DE4020431A1 - Giessform - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gießform zum kostengünstigen und umweltfreundlichen Gießen von Rippenzylindern, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine bekannte Gießform für Rippenzylinder setzt sich aus einer Ober- und einer Untermaskenhälfte zusammen, die aus thermisch ausgehärteten kunststoffgebundenen Sanden bestehen. Die Teilung der Maskenhälften verläuft parallel zur Achse des Rippenzylinders. Da der Rippen­ zylinder vertikal gegossen wird, ist die Gießform vertikal geteilt.

Bei der bekannten Gießform unterscheidet man das soge­ nannte "Scheibchenverfahren" und das "Masken- oder Naturmaskenverfahren".

Beim Scheibchenverfahren werden in die Maskenhälften Einzelscheibenkerne einmontiert, die beim Abguß die Kühlrippen bilden. Der Rohrhohlraum wird durch einen separaten Bohrungskern gebildet.

Beim Masken- oder Naturmaskenverfahren entfällt das Einmontieren von Rippenscheiben, da die Form für die Kühlrippen gleich im Maskengrund integriert ist. Auch hier wird ein Bohrungskern aus Sand eingesetzt.

Beide Verfahren erfordern eine stabile, druckfeste Formmaske aus kunstharzgebundenen Quarzsanden mit star­ ker Verrippung und/oder einer Abstützung durch einen metallenen Gießbehälter, in den die Gießform gelegt wird und der den Gießdruck der Gießform abfängt, wobei die Gießform zusätzlich mit Quarzsand, Stahlkies oder Metallgranulat hinterfüllt wird.

Eine weitere bekannte Gießform arbeitet mit einer metallenen Stützschale, die auf 250-300°C aufgeheizt wird und in die kunstharzgebundener Quarzsand einge­ bracht wird, der aushärtet. Auch diese Form ist verti­ kal geteilt, wobei die Schalenhälften mit den ausge­ formten Rippen vor dem Abguß verschraubt werden, um den Gießdruck aufnehmen zu können.

Alle diese Gießformen weisen vertikal geteilte Masken­ hälften auf, die vor dem Abguß durch Verkleben, Ver­ pressen oder Verschrauben zusammengefügt werden.

Darüber hinaus besitzen diese Gießformen ein Reservoir für Flüssigeisen, über das das erstarrende und sich kontrahierende Gußstück nachgespeist werden kann, um Lunker zu vermeiden. Dieser sogenannte "Speiser" muß später vom Gußrohling abgetrennt werden. Er umfaßt min­ destens ein Viertel des Gußgewichtes des Rippenzylin­ derrohlings und wird wieder eingeschmolzen.

Die beschriebenen Gießformen benötigen aus Festigkeits­ gründen unverhältnismäßig große Mengen von phenolhal­ tigem, kunstharzgebundenem Formsand. Die Formmasken werden bei ca. 250-300°C thermisch ausgehärtet. Dabei entstehen gasförmige Schadstoffemissionen, die abgesaugt und entsorgt werden müssen. Beim Gießprozeß bilden sich weitere sandbedingte Emissionen. Außerdem müssen Altsandabfälle wegen ihres Phenolgehaltes als Sondermüll aufwendig entsorgt oder thermisch regene­ riert werden. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit des Gießens beeinträchtigt und die Umwelt belastet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der oben beschriebenen Gießformen zu vermeiden und eine Gießform zum kostengünstigen, umweltfreundlichen und weitgehend maschinellen Gießen von Rippenzylindern zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Die erfindungsgemäße Gießform gestattet aufgrund ihrer Teilung und der unterschied­ lichen Ausbildung der Teile eine unterschiedliche Abkühlung der einzelnen Längsabschnitte des Rippen­ zylinders, die zu einer gleichmäßigen Abkühlung des gesamten Rippenzylinders führt, wodurch sich ein Spei­ ser erübrigt. Ein Vorteil der gewählten Teilung der Gießform ist, daß das obere Teil der Gießform den Zylinderhals, das untere den Rippenteil des Rippen­ zylinders umschließt. Die Rippen erstarren aufgrund ihrer geringen Wandstärke trotz der schlecht wärmelei­ tenden Sandform, die sie umschließt, relativ rasch.

Aufgrund der Kristallisationskeime, die von diesen Rippen in das benachbarte Zylindermaterial wachsen, wird dieses ebenfalls zum raschen Erstarren gebracht. Deshalb muß die Erstarrungsgeschwindigkeit des unver­ rippten Zylinderhalses beschleunigt werden. Dies wird erfindungsgemäß durch die Ausbildung des oberen Teils der Gießform als Daueroberform erreicht. Da das flüs­ sige Metall in unmittelbare Berührung mit dem relativ gut wärmeleitenden Material der Daueroberform kommt, kühlt es schneller ab.

Die Abkühlgeschwindigkeit kann durch die Wahl des Werk­ stoffes der Daueroberform beeinflußt werden. Die stärk­ ste Abkühlung wird durch Metall wie z. B. Stahl erreicht, geringere Abkühlwerte durch Keramik oder Mineralstoffe.

Durch Fortfall des Flüssigeisenreservoirs in Gestalt des Speisers entfällt mindestes ein Viertel der benö­ tigten Flüssigeisenmenge, wodurch der Rohstoff- und Energieaufwand deutlich gesenkt werden.

Durch das gleichmäßig schnelle Abkühlen des Gießmate­ rials wird auch eine Verbesserung des metallischen Grundgefüges und der Verschleißeigenschaften des Rippenzylinders erreicht.

Von Vorteil ist auch, daß aufgrund der Daueroberform für die Außenkontur des Zylinderhalses keine Sandform und damit weder Formwerkzeuge noch Formsand zu deren Herstellung benötigt werden. Das bedeutet Senkung der Kosten- und Umweltbelastung.

Ein weiterer Vorteil der horizontal geteilten Form ist deren einfaches Öffnen und Schließen. Bei abgehobener Daueroberform ist ein unkompliziertes Einlegen der losen Formteile für die Rippen und die Bohrung des Rippenzylinders in die Stützunterform gegeben. Diese Formteile werden beim Schließen der Gießform automa­ tisch in ihrer richtigen Lage fixiert.

Von Vorteil ist die Wahl mehrerer Rippensegmentkerne, da diese sich aufgrund ihrer geringen Abmessungen und der leicht zu bewerkstelligenden Hinterschnittfreiheit besonders einfach herstellen lassen.

Vorteilhaft ist ebenfalls, daß mehrere, z. B. vier Rippensegmentkerne zu ihrer Herstellung maximal nur 50 Prozent der üblichen Kernkasten- und Maschinen­ belegungsfläche benötigen. Der Maschinenpark kann somit auf die Hälfte reduziert oder die Produktion verdoppelt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die zur Herstellung der Rippensegmentkerne benö­ tigte Formsandmenge minimiert, ohne die Haltbarkeit der Gießform zu vermindern. Insgesamt wird durch die vor­ teilhafte Gestaltung der Gießform gegenüber bekannten Gießformen über 50 Prozent des Formsandes eingespart. Damit verringert sich auch der Aufwand für das Absaugen und Waschen der aus dem Formsand beim Gießen entwei­ chenden giftigen Gase sowie der Aufwand für die Regene­ rierung bzw. Deponie des Formsandes.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung bewirkt einen sicheren Abschluß der Gießform nach oben und erübrigt einen besonderen Einlauf in dieselbe.

Durch eine vorteilhafte Ausbildung der Gießform kann der Gießvorgang weitgehend mechanisiert werden. Durch das Anheben der Daueroberform wird Platz zum Beschicken der Stützunterform mit Formteilen gegeben.

Es ist von Vorteil, daß nach erneutem Abheben der Daueroberform der Gußrohling der Stützunterform maschi­ nell entnommen wird und anschließend dieselbe gekippt und vom Formsand entleert wird, so daß sie nach ihrem Wiederaufrichten für die nächste Ausrüstung mit Form­ teilen bereitsteht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der Aus­ führungsbeispiele schematisch dargestellt sind.

Es zeigt

Fig. 1 Querschnitt durch die Gießform,

Fig. 2 teilweise geschnittene Gießform auf einem Gießkarussell.

Die erfindungsgemäße Gießform 2 besteht aus einer Daueroberform 5 aus Stahl oder Gußeisen und einer Stützunterform 6, ebenfalls aus Stahl oder Gußeisen. Die Daueroberform 5 ist mit einem aus Formsand herge­ stellten Eingußeinsatz 9 versehen, der Einfüllöffnungen 12 aufweist und die Gießform nach oben abschließt.

Die Daueroberform 5 bildet die Außenform für den Zylin­ derhals 4 des Ripppenzylinders 1.

In der Stützunterform 6 sind vier Rippensegmentkerne 8 und ein Bohrungskern 7, die aus Quarzsand bestehen, lose eingelegt. Sie bilden die Außenform des verrippten Teils 3 des Rippenzylinders 1 und dessen Innenform.

Die Stützunterform ist in größerer Stückzahl auf einem Gießkarussell 10 befestigt, um eine rationelle Serienfertigung nach dem Taktverfahren zu verwirkli­ chen. Sie ist fest mit einem Kippstuhl 11 verbunden, der um eine Achse 13 kippbar ist.

Jede Daueroberform 5 ist von einer pneumatischen Hub­ vorrichtung 14 in der Achse der Gießform bewegbar, wo­ bei die Hubvorrichtung 14 auch zum Schließen und Ver­ spannen der Gießform dient.

Das Gießen erfolgt im Taktverfahren auf folgende Weise: Die aufrecht stehende, offene und leere Stützunterform 6 wird im ersten Takt mit den vier Rippensegmentkernen 8 und dem Bohrungskern 7 bestückt und in die Dauerober­ form 5 wird der Eingußeinsatz 9 eingebracht. Im zweiten Takt wird die Daueroberform 5 mit der pneumatischen Hubvorrichtung 14 auf die Stützunterform 6 gesetzt und verspannt. Dadurch werden die Formteile in der Stütz­ unterform 6 fixiert und die Gießform 2 gießdruckfest geschlossen.

Im folgenden Takt wird vergossen, wobei die Menge des Gießmaterials gerade zum Füllen der Gießform ausreicht.

Dann folgen einige Auskühltakte bis in einem weiteren Takt die Daueroberform 5 mit der pneumatischen Hubvor­ richtung 14 abgehoben wird.

Im folgenden Takt wird der Gußrohling maschinell aus der Stützunterform 6 entnommen und auf eine nicht abge­ bildete Kühlstrecke abgegeben.

Im nächsten Takt wird, wie in Fig. 2 gestrichelt ange­ deutet, die Stützunterform 6 maschinell gekippt und von Restsanden befreit.

Nach dem maschinellen Aufrichten der Stützunterform 6 steht diese wieder zur erneuten Beschickung mit Form­ teilen zur Verfügung, womit ein neuer Gießzyklus begin­ nen kann.

Die beschriebene Taktabfolge kann auch für zwei neben­ einander angebrachte Gießformen zugleich erfolgen. Taktzeiten von 40 Sekunden sind denkbar. Auf diese Weise kann mit der erfindungsgemäßen Gießform in Verbindung mit dem bekannten Taktverfahren auf dem Gießkarussell eine große Menge hochwertiger Rippenzylin­ der mit niedrigem Personal-, Material- und Energieauf­ wand sowie bei geringstmöglicher Umweltbelastung abge­ gossen werden.

Claims (9)

1. Gießform für Rippenzylinder (1), vorzugsweise aus Metall mit in die Gießform einsetzbare Formteile für die Außen- und Innenkontur des Rippenzylinders (1), wobei dieser im Bereich eines Rippenzylinderendes einen verrippten Teil (3), im Bereich des anderen Rippenzy­ linderendes einen unverrippten Zylinderhals (4) auf­ weist, der in der Gießform zumindest beim Gießvorgang vorzugsweise senkrecht nach oben ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (2) geteilt ist, wobei die Teilung in etwa senkrecht zur Achse des Rippenzylinders (1) angeordnet ist und die Gießform (2) eine Daueroberform (5) als Teil der Außenform des Rippenzylinders (1) sowie eine Stützunterform (6) zur Aufnahme der einsetzbaren Formteile aufweist.

2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Teilung im Bereich zwischen dem verrippten Teil (3) und dem Zylin­ derhals (4) angeordnet ist.

3. Gießform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Daueroberform (5) als Außenform des Zylinderhalses (4) ausgebildet ist.

4. Gießform nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile zumindest einen Bohrungskern (7) und vorzugsweise vier senkrecht geteilte Rippensegmentkerne (8) umfassen.

5. Gießform nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippensegmentkerne (8) eine geringe Wanddicke aufweisen und auf der Stützun­ terform (6) in radialer und axialer Richtung direkt abgestützt angeordnet sind.

6. Gießform nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile von oben lose in die Stützunterform (6) einlegbar sind und durch Schließen derselben mit der Daueroberform (5) fixierbar sind.

7. Gießform nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Daueroberform (5) ein Eingußeinsatz (9) angeordnet ist, der Einfüllöff­ nungen (12) aufweist und die Daueroberform (5) nach oben abschließt.

8. Gießform nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (2) auf einem Kippstuhl (11) und dieser auf einem Gießkarussell (10) - befestigt ist.

9. Gießform nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daueroberform (5) und die Stützunterform (6) unabhängig voneinander und vor­ zugsweise maschinell bewegbar sind, wobei die Daueroberform (5) in Richtung der Achse der Gießform (2) bewegbar, die Stützunterform (6) um eine Achse (13) des Kippstuhls (11) kippbar ist.