EP1488872A1 - Einrichtung zur Erstellung von Giessformen - Google Patents

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EP1488872A1
EP1488872A1 EP04450106A EP04450106A EP1488872A1 EP 1488872 A1 EP1488872 A1 EP 1488872A1 EP 04450106 A EP04450106 A EP 04450106A EP 04450106 A EP04450106 A EP 04450106A EP 1488872 A1 EP1488872 A1 EP 1488872A1
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EP
European Patent Office
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plate
boundary
chamber
chamber space
air
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EP04450106A
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Erling Olsen
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Boehler Bleche Multilayer GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C11/00—Moulding machines characterised by the relative arrangement of the parts of same
    • B22C11/10—Moulding machines characterised by the relative arrangement of the parts of same with one or more flasks forming part of the machine, from which only the sand moulds made by compacting are removed

Definitions

  • the invention relates to a boundary plate for a chamber space for creation a molding at least one casting mold, with prepared molding sand for Fitting with compressed air in the chamber space enclosing a model blown and the air through slots in at least one of the boundary plates of the chamber space is carried out.
  • Castings are increasingly used in modern technology, because this due to the improved manufacturing process, the increased quality of the Cast metal and the possibility of largely automated Manufacturing technology high product quality and economy especially in one Have series production.
  • Casting molds can be produced in the box and boxless process, whereby at the first two boxes, each with a model half filled with foundry sand and after compacting the sand positioned congruently to each other and ready for casting.
  • a boxless mold production developed special facilities.
  • a by panels delimit chamber space, with two opposing panels Wear model parts and are movable to each other.
  • At least one more record has a mostly gap-shaped, wider opening through which molding sand can be blown in, for a discharge of the blowing air from the Chamber space narrow slits are provided in the other plate (s).
  • the boxless process takes place after the Chamber space with foundry sand in the blowing process a mutual approach the model plates and thus further compacting the sand, after which a Fitted with a fashion structure on both sides and can be provided.
  • Another molding is with the The counter model structure fits closely to the prefabricated, whereby a plurality of similar mold cavities in a row of moldings is formed, which is filled with liquid metal for the serial production of castings can be.
  • the processed molding sand is used in the boxless molding manufacturing process in usually blown into the chambers with air at a pressure of approx. 2 to 3 bar.
  • a chamber consists of two side plates, two model plates, a base plate and a top or cover plate.
  • the molding sand has an abrasive effect on the boundary plates of the chamber space, so that this, also called chamber plates, according to the prior art case-hardened steel plates.
  • the ring slots for the Air discharge in the chamber plates provided for this are consistently such created that in pre-drilled holes of the case-hardened steel plates with a Thicknesses from 15 mm to 30 mm specially shaped nozzle pieces are pressed, the Head has a distance from the bore wall.
  • Such a case plate made of case hardened steel for one Chamber space which chamber plate a variety of nozzles equipped Has holes for creating the air discharge slots, can have the desired functions in a molding machine, However, it has the disadvantages of a short lifespan and an expensive one Production.
  • the invention now aims to provide a boundary plate for one Chamber space of the type mentioned to create which plate economically can be produced, a higher wear resistance and durability has and has the required performance.
  • This goal is achieved according to the invention in a generic chamber space achieved on the one hand in that at least one provided for the air discharge Boundary plate or chamber plate made of a wear-resistant material, for Example containing in% by weight more than 1.0% by weight carbon (C) and more than 8.0% by weight chromium (Cr), optionally further proportions of manganese (Mn), molybdenum (Mo), tungsten (W) and vanadium (V) are formed as main alloy elements and in a plurality of curved slots in the air discharge area (s) having.
  • the aim of the invention is in a chamber of the type mentioned also achieved in that at least one intended for air discharge Boundary plate or chamber plate in sandwich construction with a carrier plate and one formed from wear-resistant material facing the interior Hard layer plate is molded and the hard layer plate a variety of has curved slots with the air discharge means of the carrier plate correspond.
  • the advantages achieved with this embodiment of the invention are in particular in that due to the sandwich design only the most abrasion stressed thin parts of the chamber plate made of wear-resistant, mostly medium to is made of high-alloy steel and a stable supporting part made of tough structural steel consists. It can also be advantageous if the air discharge slots are in one thin, wear-resistant sheet metal, for example using a laser beam, be introduced, because this, due to the geometry, has advantages regarding a Machining accuracy conveyed.
  • the individual slots are curved according to the invention, so no straight webs are formed which, when excited during operation Resonance vibrations can occur, which are due to a general given material brittleness of highly wear-resistant materials an increased Show risk of breakage.
  • blocking may be favorable for the for curved air slots provided in the chamber plate or in the hard layer plate a shape of a preferably round, by webs have interrupted ring slot with a width of 0.4 to 0.6 mm.
  • the carrier plate made of structural steel, for example a material 52.3 is manufactured and has ventilation holes that the hard layer plate for example on a material no. 1.2601 according to the steel-iron list, a thickness of up to 3.8 mm and has interrupted ring slots whose hole pattern or Outside diameter and their geometric arrangement with that of Vent holes in the backing plate match and that the backing plate and the hard-laminated board is fitted according to the openings.
  • the joining of the Sandwich panels by gluing for example using a commercially available Metal adhesive, is created, the manufacturing technology can be further simplified and the Support and the damping of the hard layer plate can be improved.
  • this or the hard layer Sandwich plate is formed from a tool steel and one by thermal Temper has the highest wear resistance and toughness.
  • Fig. 1 shows a top view of the chamber interior of an upper or cover plate 1.
  • a plate 12 made homogeneously or according to a sandwich construction is one
  • Fasteners 123 are provided.
  • a carrier plate 11 which has ventilation bores 111, is such with a hard layer plate 12 with a thickness 121 connected or joined flat, that ring slots 2 in the hard layer plate 12 within the bore 111 of the Carrier plate 11 are positioned.
  • Fig. 3 shows a slit image or a top view of the chamber interior onto one Ring slot 2 in a boundary plate 1.
  • a ring slot 2 with one Outer diameter 23 has a slot width 22 and webs with a width 21. In the embodiment shown with three webs 21, these must be Bridge areas shear forces due to a higher pressure in the chamber and the inside of the ring slot. Resonance vibrations of a part are in the Operation not given.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Begrenzungsplatte für einen Kammerraum zur Erstellung eines Formenstückes zumindest einer Gießform, wobei aufbereiteter Formsand zur Formenstückbildung mit Druckluft in den ein Modell einschießenden Kammerraum eingeblasen und die Luft durch Schlitze in zumindest einer der Begrenzungsplatten bzw. Kammerplatten des Kammerraumes ausgetragen wird. Um bei einer wirtschaftlichen Herstellung der Luftaustragmittel aufweisenden Begrenzungsplatten 1 deren Standzeit im Betrieb zu verbessern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Kammerplatte 1 zumindest an einer dem Innenraum zugewandten Seite aus verschleißfestem Werkstoff zu bilden und in diese Platte 1 eine Vielzahl von gekrümmten Schlitzen 2 für einen Luftaustrag vorzusehen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Begrenzungsplatte für einen Kammerraum zur Erstellung eines Formenstückes zumindest einer Gießform, wobei aufbereiteter Formsand zur Formenstückbildung mit Druckluft in den ein Modell einschließenden Kammerraum eingeblasen und die Luft durch Schlitze in zumindest einer der Begrenzungsplatten des Kammerraumes ausgetragen wird.
In der modernen Technik werden in zunehmendem Maße Gußstücke eingesetzt, weil diese auf Grund der verbesserten Herstellverfahren, der gesteigerten Güte des Gießmetalles und der Möglichkeit einer weitgehend automatisierten Fertigungstechnik hohe Produktqualität und Wirtschaftlichkeit insbesondere in einer Serienfertigung aufweisen.
Einer wirtschaftlichen Gießformherstellung kommt dabei eine besondere Bedeutung zu, denn diese muss einerseits eine besondere Profilstabilität, aber auch eine Ausgangsmöglichkeit bei der Flüssigmetalleinbringung haben, um beste Gußstückoberflächen sicherstellen zu können. Andererseits ist im automatisierten Betrieb eine gezielte Formstoffeinbringung in einem Formenraum um das Modell zur Gießformerstellung von Wichtigkeit, um gleichmäßig hohe Stückgüte in einer Gußteilserie zu erreichen.
Gießformen sind im kasten und kastenlosen Verfahren herstellbar, wobei bei ersterem zwei Kasten mit je einer Modellhälfte mit Gießereisand befüllt und nach einem Verdichten des Sandes deckungsgleich aufeinander positioniert und gießbereit gestellt werden. Für eine kastenlose Gießformherstellung wurden besondere Einrichtungen entwickelt. Im Prinzip erfolgt dabei eine Bildung eines durch Platten begrenzen Kammerraumes, wobei zwei gegenüberliegende Platten Modellteile tragen und zueinander bewegbar sind. Zumindest eine weitere Platte weist eine zumeist spaltförmige breitere Öffnung auf, durch welche Formsand eingeblasen werden kann, wobei für einen Austrag der Einblasluft aus dem Kammerraum schmale Schitze in der(n) anderen Platte(n) vorgesehen sind.
Zur Formherstellung erfolgt beim kastenlosen Verfahren nach einem Befüllen des Kammerraumes mit Gießereisand im Einblaseverfahren ein gegenseitiges Annähern der Modellplatten und damit ein weiteres Verdichten des Sandes, wonach ein beidseitig Modestrutur aufweisendes Formenstück aus der Einrichtung ausgebracht und bereitgestellt werden kann. Ein weiteres Formenstück wird mit der Gegenmodellstruktur passend jeweils an das vorgefertigte dicht angestellt, wodurch eine Mehrzahl von gleichartigen Gießformhohlräumen in einer Formenstückreihe gebildet wird, welche mit Flüssigmetall zur Serienherstellung von Gußstücken gefüllt werden können.
Der aufbereitete Formsand wird beim kastenlosen Formenstückherstellverfahren in der Regel mit ca. 2 bis 3 bar Druck aufweisenden Luft in die Kammern eingeblasen. Grundsätzlich besteht eine Kammer aus zwei Seitenplatten, zwei Modellplatten, einer Bodenplatte und einer Ober- bzw. Deckplatte. Zumeist sind die Seitenplatten und die Oberplatte mit Luftaustragsmitteln gegebenenfalls in Form von Ringschlitzen versehen, wobei in der Regel die Oberplatte auch eine spaltförmige Öffnung zum Einblasen des Formsandes besitzt.
Der Formsand wirkt abrasiv auf die Begrenzungsplatten des Kammerraumes, sodass diese, auch Kammerplatten genannt, gemäß dem Stand der Technik aus einsatzgehärteten Stahlplatten hergestellt werden. Die Ringschlitze für den Luftaustrag in den dafür vorgesehenen Kammerplatten werden durchwegs derart erstellt, dass in vorgefertigte Bohrungen der einsatzgehärteten Stahlplatten mit einer Dicke von 15 mm bis 30 mm speziell geformte Düsenstücke eingepresst sind, deren Kopf zur Bohrungswand hin einen Abstand aufweist.
Eine derartige aus einsatzgehärtetem Stahl bestehende Begrenzungsplatte für einen Kammerraum, welche Kammerplatte eine Vielzahl von mit Düsen bestückten Bohrungen zur Erstellung der Luftaustragsschlitze besitzt, kann durchaus die gewünschten Funktionen in einer Maschine zur Formenstückherstellung aufweisen, hat jedoch die Nachteile einer niedrigen Lebensdauer sowie einer aufwendigen Fertigung.
Die Erfindung setzt sich nun zum Ziel, eine Begrenzungsplatte für einen Kammerraum der eingangs genannten Art zu schaffen, welche Platte wirtschaftlich hergestellt werden kann, eine höhere Verschleißfestigkeit sowie Lebensdauer aufweist und die gefordeten Gebrauchseigenschaften besitzt.
Dieses Ziel wird bei einem gattungsgemäßen Kammerraum erfindungsgemäß einerseits dadurch erreicht, dass zumindest eine für den Luftaustrag vorgesehene Begrenzungsplatte bzw. Kammerplatte aus einem verschleißfesten Werkstoff, zum Beispiel enthaltend in Gew.-% mehr als 1,0 Gew.-% Kohlenstoff (C) und mehr als 8,0 Gew.-% Chrom (Cr), gegebenenfalls weiters Anteile an Mangan (Mn), Molybdän (Mo), Wolfram (W) und Vanadin (V) als Hauptlegierungselemente gebildet ist und in dem (den) Bereich(en) für den Luftaustrag eine Vielzahl von gekrümmten Schlitzen aufweist.
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind im Wesentlichen darin zu sehen, dass in einem verschleißfesten flächigen Werkstoff, der gegebenenfalls im Quettenverfahren thermisch vergütet sein kann, mit modernen Technologien, wie beispielsweise Laser-Elektronenstrahl- und dergleichen Verfahren, gekrümmte Schlitze in der erfoderlichen Dimension eingebracht werden können. Ein verschleißfester harter Werkstoff steigert nur bei mäßig höheren Materialkosten die Lebensdauer einer Platte überproportional. Dabei hat sich gemäß der Erfindung eine Krümmung der Schlitze als wesentlich herausgestellt, weil dadurch eine Resonanzanregung zur Schwingung der Stege die zu einem Stegbruch führen kann, verhindert wird.
Das Ziel der Erfindung wird bei einem Kammerraum der eingangs genannten Art auch dadurch erreicht, dass zumindest eine für den Luftaustrag vorgesehene Begrenzungsplatte bzw. Kammerplatte in Sandwich-Bauweise mit einer Trägerplatte und einer dem Innenraum zugewandten aus verschleißfestem Werkstoff gebildeten Hartschichtplatte ausgeformt ist und die Hartschichtplatte eine Vielzahl von gekrümmten Schlitzen aufweist, die mit den Luftaustragsmitteln der Trägerplatte korrespondieren.
Die mit dieser Ausgestaltung der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass auf Grund der Sandwich-Ausführung nur der höchst auf Abrasion beanspruchte dünne Teile der Kammerplatte aus verschleißfestem, meist mittel- bis hochlegierem Stahl gefertigt ist und ein stabiler Stützteil aus zähem Baustahl besteht. Es kann dabei auch von Vorteil sein, wenn die Luftaustragsschlitze in ein dünnes verschleißbeständiges Blech beispielsweise mittels Laserstrahls, eingebracht werden, weil dies, geometrisch bedingt, Vorteile betreffend eine Bearbeitungsgenauigkeit vermittelt.
Allenfalls sind die einzelnen Schlitze erfindungsgemäß gekrümmt ausgeführt, damit keine geraden Stege ausgeformt werden, die bei einer Anregung im Betrieb in Resonanz-Schwingungen gelangen können, welche auf Grund einer allgemeinen gegebenen Materialsprödigkeit von hochverschleißfesten Werkstoffen eine erhöhte Bruchgefahr darstellen.
Von besonderer Wichtigkeit für eine Vermeidung einer Schlitz-System-Resonanz, aber auch für eine störungsfreie Funktion im Dauerbetrieb bei Vermeidung von Verblockungen kann es in einer Ausgestaltung der Erfindung günstig sein, dass die für einen Luftaustrag vorgesehenen gekrümmten Schlitze in der Kammerplatte oder in der Hartschichtplatte eine Form eines vorzugsweise runden, durch Stege unterbrochenen Ringschlitzes mit einer Breite von 0,4 bis 0,6 mm aufweisen.
Bei einer erfindungsgemäßen Sandwich-Bauweise einer Begrenzungsplatte kann es von Vorteil sein, wenn die Trägerplatte aus Baustahl, zum Beispiel einem Werkstoff 52,3 gefertigt ist und Entlüftungsbohrungen aufweist, dass die Hartschichtplatte beispielsweise auf einem Werkstoff Nr. 1.2601 nach Stahl-Eisen-Liste, eine Dicke von bis 3,8 mm hat und unterbrochene Ringschlitze besitzt, deren Lochbild bzw. Außendurchmesser und deren geometrische Anordnung mit dem der Entlüftungsbohrungen in der Trägerplatte übereinstimmen und dass die Trägerplatte und die Hartschichtplatte den Durchbrüchen gemäß passgenau gefügt ist.
Der Vorteil liegt bei einer derartigen Ausführungsform der Kammerplatte, wie gefunden wurde, einerseits in einer wirtschaftlichen bzw. kostengünstigen Fertigung und Bearbeitung, wobei insbesondere die Trägerplatte geringe Werkstoffkosten besitzt, andererseits werden überragende Gebrauchseigenschaften mit hoher Plattenstabilität erreicht.
Wenn weiteres in einer günstigen Ausführungsform der Erfindung das Fügen der Sandwich-Platten durch Kleben, zum Beispiel mittels eines handelsüblichen Metallklebers, erstellt ist, kann die Fertigungstechnik weiter vereinfacht und die Abstützung sowie die Dämpfung der Hartschichtplatte verbessert werden.
Zur Erhöhung der Standzeit der Begrenzungsplatten im harten Betrieb mit Quarzsanden kann vorgesehen sein, dass diese oder die Hartschicht einer Sandwichplatte aus einem Werkzeugstahl gebildet ist und ein durch thermisches Vergüten höchste Verschleißfestigkeit und Zähigkeit aufweisendes Gefüge besitzt.
An Hand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichungen soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:
  • Fig.1 eine als Ober- oder Deckplatte ausgeformte erfindungsgemäße Begrenzungsplatte eines Kammerraumes
  • Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Sandwichplatte im Bereich einer Entlüftungsbohrung
  • Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Ringschlitz in einer Kammerplatte
    • Fig. 1 zeigt in Draufsicht vom Kammerinnenraum eine Ober- oder Deckplatte 1. In einer homogen oder nach einer Sandwichbauweise erstellten Platte 12 ist eine Vielzahl von unterbrochenen Ringschlitzen 2 als Austragsmittel für ein Fördergas eingebracht, welche um eine spaltförmige Öffnung 122 zum Einblasen von Formsand mittels Fördergas angeordnet. Zur Festlegung der Platte 1 sind Befestigungselemente 123 vorgesehen.
    In Fig. 2 ist im Querschnitt eine Sandwichplatte, bestehend aus eine Trägerplatte 11 und einer Hartschichtplatte 12 im Schnitt, im Bereich eines Luftaustragsmittels gezeigt. Eine Trägerplatte 11, welche Entlüftungsbohrungen 111 besitzt, ist derart mit einer Hartschichtplatte 12 mit einer Dicke 121 flächig verbunden bzw. gefügt, dass Ringschlitze 2 in der Hartschichtplatte 12 innerhalb der Bohrung 111 der Trägerplatte 11 positioniert sind.
    Fig. 3 zeigt eine Schlitzbild bzw. eine Draufsicht vom Kammerinnenraum auf einen Ringschlitz 2 in einer Begrenzungsplatte1. Ein Ringschlitz 2 mit einem Außendurchmesser 23 weist eine Schlitzbreite 22 und Stege mit einer Breite 21 auf. In der dargestellten Ausführungsform mit drei Stegen 21 müssen diese Stegbereiche Scherkräfte auf Grund eines höherem Druckes im Kammerraum und der Ringschlitzinnenfläche aufnehmen. Resonanzschwingungen eines Teiles sind im Betrieb nicht gegeben.

    Claims (6)

    1. Begrenzungsplatte für einen Kammerraum zur Erstellung eines Formenstückes zumindest einer Gießform, wobei aufbereiteter Formsand zur Formenstückbildung mit Druckluft in den ein Modell einschließenden Kammerraum eingeblasen und die Luft durch Schlitze in zumindest einer der Begrenzungsplatten des Kammerraumes ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine für den Luftaustrag vorgesehene Begrenzungsplatte bzw. Kammerplatte (1) aus einem verschleißfesten Werkstoff, zum Beispiel enthaltend in Gew.-% mehr als 1,0 Gew.-% Kohlenstoff (C) und mehr als 8,0 Gew.-% Chrom (Cr), gegebenenfalls weiters Anteile an Mangan (Mn), Molybdän (Mo), Wolfram (W) und Vanadin (V) als Hauptlegierungselemente gebildet ist und in den Bereich(en) für den Luftaustrag eine Vielzahl von gekrümmten Schlitzen (2) aufweist.
    2. Begrenzungsplatte für einen Kammerraum zur Erstellung eines Formenstückes zumindest einer Gießform, wobei aufbereiteter Formsand zur Formenstückbildung mit Druckluft in den ein Modell einschließenden Kammerraum eingeblasen und die Luft durch Schlitze in zumindest einer der Begrenzungsplatten bzw. Kammerplatten des Kammerraumes ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine für den Luftaustrag vorgesehene Begrenzungsplatte bzw. Kammerplatte (1) in Sandwich-Bauweise mit einer Trägerplatte (11) und einer dem Innenraum zugewandten aus verschleißfestem Werkstoff gebildeten Hartschichtplatte (12) ausgeformt ist und die Hartschichtplatte (12) eine Vielzahl von gekrümmten Schlitzen (2) aufweist, die mit den Luftaustragsmitteln (111) der Trägerplatte (11) korrespondieren.
    3. Begrenzungsplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die für einen Luftaustrag vorgesehenen gekrümmten Schlitze (2) in der Kammerplatte (1) oder in der Hartschichtplatte (12) eine Form eines vorzugsweise runden, durch Stege (21) unterbrochenen Ringschlitzes (R) mit einer Breite (21) von 0,4 bis 0,6 mm aufweisen.
    4. Begrenzungsplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (11) aus Baustahl, zum Beispiel einem Werkstoff 52,3, gefertigt ist und Entlüftungsbohrungen (111) aufweist, dass die Hartschichtplatte (12) beispielsweise aus einem Werkstoff Nr. 1.2601 nach Stahl-Eisen-Liste, eine Dicke (121) von bis 3,8 mm hat und einen unterbrochenen Ringschlitz (2) besitzt, deren Lochbild bzw. Außendurchmesser ( 23) und deren geometische Anordnung mit dem der Entlüftungsbohrungen (111) in der Trägerplatte (11) übereinstimmen und dass die Trägerplatte (11) und die Hartschichtplatte (12) den Durchbrüchen (2,111) gemäß passgenau gefügt ist.
    5. Begrenzungspalte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügen der Sandwich-Platten (11,12) durch Kleben, zum Beispiel mittels eines handelsüblichen Metallklebers, erstellt ist.
    6. Begrenzungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Begrenzungsplatte (1) oder die Hartschichtplatte (12) aus einem Werkzeugstahl gebildet ist und ein durch thermisches Vergüten höchste Verschleißfestigkeit und Zähigkeit aufweisendes Gefüge besitzt.
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