DE3877736T2

DE3877736T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von giessformen mit granuliertem material.

Info

Publication number: DE3877736T2
Application number: DE8888907004T
Authority: DE
Inventors: Jean-Jacques Mazeran
Original assignee: MAZERAN JEAN JACQUES
Current assignee: MAZERAN JEAN JACQUES
Priority date: 1987-07-22
Filing date: 1988-07-20
Publication date: 1993-08-19
Anticipated expiration: 2008-07-21
Also published as: DE3877736D1; US4940071A; FR2618358A1; EP0324840A1; ATE84736T1; EP0324840B1; FR2618358B1; AU2121688A; JPH02500096A; WO1989000467A1; CA1334782C

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Gußformen für kastenlosen Guß aus einem körnigen Material gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und das Verfahren zur Ausführung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.
Die Herstellung von Gußformen insbesondere aus Quarzsand durch Formen eines Sandvolumens ist bekannt.
Eine gasdichte Folie wie etwa ein Kunststoffilm wird auf eine Form, genannt Modell, gelegt, die sich ihrerseits auf einer Unterlage befindet, die das Warmformen des Kunststoffilms durch Absaugen ermöglicht; ein Rahmen, genannt "Formkasten", der mit Luftabsaugvorrichtungen und Filtern zum Zurückhalten des Sandes ausgestattet ist, wird darauf angeordnet, das dergestalt bestimmte Volumen wird mit körnigem Material gefüllt, das durch Rütteln verdichtet werden kann; eine weitere Kunststoffilm-Folie wird darauf angeordnet, sodann wird durch den Formkasten hindurch die zwischen den beiden Kunststoffilmen und dem Formkasten eingeschlossene Luft abgesaugt, was zum Ergebnis hat, daß den Körnern Kohäsion verliehen wird.
Die Gußform ist damit in der ersten Hälfte hergestellt; in identischer Weise wird verfahren, um die zweite Hälfte aus zuführen und um eine gußbereite Form zu erhalten. Sobald diese ausgeführt ist, und nachdem das gegossene Material fest geworden ist, wird der Unterdruck beendet. Der Sand wird rückgeführt und der Zyklus beginnt von neuem.
Zur Darstellung eines derartigen Verfahrens kann die französische Patentanmeldung Nr. 2 156 138 angeführt werden, die eine Vorrichtung zur Herstellung von Gußformen für geschmolzenes Metall beschreibt.
Hier besteht der Formkasten aus zwei identischen Teilen, einem oberen und einem unteren, die jeweils Rohre zum Luftabführen aufweisen, die mit einem Verbindungsdurchlaß verbunden sind, der seinerseits mit einer Vakuumpumpe verbunden ist.
Die Rohre sind gleichmäßig verteilt, so daß sie eine bedeutende Fläche abdecken.
Die französische Patentanmeldung Nr. 2 307 596 betrifft einen Formkasten für Gußformen, bei dem ein Mittel zum Einführen und Rückholen des verwendeten körnigen Materials vorgesehen ist. Das Mittel besteht aus einem etwa kegelstumpfförmigen Volumen, wobei die kleine Basis mit einer Klappe versehen ist, durch die das Einfüllrohr eingeführt werden kann. Diese Klappe ist luftdicht und bleibt während der gesamten Anwendung des Formkastens verschlossen. Nach dem Formen wird das Vakuum abgebrochen, indem der Formkasten umgedreht wird, die Klappe öffnet sich und läßt das Material durch die Schwerkraft herauslaufen.
Solche Verfahren und Vorrichtungen gestatten das Formen nur in langsamen zeitlichen Abfolgen, da zahlreiche Arbeitsschritte erforderlich sind.
Im übrigen erfolgt der Guß mit der durch Zusammensetzen von zwei Formkästen hergestellten Form, wodurch zwei teure Formkästen für die Herstellung einer einzigen Form gebraucht werden. Zudem ist es erforderlich, den Formvorgang zweimal auszuführen, um den oberen und unteren Teil der Form zu erhalten, da nur dieser doppelte Vorgang zur Herstellung einer kompletten Form führt. Zwei verschiedene Kunststoffilme werden senkrecht auf zwei Modellplatten aufgebracht, die ihrerseits senkrecht gehalten werden.
Aus den deutschen Patentschriften DE-A-2.305.229 und DE-B- 2.407.878 sind bereits eine Vorrichtung und ein Verfahren entsprechend den Anspüchen 1 bzw. 6 bekannt. Die bei der Vorrichtung verwendete Armierung mit ihrer inneren Doppelwandung und den beiden sie umgebenden Membranen ist kompliziert, das Luftansaugen, das nur durch die Seitenflächen erfolgt, kann sich in Anbetracht der auftretenden Undichtigkeiten nicht in homogener Weise auf das gesamte körnige Material auswirken. Das Nicht-Vorhandensein von Armierungen bei der Ausführung des Verfahrens bewirkt, daß das quasi punktförmige Ansaugen an einer oder zwei Seiten des Spreizkastens sehr ungleichmäßig ist und daß die Handhabung derartiger Spreizkästen hinsichtlich ihres Aneinanderlegens zur Herstellung einer Gußform eine heikle Sache ist.
Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen. Die Erfindung, wie in den Ansprüchen gekennzeichnet, löst das Problem, eine Vorrichtung zur Herstellung von Gußformen für kastenlosen Guß aus einem körnigen Material unter Benutzung des Kohäsionseffekts durch Vakuum in einer Polymerhülle, die sich an zwei Modellplatten anlegt, die einander gegenüber angeordnet sind, zu schaffen, mit der es möglich ist, mit einem einzigen Spreizkasten die beiden Flächen zu erhalten, die für die Ausführung einer Gußform durch Aneinanderlegen von identischen Spreizkästen erforderlich sind, um einen kontinuierlichen Guß bei sehr verringertem Handhabungsaufwand zu ermöglichen.
Die durch diese Erfindung erzielten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß nur die Armierung und die Verbrauchs- Polymerhülle an der Gußstation verwendet werden und daß, da die erfindungsgemäße Armierung viel einfacher aufgebaut ist als die bereits bestehenden Formkästen, die Kosten und Investitionen dementsprechend niedriger sind.
Ein einziger Vorgang ermöglicht es, mit einem einzigen Spreizkasten die beiden Flächen zu erhalten, die für die Ausführung eines Gußformnests erforderlich sind; lediglich die Enden der Reihe werden nicht verwendet, dennoch wird die Ausbeute um etwa 50 % verbessert: Mit n Spreizkästen erhält man n-1 Abdrücke.
Das Verfahren ist halbkontinuierlich, der Guß kann jedoch durch Aneinanderlegen der Spreizkästen kontinuierlich sein. Die Anzahl der erforderlichen Teile ist verringert, ebenso wie das ausgeführte Volumen des körnigen Materials.
Die Erfindung wird nun in einer besonderen, nicht einschränkenden Ausführungsart unter Berücksichtigung der beigefügten Figuren beschrieben, wobei
- Fig. 1 eine gelenkige, zu einer Fläche geöffnete Halterung mit angebrachter, wärmegeformter Polymerhülle darstellt,
- Fig. 2 Armierung und Zusammenbau auf der Halterung, wie in Fig. 1 mit Strichpunktlinie dargestellt, zeigt,
- Fig. 3 das Aufstellen der Modellplatten der gelenkigen Halterung zeigt,
- Fig. 4 das Einfüllen, Verdichten, Abstreichen zeigt,
- Fig. 5 das Umbiegen der Hülle, das Verschweißen, Schließen und In-Vakuum-Setzen darstellt,
- Fig. 6 das öf fnen der gelenkigen Halterung zur Freigabe des Spreizkastens zeigt,
- Fig. 7 das Aneinanderlegen der Spreizkästen zur Bildung der vollständigen Abdrücke zeigt,
- Fig. 8 eine Variante des Öffnens der Halterung durch Verschieben zeigt,
- Fig. 9 eine Ausführungsvariante der Armierung zeigt.
Die Figuren 1 bis 7 zeigen eine schematische Übersicht der Herstellung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Fig. 1 ist die Plattenanordnung 4 zu sehen, aus denen die Halterung 1 besteht, zwei Modellplatten 10 und 11 und zwei Dichtungsplatten 12 und 13. Die Modellplatten sind in Sitzen 100 und 110 in der Halterung dergestalt angeordnet, daß sie unter Beibehaltung des Grundaufbaus dieser Halterung ausgetauscht werden können.
Diese Sitze sind mit den Dichtungsplatten durch Gelenke 14, 15 und 16 verbunden.
Diese Platten sind ebenfalls jeweils mit einem Anschluß 101, 120, 111, 130 versehen, der die Verbindung mit einer Vakuum- und/oder Druckluftquelle in bekannter Weise ermöglicht. Die Platten sind aus Platten mit Bohrungen oder aus porösem Material ausgeführt, so daß sie das Ansaugen beim Wärmeformen und das spätere Blasen zum Ausformen ermöglichen.
Nachdem die Platten waagrecht angeordnet wurden, wird eine Polymerhülle 17 mit flacher Ausgangsform auf die Oberfläche aufgebracht, die durch Wärmeformen unter Ansaugen an das Profil der Modellplatten angepaßt wird. Die Platten 10-13 sind so befestigt, daß die beiden Modellplatten sich einander gegenüber befinden, wobei die Form nach innen gerichtet ist. Die Dichtungsplatte 12 dient als untere Auflage und nimmt die Armierung 20 auf. Die Dichtungsplatte 13 bleibt nach außen offen.
Die Armierung 20 besteht aus zwei einander gegenüberliegenden Platten 21, 22, die durch zwei Rohre 23, 24 miteinander verbunden sind, wobei die Platten mit zwei Vertiefungen 28, 29 versehen sind. Die Rohre sind ausreichend dick, um der Armierung eine starke Festigkeit zu verleihen.
Die Rohre 23 und 24 münden ins Innere eines Volumens 25 in der Platte 21 und bilden eine gemeinsame Kammer, und außerhalb dieser Platte ist ein Außenanschluß 26 vorgesehen.
Dieser Anschluß kann über eine beliebige Schlauchleitung mit einer Vakuumquelle verbunden werden.
Es sind ebenfalls Transportzapfen wie 260 für das Befördern der Armierung vorgesehen.
Diese Rohre 23 und 24 sind mit Lochungen 27 mit einem derartigen Durchmesser versehen, daß sie Luft hindurchlassen, aber nicht die Körner des körnigen Materials, um das es sich im Fortgang handelt.
Die Dichtigkeit zwischen der Armierung und der Hülle wird nun durch die Vertiefungen 28 und 29 gewährleistet.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Armierung 201 (Fig. 9) sind die einander gegenüberliegenden Platten 21 und 22 durch eine einzige Leitung 230 mit rechtwinkligem Querschnitt verbunden, deren Seiten eine Gitteroberfläche 270 aufweisen.
In Fig. 4 wird das Befüllen der von den Platten, der Hülle und der Armierung gebildeten Vorrichtung mit Quarzsand 30, wie er in Gießereien verwendet wird, oder mit einem beliebigen anderen geeigneten körnigen Material schematisch dargestellt. Dieses Befüllen erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines Füllrahmens 31, während die Vorrichtung und der Sand zusammen mittels eines Vibriertischs (nicht dargestellt) einer Verdichtung unterzogen werden, wie mit den Pfeilen 32 angedeutet. Wie üblich wird die Amplitude und die Frequenz gemäß dem körnigen Material, den Eigenschaften und Formen der Modellplatten angepaßt.
Gleichzeitig wurde über eine Vakuumquelle und die Anschlüsse 101, 120, 111, 130 an der Oberfläche der Platten ein Unterdruck gehalten, mit dem Zweck, die Polymerhülle vollkommen formschlüssig auf die zu reproduzierenden Formen zu ziehen.
Die kombinierte Wirkung dieser beiden Tätigkeiten führt zur Formgebung des Sandes 30. Daraufhin wird die obere Seite abgestrichen.
In Fig. 5 wird der letzte Teil der Polymerhülle mit der Dichtungsplatte auf den Spreizkasten herabgeklappt und es wird eine Schweißnaht 40 ausgeführt, um ein geschlossenes Volumen 41 zu erhalten.
Die Gesamtanordnung kann durch die untere Verschlußplatte einer Verdichtung unterzogen werden, und auf das Innere des geschlossenen Volumens 41 wird über die Rohre 23 und 24, die durch den Anschluß 26 mit einer Vakuumquelle verbunden sind, ein Unterdruck ausgeübt.
In Fig. 6 wird das Zurückziehen der Modellplatten und der Dichtungsplatten gezeigt. Dieses Zurückziehen wird ausgeführt, indem der Unterdruck abgebaut wird und, wenn nötig, sogar ein leichter Druck aufgebaut wird, um das Lösen zu befördern. Dieses Zurückziehen erfolgt durch eine Drehbewegung, wie in Fig. 6 dargestellt, oder durch eine Vorschubbewegung, wie in Fig. 8 dargestellt.
Die Einheit Armierung 20 und Sand 30 in der Polymerhülle bildet den Spreizkasten, der transportiert werden kann.
In jedem Fall muß der Unterdruck bis zum Festwerden gehalten werden, um mögliche Lecks zu kompensieren, insbesondere die, die durch Beschädigung der Polymerhülle beim Guß entstehen. Die Spreizkästen werden nun aneinandergelegt, um vollständige Abdrücke zu bilden, wie in Fig. 7 dargestellt.
Die Spreizkästen schieben sich auf der Gußfläche nach eventueller Anbringung von Formkernen aneinander.
In herkömmlicher Weise wird der Guß durch hierfür vorgesehene Leitungen mit oder ohne Speiser ausgeführt.
Nach Festwerden wird die Füllung zur Ausputz-Station befördert, wo durch Brechen des Unterdrucks das gegossene Produkt einerseits und die Armierung und der Sand andererseits gewonnen werden können.
Letzterer wird rückgeführt, während die Armierung zur Spreizkasten-Herstellungsstation zurückgebracht wird.
Es kann ein kontinuierlicher Vorgang mit Beförderung und Zuführung einzelner Spreizkästen vorgesehen werden.
Bei dieser Art Herstellung von Formen kann ein zusätzliches Pressen durch mindestens die untere Dichtungsplatte 12 und eventuell die obere Dichtungsplatte 13 vorgesehen werden.
Hierzu wird an der unteren Dichtungsplatte 12 und oberen Dichtungsplatte 13 eine beispielsweise mechanische oder pneumatische Vorrichtung angeordnet, die die Funktion hat, die Polymerhülle 17 zu verformen und den Sand 30 zurückzustauen. Dieser Vorgang ist vor allem bei komplizierten Formen nützlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch durch Arbeitsvorgänge, wie sie im Gießereiwesen bekannt sind, ergänzt werden. So kann die Polymerhülle mit einer Schicht eines besonderen Produkts überzogen werden, das beispielsweise die Funktion hat, das Ausputzen zu erleichtern. Es kann auch beim Verdichten die Richtung des Rüttelns verändert werden, um eine bessere Verdichtung zu erhalten.
Bezüglich des Verfahrens und der Vorrichtung zur Gewährleistung der Dichtigkeit zwischen der Armierung und der Hülle schlägt eine Ausführungsvariante der Erfindung vor, an den Endplatten der Armierung eine umlaufende Vertiefung auszuführen, die mit der gemeinsamen Kammer zum In- Unterdruck-Setzen in Verbindung gebracht wird. Die Halterung weist dann an den entsprechenden Rändern eine aufblasbare Verbindung auf.
Das Verfahren besteht darin, vor dem Einfüllen des Sandes den Rand der Polymerhülle durch die aufblasbare Verbindung in die Vertiefung zu pressen, die Vorgänge des Befüllens, Verdichtens, Abstreichens und Schweißens auszuführen, sodann den Sand und die gemeinsame Kammer in Unterdruck zu setzen, wodurch der Rand der Polymerhülle in die Vertiefung gezogen wird; die Halterung und Platten können leicht zurückgezogen werden.
Die Erfindung schlägt desgleichen eine Ausführungsvariante für die Rohre vor. Diese können hohl, mit quadratischem oder rechtwinkligem Querschnitt sein. An den Seitenflächen wird eine mikroporöse oder gebohrte Platte in einem bestimmten Abstand von der Oberfläche des Rohrs angebracht, insbesondere mit geeigneten Haltestiften. Auf diese Weise werden zwei Verbindungsgänge umgrenzt, die parallel zum zentralen Rohr verlaufen.
Dadurch wird die Wartung erleichtert und die Filterplatte kann leicht ausgewechselt werden; die Kosten sind gering, da die Platte eben ist.
In gleicher Weise ermöglicht das Verfahren die Verwendung einer Armierung mit drei Seiten, bei der zwei Modellplatten um eine Verschlußplatte angelenkt sind und zwei Polymerfolien nach dem Befüllen und dem Verdichten im oberen Bereich verschweißt werden, bevor der Inhalt in Vakuum gesetzt wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung von Gußformen für kastenlosen Guß aus einem körnigen Material wie Quarzsand (30) unter Benutzung des Kohäsionseffekts durch Vakuum in einer Polymerhülle, die sich an zwei Modellplatten (10, 11) anlegt, die einander gegenüber angeordnet sind, wobei die genannte Vorrichtung neben den Modellplatten (10, 11) noch Dichtungsplatten (12, 13), die zwischen den Modellplatten (10, 11) liegen, eine Armierung (20), um die Modellplatten (10, 11) und die Dichtungsplatten (12, 13) zu halten und um die Handhabung des Spreizkastens zu ermöglichen, wenigstens eine Polymerhülle (17), in die Armierung (20) eingebaute Rohre (23, 24) zum In-Vakuum- Setzen, ein Mittel zum Einfüllen von körnigem Material sowie äußere Mittel zum In-Vakuum-Setzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus wenigstens zwei Modellplatten (10, 11) besteht, die in die Sitze (100, 110) einer Halterung (1) eingesetzt sind und eine Bodendichtungsplatte (12) einschließen, die zwischen den Sitzen (100, 110) der Modellplatten (10, 11) liegt, daß die Armierung höchstens drei Flächen aufweist, die mit den Modellplatten (10, 11) die Form des Spreizkastens umgrenzen, und daß die Polymerhülle (17) eine einzige Hülle ist und die Oberfläche der Modellplatten (10, 11) und der Dichtungsplatten (12, 13) bedeckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine obere Dichtungsplatte (12) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitze (100, 110) der Modellplatten (10, 11) und die Dichtungsplatten (12, 13) miteinander gelenkig verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (20) aus zwei einander gegenüberliegenden Platten (21, 22) besteht, die durch Rohre (23, 24) oder durch eine vergitterte (270) Leitung (230) zum Luftabführen miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (1) der Platten (10, 11, 12, 13) eine aufblasbare Verbindung aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Polymerhülle (17) in Vertiefungen (28, 29) einzuziehen, die in den Seiten der einander gegenüberliegenden Platten (21, 22) der Armierung (20) angeordnet sind, wobei dies von den mit Löchern (27) versehenen Rohren (23, 24) über einen Raum (25) ausgeübt wird, der in einer der Platten (21) der Armierung (20) ausgebildet ist.

6. Verfahren zur Ausführung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, um an einem einzigen Spreizkasten die beiden Flächen zu erhalten, die für die Ausführung eines Gußformnests durch Aneinanderlegen von zwei gleichen Spreizkästen erforderlich sind, dadurch gekennzeichnet, daß es aus den folgenden Schritten besteht:

- Einsetzen der zwei entsprechenden Modellplatten (10, 11) in ihre jeweiligen Sitze (100, 110),

- Anbringen einer Polymerhülle (17) an den Modellplatten (10, 11) und Dichtungsplatten (12, 13) durch Warmformung und Ansaugen durch die Platten hindurch,

- Anbringen der Modellplatten (10, 11) und der Dichtungsplatten (12, 13) um eine Armierung (20) herum, die aus zwei Platten (21, 22) besteht,

- Herstellen der Dichtigkeit zwischen Armierung (20) und Platten (10, 11, 12, 13) durch Einpressen oder Einziehen der Hülle (17) in die Vertiefungen (28, 29) der Armierungsplatten (21, 22) durch Aufblasen der Verbindung,

- Einfüllen des körnigen Materials, Verdichten und Abstreichen,

- Verbinden der Ränder der Polymerhülle durch Verschweißen der beiden Folienenden,

- Zurückziehen der Platten,

- Zusammensetzen durch Aneinanderlegen der erzielten Spreizkästen für die Bildung einer Reihe von Abdrücken.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Druck auf die Einheit Hülle/Sand ausgeführt wird, indem auf wenigstens eine der Dichtungsplatten an einer Stelle, an der vorgesehen ist, daß sie biegsam ist, ein Schub ausgeführt wird, damit unter Wirkung des Unterdrucks diese zusätzliche Verformung bleibend wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Schub gleichzeitig mit einer zusätzlichen Verdichtung mit oder ohne Rütteln erfolgt.