Verfahren zur Herstellung von Abformungen mit Formsand oder einem sonstigen Gemisch aus Grundstoff teilchen Process for making impressions with molding sand or another mixture of particles
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Abformungen mit Formsand oder einem sonstigen verformbaren Gemisch aus Grundstoffteilchen, Bindemittel, Wasser und gegebenenfalls Zusatzstoffen mittels eines Druckstosses in einem geschlossenen Raum.The present invention relates to a method for producing impressions with molding sand or another deformable mixture of base material particles, binder, water and optionally additives by means of a pressure surge in a closed space.
Es sind eine Reihe von Verfahren bekannt, welche die Herstellung von Formkörpern mittels eines Druckstosses bewerkstelligen. Dabei wird über einem verformbaren Gemisch z.B. Formsand ein Gasdruck aufgebaut und anschliessend wieder abgebaut.A number of processes are known which bring about the production of shaped bodies by means of a pressure surge. Here, a deformable mixture e.g. Molding sand built up a gas pressure and then dismantled again.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Bereich des Druckverlaufs auszuwählen, innerhalb dessen eine optimale Verdichtung des verformbaren Gemisches sichergestellt ist.
Dieser Bereich ist dadurch gekennzeichnet, dass man das verformbare Gemisch unter Anwendung eines Druckanstiegsgradienten
von mindestens 50 ata/s einem Gasdruck von mindestens 2 ata aussetzt, diesen Minimaldruck während mindestens 0,01 Sekunden aufrechterhält und innerhalb von mindestens 0,2 Sekunden, seit Beginn des Druckanstiegs., auf Normaldruck abbaut.The invention has for its object to select an area of the pressure curve within which an optimal compression of the deformable mixture is ensured. This area is characterized in that the deformable mixture is applied using a pressure increase gradient exposed to a gas pressure of at least 2 ata of at least 50 ata / s, maintains this minimum pressure for at least 0.01 seconds and reduces to normal pressure within at least 0.2 seconds since the beginning of the pressure increase.
Nach oben hin ist dem Druckanstiegsgradienten theoretisch keine Grenze gesetzt.There is theoretically no limit to the pressure rise gradient.
Zahlreiche Versuche ergaben, dass ein Druckanstiegsgradient von ca. 600 ata/Sekunde ein Wert ist, welcher sowohl für die Härte der Sandformen als auch von der Wahl des Druckmediums her eine sinnvolle Grenze darstellt.Numerous tests have shown that a pressure increase gradient of approx. 600 ata / second is a value which represents a reasonable limit both for the hardness of the sand molds and for the choice of the pressure medium.
Der erzeugte Druckstoss soll mit geringem Enddruck als Massenstrom durch Veränderung der Luftmenge pro Zeiteinheit auf die Sandoberfläche gebracht und anschliessend auf Normaldruck gebracht werden.The pressure surge generated should be brought to the sand surface with a low final pressure as a mass flow by changing the amount of air per unit of time and then brought to normal pressure.
Ein Druckmaximum von 4 bis 5,5 ata im Verbrennungsräum stellt ein Optimum zwischen erwünschten Festigkeitswerten der Sandformen und dem Dichtungsaufwand der Verbrennungskammer dar.A pressure maximum of 4 to 5.5 ata in the combustion chamber represents an optimum between the desired strength values of the sand molds and the sealing effort of the combustion chamber.
Bezüglich des Druckabbaus sind zwei gegenläufige Phänomene abzuwägen. Einerseits soll der Druckabfall nicht zu schnell erfolgen, da sonst Risse in der Form entstehen, andererseits soll aber auch nicht zu viel
Zeit dafür verbraucht werden, da sonst die Taktzeiten der Formerzeugung zu lang werden. Eine obere Grenze wurde mit etwa 2 ata/Sekunde ermittelt, bis zu der rissfreie Sandformen mit sauberer Oberfläche her stellbar sind.With regard to pressure reduction, two opposing phenomena have to be weighed up. On the one hand, the pressure drop should not occur too quickly, otherwise cracks will appear in the mold, but on the other hand, not too much Time is used for this, since otherwise the cycle times of the form generation become too long. An upper limit was determined at around 2 ata / second, up to which crack-free sand molds with a clean surface can be produced.
Bei dem beschriebenen Verfahren werden vier Parameter eingestellt, die sich jeweils für sich allein einstellen lassen und zueinander in ganz bestimmter Beziehung zwecks Erreichung eines optimalen Ergebnisses stehen. Hieraus ergeben sich Druckverläufe, wie solche bei unterschiedlichen Parametern in der beiliegenden Fig. 1 zusammengefasst sind.In the described method, four parameters are set, each of which can be set on its own and have a very specific relationship to one another in order to achieve an optimal result. This results in pressure profiles, such as those summarized for different parameters in the attached FIG. 1.
Weitere Einflussfaktoren zur Ermittlung der beschriebenen optimalen Werte wurden untersucht. So hat sich eine Grenzflächenkonzentration der Grundstoffteilchen von 10 -9 bis 5.10-9 Mol/cm2, insbesondere jedoch eine solche von 1,9 bis 2,5.10 -9 Mol/cm2 als vorteilhaft erwiesen.Other influencing factors to determine the optimal values described were examined. For example, there has been an interface concentration of the base material particles of 10 -9 to 5.10 -9 mol / cm 2 , but in particular that of 1.9 to 2.5 . 10 -9 mol / cm 2 proved to be advantageous.
Zudem wurde in bezug auf die Auswahl der Grundstoffteilchen die Ausbreitungsgeschwindigkeit für elastische Longitudinalwellen solcher Teilchen ermittelt, wobei ein Wert von 4 bis 7 km/s, vorzugsweise ein solcher von 5,8 bis 6,0 km/Sekunden, sich als besonders günstig erwies.In addition, the speed of propagation for elastic longitudinal waves of such particles was determined with respect to the selection of the base material particles, a value of 4 to 7 km / s, preferably that of 5.8 to 6.0 km / seconds, proving to be particularly favorable.
Für die Versuche wurden Grundstoffteilchen mit mehrheitlichem Siliziumdioxidanteil verwendet, wobei die Verdichtbarkeit bei 27 bis 60 %, bevorzugt bei 32 bis 45 % lag.
Das beschriebene Verfahren findet vorzugsweise Anwendung zur präzisen Abformung von Modellen, wobei die ermittelten Optimalwerte so eingestellt und kombiniert werden, dass auf der Modelloberfläche vorzugsweise ein Druck von 80 bis 180 N/cm2 entsteht.Base particles with a majority silicon dioxide content were used for the experiments, the compressibility being 27 to 60%, preferably 32 to 45%. The described method is preferably used for the precise molding of models, the optimal values determined being set and combined in such a way that a pressure of 80 to 180 N / cm 2 preferably arises on the model surface.
Die derart ermittelten Grenzwerte für den Druckanstieg, für den Maximalwert und für den Druckabbau geben Werte für einen optimalen Betrieb einer Sandverdichtungsanläge an.
The limit values determined in this way for the pressure increase, for the maximum value and for the pressure reduction indicate values for optimal operation of a sand compacting system.