ITMO990125A1

ITMO990125A1 - METHOD FOR FORMING SOULS FOR FOUNDRY, MOLD AND RELATED PRODUCT MODELS.

Info

Publication number: ITMO990125A1
Application number: IT1999MO000125A
Authority: IT
Inventors: Claudio Bulgarelli; Dante Ibatici
Original assignee: Hydrocontrol Spa
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2000-12-08
Also published as: IT1310610B1; ITMO990125A0

Description

Descrizione del Brevetto per Invenzione avente per titolo: "METODO PER LA FORMATURA DI ANIME PER MODELLI DA FONDERIA, STAMPO E PRODOTTO RELATIVI". Description of the Patent for Invention entitled: "METHOD FOR THE FORMING OF CORE FOR MODELS FROM FOUNDRY, MOLD AND RELATED PRODUCT".

L'invenzione concerne un metodo per la formatura di anime per modelli da fonderia, stampo e prodotto relativi, ossia un nuovo procedimento per ottenere l'anima in sabbia silicea miscelata con resina secondo procedimento di formatura a freddo; con tale anima destinata ad essere inserita nei modello da fonderia per ottenere cavità nel corpo del pezzo fuso; anche la cassa d'anima, o stampo, per la produzione di detta anima, ed altresì il relativo prodotto anima, essendo oggetto di richiesta di privativa. The invention relates to a method for forming cores for foundry models, molds and related products, ie a new process for obtaining the core in silica sand mixed with resin according to a cold forming process; with this core intended to be inserted in the foundry model to obtain cavities in the body of the casting; also the core box, or mold, for the production of said core, and also the relative core product, being the subject of a patent request.

Lo stato della tecnica comprende un metodo di formatura delie anime per modelli da fonderia che prevede lo "sparo" di un getto di sabbia silicea miscelata con resina in una impronta costituente il negativo dell'anima medesima, ricavata per metà su una semicassa d'anima e per metà su quella opposta, quando esista almeno una parte in sottosquadro, entrambe le semicasse essendo fabbricate in acciaio, o in legno; peraltro, per ricavare un tale negativo occorre, nel caso dell'acciaio, una lavorazione alla macchina utensile a controllo numerico, assai costosa per via della lentezza degli spostamenti dell'utensile ottenuti per coordinate; una tale lavorazione all’utensile potendo essere, peraltro non convenientemente, eseguita anche su legno: tanto che vi si preferisce la composizione per strati di legno Incollati, però anche questa costosa. The state of the art includes a method of forming cores for foundry models which provides for the "firing" of a jet of silica sand mixed with resin in an impression constituting the negative of the core itself, obtained halfway on a core half-shell. and half on the opposite one, when there is at least one undercut part, both half-shells being made of steel or wood; moreover, to obtain such a negative, in the case of steel, a numerically controlled machine tool machining is required, which is very expensive due to the slowness of the tool displacements obtained by coordinates; such a tool processing could be, however, not conveniently, also performed on wood: so much so that the composition of glued wood layers is preferred, but even this is expensive.

Ancora più costoso un altro metodo, che utilizza un raggio laser per sintetizzare direttamente, per strati, la sabbia destinata a formare l'anima. Another method is even more expensive, which uses a laser beam to directly synthesize, by layers, the sand destined to form the core.

Esiste invero, nel settore della formatura dei manufatti, un ulteriore metodo, denominato L.O.M. (Laminated Objects Manufacturing), che utilizza una cassa d'anima ottenuta per sovrapposizione di strati di fogli cartacei trattati con adesivo, termosensibile, per la cui composizione esiste una macchina automatica munita di rulli riscaldati a circa 200° C, che fanno avanzare i singoli fogli spalmati con materiale adesivo termosensibile, per comprimerli a formare, mediante strati, la prima e la seconda figura, cioè la semicassa di base e quella ad essa sovrapposta. There is indeed, in the manufacturing sector, another method, called L.O.M. (Laminated Objects Manufacturing), which uses a core box obtained by overlapping layers of paper sheets treated with an adhesive, thermosensitive, for which there is an automatic machine equipped with rollers heated to about 200 ° C, which advance the individual sheets coated with heat-sensitive adhesive material, to compress them to form, by means of layers, the first and second figure, that is the base half casing and the one superimposed on it.

Tale metodo viene utilizzato solo per la formatura di oggetti in positivo. This method is used only for forming positive objects.

Questa formatura, rapida ed economicamente conveniente, non è tuttavia sfruttabile per anime da fonderia in quanto presenta un assai grave difetto, dovuto all'azione erosiva della sabbia sparata nell'impronta, di determinare lo sfrangiamento dei bordi degli strati di carta che costituiscono la superficie dell’impronta, generando così minuscoli sottosquadri che, nell'insieme, si oppongono all'estrazione dell'anima, tanto da addirittura impedirla, rendendo inutile l'intiero procedimento. This forming, rapid and economically convenient, is however not usable for foundry cores as it has a very serious defect, due to the erosive action of the sand shot into the impression, causing the fraying of the edges of the layers of paper that make up the surface. of the imprint, thus generating tiny undercuts which, on the whole, oppose the extraction of the soul, so much so as to even prevent it, making the entire procedure useless.

Tale stato anteriore della tecnica è suscettibile di notevoli perfezionamenti con riguardo alla possibilità di evitare gli inconvenienti sopraindicati. This prior state of the art is susceptible of considerable improvements with regard to the possibility of avoiding the aforementioned drawbacks.

Da quanto precede deriva la necessità della risoluzione del problema tecnico di trovare un nuovo metodo che consenta di utilizzare la cassa d'anima ottenuta per stratificazione di fogli di carta con adesivo termosensibile al fine di ricavarne l'anima, secondo forme dotate o meno di sottosquadro, da impiegare in particolare nel procedimento di formatura a freddo (cold box), invero generalmente praticato in casse d'anima di legno, mentre nel procedimento di formatura a caldo (shell-molding) la cassa d'anima è metallica; il nuovo metodo dovendo risultare molto più rapido ed economico degli altri praticabili. From the foregoing derives the need to solve the technical problem to find a new method that allows to use the core box obtained by layering sheets of paper with heat-sensitive adhesive in order to obtain the core, according to shapes with or without undercut , to be used in particular in the cold box process, generally practiced in wooden core boxes, while in the shell-molding process the core box is metal; the new method having to be much faster and cheaper than the other feasible ones.

L'invenzione risolve il problema tecnico suddetto adottando un metodo di formatura per le anime di modelli da fonderia, ad ottenere cavità interne nella fusione di pezzi in metallo, secondo le fasi che seguono: The invention solves the aforementioned technical problem by adopting a molding method for the cores of foundry models, to obtain internal cavities in the casting of metal pieces, according to the following steps:

a) formatura di cassa d'anima stratificata per sovrapposizione e compressione, a caldo, ad esempio di fogli di carta spalmati di adesivo termosensibile, con relativa impronta; a) forming of a stratified core box by overlapping and compression, by heat, for example of sheets of paper coated with heat-sensitive adhesive, with relative imprint;

b) rivestimento con sostanza distaccante, ad esempio cera diluita con solvente, della superficie dell'impronta determinata nella cassa d'anima; b) coating with release substance, for example wax diluted with solvent, of the surface of the impression determined in the core box;

c) versamento, in tale impronta, di una sostanza liquida modellabile, ad esempio resina poliuretanica con additivi, atta a solidificare, vantaggiosamente, in circa 1 ora per ottenere, in positivo, una falsa anima, conservando la forma e le dimensioni dell'anima da utilizzare in fonderia, senza ritiro e sottosquadro alcuni; c) pouring, in this impression, of a moldable liquid substance, for example polyurethane resin with additives, suitable to solidify, advantageously, in about 1 hour to obtain, in positive, a false core, preserving the shape and dimensions of the core to be used in foundry, without shrinkage and some undercut;

d) estrazione della semicassa d'anima superiore e rivestimento della superficie in vista della falsa anima e del piano, con sostanza distaccante (analogamente alla precedente fase b); e) inserimento della semicassa d'anima inferiore, con falsa anima ancora inserita nell'impronta, in un contenitore periferico privo di fondi, ma poggiante su un piano, esteso in altezza al disopra di detta semicassa, quanto basta per la formatura, al disopra di essa, della semicassa d'anima superiore; d) extraction of the upper core half-casing and coating of the surface in view of the false core and of the top, with release substance (similarly to the previous phase b); e) insertion of the lower core half-casing, with the false core still inserted in the impression, in a peripheral container without bottoms, but resting on a plane, extending in height above said half-casing, just enough for forming, above of it, of the semicass of the superior soul;

f) versamento di resina poliuretanica come in fase c) all'interno di detto contenitore periferico per formare e solidificare !a semicassa d'anima superiore; f) pouring polyurethane resin as in step c) inside said peripheral container to form and solidify the upper core half-casing;

g) apertura della cassa d'anima ottenuta nelle precedenti fasi c), f) ed estrazione di detta falsa anima, liberando l’impronta di questa cassa d’anima a costituire il negativo dell'anima da fonderia; g) opening of the core box obtained in the previous phases c), f) and extraction of said false core, freeing the imprint of this core box to constitute the negative of the foundry core;

h) sparo, alla pressione ad esempio di 4-5 bar, della sabbia silicea mescolata con resina formo-fenolica e catalizzatori per l'ottenimento dell'anima da inserire nel modello da fonderia, al fine di evitare l’invasione del metallo fuso nello spazio corrispondente, da successivamente liberare per ottenere la corrispondente cavità all’interno del pezzo fuso, h) firing, at a pressure of 4-5 bar, for example, silica sand mixed with form-phenolic resin and catalysts to obtain the core to be inserted in the foundry model, in order to avoid the invasion of the molten metal into the corresponding space, to be subsequently freed to obtain the corresponding cavity inside the casting,

i vantaggi ottenuti da questa invenzione sono: sfruttamento del procedimento rapido di formatura della cassa d'anima a strati di carta incollati per ottenere una falsa anima e formare il negativo per l'anima da inserire nel modello da fonderia: il tutto in modo molto economico e con conservazione della forma e delle dimensioni necessarie per l'anima. the advantages obtained by this invention are: exploitation of the rapid procedure of forming the core box with layers of glued paper to obtain a false core and form the negative for the core to be inserted in the foundry model: all in a very economical way and with preservation of the shape and dimensions necessary for the soul.

Alcuni modi di attuare l'invenzione solo illustrati, a puro titolo esemplificativo, nelle quattro tavole di disegno allegate, in cui: Figura 1 è la vista in pianta dell'anima (munita di portate ed elementi di centratura) da ottenersi in sabbia silicea miscelata con resina, ad esempio formo-fenolica con catalizzatori, nel caso per la formazione della cavità in un distributore idraulico metallico, previa distruzione per sgretolamento tramite vibrazioni e apporto di calore od eliminazione mediante aria compressa; Figure 2,3 sono, rispettivamente, la vista da sinistra e la vista in pianta dell'anima di Figura 1 ; Figura 4 è la sezione verticale di mezzeria longitudinale della cassa d'anima, costituita da due semicasse contrapposte con quella inferiore detta "prima figura" e quella superiore "seconda figura", entrambe ottenute, tramite macchina, per sovrapposizione, ad esempio di fogli di carta dello spessore di 0,1 mm spalmati con materiale adesivo termosensibile: nell'impronta, ottenuta all'utensile, essendo versata, previa aspersione con sostanza distaccante (ad esempio a base di cera), una resina, ad esempio poliuretanica liquida con additivi, per ottenere una falsa anima , cioè un positivo di anima, non utilizzabile nel modello da fonderia, ma agevolmente estraibile da detta impronta; Figura 5 è la vista dall'alto della semicassa inferiore di Figura 4, con falsa anima ancora inserita; Figura 6 è la vista laterale della falsa anima ottenuta come da Figure 4, 5, avente forma e dimensioni identiche a quelle dell’anima da fonderia di Figura 1; Figura 7 è la sezione verticale di mezzeria deila cassa d'anima, costituita, quanto alla semicassa inferiore dalla semicassa stratificata di Figura 4, quanto alla semicassa superiore, da una colata in detta resina poliuretanica, resa possibile dalla presenza di un contenitore periferico dell'intiera anima; Figura 8 è una sezione come quella di Figura 7, ottenuta per ribaltamento della semicassa superiore di Figura 7, eliminazione della semicassa stratificata già in posizione inferiore e nuova colata di resina poliuretanica, in sostituzione; Figura 9 è una sezione della cassa d'anima quale risultante dalla fase di procedimento di Figura 8, dopo l'estrazione della falsa anima, cioè con impronta libera a costituire il negativo per l’anima da fonderia; Figura 10 è una sezione come quella di Figura 9, peraltro dopo aver immesso, ad esempio a pressione di 4-5 bar, secondo il procedimento coid-box, la sabbia silicea miscelata con resina formo-fenolica per ottenere l'anima da inserire nel modello a costituire riserva di spazio all’interno del pezzo in metallo. Some ways of implementing the invention are only illustrated, purely by way of example, in the four attached drawing tables, in which: Figure 1 is the plan view of the core (equipped with flow rates and centering elements) to be obtained in mixed silica sand with resin, for example form-phenolic with catalysts, in the case for the formation of the cavity in a metal hydraulic distributor, after destruction by crumbling through vibrations and heat input or elimination by compressed air; Figures 2,3 are, respectively, the left view and the plan view of the core of Figure 1; Figure 4 is the vertical section of the longitudinal center line of the core box, consisting of two half-boxes opposed to the lower one called "first figure" and the upper one "second figure", both obtained, by machine, by overlapping, for example, sheets of 0.1 mm thick paper coated with heat-sensitive adhesive material: in the impression, obtained with the tool, after sprinkling with a release agent (for example based on wax), a resin, for example liquid polyurethane with additives, is poured. to obtain a false core, i.e. a core positive, which cannot be used in the foundry model, but can be easily extracted from said impression; Figure 5 is the top view of the lower half-casing of Figure 4, with the false core still inserted; Figure 6 is the side view of the false core obtained as in Figures 4, 5, having the same shape and dimensions as those of the foundry core in Figure 1; Figure 7 is the central vertical section of the core box, made up, as regards the lower half-case by the stratified half-case of Figure 4, as regards the upper half-case, by a casting in said polyurethane resin, made possible by the presence of a peripheral container of the whole soul; Figure 8 is a section like that of Figure 7, obtained by overturning the upper half-case of Figure 7, elimination of the stratified half-case already in the lower position and new pouring of polyurethane resin, as a replacement; Figure 9 is a section of the core box as resulting from the process phase of Figure 8, after the extraction of the false core, i.e. with free imprint to constitute the negative for the foundry core; Figure 10 is a section like that of Figure 9, however after having injected, for example at a pressure of 4-5 bar, according to the coid-box process, the silica sand mixed with form-phenolic resin to obtain the core to be inserted into the model to create a reserve of space inside the metal piece.

Sono indicati: con 1 (Figure 1 ,2,3,10), l'anima in sabbia silicea miscelata con resina formo-fenolica; con 2,3 rispettivamente la semicassa inferiore e quella superiore, entrambe ottenute per stratificazione di fogli, ad esempio in carta C da 0,1 mm di spessore, con interposto strato di adesivo A termosensibile, centrate tramite spine attraverso i fori F; con 4 la falsa anima, ad esempio in resina poliuretanica, ottenuta nell'impronta 5 previa aspersione di essa mediante sostanza distaccante, ad esempio cera diluita; con 6 (Figura 7) una cassetta o contenitore periferico, per la successiva colata, ancora in resina poliuretanica, dapprima della nuova semicassa superiore R1 dopo aver rimosso la semicassa stratificata 3, poi, dopo ribaltamento della cassa d'anima ed estrazione della semicassa stratificata 2 inferiore, della ulteriore semicassa superiore R2; con 7 il negativo formato dalle semicasse d'anima R1 ,R2, atto a ricevere il getto di sabbia silicea miscelata con resina formofenolica, senza effetto alcuno nè di erosione, nè di ritiro, nè di sottosquadro. The following are indicated: with 1 (Figures 1, 2,3,10), the silica sand core mixed with form-phenolic resin; with 2.3 respectively the lower and upper half-casings, both obtained by layering of sheets, for example in 0.1 mm thick paper C, with an interposed layer of heat-sensitive adhesive A, centered by means of pins through the holes F; with 4 the false core, for example in polyurethane resin, obtained in the impression 5 after sprinkling it with a release substance, for example diluted wax; with 6 (Figure 7) a box or peripheral container, for the subsequent casting, again in polyurethane resin, first of the new upper half-casing R1 after removing the stratified half-casing 3, then, after overturning the core box and extracting the layered half-casing 2 lower, of the further upper half-casing R2; with 7 the negative formed by the core half-boxes R1, R2, suitable for receiving the jet of silica sand mixed with formophenolic resin, without any effect of erosion, shrinkage, or undercut.

Nell'attuazione pratica, i materiali, le dimensioni, i particolari esecutivi, potranno essere diversi da quelli indicati, ma ad essi tecnicamente equivalenti, senza per questo uscire dal dominio giuridico della presente invenzione. In the practical implementation, the materials, the dimensions, the executive details, may be different from those indicated, but technically equivalent to them, without thereby departing from the legal domain of the present invention.

Claims

CLAIMS 1. A method for forming cores for foundry models, comprising the manufacture of a core box (2,3) layered in sheets of paper (C) coated with a heat-sensitive adhesive (A) and compressed with heat footprint (5), having the same shape and size as the core (1), characterized by the fact that a moldable liquid substance is introduced into the footprint (5), to obtain a false core (4).

2. Method according to claim 1, characterized in that said false core (4) is advantageously obtained by casting liquid polyurethane resin, with additives.

Method, according to one of claims 1, 2, characterized in that, in any case, it is carried out according to the following steps: sheets of paper coated with heat-sensitive adhesive, with relative imprint; b) coating with release substance, for example diluted wax, of the surface of the impression determined in the core box; c) pouring, in this impression, of a moldable liquid substance, for example polyurethane resin with additives, suitable to solidify, advantageously, in about 1 hour to obtain, in positive, a false core, preserving the shape and dimensions of the core to be used in foundry, without shrinkage and some undercut; d) extraction of the upper core half-casing and coating of the surface in view of the false core and of the top, with release substance (similarly to the previous phase b); e) insertion of the lower core half-casing, with the false core still inserted in the impression, in a peripheral container without bottoms, but resting on a plane, extending in height above said half-casing, just enough for forming, above of it, of the semicass of the superior soul; f) pouring polyurethane resin as in step c) inside said peripheral container to form and solidify the upper core half-casing; g) opening of the core box obtained in the previous phases c), f) and extraction of said false core, freeing the imprint of this core box to constitute the negative of the foundry core; h) firing, at a pressure of 4-5 bar, for example, silica sand mixed with form-phenolic resin and catalysts to obtain the core to be inserted into the foundry model, in order to avoid the invasion of the molten metal into the corresponding space, to be subsequently freed to obtain the corresponding cavity inside the casting.

4. Mold for forming cores for foundry models, comprising a core box (2,3) made of layers of paper sheets (C) coated with heat-sensitive adhesive (A), characterized by what the impression (5 ) is filled with mouldable resin to form a false core (4).

5. Mold, according to claim 4, characterized in that a half-casing (2) of said mold is peripherally inserted in a container (6) extended upwards to contain the casting (R1) of the opposite half-casing, advantageously in the same mouldable resin.

6. Mold according to claim 2, characterized in that said casting (R1) constitutes the lower half-casing peripherally inserted in said container (6), suitable for receiving the casting (R2) of the upper half-casing.

7. Mold according to claims 5,6, characterized in that the impression (8) of the core box, suitable for forming the core (1) for a foundry model, is determined between two half-casings (R1, R2) in mouldable resin.

8. False core, according to claim 4, characterized in that it is made of polyurethane resin cast in the impression (5) of a core box obtained by layering sheets of paper (C) coated with heat-sensitive adhesive (A) .

9. Core, according to the method of claim 3, characterized in that it is formed of silica sand advantageously mixed with form-phenolic resin and related catalysts in the impression (8) of a core box (R1, R2) in polyurethane resin with additives.