NO803671L

NO803671L - PROCEDURE AND DEVICE FOR COMPRESSING FORM MATERIAL

Info

Publication number: NO803671L
Application number: NO803671A
Authority: NO
Inventors: Hans Tanner; Kurt Fischer
Original assignee: Fischer Ag Georg
Priority date: 1979-04-04
Filing date: 1980-12-04
Publication date: 1980-12-04
Also published as: WO1980002121A1; DK516380A; CH640757A5; BR8008172A; ZA801794B; AU545573B2; JPS56500362A; SU1019994A3; EP0017131A1; AU5989880A

Abstract

Formraateriale (9) rystes tii"en bestemt høyde på en modellplate (1) med modell (2) som er omrammet av en. - formkasse (3) og en fyllramme (4).Et hulrom (10) hvori et brensel antennes,dannes ved påsetning av en tildekning (8). Ved den hurtige forbrenning dannes et trykkstt som sammenpakker fcrm-materialet. Den derved dannede trykkgass kan ved hjelp av en blender (24) eller et spjeld (36) avspennes styrt eller regulert slik at en homogent sammenpakket støpe-form dannes i løpet av kort.tid.Mold material (9) is shaken to a certain height on a model plate (1) with model (2) framed by a mold box (3) and a filling frame (4). A cavity (10) in which a fuel is ignited is formed. by the application of a cover (8), the rapid combustion forms a pressure rod which compresses the molding material. mold is formed in a short time.

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for sammenpakning av formmateriale, spesielt av støperiformmateriale, som angitt i krav l's overbegrep. Oppfinnelsen angår likeledes en innretning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 5's overbegrep. The invention relates to a method for packing mold material, in particular mold material, as stated in the preamble of claim 1. The invention also relates to a device for carrying out the method according to claim 5's preamble.

Slike fremgangsmåter oppviser økonomiske fordeler overfor mekaniske fremgangsmåter (rysting, stamping) fordi det er mulig å fremstille f.eks. støpeformer eller kjerner ved hjelp av enkle tekniske midler. En dosert mengde formmateriale blir ganske enkelt rystet på modellen eller i en kjerneboks, hvorefter trykkstøt fra en gass ferdigsammenpakker formmaterialet. Trykkstøtet kan tilveiebringes ved hjelp av en slaglignende innslipping av en høytrykksgass i hulrommet eller ved en hurtig forbrenning av brennbare gasser i hulrommet. Ryste- og pressanordninger kan dermed sløyfes. Such methods show economic advantages over mechanical methods (shaking, tamping) because it is possible to produce e.g. molds or cores using simple technical means. A metered amount of molding material is simply shaken on the model or in a core box, after which a pressure shock from a gas completely packs the molding material together. The pressure shock can be provided by means of an impact-like introduction of a high-pressure gas into the cavity or by a rapid combustion of combustible gases in the cavity. Shaking and pressing devices can thus be bypassed.

En fremgangsmåte og en innretning av den sistnevnteA method and a device of the latter

type er beskrevet i US patentskrift 3170202. Med denne innretning kommer imidlertid de trykkgasser som dannes ved forbrenning av et brensel, uregulert ut i atmosfæren via åpninger i flensen mellom brennkammer og fyllramme, og dette er sunnhetsmessig betenkelig. Mens gassene kommer ut, trykkoppheves disse, og trykket i brennkammeret synker, hvorved den samlede gjennomgangsflate for disse åpninger ikke kan forandres for en gitt anordning. type is described in US patent 3170202. With this device, however, the pressurized gases that are formed by burning a fuel escape unregulated into the atmosphere via openings in the flange between the combustion chamber and the filler frame, and this is a health concern. While the gases are coming out, they are depressurized, and the pressure in the combustion chamber drops, whereby the overall passage surface for these openings cannot be changed for a given device.

Det har nu vist seg at trykkopphevelsen hhv. trykksenk-ningen varer for lenge, f.eks. 10 sekunder, når den samlede gjennomgangsflate er for liten, slik at de vanlige takt-tider ikke kan overholdes i flere tilfeller. Dersom imidlertid den samlede gjennomgangsflate gjøres større, kan det minste trykk som er nødvendig for å oppnå en god sammenpak-ning, ikke nås. Dessuten er i et slikt tilfelle trykkopp-hevelsesforløpet. for steilt, og bare defekte støpeformer kan fremstilles som oppviser en istykkerreven formbakside og en over formtverrsnittet målt forskjellig sammenpakning som fører til utilfredsstillende støpegodsoverflater. It has now been shown that the depressurization or the pressure drop lasts too long, e.g. 10 seconds, when the total passage area is too small, so that the usual cycle times cannot be observed in several cases. If, however, the overall passage surface is made larger, the minimum pressure that is necessary to achieve a good compaction cannot be reached. Moreover, in such a case the pressure-swelling process is too steep, and only defective castings can be produced that exhibit a torn-up mold backside and a different compaction measured across the mold cross-section, which leads to unsatisfactory casting surfaces.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte og en innretning som ikke er beheftet med de ovennevnte ulemper. Fremfor alt skal derved en god, homo- gen sammenpakning og formhardhet og dessuten en jevn formbakside oppnås, hvorved trykkavspenningen til atmosfæretrykk er tilstrekkelig kort. The invention aims to provide a method and a device which is not affected by the above-mentioned disadvantages. Above all, a good, homogenous compaction and form hardness must thereby be achieved, and also a uniform form back side, whereby the pressure relaxation to atmospheric pressure is sufficiently short.

Denne oppgave løses ved hjelp av de karakteriserende trekk ifølge kravene 1 og 5. This task is solved using the characterizing features according to requirements 1 and 5.

Utførelsesformer fremgår av de øvrige patentkrav.Embodiments appear from the other patent claims.

Det er nu mulig å- regulere hhv. å bestemme trykkfor-løpet for den angjeldende drift slik at også kortere takt-tider kan overholdes. Derved kan trykkavspenningen styres eller også reguleres ved hjelp av tilbakekoblede måleappa-rater. Derved unngås en løsning av de ved den foreliggende fremgangsmåte fremstilte støpeformer, spesielt på formens bakside, som følge av en uegnet avspenning av gassen. It is now possible to regulate or to determine the pressure sequence for the relevant operation so that even shorter cycle times can be observed. Thereby, the pressure relaxation can be controlled or regulated using feedback measuring devices. Thereby, a loosening of the molds produced by the present method is avoided, especially on the back side of the mold, as a result of an unsuitable relaxation of the gas.

Utførelseseksempler av oppfinnelsesgjenstanden er nedenfor nærmere beskrevet under henvisning til tegningen. Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawing.

På denne viserOn this shows

Fig. 1 et vertikalsnitt gjennom en første utførelses-form av en innretning ifølge oppfinnelsen for sammenpakning av formsand, med et styreorgan i en gassutslippsåpning, Fig. 2 styreorganet ifølge Fig. 1 i større målestokk, Fig. 1 a vertical section through a first embodiment of a device according to the invention for compacting molding sand, with a control device in a gas discharge opening, Fig. 2 the control device according to Fig. 1 on a larger scale,

Fig. 3 et delsnitt av en annen utførelsesform,Fig. 3 a partial section of another embodiment,

Fig. 4 et delsnitt av en tredje utførelsesform ogFig. 4 a partial section of a third embodiment and

Fig. 1 et trykk-tids-diagram.Fig. 1 a pressure-time diagram.

På Fig. 1 er vist en modellplate 1 med en modell 2. To rammer, en formkasse eller formramme 3 og en fyllramme 4 hvori en dosert mengde formmateriale 9 rystes på modellen 2, ligger an mot modellplaten 1. Derefter påsettes en hette-formig tildekning 8 som sammen med formkassen 3, fyllrammen 4 og modellplaten 1 danner et hulrom 10. Fig. 1 shows a model plate 1 with a model 2. Two frames, a mold box or mold frame 3 and a filling frame 4 in which a dosed amount of mold material 9 is shaken on the model 2, lie against the model plate 1. Then a hood-like cover is attached 8 which together with the mold box 3, the filling frame 4 and the model plate 1 form a cavity 10.

Oppfinnelsen er nedenfor beskrevet ved hjelp av en maskin i overensstemmelse med eksplosjonsprosessen, men den kan selvfølgelig anvendes i forbindelse med alle maskiner som kan frembringe et gasstrykkstøt. The invention is described below using a machine in accordance with the explosion process, but it can of course be used in connection with all machines that can produce a gas pressure shock.

En første ledning 11 for tilførsel av et brensel og dessuten eventuelt en annen ledning 13 for tilførsel av et oxydasjonsmiddel strekker seg gjennom tildekningens 8 øvre del. Mellom ledningene 11 og 13 er et tennelement 12 i form av en tennplugg innsatt i foretrukket stilling. Det eksplosjonslignende trykkstøt dannes på grunn av tenningen av brenslet og er tilstrekkelig til å fortette formmaterialet 9 slik at det er ferdig for støping. A first line 11 for the supply of a fuel and, in addition, possibly another line 13 for the supply of an oxidizing agent extends through the upper part of the cover 8. Between the wires 11 and 13, an ignition element 12 in the form of a spark plug is inserted in the preferred position. The explosion-like pressure shock is formed due to the ignition of the fuel and is sufficient to densify the mold material 9 so that it is ready for casting.

I en sidevegg 18 av tildekningen 8 er et trykkstyre-organ 19 bygget inn i en gassutslippsåpning 20 og tjener til styrt senkning av det trykk som dannes ved forbrenn-ingen av brenselblandingen i hulrommet 10. Alt efter hul-rommets 10 størrelse kan flere styreorganer 19 være anordnet for senkning av trykket. En utslippsledning 21 står i forbindelse med alle utslippsåpninger 20 og oppsamler avgassene. In a side wall 18 of the cover 8, a pressure control device 19 is built into a gas discharge opening 20 and serves for the controlled lowering of the pressure that is formed by the combustion of the fuel mixture in the cavity 10. Depending on the size of the cavity 10, several control devices 19 be arranged for lowering the pressure. An emission line 21 is in connection with all emission openings 20 and collects the exhaust gases.

Ifølge Fig. 2 er en av en fjær 26 belastet blender 24 for det selvstyrende utformede styreorgan 19 forsynt med en boring 25, idet dette er anordnet i en hettelignende tildekning 8 (Fig. 1). Fjæren 26 er innestengt av en hylse 30 som er forsynt med en boring 31 og skrudd inn fra side-veggens 18 ytterside, og av blenderen 24. Eksplosjons-trykket trykker blenderen 24 først mot en avtettende anslags-skulder 32 mot fjærvirkningen, slik at bare boringen 25 blir tilbake som gassutløpsåpning gjennom hvilken gassen kan unn-slippe. Efter at trykket i hulrommet 10 har sunket til en bestemt verdi, trykker fjæren 26 blenderen 24 inn i hulrommet, hvorved utslippsåpningen 20 blir større slik at trykket hurtigere kan synke. According to Fig. 2, an aperture 24 loaded by a spring 26 for the self-steering designed control member 19 is provided with a bore 25, this being arranged in a cap-like cover 8 (Fig. 1). The spring 26 is enclosed by a sleeve 30 which is provided with a bore 31 and screwed in from the outside of the side wall 18, and by the blender 24. The explosion pressure first presses the blender 24 against a sealing abutment shoulder 32 against the spring action, so that only the bore 25 remains as a gas outlet opening through which the gas can escape. After the pressure in the cavity 10 has dropped to a certain value, the spring 26 presses the blender 24 into the cavity, whereby the discharge opening 20 becomes larger so that the pressure can drop more quickly.

Bortsett fra boringen 25 og utettheter mellom delene 1, 3, 4, 8 kan hulrommet stenges. Et trykkavspcnningsforsøk uten forholdsregler ifølge oppfinnelsen er vist ved kurven a-b-c-d på Fig. 5. Fra trykktoppen a som her ligger ved ca. Apart from the bore 25 and leaks between the parts 1, 3, 4, 8, the cavity can be closed. A pressure relaxation test without precautions according to the invention is shown by the curve a-b-c-d in Fig. 5. From the pressure peak a which is here at approx.

6 bar (absolutt), faller trykket på hyperbellignende måte. først sterkt, hvorved det asymptotisk nærmer seg horisontalen. Det har vist seg at ved et plutselig trykkfall ifølge kurven a-b-c-é er formmaterialets tetthet innen visse områder lavere enn ved langsom avspenning fordi gassen som.befinner seg i formmaterialet, avspennes for hurtig og derved igjen oppblåser dette i en viss grad og fører til en løsning. Formenes kvalitet ble vesentlig forbedret ved et på forhånd gitt tids-rom av minst 0,5 sekunder, fortrinnsvis 1 sekund, for av spenningen til atmosfæretrykk under størrelsesøkningen av utslippsåpningen 20. 6 bar (absolute), the pressure drops in a hyperbolic fashion. first strongly, whereby it asymptotically approaches the horizontal. It has been shown that in the event of a sudden drop in pressure according to the curve a-b-c-é, the density of the molding material within certain areas is lower than with slow relaxation because the gas which is in the molding material is relaxed too quickly and thereby inflates this again to a certain extent and leads to a solution. The quality of the molds was significantly improved by a previously given time period of at least 0.5 seconds, preferably 1 second, for the tension to atmospheric pressure during the size increase of the discharge opening 20.

Ved kontinuerlig avs<p>enning av gassene i hulrommet 10 via boringen 25 følger trykket kurven a-b-c-d. Det mulig-gjøres ved o<p>pfinnelsen ved et bestemt trykknivå å la den videre avspenning forløpe hurtigere enn hva som ville ha vært til-fellet uten spesielle forholdsregler. When the gases are continuously released in the cavity 10 via the bore 25, the pressure follows the curve a-b-c-d. The invention makes it possible at a certain pressure level to allow the further relaxation to proceed more quickly than would have been the case without special precautions.

De stiplede kurver b-e og c-e ifølge Fig. 5 viser toThe dashed curves b-e and c-e according to Fig. 5 show two

av disse trykknivåer b og c, hvorved kurven c-e er dårlig valgt da det derved dannes et ustabilt sted ved punktet c under trykkfallet og som kan føre til opphvirvlinger, og fordi dessuten trykkfallet finner sted for hurtig, i løpet av under 0,5 sekunder, innen området c-e. Det er derfor også å anbefale at frigivelsen hhv. størrelsesøkningen av utslippsåpningens 20 tverrsnitt tidsmessig finner sted lineært. of these pressure levels b and c, whereby the curve c-e is poorly chosen as an unstable place is thereby formed at point c below the pressure drop and which can lead to eddies, and also because the pressure drop takes place too quickly, within less than 0.5 seconds, within the area c-e. It is therefore also recommended that the release or the increase in size of the cross-section of the discharge opening 20 in terms of time takes place linearly.

Ved valg av punktet b som trykknivå for åpning av ventilen 19 fås en mykere overgang fra kurven a-b, den første fase, til kurven b-e, den annen fase, hvorved intet knekkpunkt og ingen for hurtig avspenning oppstår. By choosing the point b as the pressure level for opening the valve 19, a smoother transition is obtained from the curve a-b, the first phase, to the curve b-e, the second phase, whereby no breaking point and no too rapid relaxation occurs.

Fjæren 26 begynner ved punktet b ifølge diagrammet å trykke blenderen 24 bort, slik at avgassgjennomgangsflaten gradvis blir større, hvorved intet knekkpunkt kan opptre. Tidsrommet a-b bør gunstig ligge mellom 0,5 og 1,5 sekunder for at på den ene side en takttid av f.eks. 3 sekunder skal kunne overholdes og på den annen side en for hurtig avspenning av gassen unngås. Avspenningen til atmosfæretrykk for-løper ifølge oppfinnelsen langs kurven a.-b-e, hvorved avsnittet b-e her forløper temmelig lineært i løpet av en tid av ca. 1,5 sekunder og tilnærmet danner en tangent til kurve-avsnittet a-b-c. Det gis reguleringsmuligheter for trykkav-spenningsforløpet ved hjelp av forskjellige boringer 25, 31, fjærer 26 og fjærlengder. For eksempel ville en sterkere fjær forskyve punktet b, hvorved gassutslippåpningen blir større, mot venstre i diagrammet. The spring 26 begins at point b according to the diagram to push the blender 24 away, so that the exhaust gas passage surface gradually becomes larger, whereby no breaking point can occur. The time interval a-b should preferably lie between 0.5 and 1.5 seconds so that, on the one hand, a tact time of e.g. 3 seconds must be met and, on the other hand, a too rapid release of the gas must be avoided. The relaxation to atmospheric pressure proceeds according to the invention along the curve a.-b-e, whereby the section b-e here proceeds rather linearly during a time of approx. 1.5 seconds and approximately forms a tangent to the curve section a-b-c. Regulation options are provided for the depressurization-de-tension process by means of different bores 25, 31, springs 26 and spring lengths. For example, a stronger spring would shift point b, whereby the gas discharge opening becomes larger, to the left in the diagram.

Boringen 25 i blenderen 24 er ikke ubetinget nødvendig. Uten boring er blenderen 24 en tetningsplate som f.eks. også kan være et rettvinklet metallblikk som bare er spent fast The bore 25 in the blender 24 is not absolutely necessary. Without drilling, the blender 24 is a sealing plate such as e.g. can also be a right-angled metal sheet that is simply clamped

på én side. Trykkfallet over avsnittet a-b ville da forløpe on one side. The pressure drop across section a-b would then proceed

noe mindre steilt. Avspenningen finner da bare sted mellom delene 1, 3, 4, 8 på grunn av kaldere vegger i hulrommet 10 somewhat less steep. The relaxation then only takes place between the parts 1, 3, 4, 8 due to colder walls in the cavity 10

og utettheter.and leaks.

På Fig. 3 er tildekningen 8 en flat plate. I utslippsåpningen 20 er et avstengningsspjeld 36 anordnet, og ifølge In Fig. 3, the cover 8 is a flat plate. In the discharge opening 20, a shut-off valve 36 is arranged, and according to

Fig. 4 er en støtventil 37 anordnet som kan beveges ved hjelp av ikke viste kammer, en slagsylinder eller en tann-stang 38. Sperreorganets 36 hhv. 37 bevegelseshastigheter kan styres eller reguleres ved hjelp av et sentralt styre-anlegg 39 eller ved hjelp av en prosessregnemaskin. Derved kan også andre avspenningshastigheter oppnås som f.eks. for-løper henimot null innen området for punktet e. Styrean-legget kan også være slik utformet at trykkforløpet er uav-hengig av veggens temperatur da denne kan oppvarmes efter lengre driftstider. Fig. 4 is a shock valve 37 arranged which can be moved by means of a chamber not shown, an impact cylinder or a toothed bar 38. The locking device's 36 or 37 movement speeds can be controlled or regulated with the help of a central control system 39 or with the help of a process calculator. Thereby, other relaxation rates can also be achieved, such as e.g. progresses towards zero in the area of point e. The control layer can also be designed in such a way that the pressure progression is independent of the temperature of the wall, as this can be heated after longer operating times.

Forløpet er f.eks. ved anvendelse av en eksplosjons-maskin slikt at et brensel, f .eks', jordgass innføres i hulrcmmet 10 via den første dyse 11 og et oxydasjonsmiddel, f.eks. luft eller oxygen, via den annen dyse 13 og blandes til en brensel-blanding, antennes ved hjelp av tennelementet 12 og derved bringes til forbrenning. Alt efter typen av det anvendte brensel kan brenselblandingen også dannes før den innføres i hulrommet, som antydet på Fig. 4. Luftoxygenet i hulrommet 10 kan imidlertid også være tilstrekkelig for for-brenningen, og dysen 13 er da unødvendig. The course is e.g. when using an explosion machine such that a fuel, e.g., natural gas is introduced into the cavity 10 via the first nozzle 11 and an oxidizing agent, e.g. air or oxygen, via the second nozzle 13 and mixed into a fuel mixture, ignited by means of the ignition element 12 and thereby brought to combustion. Depending on the type of fuel used, the fuel mixture can also be formed before it is introduced into the cavity, as indicated in Fig. 4. However, the air oxygen in the cavity 10 can also be sufficient for combustion, and the nozzle 13 is then unnecessary.

På den beskrevne måte kan ikke bare støperiformmateri-aler, men også andre kornformige materialer, sammenpakkes. In the described manner, not only mold materials, but also other granular materials, can be packed together.

Claims

1. Method for packing together form material, especially casting form material, where a dosed amount of form material is shaken into an essentially closable hollow space and then finished packing by means of a pressure shock from a gas, the gas being released after the maximum pressure has been reached , characterized in that a gas discharge opening is released or given an increased size during the relaxation of the gas.

2. Method according to claim 1, characterized in that the gas outlet opening, based on the maximum pressure, is released or increased when a preselectable pressure level has been reached, and that the relaxation of the gas to atmospheric pressure from the achievement of the preselectable pressure level and until atmospheric pressure has been reached lasts at least one and a half seconds . '

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the release or the size increase of the cross-section of the gas discharge opening (20) in terms of time takes place essentially linearly.

4. Method according to claims 1-3, characterized in that the pressure course for the relaxation shows two phases, of which the first phase proceeds in accordance with a hyperbolic-like curve from the maximum pressure (a) to the pre-selectable pressure (b) cg the second phase proceeds essentially linearly from the pressure level (b) until atmospheric pressure (e) has been reached (Fig. 5).

5. Device for carrying out the method according to claims 1-4, with a plate (1) for receiving the mold material with at least one frame (3,4) resting on it and with a cover (8) which together form a cavity (10) , and also with at least one gas discharge opening (20), characterized in that the cross-section of the discharge opening (20) can be changed by means of a control or regulating device (19,36,37).

6. Device according to claim 5, characterized in that the control or regulating member is a sealing plate (24) which works together with a spring (26) which, at a certain pressure level, displaces the sealing plate so that the discharge opening (20) is released.

7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that the sealing plate (24) has a bore (25), and that the discharge opening (20) is enlarged.

8. Device according to claims 5-7, characterized in that the control or regulating member is a shut-off valve (36) or a shock valve (37).

9. Device according to claims 5-8, characterized in that the discharge opening (20) is arranged in the flat or hood-shaped cover (8).

10. Application of the method according to claims 1-4 for foundry machines, whereby the pressure shock is formed by means of a rapid combustion of a combustible material or by opening a valve for a pressure vessel.