DE4010537A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von giessformen durch gegenpressen - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Gießereiwesens und hier speziell der Maschinenformerei. Das technologische Umfeld bilden die Deutsche Patentschrift 26 53 788 C2 und die Deutschen Offenlegungsschriften 38 01 497 A1, 37 40 185 A1 und 37 19 846 A1.

Aus der DE-PS 26 53 788 C2 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen von kastenlosen Gießformen aus bindemittelhaltigem Formsand, sog. Naßgußsand bekannt, bei dem der Formsand pneumatisch, und zwar mittels Unterdruck in eine Formkammer geschossen, beim Auftreffen vorverdichtet und danach durch Gegenpressen zwischen dem sodann als Preßplatte wirkenden, in den Formrahmen eintauchenden geschlossenen Schießrost und einer in den Formsand eingepreßten Modelleinrichtung auf die gewünschte Endfestigkeit verdichtet wird. Dabei wird ein Formballen mit harter Formwand und Formrücken und einem etwas weicheren Formkern erhalten, was gießtechnisch vorteilhaft ist. Der als Preßplatte wirkende geschlossene Schießrost ist jedoch ziemlich eben. Um eine ausreichende Nachverdichtung auch der Formränder bei großen Modellhöhen zu erreichen, muß mit verhältnismäßig großer Sandüberdeckung gearbeitet werden, um das schädliche Überpressen des Sandes über den höchsten Modellpartien zu vermeiden.

Um Formsand zu sparen und trotzdem gut verdichtete Formballen zu erhalten ist für derartige Saug-Preß-Formmaschinen der in der DE- AS 38 01 497 A1 vorgestellte Schießkopf entwickelt worden. Dessen Druckplatte kann mit einer Vielzahl von Preßvorrichtungen ausgerüstet werden, die sowohl gemeinsam als auch eigenständig mit Druckmittel angesteuert werden können. Im Bereich der Einschießöffnungen können aber keine Preßvorrichtungen eingesetzt werden. Da sich unter den Preßschuhen ein Druckkegel einstellt und der Wirkdruck mit der Kegelgrundfläche abnimmt, muß auch hier immer noch auf sichere Sandüberdeckung im Bereich der Einschießöffnung geachtet werden.

Aus den DE-OS 37 40 185 A1 und 37 19 846 A1 sind Verfahren und Vorrichtungen zum Verdichten von Formstoff in Gießerei-Formmaschinen bekannt, bei denen eine Preßplatte, die eine Vielzahl individuell eingestellter, vorgespannter Einzelstempel enthält, mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche des in einem Formkasten mit aufgesetztem Füllrahmen befindlichen Formstoffs gefahren wird. Die Preßplatte dringt dabei mit einer umlaufenden Leiste bis zu Höhe des Formkastenrandes ein, die Preßstempel abhängig von der Modellkontur auch tiefer. Gegenpressen von der Seite der Modelleinrichtung ist hier nicht vorgesehen, denn der Formkasten steht direkt auf der Modellplatte. Dieses Impuls- Preßverfahren mit rechnergesteuert variabel eingestellten Einzelstempeln ermöglicht daher eine besonders wirtschaftliche Fertigung verhältnismäßig flacher Kastenformen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Gießformen durch Gegenpressen zu schaffen, das nicht auf kastenlose Ballenformen beschränkt ist, sondern auch die Herstellung höherer kastengebundener Gießformen ermöglicht. Weiter sollte sich dieses Verfahren für verschiedene Formraum-Füllverfahren eignen und sparsame Sandüberdeckungen auch hoher Modellbereiche gefahrlos ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen nach Anspruch 1 gelöst, zu deren Durchführung die Vorrichtung nach Anspruch 9 geeignet ist. Die Verfahrensansprüche 2 bis 8 und die Vorrichtungsansprüche 10 bis 12 beinhalten besonders zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Diese ist anhand von Skizzen beispielhaft erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die sandgefüllte Formvorrichtung in Ausgangstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Formvorrichtung am Ende des Verdichtungsschrittes,

Fig. 3 ein Schaltschema zur Ansteuerung der Hydraulik- Zylinder von zwei Einzelstempeln, und

Fig. 4 verschiedene Preßschuhformen der Stempel ohne und mit Luftspießen.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Formvorrichtung besteht aus einem Formrahmen 1, einem in diesen eintauchbaren Modellplattenträger 2 und einer auf die stirnseitige Kante des Formrahmens aufpreßbaren Gegendruckplatte 3, die eine Vielzahl von Einzelstempel 4 mit jeweils zugehörender Schaltung 5 enthält.

Eine solche Schaltung ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Danach ist zwischen einer gemeinsamen Druckleitung und dem oberen Druckraum jedes Hydraulikzylinders 6 ein ggf. von einem Rechner ferngesteuert auf einen maximalen Druck einstellbares Begrenzungsventil 7 geschaltet. Dieses Ventil öffnet bei Überschreiten des von der Preßstempelseite her in den oberen Druckraum des Zylinders 6 einwirkenden Drucks und hält diesen konstant auf dem eingestellten Wert, wenn der Kolben des zugehörigen Stempels darin zurückweicht, weil die auf seinen Stempelfuß wirkende Gegenkraft zu hoch wird. Der untere Druckraum der Hydraulik- Zylinder ist mit einer Ventileinrichtung 8 verbunden, die die Rückführung der Preßstempel in die Ausgangsstellung bewirkt.

In Fig. 4 sind Preßstempel mit verschiedenen geformten Preßschuhen dargestellt, die auch mit Luftspießen ausgerüstet sein können. Gezeichnet sind kolbenförmige Preßstempel, deren Durchmesser D zweckmäßig zwischen 10 mm und 50 mm liegen und deren Abstand A voneinander mindestens 1,5 × D betragen sollte, um Druckinterferenz zwischen den Druckkegeln im Sand unter den einzelnen Preßstempeln zu vermeiden.

Zum Betrieb der in den Figuren dargestellten Vorrichtung wird zunächst der durch die Modelleinrichtung unten abgeschlossene Formraum mit Naßgußsand gefüllt und die Gegendruckplatte 3 auf den oberen Rand des Formrahmens 1 aufgepreßt. Mittels eines Rechners, bzw. einer programmierbaren Schaltung wird nun die maximale Druckkraft an den einzelnen Begrenzungsventilen eingestellt. Diese Druckkraft wird empirisch bestimmt durch die Gestalt der Modelleinrichtung und muß durch Versuche ermittelt werden. Nun werden alle Begrenzungsventile 7 über die gemeinsame Druckleitung beaufschlagt und die unteren Druckkammern der Hydraulikzylinder 6 über die Ventileinrichtung 8 entlastet. Die Preßstempel dringen dann so weit in den Formsand ein und verdichten ihn so stark, bis sich an ihren Preßschuhen ein Gegendruck einstellt, der dem an den Begrenzungsventilen eingestellten Wert entspricht. Der Gegendruck wird bewirkt von der gleichzeitig oder verzögert in den Formraum eingepreßten Modelleinrichtung, deren Druckkraft in Abhängigkeit von der Formfläche eingestellt ist und die Formwand verdichtet. Danach werden Modelleinrichtung und Preßstempel in die Ausgangsstellung zurückgefahren, die Gegendruckplatte abgehoben der Formrahmen mit dem darin befindlichen Formballen in üblicher Weise zu einer kompletten Ballenform zugerichtet.

Bei kastengebundenen Formen, bei denen die Formwand mit dem unteren Kastenrand bündig sein muß, weil der verdichtete Sand im Kasten nicht verschoben werden kann, wird zweckmäßig ein unterer Füllrahmen verwendet, dessen Höhe der Einpreßlänge L der Modelleinrichtung entspricht. Auch kann ggf. ein die Eintauchtiefe der Gegendruckplatte ausgleichender oberer Füllrahmen verwendet werden, so daß das Abstreichen von Überstandsand vermieden wird.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen von Gießformen aus bindemittelhaltigem Formsand, der durch Gegenpressen zwischen einer in einen Formraum eintauchbaren Modelleinrichtung und einer Gegendruckplatte verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Formsand in den durch einen Formrahmen oder einen Formkasten mit ggf. zugehörendem Füllrahmen begrenzten Formraum geschüttet oder pneumatisch eingebracht wird, und daß als Gegendruckplatte eine auf die Formraumkante aufpreßbare oder in den Formraum eintauchbare Vielststempelpreßplatte verwendet wird, die mit der Formraumwandung in einstellbarer Tiefe verriegelbar ist und deren Einzelstempel gemeinsam oder eigenständig mit einer Preßkraft beaufschlagt werden, deren Größe für die Einzelstempel individuell eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstempel in Abhängigkeit von der Sandüberdeckung des Modells auf unterschiedliche Preßkraft eingestellt werden, bei deren Überschreitung sie in Richtung der Gegendruckplattenoberfläche zurückweichen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Formwand und Formrücken gleichzeitig gepreßt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Füllen des Formraumes die Einzelstempel mit einer bestimmten gleichen Kraft oder mit verschiedenen Kräften in den noch verhältnismäßig losen Sand gedrückt werden, und daß sodann das Modell, bzw. die Modelleinrichtung von der Gegenseite her in den Sand gepreßt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einpressens des Modells oder der Modelleinrichtung die Gegendruckplatte mit der Formraum-Seitenwandung fixiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung kastengebundener Formen der Formkasten auf einen unteren Füllrahmen aufgesetzt wird, dessen Höhe dem Einpreßhub der Modelleinrichtung entspricht.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß während oder kurz nach Beginn des Einpressens der Modelleinrichtung die in den Formraum eintauchbare Gegendruckplatte mit der gleichen Preßkraft wie die Modellplatte beaufschlagt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Formrücken Luftpfeifen eingepreßt werden.

9. Vorrichtung zum Herstellen von Gießformen aus bindemittelhaltigem Formsand, mit einem Formraum, dessen Seitenwände aus einem Formrahmen oder Formkasten mit ggf. Füllrahmen bestehen und der einerseits durch eine eintauchbare Modelleinrichtung und andererseits durch eine auf die Formraumkante aufsetzbare oder in den Formraum eintauchbare Gegendruckplatte abschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruckplatte 3 als Vielstempelpreßplatte ausgebildet ist, deren Einzelstempel 4 gemeinsam oder eigenständig mit Preßdruck beaufschlagbar und individuell auf eine maximale Preßkraft einstellbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Gegendruckplatte 3 gelagerten Einzelstempel 4 hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder mechanisch verfahrbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die an jedem Stempel wirksame Preßkraft individuell über einen Rechner einstellbar ist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stempel in der Länge veränderbar und mit verschiedenartig geformten und/oder verschieden großen Preßschuhen oder Luftspießen ausrüstbar sind.