PL154314B1 - The method of thickening of moulding granular materials and the device for thickening of moulding granular materials - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

OPIS PATENTOWY 154 314

Patent dodatkowy do patentu nr---- '^nt · ^Cl·⁵ B22C ¹⁵/26

Zgłoszono: 87 06 13 /P. 266276/

Pierwszeństwo: 86 06 13 dla zastrzeżenia 1-12 Szwajcaria

07 25 dla zastrzeżenia 13-24 Szw^ai^aria

URZĄD

PATENTOWY

RP

Zgłoszenie ogłoszono: 88 08 18

Opis patentowy opublikowano: 1991 12 31

Twórcy wynalazku Uprawniony z patentu: Georg Fischer AG,

Schaffhausen /Szwajcaria/

SPOSÓB ZAGĘSZCZANIA ZIARNISTYCH MATERIAŁÓW FORMIERSKICH I UHZĄDZZNIE DO ZAGĘSZCZANIA ZIABNISTYCH MATERIAŁÓW FORMIERSKICH

Przedmiotem wynalazku jest sposób zagęszczania ziarnistych materiałów formierskich, zwłaszcza odlewniczych materlαłów formierskich, za pomocą działania ciśnienia, przy czym mtac^i^lał formierski umieszcza się w zespole modelowym z płytą modelową z umieszczonym na niej modelem, ramą wypełniającą i ramą formierską.

Zagęszczanie ziarnistych materlαłów formierskich w cela wytworzenia piaskowych form odlewniczych znane jest z różnych sposobów.

Z opisu patentowego USA nr 3 170 202 znane jest zagęszczanie przeprowadzane za pomocą ciśnienia gazu. Mieszaninę gazów doprowadza się przy tym przez zapalenie do reakcji egzotermicznej. Powstające ciśnienie gazów zagęszcza w efekcie mateΓitł formierski tak,że powetaję forma piaskowa.

Z opisu patentowego RFN nr 1 097 622 znane Jest zagęszczanie materitłu formierskiego przez rozprężenie silnie sprężonego gazu.

Miszyny formierskie na sprężony gaz stosowane do przeprowadzania tego sposobu pracują wyłącznie na zasadzie przyspieszonego zagęszczania. Wyywaaa się udar ciśnieniowy, który z dużą prędkością działa na masę nat^i^i.ału formierskiego 1 przyspiesza ją. Przez zahamowaale na zespole modelowym następuje zagęszczenie. W idealnym przypadku fala ciśnieniowa musiałaby padaó na każde ziarno plasku, a odebrana energia przyspieszenia byłaby przenoszona na następną kolejną warstwę ziaren, aż do zespołu modelowego. Uzyskiwano by wtedy równomlernle zagęszczoną formę o dużej twardości, za pomocą której wytwarzano by dokładne wymiarowo odlewy o wysokich parametrach jakościowych.

V praktyce przeważnie zagęszczaniu podlegają plaski formierskie spojone gliną, które muszą byó transportowane w zakładzie na drodze od stanowiska przygotowania aż do skrzynki formierskiej. Kiedy masa materlału formierskiego dojdzie do skrzynki formierskiej, nie jest to

154 314

154 314 całkowicie jednorodna masa, ponieważ na długiej drodze transportu następują już sprasowania w bryłki w wyniku lekkiego zagęszczania, które można sprowadzić do pokonania znacznych wysokości spadku, które muszą być przezwyciężone na długiej drodze transportu do skrzynki formierskiej. Ponadto, wymmggaie ekonomicznej produkoji stawia warunek wysokiego wykorzystania płyt modelowych. Na skutek tego odległość od ścianki skrzynki formierskiej do mooelu jest coraz milejsza. Aby wykonać nadającą się do użytku formę o wysokiej jakości trzeba jednak te coraz m^ejsze obszary pośrednie wypełnić jednorodnie plaskiem. Ze względu na opisane okoli czności nie zawsze jest to jednak możliwe tak,że grożąoe powstawanie mostków przewiduje się wstępnie już przy napełnieniu skrzynki formierskiej masą materiału formierskiego. Jeżeli teraz wyzwooi się udar ciśnlentowy, aby spowodować zagęszczenie wprowadzonej masy materiału formierskiego, to fala ciśnienia, gdy dojdzie do obszarów mostków, działa na te obszary j^ć^n^ltt^wyml siłami. Ponieważ siły zagęszczania działają równomiernie na obszary podparcia mostków, zostają one zamocowane na swych miejscach.

Zadaniem przedmiotowego wynalazku jest ulepszenie znanego sposobu tak, aby zapewnione były równommirnie zagęszczone formy o wysokiej twardości w sposób powtarzalny. Zwłaszcza, wąskie obszary brzegowe powinny moc osiągnąć wartości wytrzymałości postaciowe,}, co jest podstawowym warunkiem w produkcji przemysłowej. Ponadto, powinien być możliwy ekonomiczny sposób pracy w przewidzianych krótkich czasach taktu.

Zadanie to rozwiązano według wynalazku przez to, że działa się udarem ciśnelnjłwym na wolną powierzchnię maaeriału formierskiego masy formierskiej i wprawia się masę maaeriału formierskiego w ruch płynięcia w kierunku do zespołu modelowego, a ponadto działa się jeszcze przynajmniej jednym udarem ciέnllnjłwym na przynajm^nej jeden obszar maaeriału formierskiego usytuowany w odstępie od powierzchni masy maatriału formierskiego w zespole modelowym tak, że ten drugi udar ciśnienjiwy trafia na powierzchnię obszaru maaeriału formierskiego przed i/lub podczas działania pierwszego udaru ciśnieniowego.

Sposób ten przebiega z przetwarzaniem dużych ilości sprężonego powietrza na jednostkę czasu, przy czym stosuje się ciśnienia w zakresie 1-10 bar.

Skrzynkę formierską napełnia się luźno formierskim maaeriałem odlewniczym. Powierzchnia masy maaeriału formierskiego jest zasadniczo płaska i sięga w ramę wypełniającą.

V celu zagęszczenia nasypanej masy maaeriału formierskiego wyzwala się udar ciśnieniowy. Przy wyzwwoeniu udaru ciśnienowwego pierwszy udar ciśnienoowy GI dochodzi w chWli tl do wolnej powierzchni maaeriału formierskiego i zaczyna przesuwać przed sobą masę maeriału formierskiego warstwa po warstwie w kierunku do zespołu modelowego. Drugi lub dalszy udar ciśnienoowy G2 działa π draWii t2 na obszar A maaeriału formierskiego. Ten obszar A materiału formierskiego jest częścią nasypanej masy maatriału formierskiego i usytuowany jest w odstępie od wolnej powierzchni masy maaeriału formierskiego w kierunku rndeeu. Udar ciśnieniowy G2 działa z reguły na powierzchnię maeriału formierskiego w obszarze A przed działaniem udaru ci6nilnjiwegj Gl. Moiiwe jest jednak rówMoż, że ten udar cić^nienoowy G2 towarzyszy w obszarze A już działająeemu udarowi ciśnłlnjiweeu Gl.

Udary ciέnienjowe Gl i G2 wywodzą się z tego samego źródła ciśnienia. Można jednak zastosować również niezależnie od siebie u]eeθszczjlł źródła ciśnienia. Przy wystąpieniu udaru ciśnienia Gl na wolnej powierzchni matoriału formierskiego górna warstwa masy maaeriału formierskiego zostaje zagęszczona, to znaczy ściśnięta. Zagęszczenie to następuje udarowo, przy czym zagęszczane obszary poruszają się pod działantom ciśnienia w kierunku do zespołu modelowego. Udar ciśnienia G2 działa w obszarze A na masę maaeriału formierskiego, to znaczy w okrłśjoπym odstępie od wolnej pjwierzchli maaeriału formierskiego. Obszar A maaeriału formierskiego zostaje wprawiony przez ten udar ciśnienia w ruch płynięcia. Ziarna piasku w tym obszarze A maeriału formierskiego zostają odepchn^te od ścianki skrzynki formierskiej tak, że tarcie pomiędzy piasku a ścianką skrzynki formierskiej zostaje prawie zlikwidowane.

Podczas działania udaru ciśnllnjiwegj G2 udar ciśnlenoowy Gi może już osiągnąć powierzchnię masy maaeriału formierskiego. Pod działantom Gl masa maeriału formierskiego zostaje wprawiona w ruch zagęszczenia. Przez działanie tego ruchu zagęszczania wprawiony zostaje

154 314 w ruch również obszar A materiału formierskiego i zostaje przesunięty w kierunku do zestawu modelowego. Przesuwanie to trwa tak długo, aż udar ciśnieniowy Gl dogoni obszar działania udaru ciśninniowego G2.

Podczas trwania udaru ciśnieniowego G2 wzdłuż ruchu przesuwania masy maaeriału formierskiego, która znajduje się w ruchu na skutek działania udaru ciśnieniowego Gl, tarcie pomiędzy ścianką skrzynki formierskiej a materiαłem formierskim zostaje prawie usunięte. W czasie trwania udaru ciśnieniowego G2 oznacza czas, potrzebny dla Gl i G2 dla wyrównania ciśnienia, to znaczy aż fala ciśnieniona Gi dojdzie do obszaru A maaeriału formierskiego lub do obszaru działania udaru ciśnienlowegl G2.

Aby optymaanle dostosować do siebie działanie udarów ciśnieniowych Gi 1 G2 korzystna okazała się różnica czasu działania obu udarów ciśnieniowych maksimum 195 ms, na przykład dla wysokości skrzynki formierskiej 1000 mn. D>bre wyniki zostały również osiągnięte przy próbach, kiedy udar ciśnienoowy G2 był wprowadzany około 5 s przed udarem ciśnieniowym Gi w materiał formierski.

Poprzez opisane środki., które prowadzą do zimnejszenia tarcia pomiędzy ziarnami piasku a ścianką skrzynki formierskiej, uzyskuje się bezpośredni wpływ na zdolność płynięcia masy materiału formierskiego, co znowu ma bezpośrednie działanie na zdolność masy maaeriału formierskiego do zagęszczania. Wariuikiem dobrego zagęszczania jest dobra zdolność płynięcia, którą uzyskuje się znowu tylko wtedy, gdy masa materiału formierskiego znajduje się w stan!e bardziej lub mniej jednorodnym.

Na rysunku przedstawiono urządzenie formierskie w przekroju. Na płycie modelowej 1 umieszczony Jest model 2, który jest otoczony ramą formierską 3. Na ramie formierskiej 3 ustawiona jest rama wypełniająca 4. Nie pokazaną komorę ciέeieniową zaznaczono jako ściankę 5. Pomiędzy ścianką 3 skrzynki formierskiej a modelem 2 usytuowanych jest szereg otworów 9. Przed zagęszczaniem zestaw modelowy napełnia się piaskiem formierskim 6.

Przy wyzwoieniu zagęszczania udar ciέnJeniowy Dl w chwili tl doprowadza się do działania na powierzchnię 8 materiału formierskiego. W chwUi t2 następuje udar ciέnieniowy D2 w obszarze A maaeriału formierskiego. Ponieważ w chwUi t2 m^eria! formierski w obszarze A nie jest zagęszczony, obszar ten podlega fluidyzacji i porusza się w maale w kierunku płyty metalowej, tak jak czoło fali ciśnieniowej wyzwoileej przez udar ciśnienoowy Dl porusza się w kierunku płyty modelowej.

Dodatkowa ilość powwetrza znajdująca się w obszarze A materiαłu formierskiego zostaje przy osiągnięciu płyty modellwej 1 odprowadzona otworami 9. Odprowadzam powietrze może uchodzić z urządzenia formierskiego poprzez kanał 10, który może być połączony z otaczającą atmosferą.

Dodatkowa ilość powietrza zostaje w czasie działania udaru ciśeieniowegl Dl wyprowadzona z masy maaeriału formierskiego do przestrzeni formy, ponieważ ilości powwetrza wtrąconego w masę maaeriału formierskiego są przy zagęszczaniu masy ma^iri.ału formierskiego sprężane i unlemoHiwiają przez to doprowadzenie materlału formierskiego do tych miejsc, co jak już wspomniano prowadzi do pogorszenia jakości formy. Otwory 9 powinny przeciwdziałać temu i służą do przyjmowała ilości powwetrza wypieranej przez masę maeriału formierskiego. Kedy ciśnienie panujące w przewodzie 10 jest m^ejsze niż ciśnienie otoczenia, pow^aje działanie ssące, które jeszcze wspomaga odprowadzanie dodatkowej ilości powwetrza z masy materiału formierskiego w obszarze pomiędzy ścianką 3 skrzyni formierskiej a modelem 2.

Otwory 9 są korzystnie usytuowane wzdłuż ścianki skrzynki formierskiej w płycie modelowej. zależnie od odległości od ścianki 3 skrzynki formierskiej 1 modelu 2 lub od stopnia skomplikowała modelu otwory te mogą być umieszczone gęściej, albo też ich średnloe mogą się zmieniać. W każdym przypadku ważne Jest, aby otwory usytuowane były w obszarze pionowej projekcji 11 obszaru działania udaru ciέnienlowegl D2 na płytę modelową. Badania wykaaały, że pozytywne działanie takiego rozwiązania występuje już wtedy, gdy suma powierzchni przekrojów otworów 2 wynosi przynajmniej 1% powierzchni pomiędzy skrzynką formierską 3 a ścianką 2a modelu.

154 314

Zaproponowany sposób gwarantuje, że w krytycznych obszarach materiału formierskiego, mianowicie pomiędzy modelem a skrzynką formierską, przez zmnteeszenle tarcia pomiędzy masą mtei^iału formierskiego a ścianką skrzynki formierskiej zdolność masy maaeriału form orskiego do zagęszczania zostaje zoptymalizowana w tych obszaraoh przez polepszone właściwości płynięcia.

Claims (24)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób zagęszczania ziarnistych ^^at^iriał^l^w formierskich, zwłaszcza odlewniczych materiałów formierskich, za pomocą działania ciśnieniem, przy czym maaeriał formierski umieszcza się w urządzeniu formierskim z płytą modelową 1 umieszczonym na niej modelem, z ramą wypełniającą 1 ramą formierską, znamienny tym, że działa się udarem clśnennlwwym

   Gl w chwili ti na wolną powierzchnię mattriału formierskiego masy formierskiej 1 wprawia się masę mmtterału formierskiego w ruch płynięcia w kierunku do zespołu modelowego, a ponadto działa się Jeszcze przynajmiiej Jednym udarem ciśmenowwym G2 na przynajmiiej Jeden obszar maatelału formierskiego usytuowany w odstępie od powierzchnl masy ^^at^el.ału formierskiego w zespole modelowym tak, że ten drugi udar ciśnlenoowy G2 trafia ma powierzchnię obszaru A maaeelału formierskiego przed 1/1 ub podozas działania pimszego udaru ciśnieniowego Gl.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że udar olśnlenoowy wyzwalany

   Jest przez czynnik gazowy.
3. 3. Sposób w^luu zastrz. 1, znamienny tym, że udar olśn^no^^ Gl 1 udar ciśnlenoowy G2 wyprowadza się z tego samego źródła ciśnienia.
4. 4. Sposób w^luu zastrz. 1, znamienny tym, że udar Gi 1 udar ciśnlenoowy G2 wyprowadza się z niezależnych od siebie źródeł olśnienia.
5. 5. Sposób meiłu zassrz. 1, znamienny tym, źe opóźnienie ohwUl t2 względem ohum tl wynosi maksimum 80 as.
6. 6. Sposób wwdług zaesra. 1, znamienny tym, źe udar clónrenOlwy G2 wprowadza się najwyżej 55 e przed udarem Gl 1 utrzymuje się aż ad ar olśnlMioowy Gi dojdzie do obszaru A maaeriału formierskiego.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tyn, że udar olśnlrnioowy G2 wprowadza się 5 s przed udarem clśnrenOlwym Gi 1 utrzymuje się aż udar ciśniMioowy Gi osiągnie obszar A formierskiego.
8. 8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że udar olśnlenoowy G2 doprowadza się do działania na poi^wi^^zch^^ę maeriału formierskiego z MksyMlnym opóźnieni» 195 ms w stosunku do udaru clśnrenOlwego Gl 1 utrzymuje się aż udar olśnlimlowy Gl dojdzie do obszaru A uac^rlału formierskiego.
9. 9. Sposób według zastrz. 1-8, znamienny tym, że zmienia się czas działania udaru ciśnlenOowego G2.
10. 10. Sposób według zastrz. 1-8, znamienny tym, że ulenia się ciśnienie udaru ciśelenOowrgo G2 podczas Jego działania.
11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że udarem clźnrenOlwym G2 działa się puLsujące.
12. 12. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że czas działania udaru cióelenOowego G2 utrzymuje się tylko w przewidzanym czasie operacji zagęszczania.
13. 13. Sposób zagęszczania ziarnistych maaeriał ów formierskich, zwłaszcza odlewniczych materlałów formierskich, za pomooą udaru ciśnienia gazu, przy ozym macela! formierski umieszcza się w urządzeniu formierskim z płytą mOIclową 1 umieszczonym na niej molelas, z ramą formierską 1 ramą wypeeniającą, znamienny tym, że na p<orterzchnlę Msy Mteriału formierskiego w chiUi tl działa się udarem JlźnrenOlwym 01, na obszar A mac^ału formierskiego usytuowany w odstępie od ^i^wt^irzcbn:! ^acetalu formierskiego w kierunku do modelu działa się udarem ciśnrenOl»ym D2 w ^η^ΙΙ t2, a czynnik doprowadzony do misy Materiału formierskiego przez udar ciśnlenoowy 02 odprowadza się przynajmnnej częściowo z masy

    Mteeiαłα formierskiego.

    154 314
14. 14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym , te powietrze odprowadza się tak długo, aż udar ciśnlenOowy Dl dojdzie do płyty modeeowej.
15. 15. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym , te dopoowadzony czynnik wyprowadza się z przestrzeni formy.
16. 16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tyn, te doprowadzony ozynnlk odsysa się z przestrzeni foray.
17. 17. Urządzenie do zagęszczania zlarnistyoh materiałów formierskich, które ma płytę modelową z modelem, ramą formy 1 ramą wypełniającą, znamienne tym, te w ramie wypełniającej 1/lub ramie formierskiej umieszczony jest środek do powodowwnla udaru ciśnieniowego D2, a w płycie modelowej przewidziane są otwory do odprowadzenia czynnika doprowadzonego przez udar ciśnieniowy D2.
18. 18. Urządzenie według zastrz. Π, znamienne tym, Ze owwory w płycie modelowej przewidziane są pomiędzy ścianką skrzynki formierskiej a modelem.
19. 19. Urządzenie według zastrz . Π, znamienne tym, Ze ownoi? umieszczone są w pionowej projekcji obszaru działania udaru ciśnleniowego D2 na płytę modelową.
20. 20. Urządzenie według zastrz.17 , znamienne tym, te urn^a powierzchni krojów otworów wynosi przynajmniej 1$ powierzchni pomiędzy skrzynką formierską a ścianką modelu.
21. 21. Urządzenie^według zastrz. 17, znamienne ty upustowe.
22. 22. Urządzenie według zastrz. 21, znamienne ty mlejsza nit średnica cząstki mnac^i^jLału formierskiego.
23. 23. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne ty piaskowych udarem ciśnilniowyy ma nadajnik impuusowy.
24. 24. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne ty piaskowych udarem ciβnilniowyy ma środek wytwarzający szybkie

    B, te otworami są szozellny B, że średnica szczelin jest B, te do zagęszczania form m, te do zagęszczania spalanie. form

    10 9 1

    154 314

    Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

    Cena 3000 zł