EP1849537A1 - Verfahren und Einrichtung zum Aushärten von anorganischen Giesserei-Kernen und -Formen - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Aushärten von anorganischen Giesserei-Kernen und -Formen Download PDF

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EP1849537A1 EP07005348A EP07005348A EP1849537A1 EP 1849537 A1 EP1849537 A1 EP 1849537A1 EP 07005348 A EP07005348 A EP 07005348A EP 07005348 A EP07005348 A EP 07005348A EP 1849537 A1 EP1849537 A1 EP 1849537A1
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for curing foundry cores and molds from sand-containing moldings with inorganic binder system in which the core resp. the mold in a core-forming tool (core box) one for hardening of core resp. Form is exposed to predetermined temperature.
  • core box core-forming tool
  • Object of the present invention is now to provide a method and apparatus for curing foundry cores and molds from sand-containing moldings with inorganic binder system, wherein the core resp. the shape in the core mold (core box) hardens quickly and efficiently, odorless and emission-free, under the effect of the given temperature, while obtaining optimum core properties.
  • This optimization is achieved by the inventive method in that resp. the shape in the core box in a first Aushärtezyklus a hot air flow with a predetermined pressure, predetermined temperature and time and in a second, so-called post-treatment cycle to relax the core located in the core box resp. Form another hot air flow with a predetermined pressure, predetermined temperature and time is passed.
  • the hot air stream is preheated in a first heating stage and heated in a second heating stage to the final temperature specified for the curing cycle, and the hot air stream for the aftertreatment cycle are supplied to the core box directly from the first heating stage, eliminating the second heating stage ,
  • the hot air flow from the first heating stage a temperature range up to about 80 ° C and the hot air flow from the second heating stage a Temperature range to about 250 ° C include.
  • the method according to the invention is suitable both for individual production of cores and molds and in particular for serial production, optimum properties being achieved for the cores and molds.
  • the present invention relates to a device for carrying out said method for curing foundry cores and molds from sand-containing moldings with inorganic binder system, wherein the core resp. the mold in a core-forming tool (core box) one for hardening of core resp. Form is exposed to predetermined temperature.
  • core box core-forming tool
  • This device is characterized according to the invention by a the core box vorschaltbares pressure hot air device for generating by the core, respectively.
  • the shape in the core box fürleitbare hot air flows with predetermined pressure, predetermined temperature and time.
  • the compressed-hot air device has a precursor continuous heating and other cascaded downstream flow heaters, the compressed air by means of a compressed air supply via valve means with an upstream pressure regulator with proportional valve of the precursor continuous heating can be supplied, the output via valve means with switchable the downstream flow heaters for a curing cycle resp. directly in fluid communication with the core box for an aftertreatment cycle.
  • each continuous heating system then comprises an electronic temperature control of a programmable electronic control system with which control system the valves are connected.
  • a core-mold (core box) 20 optionally via a so-called gassing 21 connectable device for curing foundry cores or molds from sand-containing moldings with inorganic binder system
  • the core box 20 is designed for this purpose so that a good flow with hot compressed air is ensured in order to incur the lowest possible cycle times. Furthermore, the core box 20 can be connected to a core shooting machine not shown in detail.
  • the compressed hot air device 1 has a precursor continuous heating 2 (with a temperature range, for example, up to about 80 ° C) and more, here three cascaded downstream flow heaters 3,4 u. 5 (with a temperature range for example, up to about 250 ° C and more) on for optimal heating of the determined for the core hardening in a first hardening cycle hot air flow with predetermined pressure, predetermined temperature and time.
  • a precursor continuous heating 2 with a temperature range, for example, up to about 80 ° C
  • three cascaded downstream flow heaters 3,4 u. 5 with a temperature range for example, up to about 250 ° C and more
  • the compressed air required for this purpose is supplied by means of a compressed air supply line 6 via valve means 7 of the precursor continuous heating 2.
  • the compressed air from the compressed air line with a pressure of at least 5.0 bar is regulated in a pressure regulator 10 via a proportional valve with the desired pressure increase in a predetermined ramp time to the required final pressure.
  • valves 7 are now opened on the input side of the precursor throughflow heater 2 and a valve 9 in the pressure line between continuous heating 2 and the downstream flow heaters 3, 4 and 5, so that the compressed air flowing through with the predetermined final temperature the pressure line 15 passes into the core box 20 and flows through it.
  • a further hot air flow with a predetermined pressure is predetermined reduced Temperature and predetermined time passed through the core box 20, for which now the valve 7 on the input side of the precursor continuous heating 2 and the valve 8 output side of the precursor continuous heating 2 are opened and the hot-air pressure with a predetermined by the precursor flow heating 2 temperature over the Pressure line 16 and controller 10 passes directly to the core box 20.
  • valves 7 and 8 are closed.
  • each continuous heating is 2, 3, 4 u. 5 equipped with its own electronic temperature control (not shown) in a programmable electronic control system 30.
  • the heating of the core box 20, on the other hand, is controlled by the core shooting machine (not shown) via line 13.
  • the said valves 7, 8 u. 9 for the circuit via control lines 11 also connected to the electronic control system 30.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are suitable both for individual production of cores and molds and in particular for series production, optimal properties being achieved for the cores and molds.

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Abstract

Das Verfahren zum Aushärten von Giesserei-Kernen und -Formen aus sandhaltigen Formstoffen mit anorganischem Bindesystem, bei welchem der Kern resp. die Form in einem Kern-Formwerkzeug (Kernkasten) einer zur Härtung von Kern resp. Form vorgegebenen Temperatur ausgesetzt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass durch den Kern resp. die Form im Kernkasten in einem ersten Aushärtezyklus ein Heissluftstrom mit vorgegebenem Druck, vorgegebener Temperatur und vorgegebener Zeit und in einem zweiten, sogenannten Nachbehandlungszyklus zum Entspannen des sich im Kernkasten befindlichen Kernes resp. Form ein weiterer Heissluftstrom mit vorgegebenem Druck, vorgegebener Temperatur und vorgegebener Zeit hindurchgeleitet wird. Dadurch ist es nunmehr möglich, ein Verfahren zum Aushärten von Giesserei-Kernen und -Formen aus sandhaltigen Formstoffen mit anorganischem Bindesystem zu schaffen, bei welchem der Kern resp. die Form im Kernkasten unter Wirkung der vorgegebenen Temperatur rasch und effizient geruchsneutral und emissionsfrei aushärtet bei Gewinnung optimaler Kerneigenschaften.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen und -Formen aus sandhaltigen Formstoffen mit anorganischem Bindesystem, bei welchem der Kern resp. die Form in einem Kern-Formwerkzeug (Kernkasten) einer zur Härtung von Kern resp. Form vorgegebenen Temperatur ausgesetzt wird.
  • Bekannt ist diesbezüglich das sogenannte Hot-Box-Verfahren, bei welchem unter Verwendung organischer Zusätze, wie etwa ein auf Phenolbasis aufgebautes Bindemittel, eine feuchte Kernsandmischung hergestellt und diese im Formwerkzeug durch Aufheizen des Formwerkzeuges auf Temperaturen von 200 bis 270°C ausgehärtet wird.
  • Ein solches bekanntes Verfahren ist zwar bezüglich Kernzerfall nach Abguss den praktizierten Cold-Box-Verfahren mit Bindemittelsystemen auf organischer Basis, bei denen das Aushärten durch Begasen z. B. mit Aminen erfolgt, weit überlegen, konnte sich aber wirtschaftlich wegen der ernorm langen Aushärtezeiten und hohen Werkzeug- und Energiekosten nicht in früherem Umfang behaupten.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen und -Formen aus sandhaltigen Formstoffen mit anorganischem Bindesystem zu schaffen, bei welchem der Kern resp. die Form im Kern-Formwerkzeug (Kernkasten) unter Wirkung der vorgegebenen Temperatur rasch und effizient geruchsneutral und emissionsfrei aushärtet bei Gewinnung optimaler Kerneigenschaften.
  • Diese Optimierung wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren dadurch erreicht, dass durch den Kern resp. die Form im Kernkasten in einem ersten Aushärtezyklus ein Heissluftstrom mit vorgegebenem Druck, vorgegebener Temperatur und vorgegebener Zeit und in einem zweiten, sogenannten Nachbehandlungszyklus zum Entspannen des sich im Kernkasten befindlichen Kernes resp. Form ein weiterer Heissluftstrom mit vorgegebenem Druck, vorgegebener Temperatur und vorgegebener Zeit hindurchgeleitet wird.
  • Hierbei kann bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens der Heissluftstrom in einer ersten Heizstufe vorgewärmt und in einer zweiten Heizstufe auf die für den Aushärtezyklus vorgegebenen Endtemperatur aufgeheizt, sowie der Heissluftstrom für den Nachbehandlungszyklus unter Ausschaltung der zweiten Heizstufe direkt aus der ersten Heizstufe dem Kernkasten zugeleitet werden.
  • Ferner kann der Heissluftstrom aus der ersten Heizstufe einen Temperaturbereich bis etwa 80°C und der Heissluftstrom aus der zweiten Heizstufe einen Temperaturbereich bis etwa 250°C umfassen.
  • Durch die erfindungsgemässen Massnahmen und die ausschliessliche Verwendung anorganischer Bindemittelsysteme werden während der Kernherstellung nunmehr nur noch äusserst geringe Emissionen freigesetzt. Das erfindungsgemässe Verfahren ist sowohl für Einzelanfertigungen von Kernen und Formen als auch und insbesondere für Serien-Herstellungen geeignet, wobei für die Kerne und Formen optimale Eigenschaften erreicht werden.
  • Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens zum Aushärten von Giesserei-Kernen und -Formen aus sandhaltigen Formstoffen mit anorganischem Bindesystem, bei welchem der Kern resp. die Form in einem Kern-Formwerkzeug (Kernkasten) einer zur Härtung von Kern resp. Form vorgegebenen Temperatur ausgesetzt wird.
  • Diese Einrichtung zeichnet sich erfindungsgemäss aus durch ein dem Kernkasten vorschaltbares Druck-Heissluftgerät zur Erzeugung von durch den Kern resp. die Form im Kernkasten hindurchleitbare Heissluftströme mit vorgegebenem Druck, vorgegebener Temperatur und vorgegebener Zeit.
  • Hierbei besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung darin, dass das Druck-Heissluftgerät eine Vorstufen-Durchlaufheizung sowie weitere kaskadenförmig nachgeschaltete Durchlaufheizungen aufweist, wobei die Druckluft mittels einer Druckluftzuleitung über Ventilmittel mit einem vorgeschalteten Druckregler mit Proportionalventil der Vorstufen-Durchlaufheizung zuführbar ist, deren Ausgang über Ventilmittel umschaltbar mit den nachgeschalteten Durchlaufheizungen für einen Aushärtezyklus resp. direkt mit dem Kernkasten für einen Nachbehandlungszyklus in Strömungsverbindung steht.
  • In einer weiteren Ausgestaltung umfasst dann jede Durchlaufheizung eine elektronische Temperaturregelung einer programmierbaren elektronischen Steueranlage, mit welcher Steueranlage die Ventile verbunden sind.
  • Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist nachfolgend anhand der Zeichnung, welche im Blockschema die erfindungsgemässe Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen und -Formen zeigt, näher erläutert.
  • Die gezeigte, an ein Kern-Formwerkzeug (Kernkasten) 20, gegebenenfalls über eine sogenannte Begasungsplatte 21 anschliessbare Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen oder -Formen aus sandhaltigen Formstoffen mit anorganischem Bindesystem umfasst ein dem Kern-Kasten 20 vorschaltbares Druck-Heissluftgerät 1 zur Erzeugung von durch den Kern resp. die Form im Kernkasten 20 hindurchleitbare Heissluftströme mit vorgegebenem Druck, vorgegebener Temperatur und vorgegebener Zeit.
  • Der Kernkasten 20 ist hierfür so ausgestaltet, dass eine gute Durchströmung mit heisser Druckluft gewährleistet ist, um möglichst niedrige Taktzeiten zu errechen. Ferner ist der Kernkasten 20 an einer nicht näher gezeigten Kern-Schiess-Maschine anschliessbar.
  • Das Druck-Heissluftgerät 1 weist eine Vorstufen-Durchlaufheizung 2 (mit einem Temperaturbereich beispielsweise bis etwa 80°C) sowie weitere, hier drei kaskadenförmig nachgeschaltete Durchlaufheizungen 3,4 u. 5 (mit einem Temperaturbereich beispielsweise bis etwa 250°C und mehr) auf für eine optimale Erhitzung des für die Kern-Härtung in einem ersten Aushärtezyklus bestimmten Heissluftstromes mit vorgegebenem Druck, vorgegebener Temperatur und vorgegebener Zeit.
  • Die hierfür erforderliche Druckluft wird mittels einer Druckluftzuleitung 6 über Ventilmittel 7 der Vorstufen-Durchlaufheizung 2 zugeführt. Die Druckluft aus der Druckluftleitung mit einem Druck von mind. 5,0 bar wird in einem Druckregler 10 über ein Proportionalventil mit dem gewünschten Druckanstieg in einer vorgegebenen Rampenzeit auf den erforderlichen Enddruck geregelt.
  • Für die Kern-Härtung im ersten Aushärtezyklus werden nun das genannte Ventile 7 eingangsseitig der Vorstufen-Durchlaufheizung 2 sowie ein Ventil 9 in der Druckleitung zwischen Durchlaufheizung 2 und den nachgeschalteten Durchlaufheizungen 3, 4 und 5 geöffnet, sodass die durchströmende Druckluft mit der vorgegebenen Endtemperatur über die Druckleitung 15 in den Kernkasten 20 gelangt und diesen durchströmt.
  • Dabei ist ein weiteres Ventil 8 in der direkten Druckleitung 16 ausgangsseitig der Vorstufen-Durchlaufheizung 2 und dem Kernkasten 20 geschlossen.
  • Nach Beendigung des ersten Aushärtezyklusses werden vorzugsweise zunächst die beiden genannten Ventile 7 und 9 geschlossen.
  • Für einen Nachbehandlungszyklus zum Entspannen des sich im Kernkasten 20 befindlichen Kernes wird dann ein weiterer Heissluftstrom mit vorgegebenem Druck, etwa jenem am Ende des Aushärtezyklusses, vorgegebener reduzierter Temperatur und vorgegebener Zeit durch den Kernkasten 20 hindurchgeleitet, wofür nun das Ventil 7 eingangsseitig der Vorstufen-Durchlaufheizung 2 sowie das Ventil 8 ausgangsseitig der Vorstufen-Durchlaufheizung 2 geöffnet werden und die Druck-Heissluft mit einer durch die Vorstufen-Durchlaufheizung 2 vorgegebenen Temperatur über die Druckleitung 16 und Regler 10 direkt zum Kernkasten 20 gelangt.
  • Nach Beendigung des Nachbehandlungszyklusses werden die Ventile 7 und 8 geschlossen.
  • Um eine optimale Aushärtung der Kerne zu erreichen, ist jede Durchlaufheizung 2, 3, 4 u. 5 mit einer eigenen elektronischen Temperaturregelung (nicht gezeigt) in einer programmierbaren elektronischen Steueranlage 30 ausgestattet. Die Steuerung erfolgt hierbei über geeignete Steuerleitungen 12. Die Heizung des Kernkastens 20 hingegen wird von der Kernschiessmaschine (nicht gezeigt) her über Leitung 13 gesteuert. Ferner sind die genannten Ventile 7, 8 u. 9 für deren Schaltung über Steuerleitungen 11 ebenfalls mit der elektronischen Steueranlage 30 verbunden.
  • Durch die ausschliessliche Verwendung anorganischer Bindemittelsysteme werden durch die erfindungsgemässen Massnahmen während der Kernherstellung nunmehr nur äusserst geringe Emissionen freigesetzt. Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Einrichtung sind sowohl für Einzelanfertigungen von Kernen und Formen als auch und insbesondere für Serien-Herstellung geeignet, wobei für die Kerne und Formen optimale Eigenschaften erreicht werden.
  • Weiter kann der Altsand nach dem Entkernen ohne aufwendige Regenerierung fast vollständig wiederverwendet werden. Da hierbei vergleichsweise den Cold-Box-Verfahren u.a. keine thermische Regenerierung erforderlich ist, wurde von der gleichen Anmelderin eine entsprechende Regenerierungsanlage entwickelt und mit dem Hinterlegungstag des vorliegenden Patentgesuches ebenfalls zum Patent angemeldet. Eine solche Regenerierungsanlage für sandhaltige Formstoffe mit anorganischem Bindesystem erfordert gegenüber den konventionellen thermischen Regenerierungsanlagen geringere Investitionskosten und geringeren Platzbedarf.
  • Selbstverständlich sind im Rahmen dieser Erfindung Ausführungsvarianten möglich, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Beispielsweise kann anstelle der beiden Zweiweg-Ventile 8 u. 9 die Regelung des Heissluftstromes für den Aushärtezyklus und den Nachbehandlungszyklus auch mittels eines Dreiweg-Ventils erfolgen. Weiter kann auch ein zusätzliches Ventil zwischen dem Kernkasten 20, der Druckleitung 15 ausgangsseitig der letzten Durchlaufheizung 5 und der mit dem Ventil 8 steuerbaren Druckleitung 16 angeordnet sein, um bei entsprechendem Betrieb Rückströmungen in die Druckleitung 16 resp. 15 zu vermeiden. Ferner können die hier verwendbaren anorganischen Bindemittel und die Kernsandmittel variabel sein.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Aushärten von Giesserei-Kernen und -Formen aus sandhaltigen Formstoffen mit anorganischem Bindesystem, bei welchem der Kern resp. die Form in einem Kern-Formwerkzeug (Kernkasten) einer zur Härtung von Kern resp. Form vorgegebenen Temperatur ausgesetzt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    durch den Kern resp. die Form im Kernkasten in einem ersten Aushärtezyklus ein Heissluftstrom mit vorgegebenem Druck, vorgegebener Temperatur und vorgegebener Zeit und in einem zweiten, sogenannten Nachbehandlungszyklus zum Entspannen des sich im Kernkasten befindlichen Kernes resp. Form ein weiterer Heissluftstrom mit vorgegebenem Druck, vorgegebener Temperatur und vorgegebener Zeit hindurchgeleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heissluftstrom in einer ersten Heizstufe vorgewärmt und in einer zweiten Heizstufe auf die für den Aushärtzyklus vorgegebenen Endtemperatur aufgeheizt wird, sowie der Heissluftstrom für den Nachbehandlungszyklus unter Ausschaltung der zweiten Heizstufe direkt aus der ersten Heizstufe dem Kernkasten zugeleitet wird.
  3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heissluftstrom aus der ersten Heizstufe einen Temperaturbereich bis etwa 80°C und der Heissluftstrom aus der zweiten Heizstufe einen Temperaturbereich bis etwa 250°C umfasst.
  4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, zum Aushärten von Giesserei-Kernen und -Formen aus sandhaltigen Formstoffen mit anorganischem Bindesystem, bei welchem der Kern resp. die Form in einem Kern-Formwerkzeug (20) einer zur Härtung von Kern resp. Form vorgegebenen Temperatur ausgesetzt wird, gekennzeichnet durch
    ein dem Kernkasten (20) vorschaltbares Druck-Heissluftgerät (1) zur Erzeugung von durch den Kern resp. die Form im Kernkasten (20) hindurchleitbare Heissluftströme mit vorgegebenem Druck, vorgegebener Temperatur und vorgegebener Zeit.
  5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druck-Heissluftgerät (1) eine Vorstufen-Durchlaufheizung (2) sowie weitere kaskadenförmig nachgeschaltete Durchlaufheizungen (3,4 u. 5) aufweist, wobei die Druckluft mittels einer Druckluftzuleitung (6) über Ventilmittel (7) mit einem vorgeschalteten Druckregler (10) mit Proportionalventil der Vorstufen-Durchlaufheizung (2) zuführbar ist, deren Ausgang über Ventilmittel (8 und 9) umschaltbar mit den nachgeschalteten Durchlaufheizungen (3,4 u. 5) für einen Aushärtezyklus resp. direkt mit dem Kernkasten (20) für einen Nachbehandlungszyklus in Strömungsverbindung steht.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Durchlaufheizung (2, 3, 4 u. 5) eine elektronische Temperaturregelung einer programmierbaren elektronischen Steueranlage (30) umfasst, mit welcher Steueranlage (30) die Ventile (7, 8 u. 9) verbunden sind.
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