EP0126269B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Giessformen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Giessformen Download PDF

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EP0126269B1
EP0126269B1 EP84104045A EP84104045A EP0126269B1 EP 0126269 B1 EP0126269 B1 EP 0126269B1 EP 84104045 A EP84104045 A EP 84104045A EP 84104045 A EP84104045 A EP 84104045A EP 0126269 B1 EP0126269 B1 EP 0126269B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mould material
pattern
backfilling
pattern plates
plates
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP84104045A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0126269A2 (de
EP0126269A3 (en
Inventor
Christian Schönenborn
Erhard Prof. Dipl.-Ing. Jaeger
Michael Achinger
Hans Wolter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kloeckner Humboldt Deutz AG filed Critical Kloeckner Humboldt Deutz AG
Publication of EP0126269A2 publication Critical patent/EP0126269A2/de
Publication of EP0126269A3 publication Critical patent/EP0126269A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0126269B1 publication Critical patent/EP0126269B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C15/00—Moulding machines characterised by the compacting mechanism; Accessories therefor
    • B22C15/23—Compacting by gas pressure or vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C13/00—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes
    • B22C13/08—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes for shell moulds or shell cores

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a casting mold consisting of the lower mold and upper mold by means of model plates, in which a shell is formed from a free-flowing, thermosetting molding material, possibly under the influence of a vacuum, on the model plate surfaces, which can be heated to the curing temperature, using a conventional molding material , in particular a wet casting sand, optionally under the action of an air pressure difference, in particular a vacuum, is backfilled.
  • Such a generic method is known from DE-A 2916211, which has all the features of the preamble of claims 1 and 10.
  • a molding box is placed on a swivel-mounted, heated model plate, coated with a free-flowing thermosetting molding material and a molding material shell is formed on the heated model plate surface by baking and curing the molding material under the influence of a negative pressure on the back of the model plate.
  • the thickness of the shell depends on the curing time.
  • the desired thickness of the molding material shell has been reached, the entire arrangement is tilted by 180 °, the uncured molding material falling off the molding material shell under the action of gravity. Since such a molded material tray cannot withstand the casting pressure by itself, it is backfilled and compressed on the back with a conventional molded material.
  • the casting molds produced according to the known manufacturing processes have the advantage that extremely precise castings with very good surface properties can be produced. Furthermore, it is possible to produce casting molds of even strongly incised model contours, such as, for example, finned cylinders of internal combustion engines.
  • thermosetting molding material A major disadvantage of this manufacturing process that works with the thermosetting molding material is, however, the very unpleasant smoke and odor nuisance that arises during the curing of the molding material and also during pouring, which, despite complex extraction systems, makes the manufacturing process of the casting mold and the casting extremely difficult for personnel working in foundries and molding shops and moreover also represents a health burden for these operating personnel.
  • efforts are generally made to keep the amount of molding material to be kept as low as possible, which would also represent a considerable cost advantage with regard to the very expensive molding material.
  • this endeavor is limited by the fact that the molded material shell must have sufficient inherent stability and thus sufficient wall thickness so that it does not break when the model is removed from the model plate.
  • DE-A 2923044 provides for the hemisphere or truncated cone-shaped centering means to be formed in the parting plane of the upper and lower molds, which, however, is associated with additional manufacturing and thus also cost.
  • this object is achieved in that the model plates of the two lower and upper molds belonging together are connected with their active sides from one starting position by a coupled movement with one or each of a molding material storage container, that in a further workflow under the same process conditions, the two model plates heated to the curing temperature at the same time coated with thermosetting molding material and the shells are molded onto it, that after coating and molding the shells, both model plates are transported to a backfilling position by a coupled movement and that the molding material shells molded on both model plates are simultaneously backfilled with molding material using the same means.
  • the model plates can be connected to the molding material containers from a starting position determined by a same level, for example a horizontal starting position, and after the shell has been formed into a backfilling position determined by a same level, for example also a horizontal position. be transported.
  • the development of the method according to the invention is preferred in that the two model plates are connected to the molding material containers from a perpendicular starting position by a counter-rotating movement about a common pivot axis.
  • the model plates can rest against each other in the starting position with a vertical parting plane.
  • model plates, together with the molding material containers be brought into a molding material coating position by a coupled rotary movement about a common axis of rotation and be coated with molding material under the action of gravity and additionally under the action of a vacuum from an identical vacuum source.
  • the removal of the molding material is preferably carried out in an analogous manner in that the two model plates together with the molding material containers are brought from this coating position into a horizontal position by a coupled rotary movement, in which the uncured molding material is removed from both model plate surfaces simultaneously under the action of gravity.
  • the invention also includes a device for carrying out the method according to the invention.
  • this device consists of a model plate coating device, in which model plates can be coated with a free-flowing, thermosetting molding material, and one shell can be formed on model plate surfaces, optionally with the additional action of a vacuum, from a backfilling device, in which the shells formed on the model plates are affected an air pressure difference, in particular a negative pressure, can be backfilled and from an optionally provided model plate conveyor system, and is characterized according to the invention in that the model plate coating device, the backfilling device and the model plate conveyor system are provided with means for simultaneously receiving the model plates of an associated upper and lower mold, in that Model plate coating device can simultaneously coat two associated model plates with molding material and the shells that can be molded onto them can be backfilled with molding material in the backfilling device at the same time, and that the associated model plates can be moved together in the transport position from the model plate coating device into the backfilling device.
  • the two model plates 1, 1 'with the model halves 2, 2' mounted thereon, forming the mold cavity are in the vertical starting position shown in FIG. 2, in which the model plates 1, 1 'lie against each other at the rear.
  • the model plates are guided at the top and bottom in the form of rails 3, 3 'holding members on which they can be moved horizontally from the model plate coating device A to the backfilling device B (FIG. 1).
  • the model plates 1, 1 ' are held by these rails 3, 3' in support frames 4, 4 ', which are pivoted about 90 ° parallel to the rails 3, 3' parallel pivot axes 5, 5 'by suitable drive means in a horizontal position can.
  • the pivoted-down position FIG.
  • the model plates 1, 1 ' which have already been heated up, lie with their active sides facing down tightly on a box-shaped sand container 6, 6', which is open only slightly above the outline of the models and which is suitable for the formation of mold shells contains a free-flowing, thermosetting molding material 7 of a known type.
  • the model plates 1, 1 'together with the molding material reservoirs 6,6' are turned by means of a drive 10 through a rotation through 180 ° about an axis of rotation 9 in which is also horizontal, but perpendicular to the pivot axes 5, 5 ' brought a molding material coating position (Fig.
  • the molding shell can be kept extraordinarily thin in the procedure according to the invention, only a few seconds are sufficient for the curing of the molding material, so that the two molding material reservoirs 6, 6 'together with the model plates 1, 1' lying against them practically immediately again by 180 ° around the axis of rotation 9 are brought into a horizontal position in which the uncured molding material falls back into the molding material storage containers 6, 6 'under the influence of gravity.
  • the model plates 1, 1', on which a thin molded material shell has been formed, which is still extremely plastic on the back by means of a counter-rotating movement from the horizontal position about the pivot axes 5, 5 'of the molded material storage containers removed and pivoted further into the vertical starting position.
  • the backfill material for example a wet casting sand
  • the filling frame is shot into the filling frame, which can advantageously also be done again by means of negative pressure, in particular if the model plates 1, 1 'are also equipped with suction nozzles and a vacuum connection for the molding material process, and by pushing in the pressure plates 12 , 12 'the filling frame 11, 11' mechanically post-compressed. Since the cycle times of these work stages are only a few seconds, so that the molded material trays are still plastic on the back when they are backfilled in the backfill station B, the injected and post-compressed molded material on the molded material tray connects to the back of the tray and reinforces it with a correspondingly thick layer of pollutant-free sand.
  • the two upright model plates 1, 1 ' are pushed back on the rails 3, 3 ' from the backfilling device B into the molding material coating station A and thus into the starting position and then, as is customary, provided with any cores. Then the mold halves, still held in the filling frame, pushed together, one of the two press plates swung out and with the other press plate acting as the press head, the closed, finished casting mold is pressed out of the filling frame. They connect to the previous mold blocks and are transported to the casting area.
  • the method according to the invention it is advantageously possible to apply an almost skin-thin mold shell in the molding material coating device A, because the shell stability required for the further molding and casting process is achieved by the intimate bonding with the adjacent backfill layer.
  • the consumption of synthetic resin-prepared molding material is reduced to a fraction of what was customary hitherto, and in this way a very considerable reduction in pollutant emissions is achieved by using phenol-resol products many times less.
  • considerable cost savings in terms of molding material consumption a reduction in the risk of thermal distortion and also a faster production process are achieved due to the cycle times that necessarily result.
  • the molding material coating device A has in detail a rectangular base frame 15, on which a bogie 17 with the axis of rotation 9 is mounted in bearing blocks 16, 16 ' , and is coupled to a rotary drive 10.
  • the two box-shaped molding material reservoirs 6, 6 ' are arranged at a distance from one another, each of which is divided by a sliding grate 8, 8', which is attached approximately in the upper third of the molding material reservoirs and closes the molding material reservoirs in the closed state at the top.
  • the two support frames 4, 4 ' are arranged, which about the horizontal, perpendicular to the axis of rotation 9 pivot axis 5, 5 ' by means of an indicated piston-cylinder unit by a coupled, opposite pivoting movement into a vertical and a horizontal Position can be pivoted.
  • the backfilling device B consists in particular of an upstanding machine stand, in the center of which is the molding space, in which the model plates 1, 1 'with the mold shells applied are inserted in a vertical position via connecting rails 13, 13' for backfilling.
  • the filling frames 11, 11 ' are provided for the lateral limitation of the backfilling space and can be closed via swiveling press plates 12, 12'.
  • One of the press plates is equipped with a long-stroke piston-cylinder drive 18, with which after completion of the two mold halves and closing of the mold, the entire mold bale can be pushed out of the filling frame 11, 11 'on one side and pushed further in the direction of the casting section.
  • the machine stand of the backfilling device B is advantageously designed as a hollow body and at the same time serves to supply the backfill material required in a substantial amount.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Devices For Molds (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer aus Unterform und Oberform bestehenden Giessform mittels Modellplatten, bei dem aus einem rieselfähigen, warmaushärtendem Formstoff, gegebenenfalls unter Einwirkung eines Unterdruckes, an den auf Aushärtetemperatur erwärmbaren Modellplattenoberflächen eine Schale angeformt wird, die mit einem üblichen Formmaterial, insbesondere einem Nassgussformsand, gegebenenfalls unter Einwirkung einer Luftdruckdifferenz, insbesondere eines Unterdruckes, hinterfüllt wird.
  • Ein derart gattungsgemässes Verfahren ist aus der DE-A 2916211, welche alle Merkmale des Oberbegriffes der Ansprüche 1 und 10 aufweist, bekannt. Hierbei wird auf eine schwenkbar gelagerte, beheizbare Modellplatte ein Formkasten aufgesetzt, mit einem rieselfähigen warmaushärtenden Formstoff beschichtet und unter Einwirkung eines an der Rückseite der Modellplatte anliegenden Unterdruckes durch Anbacken und Aushärten des Formstoffes an der erhitzten Modellplattenoberfläche eine Formstoffschale gebildet. Die Dicke der Schale ist hierbei abhängig von der Aushärtzeit. Ist die gewünschte Dicke der Formstoffschale erreicht, wird die gesamte Anordnung um 180° gekippt, wobei der nicht ausgehärtete Formstoff unter Einwirkung der Schwerkraft von der Formstoffschale abfällt. Da eine derartige Formstoffschale für sich allein dem Giessdruck nicht widerstehen kann, wird sie rückseitig mit einem üblichen Formmaterial hinterfüllt und verdichtet. Dies geschieht bei dem bekannten Verfahren in der Weise, dass die Modellplatte mitsamt dem Formkasten erneut um 180° gekippt und danach mit einem giessereiüblichen Formsand, z.B. Nassgussformsand, aufgefüllt wird, der wiederum durch Einwirken einer Druckdifferenz zwischen Modellplatte und Sandoberfläche verdichtet werden soll. Anschliessend wird der Formkasten mit der so entstandenen Giessform nach oben von der Modellplatte abgehoben, wobei das Abheben durch einen von der Modellplatte her auf die Maskenformfläche einwirkenden Überdruck unterstützt wird. Auf diese Weise ist allerdings nur eine Hälfte, d.h. entweder die Unter- oder die Oberform der Giessform hergestellt worden.
  • Um diese Herstellungsweise zu beschleunigen, ist es aus der DE-A 2923044 bekannt, auf einem Modellplattenträger die beiden zusammengehörigen Modellplatten so anzubringen, dass die eine Modellplatte mit ihrer Wirkseite nach oben und die andere Modellplatte mit ihrer Wirkseite nach unten weist. Gegen die nach unten weisende Modellplatte wird ein darunter befindlicher Formstoffvorratsbehälter angehoben, dicht angepresst und unter Vakuumeinwirkung solange der Formstoff an die beheizte Modellplatte gesaugt, bis eine genügend dicke Formstoffschale ausgehärtet ist. Danach wird der Formstoffbehälter abgesenkt, der Modellplattenträger um 180° gedreht und in der gleichen Weise die zweite Hälfte der Giessform hergestellt. Die an den Modellplatten mit ihren Wirkseiten nach oben und unten weisenden Modellplatten werden über eine als Drehteller ausgebildete Modellplattenförderanlage in eine Hinterfülleinrichtung befördert, in der die ausgehärteten Formstoffschalen unter Vakuumeinwirkung hinterschossen werden.
  • Die nach den bekannten Herstellungsverfahren gefertigten Giessformen haben den Vorteil, dass äusserst massgenaue Abgüsse mit sehr guter Oberflächenbeschaffenheit erzeugt werden können. Weiterhin ist es möglich, Giessformen auch stark eingeschnittener Modellkonturen wie beispielsweise Rippenzylinder von Brennkraftmaschinen genau herzustellen.
  • Wesentlicher Nachteil dieser mit dem warmaushärtenden Formstoff arbeitenden Herstellungsverfahren ist jedoch die beim Aushärten des Formstoffes und auch beim Abgiessen entstehende sehr unangenehme Rauch- und Geruchsbelästigung, die auch trotz aufwendiger Absauganlagen den Herstellungsprozess der Giessform und desGussstückesfürdas in Giessereien und Formereien tätige Personal ausserordentlich erschwert und darüber hinaus auch eine Gesundheitsbelastung dieses Bedienungspersonals darstellt. Um die Rauch- und Geruchsbelästigung zu mindern, ist man zwar grundsätzlich bestrebt, die Menge des einzusetzenden Formstoffes möglichst gering zu halten, was darüber hinaus auch einen erheblichen Kostenvorteil im Hinblick auf das sehr teure Formstoffmaterial darstellen würde. Diesem Bestreben sind jedoch dadurch Grenzen gesetzt, dass die Formstoffschale eine genügende Eigenstabilität und somit eine ausreichende Wandstärke besitzen muss, um beim Entfernen des Modells von der Modellplatte nicht zu brechen. Diese Gefahr besteht selbst dann, wenn die Formstoffschalen mit Formmaterial hinterpresst sind, da es durchaus vorkommen kann, dass sich beim Abziehen der fertigen Formhälfte von der Modellplatte die Formstoffschale von der Hinterfüllung löst. Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren besteht zudem noch darin, dass durch die verfahrensbedingten unterschiedlichen Verweilzeiten des warmaushärtenden Formstoffes an den erwärmten Modellplatten der Ober- und Unterform bis zur endgültigen Fertigstellung der Giessform ein thermischer Verzug der Giessform beim Abgiessen möglich ist. Um diesem entgegenzutreten, sieht beispielsweise die DE-A 2923044 vor, in die Teilungsebene der Ober- und Unterform halbkugel- oder kegelstumpfförmige Zentriermittel einzuformen, was allerdings mit einem zusätzlichen Herstellungs- und somit auch Kostenaufwand verbunden ist.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemässes Verfahren unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile zu verbessern und somit die beim Herstellungsprozess auftretende Rauch- und Geruchsbelästigung zu verringern und weiterhin einen thermischen Verzug der Giessform auf einfache Weise zu vermeiden, wobei ein möglichst schneller Verfahrensablauf gewährleistet sein soll.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Modellplatten der beiden zusammengehörigen Unter- und Oberformen aus einer Ausgangsstellung durch eine gekoppelte Bewegung mit ihren Wirkseiten mit einem oder je einem Formstoffvorratsbehälter verbunden werden, dass in einem weiteren Arbeitsablauf unter gleichen Verfahrensbedingungen die beiden auf Aushärtetemperatur erwärmten Modellplatten gleichzeitig mit warmaushärtendem Formstoff beschichtet und an diesen die Schalen angeformt werden, dass beide Modellplatten nach dem Beschichten und Anformen der Schalen durch eine gekoppelte Bewegung in eine Hinterfüllstellung transportiert werden und dass die an beiden Modellplatten angeformten Formstoffschalen gleichzeitig mit Hilfe gleichwirkender Mittel mit Formmaterial hinterfüllt werden.
  • Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, wesentliche Mengen von einzusetzendem Formstoff einzusparen, wodurch die Rauch- und Geruchsbelästigung und daneben auch Kosten für das Formstoffmaterial verringert werden können. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass beide Formstoffschalen aufgrund der identischen Verfahrensparameter, z.B. gleiche Verweilzeit an den auf Aushärtetemperatur erwärmten Modellplatten und somit gleiche Aushärtezeit der Formstoffschale bis zum Hinterfüllvorgang, mit gleicher Plastizität und Haftfähigkeit der Formstoffschale mit dem Formmaterial praktisch direkt nach dem Anformen der Formstoffschale mit dem Formmaterial hinterfüllt werden, so dass sich das Formmaterial mit der rückseitigen und noch nicht vollständig ausgehärteten Formschale regelrecht verklebt, so dass dieses mit dem Formstoff verklebte Formmaterial als Bestandteil der ausgehärteten Formstoffschale anzusehen ist und somit einen wesentlichen Beitrag zur Tragfähigkeit dieser Formstoffmaske liefert. Hierdurch kann dieser entsprechende Anteil an schadstoffverursachendem Formstoff eingespart werden und somit mit einer sehr viel geringeren Formstoffmenge eine Formstoffmaske mit einer Festigkeit erreicht werden, die bei dem bisherigen Herstellungsverfahren nur mit vielfach dickeren Formstoffschalen möglich sind. Da die zusammengehörigen Unter- und Oberformen erfindungsgemäss gleichzeitig unter gleichen Bedingungen hergestellt werden und somit die bei den bekannten Verfahren unvermeidbar auftretenden unterschiedlichen Aushärtezeiten bzw. Wartezeiten nicht vorhanden sind, ist ein thermischer Verzug der fertigen Giessform praktisch ausgeschlossen.
  • Die Modellplatten können, wie in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, aus einer durch eine gleiche Ebene bestimmte Ausgangsstellung, beispielsweise eine waagerechte Ausgangsstellung, mit den Formstoffvorratsbehältern verbunden und nach dem Anformen der Schale in eine durch eine gleiche Ebene bestimmte Hinterfüllstellung, beispielsweise ebenfalls eine waagerechte Stellung, transportiert werden. Bevorzugt wird aber die Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens, dass die beiden Modellplatten aus einer lotrechten Ausgangsstellung durch eine gegensinnige Schwenkbewegung um eine gemeinsame Schwenkachse mit den Formstoffvorratsbehältern verbunden werden. Hierbei können die Modellplatten in der Ausgangsstellung rückseitig mit lotrechter Teilu ngsebene aneinanderliegen.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Modellplatten mitsamt den Formstoffvorratsbehältern durch eine gekoppelte Drehbewegung um eine gemeinsame Drehachse in eine Formstoffbeschichtungsstellung gebracht werden und unter der Einwirkung der Schwerkraft und zusätzlich unter der Einwirkung eines Unterdruckes einer gleichen Unterdruckquelle mit Formstoff beschichtet werden. Die Entfernung des Formstoffes geschieht bevorzugt in analoger Weise, indem die beiden Modellplatten mitsamt den Formstoffvorratsbehältern aus dieser Beschichtungsstellung durch eine gekoppelte Drehbewegung in eine Horizontalstellung gebracht werden, in der der nicht ausgehärtete Formstoff von beiden Modellplattenoberflächen unter Einwirkung der Schwerkraft gleichzeitig entfernt wird.
  • Weitere vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemässen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 7 bis 9.
  • Die Erfindung beinhaltet ausserdem eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Diese Vorrichtung besteht, wie bekannt, aus einer Modellplattenbeschichtungseinrichtung, in der Modellplatten mit einem rieselfähigen warmaushärtendem Formstoff beschichtbar sind und an Modellplattenoberflächen gegebenenfalls unter zusätzlicher Einwirkung eines Unterdruckes je eine Schale anformbar ist, aus einer Hinterfülleinrichtung, in der die an den Modellplatten angeformten Schalen unter Einwirkung einer Luftdruckdifferenz, insbesondere eines Unterdruckes, hinterfüllbar sind und aus einer gegebenenfalls vorgesehenen Modellplattenförderanlage, und ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Modellplattenbeschichtungseinrichtung, die Hinterfülleinrichtung und die Modellplattenförderanlage mit Mitteln zur gleichzeitigen Aufnahme der Modellplatten einer zusammengehörigen Ober- und Unterform versehen sind, dass in der Modellplattenbeschichtungseinrichtung gleichzeitig zwei zusammengehörige Modellplatten mit Formstoff beschichtbar und an diesen die Schalen anformbar sind, die in der Hinterfülleinrichtung gleichzeitig mit Formmaterial hinterfüllbar sind, und dass die zusammengehörigen Modellplatten gemeinsam in paralleler Transportstellung von der Modellplattenbeschichtungseinrichtung in die Hinterfülleinrichtung bewegbar sind.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 10 bis 18 angegeben, die in Zusammenhang mit der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung näher verdeutlicht werden. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird deshalb auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
    • Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit der Formstoffbeschichtungseinrichtung (A) und der Hinterfülleinrichtung (B);
    • Fig. 2 in einer schematischen Vorderansicht die erfindungsgemässe Modellplattenbeschichtungseinrichtung (A) mit den Modellplatten in der Ausgangsstellung;
    • Fig.3 eine zu Fig.2 analoge Darstellung der Modellplattenbeschichtungseinrichtung (A), in der die Modellplatten mit den Formstoffvorratsbehältern verbunden sind;
    • Fig.4 die Modellplattenbeschichtungseinrichtung (A) in der Formstoffbeschichtungsstellung;
    • Fig. 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Hinterfülleinrichtung (B).
  • In den Figuren sind grundsätzlich gleichwirkende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Bevor die erfindungsgemässe Vorrichtung im einzelnen näher erläutert wird, soll vorab die erfindungsgemässe Verfahrensweise verdeutlicht werden.
  • In der Modellplattenbeschichtungseinrichtung A befinden sich die beiden Modellplatten 1, 1' mit den darauf montierten, den Formhohlraum abbildenden Modellhälften 2, 2' in der in Fig. 2 gezeigten lotrechten Ausgangsstellung, in der die Modellplatten 1, 1' rückwärtig aneinanderliegen. Die Modellplatten sind oben und unten in als Schienen 3, 3' ausgebildeten Haltegliedern geführt, auf denen sie horizontal von der Modellplattenbeschichtungseinrichtung A zur Hinterfülleinrichtung B verschoben werden können (Fig. 1). Die Modellplatten 1, 1' sind über diese Schienen 3, 3' in Tragrahmen 4, 4' gehalten, die um zu den Schienen 3, 3' parallele Schwenkachsen 5, 5' durch geeignete Antriebsmittel gegensinnig um 90° in eine horizontale Lage verschwenkt werden können. In der abgeschwenkten Stellung (Fig. 3) liegen die bereits aufgeheizten Modellplatten 1, 1' mit ihren Wirkseiten nach unten weisend dicht auf je einem kastenförmigen, nach oben nur wenig über den Umriss der Modelle hinaus offengehaltenen Sandbehälter 6, 6' auf, der für die Bildung von Formstoffschalen einen rieselfähigen, warmaushärtenden Formstoff 7 bekannter Art enthält. Aus der in Fig. 3 gezeigten Horizontalstellung werden die Modellplatten 1, 1' mitsamt den Formstoffvorratsbehältern 6,6' mittels eines Antriebes 10 durch eine Drehung um 180° um eine ebenfalls horizontale, jedoch rechtwinklig zu den Schwenkachsen 5, 5' verlaufende Drehachse 9 in eine Formstoffbeschichtungsstellung gebracht (Fig. 4), so dass nun die Formstoffvorratsbehälter 6, 6' auf den Modellplatten 1, 1'liegen und die Modellplatten 1, 11 gleichzeitig in einem parallelen Arbeitsablauf unter gleichen Verfahrensbedingungen mit dem warmaushärtenden Formstoff beschichtet werden, wobei zusätzlich durch ein an sich bekanntes Anlegen eines Vakuums der aufgeschüttete Formstoff an den Modellplattenoberflächen verdichtet werden kann. Die eingestellte Aufheiztemperatur der Modellplatten 1, 1' und die Einwirkzeit des Druckes auf die Formstoffschüttung sind für die Dicke der durch Aushärten des Formstoffes entstehende Formstoffschale massgebend. Da bei der erfindungsgemässen Verfahrensweise die Formstoffschale ausserordentlich dünn gehalten werden kann, genügen für die Formstoffaushärtung nur wenige Sekunden, so dass die beiden Formstoffvorratsbehälter 6, 6' mitsamt den von unten anliegenden Modellplatten 1, 1' praktisch sofort wieder um 180° um die Drehachse 9 in eine Horizontalstellung gebracht werden, in der der nicht ausgehärtete Formstoff in die Formstoffvorratsbehälter 6, 6' unter Einwirkung der Schwerkraft zurückfällt. Daraufhin werden mittels der beiden Tragrahmen 4, 4' die Modellplatten 1, 1', auf denen sich eine dünne Formstoffschale ausgebildet hat, die rückseitig noch ausserordentlich plastisch ist, durch eine gegensinnige Schwenkbewegung aus der Horizontalstellung um die Schwenkachsen 5, 5' von den Formstoffvorratsbehältern entfernt und weiter in die lotrechte Ausgangsstellung geschwenkt. In dieser lotrechten Ausgangsstellung werden die Modellplatten 1, 1' im sofort anschliessenden Arbeitstakt gemeinsam auf den Schienen 3, 3' von der Modellplattenbeschichtungseinrichtung A in die Hinterfülleinrichtung B verschoben (Fig. 1), wobei eine ebenfalls mit Anschlussschienen ausgerüstete Modellplattenförderanlage zwischengeschaltet sein kann. Wenn die Modellplatten 1, 11 mit den darauf befindlichen Formstoffschalen in der Hintereinfülleinrichtung B positioniert sind, werden zur seitlichen Begrenzung eines Hinterfüllraumes von beiden Seiten Füllrahmen 11, 11' gegen die Modellplatten 1,1' gefahren (Fig. 5). Die rückseitig offenen Seitenflächen der Füllrahmen 11, 11' werden durch Pressplatten 12, 12' abgedeckt. Nun wird das Hinterfüllmaterial, beispielsweise ein Nassgussformsand, in die Füllrahmen eingeschossen, was vorteilhaft ebenfalls wieder mittels Unterdruck erfolgen kann, insbesondere, wenn die Modellplatten 1, 1' auch für den Formstoffbeschichtungsvorgang schon mit Absaugdüsen und Vakuumanschluss ausgestattet sind, und durch Einschieben der Pressplatten 12, 12' die Füllrahmen 11, 11' mechanisch nachverdichtet. Da die Taktzeiten dieser Arbeitsstufen nur wenige Sekunden betragen, so dass die Formstoffschalen noch rückseitig plastisch sind, wenn sie in der Hinterfüllstation B hinterfüllt werden, verbindet sich das an der Formstoffschale anliegende eingeschossene und nachverdichtete Formmaterial mit der Schalenrückseite und verstärkt diese durch eine entsprechend dicke Schicht von schadstofffreiem Sand. Auf diese Weise wird nicht nur eine Erhöhung der Festigkeit der hauchdünnen Formstoffschale sondern vor allem auch ein homogener Verbund von Formstoffschalenrückseite und anliegendem Hinterfüllmaterial erzielt, so dass die Gefahr des Ablösens der Formstoffschale vom Hinterfüllblock beim Abheben der Formhälfte von der Modellplatte wesentlich verringert ist. Schliesslich hat es sich gezeigt, dass dabei auch noch die Formgenauigkeit erhöht wird, weil durch das Einschiessen und Nachverdichten des Hintefüllmaterials bei noch vorhandener Plastizität der Schale die Modellkonturen nachgeprägt werden. Nach dem Hinterfüllvorgang werden die Füllrahmen 11, 11' mit den beiden Formhälften von den Modellplatten 1, 1' abgezogen, wobei zum sicheren Ablösen der Formstoffschalen von den Modellkonturen bekanntermassen ein Druckstoss durch die Modellplatte hindurch auf die Formstoffschale ausgeübt werden kann. Sind die Hälften getrennt, werden die beiden aufrecht stehenden Modellplatten 1, 1' wieder auf den Schienen 3, 3' von der Hinterfülleinrichtung B in die Formstoffbeschichtungsstation A und somit in die Ausgangsstellung zurückgeschoben und danach wie allgemein üblich mit etwaigen Kernen versehen. Danach werden die Formhälften, immer noch in den Füllrahmen gehalten, aneinandergeschoben, eine der beiden Pressplatten ausgeschwenkt und mit der anderen, als Presshaupt fungierenden Pressplatte die geschlossene, fertige Giessform aus den Füllrahmen herausgedrückt. Sie schliessen sich an die vorherigen Formblöcke an und werden in den Giessbereich transportiert.
  • Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird es in vorteilhafter Weise möglich, in der Formstoffbeschichtungseinrichtung A eine nahezu hautdünne Formstoffschale aufzubringen, weil die für den weiteren Abform- und Giessvorgang notwendigen Schalenstabilität durch die innige Verklebung mit der anliegenden Hinterfüllschicht erreicht wird. Hierdurch wird der Verbrauch von kunstharzpräpariertem Formstoff auf einen Bruchteil des bisher üblichen reduziert und auf diese Weise eine ganz erhebliche Verringerung der Schadstoffemission durch einen um ein vielfaches geringeren Einsatz von Phenol-Resol-Produkten bewirkt. Ausser der in erster Linie angestrebten Verbesserungen der Arbeitsbedingungen wird gleichzeitig eine beachtliche Kostenersparnis bezüglich des Formstoffverbrauches, eine Verringerung der Gefahr des thermischen Verzuges und auch ein schnellerer Fertigungsablauf infolge der notwendigerweise sich ergebenden Taktzeiten erzielt.
  • Die erfindungsgemässe Formstoffbeschichtungseinrichtung A weist im einzelnen einen im Grundriss rechteckigen Grundrahmen 15 auf, an dem in endseitig aufragenden Lagerböcken 16, 16' ein Drehgestell 17 mit der Drehachse 9 gelagert und mit einem Drehantrieb 10 gekoppelt ist. Auf dem Drehgestell 17 sind in einem Abstand voneinander die beiden kastenförmigen Formstoffvorratsbehälter 6, 6' angeordnet, die jeweils durch einen Schieberost 8, 8', der etwa im oberen Drittel der Formstoffvorratsbehälter angebracht ist und im geschlossenen Zustand die Formstoffvorratsbehälter nach oben verschliesst, unterteilt. Zum Öffnen und Schliessen der Schieberoste 8, 8' dient eine horizontal in Grundrahmen 15 verlaufende Schubstange 19, die unter Federdruck steht und zwar in der Weise, dass die Schieberoste 8, 8' während der Drehbewegung des Drehgestells 17 einen geschlossenen Zwischenboden bilden und nur in der oberen und unteren Drehlage geöffnet sind. Für das Öffnen der Schieberoste 8, 8' zu den vorgesehenen Zeitpunkten in der unteren und oberen Lage der Formstoffvorratsbehälter 6, 6' sind an einem Lagerbock 16 des Grundrahmens 15 Auflaufnokken 14 vorgesehen, durch die die Schubstange 19 betätigt und die Schieberoste in den beiden Endlagen offengehalten werden. In der Mitte des Drehgestells 17 sind die beiden Tragrahmen-4, 4' angeordnet, die um die horizontale, rechtwinklig zur Drehachse 9 liegende Schwenkachse 5, 5' mittels eines angedeuteten Kolben-Zylinderaggregates durch eine gekoppelte, gegensinnige Schwenkbewegung in eine lotrechte und eine waagerechte Stellung verschwenkt werden können.
  • Die erfindungsgemässe Hinterfülleinrichtung B besteht im einzelnen aus einem aufragenden Maschinenständer, in dessen Mitte sich der Formraum befindet, in der die Modellplatten 1, 1' mit den aufgebrachten Formstoffschalen in lotrechter Stellung über Anschlussschienen 13, 13' zum Hinterfüllen eingefahren werden. Zur seitlichen Begrenzung des Hinterfüllraumes sind die Füllrahmen 11, 11' vorgesehen, die über einschwenkbare Pressplatten 12, 12' verschliessbar sind. Eine der Pressplatten ist mit einem langhubigen Kolben-Zylinderantrieb 18 ausgestattet, mit dem nach Fertigstellung der beiden Giessformhälften und Schliessen der Form der gesamte Formballen nach einer Seite aus den Füllrahmen 11, 11' herausgedrückt und in Richtung Giessstrecke weitergeschoben werden kann. Der Maschinenständer der Hinterfülleinrichtung B ist in vorteilhafter Weise als Hohlkörper ausgebildet und dient gleichzeitig zum Zuführen des in erheblicher Menge benötigten Hinterfüllmaterials.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung einer aus Unterform und Oberform bestehenden Giessform mittels Modellplatten (1, 1'), bei dem aus einem rieselfähigen, warmaushärtendem Formstoff (7, 7' ), gegebenenfalls unter Einwirkung eines Unterdruckes, an den auf Aushärtetemperatur erwärmbaren Modellplattenoberflächen eine Schale angeformt wird, die mit einem üblichen Formmaterial, insbesondere einem Nassgussformsand, gegebenenfalls unter Einwirkung einer Luftdruckdifferenz, insbesondere eines Unterdruckes, hinterfüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellplatten (1, 1') der beiden zusammengehörigen Unter- und Oberformen aus einer Ausgangsstellung durch eine gekoppelte Bewegung mit ihren Wirkseiten mit einem oder je einem Formstoffvorratsbehälter (6, 6') verbunden werden, dass in einem weiteren Arbeitsablauf unter gleichen Verfahrensbedingungen die beiden auf Aushärtetemperatur erwärmten Modellplatten (1, 1') gleichzeitig mit warmaushärtendem Formstoff (7, 7') beschichtet und an diesen die Schalen angeformt werden, dass beide Modellplatten (1, 1') nach dem Beschichten und Anformen der Schalen durch eine gekoppelte Bewegung in eine Hinterfüllstellung transportiert werden und dass die an beiden Modellplatten (1, 1') angeformten Formstoffschalen gleichzeitig mit Hilfe gleichwirkender Mittel mit Formmaterial hinterfüllt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellplatten (1, 1') aus einer durch eine gleiche Ebene bestimmte Ausgangsstellung mit dem bzw. den Formstoffvorratsbehältern (6, 6') verbunden und nach dem Anformen der Schalen in eine durch eine gleiche Ebene bestimmte Hinterfüllstellung transportiert werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellplatten (1,1') in der Ausgangs- und der Hinterfüllstellung rückseitig aneinanderliegen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Modellplatten (1, 1') aus einer lotrechten Ausgangsstellung durch eine gegensinnige Schwenkbewegung um horizontale Schwenkachsen (5, 5') mit den Formstoffvorratsbehältern (6, 6') verbunden werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellplatten (1, 1') mitsamt den Formstoffvorratsbehältern (6, 6') durch eine gekoppelte Drehbewegung um eine gemeinsame Drehachse (9) in eine Formstoffbeschichtungsstellung gebracht werden und unter der Einwirkung der Schwerkraft und gegebenenfalls zusätzlich unter Einwirkung eines Unterdruckes einer gleichen Unterdruckquelle gleichzeitig mit Formstoff beschichtet werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Modellplatten (1, 1') mitsamt den Formstoffvorratsbehältern (6, 6') aus der Beschichtungsstellung durch eine gekoppelte Drehbewegung um die gemeinsame Drehachse (9) in eine Horizontalstellung gebracht werden, in der der nicht ausgehärtete Formstoff gleichzeitig von beiden Modellplattenoberflächen (1, 1') entfernt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Modellplatten (1, 1') aus der Horizontalstellung durch eine gegensinnige Schwenkbewegung um die horizontalen Schwenkachsen (5, 5') von den Formstoffvorratsbehältern entfernt werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellplatten (1, 1') in einer lotrechten Hinterfüllstellung mit je einem Formfüllrahmen (11, 11') zur seitlichen Begrenzung eines Hinterfüllraumes belegbar sind, wobei der Hinterfüllraum jeweils durch eine Pressplatte (12, 12') abschliessbar ist.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der lotrechten Hinterfüllstellung der Modellplatten (1, 1') das Formmaterial mittels Unterdruck eingeschossen und durch mechanisches Pressen nachverdichtet wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bestehend aus einer Modellplattenbeschichtungseinrichtung (A), in der Modellplatten (1, 1') mit einem rieselfähigen, warmaushärtendem Formstoff (7) beschichtbar sind und an den Oberflächen der Modellplatten (1, 1'), gegebenenfalls unter zusätzlicher Einwirkung eines Unterdrukkes, je eine Schale anformbar ist, aus einer Hinterfülleinrichtung (B), in der die an den Modellplatten (1, 1') angeformten Schalen gegebenenfalls unter Einwirkung einer Luftdruckdifferenz, insbesondere eines Unterdruckes, hinterfüllbar sind und gegebenenfalls aus einer die Modellplattenbeschichtungseinrichtung (A) und die Hinterfülleinrichtung (B) verbindende Modellplattenförderanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellplattenbeschichtungseinrichtung (A), die Hinterfülleinrichtung (B) und die Modellplattenförderanlage mit Mitteln (3, 3', 13, 13') zur gleichzeitigen Aufnahme der Modellplatten (1, 1') einer zusammengehörigen Ober- und Unterform versehen sind, dass die Modellplattenbeschichtungseinrichtung (A) ein um eine horizontale Drehachse (9) drehbar gelagertes Drehgestell (17) aufweist, das mit zwei Formstoffvorratsbehältern (6, 6') versehen ist, sowie zwei um eine bzw. je eine horizontale Achse (5, 5') schwenkbare Tragrahmen (4,4') zur Aufnahme von zwei zusammengehörigen Modellplatten (1,1') aufweist, wobei nach einer gegensinnigen Schwenkbewegung der Tragrahmen (4, 4') aus einer lotrechten Stellung in eine Waagerechtstellung die Modellplatten (1, 1') mit ihren Wirkseiten mit den Formstoffvorratsbehältern (6, 6') gleichzeitig in Verbindung stehen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontalen Schwenkachsen (5,5') der Tragrahmen (4,4') rechtwinklig zu der horizontalen Drehachse (9) des Drehgestells (17) verlaufen und die Tragrahmen (4, 4') am Drehgestell (17) angelenkt sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragrahmen (4, 4') vorzugsweise als Schienen (3, 3') ausgebildete Halteglieder für die Modellplatten (1, 1') aufweisen, die mit den vorzugsweise ebenfalls als Schienen ausgebildeten Führungselementen der gegebenenfalls vorgesehenen Modellplattenförderanlage verbindbar sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstoffvorratsbehälter (6, 6') an ihren Öffnungsseiten mittels jeweils eines Schieberostes (8, 8') verschliessbar sind, wobei die Schieberoste (8, 8') über geeignete Übertragungsglieder (14, 19) wie beispielsweise federdruckbeaufschlagte Schubstangen (19) und Nocken (14) in Abhängigkeit der Drehbewegung des Drehgestells (17) betätigbar sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterfülleinrichtung (B) einen Maschinenständer mit vorzugsweise als Schienen (13, 13') ausgebildeten Haltegliedern für die Aufnahme der Modellplatten (1, 1') aufweist, die mit den Haltegliedern (3, 3') der Formstoffbeschichtungseinrichtung (A) bzw. mit den vorzugsweise ebenfalls als Schienen ausgebildeten Führungselementen der gegebenenfalls vorgesehenen Modellplattenförderanlage verbindbar sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenständer der Hinterfülleinrichtung (B) jeweils gegen die Seitenfläche der beiden Modellplatten (1, 1') verschiebbare Formfüllrahmen (11, 11') zur seitlichen Begrenzung des Hinterfüllraumes aufweist und dass die Hinterfüllräume der beiden Modellplatten (1, 1') durch zum mechanischen Nachverdichten des Formmaterials geeignete Pressplatten (12, 12') abschliessbar sind, wobei zumindest eine Pressplatte (12') gegen die Modellplatte (1') verschiebbar ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Pressplatte (12') einer Modellplatte (1') mit einem Antrieb (18), insbesondere einem langhubigen Kolben-Zylinderantrieb, zum Verschieben der fertigen Giessform aus den Formfüllrahmen (11, 11') versehen ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenständer der Hinterfülleinrichtung (B) einen Hohlraum zum Zuführen des Formmaterials aufweist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellplatten (1, 1') Luftdüsen aufweisen und an eine Vakuumschiesseinrichtung anschliessbar sind.
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