EP2803426A1 - Verfahren zum Verdichten von Formsand zum Herstellen einer Sandform - Google Patents

Verfahren zum Verdichten von Formsand zum Herstellen einer Sandform Download PDF

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EP2803426A1
EP2803426A1 EP13168019.1A EP13168019A EP2803426A1 EP 2803426 A1 EP2803426 A1 EP 2803426A1 EP 13168019 A EP13168019 A EP 13168019A EP 2803426 A1 EP2803426 A1 EP 2803426A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mold
mold box
model
box half
molding sand
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13168019.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Iburg
Gelson Günther Montero
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuenkel Wagner Germany GmbH
Original Assignee
Kuenkel Wagner Prozesstechnologie GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuenkel Wagner Prozesstechnologie GmbH filed Critical Kuenkel Wagner Prozesstechnologie GmbH
Priority to EP13168019.1A priority Critical patent/EP2803426A1/de
Publication of EP2803426A1 publication Critical patent/EP2803426A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C15/00—Moulding machines characterised by the compacting mechanism; Accessories therefor
    • B22C15/28—Compacting by different means acting simultaneously or successively, e.g. preliminary blowing and finally pressing

Definitions

  • the present invention relates to methods for producing a sand mold for casting a particular cup-shaped casting, z.
  • a brake drum in a molding box with a first mold box half and a second mold box half in an automatic molding plant.
  • a cup or trough-shaped casting in the context of the present application is to be understood in the broadest sense, a three-dimensional hollow body having an at least partially open side.
  • the casting may, for example, have the shape of a hollow pyramid, a hollow cube, a hollow partial sphere, a hollow cylinder or a hollow cone and geometrical modifications of these basic forms, such a body being at least partially open on at least one side or having an opening.
  • An example of such a casting is a brake drum or similar shaped member having a substantially cup-shaped configuration with a cup bottom and an adjoining wall portion protruding from the cup bottom plane.
  • the molding sand of the upper and lower box of a casting mold is first precompressed by means of a mechanical pressing force acting from below, ie from the model plate or the model plate carrier.
  • a mechanical pressing force acting from below ie from the model plate or the model plate carrier.
  • the molding sand primarily compacts in close-to-model areas, whereas it is less pre-compacted in regions further from the model plate or the model plate carrier because of the already described shielding by already densified areas in the vicinity of the model.
  • a pre-compaction in the near-model area is achieved and the final compaction of these close-to-model areas is decisively improved in a subsequent densification.
  • a brake drum to create in a molding box with a first mold box half and a second mold box half in an automatic molding plant which does not have the aforementioned disadvantages.
  • a method for producing a sand mold for casting a particular cup-shaped casting, z As a brake drum, in a molding box with a first mold box half and a second mold box half in an automatic molding plant, wherein a first mold box half and a second mold box half are each first paired with a model and subsequently filled with uncompressed molding sand, wherein the uncompressed molding sand in the first mold box half is precompressed by means of an air stream guided through the first mold box half, in particular by means of an air flow introduced from the side opposite the model into the molding sand, which flows through the molding sand in the direction of the model and escapes through vents in the model or in a model plate or a model carrier, wherein the undensified molding sand located in the second mold box half by means of a mechanical pre-seal is applied by pressing pressure applied from the model-side side of the second mold box half of pre-compressed and each subsequent to the located in the first and in
  • a mold box half in the sense of the present application is usually referred to as upper box or lower box.
  • the term mold box half can therefore in the present application designate both a lower box and an upper box. Where a distinction or exact designation of upper and lower box is necessary, the more specific names upper and lower box are used instead of the general term form box half.
  • the orientation in which the casting is poured is determined and determined relative to the gravitational field of the earth by the shape of the casting and the casting process.
  • brake drums are poured in an orientation in which the cup bottom is arranged in a horizontal plane and is below the cup wall extending from the cup bottom plane.
  • the open side of the casting is at the top and the melt rises from the bottom of the cup into the cup wall from bottom to top.
  • the casting half-mold located in the lower box is therefore also cup-shaped with a depression in its inner region, which is surrounded by relatively thin mold walls, and forms the outer contour of the cup-shaped casting or the brake drum.
  • the casting half-mold located in the upper box forms the inner contour of the cup-shaped casting or the brake drum and is relatively compact and solid.
  • the inventive method is preferably carried out in an automatic molding plant within an automatic casting plant.
  • both the molding sand in the upper box and the mechanically pre-compacted in the lower box, so that only the upper box mechanically and the lower box is precompressed by an air flow according to the invention, in a brake drum material between 2% and 6% - depending on Geometry of the brake drum - can be saved.
  • These material savings are due to a better Stamm the sand mold, that is, due to the specifically adapted to the respective mold half precompression can be molded dimensionally accurate, and shape changes of the sand mold during the casting process can be reduced.
  • the method is to integrate without problems in an automatic casting, so that no elaborate conversions are required at a casting change on the casting.
  • the first mold box half in particular for producing sand molds for brake drums, is a lower box and the second mold box half is a top box.
  • the first mold box half may also be a top box and the second mold box half may be a bottom box. How to assign the terms top box and bottom box to the first box half and second box half terms depends on the shape and location of the casting in the sand mold.
  • the air flow pre-compression can be done in different ways. It is particularly advantageous if the pre-compression takes place by applying a stream of air to the uncompacted molding sand located in the molding box half from above, ie from the side opposite the pattern plate. The air stream flows through the uncompacted molding sand from top to bottom, ie in the direction of the model, whereby particles of molding sand are moved and brought closer to the model, ie closer to the model.
  • the pre-compression can be done in particular as pulse compression.
  • the first mold box halves and the second mold box halves are arranged alternately (OK-UK-OK-UK) in succession on a transport system, in particular push transport system, and fed to a model changing device in which a first mold box half with a dedicated model or a second mold box half is paired with a dedicated model.
  • a model for a first mold box half may be positioned (or immediately above or below) in the path of the transport system, and a first mold box half transported by the transport system to the mold position such that the model and the first mold box half are aligned with each other for a filling with molding sand and paired.
  • molding sand can then be filled in the first mold box half positioned on the model and pre-compressed and pre-compressed. After densification, the model is removed from the first mold box half.
  • a model change can be carried out, the model intended for the first mold box half being removed from the mold position and a model intended for a second mold box half being positioned in the mold position.
  • a model for a second mold box half can then be positioned in a mold position which lies in the path of the transport system.
  • a second mold box half can be transported to the mold position by means of the transport system, so that the model and the second mold box half are aligned with each other for filling with molding sand and are paired. Subsequently, in the molding position, molding sand can be filled into the second mold box half positioned on the model and pre-compacted.
  • FIG. 1 shows an example of a brake drum 1 as a cup-shaped casting in the casting position.
  • the brake drum 1 has a drum base 2 (as a cup bottom) and a drum wall 3 (as a cup wall).
  • FIG. 1 shows the brake drum in the casting position according to their orientation in the gravitational field of the earth, to illustrate the orientation, the direction of gravitational acceleration is indicated by the arrow g.
  • the drum base 2 is located below the drum wall 3, which extends from the drum base 2 upwards.
  • FIG. 1 shows schematically indicated a sprue with top 5 sprue 19, is poured over the melt from above into the mold.
  • the casting mold is a sand mold 8, which consists essentially of a lower mold 6 and an upper mold 7.
  • the lower mold 6 is arranged in a lower box 9 and the upper mold 7 in an upper box 10.
  • the division line T between upper mold 7 and lower mold 6 is in the FIG. 1 characterized.
  • the lower mold 6 encloses the entire outer side of the brake drum 1 up to its widest point on a shoulder 11 FIG. 1 the upper side 14 and the lower side 15 of the lower mold 6 are marked.
  • the lower mold 6 has a substantially cup-shaped shape whose geometry depends on that of the lower box 9 as well as the outer contour of the brake drum 1.
  • the laterally adjacent to the drum wall 3 areas 12a, b of the lower mold 6 have a relatively large ratio of height H to width B (both marked in the figure). Because of this large height-width ratio, the regions 12a, b are critical in compacting the molding sand, since material displacements can not proceed unhindered due to the narrow cross-section of the mold and the large depth of the mold.
  • the upper mold 7 fills the entire inner space 4 of the brake drum 1.
  • the upper side 16 and the lower side 17 of the upper mold 7 are marked. It adjoins the lower mold 6 outside the brake drum 1 at the dividing line T.
  • the shape of the upper mold 7 is mushroom-shaped with a substantially cylindrical inner region 18 with a beveled cylinder edge in the lower region. There are no bottlenecks that are problematic in a compression of the molding sand of the upper mold 7.
  • the brake drum 1 can be cast with the highest possible quality and dimensionally accurate, it is particularly important in the compression of upper mold 7 and lower mold 6 that their to the model (the brake drum 1) adjacent areas are adequately compacted. Of particular importance are the laterally adjacent to the drum wall 3 areas 12a, b of the lower mold 6 and the cylindrical inner portion 18 of the upper mold 7. If these areas are not sufficiently compacted, it comes during casting due to the pressure exerted by the molten metal fluid pressure to a widening of This is an undesirable waste of material (potted metal) and requires mechanical reworking of the cast brake drum 1.
  • pre-compaction of the foundry sand takes place both in the production of the lower mold 6 and in the production of the upper mold 7.
  • the precompression takes place individually matched to the geometry of top mold and bottom mold, each with specific precompression.
  • the precompression of the molding sand of the lower mold takes place by means of an air flow guided through the molding sand, while the molding sand of the upper mold is pre-compacted mechanically from the underside 17 thereof by means of hydraulic compacting pressure.
  • FIGS. 2 and 3 show a section of an automatic casting, which is adapted to carry out the method according to the invention.
  • an automatic molding machine 30 having a hydraulic multi-punch pressing device 31 and a model changing device 32.
  • Form boxes are separated in a cutting device 22 by the upper box 10 is lifted from the lower box 9 and subsequently upper box 10 and lower box 9 separately conveyed by means of a Schubtransportsystems 33 to cleaning devices 34, where they and in particular their guides and dividing surfaces are cleaned.
  • upper boxes 10 and lower boxes 9 are arranged alternately one after the other (OK-UK-OK-UK). They are conveyed to the model changing device 32, in each of which an associated model is associated with it, which is possibly placed on model plate carriers, not shown.
  • the model changing device 32 has a turntable on which at least one model for a lower box and at least one model for a top box are arranged. By turning the turntable, the respective model or models are brought under the corresponding molding box and subsequently paired with this. The allocation and pairing of the models and mold box halves takes place in the in FIG. 2 marked mold position 35.
  • this mold position 35 takes place after the mating of the model and mold half a filling with molding sand via an automatic filling device 36 with sand bunker 37.
  • the precompression takes place by applying pressure from below by means of hydraulic press cylinders, for example by moving the model, the model plate or the model plate carrier upwards relative to the upper box 10. This results in a compaction of the molding sand primarily in the lower area near the model or the model plate.
  • a lower box 9 is located in the mold position 35, the pre-compression takes place by passing compressed air from above, ie from the side of the lower box opposite the model or the model plate, into the molding sand contained therein. There is a promotion of the molding sand in particular in the areas 12a, b, which achieves better Vorverdichtungsresultate compared to a mechanical pre-compression from above or from below. After precompression, the respective upper box 10 or lower box 9 remains in the mold position 35, where the subsequent or final compaction of the molding sand takes place.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Devices For Molds (AREA)

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Sandform zum Gießen eines insbesondere napfförmigen Gussstücks, z. B. einer Bremstrommel, in einem Formkasten mit einer ersten Formkastenhälfte und einer zweiten Formkastenhälfte in einer automatischen Formanlage, wobei eine erste Formkastenhälfte und eine zweite Formkastenhälfte jeweils zunächst mit einem Modell gepaart und nachfolgend mit unverdichtetem Formsand gefüllt werden, wobei der in der ersten Formkastenhälfte befindliche, unverdichtete Formsand mittels eines durch die erste Formkastenhälfte geleiteten Luftstroms vorverdichtet wird, wobei der in der zweiten Formkastenhälfte befindliche, unverdichtete Formsand mittels einer mechanischen Vordichtung durch Pressdruck aufgebracht von der modellseitigen Seite der zweiten Formkastenhälfte aus vorverdichtet wird und
jeweils nachfolgend der in der ersten und in der zweiten Formkastenhälfte befindliche vorverdichtete Formsand nachverdichtet wird, indem er jeweils mechanisch mittels Pressdruck aufgebracht von der dem Modell gegenüberliegenden Seite der Formkastenhälfte aus nachverdichtet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen einer Sandform zum Gießen eines insbesondere napfförmigen Gussstücks, z. B. einer Bremstrommel, in einem Formkasten mit einer ersten Formkastenhälfte und einer zweiten Formkastenhälfte in einer automatischen Formanlage.
  • Unter einem napf- oder wannenförmigen Gussstück im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist im weitesten Sinne ein dreidimensionaler Hohlkörper zu verstehen, der eine zumindest teilweise offene Seite aufweist. Das Gussstück kann beispielsweise die Form einer Hohlpyramide, eines Hohlkubus, einer hohlen Teilkugel, eines Hohlzylinders oder eines Hohlkegels sowie geometrische Abwandlungen von diesen Grundformen aufweisen, wobei ein solcher Körper an wenigstens einer Seite zumindest teilweise geöffnet ist oder eine Öffnung besitzt. Ein Beispiel für ein solches Gussstück ist eine Bremstrommel oder ein ähnlich geformtes Bauteil mit einer im Wesentlichen napfförmigen Gestalt mit einem Napfboden und einem sich daran anschließenden Wandabschnitt, der aus der Napfbodenebene herausragt.
  • Das Gießen solcher Gussstücke erfolgt unter einem immer höheren Kostendruck. Bereits geringe Materialeinsparungen sowohl beim Formsand als auch beim zu vergießenden Metall bringen erhebliche Wettbewerbsvorteile. Je genauer das Gussstück gegossen werden kann, desto weniger Material muss bei einer Nachbearbeitung entfernt werden und wird verschwendet. Die Genauigkeit, mit der ein Gussstück gießbar ist, hängt unter anderem von dessen Geometrie und insbesondere der Qualität der Sandform ab. Diese unterliegt beim Abguss unter anderem aufgrund des Flüssigkeitsdrucks der Metallschmelze Formänderungen, die wiederum zu Formabweichungen des Gussstücks führen. Um Formänderungen zu minimieren, ist eine möglichst gute Verdichtung der Sandform notwendig. Bei einer mechanischen Verdichtung von Formsand durch von oben, also von der der Modellplatte bzw. dem Modellplattenträger gegenüberliegenden Seite, aufgebrachten Pressdruck kommt es zu einer verstärkten Verdichtung des Formsands in oberflächennahen Bereichen, also solchen, die nahe der Pressstempel liegen, während in tieferen Bereichen, die näher am Modell liegen, nur eine unzureichende Verdichtung erfolgt, da bereits verdichtete oberflächennahe Bereiche des Formsands den Pressdruck abfangen und nicht unvermindert in tiefere Bereiche der Form weiterleiten.
  • Um die Qualität und die Verdichtung einer Sandform zu verbessern, ist es bekannt, bei automatischen Formherstellungs- und Gießprozessen, den unverdichteten Formsand im Formkasten zunächst vorzuverdichten und erst nachfolgend end- oder nachzuverdichten. Bei einem bekannten automatischen Vorverdichtungsverfahren wird der Formsand von Ober- und Unterkasten einer Gussform mit einem definierten Luftstrom beaufschlagt und durchströmt, der über Entlüftungsdüsen im Modellträger abströmt. Durch die durch den Formsand hindurchströmende Luft kommt zu einem Materialtransport in Richtung der Luftströmung und Formsand wird in tieferliegende Formbereiche gefördert, so dass eine Vorverdichtung in modellnahen Bereichen erzielt werden kann. Bei einem anderen automatischen Vorverdichtungsverfahren wird der Formsand von Ober- und Unterkasten einer Gussform zunächst mittels eines von unten wirkenden mechanischen Pressdrucks, also von der Modellplatte oder dem Modellplattenträger aus, vorverdichtet. Dabei verdichtet sich der Formsand in erster Linie in modellnahen Bereichen, während er in weiter von der Modellplatte oder dem Modellplattenträger entfernten Bereichen aufgrund der vorstehend bereits beschriebenen Abschirmung durch schon verdichtete Bereiche in der Nähe des Modells weniger vorverdichtet wird. In beiden Fällen wird eine Vorverdichtung im modellnahen Bereich erzielt und die Endverdichtung dieser modellnahen Bereiche wird bei einer nachfolgenden Nachverdichtung entscheidend verbessert.
  • Beide vorgenannten Vorverdichtungsverfahren weisen jeweils Vorteile und Nachteile auf. Diese Vor- und Nachteile hängen auch von der Art, Größe und Geometrie des zu gießenden Gussstücks ab. Bei bekannten Verfahren zur Herstellung von Sandformen für Metallguss müssen daher bei Nutzung eines bestimmten Vorverdichtungsverfahrens immer dessen Nachteile in Kauf genommen werden, was zu einer Verschlechterung der Qualität der Sandform oder zu einer Verlängerung von Zykluszeiten bei der Herstellung der Sandform führt, die sich in automatischen Gießanlagen wiederum unmittelbar auf die Taktzeit der Anlage auswirkt.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Sandform zum Gießen eines insbesondere napfförmigen Gussstücks, z. B. einer Bremstrommel, in einem Formkasten mit einer ersten Formkastenhälfte und einer zweiten Formkastenhälfte in einer automatischen Formanlage zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Sandform zum Gießen eines insbesondere napfförmigen Gussstücks, z. B. einer Bremstrommel, in einem Formkasten mit einer ersten Formkastenhälfte und einer zweiten Formkastenhälfte in einer automatischen Formanlage, wobei eine erste Formkastenhälfte und eine zweite Formkastenhälfte jeweils zunächst mit einem Modell gepaart und nachfolgend mit unverdichtetem Formsand gefüllt werden, wobei der in der ersten Formkastenhälfte befindliche, unverdichtete Formsand mittels eines durch die erste Formkastenhälfte geleiteten Luftstroms vorverdichtet wird, insbesondere mittels eines von der dem Modell gegenüberliegenden Seite aus in den Formsand eingeleiteten Luftstroms, der den Formsand in Richtung des Modells durchströmt und durch Entlüftungsöffnungen im Modell oder in einer Modellplatte oder einem Modellträger entweicht, wobei der in der zweiten Formkastenhälfte befindliche, unverdichtete Formsand mittels einer mechanischen Vordichtung durch Pressdruck aufgebracht von der modellseitigen Seite der zweiten Formkastenhälfte aus vorverdichtet wird und jeweils nachfolgend der in der ersten und in der zweiten Formkastenhälfte befindliche vorverdichtete Formsand nachverdichtet wird, indem er jeweils mechanisch mittels Pressdruck aufgebracht von der dem Modell gegenüberliegenden Seite der Formkastenhälfte aus nachverdichtet wird.
  • Eine Formkastenhälfte im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird üblicherweise als Oberkasten oder Unterkasten bezeichnet. Der Begriff Formkastenhälfte kann daher in der vorliegenden Anmeldung sowohl einen Unterkasten als auch einen Oberkasten bezeichnen. Wo eine Unterscheidung oder genaue Benennung von Ober- und Unterkasten notwendig ist, werden anstelle des allgemeinen Begriffs Formkastenhälfte die spezifischeren Bezeichnungen Ober- und Unterkasten verwendet.
  • Bei der Herstellung von Sandformen für napfförmige Gussstücke ist die Orientierung, in der das Gussstück abgegossen wird, relativ zum Schwerefeld der Erde durch die Form des Gussstücks sowie den Gießprozess bestimmt und festgelegt. Insbesondere Bremstrommeln werden in einer Orientierung abgegossen, in der der Napfboden in einer horizontalen Ebene angeordnet ist und sich unterhalb der sich aus der Napfbodenebene erstreckenden Napfwand befindet. Verallgemeinert ausgedrückt befindet sich die geöffnete Seite des Gussstücks oben und die Schmelze steigt vom Napfboden in die Napfwand von unten nach oben auf. Die Verwendung von Begriffen wie "unten" oder "oben" erfolgt im Sinne der vorliegenden Anmeldung mit Bezug auf das Schwerefeld der Erde. Die im Unterkasten befindliche Gusshalbform ist daher auch napfförmig geformt mit einer Vertiefung in ihrem Innenbereich, die von verhältnismäßig dünnen Formwänden umgeben ist, und bildet die Außenkontur des napfförmigen Gussstücks bzw. der Bremstrommel aus. Die im Oberkasten befindliche Gusshalbform hingegen bildet die Innenkontur des napfförmigen Gussstück bzw. der Bremstrommel aus und ist relativ kompakt und massiv ausgebildet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer automatischen Formanlage vorzugsweise innerhalb einer automatischen Gießanlage durchgeführt. Dadurch dass der in der ersten Formkastenhälfte befindliche, unverdichtete Formsand mittels eines durch die erste Formkastenhälfte geleiteten Luftstroms und der in der zweiten Formkastenhälfte befindliche, unverdichtete Formsand mittels einer mechanischen Vordichtung durch Pressdruck aufgebracht von der modellseitigen Seite der zweiten Formkastenhälfte aus vorverdichtet wird, wird jede Formhälfte ihrer Form entsprechend mit dem für sie besser geeigneten Vorverdichtungsverfahren vorverdichtet. Die Prozesszeiten können verkürzt und die Qualität der Sandform verbessert werden. Wurden bislang beispielsweise sowohl der Formsand im Oberkasten als auch der im Unterkasten mechanisch vorverdichtet, so kann dadurch, dass nach der Erfindung nur der Oberkasten mechanisch und der Unterkasten mittels eines Luftstroms vorverdichtet wird, bei einer Bremstrommel Material zwischen 2% und 6% - je nach Geometrie der Bremstrommel - eingespart werden. Diese Materialeinsparungen sind durch eine bessere Maßhaltegenauigkeit der Sandform begründet, das heißt aufgrund der spezifisch an die jeweilige Formhälfte angepasste Vorverdichtung kann maßgenauer gegossen werden, und Formänderungen der Sandform während des Gießvorgangs können verringert werden. Mit besonderem Vorteil ist das Verfahren ohne Probleme in eine automatische Gießanlage zu integrieren, so dass bei einem Gussstückwechsel auf der Gießanlage keine aufwendigen Umrüstungen erforderlich sind.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung insbesondere zum Herstellen von Sandformen für Bremstrommeln, ist die erste Formkastenhälfte ein Unterkasten und die zweite Formkastenhälfte ein Oberkasten. Bei anderen Gussstücken mit anderer Form kann jedoch auch die erste Formkastenhälfte ein Oberkasten und die zweite Formkastenhälfte ein Unterkasten sein. Wie die Zuweisung der Begriffe Oberkasten und Unterkasten zu den Begriffen erste Formkastenhälfte und zweite Formkastenhälfte erfolgt, hängt von der Form und Lage des Gussstücks in der Sandform ab.
  • Die Luftstromvorverdichtung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Vorverdichtung erfolgt, indem der in der Formkastenhälfte befindliche unverdichtete Formsand von oben, also von der der Modellplatte gegenüberliegenden Seite aus, mit einem Luftstrom beaufschlagt wird. Der Luftstrom durchströmt den unverdichteten Formsand von oben nach unten, also in Richtung des Modells, wodurch Formsandkörner mitbewegt und in tiefer liegende Bereiche des Modells- also näher an das das Modell heran - gefördert werden. Die Vorverdichtung kann insbesondere als Impulsverdichtung erfolgen.
  • Es ist hinsichtlich des Ablaufs des Verfahrens von besonderem Vorteil, wenn zunächst eine erste Formkastenhälfte vor- und nachfolgend nachverdichtet wird und erst nach der Nachverdichtung oder Endverdichtung der ersten Formkastenhälfte nachfolgend eine zweite Formkastenhälfte vor- und nachverdichtet wird. So kann die jeweilige Formhälfte in einer automatischen Formmaschine fertiggestellt werden, ohne dass ein Modellwechsel oder ein Positionswechsel zu erfolgen hätte, was Taktzeiten optimiert.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die ersten Formkastenhälften und die zweiten Formkastenhälften abwechselnd (OK-UK-OK-UK) hintereinander auf einem Transportsystem, insbesondere Schubtransportsystem, angeordnet und einer Modellwechselvorrichtung zugeführt, in der eine erste Formkastenhälfte mit einem dafür bestimmten Modell bzw. eine zweite Formkastenhälfte mit einem dafür bestimmten Modell gepaart wird. In dieser kann ein Modell für eine erste Formkastenhälfte in eine Formposition positioniert werden (oder unmittelbar darüber oder darunter), die in der Bahn des Transportsystems liegt, und eine erste Formkastenhälfte mittels des Transportsystems in die Formposition transportiert werden, so dass Modell und die erste Formkastenhälfte zueinander für eine Befüllung mit Formsand ausgerichtet sind und gepaart werden. In der Formposition kann dann Formsand in die auf dem Modell positionierte erste Formkastenhälfte eingefüllt und vor- und nachverdichtet werden. Nach der Nachverdichtung wird das Modell von der ersten Formkastenhälfte entformt. Mit besonderem Vorteil kann nach dem Entformen des Modells von der ersten Formkastenhälfte mittels der Modellwechselvorrichtung ein Modellwechsel durchgeführt werden, wobei das für die erste Formkastenhälfte bestimmte Modell aus der Formposition entfernt und ein für eine zweite Formkastenhälfte bestimmtes Modell in die Formposition positioniert wird. Nach einer weiteren Form des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dann oder dadurch ein Modell für eine zweite Formkastenhälfte in eine Formposition positioniert werden, die in der Bahn des Transportsystems liegt. Es kann eine zweite Formkastenhälfte mittels des Transportsystems in die Formposition transportiert werden, so dass Modell und die zweite Formkastenhälfte zueinander für eine Befüllung mit Formsand ausgerichtet sind und gepaart werden. Nachfolgend kann in der Formposition Formsand in die auf dem Modell positionierte zweite Formkastenhälfte eingefüllt und vor- und nachverdichtet werden.
  • Weitere Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Dabei zeigt:
    • Figur1
    eine schematische Darstellung einer Bremstrommel als Beispiel für ein napfförmiges Gussstück eingebettet in eine Sandform,
    Figur2
    einen Ausschnitt aus einer automatischen Gießanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung als Aufsicht und
    Figur3
    den Ausschnitt der Figur 2 in einer schematischen seitlichen Ansicht.
  • Figur 1 zeigt beispielhaft eine Bremstrommel 1 als napfförmiges Gussstück in der Abgussstellung. Die Bremstrommel 1 besitzt einen Trommelboden 2 (als Napfboden) sowie eine Trommelwand 3 (als Napfwand). Figur 1 zeigt die Bremstrommel in der Abgussstellung gemäß ihrer Ausrichtung im Schwerefeld der Erde, zur Veranschaulichung der Orientierung ist die Richtung der Erdbeschleunigung mit dem Pfeil g gekennzeichnet. Der Trommelboden 2 befindet sich unterhalb der Trommelwand 3, die sich vom Trommelboden 2 aus nach oben erstreckt. Figur 1 zeigt schematisch angedeutet einen Angusstrichter 5 mit oben liegender Eingussöffnung 19, über den von oben Schmelze in die Form eingegossen wird. Die Schmelze strömt beim Gießen über eine Gießbohrung 13 nach unten in den Bereich des Trommelbodens 2 und verteilt sich von dort aus und steigt in die Trommelwand 3 auf. Die Gussform ist eine Sandform 8, die im Wesentlichen aus einer Unterform 6 sowie einer Oberform 7 besteht. Die Unterform 6 ist in einem Unterkasten 9 und die Oberform 7 in einem Oberkasten 10 angeordnet. Die Teilungslinie T zwischen Oberform 7 und Unterform 6 ist in der Figur 1 gekennzeichnet.
  • Die Unterform 6 umschließt die gesamte Außenseite der Bremstrommel 1 bis zu deren breitester Stelle an einem Absatz 11. In Figur 1 sind die Oberseite 14 und die Unterseite 15 der Unterform 6 gekennzeichnet. Die Unterform 6 besitzt eine im Wesentlichen napfförmige Gestalt, deren Geometrie von der des Unterkastens 9 sowie der der Außenkontur der Bremstrommel 1 abhängt. Die an die Trommelwand 3 seitlich angrenzenden Bereiche 12a,b der Unterform 6 weisen ein verhältnismäßig großes Verhältnis von Höhe H zu Breite B auf (beide in der Figur gekennzeichnet). Aufgrund dieses großen Höhe-Breite-Verhältnis sind die Bereiche 12a,b beim Verdichten des Formsandes kritisch, da Materialverlagerungen wegen des engen Formquerschnitts bei gleichzeitig großer Formtiefe nicht ungehindert ablaufen können.
  • Die Oberform 7 füllt den gesamten Innenraum 4 der Bremstrommel 1 aus. In Figur 1 sind die Oberseite 16 und die Unterseite 17 der Oberform 7 gekennzeichnet. Sie schließt außerhalb der Bremstrommel 1 an der Teilungslinie T an die Unterform 6 an. Die Gestalt der Oberform 7 ist pilzförmig mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Innenbereich 18 mit im unteren Bereich abgeschrägter Zylinderkante. Es gibt keine Engstellen, die bei einer Verdichtung des Formsands der Oberform 7 problematisch sind.
  • Damit die Bremstrommel 1 mit möglichst hoher Qualität und maßgenau gegossen werden kann, ist es bei der Verdichtung von Oberform 7 und Unterform 6 besonders wichtig, dass deren an das Modell (die Bremstrommel 1) angrenzenden Bereiche adäquat verdichtet werden. Von besonderer Bedeutung sind dabei die an die Trommelwand 3 seitlich angrenzenden Bereiche 12a,b der Unterform 6 sowie der zylinderförmige Innenbereich 18 der Oberform 7. Werden diese Bereiche nicht ausreichend verdichtet, kommt es beim Gießen aufgrund des durch die Metallschmelze ausgeübten Fluiddrucks zu einem Aufweiten der Form mit einer entsprechenden Volumenzunahme der Bremstrommel 1. Das ist eine unerwünschte Verschwendung von Material (vergossenes Metall) und erfordert mechanische Nachbearbeitungen der gegossenen Bremstrommel 1.
  • Um eine adäquate Verdichtung insbesondere der vorgenannten kritischen Stellen zu gewährleisten, erfolgt eine Vorverdichtung des Formsands sowohl bei der Herstellung der Unterform 6 als auch bei der Herstellung der Oberform 7. Bislang wurde unter anderem aus Gründen der zur Verfügung stehenden Anlagentechnik für Oberform und Unterform ein gleiches Vorverdichtungsverfahren genutzt. Nach der vorliegenden Erfindung erfolgt die Vorverdichtung individuell abgestimmt auf die Geometrie von Oberform und Unterform mit jeweils spezifischen Vorverdichtungsverfahren. Nach der Erfindung erfolgt die Vorverdichtung des Formsands der Unterform mittels einer durch den Formsand geleiteten Luftströmung, während der Formsand der Oberform von deren Unterseite 17 aus mechanisch mittels hydraulischen Pressdrucks vorverdichtet wird.
  • Die Figuren 2 und 3 zeigen einen Ausschnitt aus einer automatischen Gießanlage, die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Dargestellt ist eine automatische Formmaschine 30, die eine hydraulische Vielstempel-Pressvorrichtung 31 und eine Modellwechselvorrichtung 32 aufweist. Formkästen werden in einer Zerlegevorrichtung 22 getrennt, indem der Oberkasten 10 vom Unterkasten 9 abgehoben wird und nachfolgend Oberkasten 10 und Unterkasten 9 getrennt mittels eines Schubtransportsystems 33 zu Reinigungsvorrichtungen 34 gefördert werden, wo sie und insbesondere ihre Führungen und Teilungsflächen gereinigt werden. Auf dem Schubtransportsystem 33 sind Oberkästen 10 und Unterkästen 9 abwechselnd nacheinander angeordnet (OK-UK-OK-UK). Sie werden zur Modellwechselvorrichtung 32 gefördert, in der ihnen jeweils ein zugehöriges Modell zugeordnet wird, das ggf. auf nicht dargestellten Modellplattenträgern platziert ist. Die Modellwechselvorrichtung 32 besitzt einen Drehtisch, auf dem wenigstens ein Modell für einen Unterkasten sowie gegenüber wenigstens ein Modell für einen Oberkasten angeordnet sind. Durch Drehung des Drehtischs wird das jeweilige Modell bzw. die jeweiligen Modelle unter den entsprechenden Formkasten gebracht und nachfolgend mit diesem gepaart. Die Zuordnung und Paarung der Modelle und Formkastenhälften erfolgt in der in Figur 2 gekennzeichneten Formposition 35.
  • In dieser Formposition 35 erfolgt nach der Paarung von Modell und Formkastenhälfte eine Befüllung mit Formsand über eine automatische Füllvorrichtung 36 mit Sandbunker 37. Nach der Befüllung erfolgt in der Formposition 35 die Vorverdichtung des in dem jeweiligen Oberkasten 10 bzw. Unterkasten 9 enthaltenen Formsands. Befindet sich ein Oberkasten 10 in der Formposition 35, erfolgt die Vorverdichtung, indem mittels hydraulischer Presszylinder von unten Druck ausgeübt wird, beispielsweise indem das Modell, die Modellplatte oder der Modellplattenträger gegenüber dem Oberkasten 10 nach oben verfahren wird. Dadurch kommt es zu einer Verdichtung des Formsands in erster Linie im unteren Bereich nahe des Modells bzw. der Modellplatte. Befindet sich ein Unterkasten 9 in der Formposition 35, erfolgt die Vorverdichtung, indem Druckluft von oben, also von der dem Modell bzw. der Modellplatte gegenüberliegenden Seite des Unterkastens, in den darin befindlichen Formsand geleitet wird. Es kommt zu einer Förderung des Formsands insbesondere in die Bereiche 12a,b, die im Vergleich zu einer mechanischen Vorverdichtung von oben oder von unten bessere Vorverdichtungsresultate erzielt. Nach der Vorverdichtung verbleibt der jeweilige Oberkasten 10 oder Unterkasten 9 in der Formposition 35, wo dann die Nach- bzw. Endverdichtung des Formsands erfolgt.
  • Nach erfolgter Verdichtung einer Oberform 7 wird diese durch einen getakteten Vorschub des Schubtransportsystems 33 aus der Formposition 35 herausgefördert zu einer Wendevorrichtung 40, in der der Oberkasten aus seiner Formstellung (Modellseite unten) um 180° gewendet wird, damit in nachfolgenden Vorrichtungen wie z.B. einer Sandschneidevorrichtung 38 und Trichter- und Luftlochbohrvorrichtungen 39 Bearbeitungen durchgeführt werden können, wobei von der Oberform 7 entfernter Sand nach unten fällt. Abschließend wird der Oberkasten 7 mittels einer weiteren Wendevorrichtung 41 wieder um 180° in die Gießstellung gewendet (Modellseite unten). Nach erfolgter Verdichtung einer Unterform 6 wird diese gewendet, überschüssiger Formsand geschnitten und die Unterform 6 wieder in die Gießstellung (Modellseite unten) gewendet. Nachfolgend erfolgt eine Paarung von Oberform 7 und Unterform 6.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Sandform (8) zum Gießen eines insbesondere napfförmigen Gussstücks, z. B. einer Bremstrommel (1), in einem Formkasten mit einer ersten Formkastenhälfte und einer zweiten Formkastenhälfte in einer automatischen Formanlage,
    wobei eine erste Formkastenhälfte und eine zweite Formkastenhälfte jeweils zunächst mit einem Modell gepaart und nachfolgend mit unverdichtetem Formsand gefüllt werden,
    wobei der in der ersten Formkastenhälfte befindliche, unverdichtete Formsand mittels eines durch die erste Formkastenhälfte geleiteten Luftstroms vorverdichtet wird,
    wobei der in der zweiten Formkastenhälfte befindliche, unverdichtete Formsand mittels einer mechanischen Vordichtung durch Pressdruck aufgebracht von der modellseitigen Seite der zweiten Formkastenhälfte aus vorverdichtet wird und jeweils nachfolgend der in der ersten und in der zweiten Formkastenhälfte befindliche vorverdichtete Formsand nachverdichtet wird, indem er jeweils mechanisch mittels Pressdruck aufgebracht von der dem Modell gegenüberliegenden Seite der Formkastenhälfte aus nachverdichtet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Formkastenhälfte ein Unterkasten (9) und die zweite Formkastenhälfte ein Oberkasten (10) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Formkastenhälfte ein Oberkasten (10) und die zweite Formkastenhälfte ein Unterkasten (9) ist.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorverdichtung mittels Luftstrom als Impulsverdichtung erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zunächst eine erste Formkastenhälfte vor- und nachverdichtet wird und nachfolgend eine zweite Formkastenhälfte vor- und nachverdichtet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Formkastenhälften und die zweiten Formkastenhälften jeweils abwechselnd hintereinander auf einem Transportsystem, insbesondere Schubtransportsystem (33), angeordnet und einer Modellwechselvorrichtung (32) zugeführt werden, in der eine erste Formkastenhälfte mit einem dafür bestimmten Modell bzw. eine zweite Formkastenhälfte mit einem dafür bestimmten Modell gepaart wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein Modell für eine erste Formkastenhälfte mittels der Modellwechselvorrichtung (32) in eine Formposition (35) positioniert wird, die in der Bahn des Transportsystems (33) liegt, wobei eine erste Formkastenhälfte mittels des Transportsystems (33) in die Formposition (35) transportiert wird, so dass das Modell und die erste Formkastenhälfte zueinander für eine Befüllung mit Formsand ausgerichtet sind und miteinander gepaart werden, und wobei in der Formposition Formsand in die auf dem Modell positionierte erste Formkastenhälfte eingefüllt und vor- und nachverdichtet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach der Nachverdichtung das Modell von der ersten Formkastenhälfte entformt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei nach dem Entformen des Modells von der ersten Formkastenhälfte mittels der Modellwechselvorrichtung (32) ein Modellwechsel durchgeführt wird, so dass das für die erste Formkastenhälfte bestimmte Modell aus der Formposition (35) entfernt und ein für eine zweite Formkastenhälfte bestimmtes Modell in die Formposition (35) positioniert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei ein Modell für eine zweite Formkastenhälfte mittels der Modellwechselvorrichtung (32) in eine Formposition (35) positioniert wird, die in der Bahn des Transportsystems (33) liegt, eine zweite Formkastenhälfte mittels des Transportsystems (33) in die Formposition (35) transportiert wird, so dass das Modell und die zweite Formkastenhälfte zueinander für eine Befüllung mit Formsand ausgerichtet sind und miteinander gepaart werden, und wobei in der Formposition (35) Formsand in die auf dem Modell positionierte zweite Formkastenhälfte eingefüllt und vor- und nachverdichtet wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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