DE69800190T2

DE69800190T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Giessen in Sandformen

Info

Publication number: DE69800190T2
Application number: DE1998600190
Authority: DE
Inventors: Torben Hansen; Finn Kruse Jakobsen
Original assignee: Georg Fischer Disa AS
Current assignee: Georg Fischer Disa AS
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 2000-11-23
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: EP0951956A1; EP0951956B1; DE69800190D1; AU3138899A; DK0951956T3; WO1999055477A1; ES2150296T3

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Gegenständen in Sandformen, wobei das Verfahren im Oberbegriff von Anspruch 1 dargelegt ist.

HINTERGRUNDTECHNIK

Bei früher bekannten Verfahren dieses Typs sind Probleme teilweise infolge davon aufgetreten, daß Sandpartikel von der Form den Teil der Einheit zur Lieferung von geschmolzenem Metall an die Form verschmutzten, der derart ausgebildet ist, daß er mit der Oberfläche der Form um das Einlaßende des Befüllungskanals herum zusammenwirken kann, die zu den Gußhohlräumen führt. Eine solche Verschmutzung macht es selbstverständlich unmöglich, eine flüssigkeitsdichte Abdichtung mit der nächsten zu befüllenden Form in Folge zu erreichen. Mit den früher bekannten Verfahren besteht auch das Risiko, daß sich geschmolzenes Metall an dem Teil der beschriebenen Liefereinheit verfestigen kann, wodurch die durch die Verschmutzung mit Sandpartikeln bewirkten Schwierigkeiten noch größer werden. Sogar ohne diese Probleme ist es schwierig, eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Liefereinheit und der Oberfläche jeder einzelnen Sandform um das Einlaßende jedes Befüllungskanals herum zu erreichen, da die bloße Art und Weise der Herstellung der Sandformen - die gewöhnlich in einer damit in Verbindung stehenden Vorrichtung ausgeführt wird - keine perfekt glatte Oberfläche vorsieht, mit der beispielsweise ein Mundstück an der Liefereinheit auf eine abdichtende Art und Weise zusammenwirken kann.
Die US-A-4,733,744 offenbart ein Verfahren, bei dem der Formeinlaß mit einem starren Dichtungsring versehen ist, der derart ausgebildet ist, daß er mit dem Kanalverbinder in abdichtenden Kontakt treten kann. Dieser Formprozeß umfaßt, daß die Form um den Formeinlaß gedreht wird. Damit der Dichtungseingriff während einer solchen Drehung beibehalten wird, ist eine perfekte Ausrichtung zwischen dem Dichtungsring und dem Kanalverbinder und eine niedrige Reibung zwischen diesen beiden Elementen Vorbedingung.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren des oben beschriebenen Typs zu schaffen, mit dem es möglich ist, eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen einem Dichtungselement und einem Lieferkanal auszubilden, auch wenn diese nicht perfekt ausgerichtet sind, und diese Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Abschnitt von Anspruch 1 dargelegte Vorgehensweise erreicht. Durch die Verwendung eines Dichtungselementes auf die beschriebene Art und Weise ist es möglich, eine flüssigkeitsdichte Abdichtung sogar unter schwierigen Umständen, wie beispielsweise einer Fehlausrichtung und einer Sandverschmutzung auszubilden. Durch die Verwendung eines Dichtungselementes auf die beschriebene Art und Weise kann das Verfahren so ausgeführt werden, daß eine Trennung zwischen den Funktionen der Abdichtung der Verbindung zwischen der Liefereinheit, normalerweise einer Pumpe für geschmolzenes Metall, und dem Befüllungskanal oder Angußkanal und der Funktion des Verschlusses des letztgenannten erreicht wird, wenn die Befüllung beendet worden ist. Eine solche Trennung kann durch die in den Ansprüchen 5-11 dargelegte Vorgehensweise erreicht werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens der Erfindung, deren Auswirkungen in dem folgenden detaillierten Teil der vorliegenden Beschreibung erläutert werden, sind in den Ansprüchen 1-11 dargelegt, wobei die Ansprüche 5-11 in dem vorangehenden Absatz erwähnt sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens der Erfindung. Diese Vorrichtung ist in den Oberbegriffen der Ansprüche 12-15 dargelegt und ist gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung durch die in den kennzeichnenden Abschnitten dieser Ansprüche 12-15 dargelegten jeweiligen Merkmale gekennzeichnet.

ZEICHNUNGSKURZBESCHREIBUNG

Im folgenden wird die vorliegende Erindung nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1-4 vier Schritte in dem Gußprozeß veranschaulichen, wenn Formen mit einem Verschlußelement gemäß einer ersten Ausführungsform verwendet werden, und
Fig. 5 und 6 den relevanten Teil von Formen zeigen, die Verschlußelemente gemäß einer zweiten bzw. einer dritten Ausführungsform aufweisen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 zeigt einen Teil einer Sandform 1, vorzugsweise eine einer Anzahl von ähnlichen Sandformen, die einen sogenannten Formstrang bilden, der bei der Massenproduktion von Gußmetallgegenständen verwendet wird, beispielsweise durch Verwendung einer kombinierten Formherstellungs- und Gußmaschine vom DISAMATIC®-Typ. Der Formstrang erstreckt und bewegt sich in einer Richtung unter rechtem Winkel zu der Zeichnung. Die Form 1 umfaßt einen Befüllungskanal in der Form eines Angußkanals 2, dessen rechtes Ende dazu ausgebildet ist, daß es mit einem Mundstück 3 an einer Metallpumpe 4 abdichtend zusammenwirken kann, das derart ausgebildet ist, daß es geschmolzenes Metall (nicht gezeigt) unter Druck an den Angußkanal 2 liefern kann, wobei der letztgenannte in eine oder eine Anzahl von Formhohlräumen (nicht gezeigt) führt, die in der Form 1 ausgebildet sind. Die Form 1 umfaßt ein Verschlußelement 5, das sich von einer nach außen offenen Ausnehmung 6 in der Seite der Form 1, die zu der Metallpumpe 4 weist, zu dem Angußkanal 2 erstreckt und durch einen Schubarm 7 in die geschlossene Stellung, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, verschoben werden kann, der dazu ausgebildet ist, daß er durch einen geeigneten Mechanismus (nicht gezeigt) in einer vertikalen oder geneigten Richtung hin- und herbewegt werden kann. Das rechte Ende des Angußkanals 2 ist von einem Dichtungselement, bei dieser beispielhaften Ausführungsform in der Form eines Ringes 8, umgeben, der dazu ausgebildet ist, eine flüssigkeitsdichte Abdichtung der Verbindung zwischen dem Mundstück 3 der Metallpumpe 4 und dem Angußkanal 2 zu bilden, wenn die Metallpumpe in Eingriff gebracht ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Dichtungselement kann auch andere Formen als diejenige eines Ringes annehmen, vorausgesetzt, daß es die Verbindung zwischen dem Mundstück 3 und dem Angußkanal 2 nach außen abdichten kann.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Situation ist die Form 1 gerade von der Formherstellungsstation eingetroffen, wobei die letztgenannte eine Einrichtung, wie beispielsweise einen Kerneinleger umfaßt, um das Verschlußelement 5 wie auch den Dichtungsring 8 in die Stellungen in Fig. 1 einzusetzen. Bei der in Fig. 2 gezeigten Situation ist die Metallpumpe 4 einen kurzen Abstand nach links bewegt worden, so daß das Mundstück 3 mit dem Dichtungsring 8 abdichtend in Eingriff tritt. An dieser Stufe wird an das geschmolzene Metall in der Pumpe 4 Druck angelegt, so daß es durch das Mundstück 3 und den Angußkanal 2 in die oben erwähnten Gußhohlräume fließen kann.
Wenn die Gußhohlräume gefüllt worden sind - dies kann mittels geeigneter Sensoren (nicht gezeigt) festgestellt werden - wird der Betätigungsmechanismus (nicht gezeigt) für den Schubarm 7 betätigt, um den Schubarm in die in Fig. 3 gezeigte Stellung zu bewegen, wodurch das Verschlußelement 5 in die gezeigte geschlossene Stellung geschoben wird, wodurch der Angußkanal 2 geschlossen wird. Wenn das Verschlußelement 5 in die in Fig. 3 gezeigte geschlossene Stellung bewegt worden ist und der Ausflußdruck der Metallpumpe 4 vermindert worden ist, kann die Pumpe von der Form 1 zu der in Fig. 4 gezeigten Stellung zurückgezogen werden, so daß sie zur Befüllung der nächsten Form in Folge bereit ist. Bevor die Pumpe 4 zurückgezogen wird, wird der Schubarm 7 in seine in den Fig. 1 und 2 gezeigte Anfangsstellung zurückgezogen und das Verschlußelement 5 bleibt in seiner Verschlußstellung.
Bevor die Form 1 zu der nächsten Station bewegt wird, damit die Positionierung einer neuen Form in der gezeigten Befüllungsstation möglich wird, wird der Schubarm 7 nach rechts aus der Ausnehmung 6 bewegt, um diese Bewegung zu ermöglichen, wobei er in die Stellung zurückbewegt wird, sobald sich die nächste Form in der für die Form 1 gezeigten Stellung befindet.
Der Dichtungsring 8 ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das die bestmögliche Abdichtung mit dem Mundstück 3 vorsieht. Ein Dichtungsring 8, der aus Keramikfasermaterial, beispielsweise Aluminiumoxid oder Siliziumoxid, gefertigt ist, hat sich als praktikabel herausgestellt, es können selbstverständlich aber auch andere Materialien verwendet werden.
Praktische Versuche sind basierend auf einem sogenannten ISO-Rohr durchgeführt worden, das aus 37% Aluminiumoxid, 58% Siliziumoxid, 2 % Eisenoxid und dem Rest Natrium- und Kaliumoxiden besteht.
Der Dichtungsring 8 sieht nicht nur eine flüssigkeitsdichte Abdichtung vor, sondern er verhindert auch einen direkten Kontakt zwischen der Form 1 und dem Mundstück 3, wodurch eine Kontamination des letztgenannten mit Sandpartikeln vermieden wird, die sich leicht von der Form ablösen können. Ferner ist der Dichtungsring 8 aufgrund seiner elastischen Eigenschaften auch in der Lage, kleine Änderungen in den relativen Stellungen des Angußkanals 2 und des Mundstückes 3 anzugleichen, wobei zu berücksichtigen ist, daß das letztgenannte mit einer großen Anzahl von durch die Befüllungsstation verlaufenden Formen zusammenwirken muß. Ferner verhindert der Dichtungsring 8 aufgrund seiner wärmeisolierenden Eigenschaften, daß sich geschmolzenes Metall in Kontakt mit dem Mundstück 3 verfestigen kann - dies könnte ansonsten den Eingriff des letztgenannten mit dem Dichtungsring an der nächsten Form stören.
Die Bewegungen und die Wirkungsweisen der verschiedenen Teile werden selbstverständlich durch eine geeignete automatische Steuerausstattung gesteuert. Fachleuten aus der Technik des automatisierten Metallgusses ist die Planung und der Aufbau einer derartigen Steuerausstattung bekannt, wobei es aus diesem Grund nicht mehr erforderlich ist, diese in der vorliegenden Beschreibung detailliert zu beschreiben.
Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen zwei geänderte Ausführungsformen der Anordnung zum Schließen des Angußkanales 2.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform wird das in den Fig. 1-4 gezeigte stopfenähnliche Verschlußelement 5 durch eine Verschlußklinge 9 ersetzt, die derart ausgebildet ist, daß sie durch einen Schubfinger 10 in die Verschlußstellung (nicht gezeigt) geschoben werden kann, der an dem Schubarm 7 befestigt ist. Ähnlich dem in den Fig. 1-4 gezeigten Verschlußelement 5 wird die Verschlußklinge 9 in die Form in der Formherstellungsstation vorzugsweise mittels eines Kerneinlegers eingesetzt.
Bei der in der Fig. 6 gezeigten Ausführungsform erreicht die Form 1 die Befüllungsstation ohne ein Verschlußelement; dies kann notwendig sein, wenn die Formherstellungsstation keinen Kerneinleger oder eine andere Ausrüstung umfaßt, die in der Lage ist, ein Verschlußelement einzusetzen. Statt dessen wird die Verschlußfunktion mittels einer Verschlußklinge 11 vorgesehen, die durch einen Greifer 12 zeitweilig gehalten wird, der an dem Schubarm 7 befestigt ist. Mit dieser Anordnung wird eine neue Verschlußklinge 11 in den Greifer 12 eingesetzt, wenn sich der Schubarm 7 in einer Stellung (nicht gezeigt) entfernt von der Form 1 befindet, wie beispielsweise durch einen geeigneten Steuerroboter (auch nicht gezeigt).
Wenn das Verschlußelement 5 aus verdichtetem Kernsand gefertigt ist und die Verschlußklingen 9 und 11 aus dem gleichen Material, wie es für den Guß verwendet wird, gefertigt sind, ist es nicht erforderlich, für eine Entfernung dieser von dem Metall spezielle Vorsicht walten zu lassen, das sich in dem Eingußsystem verfestigt hat und nach der Entnahme und dem Freimachen der Gußstücke zum erneuten Schmelzen von Überschußmetall zurückgeführt werden muß.
Bei einer Ausführungsform (nicht gezeigt) wird das Verschlußelement 5 durch ein wassergekühltes Verschlußelement ersetzt, das vorzugsweise an einem bewegbaren Element außerhalb der Form 1 befestigt ist, wie einem, das dem Schubarm 7 ähnlich ist. In diesem Fall wird das wassergekühlte Verschlußelement aus dem Angußkanal 2 herausgezogen und entfernt, sobald sich das Metall in dem letztgenannten in einem Ausmaß verfestigt hat, das ausreichend ist, zu verhindern, daß Metall, das dem Formhohlraum näher ist, ausströmen kann.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Sandform
2 Angußkanal
3 Mundstück
4 Metallpumpe
5 Verschlußelement
6 Ausnehmung
7 Schubarm
8 Dichtungsring
9 Verschlußklinge
10 Schubfinger
11 Verschlußklinge
12 Greifer

Claims

1. Verfahren zum Gießen von Gegenständen in Sandformen (1) mit den folgenden Schritten a-f, daß:

a) eine Sandform (1) gebildet wird, mit

a1) zumindest einem Gußhohlraum mit einer Form entsprechend der Form des zu gießenden Gegenstands oder der zu gießenden Gegenstände, und

a2) einem BefüIIungskanal (2), der von einer Außenöffnung in der Form (1) zu dem Gußhohlraum oder den Gußhohlräumen führt,

b) eine Liefereinheit für geschmolzenes Metall vorgesehen wird, mit

b1) einem Raum zur Aufnahme des geschmolzenen Metalls,

b2) einer Einrichtung (4), um den Raum unter Druck zu setzen,

und

b3) einem Kanalverbinder (3), um den Raum zeitweilig mit der Außenöffnung in der Form zu verbinden,

c) die Liefereinheit in wirksamen Eingriff mit der Form (1) auf eine Art und Weise gebracht wird, so daß der Kanalverbinder (3) in Eingriff mit der Außenöffnung gebracht wird,

d) der Gußhohlraum oder die Gußhohlräume durch Betätigung der Druckeinrichtung (4) befüllt werden,

e) die Liefereinheit aus dem wirksamen Eingriff gebracht wird, und

f) nach Verfestigung der Gegenstand oder die Gegenstände aus der Form (1) entfernt wird / werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

g) bei Schritt a eine Gußform (1) gebildet wird, die um die Außenöffnung herum ein Dichtungselement (8) aus elastisch verformbarem, wärmebeständigem und wärmeisolierendem Material aufweist, das eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Form (1) um die Außenöffnung herum und dem Kanalverbinder (3) bildet, und daß Schritt c auf eine Art und Weise ausgeführt wird, daß das Dichtungselement (8) in einen Dichtungseingriff verformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Dichtungselementes (8) aus elastisch verformbarem Material.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Dichtungselementes (8), das aus feuerfestem Fasermaterial gefertigt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Dichtungselementes (8), das im wesentlichen aus keramischem Fasermaterial, beispielsweise Aluminiumoxid oder Siliziumoxid, oder einem sogenannten ISO-Rohr gefertigt ist, das aus 37% Aluminiumoxid, 58% Siliziumoxid, 2% Eisenoxid und dem Rest Natrium- und Kaliumoxiden besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch

a) die Verwendung einer Form (1), in der eine Ausnehmung (6) in der gleichen Seite wie die Außenöffnung gebildet wird, wobei von dieser Ausnehmung (6) ein Verschlußelement (5) in den Befül lungskanal (2) eingesetzt werden kann, um so den letztgenannten gegen einen Fluß von geschmolzenem Metall durch diesen zu schließen, und

b) ein Einsetzen des Verschlußelements (5) zwischen den Schritten d und e in Anspruch 1 in den Befüllungskanal (2), um so den letztgenannten gegen einen Fluß von Metall durch diesen zu schließen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Verschlußelementes (5), das aus verdichtetem Kernsand gefertigt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Verschlußelementes (5), das aus im wesentlichen dem gleichen Material wie demjenigen gefertigt ist, das für den Guß des Gegenstandes oder der Gegenstände verwendet ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-7, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Form (1), bei der das Verschlußelement (5) derart ausgebildet ist, daß es sich in einer Richtung im wesentlichen unter rechtem Winkel zu der Richtung bewegt, in der sich die Befüllungskanäle (2) an der Stelle erstrecken, in die das Verschlußelement (5) in den Kanal zum Verschluß des letztgenannten eingesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-8, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Form (1), in der das Verschlußelement (5) in eine Beretischaftsstellung nahe des Befüllungskanales (2) vor der Positio nierung der Form (1) vorbereitend zu Schritt c von Anspruch 1 eingesetzt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-8, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Form (1), die bis nach Schritt d von Anspruch 1 mit keinem Verschlußelement (5) versehen ist, wobei nach diesem Schritt ein Verschlußelement (5) hergestellt wird, um die Form (1) von der Ausnehmung (6) zu dem Befüllungskanal (2) zu durchdringen und in diese einzudringen, um so die letztgenannte zu schließen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-10, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Verschlußelementes (5), das derart ausgebildet ist, daß es, beispielsweise mit Wasser, gekühlt werden kann.

12. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-11 mit:

a) einer Fördereinrichtung, um Formen (1) in und aus einer Befüllungsstation zu bringen, und

b) einer Formbefüllungseinrichtung (3, 4), die in der Befüllungsstation angeordnet und derart ausgebildet ist, daß sie mit der Form (1) in Folge auf eine Art und Weise in zeitweiligen Eingriff gebracht werden kann, die eine Flußverbindung zu Befüllungskanälen in den Formen (1) herstellt,

dadurch gekennzeichnet, daß

c) die Formbefüllungseinrichtung (3, 4) mit einem Mundstück (3) versehen ist, das mit einem elastisch verformbaren Dichtungselement (8) abdichtend zusammenwirken kann, das das Einlaßende des Befüllungskanales (2) an jeder Form (1) umgibt, und daß die Formbefüllungseinrichtung (3, 4) derart ausgebildet ist, daß sie das Dichtungselement (8) in Dichtungseingriff mit dem Mundstück (3) verformt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, mit

b) einer Formbefüllungseinrichtung (3, 4), die in der Befüllungsstation angeordnet und derart ausgebildet ist, daß sie mit der Form (1) in Folge auf eine Art und Weise in zeitweiligen Eingriff gebracht werden kann, die eine Flußverbindung zu den Befüllungskanälen (2) in den Formen (1) herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß

c) in der Befüllungsstation eine Einrichtung (7) vorgesehen ist, um ein Verschlußelement (5; 9), das bereits in der Form (1) vorliegt, in eine Stellung zu drücken, in der es den Befüllungskanal (2) schließt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-11, mit:

b) einer Formbefüllungseinrichtung (3, 4), die in der Befüllungsstation angeordnet und derart ausgebildet ist, daß sie mit der Form (1) in Folge auf eine Art und Weise in zeitweiligen Eingriff gebracht werden kann, die eine Flußverbindung zu Befüllungskanälen (2) in den Formen (1) herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß

c) in der Befüllungsstation eine Einrichtung (7, 12) vorgesehen ist, um ein Verschlußelement (11) zeitweilig zu greifen und zu veranlassen, daß dieses von der Ausnehmung (6) zu und in den Befüllungskanal (2) eindringt, um so den letztgenannten zu schließen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12 zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-11, mit:

b) einer Formbefüllungseinrichtung (3, 4), die in der Befüllungsstation angeordnet und derart ausgebildet ist, daß sie mit der Form (1) in Folge auf eine Art und Weise in zeitweiligen Eingriff gebracht werden kann, die eine Flußverbindung zu Befüllungskanälen (2) in den Formen (1) herstellt,

dadurch gekennzeichnet, daß

c) in der Befüllungsstation ein Verschlußelement vorgesehen ist, das derart ausgebildet ist, daß es in und aus einer Verschlußbeziehung zu dem Befüllungskanal bewegt werden kann, und daß es gekühlt werden kann, wie beispielsweise mit Wasser.