DD207343A5

DD207343A5 - Verfahren und vorrichtung zum verdichten von giessereiformstoff

Info

Publication number: DD207343A5
Application number: DD83249056A
Authority: DD
Inventors: Alfons Koebel; Norbert Damm
Original assignee: Badische Maschf Gmbh
Priority date: 1982-03-23
Filing date: 1983-03-22
Publication date: 1984-02-29
Also published as: ATE19973T1; EP0089547A1; US4538664A; JPS58173056A; EP0089547B1; PL241133A1; DE3363683D1

Abstract

Waehrend das Ziel der Erfindung in der Verbesserung der Qualitaet von durch Gasdruck verdichteten Formen liegt, besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchfuehrung vorzuschlagen, mit deren Hilfe eine gleichmaessige Verdichtung ueber die Formhoehe bei minimalen Formstoffbedarf erreicht werden kann. Zur Loesung der Aufgabe schlaegt die Erfindung ein Verfahren zum Verdichten von Giessereiformstoff durch schlagartige Einwirkung von Gasdruck auf die freie Oberflaeche des ueber dem Modell aufgeschuetteten Formstoffs vor, bei dem auf die freie Formstoff-Oberflaeche eine gasdurchlaessige Zusatzmasse aufgelegt, die aus mehreren in Richtung senkrecht zur Formstoff-Oberflaeche beweglichen Einzelmassen besteht, wobei der Gasdruck auf die freie Oberflaeche der Zusatzmasse zur Wirkung gebracht wird. Diese Zusatzmasse findet Anwendung bei Verdichtungsverfahren, die entweder mit einer Enrspannung von gespeichertem Druckgas oder mit einer durch Explosion erzeugten Druckgaswelle arbeiten, und eignet sich insbesondere bei der Verdichtung von Nassformsand.

Description

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- Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von Gießereiformstoff

Anwendungsgebiet der Erfindung .....'

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verdichtung von Gießereiformstoff, insbesondere von Naßformsand, durch schlagartige Einwirkung von Gasdruck auf den"über dem Modell aufgeschütteten Formstoff.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Gasdruck-Verdichtungsverfahren sind in mehreren Ausführungen bekannt (z.B. DE-AS 1 961 234, DE-OS 29 49 34O) und gewinnen in neuerer Zeit zunehmend an wirtschaftlicher Bedeutung. Sie unterscheiden sich im wesentlichen in der »Art der Erzeugung der Druckwelle. So wird entweder ein in einem Vordruckraum enthaltenes, hochgespanntes Gas schlagartig zur Entspannung gebracht (DE-AS 1 961 234) oder aber wird unmittelbar oberhalb des Formraums der Gasdruck durch Explosion eines brennbaren Gasgemischs erzeugt. Neben diesen beiden prinzipiellen Verfahren sind eine Vielzahl von Varianten bekannt, auf die hier nicht näher einzugehen ist, da sie die Erfindung nicht berühren. In allen Ausführungsformen läuft die erzeugte Druckwelle auf die Formstoffoberfläche auf und führt dann zu einer Verdichtung des Formstoffs.

Über die Ursachen und Wirkungen bei dieser Art der Formstoffverdichtung konnte noch keine endgültige Klarheit erreicht werden. Es ist jedoch so

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viel bekannt, daß sich die Verdichtung aus dem Zusammenwirken von Flüidisierungs-Effekten einerseits und an den Formstoff partikel η wirksam werdenden Staukräften andererseits einstellt. Die Fluidisierung führt zu einer Verminderung der Grenzflächenkräfte zwischen den Formstoffpartikeln untereinander wie auch zwischen diesen und dem Modell bzw. dem Formkasten und dem Füllrahmen, so daßdie auf das einzelne Formstoff partikel von dem Gas oder von benachbarten Partikeln ausgeübten impulskrafte zu einer dichteren Packung des Formstoffs führen.

Es ist weiterhin beobachtet worden, daß der Verdichtungsgrad nicht nur von den Parametern (Druck, Geschwindigkeit) der Gasdruckwelle, sondern auch von der Höhe der Formstoff-Füllung abhängig ist. So gibt es eine untere Grenze für die Formstoff überdeckung des Modells, unterhalb der sich kein befriedigender Verdichtungsgrad mehr erreichen läßt. Andererseits gibt es auch eine obere Grenze für die For mstoffüberdeckung, oberhalb der insbesondere der Formrücken keine ausreichende Verdichtung mehr besitzt. Es wird deshalb in der Regel mit einem Formstoff-Überschuß, der im erstgenannten Fall zu einer an sich unnötigen Formhöhe, im zweiten Fall zu einem unnötigen For mstoff-Überstand führt, der nach dem Verdichten abgestreift werden muß.

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Qualität von durch Gasdruck verdichteten Gießformen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zu dessen Durchführung dienende Vorrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe eine gleichmäßige Verdichtung über die Formhöhe bei minimalen Formstoff bedarf erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die freie Formstoff-Oberfläche eine gasdurchlässige Zusatzmasse aufgelegt und daß der Gasdruck auf die freie Oberfläche der Zusatzmasse zur Wirkung gebracht wird.

Praktische Versuche mit einer solchen Zusatzmasse haben gezeigt, daß bei entsprechender Optimierung ein gleichmäßiger Verdichtungsgrad sowohl über den Formquerschnitt, als auch über die Formhöhe erreicht werden kann, wobei die Formstoff-Überdeckung oberhalb der Modellkontur auf das für die Transport- und Abgußfestigkeit der Form erforderliche Maß beschränkt werden kann. Beim Verdichtungsvorgang kann die Gasdruckwelle die Zusatzmasse bei nicht allzu großem Strömungswiderstand durchwandern und in die Formstoff schüttung eindringen. Der Fluidisierungseffekt wird also durch die Zusatzmasse nidnt beeinträchtigt. Die für die eigentliche Verdichtung verantwortlichen Staukräfte werden sowohl an den For mstoffparti kein, als auch an den gasundurchlässigen Bereichen der Zusatzmasse wirksam, wobei letztere die ihr erteilten Impulskräfte an die Formstoffpartike! weitergibt.

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Wichtig ist dabei, daß die Zusatzmasse auf der freien Formstoff-Oberfläche aufliegt und nicht etwa frei fliegend auf die Formstoff Oberfiäche aufprallt, da hiermit eine unerwünscht vorzeitige Vorverdichtung auf dem Formrücken entstehen würde. Hiermit unterscheidet sich die Erfindung auch von anderen bekannten Vorschlägen, wonach auf die Formstoff-Oberfläche eine Abdeckung aufgelegt wird. Diese wirkt, auch wenn sie aus elastischem Material besteht (US-PS 2 830 339) , praktisch wie ein Verdichtungskolben, ohne daß das verdichtende Gas in die Form stoff schüttung eindringen kann. Gleiches gilt für einen anderen bekannten Vorschlag (DE-OS 29 49 340) bei dem im Rahmen einer Expiosionsverdichtung die Formstoff oberfläche ganz oder teilweise mit einer gasundurchlässigen Abdeckung versehen wird. Hiermit soll entweder das Ausbröckeln des Form stoffs am Form rücken vermieden oder aber an den abgedeckten Stellen weniger stark verdichtete Bereiche erhalten werden.

Es hat sich femer bei dem erfindungsgemäSen Verfahren gezeigt, daß nach dem Verdichtungsvorgang die Form stoff-Oberfläche annähernd gleichmäßig eben ist, was sich mit den bisher bekannten Verfahren nicht erreichen läßt. Aufgrund der Optimierung der Formstoffmasse läßt sich auch der in vielen Fällen notwendige Formstoff-Überstand besser regulieren und vor allem in geringerer Höhe einstellen. Bei gegebener Formgröße und Formstoff-Füllung und einem bestimmten Verdichtungsgrad läßt sich gegenüber den bekannten Verfahren mit der Zusatzmasse die Gasenergie, d.h. der Gasdruck und/ oder das Gasvolumen reduzieren, so daß insbesondere eine Verminderung des Gasbedarfs gegeben äst. Schließlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig davon durchführen, ob die Verdichtung des Formstoffs von oben oder von unten her erfolgt.

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Durch bevorzugte weitere Maßnahmen, daß die Zusatzmasse aus mehreren in Richtung senkrecht zur Formstoff-Oberfläche beweglichen Einzelmassen besteht, ist gewährleistet, daß sich jede Eänzelmesse entsprechend der ihr von der Druckwelle mitgeteilten Impulskraft bewegen und diese an die Formstoffpartikel weitergeben kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, daß die Zusatzmasse eine der Kontur des Modells angepaßte Verteilung der Einzelmasse aufweist derart, daß die Masse über hohen Modell konturen geringer ist als über tiefen Konturen.

In bevorzugter Ausführung besteht die Zusatzmasse aus Partikeln größeren spezifischen Gewichtes als der Formstoff und einer diese Partikel einschließenden, gasdurchlässigen und flexiblen Umhüllung. Der Strömungswiderstand dieser Zusatzmasse und damit die von ihr erzeugte Schubkraft läßt sich durch die Partikelform und ihre Schüttdichte beeinflussen, so daß nicht nur über die Größe der Zusatzmasse, sondern auch über die vorgenannten Parameter eine Regulierung der gewünschten Effekte möglich ist.

Zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens geht die Erfindung von einer Vorrichtung mit einem einseitig von einer Modellplatte mit dem Modell abgeschlossenen Formkasten, einem diesen fortsetzenden Füllrahmen, und einer Einrichtung zum Erzeugen oder Speichern von Gas hohen Drucks aus, das auf den Form stoff im Füllrahmen schlagartig zur Wirkung gebracht wird.

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Eine solche Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch eus, daß auf die freie Formstoff-Oberfläche eine diese insgesamt abdeckende, gasdurchlässige Zusatzmasse auflegbar und von dieser nach der Verdichtung abhebbar ist. '

Die Zusatzmasse wird also bei jedem Arbeitszyklus der Vorrichtung, z.B. einer Formmaschine, auf den in den Formraum eingefüllten Formstoff aufgelegt, anschließend die Gasdruckwelle zur Wirkung gebracht und nach dem Entlüften des Formraums die Zusatzmasse von der verdichteten Form wieder abgenommen.

Die Zusatzmasse kann im einfachsten Fall von einem Lochblech, ist jedoch bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung von einem die Formstoff-Oberfläche zumindest teilweise abdeckenden Kissen gebildet, das aus einer Schüttung von Metal I partikel η und einem diese einschließenden Gewebe besteht. Bei den Metal I-partikeln kann es sich beispielsweise um Granulat, Schrot od. dgl. handeln, während als Gewebe ein solches aus Kunststoff oder - im Falle einer Verdichtung durch Explosivkräfte mit entsprechender Temperaturentwicklung - aus Draht handeln kann.

Die solchermaßen aufgebaute Zusatzmaße ist zumindest begrenzt frei beweglich aufgehängt bzw. abgestützt, so daß sie einerseits aufgelegt und abgenommen, andererseits den auf sie wirkenden Kräften ungehindert folgen kann.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung im Längsschnitt gezeigten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung beschrieben werden.

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Irs der Zeichnung ist eine Modelίplatte 1 mit einem Modell 2 erkennbar, die einen Formkasten 3 unterseitig abschließt. Auf den Formkasten 3 ist ein Füll rahmen 4 aufgesetzt, der seine Fortsetzung in einem Gassammeiraum 5 findet. Oberhalb dieses eigentlichen Formraums ist eine Abschlußplatte 6 als fester Bestandteil eines Maschinenständers erkennbar, gegen den die Teile des Formraums vor dem Verdichtungsvorgang angepreßt werden. Die im übrigen für die Manipulation des Formkastens 3, des Füllrahmens 4 und des Gassammeiraums 5 notwendigen Einrichtungen_s wie auch die zur Füllung des Formraums mit Formsand können von üblicher Art sein und sind deshalb nicht näher dargestellt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist an den Gassammeiraum 5 über eine Leitung 8 ein Behälter 7 angeschlossen, in welchem entweder Druckgas gespeichert oder durch Explosion eines brennbaren Gasgemisches erzeugt wird. In der Verbindungsleitung 8 kann gegebenenfalls ein Ventil angeordnet sein, das nach Öffnen die Druckwelle in den Gassammei raum übertreten läßt.

Zu dieser Vorrichtung gehört ferner eine Zusatzmasse 10, die auf die freie Formstoff oberfläche 11 innerhalb des Füllrahmens 4 vor dem Verdichtungsvorgang aufgelegt wird. Diese Zusatzmasse 10 besteht aus einer äußeren Hülle 12, beispielsweise einem Lochblech, einem Gewebe od.dgl. und einer von dieser eingeschlossenen Füllung 13 aus Partikeln hohen spezifischen Gewichtes, z.B. Metallgranulat, Metallschrot od.dgl..

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Die Zusatzmasse 12 ist bei dem wiedergegebenen Ausführungsbeispief über ein Zugseil -15 an einer Hubvorrichtung 14 befestigt, mittels der sie auf die Formstoff-Oberfläche abgesenkt und später von der verdichteten Form abgehoben werden kann. Das Zugseil 15 gibt dabei der Zusatzmasse 10 die beim Verdichtungshub notwendige Bewegungsfreiheit in Richtung senkrecht zur Formstoff-Oberfiäche. Statt einer solchen Aufhängung kann die Zusatzmasse an der Hubvorrichtung 14 auch über eine Klinke gelagert sein, die an einer entsprechenden Raste an der Zusatzmasse eingreift, um diese von der fertigen Form abheben zu können» Zum Auflegen der Zusatzmasse braucht dann diese Klinke lediglich gelöst werden, so daß sie auf die Formstoff-Füllung fällt.

Claims

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Erfindungsanspruch

1. Verfahren zum Verdichten von Gießerei formstoff, insbesondere von Naßformsand, durch schlagartige Einwirkung von Gasdruck auf den über dem Modell aufgeschütteten Formstoff,

gekennzeichnet dadurch, daß auf die gesamte freie Formstoff-Oberfläche eine gasdurchlässige Zusatzmasse aufgelegt und daß der Gasdruck auf die freie Oberfläche der Zusatzmasse zur Wirkung gebracht wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmasse aus mehreren in Richtung senkrecht zur Formstoff-Oberfläche beweglichen Einzel massen besteht.

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3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmasse eine der Kontur des Modells angepaßte \ferteilung der Einzelmassen aufweist, derart, daß die Masse über hohen ModelIkonturen kleiner ist als über tiefen Konturen.
4. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3_S dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmasse aus Partikeln größeren spezifischen Gewichtes als der Formstoff und einer diese Partikel einschließenden, gasdurchlässigen und flexiblen Umhüllung besteht.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Punkte 1 bis 4, mit einem einseitig von einer Modellplatte mit dem Modell abgeschlossenen Formkasten, einem diesen fortsetzenden Fül!rahmen und einer Einrichtung zum Erzeugen oder Speichern von Gas hohen Drucks, das auf den Formstoff im Füllrahmen schlagartig zur Wirkung gebracht wird,

dadurch gekennzeichnet, daß auf die freie Formstoff-Oberfläche ( 11) eine diese insgesamt abdeckende gasdurchlässige Zusatzmasse (1O) auflegbar und von dieser nach der Verdichtung abhebbar ist.
6. Vorrichtung nach Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmasse (1O) von einem die Formstoff-Oberfiäche (11) zumindesttei!weise abdeckenden Kissen gebildet ist, das

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aus einer Schüttung (13) von Metaflpartikein und einem diese einschließenden Gewebe (12) besteht.
7. Vorrichtung nach Punkt 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmasse (1O) zumindest begrenzt frei beweglich aufgehängt bzw. abgestützt ist.