EP0304683A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Entkernen von Gussstücken - Google Patents
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- EP0304683A2 EP0304683A2 EP88112548A EP88112548A EP0304683A2 EP 0304683 A2 EP0304683 A2 EP 0304683A2 EP 88112548 A EP88112548 A EP 88112548A EP 88112548 A EP88112548 A EP 88112548A EP 0304683 A2 EP0304683 A2 EP 0304683A2
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- 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
- B22D29/005—Removing cores by vibrating or hammering
Definitions
- the invention relates to a mechanical method and a device for removing inner cores from castings after the casting metal has hardened.
- Inner cores are bodies of core sand that have the inner contours of castings. They must have a relatively high strength so that they can withstand the forces that occur during casting and especially when cooling. On the other hand, they should also disintegrate easily so that the casting can be easily freed from the core when cleaning.
- openings so-called core holes are provided, which e.g. created by core brands and should facilitate or facilitate the removal of the cores in the blow room.
- varying impulses are transmitted via the wall of the casting to the core or the fragments of the core during the coring.
- the complicated cast part 1 is part of a motor vehicle engine and has two lateral cavities 2, an intermediate space 3 connecting the cavities 2 and openings 4 in the wall of the intermediate space. Relatively narrow channels 5 are provided between the intermediate space 3 and the cavities 2.
- the entire interior of the casting is filled with the molding sand core after casting. The molding sand core is to be destroyed and removed from the casting via opening 4.
- castings 1 are automatically transported in row 6 with suitable transport means 6a and individually placed on a knocking table 7 and held there. Then, with the plunger 9 of a pneumatic jack 8 known per se, a certain impact or knock energy is applied to the rear wall 10 of the intermediate space 3.
- the impulses of the knock energy are transmitted through the wall of the casting to the core, which adheres to the inner wall of the casting, and produce cracks in the core, so that the core is broken down into several sections.
- the core material is detached from the inner wall of the casting, whereby abrasion (loose molding sand) is formed. The abrasion dampens the impact energy so that it becomes relatively ineffective.
- the shape of the impact impulses is shown by way of example and schematically from FIG. 2. These are medium-frequency vibrations of low amplitude (vibration range) but high acceleration (impact energy). For example, knocking takes place at approximately 13 Hz and a single impact work of approximately 44 Nm.
- the impact work, the frequency and the amplitudes are preferably varied during the tapping on a casting. The required impact work and amplitude are determined empirically for different castings and different core material.
- the vibrating table 11 After tapping the casting 1 is conveyed to a vibrating table 11 and clamped there firmly.
- the vibrating table 11 has means 12 for generating vibration energy and means 13 for transmitting the vibration energy to the casting 1.
- the vibrating table 11 is rotatably mounted about a horizontal axis 14 in the direction of the arrow 15 and about an axis 16 perpendicular thereto in the direction of the arrow 17, so that the vibrating table 11 and thus the casting 1 during vibration about these axes 14, 16 with corresponding drive means (not shown) ) can be rotated.
- the casting 1 is shaken, that is to say set in vibrations of high acceleration and low frequency, with amplitudes being selected whose height is greater than the distance between the inner wall of the casting and the remaining pieces of the core.
- the inner wall thus meets the core pieces before the upper and lower turning point of the amplitude and further crushes them.
- the amplitude height is adapted to the increasing distance between core remnants and the inner wall of the casting.
- the casting is preferably rotated about the axes 14, 16 during the shaking and the shaking is expediently interrupted in the meantime and pouring energy is introduced, as described above, so that the abrasion caused by the shaking can flow off.
- the buffer effect caused by the abrasion between the inner wall of the casting and the core remnants is eliminated and the vibrating energy is optimized.
- the shaking and, where appropriate, trickle vibration is continued until the core fragments are so small that they fit through the channels 5 and openings 4 of the casting.
- the simultaneous rotation of the casting while shaking and vibrating means that core pieces do not get stuck in vibration nodes and remain there unreduced.
- Fig. 3 shows an example of a vibration energy, which is preferably carried out up and down. Zones 1 and 2 illustrate this alternation. It can be carried out in terms of duration as well as in terms of frequency and amplitude.
- the shaking is preferably carried out at changing frequencies between 0 to 50 Hz. Centrifugal forces of approximately 30,000 N are expediently generated.
- the optimal vibrating energy is determined empirically like the optimal tapping energy for certain castings and certain molding sand properties.
- An essential part of the method according to the invention is the variation of the vibrations according to the different tasks that they are supposed to fulfill.
- a known electro-pneumatic hammer with an electro-pneumatic hammer mechanism can also be used.
- a hydraulic hammer known per se which is operated with oil pressure, is also suitable.
- the hydraulic hammer has the advantage of a smaller, compact design and less noise.
- a hydraulic pump works more quietly than a compressor.
- the vibration table 11 is preferably operated with a known high-frequency electro-vibrator 12. Frequency and voltage converters are provided to drive the high-frequency electric vibrator, which provide the vibration energy required for the invention.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein maschinelles Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Innenkernen aus Gußstücken nach dem Erhärten des Gießmetalls.
- Innenkerne sind Körper aus Kernsand, die die Innenkonturen von Gußstücken aufweisen. Sie müssen eine relativ hohe Festigkeit besitzen, damit sie den Kräften, die beim Gießen und insbesondere beim Erkalten auftreten, widerstehen können. Andererseits sollen sie aber auch leicht zerfallen, damit das Gußstück beim Putzen leicht vom Kern befreit werden kann.
- In komplizierten, z.B. doppelwandigen Gußteilen, sind Durchbrüche, sogenannte Kernlöcher vorgesehen, die z.B. durch Kernmarken entstehen und das Entfernen der Kerne in der Putzerei ermöglichen bzw. erleichtern sollen.
- Zum Entfernen von Kernen aus dem Inneren komplizierter Gußstücke durch Kernlöcher wird Schlag- oder Schwing- bzw. Rüttelenergie von außen über das Gußstück auf den Kern übertragen, der dadurch zerstört wird und in Bruchstücke zerfällt oder zerrieselt aus den Kernlöchern fließt. Die Schlagenergie muß unterhalb der Zerstörungsenergie für das Gußstück liegen, jedoch so hoch sein, daß der Kern zerstört wird. Dünnwandige Gußstücke erfordern einen Kern relativ hoher Festigkeit, damit das Gußstück beim Gießen und Erhärten sicher vom Kern getragen werden kann. Solche Gußstücke weisen aber eine relativ geringe Festigkeit auf, so daß keine allzugroße Energie zum Zerstören des Kerns auf das Gußstück über tragen werden kann, wenn man verhindern will, daß Risse im Gußstück oder unerwünschte bleibende Verformungen auftreten.
- Hier setzt die Erfindung ein, deren Aufgabe ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen ein Innenkern auch aus dünnwandigen komplizierten Gußstücken entfernt werden kann, ohne daß befürchtet werden muß, daß das Gußstück beeinträchtigt wird.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den davon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
- Nach der Erfindung werden während des Entkernens variierende Impulse über die Wandung des Gußstücks auf den Kern bzw. die Bruchstücke des Kerns übertragen.
- Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- Fig. 2 und 3 Impuls-Energiediagramme.
- Das kompliziert aufgebaute Gußstück 1 ist ein Teil eines Kfz-Motors und weist zwei seitliche Hohlräume 2, einen die Hohlräume 2 verbindenden Zwischenraum 3 und Öffnungen 4 in der Wandung des Zwischenraums auf. Zwischen dem Zwischenraum 3 und den Hohlräumen 2 sind relativ enge Kanäle 5 vorgesehen. Der gesamte Innenraum des Gußstücks ist nach dem Gießen mit dem Formsandkern ausgefüllt. Der Formsandkern soll zerstört und über die Öffnung 4 aus dem Gußstück ausgetragen werden.
- Nach der Erfindung werden Gußstücke 1 automatisch in Reihe 6 mit geeigneten Transportmitteln 6a antransportiert und einzeln auf einen Klopftisch 7 gesetzt und dort gehaltert. Anschließend wird mit dem Stößel 9 eines an sich bekannten Preßlufthammers 8 auf die Rückwandung 10 des Zwischenraums 3 eines bestimmte Schlag- bzw. Klopfenergie aufgebracht. Die Impulse der Klopfenergie werden über die Wandung des Gußstücks auf den Kern, der an der Innenwandung des Gußstücks haftet, übertragen und erzeugen Risse im Kern, so daß der Kern in mehrere Teilstücke zerlegt wird. Gleichzeitig erfolgt aber auch wegen der unterschiedlichen Eigenresonanz von Gußstück und Kern ein Ablösen des Kernmaterials von der Innenwandung des Gußstücks, wobei Abrieb (loser Formsand) gebildet wird. Der Abrieb dämpft die Schlagenergie so, daß sie relativ wirkungslos wird.
- Die Form der Schlag-Impulse ergibt sich beispielhaft und schematisch aus Fig. 2. Es handelt sich um Schwingungen mittlerer Frequenz geringer Amplitude (Schwingungsweite), aber hoher Beschleunigung (Schlagenergie). Beispielsweise wird mit ungefähr 13 Hz und einer Einzelschlagarbeit von ungefähr 44 Nm geklopft. Vorzugsweise werden die Schlagarbeit, die Frequenz und die Amplituden während des Klopfens an einem Gußstück variiert. Die erforderliche Schlagarbeit und Amplitude werden für unterschiedliche Gußstücke und unterschiedliches Kernmaterial empirisch ermittelt.
- Nach dem Klopfen wird das Gußstück 1 auf einen Vibriertisch 11 befördert und dort fest eingespannt. Der Vibriertisch 11 weist Mittel 12 zur Erzeugung von Vibrationsenergie und Mittel 13 zur Übertragung der Vibrationsenergie auf das Gußstück 1 auf. Der Vibrationstisch 11 ist um eine horizontale Achse 14 in Pfeilrichtung 15 und um eine dazu senkrechte Achse 16 in Pfeilrichtung 17 drehbar gelagert, so daß der Vibriertisch 11 und damit das Gußstück 1 während des Vibrierens um diese Achsen 14, 16 mit entsprechenden Antriebsmitteln (nicht dargestellt) gedreht werden kann.
- Zur Entfernung des beim Klopfen entstandenen losen Formsandes (Abrieb) wird zunächst eine Vibration erzeugt, die den Abrieb rieselfähig macht. Es wird daher eine Schwingung mit hoher Frequenz, geringer Amplitude und geringer Beschleunigung auf das Gußstück übertragen, so daß die Fließgeschwindigkeit des losen Sandes optimiert wird. Gleichzeitig wird das Gußstück um die Achsen 14, 16 gedreht, so daß der Sand die Möglichkeit hat, aus allen Vertiefungen durch die Kanäle und Öffnungen aus dem Innenraum des Gußstücks nach außen zu fließen. Geeignete Auffangmittel (nicht dargestellt) für den losen Sand sammeln den Abrieb.
- Nach dem Entfernen des Abriebs wird das Gußstück 1 gerüttelt, d.h. in Schwingungen hoher Beschleunigung und geringer Frequenz versetzt, wobei Amplituden gewählt werden, deren Höhe größer ist, als der Abstand zwischen Innenwandung des Gußstücks und Reststücken des Kerns beträgt. Die Innenwandung trifft somit vor dem oberen und dem unteren Wendepunkt der Amplitude auf die Kernstücke und zerkleinert sie weiter. Wesentlich ist, daß die Amplitudenhöhe dem sich vergrößernden Abstand zwischen Kernreststücken und Innenwand des Gußstücks angepaßt wird. Vorzugsweise wird während des Rüttelns das Gußstück um die Achsen 14, 16 gedreht und zweckmäßigerweise zwischenzeitlich das Rütteln unterbrochen und Rieselenergie, wie vorhergehend beschrieben, eingeleitet, damit der durch das Rütteln entstandene Abrieb abfließen kann. Auf diese Weise wird die Pufferwirkung, die der Abrieb zwischen der Innenwandung des Gußstücks und den Kernreststücken bewirkt, ausgeschaltet und die Rüttelenergie optimiert. Das Rütteln und gegebenenfalls Rieselvibrieren wird solange fortgesetzt, bis die Kernbruchstücke so klein sind, daß sie durch die Kanäle 5 und Öffnungen 4 des Gußstücks passen. Die gleichzeitige Drehung des Gußstücks während des Rüttelns und Rieselvibrierens bewirkt, daß Kernstücke sich nicht in Schwingungsknoten festsetzen und dort unzerkleinert übrig bleiben.
- Fig. 3 zeigt beispielhaft eine Rüttelenergie, die vorzugsweise an- und abschwellend durchgeführt wird. Die Zonen 1 und 2 verdeutlichen dieses Alternieren. Es kann bezüglich der Dauer wie auch bezüglich der Frequenz und Amplitudenhöhe durchgeführt werden. Vorzugsweise erfolgt das Rütteln bei wechselnden Frequenzen zwischen 0 bis 50 Hz. Es werden zweckmäßigerweise Fliehkräfte von etwa 30.000 N erzeugt.
- Die optimale Rüttelenergie wird wie die optimale Klopfenergie für bestimmte Gußstücke und bestimmte Formsandeigenschaften empirisch ermittelt.
- Wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Variation der Schwingungen entsprechend der unterschiedlichen Aufgaben, die sie erfüllen sollen.
- Anstelle eines Preßlufthammers 8 kann auch ein an sich bekannter Elektro-pneumatischer Hammer mit einem Elektro-pneumatischen Schlagwerk verwendet werden. Ebenso geeignet ist ein an sich bekannter hydraulischer Hammer, der mit Öldruck betrieben wird. Der hydraulische Hammer hat den Vorteil kleinerer kompakter Bauweise und geringerer Lärmentwicklung. Eine hydraulische Pumpe arbeitet ruhiger als ein Kompressor.
- Der Vibrationstisch 11 wird vorzugsweise mit einem an sich bekannten Hochfrequenz-Elektrovibrator 12 betrieben. Zum Antrieb des Hochfrequenz-Elektrovibrators sind Frequenz- und Spannungswandler vorgesehen, die die für die Erfindung erforderliche Vibrationsenergie zur Verfügung stellen.
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