DE4424443A1 - Verfahren und Einrichtung zur Messung von Formstoffeigenschaften - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Messung von Formstoffeigenschaften

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von mehreren Formstoffeigenschaften bei Gießerei-Formstoffen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Einrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens.
Für eine gleichbleibende Gußteilequalität ist Formstoff mit möglichst gleichbleibender Qualität erforderlich und daher müs­ sen bei der Aufbereitung des Gießerei-Formstoffes dessen Ei­ genschaften während der gesamten Produktionszeit immer in dem erforderlich geringen Toleranzfeld liegen.
Die bekannten Laborprüfmethoden mittels Einzelgeräten sind für eine rasche Auswertung der Meßergebnisse und für eine automa­ tische Steuerung/Regelung der Sandaufbereitung während des Pro­ duktionsprozesses nicht geeignet. Für die automatische Steue­ rung/Regelung wurden Verfahren und Einrichtung der eingangs ge­ nannten Art geschaffen (z. B. US-PS 2,791,120), mit welchen aus dem Sandkreislauf entnommenen Formstoffen Prüfkörper herge­ stellt werden, an welchen durch meist nur zwei Meßverfahren (Verdichtbarkeits- und Gründruckfestigkeitsmessung) die momen­ tanen Eigenschaften des Formstoffes ermittelt werden.
Nachteilig bei diesem Verfahren bzw. Einrichtung ist, daß meist die Anzahl der unterschiedlichen Messungen für eine exak­ te Auswertung und dauernde Beeinflussung der Formstoffeigen­ schaften zu gering, die Meßergebnisse häufig ungenau und die Einrichtung meist mit mehreren auf einem Rundtisch angeordneten Hülsen für die Erstellung der zylindrischen Prüfkörper ausgerü­ stet ist, was zu großen Abmessungen der Einrichtung mit einem hohen baulichen Aufwand führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Ver­ fahrens der eingangs genannten Art, bei welchem durch mehrere unterschiedliche Meßverfahren und genauen Meßergebnissen mit deren Auswertung eine exaktere Einhaltung der geforderten Form­ stoffqualität erreichbar wird, weil die Sanddaten direkt am Prüfkörper festgestellt werden. Die dafür erforderliche Ein­ richtung soll bei einem geringen baulichen Aufwand als Laborge­ rät aber auch für eine automatische Regelung der Sandaufberei­ tung verwendbar sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruches 1 und des Einrichtungsanspru­ ches 6 erreicht.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den da­ von abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung ist in der bei liegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt und nachfolgend beschrieben.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Messung von Formstoffeigenschaften.
Die Figur zeigt eine Einrichtung zur Messung von Formstoffei­ genschaften, welche eine Einfüllstation 1 für chargenweise aus dem Formstoffkreislauf entnommenen Gießerei-Formstoff, eine erste Prüfstation 2 und eine zweite Prüfstation 3 aufweist.
Die Einfüllstation 1 weist einen außerhalb eines Gehäuses 4 angeordneten Fülltrichter 5 auf, welcher durch eine am unteren Ende angeordneten Klappe 6 verschließbar ist. Mittels einer Betätigungsvorrichtung 7, wie z. B. ein Hubzylinder, kann die Klappe 6 geöffnet oder geschlossen werden. Der Fülltrichter 5 ist mit einer am Gehäuse 4 befestigten Gewichtsmeßeinrichtung 8 verbunden.
Ein mit dem Gießerei-Formstoff füllbarer Hülsenkörper 9 ist zusammen mit einer Bodenplatte 10 von der Einfüllstation in die erste Prüfstation 2 verschiebbar. Eine erste Verschiebeeinrich­ tung 11 greift an der Bodenplatte 10 an, wobei eine zweite Ver­ schiebeeinrichtung 12 zur Verschiebung des Hülsenkörpers 9 auf der Bodenplatte 10 auf dieser angeordnet und mit dieser ver­ schiebbar ist.
Die Verschiebeeinrichtungen 11, 12 können elektrisch, hydrau­ lisch oder pneumatisch betätigbare Stellantriebe sein.
An der ersten Prüfstation 2 ist für die Verdichtbarkeitsmessung oberhalb des Hülsenkörpers 9 eine Preßvorrichtung 13 mit einer Druckmeßeinrichtung 14 und einer Wegmeßeinrichtung 15 an­ geordnet. Die Preßvorrichtung 13 weisten einen vorzugsweise elektrisch oder aber auch hydraulisch oder pneumatisch betä­ tigbaren Stellantrieb 16 mit einem Preßstempel 17 auf, wobei zwischen dem Stellantrieb 16 und dem Preßstempel 17 die als elektrisch arbeitende Druckmeßdose ausgebildete Druckmeßein­ richtung 14 angeordnet ist.
In der zweiten Prüfstation 3 ist oberhalb des Hülsenkörpers 9 für die Messung der Druckfestigkeit eine weitere Preßvorrich­ tung 18 mit einem Stellantrieb 19 und einem Preßstempel 20 an­ geordnet, wobei der Stellantrieb 19 mit einer Wegmeßeinrich­ tung 21 versehen dem Stellantrieb 16 mit dessen Wegmeßeinrich­ tung 15 entspricht.
Unterhalb der eine Durchgangsöffnung 22 aufweisenden Boden­ platte 10 ist ein Auflageteil 23 mit einer als Druckmeßdose ausgebildeten Druckmeßeinrichtung 24 zur Messung der Druckfe­ stigkeit angeordnet.
Auflageteil 23 und Druckmeßeinrichtung 24 sind mittels einer Verstelleinrichtung 25 horizontal verschiebbar, wobei die Ver­ stelleinrichtung einen elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch antreibbaren Stellantrieb 26 aufweist an welchem ein Halteteil 27 mit der Druckmeßeinrichtung 24 und dem Auflageteil 23 ange­ ordnet ist.
Der Preßstempel 20 weist an seiner Druckfläche Düsen 28 zur Durchleitung eines Gases oder Druckluft auf. Die Düsen 28 sind mit einem Gasdruckerzeuger, vorzugsweise mit einem als Ventila­ tor ausgebildeten Drucklufterzeuger 29 zur Messung der Gas­ durchlässigkeit wirkverbunden, wobei in der Leitung zu den Dü­ sen 28 eine Druckmeßeinrichtung angeordnet ist.
Unterhalb der Bodenplatte 10 ist in der zweiten Prüfstation 3 ein mittels eines Stellantriebes 30 horizontal verschiebbarer u-förmiger Stempel 31 mit einem eine Druckmeßeinrichtung 32 aufweisenden Gegenlager 33 zur Messung der Doppelscherfestig­ keit angeordnet.
Alle Druckmeßeinrichtungen 14, 24 und 32, die Wegmeßeinrich­ tungen 15 und 21 sowie die Gewichtsmeßeinrichtung 8 sind zur Übermittlung der elektrischen Meßdaten mittels Leitungen mit einem Auswertgerät 40 verbunden, wo die Meßsignale bei einer Laboranwendung der Einrichtung ausgewertet, gespeichert, ange­ zeigt und/oder ausgedruckt werden und somit auch für die Quali­ tätsicherung benutzt werden können.
Der Verfahrensablauf zur Prüfkörperherstellung und Messung von Formstoffeigenschaften mit der vorgängig beschriebenen Ein­ richtung ist wie folgt:
Von dem für Gießzwecke in einer Formstoffaufbereitungsanlage behandelten Formstoff wird eine geringe Menge dem Fülltrichter 5 zugeführt und bis zu einer vorgegebenen Gewichtsmenge Form­ stoff gefüllt.
Durch Öffnen der Klappe 6 wird der Formstoff im aufgelockerten Zustand in den Hohlraum des darunter stehenden Hülsenkörpers 9 eingefüllt. Beim Verschieben des Hülsenkörpers 9 zusammen mit der Bodenplatte 10 in die erste Prüfstation 2 wird der über­ schüssige Formstoff vom Hülsenkörper 10 abgestreift.
In der Prüfstation 2 wird die Verdichtbarkeit des Formstoffes gemessen, wobei der Preßstempel 17 bis zu einer vorbestimmten Preßkraft, welche an der Druckmeßeinrichtung 14 gemessen wird, den Formstoff verdichtet. Dabei wird der Verdichtungsweg mittels der Wegmeßeinrichtung 15 gemessen und als Signal dem Auswertgerät 40 zugeleitet.
Der gemessene Verdichtungsweg bestimmt gleichzeitig die Höhe des ersten Prüfkörpers. Falls dieser nicht die Normhöhe eines Normprüfkörpers aufweist, wird der gemessene Wert für eine Kor­ rektur des Zuteilgewichtes der Gewichtsmeßeinrichtung 8 für die Formstoffeinfüllmenge benützt, was durch eine entsprechende Umsetzung bzw. Berechnung im Auswertgerät erfolgt, wobei auch das volle Volumen des Hülsenkörpers bei der Berechnung zugrunde gelegt wird.
Der durch die Verdichtung hergestellte erste Prüfkörper wird durch Verschieben des Hülsenkörpers 9 auf der Bodenplatte 10 in die zweite Prüfstation 3 gebracht, wobei dann der Prüfkörper durch die Durchgangsöffnung 22 in der Bodenplatte 10 mittels des Preßstempels 20 der Preßvorrichtung 18 bis zum Auflage­ teil 23 durchgeschoben wird.
Hier wird durch Verschieben des u-förmigen Stempels 31 mittels des Stellantriebes 30 die Doppelscherfestigkeit festgestellt, wobei die Meßsignale der Druckmeßeinrichtung 32 dem Auswert­ gerät 40 zugeleitet werden.
Die abgescherten Teile des Prüfkörpers fallen dann nach Ver­ schieben des Auflageteils 23 nach links in einen Behälter. Die Messung der Druckfestigkeit und der Gasdurchlässigkeit darf nur an einem Normprüfkörper mit einer bestimmten Normhöhe vorgenom­ men werden. Dieser wird dann mit einer über das Gewicht korri­ gierten Füllmenge im Hülsenkörper 3 durch Verdichten mittels der Preßvorrichtung 13 hergestellt, wobei die Höhe des Norm­ prüfkörpers durch die Wegmeßeinrichtung 15 festgestellt wird.
War die über das Gewicht korrigierte Einfüllmenge Formstoff zur Erreichung eines Normprüfkörpers nicht richtig, wird dieser Vorgang wiederholt, bis durch Verdichten der korrigierten Ein­ füllmenge die Normhöhe eines Normprüfkörpers erreicht wird.
Nach dem Verschieben des Normprüfkörpers mit dem Hülsenkörper 9 in die zweite Prüfstation 3 wird durch Einfahren des Preßstem­ pels 20 in den Hülsenkörper die Gasdurchlässigkeit gemessen.
Hierbei wird ein pro Zeiteinheit konstanter Volumenstrom eines Gases - vorzugsweise Luft - mittels der Düsen 28 in den Prüf­ körper geleitet, wobei der maximale Druckanstieg gemessen und als elektrisches Signal dem Auswertgerät 40 zugeleitet wird.
Anschließend wird der Normprüfkörper mittels des Preßstempels 20 durch die Durchgangsöffnung 22 auf das Auflageteil 23 ge­ schoben und die Messung der Druckfestigkeit am Normprüfkörper festgestellt. Hierbei wird der Normprüfkörper mittels der Preßvorrichtung 18 einer Druckkraft ausgesetzt, bis er ausein­ anderbricht wobei die Druckkraft mittels der Druckmeßeinrich­ tung 24 gemessen wird und die Meßsignale dem Auswertgerät 40 zugeleitet werden. Nach dem Verschieben des Auflageteils 23 nach links fallen die geborstenen Teile des Normprüfkörpers in den darunter angeordneten Behälter.
Alle der Reihe nach gewonnenen Meßdaten, wie Verdichtbarkeit, Druckfestigkeit, Gasdurchlässigkeit, Doppelscherfestigkeit und Sandgewicht sowie das errechnete Verhältnis von Scherfestigkeit zu Druckfestigkeit dienen zur Analyse des in einer Form­ stoffaufbereitungsanlage aufbereiteten Formstoffes, wobei dann die Soll- und Ist-Werte miteinander verglichen werden können und eine Korrektur der Formstoffeigenschaften automatisch mög­ lich ist.

Claims (12)

1. Verfahren zur Messung von mehreren Formstoffeigenschaften an einem in einem Hülsenkörper hergestellten Prüfkörper aus einem Gießerei-Formstoff, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte
  • a. Einfüllen des Hülsenkörpers mit Gießerei-Formstoff
  • b. Messung der Verdichtbarkeit mit vorgegebener Kraft,wobei die Höhe des verdichtenden Prüfkörpers bestimmt wird
  • c. Messung der Doppelscherfestigkeit an diesem Prüfkörper
  • d. Ausstoßen der Prüfkörperteile
  • e. Bestimmung des Formstoffeinfüllgewichtes zur Erreichung der Höhe eines Normprüfkörpers abhängig von der Ver­ dichtbarkeitsmessung und dem vollen Volumen des Hülsen­ körpers
  • f. Herstellung des Normprüfkörpers mit der vorgegebenen Verdichtungskraft
  • g. Messung der Gasdurchlässigkeit am Normprüfkörper
  • h. Messung der Druckfestigkeit am Normprüfkörper
  • i. Übermittlung der gemessenen Werte für die Verdichtbar­ keit, dem Formstoffgewicht des Normprüfkörpers, der Dop­ pelscherfestigkeit, der Gasdurchlässigkeit und der Druckfestigkeit an ein Auswertgerät.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte e. und f. ein oder mehrmals erfolgen bis ein Normprüfkörper mit der erforderlichen Höhe hergestellt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewerteten Meßdaten digital angezeigt, im Bildschirm dargestellt und/oder ausgedruckt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßdaten in Steuer- oder Regelsignale umgesetzt werden, welche automatisch die Zuteilung von Mi­ schungskomponenten steuern oder regeln, die zur Einhaltung der vorgegebenen Formstoffkennwerte nötig sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Messung der Gasdurchlässigkeit mittels eines konstanten Volumenstromes eines Gases - vorzugsweise Luft - erfolgt, bei der der Staudruck gemessen wird.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hülsen­ körper (9) von einer Einfüllstation (1) zusammen mit einer Bodenplatte (10) mittels einer Verschiebeeinrichtung (11) in eine erste Prüfstation (2) und von dort auf der Boden­ platte (10) in eine zweite Prüfstation (3) verschiebbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllstation (1) einen Fülltrichter (5) mit einer re­ gelbaren Gewichtsmeßeinrichtung (8) aufweist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Prüfstation (2) oberhalb des Hülsenkör­ pers (9) eine Preßvorrichtung (13) mit einer Druckmeß­ einrichtung (14) und einer Wegmeßeinrichtung (15) zur Ver­ dichtbarkeitsmessung angeordnet ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der zweiten Prüfstation (3) oberhalb des Hülsenkörpers (9) eine weitere Preßvorrichtung (18) und unterhalb der eine Durchgangsöffnung (22) aufweisenden Bodenplatte (10) ein Auflageteil (23) mit einer Druckmeß­ einrichtung (24) für die Messung der Druckfestigkeit ange­ ordnet ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der zweiten Prüfstation (3) unterhalb der Bodenplatte (10) ein horizontal verschiebbarer u-förmig ausgebildeter Stempel (31) mit einem eine Druckmeßeinrich­ tung (32) aufweisenden Gegenlager (33) zur Messung der Dop­ pelscherfestigkeit angeordnet ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweite Preßvorrichtung (18) mit Dü­ sen (28) versehen ist, welche mit einem Gasdruck - vor­ zugsweise Luftdruckerzeuger (29) - zur Messung der Gas­ durchlässigkeit wirkverbunden sind.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Auflageteil (23) in der zweiten Prüfstation (3) mittels einer Verstelleinrichtung (25) ho­ rizontal verschiebbar ist.
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