EP0224672B1 - Verfahren zum Entfernen insbesondere von keramischer Gussformen von Gussteilen - Google Patents
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- EP0224672B1 EP0224672B1 EP86113407A EP86113407A EP0224672B1 EP 0224672 B1 EP0224672 B1 EP 0224672B1 EP 86113407 A EP86113407 A EP 86113407A EP 86113407 A EP86113407 A EP 86113407A EP 0224672 B1 EP0224672 B1 EP 0224672B1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D29/00—Removing castings from moulds, not restricted to casting processes covered by a single main group; Removing cores; Handling ingots
- B22D29/001—Removing cores
- B22D29/007—Removing cores by using explosive shock waves
- B22D29/008—Removing cores by using explosive shock waves in a liquid medium
Definitions
- the invention relates to a method for detaching casting molds and / or cores from castings, wherein after solidification and cooling, the mold with the casting is introduced into a liquid and the mold, casting and core are exposed to shock waves, as a result of which the casting mold and core are removed from the casting replace.
- the investment casting technique is a widespread technique for the production of almost arbitrarily shaped machine parts and tools made of metals.
- the liquid material is given and solidified into workpiece-specific shapes made of special ceramics.
- the ceramic molding compound is completely detached from the workpiece in several operations by knocking off the molding compound, sand and / or water jet cleaning and chemical cleaning. If the smallest molded parts or parts of a cast core remain in corners, recesses or cavities of the investment casting workpiece, this can have a disadvantageous effect on the use, for example with regard to the service life of the workpiece.
- DE-A 3 539 034 describes an ellipsoidal hood filled with an explosive gas mixture, which has an ignition device in the first focal point, for the removal of form residues on the guiding piece Casting lying second focus is running.
- the invention has for its object to provide a method with which molded parts or core parts can be easily and completely removed from complicated castings.
- this object is achieved in that the casting, mold and core are subjected to shock waves focused on the interface between the casting / molding or casting / core.
- brittle materials can be broken up into tiny fragments, so that a workpiece can be completely freed from the mold and the cores by introducing a series of shock waves.
- the workpiece has orders of magnitude higher compressive strength and tensile strength than the molding material and the core materials. For this reason, the workpiece does not change due to the focused shock wave.
- the surface finish of the workpieces and the accuracy of the workpiece dimensions, to which high demands are made in investment casting technology, remain unchanged due to the sonication using shock waves, while mechanical influences (e.g. scraping) damage the surface and thus a loss of accuracy are almost inevitable.
- the process is particularly advantageous for investment casting technology. With other casting techniques - e.g. Gray cast iron technology - although the application of the process is conceivable, it can hardly be used economically due to the lower demands on surface quality and accuracy in comparison to the usual cast ironing shop.
- Focused shock waves gently remove the molding material and core material, whereby a fixed focus is usually present in a liquid bath (oil or water) and the casting mold is tracked using a device in a water bath so that all parts can be sonicated according to a sound system plan.
- the casting mold with casting is located in the case of complicated workpieces, rotatable in gimbal suspension on a table within the water bath that can be moved in three degrees of freedom.
- each point of the workpiece can be brought into focus by means of rotary and translatory actuating motors and can remain in focus for a shorter or longer time.
- the single figure shows a cross-sectional view through a device for the treatment of castings by means of shock waves.
- a mold 8 which contains a cast part 10, is located in a tub 2 on a table 6 provided with a recess 4.
- the cast part is a cylindrical ring 12 which has a plurality of projections 16 which extend beyond its jacket 14.
- a core 20 which, like the casting mold 8, is to be removed.
- a reflector 24 which is part of an ellipsoid of revolution.
- a spark gap 25 which is operated by means of a spark generator 26, is arranged in the focus F1 of the reflector.
- a spark is triggered, a mechanical shock wave is generated, the duration of which is 500 nanoseconds to 1 microsecond.
- the shock wave takes the course sketched by lines 28 and reaches a second focus F2 directly or after reflection on the wall of the ellipsoid of revolution.
- pressure surges of, for example, 1000 to 2000 bar occur, which cause the mold 8 to flake off from the cast part 10.
- the trough 2 and the reflector are filled with a liquid and in the There is a recess 4 in table 6.
- Oils are preferably proposed as the coupling liquid, but the device can also be operated and functions in a water bath.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablösen von Gussformen und/oder Kernen von Gussteilen, wobei nach dem Erstarren und Abkühlen die Form mit dem Gussteil in eine Flüssigkeit eingebracht wird und Form, Gussteil und Kern mit Stosswellen beschallt werden, wodurch sich Gussform und Kern vom Gussteil ablösen.
- Eine weitverbreitete Technik zur Herstellung von nahezu beliebig geformten Maschinenteilen und Werkzeugen aus Metallen ist die Feingusstechnik. Dazu wird der flüssige Werkstoff in werkstückspezifische Formen aus speziellen Keramiken gegeben und erstarrt. Nach dem Erkalten wird in mehreren Arbeitsgängen durch Abschlagen der Formmasse, Sand und/oder Wasserstrahlreinigung, chemische Reinigung die keramische Formmasse vollständig vom Werkstück gelöst. Verbleiben kleinste Formteile oder Teile eines Gusskerns in Ecken, Vertiefungen oder Hohlräumen des Feingusswerkstücks, so kann sich dies nachteilig auf die Verwendung, zum Beispiel hinsichtlich der Lebensdauer des Werkstücks auswirken.
- Aus der DE-A 2 141 174 ist ein Verfahren zum Ablösen der Gussform und/oder Kernen bekannt, bei dem die Form mit dem Gussteil in eine Flüssigkeit eingebracht wird und Form, Gussteil und Kern mit Stosswellen beschallt werden.
- In. der DE-A 3 539 034 ist zum Entfernen von Formresten am GuBstück eine mit einem explosiven Gasgemisch gefüllte ellipsoidförmige Haube beschrieben, die im ersten Brennpunkt eine Zündeinrichtung aufweist, bei deren Zündung eine Gasdruckwelle entsteht, die in Richtung auf einen hinter dem zu bearbeitenden Formkasten mit Gußstück liegenden zweiten Brennpunkt läuft.
- Die zum Stand der Technik gehörenden Verfahren mögen bei einfach gestalteten Bauteilen mit Erfolg verwendbar sein, jedoch ist nicht gewährleistet, dass zum Beispiel Ausnehmungen, Bohrungen und Hinterschneidungen vom Form- oder Kernsand befreit werden, so dass an und in diesen für den späteren Betrieb konstruktiv wesentlichen Gestaltungen Formsandreste oder Kernsandreste verbleiben können.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Formteile oder Kernteile mühelos und restlos auch von kompliziert gestalteten Gussteilen entfernt werden können.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass Gussteil, Form und Kern mit auf die Grenzfläche Gussteil/Formteil oder Gussteil/Kern fokussierten Stosswellen beaufschlagt werden.
- Mittels fokussierter Stosswellen lassen sich spröde Werkstoffe in kleinste Fragmente zertrümmern, so dass ein Werkstück durch die Einleitung einer Folge von Stosswellen völlig von der Gussform und den Kernen befreit werden kann.
- Das Werkstück besitzt um Grössenordnungen höhere Druckfestigkeit und Zugfestigkeit als das Formmaterial und die Kernwerkstoffe. Aus diesem Grund tritt eine Veränderung des Werkstücks durch die fokussierte Stosswelle nicht auf. Das Oberflächenfinish der Werkstücke und die Genauigkeit der Werkstückabmessungen, an die in der Feingusstechnik hohe Anforderungen gestellt werden, bleiben durch die Beschallung mittels Stosswellen unverändert erhalten, während bei mechanischen Einwirkungen (z.B. Abkratzen) eine Verletzung der Oberfläche und damit auch ein Genauigkeitsverlust nahezu unvermeidlich sind. Aus diesem Grund ist das Verfahren auch besonders für die Feingusstechnik vorteilhaft. Bei anderen Gusstechniken - z.B. Graugusstechnik - ist die Anwendung des Verfahrens zwar denkbar, jedoch wegen geringerer Anforderungen an Oberflächengüte und Genauigkeit im Verhältnis zur üblichen Gussputzerei kaum wirtschaftlich einsetzbar.
- Fokussierte Stosswellen entfernen das Formmaterial und Kernmaterial in schonender Weise, wobei in der Regel in einem Flüssigkeitsbad (Öl oder Wasser) ein ortsfester Fokus vorhanden ist und die Gussform mittels einer Vorrichtung im Wasserbad nachgeführt wird, so dass alle Teile entsprechend einem Beschallungsplan beschallt werden können. Dazu befindet sich die Gussform mit Gussteil bei komplizierten Werkstücken drehbar in kardanischer Aufhängung auf einem in den drei Freiheitsgraden beweglichen Tisch innerhalb des Wasserbads. Rechnergesteuert kann mittels rotatorisch und translatorisch arbeitender Stellmotoren jeder Punkt des Werkstücks in den Fokus gefahren werden und kürzer oder länger im Fokus verweilen.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert.
- Die einzige Figur zeigt eine Querschnittsansicht durch ein Gerät zur Behandlung von Gussteilen mittels Stosswellen.
- In einer Wanne 2 befindet sich auf einem mit Aussparung 4 versehenen Tisch 6 eine Gussform 8, die ein Gussteil 10 enthält. Das Gussteil ist im Ausführungsbeispiel ein zylinderförmiger Ring 12, der mehrere über seinen Mantel 14 hinausreichende Vorsprünge 16 aufweist. In der Bohrung 18 des Zylinders 12 befindet sich ein Kern 20, der wie auch die Gussform 8 entfernt werden soll.
- Am Boden 22 der Wanne 2 befindet sich ein Reflektor 24, der ein Teil eines Rotationsellipsoids ist. Im Fokus F1 des Reflektors ist eine Funkenstrecke 25 angeordnet, die mittels eines Funkengenerators 26 betrieben wird. Beim Auslösen eines Funkens entsteht eine mechanische Stosswelle, deren Dauer 500 Nanosekunden bis 1 Mikrosekunde beträgt. Die Stosswelle nimmt den durch die Linien 28 skizzierten Verlauf und gelangt direkt oder nach Reflexion an der Wand des Rotationsellipsoids zu einem zweiten Fokus F2. Im Fokus F2 treten Druckstösse von beispielsweise 1000 bis 2000 bar auf, die ein Abplatzen der Gussform 8 vom Gussteil 10 bewirken. Durch eine serielle Auslösung von Stosswellen und Nachführung der Grenzflächen des Bauteils in den Fokus werden sowohl Gussform 8 wie auch Kern 20 vom Gussteil 10 getrennt, ohne dass irgendwelche Reste des Formteils oder Kerns am Gussteil haften bleiben und dessen Oberflächengüte und Genauigkeit unbeeinflusst bleibt.
- Damit die Stosswellen zum Werkstück und zweiten Fokus gelangen können sind die Wanne 2 und der Reflektor mit einer Flüssigkeit gefüllt und im Tisch 6 befindet sich eine Aussparung 4. Je besser akustische Impedanz (Produkt aus der Dichte ϕ und der Schallgeschwindigkeit c) der Flüssigkeit und der Gussform 8 übereinstimmen, umso effektiver gelangen die Stosswellen zum Fokus F2. Als Koppelflüssigkeit werden vorzugsweise Öle vorgeschlagen, jedoch ist die Einrichtung auch im Wasserbad betreibbar und funktionsfähig.
Claims (2)
1. Verfahren zum Ablösen von Gussformen und/oder Kernen von Gussteilen, wobei nach dem Erstarren und Abkühlen die Form mit dem Gussteil in eine Flüssigkeit eingebracht wird und Form, Gussteil und Kern mit Stoßwellen beschallt werden, wodurch sich Gussform und Kern vom Gussteil ablösen, dadurch gekennzeichnet, dass Gussteil (10), Form (8) und Kern (20) mit auf die Grenzfläche Gussteil/Formteil oder Gussteil/Kern fokussierten Stosswellen beaufschlagt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ecken und/oder Kanten mehrfach beschallt werden.
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