DE60005065T2

DE60005065T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von kokillen oder kokillenteilen

Info

Publication number: DE60005065T2
Application number: DE60005065T
Authority: DE
Inventors: Bechmann Jan JOHANSEN
Original assignee: Disa Industries AS
Current assignee: Disa Industries AS
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2020-02-05
Also published as: EP1257374A1; ES2204497T3; WO2001056723A1; EP1257374B1; AU2000222795A1; DE60005065D1; US6668904B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Formen oder Formteilen in einer formenbildenden Maschine, die zumindest eine Formkammer mit zumindest einer bewegbaren Pressplatte und zumindest einem Modell umfasst, wie beispielsweise eine Strangformvorrichtung, eine kastenlose formbildende Maschine oder dergleichen, in der der formbildende Prozess die Schritte umfasst, dass die Formkammer(n) mit komprimierbarem Formmaterial gefüllt werden, wie beispielsweise mit tongebundenem Grünsand, ein Vakuum auf ausgewählte Teile des Modells bzw. der Modelle während des Füllens aufgebracht wird, und das Formmaterial durch Bewegen der Pressplatte(n) gepresst bzw. verdichtet wird, wodurch die Form oder Formteile (Oberkasten und Unterkasten) geformt werden, wobei die Formhohlräume in der hergestellten Form oder den hergestellten Formteilen mittels der Modellplatte(n) vorgesehen werden. Nach dem Pressen des Formmaterials werden die hergestellte Form oder die hergestellten Formteile von der Formkammer bzw. den Formkammern entfernt, woraufhin die Formkammer erneut geschlossen und für einen neuen Zyklus bereit gemacht wird.
STAND DER TECHNIK
Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieses allgemeinen Typs ist beispielsweise aus der U.S. Patent-A-4,791,974 bekannt. Gemäß dieses Dokumentes wird das Füllen der Formkammer mit komprimierbarem Formmaterial, beispielsweise tongebundenem Gründsand, dadurch verbessert, dass auf ausgewählte Teile des Modells/der Modelle ein Vakuum durch luftdurch lässige Kammerwände während des gesamten Füllschrittes und möglicherweise auch vor dem Beginn des Füllens aufgebracht wird, wodurch die Bildung von Lufttaschen in Vertiefungen in dem Modell/den Modellen vermieden wird, was ansonsten eine verringerte Kompaktheit und Dichte in vorstehenden Teilen der Form oder Formteile zur Folge haben kann, die in der Formkammer gebildet werden. In dem obigen Dokument wird das Vakuum während des gesamten Füllschrittes aufgebracht, wobei die Oberfläche der hergestellten Form oder der hergestellten Formteile dabei austrocknet und die Menge an Luft, die entfernt werden soll, relativ hoch ist, was in einer Anforderung nach relativ großen Kanälen zur Entfernung der Luft resultiert. Ferner wird eine Austrocknung der Oberfläche der hergestellten Form oder hergestellten Formteile an Stellen bewirkt, an denen diese Austrocknung höchst ungewollt ist und einen Qualitätsunterschied der Formoberfläche und daher der Oberfläche der geformten Produkte, die in den Formen hergestellt werden, erzeugt.
Die U.S.-A-5,332,025 offenbart dem entsprechend ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen von Sandformen in einer Strangformmaschine, bei der ein Vakuum oder ein Gasdruck auf den Sand in der Formkammer aufgebracht werden kann. Ein Ventil verbindet die Formkammer entweder mit einer Druck- oder einer Vakuumquelle. Das Aufbringen des Vakuums resultiert in denselben Nachteilen eines Austrocknens der Form, wie oben für die U.S.-A-4,791,974 beschrieben ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, die die Formqualität einer formbildenden Maschine des oben beschriebenen Typs verbessern und daher die oben erwähnten Probleme vermeiden, was in einer höheren Qualität der hergestellten Formen und einer effizienteren Verwendung des Vakuums resultiert. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren des Typs, das auch die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dargelegten Merkmale umfasst, und einer Vorrichtung gelöst, die die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 8 dargelegten Merkmale umfasst. Mit diesem Verfahren und dieser Vorrichtung kann das Vakuum separat auf verschiedene Teile des Modells/der Modelle während solcher Zeitperioden aufgebracht werden, während denen das Vakuum effizient dazu verwendet werden kann, das Füllen der verschiedenen Teile zu verbessern. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt.
ZEICHNUNGSKURZBESCHREIBUNG
In dem folgenden detaillierten Teil der Beschreibung wird die Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die in den Zeichnungen gezeigt sind, erläutert, in denen:
1 eine Strangformvorrichtung in der Füllposition zeigt;
2 eine kastenlose formbildende Maschine in der Füllposition zeigt;
3 eine Aufzeichnung des Sandfüllniveaus in Abhängigkeit von der Zeit zeigt, und
4 eine Aufzeichnung des Aufbringens eines Vakuums auf verschiedene Teile der Modelle während des Füllschrittes und während des anfänglichen Teils des Pressschrittes zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die 1 und 2 zeigen zwei verschiedene Typen von formbildenden Maschinen in der Füllposition. In 1 ist die formbildende Maschine eine Strangformvorrichtung mit einer Formkammer 8, von der ein Ende durch eine Pressplatte 6 geschlossen ist, die ein Modell 4 trägt, und das andere Ende durch eine geschwenkte Pressplatte 7 geschlossen ist, die ein Modell 5 trägt. In der in 1 gezeigten Füllposition wird die Formkammer 8 mit komprimierbarem Formmaterial 2 von einem Trichter 1 gefüllt, wobei das Formmaterial 2 in die Formkammer 8 durch Luftdruck 3 eingetrieben wird, der auf den oberen Bereich des Formmaterials 2 ausgeübt wird.
2 zeigt eine kastenlose formbildende Maschine in der Füllposition. Bei dieser Vorrichtung ist die Formkammer 8, 8' durch ein Modell 4 in zwei Teile unterteilt, und die Formkammer ist an einem Ende durch eine Pressplatte 6 und an dem andern Ende durch eine Pressplatte 7 geschlossen. Die Formkammer 8, 8' wird mit komprimierbaren Formmaterial 2 von einem Trichter 1 durch separate Öffnungen in die beiden Teile 8, 8' in der Formkammer gefüllt.
Die 1 und 2 zeigen, wie eine Vakuumquelle mit verschiedenen Teilen der Modelle 4, 5 über separate Ventile A–F verbunden wird. Dies sieht die Möglichkeit vor, das Vakuum auf verschiedene gewählte Teile der Modelle 4, 5 zu verschiedenen Zeitperioden des Füllschrittes aufzubringen.
3 zeigt, wie das Füllen der Formkammer 8, 8' mit der Zeit von 0–100 % fortschreitet, und 4 zeigt dementsprechend, wie das Vakuum während des Füllens auf die verschiedenen gewählten Teile des Modells aufge bracht wird. Wie in 1 gezeigt ist, wird das Vakuum auf die unteren Teile des Modells 4 über das Ventil A aufgebracht, das das Vakuum mit der Kammer 13 und dem Kanal 16 verbindet, wie in 1 gezeigt ist. Dieses Vakuum wird eine bestimmte Zeitdauer vor dem Füllbeginn aufgebracht und wird beendet, wenn das Füllniveau das Niveau H₁ erreicht hat, wie in 1 und 3 gezeigt ist. Entsprechend wird das Vakuum über die Ventile B und C während aufeinanderfolgender Zeitperioden, wie in 4 gezeigt ist, beginnend unmittelbar davor aufgebracht, bevor das Niveau des Formmaterials 2 das entsprechende Niveau der gewählten Teile des Modells 4 erreicht, die mit den einzelnen Ventilen über die Kanäle 14, 15 und die Kammern 11, 12 verbunden sind.
Die Steuerung des Aufbringens des Vakuums kann gemäß einer Messung des Formmaterialniveaus in der Formkammer 8, 8' ausgeführt werden, oder alternativ dazu kann das Niveau empirisch berechnet werden, wobei eine Formel für das Formmaterialniveau als eine Funktion der Zeit aufgestellt wird. Bevorzugt wird das Vakuum auf die verschiedenen gewählten Teile der Modelle 4, 5 nur während kurzer Zeitperioden aufgebracht, die der Zeitdauer unmittelbar bevor das Formmaterialniveau den unteren Teil der gewählten Teile erreicht bis kurz nachdem das Formmaterialniveau die oberen Teile der gewählten Teile erreicht hat entsprechen, wodurch ein Austrocknen der Teile infolge des Aufbringens von Vakuum vermieden wird. Ferner reduziert dieses Schema die Luftmengen, die durch das Vakuumsystem abgezogen werden müssen, wodurch die Dimensionierung der Verbindungen minimiert werden kann. Es sei ferner angemerkt, dass eine Positionierung der Ventile A–F neben den gewählten Teilen der Modellplatten 4, 5 die Zeitverzögerung vom Aktivieren der Ventile bis zum tatsächlichen Aufbringen des Vakuums auf die gewählten Teile minimiert.
Wenn es geeignet erscheint, kann das Vakuum ferner während des anfänglichen Teils des Pressschrittes auf gewählte Teile der Modelle 4, 5 aufgebracht werden, wodurch möglicherweise das Füllen der gewählten Teile der Modellplatten 4, 5 während des Pressens weiter verbessert wird. Das Aufbringen von Vakuum während des Pressens bzw. Verdichtens wird bevorzugt während einer kurzen Zeitperiode entsprechend beispielsweise den anfänglichen 30–50% der Bewegung während des Pressschrittes ausgeführt.
Nach dem Pressen werden die hergestellte Form oder die hergestellten Formteile von der Formkammer 8, 8' entfernt, wobei diese Entfernung das Lösen der Form oder Formteile von dem Modell oder den Modellen 4, 5 umfasst und dieses Lösen durch Aufbringen eines Druckes auf ausgewählte Teile der Modelle 4, 5 unter Verwendung der Verbindungen der Formkammer zum Aufbringen von Vakuum während des Füllens und möglicherweise des Pressens unterstützt werden kann.
Bevorzugt ist jede der Kammern 11, 12, 13 mit der umgebenden Atmosphäre über ein Rückschlagventil 17 verbunden, um ein Entweichen von Luft von der Formkammer durch die Kanäle 14, 15, 16 zu ermöglichen, wenn durch die Ventile A, B, C kein Vakuum aufgebracht wird. Dies kann ferner die Möglichkeit der Verwendung des Systems ohne Aufbringen eines Vakuums vorsehen, wenn Formen oder Formenteile ohne die Notwendigkeit eines Aufbringens von Vakuum hergestellt werden.
Ferner kann jede dieser Kammern 11, 12, 13 mit der umgebenden Atmosphäre über ein Drosselventil 18 verbunden sein, um den Druck auszugleichen, wenn das Vakuum abgeschaltet wird.
Obwohl die obige Beschreibung nur die Ventile A, B, C, die Kammern 11, 12, 13 und die Kanäle 14, 15, 16 betrifft, ist es offensichtlich, dass die weiteren Ventile D, E, F und die entsprechenden Elemente auf eine ähnliche Art und Weise funktionieren.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Gussformen oder Formteilen in einer formenbildenden Maschine, die zumindest eine Formkammer (8; 8, 8') mit zumindest einer bewegbaren Pressplatte (6, 7) und zumindest einem Modell (4, 5) umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: a) dass die Formkammer(n) (8; 8, 8') mit komprimierbarem Formmaterial (2) gefüllt werden, b) ein Vakuum auf ausgewählte Teile des Modells/der Modelle (4, 5) während des Füllens aufgebracht wird, c) das Formmaterial durch Bewegen der Pressplatte(n) (6, 7) gepresst wird, und d) die hergestellte Form oder hergestellten Formteile von der Formkammer bzw. den Formkammern (8; 8, 8') entfernt werden, wobei diese für einen neuen Zyklus beginnend bei Schritt A bereitgemacht werden, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, dass: b1) das Vakuum auf zumindest zwei unterschiedliche Teile des Modells/der Modelle (4, 5) zu unterschiedlichen Zeitperioden während des Füllschrittes aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt, dass: b2) das Aufbringen des Vakuums auf die verschiedenen Teile des Modells/der Modelle (4, 5) mit den Zeitperioden synchronisiert wird, während denen die unterschiedlichen Teile mit komprimierbarem Formmaterial (2) gefüllt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, dass: b3) die Zeitperiode zum Aufbringen des Vakuums auf eine bestimmte Zeitdauer vor und/oder nach den Zeitperioden verlängert wird, während denen die unterschiedlichen Teile mit komprimierbarem Formmaterial (2) gefüllt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, dass: c1) ein Vakuum auf Teile des Modells/der Modelle (4, 5) während des anfänglichen Teils des Pressschritts (C) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, dass: c2) ein Vakuum auf Teile des Modells/der Modelle (4, 5) während der anfänglichen 30–50% der Bewegung während des Pressschrittes (C) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, dass ein Entweichen von Luft von den verschiedenen Teilen des Modells/ der Modelle (4, 5) ermöglicht wird, wenn kein Vakuum aufgebracht ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, dass das Vakuum in den unterschiedlichen Teilen des Modells/der Modelle (4, 5) ausgeglichen wird, wenn das Vakuum nicht mehr aufgebracht wird.
Vorrichtung zum Herstellen von Gussformen oder Formteilen, die zumindest eine Formkammer (8; 8, 8') mit zumindest einer bewegbaren Pressplatte (6, 7) und zumindest einem Modell (4, 5), ein Füllmittel (1), das derart ausgebildet ist, um komprimierbares Formmaterial (2) in die Formkammer(n) (8; 8, 8') einzuführen, und ein Vakuumquelle umfasst, die selektiv mit Durchgängen (14, 15, 16) verbindbar ist, die zu ausgewählten Teilen des Modells/der Modelle (4, 5) führen, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Mittel (A–F) zum selektiven Verbinden der Vakuumquelle mit zumindest zwei unterschiedlichen Teilen des Modells/ der Modelle (4, 5) vorgesehen ist, wobei das Mittel zum selektiven Verbinden der Vakuumquelle separate Ventile (A–F) umfasst, die mit den zumindest zwei unterschiedlichen Teilen des Modells/der Modelle (4, 5) verbunden sind, wobei die Ventile (A–F) zu verschiedenen Zeitpunkten geöffnet und geschlossen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Teile des Modells/der Modelle gemäß dem Fortschritt des Füllens der Formkammer(n) (8; 8, 8') getrennt sind, d. h. ein erstes Ventil (A) ist mit einem ersten Teil des Modells verbunden, das früher mit Sand gefüllt wird, als ein zweites Teil des Modells, der mit einem zweiten Ventil (B) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Mittel vorgesehen ist, um die selektive Verbindung der Vakuumquelle mit den unterschiedlichen Teilen des Modells/ der Modelle synchronisiert mit dem Füllen der Formkammer(n) (8; 8, 8') auszuführen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zum Messen des Füllnivaus in der Formkammer/den Formkammern (8; 8, 8') und zum Steuern des Aufbringens des Vakuums in Abhängigkeit der Messung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–11, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Mittel (A–F) vorgesehen ist, um die Vakuumquelle mit ausgewählten Teilen des Modells/der Modelle (4, 5) während der anfänglichen Bewegung bei dem Pressschritt selektiv zu verbinden.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Mittel vorgesehen ist, um die Bewegung der Pressplatte(n) (6, 7) zu messen und während des Pressschrittes die Vakuumquelle in Abhängigkeit von der Messung zu verbinden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–13, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Mittel (17) vorgesehen ist, um ein Entweichen von Luft von den unterschiedlichen Teilen des Modells/der Modelle (4, 5) zu ermöglichen, wenn kein Vakuum aufgebracht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–14, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Mittel (18) vorgesehen ist, um das Vakuum in den unterschiedlichen Teilen des Modells/der Modelle (4, 5) auszugleichen, wenn kein Vakuum mehr aufgebracht ist.