EP0126258A2 - Formkasten für das Vakuumformverfahren - Google Patents

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EP0126258A2
EP0126258A2 EP84103898A EP84103898A EP0126258A2 EP 0126258 A2 EP0126258 A2 EP 0126258A2 EP 84103898 A EP84103898 A EP 84103898A EP 84103898 A EP84103898 A EP 84103898A EP 0126258 A2 EP0126258 A2 EP 0126258A2
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molding
vacuum
vacuum lines
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Horst Hollenbach
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C21/00—Flasks; Accessories therefor
    • B22C21/12—Accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/03—Sand moulds or like moulds for shaped castings formed by vacuum-sealed moulding

Definitions

  • the invention relates to a molding box for the vacuum molding process with at least one suction pipe running through the molding box and vacuum lines integrated in the molding box and its stiffening construction, the suction pipe and the vacuum lines to the inside of the molding box having suction surfaces.
  • the casting mold is solidified by sucking off the air contained in the molding sand.
  • the surface of the casting mold is covered with a film and thus sealed airtight.
  • suction pipes are arranged inside the mold box, which are embedded in the molding sand in the finished casting mold.
  • These suction pipes and the molding box itself have suction surfaces towards the molding sand. It is essential that these suction surfaces in the form of sieve surfaces must have smaller openings than the minimum grain size of the molding sand dictates.
  • the suction surfaces are subjected to high temperatures and strong mechanical loads during rough operation of the casting process. They are therefore usually equipped with special support structures. These support structures are intended to prevent the suction surfaces, which are often formed by fine wire screens, from being injured and the molding sand being thereby suctioned off. This would have the consequence that the casting material would penetrate into the molding box.
  • DE-GM 8 029 438 describes a molding box for the vacuum molding process, in which a perforated tube is covered with a fine-mesh wire mesh.
  • the wire mesh is in turn largely covered by perforated metal strips which are fastened to the outside of the wire mesh on the perforated tube.
  • the holes in the metal strips correspond to the holes in the tube.
  • the fine wire mesh used for the screen surface has the decisive disadvantage that the fine wire is very heavily used during the weaving process. Due to the rough casting process, the wire material ages very quickly and tends to break at bending points. This creates holes in the wire mesh that are larger than the minimum grain size. This means that molding sand is extracted.
  • the strong signs of aging on the wire mesh cannot be prevented by the additional protection of the wire mesh with metal strips, at most the mechanical load can be kept away from the wire mesh to a small extent.
  • DE-PS 3 123 363 describes a device for the production of casting molds.
  • vacuum lines are arranged inside the molding box.
  • the vacuum lines are connected to a common vacuum collecting duct on at least one wall of the molding box.
  • a sieving device is interposed, which consists of two sieves lying in parallel, one sieve closing the vacuum collecting duct and the second closing the vacuum lines. Sand is poured between the sieves when the casting mold is made becomes. This is to prevent casting material from penetrating into the molding box in the event of damage to the suction pipes or to the vacuum lines.
  • the invention is based on a vulnerable screen surface of the vacuum lines, as can be represented, for example, by fine wire mesh.
  • the susceptibility to aging of the known wire mesh will appear as a major disadvantage.
  • the effort that is made to avoid possible damage occurring is very high.
  • the molding process can be facilitated by the variability in the attachment of the vacuum line, the molding box is complicated.
  • the air resistance is greatly increased by the additional layer of sand, so that the suction through the vacuum lines and thus a continuous, stable vacuum cannot be ensured.
  • the invention is therefore based on the object of making the design of the suction pipes simpler and cheaper, and in the process of improving their resistance to aging under thermal stress and the mechanical resistance, the build-up of the vacuum in the molding box being in no way impeded.
  • the object is achieved in that the suction surface of the suction pipe and the vacuum lines are formed from parallel profiled wires which form widening gaps in the suction direction.
  • So-called slotted tubes can be used directly as suction tubes.
  • These canned tubes consist of approximately triangular profile wire, the corners of which are rounded.
  • the profile wire is comparable to a coil spring helically wound into a tube. The turns are welded to several rods lying on the inside of the tube. These keep the profile wire apart in the required gap width.
  • the rounded corners of the profile wire create a gap cross-section in the form of a nozzle, which widens towards the inside of the gap tube.
  • the openings of the vacuum lines in the stiffening structure of the molding box and in the molding box itself can be covered with flat, so-called gap filters.
  • several of the profile wires mentioned are welded parallel to one another at a distance of the desired gap width with bars perpendicular to the profile wires.
  • the canned tubes form a very stable unit that is not very sensitive to both mechanical pressure and temperature influences.
  • the dreaded signs of aging in wire mesh can not occur so strongly with solid profile wire.
  • the profile wire is much more resistant to mechanical pressure.
  • the profile wire is welded to the load-bearing bars at each crossing point.
  • a decisive advantage also arises from the fact that the gaps between the individual turns have the cross section of a nozzle. This cross-sectional shape improves the air throughput when the air is extracted from the molding sand. In this way, the suction power required to extract the air from the molding sand can be reduced, and the vacuum is nevertheless reliably maintained everywhere in the casting mold.
  • the aging resistance and the Mechanical stability of the canned tubes allows for a significantly longer service life. This enables considerable cost savings. This means fewer suction pipes, less working time for replacing and repairing them, and ultimately less energy is required to operate the air extraction system.
  • FIG. 1 shows the basic arrangement of a molding box 1 as used in the vacuum molding process.
  • the molding box 1 is provided with a stiffening structure 2 for stabilization.
  • suction pipes 3 are arranged in the molding box cavity.
  • the suction pipes 3 are connected to the frame of the molding box 1, closed towards the center of the molding box and held on the stiffening structure 2.
  • the molding box 1 and the stiffening structure 2 are provided with suction surfaces 5 on their surfaces lying parallel to the suction pipes 3. These suction surfaces 5 are connected to vacuum lines 4 in the molding box 1 and the stiffening structure 2.
  • the basic design of the suction surfaces 5 in the molding box 1 and the stiffening structure 2 and on the suction pipes 3 is shown in FIG. 2.
  • Suction openings can be recognized as column 6 in cross section.
  • the gaps 6 are formed by profile wires 7 which are approximately triangular in cross section.
  • the profile wires 7 are welded onto rods 8 forming a supporting structure.
  • the molding sand 9 lies on the outer, almost smooth surface of the suction pipes 3.
  • the air is sucked out of the molding sand 9 through the widening gaps 6 in the direction of the arrows 10.
  • a high air throughput is achieved. This can be traced back to the nozzle effect of the gap 6.
  • this gap filter is optimally stable. In this way, both the mechanical pressure from the suction and the thermal load when the casting material runs in are absorbed in the best possible way. At the same time, however, a high air throughput with reduced suction power is guaranteed.
  • the vacuum lines 4 are connected via a nozzle 11 to a suction air source, which can be made smaller due to the favorable behavior of the suction pipes 3. This can save energy costs and reduce the noise level.

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Abstract

Bei Vakuumformverfahren wird aus dem mit Formsand gefüllten Formkasten die Luft abgesaugt, um die Form zu verfestigen. Um eine gute Verteilung des Vakuums sicherzustellen, werden Saugrohre innerhalb des Formkastens angeordnet. Gegen die auftretenden thermischen und mechanischen Beanspruchungen müssen die Saugrohre beständig sein. Dazu werden die Absaugflächen zylindrisch oder eben ausgebildet und aus parallel angeordneten Profildrähten zusammengesetzt, so daß sie feine Spalte bilden, durch die die Luft abgesaugt werden kann.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Formkasten für das Vakuumformverfahren mit mindestens einem durch den Formkasten laufenden Saugrohr und in dem Formkasten und seiner Versteifungskonstruktion integrierten Unterdruckleitungen, wobei das Saugrohr und die Unterdruckleitungen zum Formkasteninneren hin Absaugflächen aufweisen.
  • Im Vakuumformverfahren wird die Gießform durch Absaugen der im Formsand enthaltenen Luft verfestigt. Dabei wird die Oberfläche der Gießform durch eine Folie bedeckt und damit luftdicht verschlossen. Um den Luftdurchsatz beim Absaugen zu erhöhen, werden innerhalb des Formkastens Saugrohre angeordnet, die in der fertigen Gießform im Formsand eingebettet sind. Diese Saugrohre und der Formkasten selbst weisen zum Formsand hin Absaugflächen auf. Es ist wesentlich, daß diese Absaugflächen in Form von Siebflächen kleinere Öffnungen aufweisen müssen, als sie die minimale Korngröße des Formsandes vorgibt. Die Absaugflächen werden im rauhen Betrieb des Gießvorganges durch hohe Temperaturen und starke mechanische Belastungen beansprucht. Sie werden deshalb meist mit besonderen Stützkonstruktionen ausgestattet. Durch diese Stützkonstruktionen soll vermieden werden, daß die Absaugflächen, die oft durch feine Drahtsiebe gebildet sind, verletzt werden und dadurch der Formsand abgesaugt wird. Das hätte nämlich zur Folge, daß das Gießmaterial in den Formkasten eindringen würde.
  • Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, mit denen Unterdruckleitungen in den Formkästen für das Vakuumformverfahren abgesichert werden können. Im DE-GM 8 029 438 ist ein Formkasten für das Vakuumformverfahren beschrieben, in dem ein gelochtes Rohr mit einem feinmaschigen Drahtgewebe überzogen ist. Das Drahtgewebe wird wiederum zu einem großen Teil durch gelochte Metallstreifen abgedeckt, die außen über dem Drahtgewebe auf dem gelochten Rohr befestigt sind. Die Löcher in den Metallstreifen korrespondieren mit den Löchern in dem Rohr. Das für die Siebfläche verwendete feine Drahtgewebe weist den entscheidenden Nachteil auf, daß der feine Draht beim Webvorgang sehr stark beansprucht wird. Durch den rauhen Gießbetrieb altert das Drahtmaterial sehr schnell und neigt dazu an Biegestellen zu brechen. Dadurch entstehen Löcher in dem Drahtgewebe, die größer sind als die minimale Korngröße. Das bedeutet, daß Formsand abgesaugt wird. Die starken Alterungserscheinungen an dem Drahtgewebe können auch nicht durch den zusätzlichen Schutz des Drahtgewebes mit Metallstreifen verhindert werden, allenfalls kann zu einem geringen Teil die mechanische Belastung vom Drahtgewebe ferngehalten werden.
  • In der DE-PS 3 123 363 wird eine Vorrichtung für die Herstellung von Gießformen beschrieben. Auch hier sind Unterdruckleitungen im Inneren des Formkastens angeordnet. Die Unterdruckleitungen sind zur Vermeidung von Schäden am Formkasten mit einem gemeinsamen Unterdrucksämmelkanal an mindestens einer Wand des Formkastens verbunden. Zwischen den Unterdrucksammelkanal und die Unterdruckleitungen wird eine Siebeinrichtung zwischengeschaltet, die aus zwei parallel liegenden Sieben besteht, wobei das eine Sieb den Unterdrucksammelkanal und das zweite die Unterdruckleitungen verschließt. Zwischen den Sieben wird Formsand eingefüllt, wenn die Gießform hergestellt wird. Damit soll vermieden werden, daß bei Schäden an den Saugrohren bzw. an den Unterdruckleitungen Gießmaterial in den Formkasten eindringt. Die Erfindung geht auch hier von einer verletzbaren Siebfläche der Unterdruckleitungen aus, wie sie etwa durch feines Drahtgewebe darstellbar ist. Auch hier wird also die Alterungsanfälligkeit des bekannten Drahtgewebes als großer Nachteil auftreten. Der Aufwand, der betrieben wird, um zu vermeiden, daß eventuell mögliche Schäden auftreten, ist sehr hoch. Obwohl der Formvorgang durch die Variabilität der Anbringung der Unterdruckleitung erleichtert werden kann, wird doch der Formkasten verkompliziert. Außerdem wird der Luftwiderstand durch die zusätzliche Sandschicht stark erhöht, so daß die Absaugung durch die Unterdruckleitungen und damit ein durchgängiges, stabiles Vakuum nicht sichergestellt werden kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Bauform der Saugrohre einfacher und billiger zu gestalten und dabei ihre Alterungsbeständigkeit gegenüber thermischer Beanspruchung und die mechanische Widerstandsfähigkeit zu verbessern, wobei der Aufbau des Vakuums im Formkasten keinesfalls behindert werden darf.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Absaugfläche des Saugrohrs und der Unterdruckleitungen aus parallel angeordneten und feine, in Saugrichtung sich erweiternde Spalte bildenden Pröfildrähten gebildet sind.
  • Als Saugrohre können direkt sogenannte Spaltrohre verwendet werden. Diese Spaltrohre bestehen aus etwa dreiecksförmigem Profildraht, dessen Ecken gerundet sind. Der Profildraht ist vergleichbar einer Schraubenfeder schraubenlinienförmig zu einem Rohr aufgewickelt. Die Windungen sind dabei mit mehreren an der Innenseite des Rohres liegenden Stäben verschweißt. Diese halten den Profildraht in der erforderlichen Spaltbreite auseinander. Durch die gerundeten Ecken des Profildrahtes entsteht ein Spaltquerschnitt in Form einer Düse, die sich zum Inneren des Spaltrohres hin erweitert. Die Öffnungen der Unterdruckleitungen in der Versteifungskonstruktion des Formkastens und im Formkasten selbst können mit ebenen, sogenannten Spaltfiltern abgedeckt werden. Hier sind mehrere der genannten Profildrähte parallel zueinander im Abstand der gewünschten Spaltbreite mit senkrecht zu den Profildrähten stehenden Stäben verschweißt.
  • An dieser Ausführung der Saugrohre ist sehr vorteilhaft, das Siebteil und Tragkonstruktion integriert sind. Die Spaltrohre bilden in sich eine sehr stabile Einheit, die sowohl gegenüber mechanischem Druck als auch gegenüber Temperatureinflüssen wenig anfällig sind. Die beim Drahtgewebe gefürchteten Alterungserscheinungen können bei dem massiven Profildraht nicht so stark auftreten. Zu dem ist der Profildraht gegenüber mechanischem Druck sehr viel widerstandsfähiger. Der Profildraht ist an jeder Kreuzungsstelle mit den tragenden Stäben verschweißt. Ein entscheidender Vorteil kommt auch dadurch zustande, daß die Spalte zwischen den einzelnen Windungen den Querschnitt einer Düse haben. Durch diese Querschnittsform wird der Luftdurchsatz beim Absaugen der Luft aus dem Formsand verbessert. So kann die notwendige Saugleistung zum Absaugen der Luft aus dem Formsand verringert werden und das Vakuum wird doch überall in der Gießform sicher aufrecht erhalten. Die Alterungsbeständigkeit und die mechanische Stabilität der Spaltrohre lassen wesentlich größere Standzeiten zu. Damit werden Kosteneinsparungen in erheblichem Maß möglich. So werden weniger Saugrohre, weniger Arbeitszeit zu deren Austausch und Reparatur und schließlich ein geringerer Energieaufwand zum Betrieb der Luftabsaugung gebracht.
  • Die Erfindung ist anhand von Zeichnungen im Folgenden beschrieben.
  • Die Zeichnungen enthalten im Einzelnen in
    • Fig. 1 eine Gesamtdarstellung eines Formkastens, und in
    • Fig. 2 einen Querschnitt durch die Wand eines Saugrohres mit angelagertem Formsand.
  • Fig. 1 zeigt die prinzipielle Anordnung eines Formkastens 1, wie er im Vakuumformverfahren Anwendung findet. Der Formkasten 1 ist mit einer Versteifungskonstruktion 2 zur Stabilisierung versehen. Vom äußeren Rahmen des Formkastens 1 aus sind Saugrohre 3 in dem Formkastenhohlraum angeordnet. Die Saugrohre 3 sind an den Rahmen des Formkastens 1 angeschlossen, zur Formkastenmitte hin verschlossen und an ,-der Versteifungskonstruktion 2 gehaltert. Der Formkasten 1 und die Versteifungskonstruktion 2 sind an ihren parallel zu den Saugrohren 3 liegenden Flächen mit Absaugflächen 5 versehen. Diese Absaugflächen 5 sind mit Unterdruckleitungen 4 im Formkasten 1 und der Versteifungskonstruktion 2 verbunden. Die prinzipielle Ausbildung der Absaugflächen 5 in dem Formkasten 1 und der Versteifungskonstruktion 2 sowie an den Saugrohren 3 ist in Fig. 2 dargestellt. Es sind hier Saugöffnungen als Spalte 6 im Querschnitt erkennbar. Die Spalte 6 werden durch im Querschnitt etwa dreieckige Profildrähte 7 gebildet. Die Profildrähte 7 sind dazu auf eine Tragkonstruktion bildende Stäbe 8 aufgeschweißt. Im Formkasten 1 liegt der Formsand 9 an der äußeren fast glatten Fläche der Saugrohre 3. Beim Evakuieren der Gießform wird die Luft durch die sich erweiternden Spalte 6 in Richtung der Pfeile 10 aus dem Formsand 9 abgesaugt. Trotz der relativ kleinen Öffnungen der Spalte im Vergleich zur gesamten Oberfläche der Saugrohre wird ein hoher Luftdurchsatz erzielt. Das läßt sich zurückführen auf die Düsenwirkung des Spaltes 6. Durch die Verschweißung der Profildrähte 7 mit den Stäben 8 an jeder Stelle der Windungen eines Spaltrohres und auch an jeder Stelle der Oberlagerung beim Spaltsieb wird eine optimale Stabilität dieses Spaltfilters erreicht. Damit werden sowohl der mechanische Druck aus der Absaugung als auch die thermische Belastung beim Einlaufen des Gießmateriales bestmöglich aufgefangen. Gleichzeitig wird aber ein hoher Luftdurchsatz bei verringerter Saugleistung gewährleistet.
  • Die Unterdruckleitungen 4 werden über einen Stutzen 11 mit einer Saugluftquelle verbunden, die infolge des günstigen Verhaltens der Saugrohre 3 kleiner dimensioniert werden kann. Dadurch können Energiekosten gespart und der anfallende Geräuschpegel vermindert werden.

Claims (3)

1.) Formkasten für das Vakuumformverfahren mit mindestens einem durch den Formkasten laufenden Saugrohr und in den Formkasten und seine Versteifungskonstruktion integrierten Unterdruckleitungen, wobei das Saugrohr und die Unterdruckleitungen zum Formkasteninneren hin Absaugflächen aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Saugrohre (3) und der Unterdruckleitungen (4) aus parallel angeordneten und feine, in Saugrichtung (10) sich erweiternde Spalte (6) bildenden Profildrähten (7) gebildet sind.
2.) Formkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr (3) zylindrisch ausgebildet und in an sich bekannter Weise aus einem etwa dreiecksförmigen Profildraht (7) besteht, der zu einem Spaltrohr schraubenlinienförmig auf einer Tragkonstruktion aufgewickelt ist, die aus senkrecht zu dem Profildraht (7) stehenden und in größeren Abständen angeordneten Stäben (8) besteht.
3.) Formkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckleitungen (4) zum Formkasteninneren hin durch ebene Absaugflächen (5) abgedeckt sind, die als Spaltsieb in an sich bekannter Weise aus parallel liegenden und auf einer Tragkonstruktion befestigten, etwa dreiecksförmigen Profildrähten (7) besteht, wobei die Tragkonstruktion aus mehren in größerem Abstand angeordneten, senkrecht zu den Profildrähten (7) stehenden Stäben (8) besteht.
EP84103898A 1983-05-21 1984-04-07 Formkasten für das Vakuumformverfahren Expired EP0126258B1 (de)

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