EP0067955B1

EP0067955B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formmasken

Info

Publication number: EP0067955B1
Application number: EP82104062A
Authority: EP
Inventors: Christian Schönenborn; Erhard Prof. Jaeger; Heinrich Brinckmann
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1981-06-19
Filing date: 1982-05-11
Publication date: 1985-02-13
Also published as: DE3262295D1; ATE11744T1; DE3124024A1; EP0067955A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formmasken für Gießereianwendungen aus einem thermisch aushärtenden Formsand an einem beheizbaren Modell sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 5.
Die Erfindung bezieht sich auf alle hierfür geeigneten Sandarten, die entsprechende Bindemittel, z. B. in Form einer Umhüllung der einzelnen Sandkörner oder durch eine feuchtigkeitsbindende Zumischung zum Sand aufweisen.
Die Erfindung geht dabei von einem Stand der Technik aus, wie er mit der FR-A-1 587 183 gegeben ist. Dort wird der Formsand durch eine flexible Membran vom Druckfluid getrennt gehalten. Das Andrücken des Formsandes an das Modell erfolgt beim genannten Stand der Technik quasi statisch.
Die Formmaskenherstellung mit thermisch aushärtendem Formsand nach dem sogenannten Croningverfahren ist allgemein bekannt. Die bisher verwendeten Verfahren weisen Nachteile im Hinblick auf die Befreiung des fertigen Modells vom nicht ausgehärteten Formsand sowie unter dem Gesichtspunkt der unbefriedigenden Führung bei der Aushärtung entstehender Schadstoffe auf. Weiterhin wird der große verfahrenstechnische und bauliche Aufwand als nachteilig empfunden.
Zum Stand der Technik gehört auch noch die EP-A1-0025818, bei der bereits vorgefertigte Gießformen in einem fluidisierten Sandbett mit die dünnwandigen Gießformen abstützendem Formsand hinterfüllt werden. Diese Druckschrift ist somit gattungsfremd, weil kein Modell mit aushärtendem Formsand umgeben wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Fertigungsablauf zu vereinfachen und zu beschleunigen und des weiteren geeignete Maßnahmen zur Abführung der Schadstoffe anzubieten. Dabei soll auch der Einsatz in einen übergeordneten Fertigungsablauf möglich bzw. gewährleistet sein.
Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen von Anspruch 1 (Verfahren) bzw. mit den Merkmalen des Anspruchs 5 (Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens) gelöst. Weiterbildungen bzw. Ausgestaltungen ergeben sich hierbei aus den abhängigen Ansprüchen.
Die hängende Anordnung des Modells im fluidisierten Sandvolumen gestattet es, die fertige Formmaske mit dem Modell nach oben abzuheben, während der überschüssige, nicht erhärtete Formsand in seiner Position insbesondere in einem Fluidbehälter verbleibt. Die Dicke und Festigkeit der entstehenden Formmaske läßt sich in üblicher Weise durch die Modelltemperatur und die Aushärtzeit sowie darüber hinaus nach der Erfindung durch die in Abhängigkeit von der Luftströmung regelbare Dichte des fluidisierten Sandes einstellen.
Eine besondere Einflußmöglichkeit auf die Maskenbildung ergibt sich, wenn eine das Modell tragende Modellplatte oder eine Bodenplatte in einem Fluidbehälter während der Maskenbildung einander angenähert werden, insbesondere durch Anheben der Bodenplatte. Das Absenken der Modellplatte und Anheben der Bodenplatte ist verfahrenstechnisch gesehen gleichwertig. Bei anhebbarer Bodenplatte kann die Modellplatte dann in besonders einfacher Weise in Form eines Deckels am Fluidbehälter ausgeführt werden.
Das Fluidisieren des Sandes findet durch Lufteinblasen im Bodenbereich eines Fluidbehälters oder einer sonstigen Vorrichtung insbesondere durch Öffnungen in der Bodenplatte statt, wobei die Luft durch Öffnungen in der Modellplatte, insbesondere in der Umgebung des Modells, durch Öffnungen angemessener Größe entweichen kann. Je nach Modellform können in vorteilhafter Weise auch im Modellbereich selbst Abführ- bzw. Absaugöffnungen vorhanden sein, um die Maskenbildung zu beschleunigen bzw. zu verbessern. Die Zufuhr der Luft erfolgt im Normalfall auch während der Entnahme der Formmaske und dem Nachfüllen des verarbeiteten Sandes dauernd weiter, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist.
Eine zur Lösung der Aufgabe besonders geeignete Ausführung sieht eine mit dem Behälter dichtend verbindbare Modellplatte vor, an der an einer einzigen Absaugöffnung die Schadstoffe gesammelt austreten können. In gleichartiger Weise ist vorzugsweise die Bodenplatte mit einer Druckluftanschlußöffnung ausgeführt. Anstelle einer Vielzahl von kleinen Öffnungen in der Bodenplatte, die durch Sandverschluß gefährdet sind, ist erfindungsgemäß eine Bodenplatte aus einem luftdurchlässigen Sintermaterial vorzuziehen.
Das Nachfüllen des Sandes kann bei abgehobenem Deckel in üblicher Weise durch Nachschütten von oben oder aber in bevorzugter selbsttätiger Art durch Nachrutschen über seitliche Einfüllstutzen im Fluidbehälter erfolgen. Die Schütthöhe stellt sich dabei automatisch durch die Höhe der Eintrittsöffnungen in Kombination mit einer Absenkung der Bodenplatte ein. Der Sand im Fluidbehälter bleibt dabei normalerweise in fluidisiertem Zustand. Die Einfüllstutzen sind mit einem höher gelegenen Sandvorratsbehälter über von diesem stetig abfallende Leitungen verbunden.
Ein Kühlkanal im Fluidbehälter im oberen Bereich verhindert erfindungsgemäß einen Wärmeübergang vom erwärmten Modell und der Modellplatte auf den Fluidbehälter,so daß eine Erhärtung des darin befindlichen Sandes ausgeschlossen ist.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Ein Modell 1 ist mit nach unten gekehrter Formoberfläche an einer Modellplatte 2 befestigt, die als Schlitzdüsen ausgebildete Luftaustrittsöffnungen 3 in Nähe des Modells aufweist. Der Modellplatte 2 ist ein Luftabsaugkasten 15 mit einem Absaugstutzen 16 aufgesetzt. Die Modellplatte 2 dient als abhebbarer, insbesondere abklappbarer Deckel eines Fluidbehälters 10, der im oberen Bereich einen Kühlkanal 4 aufweist. Unterhalb des Modells befindet sich in der dargestellten Situation vor dem Beginn der Maskenbildung ein Freiraum 5. Das fluidisierte Sandvolumen 7 ist selbsttätig bis zur Höhe von beidseitig angeordneten Einfüllstutzen angestiegen. Die Einfüllstutzen 6 sind mit einem nicht dargestellten Sandvorratsbehälter über fallende Kanäle verbunden. Die höhenbewegliche, mit einer Vielzahl von Luftzufuhröffnungen 17 versehene Bodenplatte 11 ist gegenüber dem Fluidbehälter 10 durch eine Dichtlippe 12 abgedichtet. Der Bodenplatte 11 ist ein Überdruckkasten 9 untergebaut, der mit diesem einen Druckraum 8 bildet und über eine flexible Druckleitung 14 versorgt wird. Die Bodenplatte 11 mit dem Überdruckkasten 9 ist mittels einer nicht näher ausgeführten Verstellvorrichtung 13 höhenbeweglich, so daß der fluidisierte Sand in gewünschter Weise soweit an das Modell konstant oder periodisch heranbewegt werden kann, daß eine dichte- und aushärtungskontrollierte Formmaske entsteht.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Formmasken für Gießereianwendungen aus einem thermisch aushärtenden Formsand an einem beheizbaren Modell (1) mit nach unten gekehrter Formoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell (1) in einem durch eine steigende Luftströmung fluidisierten Sandvolumen (7) bis zur Ausbildung einer Formmaske erwärmt wird, wobei während der Maskenbildung dem Innenraum Luft mit Überdruck über eine Bodenplatte (11) zugeführt und aus dem Innenraum Luft über eine das Modell (1) tragende Modellplatte (2) abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Maskenbildung ein Innenraum unter dem Modell (1) unter Wahrung eines Freiraums (5) mit Sand aufgeschüttet wird und daß während der Maskenbildung der Innenraum unter Annäherung seiner Bodenplatte (11) und der Modellplatte (2) aneinander verkleinert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schütthöhe im Innenraum selbsttätig durch die Eintrittshöhe (6) einer nachrutschenden höherstehenden Sandsäule geregelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sandvolumen (7) im Innenraum während des Aufschüttens oder selbsttätigen Nachrutschens aus der höherstehenden Sandsäule fluidisiert ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung von Formmasken für Gießereianwendungen aus einem thermisch aushärtenden Formsand an einem beheizbaren Modell (1) mit nach unten gekehrter Formoberfläche, gekennzeichnet durch einen Fluidbehälter (10) mit einer Bodenplatte (11) mit Luftzufuhröffnung (17) und einer den Fluidbehälter (10) abschließenden, abhebbaren Modellplatte (2) mit Luftaustrittsöffnungen (3), wobei im Fluidbehälter (10) ein durch eine steigende Luftströmung fluidisiertes Sandvolumen (7) gehalten wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine innerhalb des Fluidbehälters (10) höhenbewegliche Bodenplatte (11).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine innerhalb des Fluidbehälters (10) höhenbewegliche Modellplatte (2).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine mit Scharnieren am Fluidbehälter (10) angelenkte, abklappbare Modellplatte (2).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine Bodenplatte (11) aus luftdurchlässigem Sintermaterial.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch einen der Bodenplatte (11) untergebauten Überdruckkasten (8).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, gekennzeichnet durch einen der Modellplatte (2) aufgesetzten Luftabsaugkasten (15).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, gekennzeichnet durch zumindest einen in Schütthöhe angebrachten seitlichen Einfüllstutzen (6) im Fluidbehälter (10).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, gekennzeichnet durch einen oberhalb der Einfüllstutzen (6) angeordneten, durch fallende Kanäle mit diesen verbundenen Sandvorratsbehälter.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, gekennzeichnet durch einen in Höhe der Modellplatte (2) angeordneten Kühlkanal (4) am Fluidbehälter (10).