EP0366902A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von Giesserei-Formstoff - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von Giesserei-Formstoff Download PDF

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EP0366902A2
EP0366902A2 EP89116348A EP89116348A EP0366902A2 EP 0366902 A2 EP0366902 A2 EP 0366902A2 EP 89116348 A EP89116348 A EP 89116348A EP 89116348 A EP89116348 A EP 89116348A EP 0366902 A2 EP0366902 A2 EP 0366902A2
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EP
European Patent Office
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pressure
valve
molding
throttle element
molding space
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EP89116348A
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English (en)
French (fr)
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EP0366902A3 (de
EP0366902B1 (de
Inventor
Norbert Damm
Thomas Dr.-Ing. Parr
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Badische Maschinenfabrik GmbH
BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
Original Assignee
Badische Maschinenfabrik GmbH
BMD Badische Maschinenfabrik Durlach GmbH
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Publication of EP0366902A2 publication Critical patent/EP0366902A2/de
Publication of EP0366902A3 publication Critical patent/EP0366902A3/de
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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/12—Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening
    • B22C9/123—Gas-hardening

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for compressing foundry molding material which has been heaped up in a molding space above a model by means of a compressed gas, which suddenly relaxes into the molding space with a relatively lower, then with a high pressure gradient and compresses the molding material as a result of the pressure surge .
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for the compression of foundry molding material which is distinguished on the one hand by good compression values in critical model areas and on the other by a short cycle time.
  • the first section of the pressure curve expediently runs from atmospheric pressure to an intermediate value of 1 to 3 bar gauge pressure, the subsequent section from this intermediate value to the final pressure, which, as usual, is approximately 4 to 6 bar.
  • Different control mechanisms can be used so that a pressure increase with the desired different pressure gradients can be realized within one and the same pressure surge. It is particularly expedient to generate the pressure surge to generate the first, flatter pressure increase in such a way that the relaxation of the pressure surge from the pressure chamber into the molding space is artificially throttled during this period. If the second section should then begin with the higher pressure gradient, this throttling effect only needs to be eliminated.
  • This procedure has the advantage that it is possible to work with the valve constructions that have already been tried and tested in practice and that one only has to delay the opening movement of this valve somewhat at the beginning. This then automatically results in an initially flat pressure rise, which then, when the valve opens further and without delay, changes into the steeper pressure increase already practiced.
  • a particularly expedient development of the invention consists in generating the pressure surge with its two differently steep sections only over the area of the molding material which is essentially above the model or models, whereas the molding material in the edge area with the usual continuously steep pressure surge, without throttling.
  • a device for carrying out the method In the simplest case, one starts from the conventional molding machine with a pressure pulse, in which the valve between the pressure chamber and the molding chamber is actuated by a hydraulic and / or pneumatic pressure medium. In order to bring about the intended delay at the beginning of the opening movement of this valve, an adjustable throttle valve only needs to be installed in a pressure medium line for controlling this valve.
  • the flow cross section of the throttle element should be adjustable from about 0% to about 50%, in particular up to about 30% of the free cross section.
  • the opening time of the throttle element is adjustable to match the model contour.
  • the throttle element can be opened at least partially during the opening movement of the pressure chamber valve.
  • the throttle element be formed by perforated plates which are displaceable relative to one another. In one position the perforated plates cover the holes of the neighboring plate, in the other position the perforated plates are aligned.
  • the throttle element does not have to extend over the entire cross section of the molding space, but is recommended if it is only in the area above of the model is arranged. In contrast, the rest of the area can remain free. Usually this is the edge area - however, the situation is reversed when shaping bathtubs.
  • the throttle element have bulkheads which plunge down into the molding material. These bulkheads extend through the filling frame and, if necessary, also a piece into the molding box.
  • Another device for carrying out the method according to the invention is characterized in that two valves are provided between the pressure chamber or the pressure chambers on the one hand and the molding space on the other hand, and that one valve is connected to the inner region of the molding space, which is essentially above the model is located, whereas the other valve is connected to the model-free edge area of the molding space.
  • the pressure in the mold space is first increased with an unusually low pressure gradient of 30 to 100 bar / sec until a pressure of approximately 1 to 3 bar is reached.
  • This first pressure section 1 then merges seamlessly into a substantially steeper pressure section 2 which has the pressure gradient of approximately 100 to 600 bar / sec that is customary in pulse compression.
  • the pressure equalization between the pressure chamber and the molding space is as before at around 3 to 6 bar.
  • the pressure reduction then begins, in which the compressed gas escapes through gaps in the molding space and / or through deliberately provided openings, and is optionally suctioned off. The latter comes into consideration if a reaction gas is used as the compressed gas, which brings about a chemical hardening of the molding material.
  • the section 1 upstream of the conventional pressure increase 2 causes intensive fluidization of the filled molding material.
  • the resulting improved flowability benefits the pressure section 2, which is decisive for the compression, because this pressure section connects directly before the air from the pressure section 1 leaves the molding space.
  • the ventilation by the first pressure surge has already largely decayed when the second pressure surge begins.
  • the pressure curve according to the invention is therefore particularly suitable for molds with deep bales.
  • a pressure vessel 5 - in the exemplary embodiment for receiving compressed air - which is connected via a connection 6 from a pressure accumulator or from the company Compressed air network is fed.
  • the pressure vessel has a plate which is provided with a plurality of openings 8 in a rust-like manner in the area above the molding space.
  • a frame 9 is flanged to the top of the base 7, to which an exhaust air line with a valve 10 is in turn connected.
  • the pressure container 5 with the frame 9 on the one hand and the model plate 1 with model 2, molding box 3 and filling frame 4 on the other hand can be moved relative to one another in order to be able to fill the molding space with molding material to just below the bottom 7. Before the compression, the two assemblies are brought together and pressed tightly at their interface.
  • a sealing coating 13 is attached to the underside of the valve plate within the area of the openings 12.
  • valve plate 11 is seated on a guide rod 14, which at the same time forms the piston rod of a piston 15 of a pressure medium cylinder 16. This and the control system are described below with reference to FIG. 3.
  • the pressure medium cylinder 16 is arranged in a hydraulic circuit, the pressure source of which is designated 17. This is, for example, a hydraulic pump that is fed from a tank 18. From the pressure source 17, the pressure medium reaches the pressure chamber 22 of the pressure medium cylinder 16 via a control slide 19, a check valve 20 and the feed line 21.
  • the pressure medium cylinder 16 has a gas pressure chamber 24 which is connected to one Gas pressure accumulator 25 is connected.
  • This gas pressure accumulator 25 is divided by a movable piston 26 into a gas pressure chamber 27 and a hydraulic pressure chamber 28.
  • the hydraulic pressure chamber 28 is connected via a control slide 29 to a high-pressure source 30, which is fed from the supply tank 18.
  • the piston 15 of the pressure medium cylinder 16 is extended on the hydraulic side with a piston rod 31 passing through the pressure chamber 22.
  • This upper piston rod 31 carries a cylindrical shoulder 32 and a conically tapered shoulder 33 directly on the shoulder of the piston 15, which forms a throttle with the cylindrical constriction 34 during an upward stroke movement of the piston 15.
  • the hydraulic feed line 21 also leads to a controllable check valve 23, the control line of which can be connected to the pressure source 17 via the control slide 19.
  • the pressure medium chamber is connected via a branch from the line 21 to an outlet tank 37 and a vent line 38 in a pressure-relieved manner.
  • the drain line 39 of the drain tank 37 opens into the hydraulic tank 18.
  • the aforementioned branch goes from the feed line 21 to an adjustable throttle 35 and a downstream control slide 36, both of which are connected in parallel to the check valve 23 are and which allow a slow drain of the pressure medium from the pressure chamber 22.
  • the check valve 23 After, for example, 50 milliseconds, the check valve 23 also jumps into the open position, so that the outflow from the pressure chamber 22 is released unhindered. The valve 11 then opens abruptly in the previously usual manner up to the maximum opening position and thus generates section 2 of the pressure curve.
  • valve 11 The closing of the valve 11 and the other control functions are described in detail in DE-OS 35 18 980, so that reference can be made to avoid repetition.
  • a proportional valve is particularly useful. It replaces the check valve 23, the throttle 35 and the control slide 36.
  • FIG. 4 shows another implementation possibility for bringing about the pressure curve according to the invention. Only a schematic section of the molding machine is shown, consisting of model plate 1, model 2, molding box 3, filling frame 4 and a mold space opposite valve 40 closing pressure chamber 5.
  • the valve 40 is only shown schematically. This can be a construction according to FIG. 2 or any other valve construction. It only has to be ensured that this valve opens quickly enough to bring about a pressure rise rate of 100 to 600 bar / sec in the molding space above the molding material. In contrast, the valve 40 does not need to perform a delayed opening movement as described in FIGS. 2 and 3. The delayed pressure rise at the beginning of the pressure curve is generated here in a different way and is limited to that area of the molding material which is located approximately above the model.
  • a throttle element 41 is arranged in the space between the valve 40 and the top of the filled molding material.
  • This throttle element consists of two adjacent, horizontally displaceable, rust-like perforated plates, the holes of which are arranged so that they are almost or completely closed in one position of the throttle element, but are open in the other position.
  • Such grate plate valves and their actuation are known per se in molding machines, so that there is no need to go into them in detail.
  • baffles 42 projecting downwards. These baffles are immersed in the molded material and extend close to or into the molding box. They are positioned so that they are roughly aligned with the outer contour of the models.
  • this throttle element is as follows: If the valve 40 is opened, the throttle element 41 is initially almost closed, so that the pressure pulse can only propagate unhindered into the edge region A of the molding space.
  • the inner area B which is located below the throttle element 41, however, is only subjected to an attenuated pressure pulse, the pressure gradient of which corresponds to section 1 of the pressure curve in FIG. 1.
  • the throttle element 41 goes into its maximum open position and the pressure correspondingly increases with the pressure gradient of section 2 of FIG. 1.
  • the design according to FIG. 4 thus allows the pressure curve according to the invention to be used only in that area of the molding material which is essentially above the model, whereas the model-free edge area is subjected to a continuously steep characteristic curve by the conventional pressure pulse.
  • the design according to FIG. 5 permits an even more individual pressurization of different areas of the molding space.
  • the edge area A and inner area B are each connected to their own valves 50 and 51, respectively. Both valves can be opened separately by an individual delay circuit. They are either connected to a common or separate pressure chambers.
  • the separation between the areas of the molding space is made by walls 52 which enclose the outlet of the valve 51, then expand above the molding material to the cross section above the model and merge into the vertical guide plates 42.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von Gießerei-Formstoff mittels eines sich schlagartig entspannenden Druckgases. Wesentlich daran ist, daß innerhalb eines einzigen Druckstoßes zunächst ein relativ niedriger und daran sich anschließend ein hoher Druckgradient erzeugt wird. Außerdem betrifft die Erfindung Vorrichtung zur Druchführung dieses Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­richtung zum Verdichten von in einem Formraum über einem Modell aufgeschüttetem Gießerei-Formstoff mittels eines Druckgases, das sich schlagartig mit zunächst einem relativ niedrigeren, danach mit einem hohen Druckgradient in den Formraum ent­spannt und infolge des Druckstoßes den Formstoff verdichtet.
  • Dieses sogenannte Luftimpulsverfahren hat sich grundsätzlich bei der Verdichtung von Gießerei-­Formstoff bewährt. Es geht jetzt im wesentlichen noch darum, homogen verdichtete Formen mit hoher Härte auch bei formtechnisch schwierigen Modellen mit abrupten Höhendifferenzen der Modellkontur oder mit geringem Randabstand sicherzustellen.
  • Zu diesem Zweck ist es durch die DE-OS 33 17 196 bekannt geworden, über der Formstoff-Oberfläche eine gasdurchlässige Schicht anzuordnen, deren Gasdurchlässigkeit im Bereich oberhalb des Modelles geringer ist als im modellfreien Randbereich. Dadurch ergibt sich bereits eine deutlich ver­besserte Anpassung der Formhärte an die Gegeben­heiten des Modells.
  • Sodann ist es durch die DE-OS 37 40 775 bekannt, die Verdichtung nicht mit einem, sondern mit zwei aufeinanderfolgenden Druckstößen herbei­zuführen, wobei der Druckgradient des ersten Druckstoßes kleiner als der des zweiten Druck­stoßes ist. Dieser zweifache Druckstoß führt je­doch zu einer Verlängerung der Taktzeit der Form­maschine.
  • Hiervon ausgehend liegt die Aufgabe der vorliegen­den Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vor­richtung zur Verdichtung von Gießerei-Formstoff anzugeben, das sich einerseits durch gute Ver­dichtungswerte auch in kritischen Modellbereichen, andererseits durch kurze Taktzeit auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß die unterschiedlich hohen Durckgradienten innerhalb eines einzigen Druckstoßes erzeugt werden, derart, daß sich der mit dem hohen Druckgradienten ansteigende Bereich der Druckkurve direkt an den ersten, flacheren Be­reich der Druckkurve anschließt.
  • Untersuchungen der Anmelderin haben erstaunlicher­weise ergeben, daß ein derart gesteuerter Druck­impuls wesentlich bessere Verdichtungswerte er­gibt als ein herkömmlicher Druckimpuls. Ursäch­lich hierfür dürfte folgende Erklärung sein: Durch den ersten, relativ flachen Bereich des Druckanstieges wird der Formstoff im wesentlichen nur fluidisiert, also seine Fließfähigkeit ver­bessert, ohne daß es zu einer nennenswerten Ver­dichtung kommt. Der hierauf folgende weitere Druck­anstieg, der mit dem für die Verdichtung üblichen steilen Druckgradient erfolgt, profitiert von den verbesserten Fließeigenschaften des Formstoffes, weil er sich innerhalb des gleichen Druckstoßes lückenlos an den zuvor erreichten Druck anschließt. Die Verdichtungsfähigkeit gerade in engen Bereichen zwischen einzelnen Modellen oder zwischen Modell und Formkasten wird dadurch bedeutend verbessert. Die Taktzeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bleibt nahezu die gleiche, weil sich alle Vorgänge bei ein und demselben Druckimpuls abspielen.
  • Zweckmäßigerweise läuft der erste Abschnitt der Druckkurve von Atmosphärendruck bis zu einem Zwischenwert von 1 bis 3 bar Überdruck, der an­schließende Abschnitt von diesem Zwischenwert bis zum Enddruck, der wie üblich bei etwa 4 bis 6 bar liegt.
  • Damit sich ein Druckanstieg mit den gewünschten unterschiedlichen Druckgradienten innerhalb ein und desselben Druckstoßes realisieren läßt, können unterschiedliche Steuerungsmechanismen verwendet werden. Besonders günstig ist es, den Druckstoß zu Erzeugung des ersten, flacheren Druckanstieges in der Weise zu erzeugen, daß in dieser Zeitspanne die Entspannung des Druckstoßes aus der Druck­kammer in den Formraum künstlich gedrosselt wird. Wenn dann der zweite Abschnitt mit dem höheren Druckgradient beginnen soll, braucht diese Drossel­wirkung lediglich aufgehoben zu werden. Bei diesem Vorgehen ergibt sich der Vorteil, daß mit den be­reits in der Praxis bewährten Ventilkonstruktionen gearbeitet werden kann und daß man lediglich die Öffnungsbewegung dieses Ventiles zu Beginn etwas verzögern muß. Es ergibt sich dann automatisch ein zunächst flacher Druckanstieg, der dann, wenn das Ventil sich weiter und ohne Verzögerung öffnet, in den schon bisher praktizierten steileren Druckan­stieg übergeht.
  • Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Er­findung besteht darin, den Druckstoß mit seinem beiden unterschiedlich steilen Abschnitten nur über dem Bereich des Formstoffes zu erzeugen, der sich im wesentlichen oberhalb des Modelles oder der Modelle befindet, wogegen der Formstoff im Randbereich mit dem üblichen durchgehend steilen Druckstoß, also ohne Drosselung, beaufschlagt wird.
  • Durch diese Aufteilung des Formraumes wird die Sand­bewegung über dem Modell verzögert und dadurch kann der Sand etwa zum gleichen Zeitpunkt seine Endver­dichtung sowohl am Modell wie auch an modellfreien Partien erreichen. Man erhält somit eine ideal ho­mogene Verdichtung.
  • Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bieten sich verschiedene Realisierungsmöglichkeiten. Im einfachsten Fall geht man von der herkömmlichen Formmaschine mit Druckimpuls aus, bei der die Be­tätigung des Ventiles zwischen Druckkammer und Form­raum durch ein hydraulisches und/oder pneumatisches Druckmittel erfolgt. Um die beabsichtigte Verzögerung zu Beginn der Öffnungsbewegung dieses Ventiles her­beizuführen braucht lediglich in eine Druckmittellei­tung zur Steuerung dieses Ventiles ein verstellbares Drosselventil eingebaut zu werden.
  • Bei solchen Formmaschinen, die etwa gemäß der DE-OS 33 17 196 oberhalb des unverdichteten Form­ stoffes eine gasdurchlässige Schicht mit redu­zierter Gasdurchlässigkeit im Bereich hoher Modellkonturen aufweisen, ist es am günstigsten, diese Schicht als mechanisches Drosselelement aus­zubilden, dessen Gasdurchlässigkeit verstellbar ist. Dadurch läßt sich ebenfalls zu Beginn des Druckimpulses eine verringerte Gasdurchlässig­keit und somit die gewünschte Änderung der Druck­anstiegsgeschwindigkeit herbeiführen.
  • Dabei sollte der Durchströmquerschnitt des Drossel­elementes von etwa 0 % bis etwa 50 %, insbesondere bis etwa 30 % des freien Querschnittes verstellbar sein. Die Öffnungszeit des Drosselelementes ist zur Anpassung an die Modellkontur verstellbar. Öffnung des Drosselelementes kann zumindest teilweise wäh­rend der Öffnungsbewegung des Druckkammer-Ventiles erfolgen.
  • In konstruktiver Hinsicht empfiehlt es sich, daß das Drosselelement durch relativ zueinander ver­schiebbare Lochplatten gebildet ist. In der einen Stellung decken die Lochplatten jeweils die Löcher der Nachbarplatte zu, in der anderen Stellung fluchten die Lochplatten.
  • Wie schon an anderer Stelle erwähnt, braucht sich das Drosselelement nicht über den gesamten Quer­schnitt des Formraumes zu erstrecken, sondern es empfiehlt sich, wenn es nur im Bereich oberhalb des Modells angeordnet ist. Hingegen kann der übrige Bereich frei bleiben. Normalerweise ist dies der Randbereich - beim Formen von Badewannen jedoch liegen die Verhältnisse bekanntlich umge­kehrt.
  • Damit die Zonen unterschiedlicher Gasdurchlässig­keit auch in vertikaler Richtung gegeneinander abgegrenzt sind, empfiehlt es sich, daß das Drosselelement nach unten in den Formstoff ein­tauchende Schottwände aufweist. Diese Schottwände erstrecken sich durch den Füllrahmen hindurch und gegebenenfalls auch ein Stück in den Formkasten hinein.
  • Eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des er­findungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß zwei Ventile zwischen der Druckkammer beziehungsweise den Druckkammern einerseits und dem Formraum andererseits vorgesehen sind und daß das eine Ventil an den inneren Bereich des Form­raumes angeschlossen ist, der sich im wesentlichen über dem Modell befindet, wogegen das andere Ventil an den modellfreien Randbereich des Formraumes an­geschlossen ist. Dadurch ist eine weitgehend indi­viduelle Druckbeaufschlagung einzelner Bereiche des Formraumes in Abhängigkeit von den dort herr­schenden Modell-Gegebenheiten möglich. Durch Schott­wände, die in den Sand eintauchen ist eine gegen­seitige Beeinflußung der Druckverhältnisse weit­gehend auf das Ende des Druckimpulses beschränkt.
  • Bei großen Formraumquerschnitten liegt es im Rahmen der Erfindung, nicht nur mit zwei, sondern mit mehr Ventilen zu arbeiten und dadurch insbesondere den inneren Bereich des Formraumes in mehrere Räume zu unterteilen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Aus­führungsbeispielen anhand der Zeichnung; dabei zeigt
    • Figur 1 den erfindungsgemäßen Druckverlauf über der Zeit;
    • Figur 2 eine Formmaschine im Vertikalschnitt;
    • Figur 3 daß dazugehörige Steuerschema;
    • Figur 4 einen Ausschnitt einer Formmaschine mit einem anderen Ventil und
    • Figur 5 einen ähnlichen Ausschnitt mit zwei Ventilen.
  • In Figur 1 ist aufgetragen auf der Ordinate der Druck im Formraum über der Sandoberfläche und auf der Ab­szisse die Zeit.
  • Erfindungsgemäß wird der Druck im Formraum zunächst mit einem ungewöhnlich niedrigen Druckgradient von 30 bis 100 bar/sec erhöht, bis ein Druck von etwa 1 bis 3 bar erreicht ist. Dieser erste Druckab­schnitt 1 geht sodann lückenlos über in einen wesentlich steileren Druckabschnitt 2, der den bei der Impulsverdichtung üblichen Druckgradient von etwa 100 bis 600 bar/sec aufweist. Der Druckaus­gleich zwischen der Druckkammer und dem Formraum stellt sich wie bisher bei etwa 3 bis 6 bar ein. Danach beginnt der Druckabbau, in dem das Druck­gas durch Spalte im Formraum und/oder durch be­wußt angebrachte Öffnungen entweicht, gegebenen­falls abgesaugt wird. Letzteres kommt in Betracht, wenn als Druckgas ein Reaktionsgas verwendet wird, das eine chemische Aushärtung des Formstoffes herbeiführt.
  • Der dem herkömmlichen Druckanstieg 2 vorgeschaltete Abschnitt 1 bewirkt eine intensive Fluidisierung des ein­gefüllten Formstoffes. Die dadurch verbesserte Fließfähigkeit kommt in vollem Umfange dem für die Verdichtung entscheidenden Druckabschnitt 2 zugute, weil sich dieser Druckabschnitt direkt anschließt bevor die Luft aus dem Druckabschnitt 1 den Formraum verläßt. Im Gegensatz dazu ist bei dem bekannten Verfahren mittels zweier aufeinan­derfolgender Druckstöße die Belüftung durch den ersten Druckstoß bereits weitgehend abgeklungen, wenn der zweite Druckstoß beginnt.
  • Der erfindungsgemäße Druckverlauf ist daher be­sonders für Formen mit tiefen Ballen geeignet.
  • Um zu demonstrieren, daß sich der erfindungsgemäße Druckverlauf auch nachträglich in bereits bestehenden Formanlagen realisieren läßt, wird zur weiteren Be­schreibung auf die bekannte Ventilsteuerung gemäß P 35 18 980.0 zurückgegriffen. Diese Anlage ist in Figur 2 dargestellt, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile der Verdichtungs­vorrichtung wiedergegeben sind.
  • Auf einer Modellplatte 1 mit einem Modell 2 sitzt ein Formkasten 3 und auf diesem ein Füllrahmen 4. Oberhalb des so gebildeten Formraumes ist ein Druckbehälter 5 - im Ausführungsbeispiel zur Auf­nahme von Druckluft - angeordnet, der über einen Anschluß 6 aus einem Druckspeicher oder aus dem betrieblichen Druckluftnetz gespeist wird.
  • Der Druckbehälter weist eine Platte auf, die im Bereich oberhalb des Formraumes rostartig mit einer Vielzahl von Öffnungen 8 versehen ist. An der Ober­seite des Bodens 7 ist ein Rahmen 9 angeflanscht, an den wiederum eine Abluftleitung mit einem Ventil 10 angeschlossen ist.
  • Der Durckbehälter 5 mit dem Rahmen 9 einerseits und die Modellplatte 1 mit Modell 2, Formkasten 3 und Füllrahmen 4 andererseits sind gegeneinander beweglich, um den Formraum bis unmittelbar unter­halb des Bodens 7 mit Formstoff füllen zu können. Vor dem Verdichten werden die beiden Baugruppen zusammengebracht und an ihrer Trennfläche dicht zusammengepreßt.
  • Mit dem Boden 7 beziehungsweise dessen die Öffnungen 8 aufweisenden Bereich wirkt ein Ver­schlußorgan in Form einer starren Ventilplatte 11 zusammen, die gleichfalls eine Vielzahl von Öffnungen 12 besitzt. Außerdem ist auf der Unter­seite der Ventilplatte innerhalb des Bereiches der Öffnungen 12 ein Dichtungsbelag 13 angebracht. Die Öffnungen 8 im Boden 7 und die Öffnungen 12 in der Ventilplatte 11 sind so gegeneinander versetzt, daß sie sich in der Schließlage gegenseitig ver­sperren.
  • Die Ventilplatte 11 sitzt an einer Führungsstange 14, die zugleich die Kolbenstange eines Kolbens 15 eines Druckmittelzylinders 16 bildet. Dieser und die Steuerung werden nachfolgend anhand der Figur 3 beschrieben.
  • Der Druckmittelzylinder 16 ist in einem Hydraulik-­Kreislauf angeordnet, dessen Druckquelle mit 17 be­zeichnet ist. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine Hydraulikpumpe, die aus einem Tank 18 ge­speist wird. Von der Druckquelle 17 gelangt das Druckmittel über einen Steuerschieber 19, ein Rück­schlagventil 20 und die Zuleitung 21 in den Druck­raum 22 des Druckmittelzylinders 16.
  • Unterhalb seines Kolbens 15 weist der Druckmittel­zylinder 16 einen Gasdruckraum 24 auf, der an einen Gasdruckspeicher 25 angeschlossen ist. Dieser Gasdruckspeicher 25 ist durch einen beweglichen Kolben 26 in einen Gasdruckraum 27 und einen Hy­draulikdruckraum 28 unterteilt. Der Hydraulik­druckraum 28 ist über einen Steuerschieber 29 mit einer Hochdruckquelle 30 verbunden, die aus dem Versorgungstank 18 gespeist wird.
  • Der Kolben 15 des Druckmittelzylinders 16 ist auf der Hydraulikseite mit einer den Druckraum 22 durchgreifenden Kolbenstange 31 verlängert. Diese obere Kolbenstange 31 trägt unmittelbar am Ansatz des Kolbens 15 einen zylindrischen Ansatz 32 und einen konisch verjüngten Ansatz 33, der bei einer Aufwärtshubbewegung des Kolbens 15 mit der zylind­rischen Verengung 34 eine Drossel bildet.
  • Die hydraulische Zuleitung 21 führt noch zu einem steuerbaren Rückschlagventil 23, dessen Steuer­leitung über den Steuerschieber 19 mit der Druck­quelle 17 verbindbar ist. Der Druckmittelraum ist in entsperrtem Schaltzustand des Rückschlag­ventils 23 über eine Abzweigung von der Leitung 21 mit einem Ablauftank 37 und einer Entlüfungsleitung 38 druckentlastet verbunden. Die Abflußleitung 39 des Ablauftanks 37 mündet in den Hydrauliktank 18.
  • Außerdem geht die vorgenannte Abzweigung von der Zuleitung 21 zu einer einstellbaren Drossel 35 und einem nachgeordneten Steuerschieber 36, die beide parallel zu dem Rückschlagventil 23 geschaltet sind und die einen langsamen Ablauf des Druckmittels aus dem Druckraum 22 zulassen.
  • Dadurch kann mit Hilfe der Drossel 35, die anfäng­lich nur einen kleinen Rücklaufquerschnitt frei­gibt und in Verbindung mit dem geöffneten Steuer­schieber 36 die Hubbewegung des Kolbens 15 und damit der Ventilplatte 11 gebremst und der flache Druckabschnitt 1 im Druckdiagramm von Figur 1 rea­lisiert werden.
  • Nach beispielsweise 50 Millisekunden springt zusätz­lich das Rückschlagventil 23 in die Durchlaßstellung, so daß der Abfluß aus dem Druckraum 22 ungehindert freigegeben wird. Das Ventil 11 öffnet sich dann schlagartig in der schon bisher üblichen Weise bis zur maximalen Öffnungsstellung und erzeugt damit den Abschnitt 2 der Druckkurve.
  • Das Schließen des Ventils 11 und die übrigen Steuer­funktionen sind ausführlich in der DE-OS 35 18 980 beschrieben, so daß zur Vermeidung von Wiederho­lungen hierauf verwiesen werden darf.
  • Besonders zweckmäßig ist die Verwendung eines Pro­portionalventiles. Es ersetzt das Rückschlagventil 23, die Drossel 35 und den Steuerschieber 36.
  • Figur 4 zeigt eine andere Realisierungsmöglichkeit zur Herbeiführung des erfindungsgemäßen Druckver­laufes. Dabei ist nur ein schematischer Ausschnitt aus der Formmaschine dargestellt, bestehend aus Modellplatte 1, Modell 2, Formkasten 3, Füllrahmen 4 und einem Formraum gegenüber der Druckkammer 5 ab­schließenden Ventil 40.
  • Das Ventil 40 ist nur schematisch dargestellt. Es kann sich hierbei um eine Konstruktion entsprechend Figur 2 oder um eine beliebige andere Ventilkon­struktion handeln. Es muß lediglich sichergestellt werden, daß dieses Ventil schnell genug öffnet, um im Formraum oberhalb des Formstoffes eine Druckan­stiegsgeschwindigkeit von 100 bis 600 bar/sec.herbei­zuführen. Eine verzögerte Öffnungsbewegung wie in Figur 2 und 3 beschrieben braucht das Ventil 40 hin­gegen nicht auszuführen. Der verzögerte Druckanstieg zu Beginn der Druckkurve wird hier auf andere Weise erzeugt und ist beschränkt auf denjenigen Bereich des Formstoffes, der sich in etwa oberhalb des Mo­delles befindet.
  • In diesem Bereich ist im Zwischenraum zwischen dem Ventil 40 und der Oberseite des eingefüllten Form­stoffes ein Drosselelement 41 angeordnet. Dieses Drosselelement besteht aus zwei aneinander an­liegenden, horizontal gegeneinander verschiebbaren, rostartig ausgebildeten Lochplatten, deren Löcher so angeordnet sind, daß sie in der einen Stellung des Drosselelementes nahezu oder ganz geschlossen, in der anderen Stellung hingegen offen sind. Der­artige Rostplattenventile und ihre Betätigung ist bei Formmaschinen an sich bekannt, so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.
  • Wesentlich ist nun, daß das Drosselelement 41 nach unten ragende Leitbleche 42 aufweist. Diese Leit­bleche tauchen in den eingefüllten Formstoff ein und erstrecken sich bis nahe zum Formkasten oder in diesen hinein. Sie sind so positioniert, daß sie grob mit der Außenkontur der Modelle fluchten.
  • Die Funktion dieses Drosselelementes ist folgende: Wird das Ventil 40 geöffnet, so ist das Drosselele­ment 41 zunächst nahezu geschlossen, so daß sich der Druckimpuls ungehindert nur in den Randbereich A des Formraumes fortpflanzen kann. Der innere Be­reich B, der sich unterhalb des Drosselelementes 41 befindet wird hingegen nur mit einem abgeschwächten Druckimpuls beaufschlagt, dessen Druckgradient dem Abschnitt 1 der Druckkurve in Figur 1 entspricht. Nach etwa 50 Millisekunden geht das Drosselelement 41 in seine maximale Offenstellung und dementsprechend steigt der Druck mit dem Druckgradient des Abschnittes 2 von Figur 1.
  • Die Bauform nach Figur 4 gestattet es somit, den er­findungsgemäßen Druckverlauf nur in denjenigen Be­reich des Formstoffes zur Geltung zu bringen, der sich im wesentlichen oberhalb des Modelles befindet, wogegen der modellfreie Randbereich von dem herkömm­lichen Druckimpuls mit durchgehend steiler Kennlinie beaufschlagt wird.
  • Auch diese Lösung kann bei den bereits gebauten Produktionsmaschinen einfach nachgerüstet werden. Es muß lediglich das Drosselelement 41 mit Hilfe eines Zwischenflansches zwischen Füllrahmen und Druckkammer eingesetzt werden.
  • Eine noch individuellere Druckbeaufschlagung unter­schiedlicher Bereiche des Formraumes erlaubt die Bauform nach Figur 5. Hier sind der Randbereich A und innere Bereich B jeweils an eigene Ventile 50 beziehungsweise 51 angeschlossen. Beide Ventile können getrennt durch eine individuelle Verzögerungs­schaltung variabel geöffnet werden. Sie sind ent­weder an eine gemeinsame oder an getrennte Druck­kammern angeschlossen.
  • Die Trennung zwischen den bei den Formraumbereichen erfolgt durch Wände 52, die den Ausgang des Ventiles 51 umschließen, sich sodann oberhalb des Formstoffes auf den oberhalb des Modelles liegenden Querschnitt erweitern und in die vertikalen Leitbleche 42 über­gehen.
  • Es ist dadurch möglich, den inneren und den äußeren Formraumbereich individuell und unabhängig vonein­ander zu verdichten.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, als Druckgas ein chemisch mit dem Formstoff reagierendes Härtergas zu verwenden.

Claims (17)

1. Verfahren zum Verdichten von in einem Form­raum über einem Modell aufgeschütteten Gießerei-­Formstoff mittels eines Druckgases, das sich schlag­artig mit zunächst einem relativ niedrigen, danach mit einem hohen Druckgradient in den Formraum ent­spannt und infolge des Druckstoßes den Formstoff verdichtet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die unterschiedlich hohen Druckgradienten inner­halb eines einzigen Druckstoßes erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckverlauf in einem ersten Abschnitt mit niedrigem Druckgradient von Atmosphärendruck bis zu einem Zwischenwert von 1 bis 3 bar Überdruck, in einem zweiten Abschnitt mit höherem Druckgradient von dem Zwischenwert bis zum Enddruck ansteigt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckstoß zur Erzeugung eines ersten Ab­schnittes mit niedrigem Druckgradient beim Entspannen in den Formraum künstlich gedrosselt wird und diese Drosselwirkung zur Erzeugung des zweiten Abschnittes aufgehoben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drosselung des Druckstoßes durch verzögertes Öffnen eines den Formraum gegenüber dem Druckgas ab­sperrenden Ventiles erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckstoß mit seinen beiden Abschnitten nur über einem Teil der freien Formstoff-Oberfläche er­zeugt wird, insbesondere dem Teil, der sich im we­sentlichen über dem Modell befindet, wogegen der Formstoff im übrigen Bereich, insbesondere im modell­freien Bereich mit dem üblichen, durchgehend steilen Druckgradient beaufschlagt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Formraum durch zumindest ein Ventil (11) gegenüber dem in zumindest einer Druckkammer (5) gespeicherten Druckgas abgesperrt ist und die Betätigung dieses Ventiles (11) durch ein hydraulisches und/oder pneumatisches Druckmittel erfolgt und die Modell­platte (1) gegebenenfalls Entlüftungsöffnungen auf­weist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in eine Druckmittelleitung zur Steuerung des Ventils (11) ein Ventil (35) mit verstellbarem Durchlaßquerschnitt eingebaut ist.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Formraum durch zumindest ein Ventil (40) gegenüber dem in zumindest einer Druckkammer (5) gespeicherten Druckgas abge­sperrt ist und die Modellplatte (1) gegebenenfalls Entlüftungsöffnungen aufweist und wobei oberhalb des unverdichteten Formstoffes zumindest ein gasdurchlässiges Drosselelement (41) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasdurchlässigkeit des Drosselelementes (41) verstellbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchströmquerschnitt der Drosselelementes (41) von etwa 0 % bis eta 50 %, insbesondere bis etwa 30 % des freien Querschnittes verstellbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnungszeit des Drosselelementes (41) ein­stellbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellung des Drosselelementes (41) im Öffnungssinn zumindest teilweise während der Öffnungs­bewegung des Ventiles (40) erfolgt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Drosselelement (41) durch aneinander an­liegende, relativ zueinander verschiebbare Lochplatten gebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Drosselelement (41) nur im Bereich (B) oberhalb der Modelle (2) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Drosselelement (41) nach unten in den Form­stoff eintauchende Schottwände (42) aufweist.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Formraum durch Ventile gegenüber dem in zumindest einer Druckkammer gespeicherten Druckgas abgesperrt ist und die Modell­platte (1) gegebenenfalls Entlüftungsöffnungen auf­weist,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest zwei Ventile (50, 51) vorgesehen sind und das eine Ventil an den inneren Bereich (B) des Formraumes angeschlossen ist, der sich im wesentlichen über den Modellen befindet, wogegen das andere Ventil (52) an den modellfreien Bereich, insbesondere den Randbe­reich (A) des Formraumes angeschlossen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschluß der Ventile (50, 51) an ihre jeweiligen Formraumbereiche (A, B) durch Wände (52, 42) erfolgt, die teilweise in den Formstoff eintauchen.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei großen Formraum-Querschnitten der innere Bereich (B) des Formraumes in mehrere Räume mit zusätzlichen Drosselelementen bzw. Ventilen unterteilt ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß nur das Drosselelement (41) bzw. das Ventil (51) für den inneren Bereich (B) den Druckverlauf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 im Formraum erzeugt.
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