DE3916530A1 - Verfahren zur herstellung von giessformen durch impulsverdichten - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Gießereiwesens, speziell der Maschinenformerei. Sie geht aus von dem Stand der Technik nach den Deutschen Patentanschriften 35 07 179 C1, 33 04 148 C1, 29 23 044 C2, 28 44 464 C2 und 26 08 740, sowie den Literatur­ stellen in "Gießerei" 73, 1986, 22; Seiten 643/650, "Gießerei- Praxis" 23/24, 1981, Seiten 408/412 und "Gießerei-Praxis" 20, 1986, Seiten 267/268.

Bei der konventionellen Gasdruck-Impulsverdichtung von Formsand, und zwar sowohl bei den "kalten" Verfahren mit Druckluft als auch bei den "warmen" Verfahren mit explosiven Brenngas-Luft-Gemischen wird die größte Formhärte in Wirkrichtung an der Modellein­ richtung erzielt. Der Formrücken bleibt am weichsten und muß entweder bis auf eine Tiefe ausreichender Härte abgestrichen oder mechanisch nachgepreßt werden.

Beides verursacht erhebliche Kosten. Während das Formsand- Abstreichen hauptsächlich die laufenden Betriebskosten erhöht, verursacht das Nachpressen vor allem einen großen maschinen­ technischen Aufwand. Außer der eigentlichen Preßeinrichtung ist nämlich noch eine möglichst verschleißarme Abdichtung zwischen dem Formrahmen und dem darin eintauchenden Preßkopf erforderlich, damit die Wartungsintervalle nicht zu kurz werden.

Ein anderes Problem ist die Brückenbildung. Beim Einschütten, manchmal aber auch beim Einschießen des Formsandes bilden sich mitunter Sandbrücken über tiefen Modelltaschen oder Schluchten zwischen engstehenden Modellen, die beim Pressen nicht einge­ drückt werden, sondern sich weiter verfestigen und die darunter­ liegenden Formbereiche abdecken. Diese Formballen bleiben zu weich und reißen beim Aussenken ab oder vererzen beim Abgießen.

Aus der DE-PS 35 07 179 C1, die auf den o. a. weiteren Patent­ schriften aufbaut, ist ein Verfahren zur Herstellung von kasten­ losen Gießformen bekannt, bei dem Naßguß-Formsand mittels ruckar­ tigen Unterdrucks in einen durch einen Formrahmen, eine Modell­ platte und eine Preßplatte begrenzten Formraum eingeschossen, durch einen kurzen Druckluftstoß impulsartig verdichtet und sodann mechanisch nachgepreßt wird, wobei während des Preßvor­ gangs die Luft aus dem Formsand abgesaugt wird. Die zur Durchfüh­ rung dieses Verfahrens konstruierte Formmaschine ist mit einem Mehrkammer-Modellplattenträger, doppelwandigem Formrahmen und doppelwandiger Preßplatte mit darin eingebauter verschließbarer Einschießöffnung ausgerüstet. Die Luftkammer in den den Formraum begrenzenden Bauteilen können über eine programmierbare Ventil­ einrichtung gleichzeitig oder in zeitlicher Reihenfolge gemein­ sam oder unabhängig voneinander mit einer Druckluftquelle, einer Vakuumquelle und/oder der Außenatmosphäre verbunden oder abge­ sperrt werden. Dadurch wird nicht nur eine Wiederholung einzelner Arbeitsoperationen ermöglicht. Durch Lenkung der Sand- und Luft­ ströme kann die Formhärte auch in kritischen Modellbereichen beeinflußt werden, so daß auch formtechnisch schwierige Modelle gut ausgeformt werden können.

In manchen Gießereien besteht das Programm aber aus formtechnisch einfachen Serien, so daß sich der bautechnische Aufwand dieser universellen Vakuum-Impuls-Preß-Formmaschine nicht rechnet. Um auch hier anbieten zu können, war ein Formverfahren zu schaffen, daß mit einer relativ einfachen verschleißarmen Formeinrichtung auskommt und möglichst auch das Zweisand-Formverfahren berück­ sichtigt. Das Formverfahren sollte an keine bestimmte Füllmethode und an keinen bestimmten Maschinentyp gebunden, sondern gleicher­ maßen auf Einstationen- wie auch auf Shuttle- oder Drehteller- Formmaschinen ausführbar sein. Auch sollte es sowohl auf kasten­ lose als auch auf kastengebundene Formen anwendbar sein. Schließ­ lich sollte es auch die mechanisierte Herstellung mittelgroßer Formen ermöglichen und eine Alternative zu den Slinger- und Folien-Vakuum-Formverfahren bieten.

Die Lösung dieser Aufgabe wurde in der Verfahrensweise nach Anspruch 1 gefunden. Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet.

Im Anspruch 12 ist eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmte Vorrichtung gekennzeichnet, die in den Ansprüchen 13 bis 16 zweckmäßig ausgestaltet ist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Skizze einer Druck­ luftimpuls-Formeinrichtung beispielhaft erläutert.

Die dargestellte Formeinrichtung besteht aus einem Mehrkammer- Modellplattenträger 1, einer Modellplatte 2 mit Modell 3, einem Formkasten 11 mit aufgesetztem Füllrahmen 12 und einer Abschluß­ platte 13. Sie begrenzen zusammen den eigentlichen Formraum 14. Die einzelnen Kammern 7, 8 des Mehrkammer-Modellplattenträgers stehen über mit Sandfiltern abgedichtete Luftdurchtrittsöffnungen 4 mit dem Formraum 14 in Wirkverbindung und sind über Leitungen 5, 6 ausreichenden Querschnitts und eine nicht dargestellte programmierbare Ventileinrichtung mit einer Druckluftquelle, einer Vakuumquelle und der Außenatmosphäre verbindbar. Der Modellplattenträger ist ferner mit Dichtungen 10 und Zentrier­ stiften 9 für den Formkasten 11 versehen. Dieser Modellplatten­ träger kann nacheinander Druckluftimpulse in zwei Richtungen erzeugen.

Der Formraum 14 ist durch eine druckdicht auf den Formkasten 11, bzw. den Füllrahmen 12 aufsetzbare Abschlußplatte 13 verschließ­ bar. Die Abschlußplatte kann luft- und sanddicht sein. Sie kann aber auch nur sanddicht, aber luftdurchlässig sein.

Im dargestellten Fall ist sie mit Dichtungen 10 und mit Luft­ durchtrittsöffnungen 4 versehen und bildet die untere Seite eines Kastens 15, dessen Hohlraum über Luftleitungen 5, 6 ausreichenden Querschnitts und eine nicht dargestellte programmierbare Ventil­ schaltung mit einer Druckluftquelle oder der Außenatmosphäre verbindbar ist. Dieses Bauteil ermöglicht nicht nur die gesteuerte Ableitung von Druckluft aus dem Formraum 14, sondern kann auch als Impulsgeber fungieren.

Beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Formeinrichtung wird auf eine mit Modellen 3 bestückte Modellplatte 2, bzw. deren Träger ein Formkasten 11 oder Formrahmen und ggf. ein Füllrahmen 12 aufgesetzt und in den damit gebildeten Formraum 14 Naßguß- Formsand eingefüllt. Die Modelle können je nach Bedarf außerhalb oder innerhalb des Formraumes mit Modellsand beschichtet sein. Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß eine ausreichende Luftdurchtrittsfläche auf den Sandfiltern für den späteren Impuls freibleibt.

Das Einfüllen kann beliebig erfolgen. So kann der Sand bspw. aus einem Dosiergefäß, ggf. unter Verwendung eines Verteilers o. ä., - eingeschüttet, mit Fluidisierungsluft aufgelockert eingesaugt, oder mittels Über- oder Unterdrucks eingeschossen werden.

Nach dem Füllen wird der Formraum 14 mit einer sanddichten Abschlußplatte 13 verschlossen, die so abgestützt sein muß, daß sie dem folgenden Druckimpuls standhält. Die Abschlußplatte kann auf eine Stirndichtung des Form- oder Füllrahmens 12 aufgedrückt werden. Sie braucht dann keine so aufwendige Labyrinthdichtung wie ein in den Füllrahmen eintauchender Preßkopf. Alternativ kann die Abschlußplatte selbst mit einer Kopfdichtung 10 ausgerüstet und - bspw. bei kastengebundenen Formen - mit einem Hohlraum versehen sein, um die Volumenverminderung des Formsandes bei der Verdichtung auszugleichen und einen mit dem Kastenrand bündigen ebenen Formrücken zu schaffen. Sie kann luftdicht sein oder aber auch sanddichte Luftdurchtrittsöffnungen 4 haben, um zumindest einen Teil der von der Seite der Modellplatte her eingeblasenen Luft aus dem Formraum abzuleiten oder aber einen Druckluft-Impuls einzuleiten.

Nun wird von der Seite des Modellplattenträgers her Druckluft impulsartig in den Formraum eingeblasen. Das kann je nach Modell auf verschiedene Weise geschehen. Bei Modelleinrichtungen mit tiefen Taschen oder Schluchten, über denen sich erfahrungsgemäß Sandbrücken bilden, wird die Druckluft bevorzugt durch diese Bereiche eingeblasen, um die Sandbrücken aufzubrechen. Bei beschichteten Modellen dagegen wird der Druckluftimpuls durch unbeschichtete Sandfilterdüsen am Rand der Modellplatte bzw. des Modellplattenträgers geführt. Unmittelbar danach, also sobald der Druck im Formraum eine gewünschte Höhe erreicht hat, wird die Formkammer wieder entlüftet.

Die Entlüfung kann verschieden erfolgen. Bei Verwendung von einer luft- und sanddichten Abschlußplatte wird die gesamte von Seite der Modelleinrichtung her eingeblasene Druckluft zu dieser Seite hin auch wieder schlagartig abgeführt, wobei die Druckluft bis zum oder kurz vor dem Erreichen des Druckausgleichs über Sandfilter in die Außenatmosphäre abgeblasen und dann nahtlos auf Absaugen umgeschaltet wird. Dadurch wird unter Entlastung der betrieblichen Vakuum-Anlage die Luft weitgehend aus der Form entfernt, wodurch deren Neigung zum Rückfedern und Qualmen beim Abgießen vermindert wird.

Bei Verwendung eines Abschlußkastens mit einer den Formraum sanddicht abschließenden porösen Abschlußplatte kann durch diese ein Teil der von der Seite der Modelleinrichtung her eingebla­ senen Druckluft durch ein druckeinstellbares Drosselventil abgeleitet werden. Die restliche, unter vorgewähltem Druck stehende Luft wird aus dem Formraum schlagartig durch die Modelleinrichtung, bzw. deren Träger entspannt. Damit kann die Stärke des Aufpralls des Sandes auf die Modelleinrichtung beeinflußt und die Formhärte in diesem Bereich reguliert werden.

Bei Anwendung eines Doppel-Impulses wird die Druckluft des ersten Impulses von Seite der Modelleinrichtung her in den Formraum eingeblasen und durch den Abschlußkopf entspannt, woraufhin sofort der zweite Druckluft-Impuls von dieser Seite her in den Formraum eingebracht und durch die Modelleinrichtung abgeleitet wird.

Bei oszillographischen Messungen mit piezoelektrischen Sensoren wurde festgestellt, daß mittels des Druckluftimpulses der Form­ sand schlagartig gegen die Abschlußplatte geschleudert und dort verdichtet wird. Dabei entsteht ein ebener fester Formrücken, der auch weitgehend erhalten bleibt, wenn der Formraum anschließend entlüftet und abgesaugt wird. Oszillographische Messungen sind jedoch im laufenden Produktionsbetrieb einer Gießerei schlecht durchführbar. Es ist deshalb zweckmäßig, die optimalen Werte der einzelnen Arbeitsoperationen zeitmäßig zu erfassen und das Formverfahren mittels robuster Zeitrelais oder programmierbarer Rechner zu steuern.

Bezugszeichenliste:

 1 Modellplattenträger
 2 Modellplatte
 3 Modell
 4 Luftdurchtrittsöffnung
 5 Luftleitung
 6 Luftleitung
 7 Kammer
 8 Kammer
 9 Zentrierstift
10 Dichtung
11 Formkasten
12 Füllrahmen
13 Abschlußplatte
14 Formraum
15 Kasten

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung von Gießformen durch Impulsver­ dichten von Naßguß-Formsand mittels Druckluft in einem Formraum, der durch eine auf einem Modellplattenträger be­ festigte, mit mindestens einem Modell belegte Modellplatte, einen Formrahmen mit ggf. aufgesetztem Füllrahmen und eine Abschlußplatte gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft ausschließlich von der Seite des Modellplat­ tenträgers her in den Formraum eingeblasen und daß zumindest ein Teil der Luft zu dieser Seite auch wieder impulsartig daraus abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft ausschließlich von der Seite des Modellplattenträ­ gers her in den Formraum eingelbasen wird, daß die eingebla­ sene Druckluft bis auf einen vorbestimmten Druck durch die Abschlußplatte entspannt wird, und daß sodann die restliche Druckluft zur Seite des Modellplattenträgers hin wieder impulsartig aus dem Formraum abgeleitet wird.

3. Verfahren insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Doppel-Impuls angewendet wird, wobei in einem ersten Verfahrensschritt die Druckluft durch den Modellplattenträger in den Formraum eingeblasen und durch die Abschlußplatte abgeleitet wird, und daß in einem unmittelbar darauf folgenden zweiten Verfahrensschritt die Druckluft durch die Abschlußplatte in den Formraum ein­ geblasen und durch den Modellplattenträger abgeleitet wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der durch den Modellplattenträger eingeblasenen Druckluft der Formsand an der Abschlußplatte zu einem Formrücken verdichtet wird, und daß unmittelbar danach mit der impulsartig aus dem Formraum abgeleiteten Druckluft der am Formrücken vorver­ dichtete Formsand gegen die Modelleinrichtung geworfen und dort zur Formwand verdichtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mehrkammer-Modellplattenträger verwendet wird, dessen ein­ zelne Kammern über eine Ventileinrichtung unabhängig vonein­ ander mit einer Druckluftquelle, einer Vakuumquelle und/oder der Außenatmosphäre verbunden oder abgesperrt werden können.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft aus der Formkammer durch die Modellplatte bis zum Druckausgleich in die Außenatmosphäre abgeleitet und dann die entspannte Restluft aus der Formkammer abgesaugt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der impulsartig eingeblasenen Druckluft Sandbrücken, die sich beim Einfül­ len des Formsandes über tiefen Modelltaschen oder Modell­ schluchten gebildet haben, aufgebrochen werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft bevorzugt durch den Bereich tiefer Modelltaschen oder Modellschluchten aus der Formkammer abgeleitet wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Modelle auf der Modellplatte mit Modellsand vorbeschichtet werden und der Naßgußsand als Füllsand eingesetzt wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft durch bei der Beschichtung sandfrei gehaltene Filterdüsen in die Formkammer eingeblasen wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mehrkammer- Modellplattenträger verwendet wird, der mit außerhalb der Modellplatte, aber innerhalb des Formraumes liegenden sand­ dichten Luftdurchtrittsöffnungen versehen ist.

12. Vorrichtung zur Herstellung von Gießformen durch Impulsver­ dichten von Naßguß-Formsand mittels Druckluft in einem Formraum, der durch eine auf einem Modellplattenträger befestigte, mit mindestens einem Modell belegte Modell­ platte, einen Formrahmen oder Formkasten mit ggf. aufgesetz­ tem Füllrahmen und eine Abschlußplatte gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulsgeber an der Seite der Modelleinrichtung 2, 3 angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Modellplattenträger 1 mit Zu- und Abfuhrleitungen 5, 6 für über eine programmierbare Ventileinrichtung impulsartig zu- oder abgeführte Druckluft ausgerüstet ist, und daß die Abschlußplatte 13 als mit den Stirnflächen des Formkastens 11, Form- oder Füllrahmens 12 druckdicht verbindbarer Verschluß des Formraumes 14 ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußplatte 13 mit einer druckdicht ver­ schließbaren Einfüllöffnung für Formsand in den Formraum 14 versehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß auch an der Seite der Abschlußplatte 13 ein Impulsge­ ber angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußplatte 13 sanddicht, aber luftdurchlässig ist und die druckdicht mit den Stirnflächen eines Formkastens 11, Form- oder Füllrahmen 12 verbindbare Seite eines Kastens 15 bildet, dessen Hohlraum über ein druckeinstellbares Drossel­ ventil mit der Außenatmosphäre verbindbar und/oder mit Zu- und Abfuhrleitungen 5, 6 für über eine programmierbare Ventileinrichtung impulsartig zu- oder abgeführte Druckluft ausgerüstet ist.