EP1488872B1 - Einrichtung zur Erstellung von Giessformen - Google Patents

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EP1488872B1
EP1488872B1 EP04450106A EP04450106A EP1488872B1 EP 1488872 B1 EP1488872 B1 EP 1488872B1 EP 04450106 A EP04450106 A EP 04450106A EP 04450106 A EP04450106 A EP 04450106A EP 1488872 B1 EP1488872 B1 EP 1488872B1
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EP
European Patent Office
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plate
boundary
chamber
air
hard layer
Prior art date
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EP04450106A
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English (en)
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EP1488872A1 (de
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Erling Olsen
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Boehler Bleche Multilayer GmbH
Original Assignee
Boehler Bleche Multilayer GmbH
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Publication date
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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 creating a mold piece at least one casting mold, wherein processed molding sand for forming pieces with compressed air injected into the chamber space enclosing a model and the air is discharged through slots in at least one of the boundary plates of the chamber space.
  • Castings are increasingly being used in modern technology because they have high product quality and economic efficiency, in particular in mass production, due to the improved manufacturing process, the increased quality of the cast metal and the possibility of a largely automated production technology.
  • An economic mold production is of particular importance, because it must on the one hand have a special profile stability, but also a starting point in the introduction of liquid metal in order to ensure the best casting surfaces.
  • a targeted introduction of molding material in a mold space around the model for mold production is of importance in order to achieve uniformly high piece quality in a casting series.
  • Casting molds can be produced in the box and boxless process, wherein in the former two boxes each filled with a model half with foundry sand and positioned congruent to one another after pouring the sand and made ready for casting.
  • Special equipment has been developed for a boxless casting production.
  • a formation of a chamber space bounded by plates takes place, wherein two opposite plates carry model parts and are movable relative to one another.
  • At least one further plate has a generally gap-shaped wider opening, through which molding sand can be injected, wherein for a discharge of the injection air from the chamber chamber narrow slits in the (n) other plate (s) are provided.
  • the processed molding sand is blown in the boxless molding production process usually with about 2 to 3 bar pressure having air into the chambers.
  • a chamber consists of two side plates, two model plates, a bottom plate and a top or cover plate.
  • the side plates and the top plate are provided with Heilaustragsstoffn optionally in the form of annular slots, which usually has the upper plate and a gap-shaped opening for blowing the molding sand.
  • the molding sand has an abrasive effect on the boundary plates of the chamber space, so that these, also called chamber plates, are made of case-hardened steel plates according to the prior art.
  • the annular slots for the air discharge in the designated chamber plates are consistently created such that in prefabricated holes of the case-hardened steel plates are pressed with a thickness of 15 mm to 30 mm specially shaped nozzle pieces whose head has a distance to the bore wall.
  • Such a case hardened steel limiting plate for a chamber space which chamber plate has a variety of holes equipped with nozzles for creating the Beeraustragsschlitze, may well have the desired functions in a machine for molding production, but has the disadvantages of a low life and a complex production.
  • the invention is now the goal of creating a boundary plate for a chamber chamber of the type mentioned, which plate can be produced economically, has a higher wear resistance and durability and has the required performance properties.
  • a generic chamber chamber on the one hand, characterized 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 wt .-% more than 1.0 wt .-% carbon (C) and more than 8.0% by weight of chromium (Cr), optionally further comprising proportions of manganese (Mn), molybdenum (Mo), tungsten (W) and vanadium (V) as main alloying elements, and in the region (s) ) has a plurality of curved slots for the air discharge.
  • a wear-resistant material for example containing in wt .-% more than 1.0 wt .-% carbon (C) and more than 8.0% by weight of chromium (Cr), optionally further comprising proportions of manganese (Mn), molybdenum (Mo), tungsten (W) and vanadium (V) as main alloying elements, and in the region (s) ) has a plurality of
  • the object of the invention is also achieved in a chamber chamber of the type mentioned in that at least one provided for the air discharge boundary plate or chamber plate in sandwich construction with a support plate and a facing the interior of hard-wearing material formed hard layer plate is formed and the hard layer plate a Having a plurality of curved slots, which correspond to the air discharge means of the support plate.
  • the individual slots are designed according to the invention curved, so that no straight webs are formed, which can arrive at a stimulation during operation in resonant vibrations, which represent an increased risk of breakage due to a general given material brittleness of highly wear-resistant materials.
  • the support plate is made of structural steel, for example a material 52.3 and has vent holes
  • the hard-layer plate for example, on a material No. 1.2601 steel-iron list
  • the advantage lies in such an embodiment of the chamber plate, as was found, on the one hand in an economical or cost-effective production and processing, in particular, the support plate has low material costs, on the other hand outstanding performance characteristics are achieved with high plate stability.
  • the joining of the sandwich panels by adhesion for example by means of a commercially available metal adhesive is created, the manufacturing technology can be further simplified and the support and the damping of the hard-coated plate can be improved.
  • this or the hard layer of a sandwich plate is formed from a tool steel and has a thermal wear by highest wear resistance and toughness-containing structure.
  • Fig. 1 shows in top view of the chamber interior a top or cover plate 1.
  • a homogeneous or sandwiched plate 12 is a plurality of interrupted ring slots 2 introduced as discharge for a conveying gas, which is arranged around a gap-shaped opening 122 for blowing molding sand by means of conveying gas.
  • fasteners 123 are provided.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a sandwich plate, consisting of a support plate 11 and a hard-layer plate 12 in section, shown in the region of a Heilaustragsstoffs.
  • a carrier plate 11, which has vent bores 111, is connected in a planar manner to a hard-layer plate 12 with a thickness 121, in that annular slots 2 are positioned in the hard-layer plate 12 within the bore 111 of the carrier plate 11.
  • Fig. 3 shows a slot image and a plan view from the chamber interior to a ring slot 2 in a Begrenzungsplatte1.
  • a ring slot 2 with an outer diameter 23 has a slot width 22 and webs with a width 21.
  • these land areas must absorb shear forces due to a higher pressure in the chamber space and the annular slot inner surface. Resonant vibrations of a part are not given during operation.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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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 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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