks während des Rüttelns und Riesel­ vibrierens bewirkt, daß Kernstücke sich nicht in Schwin­ gungsknoten festsetzen und dort unzerkleinert übrig blei­ ben.

Fig. 3 zeigt beispielhaft eine Rüttelenergie, die vor­ zugsweise an- und abschwellend durchgeführt wird. Die Zonen 1 und 2 verdeutlichen dieses Alternieren. Es kann bezüglich der Dauer wie auch bezüglich der Frequenz und Amplitudenhöhe durchgeführt werden. Vorzugsweise erfolgt das Rütteln bei wechselnden Frequenzen zwischen 0 bis 50 Hz. Es werden zweckmäßigerweise Fliehkräfte von etwa 30.000 N erzeugt.

Die optimale Rüttelenergie wird wie die optimale Klopf­ energie für bestimmte Gußstücke und bestimmte Formsand­ eigenschaften empirisch ermittelt.

Wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Variation der Schwingungen entsprechend der unter­ schiedlichen Aufgaben, die sie erfüllen sollen.

Claims (14)

1. Verfahren zum Entfernen von Innenkernen aus Gußstücken nach dem Erhärten des Gießmetalls, dadurch ge­ kennzeichnet, daß

• a) das Gußstück auf einen Klopftisch gesetzt und dort gehaltert wird und daß anschließend mit einem Stößel eines Preßlufthammers auf einen Wandungsteil des Gußstücks mit einer vorbestimmten Schlag- bzw. Klopfenergie geklopft wird, bis Risse im Kern entstehen und der Kern in mehrere Teil­ stücke zerlegt ist,
• b) und daß nach dem Klopfen das Gußstück auf einen Vibriertisch befördert und dort fest eingespannt wird, das Gußstück auf dem Vibriertisch mit Vib­ rationsenergie beaufschlagt wird, so daß Formsand­ abrieb aus Öffnungen des Gußstücks ausrieselt oder Formsandbruchstücke durch die Vibrationsenergie weiter zerkleinert werden,
• c) und daß nach dem Entleeren des Gußstücks das Guß­ stück abtransportiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schlagimpulse mit einer mittleren Frequenz geringer Amplitude, aber hoher Beschleunigung, durchgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schlagimpulse mit ungefähr 13 Hz und einer Einzelschlagarbeit von etwa 44 Nm aufgebracht werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Klopfen die Schlagarbeit und/oder die Frequenz und/oder die Amplituden variiert werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Riesel-Vibrationsenergie eine Schwingung mit hoher Frequenz, geringer Amplitude und geringer Beschleunigung auf das Gußstück übertragen wird, so daß die Fließgeschwindigkeit des losen Sandes optimiert wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Zerstörung von Formsandbrocken im Innern des Gußstücks eine Rüttelenergie mit Schwin­ gungen hoher Beschleunigung und geringer Frequenz aufgebracht wird, wobei Amplituden gewählt werden, deren Höhe größer ist, als der Abstand zwischen Innen­ wandung des Gußstücks und Reststücken des Kerns be­ trägt.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Riesel-Vibrationsenergie im Wechsel mit Rüttel- Vibrationsenergie aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rüttel-Vibrationsenergie bezüglich der Dauer und/oder der Frequenz und/oder der Amplitudenhöhe variiert wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußstück während des Riesel-Vibrierens und/ oder des Rüttel-Vibrierens um mindestens eine Achse gedreht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gußstück um zwei senkrecht zueinander angeordnete Achsen gedreht wird.

11. Vorrichtung zum Entfernen von Innenkernen aus Guß­ stücken nach dem Erhärten des Gießmetalls, insbeson­ dere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekenn­ zeichnet durch einen Klopftisch (7), über dem ein Preßlufthammer (8) mit einem Stößel (9) an­ geordnet ist, sowie durch einen Vibrationstisch (11) mit Mitteln (12) zur Erzeugung von Vibrationsenergie und Mitteln (13) zur Übertragung der Vibrationsenergie auf ein Gußstück (1).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Vibrationstisch (11) um eine horizontale Achse (14) in Pfeilrichtung (15) drehbar gelagert ist und Mittel zur Übertragung der Drehbewegung aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Vibrationstisch (11) auch um eine zur Achse (14) senkrechte Achse (16) in Pfeilrichtung (17) drehbar gelagert ist und entspre­ chende Mittel zur Erzeugung dieser Drehung aufweist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch Transportmittel (6 a) zum Antransportieren der Guß­ stücke (1) in Reihe (6) und zum Abtransportieren der entleerten Gußstücke (1) aus der Vorrichtung.