DE4110860A1 - Verfahren und vorrichtung zum verdichten von koernigen formstoffen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von körnigen Formstoffen, ins­ besondere Giessereiformstoffen, wobei der Formstoff in eine Formeinrichtung mit einer Modellplatte mit darauf angeord­ netem Modell, einem Füll- und Formrahmen eingebracht wird.

Das Verdichten von körnigen Formstoffen zum Zwecke der Herstellung von Giesserei-Sandformen ist aus verschiedenen Verfahren bekannt.

So ist es bekannt, die Formmasse entweder lose über ein im Formkasten auf der Modellplatte angeordnetes Modell zu schütten und nachträglich zu verdichten (mechanisch oder mittels eines Druckluftstoßes) oder die Formmasse aus einem Vorratsbehälter direkt in den Formkasten einzu­ schießen.

Es hat sich aber gezeigt, daß beide Methoden keine optima­ len Resultate gewährleisten oder nur unter bestimmten Vor­ aussetzungen anwendbar sind. Schwierigkeiten treten dabei insbesondere bezüglich der angestrebten Homogenität der verdichteten Formmasse auf.

Bei den Gasdruckverfahren, bei denen der Verdichtungsvor­ gang mittels eines Gasdruckes erfolgt, wobei entweder ein Gasgemisch durch Zündung zu einer exothermen Reaktion ge­ führt wird, oder ein hochgespanntes Druckgas, das kurz­ zeitig entspannt wird, wird zunächst die Formeinrichtung mit Formsand gefüllt. Hierbei wird ein Sandbehälter mit einer vorbestimmten Menge Formsandes über die Formein­ richtung gefahren und nach erfolgter Entleerung wegge­ schwenkt. Anschließend wird ein Verdichtungsaggregat über die Formeinrichtung positioniert und der Druckstoß ausge­ löst.

Bei diesen Verfahrensabläufen geht das Hin- und Herschwen­ ken des Sandbehälters einerseits und des Druckaggregates andererseits auf Kosten der Taktzeit.

Die Forderung nach wirtschaftlicher Fertigung gebietet je­ doch immer kürzere Taktzeiten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorlie­ genden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Ver­ fahren dahingehend zu verbessern, dass gleichmäßig ver­ dichtete Formen mit reproduzierbarer, hoher Härte in kür­ zesten Taktzeiten wirtschaftlich gefertigt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Lehre des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 und 12 gelöst, insbesondere durch die Aufteilung des Herstellungsver­ fahrens in mehrere besonders gestaltete Stufen erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhän­ gigen Ansprüchen hervor.

Eine Formeinrichtung, die aus einem Formkasten und einem Füllrahmen besteht, ist über eine Modellplatte mit darauf angeordnetem Modell vorgesehen. Ein Sandvorratsbehälter mit einer dosierten Menge Sand, die zum Füllen der Formeinrich­ tung ausreicht, ist über der Formeinrichtung angeordnet. Über den Sandvorratsbehälter ist ein Druckaggregat, z. B. ein Impulsgeber, angeordnet. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Druckluftbehälter und ist mittels eines Ventils vom Sandvorratsbehälter getrennt.

Das Einbringen der Formmasse bzw. des Sandes in die Formbe­ hälter bzw. Formkästen erfolgt erfindungsgemäß durch die an sich bekannte Verwendung eines Druckluftstromes als Trä­ germedium. Dazu wird die vordosierte zur Abformung benötig­ te Menge an Formmasse in einem speziellen Vorratsbehälter bereitgestellt, welcher vorzugsweise über den Formkasten gebracht und mit diesem gekuppelt wird. Dieser Vorratsbe­ hälter besitzt Anschlüsse für die Druckluftzuleitung sowie mittels einer Absperrvorrichtung verschließbare Öffnungs­ organe nach unten zum Formkasten. Nach dem Öffnen der Ab­ sperrvorrichtung wird die Formmasse mittels des Druckluft­ stromes über das Modell im Formkasten gebracht. Der Einsatz von Druckluft als Trägermedium sorgt für eine homogene Ver­ teilung der teilchenförmigen Formmasse im Formkasten.

Im Boden des Formbehälters sind Öffnungen, vorzugsweise Luftfilter z. B. Schlitzdüsen vorgesehen, so daß der Druck­ luftstrom durch die Formmasse hindurchströmen kann, was zu einer besonders homogenen Verteilung der Formmasse über dem Modell im Formkasten führt. Im Gegensatz dazu führt eine lose Einschüttung der Formmassse oder das Einschießen der Formmasse mit Druckluft zu unkontrollierbarer, inhomogener Verteilung der teilchenförmigen Formmasse. Dabei läßt sich insbesondere die unerwünschte Brückenbildung nicht ver­ meiden.

Nach erfolgtem Einbringen der Formmasse, d. h. nachdem die gesamte Masse aus dem Vorratsbehälter in den Formkasten mittels eines Trägermediums eingefüllt wurde, kann die Zu­ fuhr des Druckluftstromes noch aufrechterhalten werden. Da­ durch wird ein Druck auf höchstens 20 bar mittels eines Druckansteigsgradienten von 20-1000 bar/sec. aufgebaut, wodurch eine wirksame und optimale Vorverdichtung der Form­ masse erzielt wird. Diese Vorverdichtungsstufe dauert vor­ zugsweise so lange, bis der Druck im Formbehälter dem maxi­ malen Druck in der Zuleitung des Druckluftstromes ange­ glichen ist. Die Zufuhr der Druckluft wird nun beispiels­ weise durch Schließen der Absperrvorrichtung am Vorratsbe­ hälter unterbrochen. Eine verlängerte Zufuhr der Druckluft könnte aber auch über eine separate Zuleitung erfolgen.

Die auf die genannte Weise vorverdichtete Formmasse muß noch nachverdichtet werden, was sowohl mechanisch, durch die Verwendung einer Anpreßplatte, oder vorzugsweise auch durch einen Druckstoß, welcher schlagartig einen Druck zu erzeugen vermag, erfolgen kann.

Der vorgeschlagene 3-stufige Verdichtungsablauf weist den Vorteil auf, daß dieselbe Vorrichtung zur Zufuhr sowohl von Formmasse und Verdichtungsmedium als auch zur Regelung von Druckluft für den in den ersten beiden Stufen verwen­ deten Druckluftstrom als auch für die Nachverdichtung verwendet werden kann, und damit ein Vorrichtungswechsel oder zusätzliche Elemente, wie z. B. mit Ventilen oder Öffnungen versehene Anpreßorgane eingespart werden können, was zu kurzen Taktzeiten im Herstellungsablauf der Formen führt.

Der Vorteil des beschriebenen Verfahrens liegt im wesent­ lichen darin, daß keine kostbare Taktzeit durch Hin- und Herschwenken des Sandbehälters bzw. des Druckaggregates verlorengeht, wobei gleichzeitig der Überfallsand wesent­ lich reduziert wird.

Claims (14)

1. Verfahren zum Verdichten von körnigen Formstoffen, ins­ besondere Giessereiformstoffen, wobei der Formstoff in eine Formeinrichtung mit einer Modellplatte mit darauf angeordnetem Modell, einem Füll- und Formrahmen einge­ bracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Stufe eine vorbestimmte Menge des Formstoffes mittels eines Trägrmediums in die Formkombination eingebracht und in einer zweiten Stufe, nach abgeschlos­ senem Einbringen des Formstoffes, die Zufuhr eines gas­ förmigen Mediums zur Erzeugung eines Druckstoßes wäh­ rend einer vorbestimmten Zeit erneut oder weiter zur Wirkung gebracht wird; und in einer weiteren dritten Stufe die Formmasse nachverdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium Druckluft ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachverdichtung mittels eines Druckstoßes erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckniveau des Druckstoßes mindestens zeitlich be­ grenzt während der Nachverdichtung aufrecht erhalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des zugeführten Druckluftstromes während mindestens einer vorbestimmten Zeit durch in der Modellplatte angebrachte Luftfilter abgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Druckerhöhung in der zweiten Stufe auf einen maximalen Druck von 20 bar beschränkt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckanstiegsgradient dp/dt des Druckstoßes stetig verläuft.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichenet, daß der Druckanstiegsgradient gesteuert verändert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Menge der zugeführten Druckluft so bemessen wird, daß der Druckanstiegsgradient in der zweiten Stufe zwischen 10 bis 1000 bar/sec beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckanstiegsgradient zwischen 10 und 200 bar/sec beträgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nachverdichtung in der dritten Stufe mechanisch, insbesondere durch eine Preßplatte oder Stempel erfolgt.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einem Vorratsbehälter für den Formstoff, mindestens einem Verdichtungsgeber und einer Formkombination mit einer darin angeordneten Mo­ delleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor­ ratsbehälter, der Verdichtungsgeber und die Formkombi­ nation im wesentlichen vertikal zueinander ausgerichtet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwei voneinander unabhängig betätigbare Verdich­ tungsgeber vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichent, daß der Verdichtungsgeber und/oder die Formkombination vertikal verfahrbar sind.