DD251300A5

DD251300A5 - Verfahren und vorrichtung zum verdichten von giessereiformstoffen

Info

Publication number: DD251300A5
Application number: DD86288326A
Authority: DD
Inventors: Dietmar Boenisch
Original assignee: Kk
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1986-03-26
Publication date: 1987-11-11
Also published as: EP0197388B1; JPH0547307B2; HU203296B; EP0197388A2; CN86102948A; IN163736B; DK143286D0; JPS61226139A; ES553498A0; HUT45423A; MX165572B; AU5533886A; ES8800083A1; ES8706055A1; DE3675800D1; ZA862271B; US4750540A; CA1265313A; DK143286A; ES557455A0

Abstract

Bei dem Verdichten von Giessereiformstoffen, wobei der Formstoff in eine Formeinrichtung aus Modelleinrichtung mit einem oder mehreren Modellen, Formrahmen und Fuellrahmen geschuettet oder pneumatisch eingebracht wird und nachfolgend mittels einem Verdichtungsgeber, bestehend aus einer Druckluft- oder Verbrennungskraft-Impulseinrichtung oder einer Press- und/oder Ruettelvorrichtung verdichtet und dabei der gesamte oder ueberwiegende, im Fuellrahmen vorhandene Formsand in den Formrahmen bewegt wird, wird waehrend der Verdichtung in oertliche Bereiche des sich verdichtenden Formstoffes ein expandierendes Gas eingebracht, um dort Zonen verminderter Packungsdichte des Formstoffes zu schaffen, wobei im Verlaufe, jedenfalls am Ende der Verdichtung die Bereiche verminderter Packungsdichte beseitigt werden und die Packungsdichte den uebrigen Bereichen gegenueber angeglichen wird. Fig. 1

Description

Hierzu 6 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von Gießereiformstoffen, wobei der Formstoff in eine Formeinrichtung aus Modelleinrichtung mit einem oder mehreren Modellen, Formrahmen und Füllrahmen geschüttet oder pneumatisch eingebracht wird und nachfolgend mittels einem Verdichtungsgeber, bestehend aus einer Druckluft- oder Verbrennungskraft-Impulseinrichtung oder einer Preß- und/oder Rüttelvorrichtung verdichtet und dabei der gesamte oder überwiegende, im Füllrahmen vorhandene Formsand in den Formrahmen bewegt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Festigkeit von Gießereiformstoffen, insbesondere bentonitgebundenerSandformen, wird durch Verdichten des lose geschütteten oder pneumatisch in den Formrahmen eingebrachten Formsandes erreicht. Zu den wichtigsten Verdichtungsprinzipien zählen das Rütteln, Rüttelpressen, Saug- und Schießpressen, Hochdruckpressen und seit einigen Jahren verstärkt das Impulsverdichten mit Druckluft oder Verbrennung zündfähiger Gasgemische.

Die steigenden Qualitätsansprüche an die technischen Gußstücke, hier sei beispielhaft der zunehmend komplizierter werdende Automobilguß genannt, stellen steigende Anforderungen an die Qualität der Sandform. Insbesondere werden hohe Maßgenauigkeit und Oberflächengüte verlangt, die nur mittels gleichmäßig verdichteter Sandformen mit gleichmäßiger Dichte- und Festigkeitsverteilung innerhalb des Formballens gewährleistet werden können. Hier stehen jedoch bei allen Verdichtungsverfahren tiefgreifende Schwierigkeiten entgegen, die durch die schlechte Fließfähigkeit tongebundener Gießereiformsande und die zum Teil sehr erheblichen Höhen- und Volumenunterschiede der eingeformten Modelle begründet sind. Hinzu kommt, daß Modellplatten aus Wirtschaftlichkeitsgründen immer dichter mit Modellen belegt werden und damit auch der Abstand zwischen den einzelnen Modellen und zwischen diesen und der Formkastenwand geringer wird. Damit ist es für den Formsand zunehmend schwieriger, die zwischenliegenden Räume mit ausreichendem Verdichtungsdruck auszuformen und an diesen Stellen ausreichende Festigkeiten zu entwickeln.

Heutige Formmaschinen können zwar sehr hohe Verdichtungsdrücke leisten, ohne aber damit auch eine gleichmäßige Formverdichtung zu erreichen. Es kommt häufig vor, daß im Gegenteil mit steigendem Verdichtungsdruck der Maschine die Ungleichmäßigkeit der Packungsdichte der Sandkörner und damit auch die der Formfestigkeit in ein- und derselben Sandform zunehmen. Ursachen sind die bei hohen Verdichtungsdrücken im Formsand über großflächigen und stark stauenden Modellen verstärkt auftretenden Seitenkräfte, die zur Pfropfenbildung, das sind hochverdichtete Sandbrücken über den zwischenliegenden Formbereichen, führen und den Zutritt von Formstoff und Verdichtungsdruck in die spaltenförmigen Bereiche erschweren. Damit wird insbesondere auch die Randverdichtung zwischen den Modellen und der Formkastenwand behindert, weil in dieser ringsumlaufenden Zone der Sandform der Verdichtungswirkdruck infolge der Reibung des Sandes an der Formwand ohnehin abgeschwächt ist. Dann findet der Sandballen im Formkasten nicht ausreichend Halt, was zu überaus gefürchteten Versatzerscheinungen führt. Tiefliegende Ballenteile sind häufig derart schlecht ausgeformt, daß sie bereits während des Modellziehens abreißen oder beim späteren Abguß nachgeben und Maßungenauigkeiten am Gußstück verursachen. Auch sind weitere Fehler, wie Kantenabrieb, Erosion und Penetration die Folge.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, Verfahren und Vorrichtungen zum Verdichten von Gießereiformstoffen zu schaffen, bei der die Verdichtungsgleichmäßigkeit innerhalb einer Sandform und damit auch die Gußstückqualität durchgreifend verbessert wird.

Zur Lösung dieser Aufgäbe wird bei einem Verfahren zum Verdichten von Gießereiformstoffen, wobei der Formstoff in eine Formeinrichtung aus Modelleinrichtung mit einem oder mehreren Modellen, Form rahmen und Füllrahmen geschüttelt oder pneumatisch eingebracht wird und nachfolgend mittels eines Verdichtungsgebers, bestehend aus einer Druckluft- oder Verbrennungskraft-Impulseinrichtung oder einer Preß- und/oder Rüttelvorrichtung verdichtet und dabei der gesamte oder überwiegende, im Füllrahmen vorhandene Formsand in den Formrahmen bewegt wird, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß während der Verdichtung in örtliche Bereiche des sich verdichtenden Formstoffes ein expandierendes Gas eingebracht wird und dort Zonen verminderter Packungsdichte des Formstoffes geschaffen werden und im weiteren Verlauf der Verdichtung die Bereiche verminderter Packungsdichte beseitigt werden und die Packungsdichte übrigen Bereichen gegenüber angeglichen

Es ist vorteilhaft, daß durch das expandierende Gas im Formsand Zonen mit Lufteinschlüssen geschaffen werden, deren Stärke über die der benachbarten Bereiche hinausgeht, oder daß durch das expandierende Gas im Formsand Zonen mit ausgeprägten Hohlräumen geschaffen werden und durch das Gas der Formsand transportiert und vorverdichtet wird.

Als expandierendes Gas wird in den Formsand Druckluft eingeleitet.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird als expandierendes Gas in den Formsand ein brennbares oder ein verbranntes Gemisch aus beispielsweise Erdgas-Luft- bzw. Sauerstoff-Azythylen-Luft- bzw. Sauerstoff- oder

Benzin-Luft- bzw. Sauerstoff eingeleitet. ^:

Das brennbare Gemisch wird in einem druckdichten Behälter oder mehreren druckdichten Behältern außerhalb des Füll-und/ oder Formrahmens gezündet und das dadurch erhaltene Druckgas wird in den Formsand geleitet. Nach einer weiteren Ausführungsform wird das brennbare Gemisch in den Formstoff eingebracht und unmittelbar danach im Formstoff durch Zündung zur Verbrennung gebracht.

Innerhalb des Formsandes wird dem expandierenden Gas eine vorherbestimmte Einströmrichtung gegeben, die eine dem Schwierigkeitsgrad der Modellbelegung oder Modellausführung entsprechende Bewegungsrichtung des Formsandes begünstigt.

Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die durch das expandierende Gas im Formsand gebildeten Zonen mit verminderter Packungsdichte überwiegend in Zonen angebracht werden, die oberhalb der Zwischenräume zwischen dem Modell und dem Formrahmen oder zwischen mehreren Modellen oder einer an einem Modell vorhandenen stark ausgeprägten Vertiefung liegen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Formeinrichtung, die aus einer Modellplatte und daran angebrachten Modellen, einem die Modelle umgebenden Formrahmen und einem oberhalb des Formrahmens angeordneten Füllrahmen und einer oberhalb des Füllrahmens angeordneten Verdichtungsgeber besteht, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Füllrahmen und/oder der Formrahmen mit Öffnungen zum Einleiten eines Druckgases in den Formsand versehen sind.

Nach einer anderen Ausführungsform ist im Füllrahmen ein Innenrahmen angeordnet, der den Formsand aufnimmt, wobei die Außenfläche des Innenrahmens zur Innenfläche des Füllrahmens einen Abstand hat und dadurch ein Gaskanal gebildet ist.

Weiterhin ist die Wandung des Innenrahmens mit einer Öffnung oder mehreren Öffnungen versehen, die den Gasdruck in den im Füllrahmen befindlichen Formsand leitet bzw. leiten.

Es ist vorteilhaft, daß die Wandung des Innenrahmens mit siebartigen Durchbrechungen versehen ist, und daß der Innenrahmen an seiner Unterseite mit einer im wesentlichen umlaufenden Öffnungen und einer Leitfläche versehen ist, die das expandierende Gas in den Formsand in Richtung nach oben leitet. Bei einer Vorrichtung mit einem Verdichtungsgeber, bestehend aus einer Druckluft- oder Verbrennungskraft-Impulseinrichtung ist der Kanal zwischen dem Füllrahmen und dem Innenrahmen mit dem einen Gasdruck erzeugenden Verdichtungsgeber verbunden.

In weiterer Ausgestaltung ist es vorteilhaft, daß der Füllrahmen und/oder der Form rahmen außen von einer druckdichten, ein Gas führenden Kammer belegt sind, die vielfache, durch die Wandungen des Füllrahmens und/oder Formrahmens führende Leitungen aufweist, die in den Formsand münden, wobei die das Gas führende Kammer durch eine mit dem Takt der Formherstellung gesteuerte Anpreßvorrichtung an die mit Durchlaßöffnungen versehene Wandung des Füll- und/oder Formrahmens anpreßbar ist.

Es ist zweckmäßig, daß die von den ein Gasführenden Kammern ausgehenden Abzweigungen bzw. Durchlaßöffnungen in den Wandungen des Füllrahmens und/oder Formrahmens in mehreren Höhenlagen angeordnet sind.

Nach einer anderen Ausführungsform ist es vorteilhaft, daß in den Füllrahmen und gegebenenfalls in den Formrahmen von oben eine Leitung oder mehrere Leitungen münden, die ein Gas führen und in ihrem unteren Bereich mit einer Auslaßöffnung oder mehreren Auslaßöffnungen versehen ist bzw. sind.

Die untere Auslaßöffnung ist mit einer Umlenkeinrichtung versehen, die das Gas seitlich nach außen oder nach oben richtet.

Die Umlenkeinrichtung besteht aus einem nach oben offenen Napf, in die die Leitung mündet.

Die Umlenkeinrichtung besteht weiterhin aus einem Hohlzylinder, in die die Leitung mündet und dessen zylindrische Wandung mit zahlreichen Auslaßöffnungen versehen ist.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist es vorteilhaft, daß der Füllrahmen in seinem unteren Bereich und seiner Innenseite eine vorzugsweise umlaufende Gas-Druckkammer aufweist, die nach unten gerichtete Auslaßöffnungen aufweist, und daß die an der Innenseite des Formrahmens angeordnete Druckkammer mit den nach unten gerichteten Auslaßöffnungen in den Formrahmen hineinragt. Außerdem ist es zweckmäßig, daß der Füllrahmen über seine Höhe hohlwandig ausgebildet ist und die inneren Wandungen, vorzugsweise über deren Höhe verteilt, in den Formsand mündende Durchlaßöffnungen für das Druckgas haben.

Die inneren Wandungen des den Formsand aufnehmenden Füllrahmens erweitern sich in Richtung von oben nach unten

konisch. . .

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß in partiellen vorherbestimmbaren Bereichen des Formstoffes Lockerbereiche aufgebaut werden, die während der Verdichtung des Formsandes zur Verbesserung der Formsandbeweglichkeit führen.

Abhängig von der Art, Menge, räumlichen Anordnung, Wirkungsrichtung und zeitlichen Einwirkung des Druckgasesund gegebenenfalls weiterer Faktoren, die sich steuern lassen, lassen sich nach der Erfindung im Formsand sehr unterschiedliche Dimensionen verminderter Packungsdichte erreichen, die als zwei Arten bezeichnet werden können:

Nach der ersten Art wird in diesen locker gehaltenen Bereichen während der Verdichtung die hohe Packungsdichte und damit das Verkleben der Formsandteilchen stark vermindert. Der Sand wird, wie auf einem Luftkissen gleitend, den besonders unterversorgten Bereichen oder schwierig zugängigen Bereichen im Form rahmen zugeführt. Damit wird auch erreicht, daß sich keine geschlossene Verdichtungsfront aufbauen kann, die dann stellenweise Sandbrücken über tiefliegenden Formballenbereichen in oder neben Modellen weitgehend verhindert. Gleichzeitig wird erreicht, daß die Brückenbildung von Anfang an vermieden oder bereits entstandene Brücken wieder zerstört werden und dadurch die gleichmäßige Versorgung der tiefliegenden Formballenbereiche mit Sand und Druckund damit die Vergleichmäßigung der Festigkeitsverteilung im gesamten Formballen erreicht wird.

Nach der zweiten Art wird das expandierende Gas in solcher Konzentration in partielle oder ausgewählte Bereiche des Formsandes eingebracht oder zur Wirkung gebracht, daß explosionsartig Löcher geschaffen werden und somit das Druckgas den Sand fördert und zufolge des dabei ausgeübten Druckes auch vorverdichtet. Nach der Erfindung sind somit bei der zweiten Art im Formsand an Stellen, in denen die übliche Verdichtung durch den von oben und außen einwirkenden Verdichtungsgeber erschwert ist, kleine „Vorverdichter" vorhanden.

Es sind jedoch auch Modifikationen zwischen beiden Arten verminderter Packungsdichte möglich. So wird einein den Formsand eingeleitete Druckluft abhängig von deren Stärke, Art der Einbringung und Einwirkungszeit abgrenzbare Lockerbereiche schaffen. Auch durch ein brennbares oder verbranntes Gas lassen sich begrenzbare Lockerbereiche schaffen. Sofern dieses in starker örtlicher Konzentration in den Formsand eingeleitet und sofort gezündet wird, dann werden im Formsand explosionsartig stark ausgeprägte Löcher als zweite Art verminderter Packungsdichte erhalten und somit der Sand durch das Druckgas im Sand transportiert und verdichtet.

Sofern jedoch das verbrennbare Gemisch, beispielsweise Benzin, so in den Formsand eingebracht wird, daß es sich zunächst in gewisser Weise verteilt und erst dann gezündet wird, dann erfolgt eine nur schwache Verbrennung mit dem Ergebnis, daß die Sandkörner voneinander abheben und der Formstoff somit in einen verbessert fließfähigen Zustand gelangt.

Die Art und Menge des brennbaren oder verbrannten Gemisches, der Ort der Einbringung und der Wirkung, insbesondere auch der zeitlichen Wirkung läßt somit vorherbestimmbare Bereiche des Lockerungszustandes und somit entsprechende Fließfähigkeit des Formsandes schaffen.

Zusätzlich zu diesen Maßnahmen kann dem expandierenden Gas innerhalb des Formsandes eine die Fließfähigkeit des Formsandes bestimmende Richtung gegeben werden. So wird in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung als besonders vorteilhafte Maßnahme vorgeschlagen, daß dem expandierenden Gas innerhalb des Formsandes eine Einströmrichtung gegeben wird, die eine dem Schwierigkeitsgrad der Modellbelegung oder Modellausführung entsprechende Bewegungsrichtung des Formsandes begünstigt.

Es ist ein entscheidendes Merkmal der Erfindung, daß die Lockerbereiche nur kurzzeitig bestehen und im Verlaufe, jedenfalls bis zum Ende des Verdichtungsvorganges wieder beseitigt sind. Andernfalls wurden im Innern des Formballens wiederum Verdichtungsungleichmäßigkeiten verbleiben.

Die erfindungsgemäße Lösung, während der Verdichtung durch den Verdichtungsgeber durch ein Gas in dem sich verdichtenden Formsand ausgewählte Zonen verminderter Packungsdichte zu schaffen, ist bei den verschiedenen Arten der bekannten Verdichtungsgeber möglich. Sofern der Verdichtungsgeber aus einer Luftdruck-Impulseinrichtung besteht, dann ist es in den meisten Fällen vorteilhaft, als expandierendes Gas zur Schaffung der lockeren Bereiche im Formsand Druckluft zu wählen und diese, wenn möglich, von der Druckluft des Verdichtungsgebers abzuleiten. Sofern somit der Verdichtungsgeber ein Gas ist oder mit einem solchen betrieben wird, dann soll vorteilhaft auch das in den Formsand einzuleitende Gas zur Schaffung der Lockerzonen artgleich sein. Es kann somit, sofern der Verdichtungsgeber aus einer Verbrennungskraft-Impulseinrichtung besteht, auch zur Schaffung der lockeren Bereiche im Formsand eine Verbrennungskraft-Impulseinrichtung vorhanden sein. Es können die Impulseinrichtungen zur Schaffung der Lockerbereiche im Formsand von den Impulseinrichtungen zur Verdichtung des Formsandes abgeleitet sein. Dies hat den Vorteil, daß die Zeitpunkte ihrer Wirkung genau einander abgestimmt werden können, weil, wie vielfach vorerwähnt, die lockeren Bereiche im Formsand nur in dem Zeitraum der Verdichtungsarbeit geschaffen und am Ende der Verdichtungsarbeit nicht mehr vorhanden sind.

Sofern als Verdichtungsgeber eine Preß- und/oder Rüttelvorrichtung angewendet wird, dann ist es in vielen Fällen vorteilhaft, als expandierendes Gas Druckluft zu verwenden, weil die Druckluft in der Regel auch zum Antrieb der Preß- und/oder Rüttelvorrichtung dient und, da das Pressen und Rütteln sich über einen Zeitraum von einigen Sekunden erstreckt, durch Anwendung von Druckluft die Lockerbereiche im Formsand während der Verdichtung über den entsprechend hier längeren Zeitraum der Verdichtung erhalten werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt

Es zeigen:

Fig. 1: einen vertikalen Schnitt einer Formeinrichtung;

Fig. 2: einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Formeinrichtung;

Fig.3: einen vertikalen Schnitt durch eine weiterhin abgewandelte Formeinrichtung;

Fig.4: einen Teilausschnitt des Formrahmens mit Luftdruckkammer;

Fig.5: die Seitenansicht eines Druckluft-Verteilers im Formsand;

Fig. 6: einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Formeinrichtung;

Fig.7: einen horizontalen Schnitt durch einen Füllrahmen mit Explosionskammern;

Fig.8: einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Formeinrichtung;

Fig.9: einen horizontalen Schnitt durch einen Formrahmen und Druckgasleitung;

Fig. 10: einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Formeinrichtung.

Die in Fig. 1 beispielhaft beschriebene Druckluft-Impulsformmaschine besteht aus der Modellplatte 1 mit einem oder mehreren Modellen 2, dem Formrahmen 3, dem aufsitzenden Füllrahmen 4, in der erfindungsgemäßen Ausführung als Doppelrahmen mit einer ringsumlaufenden Innenwand 5. Die Innenwand 5 ist mit Längsschlitzen 6 versehen, kann aber in anderer Ausführung auch mit einer Vielzahl von Bohrungen perforiert ausgeführt sein. Der Formraum wird durch den Druckkammerboden 7 abgeschlossen. Ein großflächiger Durchlaß 8 für das impulsauslösende Medium ist in Ruhestellung mit einem großflächigen Ventil 9, das in diesem Beispiel als einfaches Tellerventil angenommen ist, durch eine pneumatisch oder hydraulisch wirkende Anpreßvorrichtung 10 luftdicht verschlossen. Die Druckkammer 11 ist durch das Gehäuse 12, in das die Druckluftzuleitung 13 mündet, gebildet. Der Druckluftstrom 14 entstammt der Druckluftversorgung der Gießerei oder einer besonderen Kompressorenstation.

In der Druckkammer 11 sind vor Auslösen des Verdichtungsvorganges zum Beispiel 3 bis 5 bar Druck gespeichert. Das Tellerventil 9 wird durch Auslösen der Anpreßvorrichtung 10 hochgerissen. Die Druckluft schlägt in wenigen Millisekunden auf den Formrücken 15. Der lose geschüttete Formsand 16 wird zunächst im Bereich 17 des Formrückens durch den Luftschlag . zusammengeschoben und dort bereits erheblich verdichtet. Diese Verdichtungsfront 17 wird durch den ständig fortwirkenden Verdichtungsdruck 18 verstärkt, bis sie im Augenblick des Aufschiagens auf Modell 12 und Modellplatte 1 durch Rückstau des Formstoffes zur Endverdichtung führt. Aus diesem Verdichtungsablauf ist der besondere Nachteil der Formsandverdichtung auf Impulsformmaschinen zu erkennen, indem nämlich die durch den Luftschlag bereits erheblich vorverdichtete Verdichtungsfront 17 beim Auftreffen auf das Modell 2 wieder aufgebrochen werden muß, damit die kritischen Ausformbereiche 19 überhaupt mit Sand und dem erforderlichen Druck zu seiner Verdichtung versorgt werden können. Das Aufbrechen vernichtet wertvolle Verdichtungsenergie und führt zudem zum Aufbau von absperrenden Sandbrücken 20, die das Ausformen der Ballen bereiche 19 zusätzlich erchweren. So kommt es, daß an der verdichteten Sandform direkt über dem Modell 2 beispielsweise 30 N/cm² Druckfestigkeit gemessen werden, in den unterversorgten Bereichen 19 hingegen nur 5 N/cm². Diese krassen Dichte- und Festigkeitsunterschiede sind der Qualität des späteren Gußstückes äußerst abträglich.

Während der Verdichtung wird Druckluft oder ein anderes expandierendes Gas gezielt in solche Bereiche des verdichteten Formsandes eingeleitet und im Inneren des Formballens dort Lockerbereiche aufgebaut und aufrechterhalten, wo sie in besonderem Maße zur Verbesserung der Formsandbeweglichkeit während der Verdichtung beitragen können. In diesen locker gehaltenen Bereichen wird während der Verdichtung das Verkleben der Formsandteilchen verhindert. Der Sand wird wie auf

einem Luftkissen gleitend den besonders unterversorgten Bereichen 19 zugeführt. Damit wird auch erreicht, daß sich keine geschlossene Verdichtungsfront 17 aufbauen kann, die dann offen bleibt und damit auch den Aufbau der gefährlichen Sandbrücken 20 weitgehend verhindert.

Nachdem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 dringt die komprimierte Luft sofort nach Öffnen des Ventils 9 —durch Pfeile 21 angedeutet — in den Zwischenraum desdoppelwandigen Füllrahmens 4 und 5 ein und über die Schlitze 6 ringsumlaufend seitlich in den Formsand. Nahe der gesamten Innenwand des Füllrahmens 5 wird der Sand während des überwiegenden Teils der Verdichtung locker gehalten, wobei die Wandreibung nahezu ausgeschaltet bleibt Entlang dieses Lockerbereiches gleitet der Sand — wie durch Pfeile 22 angedeutet—verstärkt in die kritischen Randbereiche 19, wo es zu erheblich verbesserten Festigkeiten kommt. Der Formrücken bewegt sich als Folge der Verdichtung aus der Position 15 in die Position 23. Der Sand gerät somit am Ende des Verdichtungsgewebes aus dem Wirkbereich der Einblasschlitze heraus und kann damit durch den anhaltend wirkenden Verdichtungsdruck 18 letztendlich dichtgedrückt werden. Im Form ballen eventuell verbliebene Lockerbereiche werden beseitigt. Es ergibt sich, daß die Vorrichtungen zur Auflockerung zu Verdichtungsbeginn oder während der Verdichtung in den Sand hineinragen, gegen Ende der Verdichtung jedoch freigelegt oder auf andere Weise wirkungslos gemacht sind. Für den Erfolg der Vorrichtungen ist eine genaue Abstimmung der Größe und Ausdehnung der Lockerbereiche auf die Gegebenheiten der Gußproduktion notwendig. Die Ausdehnung der ringsumlaufenden Lockerzone 24 wird u.a. durch die Viskosität des Druckgases, den Druck und die Schlitzbreite bestimmt. Die Schlitzbreite kann nach dem Schwierigkeitsgrad der Modellbelegung 2 und der Höhe des Formkastens 3 bestimmt oder verändert werden. Die Schlitzbreiten sollen zum Beispiel für den Durchtritt der heißen Brenngase der Verbrennungskraft-Impulsformmaschine sehr viel enger ausgebildet sein als für die kalte Luft einer Druckluft-Impulsformmaschine. Unangemessen breite Schlitze könnten das Gas zu weit in den Formballen hineinpressen und die gesamte Form zerstören.

Um die Ausbreitung der Lockerzonen, insbesondee in kleineren Sandformen, sicher begrenzen zu können, haben sich besondere Umlenkvorrichtungen für den eindringenden Gasstrom als wirkungsvoll erwiesen. Bei kleineren Sandformen sollte das Lockerungsmedium weniger in die Formballenmitte gerichtet sein, als vielmehr auf eng begrenztem Raum entlang der Füllrahmenwand als Druckluftschleier geführt werden. Eine derartige Anordnung zur Strömungslenkung ist in Fig. 2 dargestellt.

Der Füllrahmen 4 ist auch in diesem Beispiel doppelwandig ausgeführt. Die Innenwand 25 besteht aus einem ringsumlaufenden, dichten Bauteil und weist an ihrem unteren Rand einen ringsumlaufenden Spalt 26 auf. Das zwischen den Wänden 4 und 25 einströmende Gas 15 wird durch eine ebenfalls ringsumlaufende Umlenkleiste 27, die mit den Teilen 4 und 25 starr verbunden ist, in einer verhältnismäßig schmalen Zone—wie durch Pfeile 28 gezeigt—an der Wand 25 eng anliegend nach oben gerichtet geführt. Der Wirkbereich dieser Anordnung kann durch die Spaltbreite zwischen Wand 25 und Umlenkleiste 27 recht genau eingestellt werden. Auch bei dieser Anordnung ist sicherzustellen, daß der Formrücken 23 nach der Verdichtung möglichst nahe oder auch unterhalb der Oberkante der Umlenkleiste 27 zu liegen kommt.

Versuche haben gezeigt, daß kalte Druckgase, wie Drucklust, gelegentlich nicht schnell genug über die Oberkante der Innenwand 25 in den Zwischenraum zum Füllrahmen 4 einfließen können und die Auflockerungswirkung nicht früh genug beginnt. Dann haben innerhalb des Formballens bereits die nachteiligen Vorverdichtungen eingesetzt, was sich in einer verminderten Ausformgüte der kritischen Formbereiche 19 äußert. Diesem Nachteil kann in einigem Ausmaß durch Vergrößerung des Einlaßspaltes zwischen Oberkante der Innenwand 5 oder 25 und dem Druckkammerboden oder auch durch eine Schrägstellung der Innenwand 25 begegnet werden, so daß das durch die Ventilöffnung 8 einströmende Gas einen leichteren Zutritt 21 hinter die Innenwand 25 findet.

Insbesondere bietet das erfindungsgemäße Verfahren weitere Möglichkeiten, die sich für eine recht genaue zeitliche Steuerung der Auflockerungsvorgänge eignet. Eine entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Vorrichtung nach Fig. 3 arbeitet mit getrennten Druckluftzuführungen für den Verdichtungsdruck 18 und dem Auflockerungsdruck 29. Das zur örtlich begrenzten Auflockerung der Forminnenbereiche benötigte Druckgas wird über das Schnellventil 30 der Ringleitung 31 zugeführt. Diese Anordnung zeichnet sich durch eine hohe Anpassungsfähigkeit an wechselnde Betriebsbedingungen aus. So kann der Auflockerungsdruck bereits kurz vor Beginn der lumpulsverdichtung aufgebracht werden. Die Auflockerungsluft kann zum Beispiel dem Druckkessel entnommen werden, so daß beide Luftdrücke identisch sind. Während der Verdichtung steigt der Verdichtungsdruck 18 bis zur Höhe des Lockerungsdruckes in der Ringleitung 31 an, so daß die Druckdifferenz im Verlaufe der Verdichtung ständig kleinerund schließlich Null wird. Damit kann die Lockerungswirkung gegen Verdichtungsende aufgehoben werden, was sich in bestimmten Einsatzfällen als vorteilhaft herausstellt.

Das Beispiel einer Druckluft-Impulsverdichtung nach Fig. 3 ist für eine ringsumlaufende doppelte Düsenreihe und zusätzliche Bläser ausgelegt, die sich bei großen Sandformen bewähren. Zusätzliche Bläser sind insbesondere dann von Vorteil, wenn mit mehreren und recht hohen Modellen wie in Fig. 3 dargestellt, gearbeitet werden soll. Auch tiefe Taschen in Modellen, die in Zentralbereichen der Modellplatte 1 angeordnet sind, können mittels zusätzlich wirkender Bläser besser ausgeformt werden. Der Bläser 32 ist in der hier vorgeschlagenen Ausbildung mit einer Umlenkvorrichtung 33 versehen, die einen zylindrischen Wirkbereich 34 nach oben gerichtet bedingt. Es können jedoch auch weitere Ausführungsformen gewählt werden mit andern Wirkgeometrien und Wirkstärken. Die jeweilig optimale Ausführung ist den Betriebserfordemissen anzupassen. Der Bläser 32 kann, wie indem Ausführungsbeispiel Fig.3 vorgeschlagen, mit der Ringleitung 31 verbunden sein oder auch eine separate Druckluftversorgung mit eigener Steuerung aufweisen. Insbesondere können durch die Verwendung mehrerer Schnellventile die Wirkzeiten der verschiedenen Lockerungsvorrichtungen sehr kurz und auch gestaffelt arbeitend vorgesehen werden. Fig. 3 läßt erkennen, daß die Hauptbewegungsrichtungen 22 des Formsandes während der Verdichtung durch Art und Lage der verschiedenen Lockerungsvorrichtungen beeinflußt und damit eine durchgreifend verbesserte Verdichtungsgleichmäßigkeit erreicht werden kann.

Die nach Fig. 1 bis 3 vorgeschlagenen Vorrichtungen befinden sich im Bereich des Füllrahmens und sind mit diesem verbunden. Diese Bauart hat sich für viele Anwendungsfälle als ausreichend erwiesen, weil erkannt wurde, daß die Verdichtungsschwierigkeiten bereits zu Verdichtungsbeginn und somit insbesondere im Bereich des Füllrahmens vorprogrammiert werden. Es kann sich jedoch auch im Einzelfall und insbesondere bei Einsatz hoher Sandformen als zweckmäßig erweisen, den Wirkbereich der Lockerungsvorrichtungen bis in das Oberteil des Formrahmens 3 zu erweitern. Fig.4 zeigt, daß die Ringleitung 31, die Luftdruck führt, in Kanäle 35,35a mündet, die schräg nach oben gerichtet sind.

Fig. 5 zeigt einen Durckluftverteiler, bestehend aus einem Zylinder, in den die Leitung 32 einmündet und der an seiner zylindrischen Wandung mit zahlreichen Durchbrechungen 36; 36a und so weiter versehen ist.

Die hier beschriebenen Lockerungseinrichtungen wurden am Beispiel einer Luftdruck-Impulsformmaschine erläutert. Es liegt jedoch im Sinne der Erfindung, derartige Vorrichtungen auch auf anderen Maschinen, wie z. B. Rüttel- oder Schieß-Preß-Formmaschinen einzusetzen. Kräftige Durckluftstöße in das Innere einer preßverdichteten Sandform während des Verdichtungsvorganges haben eine erhebliche Vergleichmäßigung der Formeigenschaften gezeigt. Eine solche Preßformmaschine ist in Fig. 6 dargestellt. Sie hat eine Preßplatte 37, die durch eine Kolbenstange 38 auf den im Füllrahmen und im Formrahmen befindlichen Formsand in angegebener Pfeilrichtung 39 gepreßt wird und somit die Verdichtung auf mechanischem Wege erreicht.

Die Ringleitung 31 führt ein verbrennbares Gas, das über die Zuleitungen 40 in den Formstoff geleitet und innerhalb des Formstoffes gezündet wird. Es können entsprechende Rückschlagventile vorhanden sein.

Fig.7 zeigt die Lösung, daß über den Umfang des Füllrahmens 4 verteilt zylindrische Kammern 41; 41 a; 41 b usw. vorhanden sind, in die expandierbare Gemische eingebracht werden. Sie werden entweder innerhalb dieser zylindrischen Kammern gezündet oder durch die Kanäle 35,35a in den Formsand geleitet und durch an der Innenwandung des Füllrahmens vorhandene Zündkerzen 42,42a gezündet. Abhängig von der Art des verbrennbaren Gases, deren Zuführung, Konzentration und Zeitpunkt der Zündung kann der Lockerzustand des im nahen Bereich befindlichen Formsandes bestimmt werden. So können, wie in Fig. 7 dargestellt, ausgeprägte Löcher 43,43a erhalten werden.

Die Verdichtung mit einer Preß- und/oder Rüttelvorrichtung hat in vielen Fällen den Vorteil, daß, weil der Verdichtungsvorgang einige Sekunden beträgt, auch der Lockerzustand während der Verdichtung entsprechend einige Sekunden betragen kann und somit entsprechend einfach steuerbar ist.

Fig.8zeigt die Lösung, daß der Füllrahmen 4zumindest in seinem unteren Bereich doppelwandig ausgebildet ist. Nach Fig.8 hat er die Außenwandung 4' und die Innenwandung 4". In seinem unteren Bereich ist die Wandung 4" mit Kanälen 35 versehen, die nach unten gerichtet sind und entsprechend nach unten gerichtete Gas-Druckimpulse geben. Nach dem Ausführungsbeispiel in Fig.8 ragt der untere Bereich des doppelwandigen Füllrahmens keilartig in den Formrahmen 3 hinein, so daß nach der Fertigstellung der Sandform und der Entfernung des Füllrahmens 4 an der Innenwand des Formrahmens im oberen Bereich ein keilförmiger Spalt verbleibt. Dieser keilförmige Spalt ist ohne Nachteil für die Gießform. Er bringt sogar den Vorteil, daß während oder nach dem Gießen die entstandenen Gase leichter aus dem Formsand abziehen können.

In dem vertikalen Bereich der inneren Wandung 4" des Füllrahmens sind ebenfalls Durchlaßöffnungen 35a und 35 b vorhanden, die das Pressendes Formsandes durch den Preßstempel 37 begünstigen, weil im Bereich dieser Auslaßöffnungen durch das expandierende Gas die Formsandpartikel eine geringe Packungsdichte erhalten und entsprechend sehrfließfähig sind. Fig. 8 zeigt weiterhin, daß in der Wandung des Formrahmens im oberen Bereich ein keilförmiger Spalt verbleibt. Dieser keilförmige Spalt ist ohne Nachteil für die Gießform. Er bringt sogar den Vorteil, daß während oder nach dem Gießen die entstandenen Gase leichter aus dem Formsand abziehen können.

In dem vertikalen Bereich der inneren Wandung 4" des Füllrahmens sind ebenfalls Durchlaßöffnungen 35 a und 35 b vorhanden, die das P'ressen des Formsandes durch den Preßstempel 37 begünstigen, weil im Bereich dieser Auslaßöffnungen durch das expandierende Gas die Formsandpartikel eine geringe Packungsdichte erhalten und entsprechend sehrfließfähig sind. Fig. 8 zeigt weiterhin, daß in der Wandung des Formrahmens 3 Durchlaßöffnungen 44,44a vorhanden sind, die nach unten weisen und somit nach unten gerichtete Gasdruck-Impulse geben, die in den Spalt zwischen den Modellen 2 und Innenwandung des Formrahmens geführt sind. Diese Gasimpulse können so bemessen sein, daß sie die Gleitfähigkeit des Formsandes stark verbessern. Sie können aber auch so bemessen sein, daß diese Gasimpulse den Formsand transportieren und dabei zugleich eine Vorverdichtung geben. Danach wird zusätzlich zu dem Verdichtungsgeber 37, der von oben und außen auf den Formsand einwirkt, im nahen Bereich der Modelle an schwierig erreichbaren Stellen ein zusätzlicher Transport des Formsandesund zugleich dessen Vorverdichtung erreicht. Auch hier sei bemerkt, daß diese Vorverdichtung in der Nähe des Modells beendet ist, bevor der gesamte, von dem Verdichtungsgeber ausgeübte Verdichtungsdruck erreicht bzw. abgeschlossen ist. Die Durchlaßöffnungen 44 werden mit dem Druckgas versorgt durch hohle Leisten 45 und 45a, die über hohle Stempel 46 und 46a in den angegebenen Doppelpfeilrichtungen 47 und 47a im Akt der Formherstellung bewegt sind, damit während der Verdichtung durch den Verdichtungsgeber Gasimpulse die vorerwähnten Vorverdichtungen im nahen Bereich des Modells durchführen. Die Fig. 9 zeigt im linken unteren Bereich, daß eine abgewinkelte, ein Gas führende hohle Leiste 49 an den Ecken des Formsandes Anwendung findet, damit im Bereich der Ecken angeordnete Durchlaßöffnungen 48; 48a ein expandierendes Gas in den Formsand einleiten können, weil gerade in den Ecken des Formrahmens die Formsandbewegung bei bisherigen Verdichtungsarten sehr schwierig ist. Die abgewinkelte Hohlleiste 49 ist ebenfalls in angegebener Doppelpfeilrichtung 50 an den Formrahmen 3 anpreßbar und von diesem wegzuziehen.

Fig. 10 zeigt die Lösung, daß der Füllrahmen ebenfalls hohlwandig ausgebildet ist und somit eine Druckkammer bildet und damit prinzipiell die in Fig. 8 dargestellte Ausbildung hat. Die Innenwandung 4" erweitert sich in Richtung von oben nach unten stark konisch. Dadurch wird erreicht, daß bei der Verdichtung des Formsandes durch den dargestellten Impuls-Verdichtungsgeber bei derVerdichtunj, und somit Wanderung des Formsandes von dem Füllrahmen in den Formrahmen zusätzlich zu der Auflockerung durch Druckgaseinwirkung eine Auflockerung durch die Erweiterung des Formraums im Füllrahmen erfolgt. Die Kombination der Verminderung der Packungsdichte während des Verdichtens zur Formgebung durch den sich erweiternden Formraum und zugleich in den Formsand eingeleitetes Druckgas ist besonders vorteilhaft.

Claims

1. Verfahren zum Verdichten von Gießereiformstoffen, wobei der Formstoff in eine Formeinrichtung aus Modelleinrichtung mit einem oder mehreren Modellen, Formrahmen und Füllrahmen geschüttet oder pneumatisch eingebracht wird und nachfolgend mittels eines Verdichtungsgebers, bestehend aus einer Druckluft- oder Verbrennungskraft-Impulseinrichtung oder einer Preß- und/oder Rüttelvorrichtung verdichtet und dabei der gesamte oder überwiegende, im Füllrahmen vorhandene Formsand in den Formrahmen bewegt wird, gekennzeichnet dadurch, daß während der Verdichtung in örtliche Bereiche des sich verdichtenden Formstoffes ein expandierendes Gas eingebracht wird und dort Zonen verminderter Packungsdichte des Formstoffes geschaffen werden und im Verlaufe, jedenfalls im wesentlichen am Ende der Verdichtung die Bereiche verminderter Packungsdichte beseitigt werden und die Packungsdichte den übrigen Bereichen gegenüber angeglichen wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch das expandierende Gas im Formsand Zonen mit Lufteinschlüssen geschaffen werden, deren Stärke über die der benachbarten Bereiche hinausgehen.

3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch das expandierende Gas im Formsand Zonen mit ausgeprägten Hohlräumen geschaffen werden und durch das Gas der Formsand transportiert und vorverdichtet wird.

4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als expandierendes Gas in den Formsand Druckluft eingeleitet wird.

5. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als expandierendes Gas in den Formsand ein brennbares oder ein verbranntes Gemisch aus beispielsweise Erdgas-Luft- bzw. Sauerstoff-Azythylen-Luft- bzw. Sauerstoff- oder Benzin-Luft- bzw. Sauerstoff eingeleitet wird.

6. Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß das brennbare Gemisch in einem druckdichten Behälter oder mehreren druckdichten Behältern außerhalb des Füll- und/oder Formrahmens gezündet und das dadurch erhaltene Druckgas in den Formsand geleitet wird.

7. Verfahren'nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß das brennbare Gemisch in den Formstoff ' eingebracht und unmittelbar danach im Formstoff durch Zündung zur Verbrennung gebrachtwird.

8. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß dem expandierenden Gas innerhalb des Formsandes eine vorherbestimmte Einströmrichtung gegeben wird, die eine dem Schwierigkeitsgrad der Modellbelegung oder Modellausführung entsprechende Bewegungsrichtung des Formsandes begünstigt.

9. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die durch das expandierende Gas im Formsand gebildeten Zonen mit verminderter Packungsdichte überwiegend in Zonen angebracht werden, die oberhalb der Zwischenräume zwischen dem Modell und dem Formrahmen oder zwischen mehreren Modellen oder einer an einem Modell vorhandenen stark ausgeprägten Vertiefung liegen.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 mit einer Formeinrichtung, die aus einer Modellplatte und daran angebrachten Modellen, einem die Modelle umgebenden FormraKmen und einem oberhalb des Formrahmens angeordneten Füllrahmen und einem oberhalb des Füllrahmens angeordneten Verdichtungsgeber besteht, gekennzeichnet dadurch, daß der Füllrahmen und/oder der Formrahmen mit Öffnungen zum Einleiten eines Druckgases in den Formsand versehen sind.

11. Vorrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß im Füllrahmenein Innenrahmen angeordnet ist, der den Formsand aufnimmt, die Außenfläche des Innenrahmens zur Innenfläche des Füll rahmens einen Abstand hat und dadurch ein Gaskanal gebildet ist, weiterhin die Wandung des Innenrahmens mit einer Öffnung oder mehreren Öffnungen versehen ist, die den Gasdruck in den im Füllrahmen befindlichen Formsand leitet bzw. leiten.

12. Vorrichtung nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Wandung des Innenrahmens mit siebartigen Durchbrechungen versehen ist.

13. Vorrichtung nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß der Innenrahmen an seiner Unterseite mit einer im wesentlichen umlaufenden Öffnungen und einer Leitfläche versehen ist, die das expandierende Gas in den Formsand in Richtung nach oben leitet.

14. Vorrichtung nach Punkt 11 mit einem Verdichtungsgeber, bestehend aus einer Druckluft- oder Verbrennungskraft-Impulseinrichtung, gekennzeichnet dadurch, daß der Kanal zwischen dem Füllrahmen und dem Innenrahmen mit dem einen Gasdruck erzeugenden Verdichtungsgeber verbunden ist.

15. Vorrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß der Füllrahmen und/oder der Formrahmen außen von einer druckdichten, ein Gas führenden Kammer belegt sind, die vielfache, durch die Wandungen des Füllrahmens und/oder Formrahmensführende Leitungen aufweist, die in den Formsand münden.

16. Vorrichtung nach Punkt 15, gekennzeichnet dadurch, daß die das Gas führende Kammer durch eine mit dem Takt der Formherstellung gesteuerte Anpreßvorrichtung an die mit Durchlaßöffnungen versehene Wandung des Füll- und/oder Formrahmens anpreßbar ist.

17. Vorrichtung nach Punkt 16, gekennzeichnet dadurch, daß die von den ein Gasführenden Kammern ausgehenden Abzweigungen bzw. Durchlaßöffnungen in den Wandungen des Füllrahmens und/ oder Formrahmens in mehreren Höhenlagen angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß in den Füllrahmen und gegebenenfalls in den Formrahmen von oben eine Leitung oder mehrere Leitungen münden, die ein Gas führen und in ihrem unteren Bereich mit einer Auslaßöffnung oder mehreren Auslaßöffnungen versehen ist bzw. sind.

19. Vorrichtung nach Punkt 18, gekennzeichnet dadurch, daß die untere Auslaßöffnung mit einer Umlenkeinrichtung versehen ist, die das Gas seitlich nach außen oder nach oben richtet.

20. Vorrichtung nach Punkt 19, gekennzeichnet dadurch, daß die Umlenkeinrichtung aus einem nach oben offenen Napf besteht, in die die Leitung mündet.

21. Vorrichtung nach Punkt 19, gekennzeichnet dadurch, daß die Umlenkeinrichtung aus einem Hohlzylinder besteht, in die die Leitung mündet und dessen zylindrische Wandung mit zahlreichen Auslaßöffnungen versehen ist.

22. Vorrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß der Füllrahmen in seinem unteren Bereich und seiner Innenseite eine vorzugsweise umlaufende Gas-Druckkammer aufweist, die nach unten gerichtete Auslaßöffnungen aufweist.

23. Vorrichtung nach Punkt 22, gekennzeichnet dadurch, daß die an der Innenseite des Formrahmens angeordnete Druckkammer mit den nach unten gerichteten Auslaßöffnungen in den Formrahmen hineinragt.

24. Vorrichtung nach Punkt 22, gekennzeichnet dadurch, daß der Füllrahmen über seine Höhe hohlwandig ausgebildet ist und die inneren Wandungen, vorzugsweise über deren Höhe verteilt, in den Formsand mündende Durchlaßöffnungen für das Druckgas haben.

25. Vorrichtung nach Punkt 10 und gegebenenfalls nach Punkt 24, gekennzeichnet dadurch, daß sich die inneren Wandungen des den Formsand aufnehmenden Füllrahmens in Richtung von oben nach unten konisch erweitern.