DE3740611C2 - Verfahren zum Verdichten von Formsand - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von Formsand mit einem Formkasten, welcher auf einer mit einem Modell versehenen Modellplatte aufgesetzt ist, die mit Luftdurchtrittsausnehmungen versehen ist, wobei der Formsand nach losem Einfüllen in den Form­ kasten kurzzeitig mit Druckluft beaufschlagt und an­ schließend mittels einer Presse verpreßt wird.

Bei einem bekannten Verfahren zum Verdichten von Formsand erfolgt nach dem losen Einfüllen des Forms­ andes in den Formkasten eine kurzzeitige, impulsartige Beaufschlagung mit Druckluft. Durch den auf diese Weise hervorgerufenen Luftstrom wird auf jedes einzel­ ne Sandkorn eine nach unten gerichtete Druckbela­ stung aufgebracht, welche zu einer Bewegung der je­ weiligen Sandkörner führt. Auf diese Weise wird die Packungsdichte des Sandes in Strömungsrichtung da­ durch erhöht, daß sich die Sandkörner gegeneinander anlegen. Da durch eine steigende Packungsdichte die Gasdurchlässigkeit des Sandes verringert wird, ist die durch die impulsartige Beaufschlagung mit Druckluft hervorgerufene Verdichtung des Sandes auf bestimmte Bereiche des Sandes und auf eine bestimmte Sand­ dickenschicht begrenzt. Diese Begrenzung hängt von der Art und Körnung des Sandes sowie von der Gestaltung des Modells ab. Da bei dem bekannten Verfahren die durch die impulsartige Druckbeaufschlagung hervorge­ rufene Verdichtung des Sandes allein nicht ausreichend ist, erfolgt anschließend ein Verpressen des Sandes mit­ tels einer Presse. Dabei kann es sich insbesondere bei kompliziert gestalteten Modellen als nachteilig erwei­ sen, daß die anfängliche Verdichtung des Sandes bzw. Erhöhung der Packungsdichte nicht gleichmaßig erfolgt­ sondern von den Strömungsverhältnissen der Druckluft beim Durchströmen des Sandes abhängt. Die Strö­ mungsverhältnisse werden insbesondere von der Form des Modelles sowie von der Anordnung und Lage der Luftdurchtrittsausnehmungen in der Modellplatte be­ einflußt. Weiterhin spielen Inhomogenitäten des Sandes eine entscheidende Rolle, durch welche das Strömungs­ verhalten ebenfalls beeinflußt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zum Verdichten von Formsand der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und betriebssicherer Wirkungsweise eine wirksame Verdichtung des Formsandes ermöglicht und insbeson­ dere zu keiner übermäßigen Geräuschentwicklung führt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Da die anfängliche, impulsartige Druckluftbeaufschlagung nur zu einer Teilverdichtung und zu einer teilweisen Erhöhung der Packungsdichte des Sandes führt, erweist es sich insbe­ sondere an formkritischen Stellen der Sandform als not­ wendig, dort zusätzlich eine ausreichende Verdichtung des Sandes vorzunehmen. Dies erfolgte früher durch Rütteln des Sandes, was jedoch hinsichtlich der gefor­ derten Umweltverträglichkeit wegen der großen Lärm­ entwicklung kaum noch praktikabel ist. Bei einer nach­ folgenden Verpressung des impulsartig vorverdichteten Sandes ist es kaum möglich, formkritische Stellen, bei­ spielsweise Schrägen eines Modells, welche eine gegen Null gehende Formschräge aufweisen, im Bereich von daran anschließenden Kanten ausreichend zu verdich­ ten. Die Ursache dafür liegt darin, daß sich unter dem Preßstempel eine durch die Vorverdichtung und durch die vorgegebene Geometrie bestimmte Form der Druckverteilung einstellt. Demgegenüber ist es mittels des vorliegenden Verfahrens möglich, durch alle Berei­ che des Formsandes Luft durchzuleiten, um auf diese Weise einen Druck auf die jeweiligen Sandkörner aus­ zuüben und sie zu einer Bewegung zu veranlassen. Auf diese Weise ist es möglich, auch an sehr formkritischen Bereichen eine erhebliche Steigerung der Packungs­ dichte hervorzurufen. Dieser Effekt wird durch die gleichzeitige mechanische Verpressung begleitet, so daß die bisherigen Nachteile des mechanischen Verpressens, nämlich insbesondere eine ungenügende Druckvertei­ lung unter dem Pressenstempel ausgeglichen werden.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil liegt darin, daß durch das Spülen mit Luft die Feinstanteile des Forms­ andes in Richtung auf die Modellplatte und die auf die­ ser befestigten Modelle transportiert werden, wodurch sich an der Oberfläche der Modelle bzw. der Modell­ platte eine sehr feinkörnige, eine hohe Packungsdichte aufweisende Sandschicht bildet, die zu einer besonders hohen Oberflächengüte des Gutstückes führt. Ein weite­ rer Vorteil dieser Bewegung der Feinstanteile des San­ des liegt darin, daß während der Luftspülung in den darüberliegenden Sandbereichen zum einen die Luft­ durchlässigkeit erhöht wird und zum anderen die jeweils größeren Sandkörner in eine noch dichtere gegenseitige Anlage verpreßt werden können.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist dadurch gege­ ben, daß durch die Spülung mit Luft der gesamte Sand fluidisiert wird, d. h. der Sand zeigt ein wesentlich gün­ stigeres Fließverhalten, welches wiederum den Verpres­ sungseffekt in vorteilhafter Weise verbessert Eine günstige Weiterentwicklung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens kann dadurch gegeben sein, daß die Luftdurchleitung entweder in Form einer Luftspülung oder niedrigem Luftdruck oder unter hohem Luftdruck erfolgt. Die Auswahl eines geeigneten Luftdruckes für die Luftdurchleitung erfolgt in Abhängigkeit von der Art des Sandes und der Art des abzuformenden Mo­ dells. Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, den Luftdruck an die Art der Verpressung des Sandes, d. h. an die Preßdrücke sowie an die Vorschubgeschwindig­ keiten der Stempel der Presse anzupassen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann da­ durch gegeben sein, daß die Luftdurchleitung entweder während des gesamten Preßvorgangs erfolgt oder nur während eines Teils des Preßvorgangs. In Abhängigkeit von der Form des Modells und der Art des Sandes kann es ausreichend sein, die Fluidisierungseffekte und die Bewegung der einzelnen Sandkörner nur während des Beginns der mechanischen Verpressung auszunutzen. Es kann sich jedoch auch als wirksam erweisen, die Durchleitung von Luft während des gesamten Preßvor­ ganges vorzunehmen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens erfolgt dadurch, daß zur an­ fänglichen, kurzzeitigen Druckbeaufschlagung auf den gefüllten Formkasten eine druckdichte Haube aufge­ setzt wird. Durch eine derartige Haube ist es möglich, die kurzzeitige, impulsartige Druckbeaufschlagung auf den Formsand über den gesamten Formkasten gleich­ mäßig zu verteilen und somit möglichst gleichmäßige Strömungsverhältnisse hervorzurufen.

Erfindungsgemäß kann die Verpressung des Sandes sowohl mittels einer Vielstempelpresse als auch mittels einer ebenen Preßplatte erfolgen. Die Auswahl eines geeigneten Preßwerkzeuges hängt entscheidend von der Form des Modells sowie von dem gewünschten Ver­ pressungsgrad ab. Mittels einer Vielstempelpresse ist es auf besonders einfache Weise möglich, bestimmte Be­ reiche des Formsandes gezielt stärker zu verdichten, beispielsweise Bereiche, die an Modellbereichen mit ei­ nem gegen Null gehenden Winkel der Modellschräge angrenzen.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gegeben, daß die Luftdurchleitung durch an formkritischen Stellen des Modells oder der Modellplatte angeordnete Luftdurch­ trittsöffnungen erfolgt. Auf diese Weise ist es möglich, die durch die Druckbeaufschlagung hervorgerufenen Strömungsverhältnisse durch den Formsand gezielt zu beeinflussen. Es ist beispielsweise möglich, einen Groß­ teil der durchgeleiteten Luft an einem bestimmten, kriti­ schen Modellbereich aus dem Modellkasten abzufüh­ ren, so daß in diesem Bereich eine besonders hohe Anla­ gerung an Feinstanteilen des Sandes und eine besonders dichte Packung der Sandkörner erfolgt. Weiterhin ist es möglich, auch diese Bereiche des Formsandes zu ver­ dichten, welche wegen der üblichen Druckverteilung unter dem Pressenstempel nicht mit einem ausreichen­ den Preßdruck beaufschlagt werden könnten.

Eine weitere günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gegeben, daß die Luftdurchtrittsöffnungen in Form von Spaltöffnungen ausgebildet sind. Dabei kann es sich insbesondere als günstig erweisen, wenn die Luftdurchtrittsöffnungen eine lichte Weite aufweisen, welche geringer ist als der Durchmesser der Körner des Sandes. Durch letztere Maßnahme wird verhindert, daß Sand aus dem Formkasten in die Luftbahnen gespült wird. Durch die erstgenannte Maßnahme ist es möglich, die Luftdurchtrittsöffnungen besonders einfach und ko­ stengünstig herzustellen und nach dem jeweiligen Formvorgang zu reinigen, da die Reinigung einer Viel­ zahl einzelner Bohrungen oder Ausnehmungen einen sehr hohen Wartungsaufwand verlangt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Durchlei­ tung von Luft beschränkt, vielmehr ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, anstelle von Luft ein rea­ gierendes Gas durch den Formsand durchzuleiten, um beispielsweise chemische Reaktionen in dem Formsand, die zu einer weiteren Verfestigung desselben führen, vorzunehmen. Auch ist es möglich, während des Preß­ vorganges den Formsand zuerst mit Luft und dann mit einem reagierenden Gas zu durchspülen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Verdichten von Formsand in ei­ nem Formkasten, welcher auf eine mit einem Mo­ dell versehene Modellplatte aufgesetzt ist, die mit Luftdurchtrittsausnehmungen versehen ist, wobei der Formsand nach losem Einfüllen in den Formka­ sten kurzzeitig mit Druckluft beaufschlagt und an­ schließend mittels einer Presse verpreßt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß während des Preßvor­ ganges Luft oder ein reagierendes Gas durch alle Bereiche des Formsandes durchgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Luftdurchleitung in Form einer Luftspülung unter niedrigem Luftdruck erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Luftdurchleitung unter ho­ hem Luftdruck erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchleitung während des gesamten Preßvorganges erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchleitung nur während eines Teils des Preßvorgangs erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß zur anfänglichen kurzzeitigen Druckbeaufschlagung auf dem gefüll­ ten Formkasten eine druckdichte Haube aufgesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpressung mit­ tels einer Vielstempelpresse erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpressung mit­ tels einer ebenen Preßplatte erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchleitung durch an formkritischen Stellen des Modells oder der Modellplatte angeordnete Luftdurchtrittsöff­ nungen erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Luftdurchtrittsöffnungen in Form von Spaltöffnungen ausgebildet sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchtrittsöffnungen eine lichte Weite aufweisen, die geringer als der Durchmesser der Körner des Sandes ist.