CH678405A5

CH678405A5 -

Info

Publication number: CH678405A5
Application number: CH96288A
Authority: CH
Inventors: Johannes Iburg; Karl-Heinz Weikert
Original assignee: Kuenkel Wagner & Co
Priority date: 1987-05-25
Filing date: 1988-03-14
Publication date: 1991-09-13
Also published as: GB2205516A; DE3717558C3; DE3717558C2; DK282288D0; GB2205516B; DE3717558A1; DK282288A; GB8810649D0

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Sandgiessformen von Modellen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. The invention relates to a method for producing sand molds of models with the features of the preamble of claim 1.

In der DE-AS 2 844 464 ist anhand der dortigen Fig. 2 ein Verfahren bekannt, bei dem Druckluft aus einer Druckluftquelle über eine hohle obere Abschlussplatte der Formkammer in diese eingeblasen und gleichzeitig von der Trageinrichtung her abgesaugt wird. Dies geschieht jeweils impulsartig nach Art eines oder mehrerer, aufeinanderfolgender, jeweils kurzer Luftstösse, so dass die Druckluft mit hoher Geschwindigkeit durch den locker eingefüllten Sand strömt. Nach dieser pneumatischen Vorverdichtung wird der Sand mechanisch nachgepresst. Während dieses Nachpressvorganges wird die in der Formkammer befindliche Restluft sowohl durch die Trageinrichtung als auch durch die hohle Abschlussoder Pressplatte abgesaugt. Auf diese Weise soll die durch die Sandmenge strömende Luft so beschleunigt werden, dass sie aus der Formkammer mit einer Geschwindigkeit von mindestens 100/sec austritt. Zur Verwirklichung dieses bekannten Verfahrens ist die Formkammer über ein zeitgesteuertes Ventil mit einer Überdruckleitung und einem Überdruckraum einerseits und über ein weiteres Ventil mit einer Unterdruckleitung und einem Unterdruckraum in Verbindung, wobei die der Überdruckleitung und der Unterdruckleitung zugeordneten Ventile gegeneinander so verriegelt sind, dass der Zustrom der Druckluft die Formkammer gleichzeitig mit der Absaugung der Luft aus der Formkammer einsetzt. Durch die hohe Luftgeschwindigkeit soll erreicht werden, dass die einzelnen Sandkörner sich eng aneinander-legen, insbesondere im Bereich von schwer zugänglichen Stellen von tiefen, engen Formballen. In DE-AS 2 844 464, a method is known from FIG. 2 there, in which compressed air from a compressed air source is blown into the mold chamber via a hollow upper end plate and is simultaneously sucked off from the support device. This is done in a pulse-like manner in the manner of one or more, successive, short air blasts, so that the compressed air flows at high speed through the loosely filled sand. After this pneumatic pre-compaction, the sand is pressed mechanically. During this repressing process, the residual air in the molding chamber is sucked out both through the support device and through the hollow end plate or press plate. In this way, the air flowing through the amount of sand should be accelerated so that it emerges from the molding chamber at a speed of at least 100 / sec. To implement this known method, the molding chamber is connected via a time-controlled valve with an overpressure line and an overpressure chamber on the one hand and via a further valve with a underpressure line and a vacuum chamber, the valves assigned to the overpressure line and the underpressure line being interlocked so that the inflow the compressed air is used by the mold chamber at the same time as the air is extracted from the mold chamber. The high air speed is intended to ensure that the individual grains of sand lie close together, especially in the area of hard-to-reach areas of deep, narrow bales of form.

Dem gleichen Zweck dient eine Vorrichtung, wie sie in der DE-PS 2 930 874 beschrieben ist. Bei dieser bekannten Formmaschine ist die Modellplatte mit einer Vielzahl von Entlüftungsbohrungen ausgebildet, über die der geschlossene Formraum mit der Aussenatmosphäre in ständiger offener Verbindung steht. In der Formkammer ist ein Luftkopfraum angeordnet, der mit einer Zufuhr von Druckluft über ein Ventil verbunden ist. Zur mechanischen Nachpressung dient eine Pressplatte, die in dem Luftkopfraum auf und ab bewegbar ist, wobei in der oberen Stellung die Druckluft frei der Oberfläche des Formsandes zuströmen kann. In der auf die Sandoberfläche abgesenkten unteren Stellung der Pressplatte kann diese mit Druckluft aus der gleichen Druckluftquelle zwecks Nachverdichtung des Sandes beaufschlagt werden. Die Anordnung ist so getroffen, dass bei Öffnen des Druckluftzufuhrventils komprimierte Luft in die Formkammer einströmt und durch den Sand und die Entlüftungsbohrungen zur Atmosphäre hin abströmt. Durch die Luftbewegung werden die Formsandpartikel fliessend gegen die Entlüftungsbohrungen bewegt, so dass die Sandschichten nach der Oberfläche der Modellplatte zusammengedrückt werden. Die Beaufschlagung des Sandes mit Druckluft erfolgt für eine bestimmte Zeitdauer. Darauf wird das Druckluftzuführungsventil geschlossen. Nach Absenken der Pressplatte auf die Sandoberfläche wird das DruckJuftzuführungsventil erneut geöffnet, um die Pressplatte von der Rückseite her zu beaufschlagen und so den Sand nachzuverdichten. The same purpose is served by a device as described in DE-PS 2 930 874. In this known molding machine, the model plate is designed with a large number of ventilation holes, via which the closed molding space is in constant open communication with the outside atmosphere. An air head space is arranged in the molding chamber and is connected to a supply of compressed air via a valve. A press plate is used for the mechanical repressing, which can be moved up and down in the air head space, the compressed air being able to flow freely to the surface of the molding sand in the upper position. In the lower position of the press plate, which is lowered onto the sand surface, it can be pressurized with compressed air from the same compressed air source for the purpose of recompression of the sand. The arrangement is such that when the compressed air supply valve is opened, compressed air flows into the molding chamber and flows out through the sand and the ventilation holes to the atmosphere. The air movement moves the molding sand particles smoothly against the ventilation holes so that the layers of sand are pressed together according to the surface of the model plate. Compressed air is applied to the sand for a certain period of time. The compressed air supply valve is then closed. After lowering the press plate onto the sand surface, the compressed air supply valve is opened again in order to act on the press plate from the rear and thus compact the sand.

Von einer Arbeitsweise, wie sie der Formmaschine nach der DE-PS 2 930 874 zugrundeliegt, geht auch die Japanische OS 139 447/1982 aus. Da bei dem zuvor beschriebenen Verfahren die Qualität der Sandgiessformen von dem Druck der zugeführten Luft und dem Luftdruck im Bereich der Austrittsöffnungen der Modellplatte abhängig ist und daher ein grosser Aufwand bezüglich Luftkompressor, Kapazität des Druckluftvorratstankes sowie der Grösse der Verbindungsleitungen notwendig ist, sieht die Japanische Druckschrift eine Vereinfachung vor. Hierzu sieht die Japanische Druckschrift ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 vor. Hierbei kann die Druckluft mit relativ geringer Strömungsgeschwindigkeit in die Formkammer eingeleitet werden. Beim Einströmen der Druckluft findet eine nennenswerte Verdichtung der locker eingefüllten Sandmenge, insbesondere auch im Bereich der der Sandoberfläche naheliegenden Sandschichten nicht statt. Es werden für die Zuführung der Druckluft daher nur Leitungen von relativ kleinem Querschnitt benötigt. Da bei der Zuführung der Druckluft die Formkammer abdichtend verschlossen bleibt, die Druckluft also nicht gleichzeitig aus der Formkammer abströmen kann, werden auch nur relativ kleine Druckluftmengen benötigt. Daher bedarf es auch keiner Druckluftvorratsbehalter. Während des Zuströmens der Druckluft baut sich in der Formkammer stetig ein die Sandkörner allseitig gleichförmig beaufschlagender und in der Formkammer und der eingefüllten Sandmenge homogener Druck auf, der noch zu keiner nennenswerten Verschiebung der Sandkörner führt, da der Auflbau des Druckes zeitlich gedehnt erfolgt, bis ein gewünschter oberer Druckwert erreicht ist. Der Verbrauch an Druckluft bleibt dabei gering, da nach Erreichen des erwünschten Druckluftwertes in der Formkammer die Druckluftzufuhr abgebrochen wird. Die abdichtend verschlossene und nunmehr unter erhöhtem Luftdruck stehende Formkammer wird dann schlagartig von der Seite des Modells und der Trageinrichtung her zur Aussenatmosphäre hin belüftet. Anders als bei der auf die Sandoberfläche treffenden Druckwelle des Ausgangsverfahrens tritt bei diesem Verfahren nach der Japanischen Druckschrift im Augenblick des Beginns der Belüftung eine hohe Druckdifferenz zunächst im Bereich der Belüftungsdüsen im Modell und/oder in der Formkastentrageinrichtung auf. Es werden somit bei Beginn der Belüftung zunächst die dem Modell naheliegenden Sandschichten von der Druckluftdifferenz erfasst und verdichtet. Die Druckluftdifferenz setzt sich in sehr kurzer, aber doch gedehnter Zeit über die Höhe der Sandfüllung bis zur Oberfläche des Sandes fort. Dabei ist die Verdichtung der oberen Sandschichten im Vergleich zur Verdichtung der dem Modell na2 Japanese OS 139 447/1982 also starts from a method of operation as it is based on the molding machine according to DE-PS 2 930 874. Since the quality of the sand molds depends on the pressure of the supplied air and the air pressure in the area of the model plate's outlet openings in the process described above, and therefore a great deal of effort is required with regard to air compressor, capacity of the compressed air storage tank and the size of the connecting lines, the Japanese publication sees a simplification. For this purpose, the Japanese publication provides a method with the features of the preamble of claim 1. The compressed air can be introduced into the molding chamber at a relatively low flow rate. When the compressed air flows in, there is no significant compression of the loosely filled in sand, especially in the area of the sand layers close to the sand surface. Therefore, only lines of relatively small cross-section are required for the supply of compressed air. Since the molding chamber remains sealed when the compressed air is supplied, ie the compressed air cannot flow out of the molding chamber at the same time, only relatively small amounts of compressed air are required. Therefore, there is no need for a compressed air reservoir. During the inflow of compressed air, a constant pressure builds up on the sand grains on all sides and is homogeneous in the mold chamber and the amount of sand filled in, which does not lead to any noteworthy shift of the sand grains, since the build-up of the pressure takes a long time, until a desired upper pressure value has been reached. The consumption of compressed air remains low since the compressed air supply is cut off after the desired compressed air value has been reached in the molding chamber. The sealing chamber, which is sealed and is now under increased air pressure, is then suddenly ventilated from the side of the model and the carrying device to the outside atmosphere. In contrast to the pressure wave of the main process hitting the sand surface, this method according to the Japanese publication, at the moment ventilation begins, has a high pressure difference initially in the area of the ventilation nozzles in the model and / or in the mold box support device. At the start of ventilation, the layers of sand that are close to the model are thus first recorded and compressed by the compressed air difference. The difference in compressed air continues in a very short but stretched time over the height of the sand filling to the surface of the sand. The compression of the upper sand layers is in comparison to the compression of the model na2

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hen Sandschichten gering. Die abströmenden Luftmengen sind relativ gering, da nur so viel Luft aus der Formkammer abströmen muss, bis der Druckausgleich zur Aussenatmosphäre erreicht ist. Infoige der geringen Strömungsgeschwindigkeit und der relativ kleinen Druckluftmengen ist der zur Ausformung des Sandballens erforderliche Energieaufwand relativ gering. Wegen der zeitlichen Dehnung der Strömungsvorgänge und der Vorgänge zur Drückerhöhung werden auch nur geringe Strömungsquerschnitte in den Zuleitungen benötigt. layers of sand. The outflows of air are relatively small, since only enough air has to flow out of the molding chamber until the pressure equalization to the outside atmosphere is achieved. Given the low flow velocity and the relatively small amounts of compressed air, the energy required to form the sand bale is relatively low. Because of the temporal expansion of the flow processes and the processes for increasing the pressure, only small flow cross sections are required in the supply lines.

In vielen Fällen ist es nicht zu vermeiden, dass in der mit der Sandmenge gefüllten, abdichtend verschlossenen Formkammer über der Sandmenge ein Luftkopfraum verbleibt. Es hat sich nun gezeigt, dass die Entlüftung der Formkammer zur Atmosphäre hin durch die dem Modell bzw. der Trageinrichtung zugeordneten Luftdurchtrittsdüsen im Laufe des Belüftungsvorganges ein Ausfransen der bereits verdichteten und der Modelloberfläche nahen Schichten im Bereich der Belüftungsdüsen auftritt, was zu fehlerhaften Sandgiessformen führt. In many cases it is unavoidable that an air head space remains above the amount of sand in the sealing chamber, which is filled with the amount of sand and sealed. It has now been shown that the venting of the molding chamber to the atmosphere through the air passage nozzles assigned to the model or the supporting device during the ventilation process results in fraying of the already compressed layers close to the model surface in the area of the ventilation nozzles, which leads to faulty sand molds.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Sandgiessformen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so weiterzubilden, dass noch zuverlässiger als bisher vor allem die dem Modell und der Trageinrichtung nahen Schichten bei der Vorverdichtung im ausreichenden Masse und ohne Beschädigung verdichtet werden, ohne dass dabei die Vorteile eines verringerten Aufwandes an Energie und an zur Ausführung des Verfahrens benötigten Vorrichtungen verlorengeht. It is the object of the invention to develop a method for producing sand casting molds with the features of the preamble of claim 1 in such a way that, above all, the layers close to the model and the supporting device are compacted to a sufficient extent and without damage during precompression, without losing the advantages of a reduced expenditure of energy and of the devices required to carry out the method.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by the teaching of claim 1.

Auf diese Weise kann der Anteil der in der Formkammer unter erhöhtem Druck stehenden Luftmenge, der durch die Sandfüllung und durch die Belüftungsdüsen modellseitig abströmt, genau begrenzt werden. Damit ist es möglich, einerseits die gewünschte hohe Verdichtung der modellseitigen Sandschichten zu gewährleisten, ohne dass jedoch eine Beschädigung dieser verdichteten Sandschichten durch weiter ausströmende Luft im Bereich der Belüftungsdüsen zu befürchten ist. Ein Ausfransen der bereits verdichteten und der Modelloberfläche nahen Schichten im Bereich der Belüftungsdüsen wird so zuverlässig ausgeschlossen. Dabei ist es wesentlich, dass die Belüftung des Kopfraumes erst nach Beginn der modellseitigen Belüftung der Formkammer einsetzt, jedoch deutlich zu einem Zeitpunkt vor dem vollständigen Druckausgleich zwischen Aussenatmosphäre und Formkammer. Ein zu frühes Belüften des Kopfraumes verhindert die Ausbildung eines ausreichenden Druckgradienten über die Schütthöhe der Sandmenge in der Formkammer und beeinträchtigt daher die Dichte der der Modelloberfläche nahen Sandschichten. Ein zu spätes Belüften des Luftkopfraumes führt dagegen zu dem beschriebenen Ausfransen der bereits verdichteten und der Modelloberfläche nahen Schichten im Bereich der Belüftungsdüsen. In this way, the proportion of the amount of air in the molding chamber under increased pressure, which flows out through the sand filling and through the ventilation nozzles on the model side, can be precisely limited. This makes it possible, on the one hand, to ensure the desired high compression of the model-side sand layers without, however, fear of damage to these compressed sand layers by air flowing out further in the area of the ventilation nozzles. This reliably prevents fraying of the already compressed layers close to the model surface in the area of the ventilation nozzles. It is essential that the ventilation of the headspace only begins after the model-side ventilation of the molding chamber begins, but clearly at a point in time before the complete pressure equalization between the outside atmosphere and the molding chamber. Too early venting of the head space prevents the formation of a sufficient pressure gradient over the bed height of the amount of sand in the molding chamber and therefore affects the density of the sand layers close to the model surface. A too late ventilation of the air head space, on the other hand, leads to the described fraying of the already compressed layers close to the model surface in the area of the ventilation nozzles.

Die Belüftung der Formkammer kann gemäss Anspruch 2 stetig und mit vorbestimmter Ausströmgeschwindigkeit erfolgen, wobei die Strömungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den sonstigen Gegebenheiten durch den Austrittsquerschnitt der Belüftungsdüsen und der zugehörigen Leitungen bestimmt wird. Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn man gemäss der Lehre des Anspruchs 3 die Belüftung der Formkammer in unstetiger, wie stotternder oder schwingend variierender Weise vornimmt. Dies lässt sich leicht durch ein frequenzgesteuertes Schliess- oder Drosselventil in der Belüftungsleitung erreichen, das während des Belüftungsvorganges den Austrittsquerschnitt der Leitung intermittierend verändert. Diese Veränderung kann bis zum momentanen Schliessen der betreffenden Leitung gehen. Es kann aber auch die Veränderung lediglich im Bereich einer Drosselung der Strömung erfolgen. The ventilation of the molding chamber can take place continuously and with a predetermined outflow rate, the flow rate being determined as a function of the other circumstances by the outlet cross section of the ventilation nozzles and the associated lines. However, it can also be advantageous if, according to the teaching of claim 3, the ventilation of the molding chamber is carried out in a discontinuous, stuttering or oscillating manner. This can easily be achieved by a frequency-controlled closing or throttle valve in the ventilation line, which intermittently changes the outlet cross-section of the line during the ventilation process. This change can continue until the line in question is currently closed. However, the change can also be made only in the area of throttling the flow.

Nach Beginn der Belüftung der Formkammer kann es auch zweckmässig sein, die Modelltrageinrichtung der Schwingung eines Hochfrequenzerregers auszusetzen, um die Bewegung der Sandkörner entlang des erzeugten Druckgefälles zu unterstützen. Die Hochfrequenzschwingung der Modelltrageinrichtung kann auch in Kombination mit einer schwingenden Steuerung der Belüftungsströmung eingesetzt werden. After the ventilation of the molding chamber has started, it can also be expedient to expose the model support device to the oscillation of a high-frequency exciter in order to support the movement of the grains of sand along the pressure gradient generated. The high-frequency vibration of the model support device can also be used in combination with a vibrating control of the ventilation flow.

Einzelheiten der Verfahrensmassnahmen werden aus dem nachfolgenden Beispiel deutlich, das anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Details of the process measures are clear from the following example, which is explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Diese zeigen in: These show in:

Fig. 1 in einer Art Schaltbild eine zum Ausführen des neuen Verfahrens geeignete Anordnung; 1 in a kind of circuit diagram an arrangement suitable for carrying out the new method;

Fig. 2 schematisch das Zeitverhäitnis der verschiedenen Phasen des neuen Verfahrens und in Fig. 2 shows schematically the time ratio of the different phases of the new method and in

Fig. 3 schematisch die Wirkung des neuen Verfahrens. Fig. 3 shows schematically the effect of the new method.

In der in Fig. 1 gezeigten schematischen Anlage zum Ausführen des neuen Verfahrens ist eine Formvorrichtung 1 gezeigt, die z.B. aus einer Modelltragplatte 2, einem Formkasten, einem Füllrahmen und einem oberen Abschlussteil besteht, die nicht näher bezeichnet sind und die zusammen so ausgebildet und angeordnet werden können, dass sie eine nach aussen abgedichtete Formkammer 5 begrenzen können. Auf der Modellplatte 2 ist wie üblich das Modell 3 angeordnet. Die Modellplatte weist bei 11 und das Modell 3 bei 12 jeweils in der Oberfläche Luftdurchtrittsdüsen auf, die über eine Sammelleitung 20 an eine Leitung 21 angeschlossen sind. Die Luftdurchtrittsdüsen können in einer der bekannten Düsenform ausgebildet sein. Ihre Verteilung und Anordnung über die Modelltragplatte 2 einerseits und über die Modelloberfläche andererseits hängt von der Grösse und Gestaltung des Modells ab. In the schematic system shown in Fig. 1 for executing the new method, a molding device 1 is shown, which e.g. consists of a model support plate 2, a molding box, a filling frame and an upper end part, which are not specified in any more detail and which can be designed and arranged together in such a way that they can delimit a molding chamber 5 sealed to the outside. As usual, model 3 is arranged on the model plate 2. The model plate at 11 and the model 3 at 12 each have air passage nozzles in the surface, which are connected to a line 21 via a manifold 20. The air passage nozzles can be designed in one of the known nozzle shapes. Their distribution and arrangement over the model support plate 2 on the one hand and over the model surface on the other hand depends on the size and design of the model.

In Fig. 1 ist angenommen, dass die Formkammer 5 bereits geschlossen ist. Zuvor wurde über das Modell in die Formkammer eine Formsandmenge 4 eingefüllt und zwar bis zu dem Füllstand, der in der Fig. 1 In Fig. 1 it is assumed that the molding chamber 5 is already closed. Previously, a quantity of molding sand 4 was poured into the molding chamber via the model, to the fill level shown in FIG. 1

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gestrichelt bei 6 dargestellt ist. Die Einfüllung des Formsandes erfolgt so, dass die Sandmenge locker in der Formkammer liegt. Besonders günstig erweist sich ein Einsieben des Sandes in die Formkammer. is shown in dashed lines at 6. The molding sand is filled in such a way that the amount of sand lies loosely in the molding chamber. Sieving the sand into the molding chamber has proven to be particularly favorable.

Ober der Standhöhe 6 der eingefüllten Sandmenge verbleibt in der Formkammer 5 ein Luftkopfraum 7, der jedoch so klein wie möglich gehalten werden soll. Die Grösse des Luftkopfraumes 7 hängt von verschiedenen Faktoren ab, insbesondere auch davon, ob über der Sandmenge eine mechanische Verdichtungseinrichtung angeordnet ist. Eine solche ist als Vielstempelpresse bei 9 im Kopfraum 7 in Fig. 1 gestrichelt angedeutet Auch an den Luftkopfraum 7 schliesst eine Leitung 10 an, die den Luftkopfraum über mehrere Ventile mit einer Luftdruckquelle 13 von vorbestimmtem Druck P verbindet. In der Leitung 10 ist ein Druckschalter 15 angeordnet, der aus der dargestellten geschlossenen Stellung über ein entsprechendes Zeitschaltprogramm bei Beginn eines Verdichtungszyklus in die Offenstellung umgesteuert werden kann. Vor dem Druckschalter liegt eine Regeleinrichtung 14, über die die maximale Druckhöhe und/oder die Aufbauzeit des Druckes eingestellt werden kann. Zwischen dem Druckschalter 15 und dem Luftkopfraum 7 liegt ausserdem ein Umschalt- und Belüftungsventil 16, das in der dargestellten Stellung den Luftkopfraum 7 über eine einstellbare Drosseleinrichtung 17 direkt mit der Aussenatmosphäre verbindet. Mit Umschalten des Druckschalters 15 kann das Umschaltventil 16 aus der dargestellten Stellung in die Durchgangsstellung umgeschaltet werden. In der Leitung 21 liegt ein Umschaltventil 18, welches die Sammelleitung 20 direkt mit der Aussenatmosphäre verbinden kann. Statt mit der Aussenatmosphäre kann in Ausnahmefällen die Leitung 21 über das Ventil 19 auch mit einem Vakuumbehälter oder dergleichen verbunden werden. Bevorzugt wird jedoch die Verbindung der Leitung 21 direkt mit der Aussenatmosphäre über das Ventil 18. Dem Ventil 18 kann eine Steuereinrichtung 23 zugeordnet sein, welche während der Wirkphase des Ventils 18 das Ventil in unsteter Weise z.B. beliebig stotternd oder zyklisch variierend zwischen der Sperrstellung und der Durchgangsstellung umsteuert. Dazu kann auch eine über die Einrichtung 23 gesteuerte gesonderte Strömungsdrosseleinrichtung in der Leitung 21 vorgesehen sein. Ausserdem kann, wie gestrichelt angedeutet, der Modelltragplatte 2 ein hochfrequenter Schwingungserzeuger 24 zugeordnet sein, der mit Beginn der Belüftung der Formkammer 5 die Modelltragplat-te 2 einer hochfrequenten Schwingung aussetzt. Above the level 6 of the filled amount of sand, an air head space 7 remains in the molding chamber 5, which, however, should be kept as small as possible. The size of the air head space 7 depends on various factors, in particular also on whether a mechanical compression device is arranged above the amount of sand. Such a is indicated as a multi-punch press at 9 in the head space 7 in FIG. 1. A line 10 also connects to the air head space 7 and connects the air head space to an air pressure source 13 of predetermined pressure P via several valves. A pressure switch 15 is arranged in line 10 and can be switched from the illustrated closed position to the open position via a corresponding time switch program at the start of a compression cycle. In front of the pressure switch is a control device 14, via which the maximum pressure level and / or the build-up time of the pressure can be set. Between the pressure switch 15 and the air head space 7 there is also a changeover and ventilation valve 16, which in the position shown connects the air head space 7 directly to the outside atmosphere via an adjustable throttle device 17. When the pressure switch 15 is switched over, the changeover valve 16 can be switched over from the position shown into the open position. In the line 21 there is a changeover valve 18 which can connect the manifold 20 directly to the outside atmosphere. Instead of the outside atmosphere, in exceptional cases the line 21 can also be connected to a vacuum container or the like via the valve 19. However, the connection of the line 21 directly to the outside atmosphere via the valve 18 is preferred. The valve 18 can be assigned a control device 23 which, during the active phase of the valve 18, unsteadily e.g. stuttered or cyclically varied between the locked position and the through position. For this purpose, a separate flow throttle device controlled via the device 23 can also be provided in the line 21. In addition, as indicated by dashed lines, a high-frequency vibration generator 24 can be assigned to the model support plate 2, which exposes the model support plate 2 to high-frequency vibration when the mold chamber 5 is ventilated.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Anordnung wird zur Durchführung des neuen Verfahrens wie folgt beschrieben: The arrangement shown schematically in FIG. 1 is described as follows for carrying out the new method:

Nach lockerem Einfüllen der Sandmenge 4 über das Modell in der Formkammer 5 wird die Formkammer entsprechend abdichtend verschlossen. Darauf wird der Druckschalter 15 ein- und der Umschalter 16 umgeschaltet, um die Leitung 10 mit der Druckluftquelle 13 in Verbindung zu setzen. Dies ist der Zeitpunkt, der in der Zeittabelle nach Fig. 2 mit der Startlinie deutlich gemacht ist. Entsprechend der Einstellung der Vorrichtung 14 strömt die Druckluft über eine bestimmte Zeitdauer in den Kopfraum 7 und in die eingefüllte Sandmenge 4. Durch die dabei auftretende Strömung wird auf die Sandkörner gemäss Fig. 3a eine relativ geringe gerichtete Kraft aufgebracht, so dass in dieser Phase des Füllens der Formkammer mit Druckluft eine schwache Vorverdichtung stattfindet, bei der sich die Sandkörner der locker eingefüllten Sandmenge leicht gegeneinander verschieben. Am Ende der Fülldauer tO wird der Druckschalter 15 abgeschaltet, während das Ventil 16 in seiner Umschaltstellung verbleibt, so dass in der Formkammer 5 ein vorbestimmter Luftdruck für eine vorbestimmte Zeit aufrechterhalten bleibt. Der Luftdruck ist in der Sandfüllung 4 der gleiche wie in dem Luftkopfraum 7. Die Folge ist, dass auf die Körner der Sandfüllung von allen Seiten der gleiche Druck ausgeübt wird, so dass sich die Sandkörner jeweils im Kräfte* gleichgewicht befinden, wie dies in Fig. 3b angedeutet ist. Gerechnet vom Zeitpunkt des Schliessens des Druckschalters 15 wird nach Ablauf einer Zeitspanne t2 (Fig. 2) das Belüftungsventil 13 geöffnet, das über die Leitung 21, die Sammelleitung 20 und die Belüftungsdüsen 11 und 12 in der Modellplatte 2 und im Modell 3 die Formkammer entlüftet. Es ist dabei entscheidend, dass die Entlüftung der Formkammer von der Seite des Modells und der Modelltragplatte her, im dargestellten Falle also von unten her erfolgt. Die Entlüftungsdauer der Formkammer 5 von unten her ist durch die Zeitspanne t3 in Fig. 2 dargestellt. After the amount of sand 4 has been poured in loosely via the model in the molding chamber 5, the molding chamber is sealed accordingly. The pressure switch 15 is then switched on and the changeover switch 16 is switched over in order to connect the line 10 to the compressed air source 13. This is the point in time that is made clear in the time table according to FIG. 2 with the start line. According to the setting of the device 14, the compressed air flows over a certain period of time into the head space 7 and into the filled amount of sand 4. Due to the flow that occurs, a relatively small directional force is applied to the sand grains according to FIG. 3a, so that in this phase the Filling the molding chamber with compressed air results in a weak pre-compression, in which the sand grains of the loosely filled in sand shift slightly against each other. At the end of the filling period tO, the pressure switch 15 is switched off, while the valve 16 remains in its switchover position, so that a predetermined air pressure is maintained in the molding chamber 5 for a predetermined time. The air pressure in the sand filling 4 is the same as in the air head space 7. The result is that the same pressure is exerted on the grains of the sand filling from all sides, so that the sand grains are each in the equilibrium of forces, as shown in FIG 3b is indicated. Calculated from the time the pressure switch 15 closes, the ventilation valve 13 is opened after a period of time t2 (FIG. 2), which vented the molding chamber via the line 21, the collecting line 20 and the ventilation nozzles 11 and 12 in the model plate 2 and in the model 3 . It is crucial that the mold chamber is vented from the side of the model and the model support plate, in the case shown from below. The venting duration of the molding chamber 5 from below is represented by the time period t3 in FIG. 2.

Die sich bei der Entlüftung ausdehnende Luft entweicht dabei durch die Entlüftungsdüsen 11 und 12, wobei die Luft zuerst und sehr rasch aus den der Modelloberfläche und der Oberfläche der Modelltragplatte zunächstliegenden Sandschichten entweicht. In diesen Bereichen bildet sich ein besonders hohes Druckgefälle im Zeitpunkt des Öffnens des Entlüftungsventils 18 aus. The air expanding during the venting escapes through the venting nozzles 11 and 12, the air escaping first and very quickly from the sand layers lying next to the model surface and the surface of the model support plate. A particularly high pressure drop forms in these areas at the time the vent valve 18 is opened.

Wenn, wie dargestellt, ein Luftkopfraum in der Formkammer 5 vorhanden ist, ist es wichtig, dass die Entlüftung des Luftkopfraumes 7 nicht oder nur im begrenzten Masse durch die Sandfüllung 4 hindurch erfolgt, wenn die gute und feste Ausbildung der der Modelloberfläche nahen Sandschichten nicht beeinträchtigt werden soll. Es ist daher wichtig, dass für die Entlüftung des Luftkopfraumes 7 ein gesonderter Entlüftungsweg vorgesehen ist. Dies ist im dargestellten Beispiel nach Fig. 1 über die Druckaufbauleitung 10 vorgesehen, und zwar bei Umschaltung des Umschaltventils 16 in die Normalstellung, die in Fig. 1 dargestellt ist In dieser Stellung wird die Leitung 10 über das Umschaltventil 16 und eine regulierbare Drosseleinrichtung 17 direkt mit der Aussenatmosphäre verbunden. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass das Zurückschalten des Umschaltventils in die Normalstellung zu einem Zeitpunkt während der Zeitperiode t3 .erfolgt, während der das Entlüftungsventil 18 geöffnet ist. If, as shown, an air head space is present in the molding chamber 5, it is important that the air head space 7 is not vented or only to a limited extent through the sand filling 4 if the good and firm formation of the sand layers near the model surface does not impair shall be. It is therefore important that a separate ventilation path is provided for the ventilation of the air head space 7. This is provided in the example shown in FIG. 1 via the pressure build-up line 10, specifically when the changeover valve 16 is switched to the normal position, which is shown in FIG. 1. In this position, the line 10 is switched directly via the changeover valve 16 and an adjustable throttle device 17 associated with the outside atmosphere. It can be seen from FIG. 2 that the switchover of the switchover valve to the normal position takes place at a point in time during the time period t3 during which the venting valve 18 is open.

Die Verdichtung des Formsandes erfolgt durch das Expandieren der zuvor komprimierten Luft in der Formkammer 5. Durch die beschriebene Anordnung und Verfahrensführung erfolgt eine gute Verdichtung und Härtung der Sandschichten in unmittelbarer Nähe der Modelloberfläche und der Oberfläche der Modelltragplatte 2. Die Sandbereiche dahinter werden ebenfalls verdichtet, aber nicht in diesem The molding sand is compressed by expanding the previously compressed air in the molding chamber 5. The arrangement and process described above result in a good compression and hardening of the sand layers in the immediate vicinity of the model surface and the surface of the model support plate 2. The sand areas behind are also compressed, but not in this

4 4th

CH678405A5 CH678405A5

Masse, so dass es zweckmässig sein kann, diese Schichten durch eine mechanische Verdichtungseinrichtung, wie sie bei 9 in Fig. 1 dargestellt ist, auf die gewünschte Härte zu verdichten. Mit Beginn der Belüftung, also nach Ablauf der Summe der Verfahrenszeiten 10 und t2 kann ausserdem die Modelltrag-platte 2 der Einwirkung einer hochfrequenten Schwingung durch den Schwingungserzeuger 24 ausge-5 setzt werden, um die Verdichtung der Sandfüllung durch die Expansion der komprimierten Luft zu unterstützen. Mass, so that it can be expedient to compress these layers to the desired hardness by means of a mechanical compression device, as is shown at 9 in FIG. 1. With the start of ventilation, that is to say after the sum of the process times 10 and t2, the model support plate 2 can also be exposed to the action of a high-frequency vibration by the vibration generator 24 in order to support the compression of the sand filling by the expansion of the compressed air .

Die für die Verdichtung wirksame Dauer der Luftexpansion, also die wirksame Expansionszeit stellt sich als die Differenz der Zeiten t1 und t2 dar, da mit der Umschaltung des Umschaltventils 16 in die Normalstellung die Verdichtungswirkung der Expansion aufgehoben wird. Die Wirkung der Expansionskräf-10 te ist in Fig. 3c dargestellt. Man erkennt, dass das noch in Fig. 3b herrschende Kräftegleichgewicht einseitig, d.h. im dargestellten Beispiel nach unten hin aufgehoben wird, so dass sich die Sandkörner schlagartig unter der Wirkung der Luftexpansion gerichtet verschieben können. The effective duration of the air expansion for the compression, ie the effective expansion time, is the difference between the times t1 and t2, since the compression effect of the expansion is canceled when the changeover valve 16 is switched to the normal position. The effect of the expansion force is shown in Fig. 3c. It can be seen that the balance of forces still prevailing in FIG. is lifted downwards in the example shown, so that the grains of sand can suddenly shift under the effect of air expansion.

In der Praxis hat sich ein Druckaufbau in der Formkammer 5 auf einen Wert von ca. 4 bis 5 bar als vorteilhaft erwiesen. Die wirksame Expansionszeit, also die Differenz zwischen t1 und t2 sollte bevor-15 zugt zwischen etwa 0,3 und 0,6 liegen, wobei die absolute Grösse der Zeiten t1 und t2 in Grenzen variieren kann und zwar für t1 zwischen etwa 0,5 und 1,8 sec und für t2 zwischen 0,1 und 1,0 sec. Es ist dabei darauf zu achten, dass in jedem Fall das Ende der Zeitperiode t1 vor dem Ende der Zeitperiode t3 liegt, so dass rechtzeitig die direkte Belüftung des Luftkopfraumes 7 über das Umschaltventil 16 einsetzt. Die Zyklusdauer liegt bei etwa 2 sec, In practice, a pressure build-up in the molding chamber 5 to a value of approximately 4 to 5 bar has proven to be advantageous. The effective expansion time, that is to say the difference between t1 and t2, should preferably be between about 0.3 and 0.6, the absolute magnitude of the times t1 and t2 being able to vary within limits, specifically for t1 between about 0.5 and 1.8 sec and for t2 between 0.1 and 1.0 sec. Care must be taken to ensure that the end of time period t1 is before the end of time period t3, so that direct ventilation of air head space 7 is possible in good time uses the changeover valve 16. The cycle time is about 2 seconds,

20 Es hat sich noch herausgestellt, dass die optimalen Zeitparameter im Einzelfall ermittelt werden müssen, da die Zeitparameter eine gewisse Abhängigkeit von der Beschaffenheit des verwendeten Formsandes aufweisen. 20 It has also been found that the optimal time parameters have to be determined in the individual case, since the time parameters have a certain dependence on the nature of the molding sand used.

Die zuvor beschriebenen Zeitverhältnisse und absoluten Zeiten und ihre Wirkung auf das Ergebnis werden nochmal deutlich durch die nachfolgende Tabelle: The time relationships and absolute times described above and their effect on the result are again clear from the following table:

25 25th

Tabelle der eingestellten Parameter Table of the set parameters

tt t2 tt t2

t3 t3

16 16

tExp. tExp.

Sandfeucht Wet with sand

Formveifiahen Shape

30 30th

(s) (s)

(%) (%)

0,7 0.7

0,1 0.1

0,9 0.9

2 2nd

0,6 0.6

3,2 3.2

gute Form, geringe Porosität im Bereich der Düsen good shape, low porosity in the area of the nozzles

1,1 1.1

0,5 0.5

1,3 1.3

2 2nd

0,6 0.6

3,2 3.2

gute Form, geringe Porosität im good shape, low porosity in the

35 35

Bereich der Düsen Area of the nozzles

1,3 1.3

1,0 1.0

1,5 1.5

2 2nd

0,3 0.3

3,5 3.5

sehr gute Form, geringe Porosität very good shape, low porosity

1,6 1.6

1,0 1.0

1,8 1.8

2,5 2.5

0,6 0.6

3,2 3.2

gute Form, geringe Porosität good shape, low porosity

2,0 2.0

1,0 1.0

2,2 2.2

3 3rd

1 1

3,5 3.5

starke Porosität strong porosity

40 40

1,5 1.5

1,0 1.0

1,7 1.7

2,5 2.5

0,5 0.5

3,5 3.5

gute Form, geringe Porosität good shape, low porosity

1,4 1.4

1,0 1.0

1,6 1.6

2 2nd

0,4 0.4

3,5 3.5

gute Form, geringe Porosität good shape, low porosity

45 Die Öffnungszeitdauer der einzelnen Ventile und deren Verhältnis zueinander hängt selbstverständlich auch von den Strömungsquerschnitten für die abströmende Luft, insbesondere von den Düsenquerschnitten ab. 45 The opening time of the individual valves and their relationship to one another naturally also depends on the flow cross-sections for the outflowing air, in particular on the nozzle cross-sections.

Ein besonderer Vorteil des neuen Verfahrens liegt in seiner umfassenden Einsatzmöglichkeit. Während die bisherigen Impulsformverfahren eine obere Grenze in den Abmessungen der Formkästen von 50 z.B. 1,5 m/qm Formkastenquerschnitt aufweisen, lässt sich das neue Verfahren bei beliebig grossen Formkästenquerschnitten einsetzen. Dies ergibt sich dadurch, dass sich aufgrund des im wesentlichen statischen Druckaufbaus stets eine saubere Druckverteilung auch über grosse Querschnitte ergeben, so dass bei Beginn der Expansion im wesentlichen überall gleiche Druckgradienten auftreten. A particular advantage of the new process is that it can be used extensively. While the previous pulse molding processes had an upper limit in the dimensions of the mold boxes of 50 e.g. 1.5 m / sqm molded box cross-section, the new process can be used with molded box cross-sections of any size. This results from the fact that due to the essentially static pressure build-up there is always a clean pressure distribution even over large cross-sections, so that essentially the same pressure gradients occur everywhere at the start of the expansion.

Das neue Verfahren ist besonders für die Herstellung von Sandgiessformen von Modellen mit erheb-55 lichem Unterschied von Höhen und Tiefen geeignet The new process is particularly suitable for the production of sand molds of models with a considerable difference in heights and depths

Claims

1.Method for the production of sand molds of models, in which a mold chamber is formed by a model and 60 mold box support device, by the frame-shaped mold box and by a filling frame which can be placed thereon, and into which a predetermined amount of sand is loosely filled while leaving an air head space, the mold chamber sealed and connected to a compressed air source, the compressed air flowing into the sealed sealed mold chamber and the pressure increased in time to a predetermined value, whereupon the compressed air supply stopped and the mold chamber from the side of the model and the support device

5

10th

15

20th

25th

30th

35

40

45

50

55

60

65

CH678405 A5

is ventilated to the outside atmosphere in order to pneumatically precompress the amount of sand, whereupon the amount of sand is mechanically compressed by the relative movement between the parts delimiting the mold chamber and a pressing device covering it, characterized in that the air head space remaining above the filled amount of sand after the overpressure has built up in the The molding chamber is ventilated directly to the outside atmosphere, specifically compared to the ventilation of the molding chamber on the part of the model and the carrying device, the dissolution of the ventilation of the head space, however, taking place before the pressure equalization between the molding chamber and the outside atmosphere has ended.

2. The method according to claim 1, characterized in that the ventilation of the molding chamber takes place continuously and with a predetermined outflow speed.

3. The method according to claim 1, characterized in that the ventilation of the molding chamber takes place in a discontinuous, such as stuttering or oscillatingly varying manner.

6