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EP0067955A1 - Method of and installation for producing shell moulds - Google Patents

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EP0067955A1
EP0067955A1 EP82104062A EP82104062A EP0067955A1 EP 0067955 A1 EP0067955 A1 EP 0067955A1 EP 82104062 A EP82104062 A EP 82104062A EP 82104062 A EP82104062 A EP 82104062A EP 0067955 A1 EP0067955 A1 EP 0067955A1
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EP
European Patent Office
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model
sand
fluid container
air
model plate
Prior art date
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EP82104062A
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German (de)
French (fr)
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EP0067955B1 (en
Inventor
Christian Schönenborn
Erhard Prof. Jaeger
Heinrich Brinckmann
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C13/00—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes
    • B22C13/08—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes for shell moulds or shell cores

Definitions

  • the invention relates to a method for producing molding masks for foundry applications from a thermosetting molding sand on a heatable model and to an apparatus for carrying out the method. It refers to all suitable types of sand, the corresponding binders, e.g. in the form of a coating of the individual grains of sand or by a moisture-binding admixture to the sand.
  • the invention has for its object to simplify and accelerate the manufacturing process and also to offer suitable measures for removing the pollutants. Use in a higher-level production process should also be possible or guaranteed.
  • the object is mainly achieved by heating the model with the mold surface facing downward in a sand volume fluidized by an increasing air flow until a mold mask is formed.
  • a further contribution to the solution is that air is removed from the interior via a model plate carrying the model during mask formation.
  • a suitable method for this apparatus includes a fluid container with a bottom flask equipped with air supply openings and the fluid container can be lifted final model p latte with air outlet openings.
  • the hanging arrangement of the model in the fluidized sand volume allows the finished molding mask to be lifted up with the model, while the excess, not hardened molding sand remains in its position, in particular in a fluid container.
  • the thickness and strength of the resulting mask can be adjusted in the usual way by the model temperature and the curing time and, moreover, according to the invention by the density of the fluidized sand, which can be regulated as a function of the air flow.
  • a particular possibility of influencing the mask formation arises if a model plate carrying the model or a bottom piston in a fluid container are brought closer to one another during the mask formation, in particular by lifting the bottom piston. Lowering the model plate and lifting the bottom piston is equivalent in terms of process technology. When the bottom piston can be raised, the model plate can then be designed in a particularly simple manner in the form of a lid on the fluid container.
  • the fluidization of the sand takes place by blowing air into the bottom area of a fluid container or other device, in particular through openings in the bottom piston, the air being able to escape through openings in the model plate, in particular in the vicinity of the model, through openings of a suitable size.
  • discharge or suction openings can also advantageously be present in the model area itself, in order to accelerate or improve the mask formation.
  • the supply of air continues to take place during the removal of the molding mask and the refilling of the processed sand.
  • One embodiment which is particularly suitable for solving the task provides a model plate which can be connected in a sealing manner to the container and on which the pollutants can emerge collectively at a single suction opening.
  • the bottom piston is preferably designed with a compressed air connection opening.
  • a bottom flask made of an air-permeable sintered material is preferred according to the invention.
  • the sand can be refilled with the lid lifted off in the usual way by pouring in from above or, in a preferred automatic manner, by slipping over lateral filler necks in the fluid container.
  • the dumping height is automatically set by the height of the inlet openings in combination with a lowering of the bottom piston.
  • the sand in the fluid container normally remains in a fluidized state.
  • the filler necks are connected to a sand reservoir located higher up via pipes that continuously drop from it.
  • a cooling channel in the fluid container in the upper area prevents heat transfer from the heated model and the model plate to the fluid container, so that hardening of the sand contained therein is precluded.
  • the figure shows an embodiment of a device according to the invention.
  • a model 1 is attached with the mold surface facing downward to a model plate 2 which has air outlet openings 3 in the form of slot nozzles in the vicinity of the model.
  • the model plate 2 has an air suction box 15 with a suction nozzle 16.
  • the model plate 2 serves as a removable, ins Special hinged lid of a fluid container 10, which has a cooling channel 4 in the upper region.
  • Below the model in the situation shown, there is a free space 5 before the mask formation begins.
  • the fluidized sand volume 7 has automatically increased to the level of filler necks arranged on both sides.
  • the filler neck 6 are connected to a sand reservoir, not shown, via falling channels.
  • An overpressure box 9 is built underneath the bottom piston 11, which forms a pressure chamber 8 with it and is supplied via a flexible pressure line 14.
  • the bottom piston 11 with the overpressure box 9 can be moved in height by means of an adjusting device 13, which is not described in more detail, so that the fluidized sand can be moved in a desired manner to the model constantly or periodically to the extent that a density and hardening-controlled form mask is produced.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

1. A method of preparing a shell mould - for foundry use - from a thermally hardenable moulding sand by forming it on a heatable pattern (1) the shaped surface of which is turned downwardly, characterized in that the pattern (1) is heated, until the shell mould has been formed, in a mass of sand (7) fluidized by a rising air stream, that while the shell ist being formed air is fed under pressure through a base plate (11) into an enclosed space, and in that the air egress form the enclosed space through a pattern plate (2) carrying the pattern (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formmasken für Gießereianwendungen aus einem thermisch aushärtenden Formsand an einem beheizbaren Modell sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Es bezieht sich auf alle hierfür geeigneten Sandarten, die entsprechende Bindemittel, z.B. in Form einer Umhüllung der einzelnen Sandkörner oder durch eine feuchtigkeitsbindende Zumischung zum Sand aufweisen.The invention relates to a method for producing molding masks for foundry applications from a thermosetting molding sand on a heatable model and to an apparatus for carrying out the method. It refers to all suitable types of sand, the corresponding binders, e.g. in the form of a coating of the individual grains of sand or by a moisture-binding admixture to the sand.

Die Formmaskenherstellung mit thermisch aushärtendem Formsand nach dem sog. Croningverfahren ist allgemein bekannt. Die bisher verwendeten Verfahren weisen Nachteile im Hinblick auf die Befreiung des fertigen Modells vom nicht ausgehärteten Formsand sowie unter dem Gesichtspunkt der unbefriedigenden Führung bei der Aushärtung entstehender Schadstoffe auf. Weiterhin wird der große verfahrenstechnische und bauliche Aufwand als nachteilig empfunden.The production of mold masks with thermally curing molding sand according to the so-called croning process is generally known. The methods used hitherto have disadvantages with regard to the freeing of the finished model from the uncured molding sand and from the point of view of unsatisfactory guidance in the curing of pollutants that arise. Furthermore, the great procedural and structural effort is felt to be disadvantageous.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Fertigungsablauf zu vereinfachen und zu beschleunigen und des weiteren geeignete Maßnahmen zur Abführung der Schadstoffe anzubieten. Dabei soll auch der Einsatz in einen übergeordneten Fertigungsablauf möglich bzw. gewährleistet sein.The invention has for its object to simplify and accelerate the manufacturing process and also to offer suitable measures for removing the pollutants. Use in a higher-level production process should also be possible or guaranteed.

Die Aufgabe wird in der Hauptsache dadurch gelöst, daß das Modell mit nach unten gekehrter Formoberfläche in einem durch eine steigende Luftströmung fluidisierten Sandvolumen bis zur Ausbildung einer Formmaske erwärmt wird. Weiter trägt zur Lösung bei, daß während der Maskenbildung aus dem Innenraum Luft über eine das Modell tragende Modellplatte abgeführt wird. Eine für dieses Verfahren geeignete Vorrichtung weist einen Fluidbehälter mit einem Bodenkolben mit Luftzufuhröffnungen und einer den Fluidbehälter abschließenden abhebbaren Modellplatte mit Luftaustrittsöffnungen auf.The object is mainly achieved by heating the model with the mold surface facing downward in a sand volume fluidized by an increasing air flow until a mold mask is formed. A further contribution to the solution is that air is removed from the interior via a model plate carrying the model during mask formation. A suitable method for this apparatus includes a fluid container with a bottom flask equipped with air supply openings and the fluid container can be lifted final model p latte with air outlet openings.

Die hängende Anordnung des Modells im fluidisierten Sandvolumen gestattet es, die fertige Formmaske mit dem Modell nach oben abzuheben, während der überschüssige, nicht erhärtete Formsand in seiner Position insbesondere in einem Fluidbehälter verbleibt. Die Dicke und Festigkeit der entstehenden Formmaske läßt sich in üblicher Weise durch die Modelltemperatur und die Aushärtzeit sowie darüber hinaus nach der Erfindung durch die in Abhängigkeit von der Luftströmung regelbare Dichte des fluidisierten Sandes einstellen.The hanging arrangement of the model in the fluidized sand volume allows the finished molding mask to be lifted up with the model, while the excess, not hardened molding sand remains in its position, in particular in a fluid container. The thickness and strength of the resulting mask can be adjusted in the usual way by the model temperature and the curing time and, moreover, according to the invention by the density of the fluidized sand, which can be regulated as a function of the air flow.

Eine besondere Einflußmöglichkeit auf die Maskenbildung ergibt sich, wenn eine das Modell tragende Modellplatte oder ein Bodenkolben in einem Fluidbehälter während der Maskenbildung einander angenähert werden, insbesondere durch Anheben des Bodenkolbens. Das Absenken der Modellplatte und Anheben des Bodenkolbens ist verfahrenstechnisch gesehen gleichwertig. Bei anhebbarem Bodenkolben kann die Modellplatte dann in besonders einfacher Weise in Form eines Deckels am Fluidbehälter ausgeführt werden.A particular possibility of influencing the mask formation arises if a model plate carrying the model or a bottom piston in a fluid container are brought closer to one another during the mask formation, in particular by lifting the bottom piston. Lowering the model plate and lifting the bottom piston is equivalent in terms of process technology. When the bottom piston can be raised, the model plate can then be designed in a particularly simple manner in the form of a lid on the fluid container.

Das Fluidisieren des Sandes findet durch Lufteinblasen im Bodenbereich eines Fluidbehälters oder einer sonstigen Vorrichtung insbesondere durch Öffnungen in dem Bodenkolben statt, wobei die Luft durch Öffnungen in der Modellplatte, insbesondere in der Umgebung des Modells durch Öffnungen angemessener Größe entweichen kann. Je nach Modellform können in vorteilhafter Weise auch im Modellbereich selbst Abführ- bzw. Absaugöffnungen vorhanden sein, um die Maskenbildung zu beschleunigen bzw. zu verbessern. Die Zufuhr der Luft erfolgt im Normalfall auch während der Entnahme der Formmaske und dem Nachfüllen des verarbeiteten Sandes dauernd weiter.The fluidization of the sand takes place by blowing air into the bottom area of a fluid container or other device, in particular through openings in the bottom piston, the air being able to escape through openings in the model plate, in particular in the vicinity of the model, through openings of a suitable size. Depending on the model shape, discharge or suction openings can also advantageously be present in the model area itself, in order to accelerate or improve the mask formation. The supply of air continues to take place during the removal of the molding mask and the refilling of the processed sand.

Eine zur Lösung der Aufgabe besonders geeignete Ausführung sieht eine mit dem Behälter dichtend verbindbare Modellplatte vor, an der an einer einzigen Absaugöffnung die Schadstoffe gesammelt austreten können. In gleichartiger Weise ist vorzugsweise der Bodenkolben mit einer Druckluftanschlußöffnung ausgeführt. Anstelle einer Vielzahl von kleinen Öffnungen in dem Bodenkolben, die durch Sandverschluß gefährdet sind, ist erfindungsgemäß ein Bodenkolben aus einem luftdurchlässigen Sintermaterial vorzuziehen.One embodiment which is particularly suitable for solving the task provides a model plate which can be connected in a sealing manner to the container and on which the pollutants can emerge collectively at a single suction opening. In a similar manner, the bottom piston is preferably designed with a compressed air connection opening. Instead of a multiplicity of small openings in the bottom flask which are endangered by sand closure, a bottom flask made of an air-permeable sintered material is preferred according to the invention.

Das Nachfüllen des Sandes kann bei abgehobenem Dekkel in üblicher Weise durch Nachschütten von oben oder aber in bevorzugter selbsttätiger Art durch Nachrutschen über seitliche Einfüllstutzen im Fluidbehälter erfolgen. Die Schütthöhe stellt sich dabei automatisch durch die Höhe der.Eintrittsöffnungen in Kombination mit einer Absenkung des Bodenkolbens ein. Der Sand im Fluidbehälter bleibt dabei normalerweise in fluidisiertem Zustand. Die Einfüllstutzen sind mit einem höher gelegenen Sandvorratsbehälter über von diesem stetig abfallende Leitungen verbunden.The sand can be refilled with the lid lifted off in the usual way by pouring in from above or, in a preferred automatic manner, by slipping over lateral filler necks in the fluid container. The dumping height is automatically set by the height of the inlet openings in combination with a lowering of the bottom piston. The sand in the fluid container normally remains in a fluidized state. The filler necks are connected to a sand reservoir located higher up via pipes that continuously drop from it.

Ein Kühlkanal im Fluidbehälter im oberen Bereich verhindert erfindungsgemäß einen Wärmeübergang vom erwärmten Modell und der Modellplatte auf den Fluidbehälter, so daß eine Erhärtung des darin befindlichen Sandes ausgeschlossen ist.According to the invention, a cooling channel in the fluid container in the upper area prevents heat transfer from the heated model and the model plate to the fluid container, so that hardening of the sand contained therein is precluded.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.The figure shows an embodiment of a device according to the invention.

Ein Modell 1 ist mit nach unten gekehrter Formoberfläche an einer Modellplatte 2 befestigt, die als Schlitzdüsen ausgebildete Luftaustrittsöffnungen 3 in Nähe des Modells aufweist. Der Modellplatte 2 ist ein Luftabsaugkasten 15 mit einem Absaugstutzen 16 aufgesetzt. Die Modellplatte 2 dient als abhebbarer, insbesondere abklappbarer Deckel eines Fluidbehälters 10, der im oberen Bereich einen Kühlkanal 4 aufweist. Unterhalb des Modells befindet sich in der dargestellten Situation vor dem Beginn der Maskenbildung ein Freiraum 5. Das fluidisierte Sandvolumen 7 ist selbsttätig bis zur Höhe von beidseitig angeordneten Einfüllstutzen angestiegen. Die Einfüllstutzen 6 sind mit einem nicht dargestellten Sandvorratsbehälter über fallende Kanäle verbunden. Der höhenbewegliche,mit einer Vielzahl von Luftzufuhröffnungen 17 versehene Bodenkolben 11 ist gegenüber dem Fluidbehälter 10 durch eine Dichtlippe 12 abgedichtet. Dem Bodenkolben 11 ist ein Überdruckkasten 9 untergebaut, der mit diesem einen Druckraum 8 bildet und über eine flexible Druckleitung 14 versorgt wird. Der Bodenkolben 11 mit dem Überdruckkasten 9 ist mittels einer nicht näher ausgeführten Verstellvorrichtung 13 höhenbeweglich, so daß der fluidisierte Sand in gewünschter Weise soweit an das Modell konstant oder periodisch heranbewegt werden kann, daß einedichte- und aushärtungskontrollierte Formmaske entsteht.A model 1 is attached with the mold surface facing downward to a model plate 2 which has air outlet openings 3 in the form of slot nozzles in the vicinity of the model. The model plate 2 has an air suction box 15 with a suction nozzle 16. The model plate 2 serves as a removable, ins Special hinged lid of a fluid container 10, which has a cooling channel 4 in the upper region. Below the model, in the situation shown, there is a free space 5 before the mask formation begins. The fluidized sand volume 7 has automatically increased to the level of filler necks arranged on both sides. The filler neck 6 are connected to a sand reservoir, not shown, via falling channels. The vertically movable bottom piston 11, which is provided with a plurality of air supply openings 17, is sealed off from the fluid container 10 by a sealing lip 12. An overpressure box 9 is built underneath the bottom piston 11, which forms a pressure chamber 8 with it and is supplied via a flexible pressure line 14. The bottom piston 11 with the overpressure box 9 can be moved in height by means of an adjusting device 13, which is not described in more detail, so that the fluidized sand can be moved in a desired manner to the model constantly or periodically to the extent that a density and hardening-controlled form mask is produced.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung von Formmasken für Gießereianwendungen aus einem thermisch aushärtenden Formsand an einem beheizbaren Modell, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell (1) mit nach unten gekehrter Formoberfläche in einem durch eine steigende Luftströmung fluidisierten Sandvolumen (7) bis zur Ausbildung einer Formmaske erwärmt. wird.1. A process for the production of molds for foundry applications from a thermosetting molding sand on a heatable model, characterized in that the model (1) is heated with the mold surface facing downwards in a sand volume fluidized by an increasing air flow (7) until a mold mask is formed . becomes. 2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß vor der Maskenbildung ein Innenraum unter dem Modell (1) unter Wahrung eines Freiraums (5) mit Sand aufgeschüttet wird und daß während der Maskenbildung der Innenraum unter Annäherung seines Bodenkolbens (11) und der Modellplatte (2) aneinander verkleinert wird.2. The method according to claim 1,
characterized in that before the formation of a mask, an interior space under the model (1) is heaped up with sand while maintaining a free space (5), and that during the formation of the mask the interior space is reduced to one another while its base piston (11) and the model plate (2) are approaching each other. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schütthöhe im Innenraum selbsttätig durch die Eintrittshöhe (6) einer nachrutschenden höherstehenden Sandsäule geregelt wird.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the bed height in the interior is automatically controlled by the entrance height (6) of a sliding sand pillar. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sandvolumen (7) im Innenraum während des Aufschüttens oder selbsttätigen Nachrutschens aus der höherstehenden Sandsäule fluidisiert ist.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the sand volume (7) in the interior is fluidized during the pouring or automatic sliding from the higher sand column. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während der Maskenbildung dem Innenraum Luft mit Überdruck über seinen Bodenkolben (11) zugeführt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that at least during the mask formation, the interior air is supplied with overpressure via its bottom piston (11). 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß während der Maskenbildung aus dem Innenraum Luft über eine das Modell tragende Modellplatte (2) abgeführt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that air is removed from the interior via a model plate (2) supporting the model during mask formation. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Fluidbehälter (10) mit einem Bodenmit Luftzufuhröffnungen (17) und einer den Fluidbehälter (10) abschließenden, abhebbaren Modellplatte (2) mit Luftaustrittsöffnungen (3).7. Apparatus for carrying out the method according to one of claims 1 to 6, characterized by a fluid container (10) with a bottom with air supply openings (17) and a fluid plate (10) closing, removable model plate (2) with air outlet openings (3). 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durcheinen innerhalb des Fluidbehälters (10) höhenbeweglichen Bodenkolben (11).8. The device according to claim 7, characterized by a within the fluid container (10) vertically movable bottom piston (11). 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine innerhalb des Fluidbehälters (10) höhenbewegliche Modellplatte (2).9. Device according to one of claims 7 or 8, characterized by a vertically movable model plate (2) within the fluid container (10). 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine mit Scharnieren am Fluidbehälter (10) angelenkte, abklappbare Modellplatte (2).10. The device according to one of claims 7 or 8, characterized by a hinged to the fluid container (10) hinged, hinged model plate (2). 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch einen Bodenkolben (11) aus luftdurchlässigem Sintermaterial.11. The device according to one of claims 7 to 10, characterized by a bottom piston (11) made of air-permeable sintered material. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch einen dem Bodenkolben (11) untergebauten Überdruckkasten (8).12. The device according to one of claims 7 to 11, characterized by an overpressure box (8) built under the bottom piston (11). 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch einen der Modellplatte (2) aufgesetzten Luftabsaugkasten (15).13. Device according to one of claims 7 to 12, characterized by one of the model plate (2) mounted air suction box (15). 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, gekennzeichnet durch zumindest einen in Schütthöhe angebrachten seitlichen Einfüllstutzen (6) im Fluidbehälter (10).14. The device according to any one of claims 7 to 13, characterized by at least one lateral filler neck (6) in the fluid container (10), which is attached at dumping height. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, gekennzeichnet durch einen oberhalb der Einfüllstutzen (6) angeordneten, durch fallende Kanäle mit diesen verbundenen Sandvorratsbehälter.15. Device according to one of claims 7 to 14, characterized by a above the filler neck (6) arranged, by falling channels connected to this sand reservoir. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, gekennzeichnet durch einen in Höhe der Modellplatte (2) angeordneten Kühlkanal (4) am Fluidbehälter (10).16. The device according to one of claims 7 to 15, characterized by a in the height of the model plate (2) arranged cooling channel (4) on the fluid container (10).
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