DE3511283A1 - Verfahren und vorrichtung zum verdichten von giessereiformstoffen - Google Patents

Description

zeichnet werden können:

Nach der ersten Art wird in diesen locker gehaltenen Bereichen während der Verdichtung die hohe Pakkungsdichte und damit das Verkleben der Formsandteilchen stark vermindert Der Sand wird, wie auf einem Luftkissen gleitend, den besonders unterversorgten Bereichen oder schwierig zugängigen Bereichen im Formrahmen zugeführt. Damit wird auch erreicht, daß sich keine geschlossene Verdichtungsfront aufbauen kann, die dann stellenweise offenbleibt. Auch wird der Aufbau der gefährlichen Sandbrücken über tiefliegenden Formballenbereichen in oder neben Modellen weitgehend verhindert. Gleichzeitig wird erreicht, daß die Brückenbildung von Anfang an vermieden oder bereits entstandene Brücken wieder zerstört werden und dadurch die gleichmäßige Versorgung der tiefliegenden Formballenbereiche mit Sand und Druck und damit die Vergleichmäßigung der Festigkeitsverteilung im gesamten Formballen erreicht wird.

Nach der zweiten Art wird das expandierende Gas in solcher Konzentration in partielle oder ausgewählte Bereiche des Formsandes eingebracht oder zur Wirkung gebracht, daß explosionsartig Löcher geschaffen werden und somit das Druckgas den Sand fördert und zufolge des dabei ausgeübten Druckes auch vorverdichtet. Nach der Erfindung sind somit bei der zweiten Art im Formsand an Stellen, in denen die übliche Verdichtung durch den von oben und außen einwirkenden Verdichtungsgeber erschwert ist, kleine "Vorverdichter" vorhanden.

Es sind jedoch auch Modifikationen zwischen beiden Arten verminderter Packungsdichte möglich. So wird eine in den Formsand eingeleitete Druckluft abhängig von deren Stärke, Art der Einbringung und Einwirkungszeit abgrenzbare Lockerbereiche schaffen. Auch durch ein brennbares oder verbranntes Gas lassen sich begrenzbare Lockerbereiche schaffen. Sofern dieses in starker örtlicher Konzentration in den Formsand eingeleitet und sofort gezündet wird, dann werden im Formsand explosionsartig stark ausgeprägte Löcher als zweite Art verminderter Packungsdichte erhalten und somit der Sand durch das Druckgas im Sand transportiert und verdichtet.

Sofern jedoch das verbrennbare Gemisch, beispielsweise Benzin, so in den Formsand eingebracht wird, daß es sich zunächst in gewisser Weise verteilt und erst dann gezündet wird, dann erfolgt eine nur schwache Verbrennung mit dem Ergebnis, daß die Sandkörnchen voneinander abheben und der Formstoff somit in einen verbessert fließfähigen Zustand gelangt.

Die Art und Menge des brennbaren oder verbrannten Gemisches, der Ort der Einbringung und der Wirkung, insbesondere auch der zeitlichen Wirkung, läßt somit vorherbestimmbare Bereiche des Lockerungszustandes und somit entsprechender Fließfähigkeit des Formsandes schaffen.

Zusätzlich zu diesen Maßnahmen kann dem expandieren Gas innerhalb des Formsandes eine die Fließfähigkeit des Formsandes bestimmende Richtung gegeben werden. So wird in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung als besonders vorteilhafte Maßnahme vorgeschlagen, daß dem expandierenden Gas innerhalb des Formsandes eine Einströmrichtung gegeben wird, die eine dem Schwierigkeitsgrad der Modellbelegung oder Modellausführung entsprechende Bewegungsrichtung des Formsandes begünstigt.

Es ist ein entscheidendes Merkmal der Erfindung, daß die Lockerbereiche nur kurzzeitig bestehen und im Verlaufe, jedenfalls bis zum Ende des Verdichtungsvorganges wieder beseitigt sind. Andernfalls würden im Innern des Formbaliens wiederum Verdichtungsungleichmäßigkeiten verbleiben.

Die erfindungsgemäße Lösung, während der Verdichtung durch den Verdichtungsgeber durch ein Gas in dem sich verdichtenden Formsand ausgewählte Zonen verminderter Packungsdichte zu schaffen, ist bei den verschiedenen Arten der bekannten Verdichtungsgeber möglich. Sofern der Verdichtungsgeber aus einer Luftdruck-Impulseinrichtung besteht, dann ist es in den meisten Fällen vorteilhaft, als expandierendes Gas zur Schaffung der lockeren Bereiche im Formsand Druckluft zu wählen und diese, wenn möglich, von der Druckluft des Verdichtungsgebers abzuleiten. Sofern somit der Verdichtungsgeber ein Gas ist oder mit einem solchen betrieben wird, dann soll vorteilhaft auch das in den Formsand einzuleitende Gas zur Schaffung der Lockerzonen artgleich sein. Es kann somit, sofern der Verdichtungsgeber aus einer Verbrennungskraft-Impulseinrichtung besteht, auch zur Schaffung der lockeren Bereiche im Formsand eine Verbrennungskraft-Impulseinrichtung vorhanden sein.

Es können die Impulseinrichtungen zur Schaffung der Lockerbereiche im Formsand von den Impulseinrichtungen zur Verdichtung des Formsandes abgeleitet sein. Dies hat den Vorteil, daß die Zeitpunkte ihrer Wirkung genau einander abgestimmt werden können, weil, wie vielfach vorerwähnt, die lockeren Bereiche im Formsand nur in dem Zeitraum der Verdichtungsarbeit geschaffen und am Ende der Verdichtungsarbeit nicht mehr vorhanden sind.

Sofern als Verdichtungsgeber eine Preß- und / oder Rüttelvorrichtung angewendet wird, dann ist es in vielen Fällen vorteilhaft, als expandierendes Gas Druckluft zu verwenden, weil die Druckluft in der Regel auch zum Antrieb der Preß- und / oder Rüttelvorrichtung dient und, da das Pressen und Rütteln sich über einen Zeitraum von einigen Sekunden erstreckt, durch Anwendung von Druckluft die Lockerbereiche im Formsand während der Verdichtung über den entsprechend hier längeren Zeitraum der Verdichtung erhalten werden.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt einer Formeinrichtung,

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Formeinrichtung,

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch eine weiterhin abgewandelte Formeinrichtung,

Fig. 4 einen Teilausschnitt des Formrahmens mit Luftdruckkammer,

Fig. 5 die Seitenansicht eines Druckluft-Verteilers im Formsand,

Fig. 6 einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Formeinrichtung,

Fig. 7 einen horizontalen Schnitt durch einen Füllrahmen mit Explosionskammern,

Fig. 8 einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Formeinrichtung,

Fig. 9 einen horizontalen Schnitt durch einen Formrahmen und Druckgasleitung,

Fig. 10 einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Formeinrichtung.

Die in Fig. 1 beispielhaft beschriebene Druckluft-Impulsformmaschine besteht aus der Modellplatte 1 mit einem oder mehreren Modellen 2, dem Formrahmen 3, dem aufsitzenden Füllrahmen 4, in der erfindungsgemä-

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ßen Ausführung als Doppelrahmen mit einer ringsum- Lockerbereiches gleitet der Sand — wie durch Pfeile 22

laufenden Innenwand 5. Innenwand 5 ist mit Längs- angedeutet — verstärkt in die kritischen Randbereiche

schlitzen 6 versehen, kann aber in anderer Ausführung 19, wo es zu erheblich verbesserten Festigkeiten kommt,

auch mit einer Vielzahl von Bohrungen perforiert aus- Der Formrücken bewegt sich als Folge der Verdich-

geführt sein. Der Formraum wird durch den Druckkam- 5 tung aus der Position 15 in die Position 23. Der Sand

merboden 7 abgeschlossen. Ein großflächiger Durchlaß gerät somit am Ende des Verdichtungsweges aus dem

8 für das impulsauslösende Medium ist in Ruhestellung Wirkbereich der Einblasschlitze heraus und kann damit

mit einem großflächigen Ventil 9, das in diesem Beispiel durch den anhaltend wirkenden Verdichtungsdruck 18

als einfaches Tellerventil angenommen ist, durch eine letztendlich dichtgedrückt werden. Im Formballen

pneumatisch oder hydraulisch wirkende Anpreßvor- 10 eventuell verbliebene Lockerbereiche werden beseitigt,

richtung 10 luftdicht verschlossen. Die Druckkammer 11 Es ergibt sich, daß die Vorrichtungen zur Auflockerung

ist durch das Gehäuse 12, in das die Druckluftzuleitung zu Verdichtungsbeginn oder während der Verdichtung

13 mündet, gebildet. Der Druckluftstrom 14 entstammt in den Sand hineinragen, gegen Ende der Verdichtung

der Druckluftversorgung der Gießerei oder einer be- jedoch freigelegt oder auf andere Weise wirkungslos

sonderen Kompressorenstation. 15 gemacht sind.

In der Druckkammer 11 sind vor Auslösen des Ver- Für den Erfolg der Vorrichtungen ist eine genaue dichtungsvorganges zum Beispiel 3 bis 5 bar Druck ge- Abstimmung der Größe und Ausdehnung der Lockerspeichert. Das Tellerventil 9 wird durch Auslösen der bereiche auf die Gegebenheiten der Gußproduktion Anpreßvorrichtung 10 hochgerissen. Die Druckluft notwendig. Die Ausdehnung der ringsumlauf enden Lokschlägt in wenigen Millisekunden auf den Formrücken 20 kerzone 24 wird u. a. durch die Viskosität des Druckga-15. Der lose geschüttete Formsand 16 wird zunächst im ses, den Druck und die Schlitzbreite bestimmt. Die Bereich 17 des Formrückens durch den Luftschlag zu- Schlitzbreite kann nach dem Schwierigkeitsgrad der sammengeschoben und dort bereits erheblich verdich- Modellbelegung 2 und der Höhe des Formkastens 3 tet. Diese Verdichtungsfront 17 wird durch den ständig bestimmt oder verändert werden. Die Schlitzbreiten fortwirkenden Verdichtungsdruck 18 verstärkt, bis sie 25 sollen zum Beispiel für den Durchtritt der heißen Brennim Augenblick des Aufschiagens auf Modell 2 und Mo- gase der Verbrennungskraft-Impulsformmaschine sehr dellplatte 1 durch Rückstau des Formstoffes zur End- viel enger ausgebildet sein als für die kalte Luft einer verdichtung führt. Aus diesem Verdichtungsablauf ist Druckluft-Impulsformmaschine. Unangemessen breite der besondere Nachteil der Formsandverdichtung auf Schlitze könnten das Gas zu weit in den Formballen Impulsformmaschinen zu erkennen, indem nämlich die 30 hineinpressen und die gesamte Form zerstören, durch den Luftschlag bereits erheblich vorverdichtete Um die Ausbreitung der Lockerzonen, insbesondere Verdichtungsfront 17 beim Auf treffen auf das Modell 2 in kleineren Sandformen, sicher begrenzen zu können, wieder aufgebrochen werden muß, damit die kritischen haben sich besondere Umlenkvorrichtungen für den Ausformbereiche 19 überhaupt mit Sand und dem erfor- eindringenden Gasstrom als wirkungsvoll erwiesen. Bei derlichen Druck zu seiner Verdichtung versorgt werden 35 kleineren Sansformen sollte das Lockerungsmedium können. Das Aufbrechen vernichtet wertvolle Verdich- weniger in die Formballenmitte gerichtet sein, als vieltungsenergie und führt zudem zum Aufbau von absper- mehr auf eng begrenztem Raum entlang der Füllrahrenden Sandbrücken 20, die das Ausformen der Ballen- menwand als Druckluftschleier geführt werden. Eine bereiche 19 zusätzlich erschweren. So kommt es, daß an derartige Anordnung zur Strömungslenkung ist in Fig. 2 der verdichteten Sandform direkt über dem Modell 2 40 dargestellt.

beispielsweise 30 N/cm² Druckfestigkeit gemessen wer- Der Füllrahmen 4 ist auch in diesem Beispiel doppel-

den, in den unterversorgten Bereichen 19 hingegen nur wandig ausgeführt. Die Innenwand 25 besteht aus einem

5 N/cm². Diese krassen Dichte- und Festigkeitsunter- ringsumlaufenden, dichten Bauteil und weist an ihrem

schiede sind der Qualität des späteren Gußstückes au- unteren Rand einen ringsumlaufenden Spalt 26 auf. Das

ßerst abträglich. 45 zwischen den Wänden 4 und 25 einströmende Gas 15

Während der Verdichtung wird Druckluft oder ein wird durch eine ebenfalls ringsumlaufende Umlenkleiste anderes expandierendes Gas gezielt in solche Bereiche 27, die mit den Teilen 4 und 25 starr verbunden ist, in des verdichtenden Formsandes eingeleitet und im Inne- einer verhältnismäßig schmalen Zone — wie durch ren des Formballens dort Lockerbereiche aufgebaut Pfeile 28 gezeigt — an der Wand 25 eng anliegend nach und aufrechterhalten, wo sie in besonderem Maße zur 50 oben gerichtet geführt. Der Wirkbereich dieser Anord-Verbesserung der Formsandbeweglichkeit während der nung kann durch die Spaltbreite zwischen Wand 25 und Verdichtung beitragen können. In diesen locker gehalte- Umlenkleiste 27 recht genau eingestellt werden. Auch nen Bereichen wird während der Verdichtung das Ver- bei dieser Anordnung ist sicherzustellen, daß der Formkleben der Formsandteilchen verhindert. Der Sand wird rücken 23 nach der Verdichtung möglichst nahe oder wie auf einem Luftkissen gleitend den besonders unter- 55 auch unterhalb der Oberkante der Umlenkleiste 27 zu versorgten Bereichen 19 zugeführt. Damit wird auch liegen kommt.

erreicht, daß sich keine geschlossene Verdichtungsfront Versuche haben gezeigt, daß kalte Druckgase, wie

17 aufbauen kann, die dann offen bleibt und damit auch Druckluft, gelegentlich nicht schnell genug über die

den Aufbau der gefährlichen Sandbrücken 20 weitge- Oberkante der Innenwand 25 in den Zwischenraum zum

hend verhindert. Nach dem Ausführungsbeispiel in 60 Füllrahmen 4 einfließen können und die Auflockerungs-

Fig. 1 dringt die komprimierte Luft sofort nach öffnen wirkung nicht früh genug beginnt. Dann haben inner-

des Ventils 9 — durch Pfeile 21 angedeutet — in den halb des Formballens bereits die nachteiligen Vorver-

Zwischenraum des doppelwandigen Füllrahmens 4 und dichtungen eingesetzt, was sich in einer verminderten

5 ein und über die Schlitze 6 ringsumlaufend seitlich in Ausformgüte der kritischen Formbereiche 19 äußert,

den Formsand. Nahe der gesamten Innenwand des Füll- 65 Diesem Nachteil kann in einigem Ausmaß durch Ver-

rahmens 5 wird der Sand während des überwiegenden größerung des Einlaßspaltes zwischen Oberkante der

Teils der Verdichtung locker gehalten, wobei die Wand- Innenwand 5 oder 25 und dem Druckkammerboden

reibung nahezu ausgeschaltet bleibt. Entlang dieses oder auch durch eine Schrägstellung der Innenwand 25

ίο

begegnet werden, so daß das durch die Ventilöffnung 8 einströmende Gas einen leichteren Zutritt 21 hinter die Innenwand 25 findet.

Insbesondere bietet das erfindungsgemäße Verfahren weitere Möglichkeiten, die sich für eine recht genaue zeitliche Steuerung der Auflockerungsvorgänge eignet. Eine entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt.

Die Vorrichtung nach Fig. 3 arbeitet mit getrennten Druckluftzuführungen für den Verdichtungsdruck 18 und dem Auflockerungsdruck 29. Das zur örtlich begrenzten Auflockerung der Forminnenbereiche benötigte Druckgas wird über das Schnellventil 30 der Ringleitung 31 zugeführt. Diese Anordnung zeichnet sich durch eine hohe Anpassungsfähigkeit an wechselnde Betriebsbedingungen aus. So kann der Auflockerungsdruck bereits kurz vor Beginn der Impulsverdichtung aufgebracht werden. Die Auflockerungsluft kann zum Beispiel dem Druckkessel entnommen werden, so daß

Fig. 4 zeigt, daß die Ringleitung 31, die Luftdruck führt, in Kanäle 35, 35a mündet, die schräg nach oben gerichtet sind.

Fig. 5 zeigt einen Druckluftverteiler, bestehend aus einem Zylinder, in den die Leitung 32 einmündet und der an seiner zylindrischen Wandung mit zahlreichen Durchbrechungen 36,36a und so weiter versehen ist.

Die hier beschriebenen Lockerungseinrichtungen wurden am Beispiel einer Luftdruck-Impulsformmato schine erläutert. Es liegt jedoch im Sinne der Erfindung, derartige Vorrichtungen auch auf anderen Maschinen, wie z. B. Rüttel- oder Schieß-Preß-Formmaschinen einzusetzen. Kräftige Druckluftstöße in das Innere einer preßverdichteten Sandform während des Verdichtungs-Vorganges haben eine erhebliche Vergleichmäßigung der Formeigenschaften gezeigt. Eine solche Preßformmaschine ist in Fig. 6 dargestellt. Sie hat eine Preßplatte 35, die durch eine Kolbenstange 38 auf den im Füllrahmen und im Formrahmen befindlichen Formsand in an-

beide Luftdrücke identisch sind. Während der Verdich- 20 gegebener Pfeilrichtung 39 gepreßt wird und somit die tung steigt der Verdichtungsdruck 18 bis zur Höhe des Verdichtung auf mechanischem Wege erreicht. Lockerungsdruckes in der Ringleitung 31 an, so daß die Die Ringleitung 31 führt ein verbrennbares Gas, das

Druckdifferenz im Verlaufe der Verdichtung ständig über die Zuleitungen 14 in den Formstoff geleitet und kleiner und schließlich Null wird. Damit kann die Locke- innerhalb des Formstoffes gezündet wird. Es können rungswirkung gegen Verdichtungsende aufgehoben 25 entsprechende Rückschlagventile vorhanden sein, werden, was sich in bestimmten Einsatzfällen als vorteil- Fig. 7 zeigt die Lösung, daß über den Umfang des

Füllrahmens 4 verteilt zylindrische Kammern 41, 41a, 416 usw. vorhanden sind, in die expandierbare Gemische eingebracht werden. Sie werden entweder innerhalb dieser zylindrischen Kammern gezündet oder durch die Kanäle 35,35a in den Formsand geleitet und

durch an der Innenwandung des Füllrahmens vorhandene Zündkerzen 42,42a gezündet. Abhängig von der Art des verbrennbaren Gases, deren Zuführung, Konzentra-

haft herausstellt.

Das Beispiel einer Druckluft- Impulsverdichtung nach
Fig. 3 ist für eine ringsumlaufende doppelte Düsenreihe
und zusätzliche Bläser ausgelegt, die sich bei großen
Sandformen bewähren. Zusätzliche Bläser sind insbesondere dann von Vorteil, wenn mit mehreren und recht
hohen Modellen wie in Fig. 3 dargestellt, gearbeitet
werden soll. Auch tiefe Taschen in Modellen, die in Zentralbereichen der Modellplatte 1 angeordnet sind, kön- 35 tion und Zeitpunkt der Zündung kann der Lockerzunen mittels zusätzlich wirkender Bläser besser ausge- stand des im nahen Bereich befindlichen Formsandes formt werden. bestimmt werden. So können, wie in Fig. 7 dargestellt,

Der Bläser 32 ist in der hier vorgeschlagenen Ausbil- ausgeprägte Löcher 43,43a erhalten werden, dung mit einer Umlenkvorrichtung 33 versehen, die ei- Die Verdichtung mit einer Tast- und oder Rüttelvor-

nen zylindrischen Wirkbereich 34 nach oben gerichtet 40 richtung hat in vielen Fällen den Vorteil, daß, weil der bedingt. Es können jedoch auch weitere Ausführungs- Verdichtungsvorgang einige Sekunden beträgt, auch formen gewählt werden mit anderen Wirkgeometrien
und Wirkstärken. Die jeweilig optimale Ausführung ist
den Betriebserfordernissen anzupassen. Der Bläser 32
kann, wie in dem Ausführungsbeispiel Fig. 3 vorgeschla- 45
gen, mit der Ringleitung 31 verbunden oder auch eine
separate Druckluftversorgung mit eigener Steuerung
aufweisen. Insbesondere können durch die Verwendung
mehrerer Schnellventile die Wirkzeiten der verschiedenen Lockerungsvorrichtungen sehr kurz und auch ge- 50 gerichtet sind und entsprechend nach unten gerichtete staffelt arbeitend vorgesehen werden. Gas-Druckimpulse geben. Nach dem Ausführungsbei

spiel in Fig. 8 ragt der untere Bereich des doppelwandigen Füllrahmens keilartig in den Formrahmen 3 hinein,

der Lockerzustand während der Verdichtung entsprechend einige Sekunden betragen kann und somit entsprechend einfach steuerbar ist.

Fig. 8 zeigt die Lösung, daß der Füllrahmen 4 zumindest in seinem unteren Bereich doppelwandig ausgebildet ist. Nach Fig. 8 hat er die Außenwandung 4' und die Innenwandung 4". In seinem unteren Bereich ist die Wandung 4" mit Kanälen 35 versehen, die nach unten

Fig. 3 läßt erkennen, daß die Hauptbewegungsrichtungen 22 des Formsandes während der Verdichtung durch Art und Lage der verschiedenen Lockerungsvorrichtungen beeinflußt und damit eine durchgreifend verbesserte Verdichtungsgleichmäßigkeit erreicht werden kann.

Die nach Fig. 1 bis 3 vorgeschlagenen Vorrichtungen befinden sich im Bereich des Füllrahmens und sind mit diesem verbunden. Diese Bauart hat sich für viele Anwendungsfälle als ausreichend erwiesen, weil erkannt wurde, daß die Verdichtungsschwierigkeiten bereits zu Verdächtungsbeginn und somit insbesondere im Bereich des Füllrahmens vorprogrammiert werden. Es kann sich

so daß nach der Fertigstellung der Sandform und der Entfernung des Füllrahmens 4 an der Innenwand des Formrahmens im oberen Bereich ein keilförmiger Spalt verbleibt. Dieser keilförmige Spalt ist ohne Nachteil für die Gießform. Er bringt sogar den Vorteil, daß während oder nach dem Gießen die entstandenen Gase leichter aus dem Formsand abziehen können.

In dem vertikalen Bereich der inneren Wandung 4" des Füllrahmens sind ebenfalls Durchlaßöffnungen 35a und 356 vorhanden, die das Pressen des Formsandes durch den Preßstempel 37 begünstigen, weil im Bereich

jedoch auch im Einzelfall und insbesondere bei Einsatz 65 dieser Auslaßöffnungen durch das expandierende Gas hoher Sandformen als zweckmäßig erweisen, den Wirk- die Formsandpartikel eine geringe Packungsdichte erbereich der Lockerungsvorrichtungen bis in das Ober- halten und entsprechend sehr fließfähig sind, teil des Formrahmens 3 zu erweitern. Fig. 8 zeigt weiterhin, daß in der Wandung des Form-

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rahmens 3 Durchlaßöffnungen 44, 44a vorhanden sind, die nach unten weisen und somit nach unten gerichtete Gasdruck-Impulse geben, die in den Spalt zwischen den Modellen 2 und Innenwandung des Formrahmens geführt sind. Diese Gasimpulse können so bemessen sein, daß sie die Gleitfähigkeit des Formsandes stark verbessern. Sie können aber auch so bemessen sein, daß diese Gasimpulse den Formsand transportieren und dabei zugleich eine Vorverdichtung geben. Danach wird zusätzlich zu dem Verdichtungsgeber 37, der von oben und außen auf den Formsand einwirkt, im nahen Bereich der Modelle an schwierig erreichbaren Stellen ein zusätzlicher Transport des Formsandes und zugleich dessen Vorverdichtung erreicht. Auch hier sei bemerkt, daß diese Vorverdichtung in der Nähe des Modells beendet ist, bevor der gesamte, von dem Verdichtungsgeber ausgeübte Verdichtungsenddruck erreicht bzw. abgeschlossen ist. Die Durchlaßöffnungen 44 werden mit dem Druckgas versorgt durch hohle Leisten 45 und 45a, die über hohle Stempel 46 und 46a in den angegebenen Doppelpfeilrichtungen 47 und 47a im Akt der Formherstellung bewegt sind, damit während der Verdichtung durch den Verdichtungsgeber Gasimpulse die vorerwähnten Vorverdichtungen im nahen Bereich des Modells durchführen.

Die Fig. 9 zeigt im linken unteren Bereich, daß eine abgewinkelte, ein Gas führende hohle Leiste 49 an den Ecken des Formsandes Anwendung findet, damit im Bereich der Ecken angeordnete Durchlaßöffnungen 48, 48a ein expandierendes Gas in den Formsand einleiten können, weil gerade in den Ecken des Formrahmens die Formsandbewegung bei bisherigen Verdichtungsarten sehr schwierig ist. Die abgewinkelte Hohlleiste 49 ist ebenfalls in angegebener Doppelpfeilrichtung 50 an den Formrahmen 3 anpreßbar und von diesem wegzuziehen.

Fig. 10 zeigt die Lösung, daß der Füllrahmen ebenfalls hohlwandig ausgebildet ist und somit eine Druckkammer bildet und damit prinzipiell die in Fig. 8 dargestellte Ausbildung hat. Die Innenwandung 4" erweitert sich in Richtung von oben nach unten stark konisch. Dadurch wird erreicht, daß bei der Verdichtung des Formsandes durch den dargestellten Impuls-Verdichtungsgeber bei der Verdichtung und somit Wanderung des Formsandes von dem Füllrahmen in den Formrahmen zusätzlich zu der Auflockerung durch Druckgaseinwirkung eine Auflockerung durch die Erweiterung des Formraums im Füllrahmen erfolgt. Die Kombination der Verminderung der Packungsdichte während des Verdichtens zur Formgebung durch den sich erweiternden Formraum und zugleich in den Formsand eingeleitetes Druckgas ist besonders vorteilhaft.

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Claims (25)

1 Patentansprüche

1. Verfahren zum Verdichten von Gießereiformstoffen, wobei der Formstoff in eine Formeinrichtung aus ModeHeinrichtung mit einem oder mehreren Modellen, Formrahmen und Füllrahmen geschüttet oder pneumatisch eingebracht wird und nachfolgend mittels einem Verdichtungsgeber, bestehend aus einer Druckluft- oder Verbrennungskraft-Impulseinrichtung oder einer Preß- und / oder Rüttelvorrichtung verdichtet und dabei der gesamte oder überwiegende, im Füllrahmen vorhandene Formsand in den Formrahmen bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Verdichtung in örtliche Bereiche des sich verdichtenden Formstoffes ein expandierendes Gas eingebracht wird und dort Zonen verminderter Pakkungsdichte des Formstoffes geschaffen werden und im Verlaufe, jedenfalls am Ende der Verdichtung die Bereiche verminderter Packungsdichte beseitigt werden und die Packungsdichte den übrigen Bereichen gegenüber angeglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das expandierende Gas im Formsand Zonen mi ι Lufteinflüssen geschaffen werden, deren Stärke über die der benachbarten Bereiche hinausgehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das expandierende Gas im Formsand Zonen mit ausgeprägten Hohlräumen geschaffen werden und durch das Gas der Formsand transportiert und vorverdichtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als expandierendes Gas in den Formsand Druckluft eingeleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als expandierendes Gas in den Formsand ein brennbares oder ein verbranntes Gemisch aus beispielsweise Erdgas-Luft- bzw. Sauerstoff-Azythylen-Luft- bzw. Sauerstoff oder Benzin-Luft- bzw. Sauerstoff eingeleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare Gemisch in einem druckdichten Behälter oder mehreren druckdichten Behältern außerhalb des Füll- und / oder Formrahmens gezündet und das dadurch erhaltene Druckgas in den Formsand geleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare Gemisch in den Formstoff eingebracht und unmittelbar danach im Formstoff durch Zündung zur Verbrennung gebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem expandierenden Gas innerhalb des Formsandes eine vorherbestimmte Einströmrichtung gegeben wird, die eine dem Schwierigkeitsgrad der Modellbelegung oder Modellausführung entsprechende Bewegungsrichtung des Formsandes begünstigt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das expandierende Gas im Formsand gebildeten Zonen mit verminderter Pakkungsciüite überwiegend in Zonen angebracht warden, die oberhalb der Zwischenräume zwischen dem Modell und dem Formrahmen oder zwischen mehreren Modellen oder einer an einem Modell vorhandenen stark ausgeprägten Vertiefung liegen.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

nach Anspruch 1 mit einer Formeinrichtung, die aus einer Modellplatte und daran angebrachten Modellen, einem die Modelle umgebenden Formrahmen und einem oberhalb des Formrahmens angeordneten Füllrahmen und einer oberhalb des Füllrahmens angeordneten Verdichtungsgeber besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllrahmen und / oder der Formrahmen mit Öffnungen zum Einleiten eines Druckgases in den Formsand versehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Füllrahmen ein Innenrahmen angeordnet ist, der den Formsand aufnimmt, die Außenfläche des Innenrahmens zur Innenfläche des Füllrahmens einen Abstand hat und dadurch ein Gaskanal gebildet ist, weiterhin die Wandung des Innenrahmens mit einer Öffnung oder mehreren Öffnungen versehen ist, die den Gasdruck in den im Füllrahmen befindlichen Formsand leitet bzw. leiten.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Innenrahmens mit siebartigen Durchbrechungen versehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenrahmen an seiner Unterseite mit einer im wesentlichen umlaufenden Öffnungen und einer Leitfläche versehen ist, die das expandierende Gas in den Formsand in Richtung nach oben leitet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 mit einem Verdichtungsgeber, bestehend aus einer Druckluftoder Verbrennungskraft-Impulseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal zwischen dem Füllrahmen und dem Innenrahmen mit dem einen Gasdruck erzeugenden Verdichtungsgeber verbunden ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllrahmen und / oder der Formrahmen außen von einer druckdichten, ein Gas führenden Kammer belegt sind, die vielfache, durch die Wandungen des Rüllrahmens und / oder Formrahmens führende Leitungen aufweist, die in den Formsand münden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die das Gas führende Kammer durch eine mit dem Takt der Formherstellung gesteuerte Anpreßvorrichtung an die mit Durchlaßöffnungen versehene Wandung des Füll- und / oder Formrahmens anpreßbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die von den ein Gas führenden Kammern ausgehenden Abzweigungen bzw. Durchlaßöffnungen in den Wandungen des Füllrahmens und / oder Formrahmens in mehreren Höhenlagen angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Füllrahmen und gegebenenfalls in den Formrahmen von oben eine Leitung oder mehrere Leitungen münden, die ein Gas führen und in ihrem unteren Bereich mit einer Auslaßöffnung oder mehreren Auslaßöffnungen versehen ist bzw. sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Auslaßöffnung mit einer Umlenkeinrichtung versehen ist, die das Gas seitlich nach außen oder nach oben richtet.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung aus ei-

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nein nach oben offenen Napf besteht, in die die sehen diesen und der Formkastenwand geringer wird.

Leitung mündet. Damit ist es für den Formsand zunehmend schwieriger,

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch ge- die zwischenliegenden Räume mit ausreichendem Verkennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung aus ei- dichtungsdruck auszuformen und an diesen Stellen ausnem Hohlzylinder besteht, in die die Leitung mün- 5 reichende Festigkeiten zu entwickeln.

det und dessen zylindrische Wandung mit zahlrei- Heutige Formmaschinen können zwar sehr hohe Verdien Auslaßöffnungen versehen ist. dichtungsdrücke leisten, ohne aber damit auch eine

22. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge- gleichmäßige Formverdichtung zu erreichen. Es kommt kennzeichnet, daß der Füllrahmen in seinem unte- häufig vor, daß im Gegenteil mit steigendem Verdichren Bereich und seiner Innenseite eine vorzugswei- 10 tungsdruck der Maschine die Ungleichmäßigkeit der se umlaufende Gas-Druckkammer aufweist, die Packungsdichte der Sandkörner und damit auch die der nach unten gerichtete Auslaßöffnungen aufweist. Formfestigkeit in ein- und derselben Sandform zuneh-

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch ge- men. Ursachen sind die bei hohen Verdichtungsdrücken kennzeichnet, daß die an der Innenseite des Form- im Formsand über großflächigen und stark stauenden rahmens angeordnete Druckkammer mit den nach 15 Modellen verstärkt auftretenden Seitenkräfte, die zur unten gerichteten Auslaßöffnungen in den Form- Propfenbildung, das sind hochverdichtende Sandbrükrahmen hineinragt. ken über den zwischenliegenden Formbereichen führen

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch ge- und den Zutritt von Formstoff und Verdichtungsdruck kennzeichnet, daß der Füllrahmen über seine Höhe in die spaltenförmigen Bereiche erschweren. Damit hohlwandig ausgebildet ist und die inneren Wan- 20 wird insbesondere auch die Randverdichtung zwischen düngen, vorzugsweise über deren Höhe verteilt, in den Modellen und der Formkastenwand behindert, weil den Formsand mündende Durchlaßöffnungen für in dieser ringsumlaufenden Zone der Sandform der Verdas Druckgas haben. dichtungswirkdruck infolge der Reibung des Sandes an

25. Vorrichtung nach Anspruch 10 und gegebenen- der Formwand ohnehin abgeschwächt ist. Dann findet falls nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, 25 der Sandballen im Formkasten nicht ausreichend Halt, daß sich die inneren Wandungen des den Formsand was zu überaus gefürchteten Versatzerscheinungen aufnehmenden Füllrahmens in Richtung von oben führt. Tiefliegende Ballenteile sind häufig derart nach unten konisch erweitern. schlecht ausgeformt, daß sie bereits während des Modellziehens abreißen oder beim späteren Abguß nachBeschreibung 30 geben und Maßungenauigkeiten am Gußstück verursachen. Auch sind weitere Fehler, wie Kantenabrieb, Ero-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- sion und Penetration die Folge.

richtung zum Verdichten von Gießereiformstoffen, wo- Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, bei der Formstoff in eine Formeinrichtung aus Modell- Verfahren und Vorrichtungen zum Verdichten von Gieeinrichtung mit einem oder mehreren Modellen, Form- 35 ßereiformstoffen zu schaffen, bei der die Verdichtungsrahmen und Füllrahmen geschüttet oder pneumatisch gleichmäßigkeit innerhalb einer Sandform und damit eingebracht wird und nachfolgend mittels einem Ver- auch die Gußstückqualität durchgreifend verbessert dichtungsgeber, bestehend aus einer Druckluft- oder wird.

Verbrennungskraft-Impulseinrichtung oder einer Preß- Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren

und / oder Rüttelvorrichtung verdichtet und dabei der 40 zum Verdichten von Gießereiformstoffen, wobei der

gesamte oder überwiegende, im Füllrahmen Vorhände- Formstoff in eine Formeinrichtung aus Modelleinrich-

ne Formsand in den Formrahmen bewegt wird. tung mit einem oder mehreren Modellen, Formrahmen

Die Festigkeit von Gießereiformstoffen, insbesonde- und Füllrahmen geschüttet oder pneumatisch eingere bentonitgebundener Sandformen, wird durch Ver- bracht wird und nachfolgend mittels einem Verdichdichten des lose geschütteten oder pneumatisch in den 45 tungsgeber, bestehend aus einer Druckluft- oder Ver-Formrahmen eingebrachten Formsand erreicht. Zu den brennungskraft-Impulseinrichtung oder einer Preß- und wichtigsten Verdichtungsprinzipien zählen das Rütteln, / oder Rüttelvorrichtung verdichtet und dabei der ge-Rüttelpressen, Saug- und Schießpressen, Hochdruck- samte oder überwiegende, im Füllrahmen vorhandene pressen und seit einigen Jahren verstärkt das Impulsver- Formsand in den Formrahmen bewegt wird, erfindungsdichten mit Druckluft oder Verbrennung zündfähiger 50 gemäß vorgeschlagen, daß während der Verdichtung in Gasgemische. örtliche Bereiche des sich verdichtenden Formstoffes

Die steigenden Qualitätsansprüche an die technischen ein expandierendes Gas eingebracht wird und dort Zo-Gußstücke, hier sei beispielhaft der zunehmend kompli- nen verminderter Packungsdichte des Formstoffes gezierter werdende Automobilguß genannt, stellen stei- schaffen werden und im weiteren Verlauf der Verdichgende Anforderungen an die Qualität der Sandform. 55 tung die Bereiche verminderter Packungsdichte besei-Insbesondere werden hohe Maßgenauigkeit und Ober- tigt werden und die Packungsdichte den übrigen Bereiflächengüte verlangt, die nur mittels gleichmäßig ver- chen gegenüber angeglichen wird, dichteter Sandformen mit gleichmäßiger Dichte- und Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, Festigkeitsverteilung innerhalb des Formballens ge- daß in partiellen, vorherbestimmbaren Bereichen des währleistet werden können. Hier stehen jedoch bei allen 60 Formstoffes Lockerbereiche aufgebaut werden, die Verdichtungsverfahren tiefgreifende Schwierigkeiten während der Verdichtung des Formsandes zur Verbesentgegen, die durch die schlechte Fließfähigkeit tonge- serung der Formsandbeweglichkeit führen, bundener Gießereiformsande und die zum Teil sehr er- Abhängig von der Art, Menge, räumlichen Anordheblichen Höhen- und Volumenunterschiede der einge- nung, Wirkungsrichtung und zeitlichen Einwirkung des formten Modelle begründet sind. Hinzukommt, daß Mo- 65 Druckgases und gegebenenfalls weiterer Faktoren, die dellplatten aus Wirtschaftlichkeitsgründen immer dich- sich steuern lassen, lassen sich nach der Erfindung im ter mit Modellen belegt werden und damit auch der Formsand sehr unterschiedliche Dimensionen vermin-Abstand zwischen den einzelnen Modellen und zwi- derter Packungsdichte erreichen, die als zwei Arten be-