CH653931A5 - METHOD FOR PRODUCING A CASTING MOLD AND APPLICATION OF THE METHOD. - Google Patents

Description

Die Aufgabe der Erfindung wird somit darin gesehen, das eingangs genannte Giessverfahren so zu verbessern, dass die beschriebenen Nachteile beim Einformen des Modelles im Formsand vermieden werden. The object of the invention is therefore seen in improving the casting process mentioned at the outset in such a way that the disadvantages described are avoided when molding the model in the molding sand.

Das erfindungsgemässe Verfahren weist die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 erwähnten Verfahrensschritte auf und die Anwendung ist gemäss dem Patentanspruch 4 gekennzeichnet. The method according to the invention has the method steps mentioned in the characterizing part of patent claim 1 and the application is characterized according to patent claim 4.

s Es wird also ein Formkasten mit dem Modell und dem Sand vibriert, und zwar sind Frequenzen und Hübe der Vibrationen so, dass der Sand eine Beschleunigung erfahrt, welche höher ist als die Erdbeschleunigung. Der Sand verhält sich unter dem Einfluss dieser Vibrationen annähernd io wie eine Flüssigkeit und dringt daher auch in Kanäle und Ausnehmungen mit sehr geringen Querschnitten ein. Hat der Sand nach einiger Zeit alle Ausnehmungen gefüllt, so wird die Stärke der Vibrationen derart vermindert, dass der Sand nunmehr nur noch eine Beschleunigung erfahrt, welche et-15 was geringer ist als die Erdbeschleunigung. Diese zweite Vibrationsstufe dient dazu, den Sand so zu verdichten, dass er seine Lage beibehält wenn die Metallschmelze in den Formkasten gegossen wird. s So a molding box is vibrated with the model and the sand, namely the frequencies and strokes of the vibrations are such that the sand experiences an acceleration which is higher than the acceleration due to gravity. Under the influence of these vibrations, the sand behaves almost like a liquid and therefore penetrates into channels and recesses with very small cross sections. If the sand has filled all the recesses after some time, the strength of the vibrations is reduced in such a way that the sand now only accelerates, which is about 15 times less than the acceleration due to gravity. This second vibration level serves to compact the sand so that it stays in place when the molten metal is poured into the mold box.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird im folgenden an-20 hand eines Beispiels und mit Bezug auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigen: The method according to the invention is described in detail below using an example and with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Formkasten mit einem darin hängenden Modell, 1 is a vertical section through a molding box with a model hanging therein,

Fig. 2 eine Ansicht des Formkastens und des Modells wie 25 in Fig. 1, mit einer Darstellung der Zuführung des Formsandes, 2 is a view of the mold box and the model as 25 in Fig. 1, showing the supply of the molding sand,

Fig. 3 einen Aufriss eines Formkastens mit dem Modell und dem Formsand, welche auf einer Vibrationsanlage befestigt sind, teilweise geschnitten, 3 is an elevation, partly in section, of a molding box with the model and the molding sand which are fastened on a vibration system,

30 Fig. 4 eine Schnittansicht zur Darstellung des Verfahrens zum Giessen der Metallschmelze in den Formkasten, 4 shows a sectional view to illustrate the method for pouring the molten metal into the molding box,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt zur Darstellung des dem Modell entsprechenden Metallgusstückes. Fig. 5 is a vertical section to show the metal casting corresponding to the model.

Diese fünf Figuren verdeutlichen die Schritte des Verfah-35 rens, welches den Gegenstand der Erfindung bildet. Sie zeigen im wesentlichen einen Formkasten 10 mit einem Modell 11, das an einer Aufhängevorrichtung 12 befestigt ist und im Formkasten 10 hängt. Das Modell 10 kann aus einem beliebigen, gebräuchlichen Werkstoff gefertigt sein. Das neue 40 Verfahren ist aber besonders dann von Vorteil, wenn die Form des Modells kompliziert ist, d.h. insbesondere dann, wenn mit Modellen gearbeitet wird, welche wegen ihrer komplexen Formgebung nicht aus dem Formkasten bzw. dem Sand entfernt werden können bevor die Metallschmelze 45 eingegossen wird. Solche Modelle werden bevorzugt aus Werkstoffen hergestellt, welche im Kontakt mit der Metallschmelze gasförmig werden, beispielsweise geschäumtes Polyurethan oder geschäumtes Styropor. These five figures illustrate the steps of the process which forms the subject of the invention. They essentially show a molding box 10 with a model 11 which is fastened to a suspension device 12 and hangs in the molding box 10. The model 10 can be made from any common material. However, the new method is particularly advantageous if the shape of the model is complicated, i.e. in particular when working with models which, because of their complex shape, cannot be removed from the molding box or the sand before the molten metal 45 is poured in. Such models are preferably made from materials which become gaseous in contact with the molten metal, for example foamed polyurethane or foamed styrofoam.

Die Komplexität des Modelles 11 ist schematisch durch so die Einbuchtungen 13 und den Kanal 14 angedeutet, welch'-letzterer nicht durchgehend sein muss. The complexity of the model 11 is indicated schematically by the indentations 13 and the channel 14, the latter not having to be continuous.

Wenn das Modell 11 gemäss Fig. 1 aufgehängt ist, wird durch eine Fördervorrichtung 16 soviel Formsand 15 in den Formkasten 10 gebracht, bis dieser vollständig gefüllt ist. 55 Anschliessend wird der Formkasten 10 auf eine Vibrationsanlage 17 gebracht; diese weist eine Grundplatte 18 und eine Aufnahmeplatte 19 für den Formkasten 10 auf, welche mittels Federn 20 über der Grundplatte 18 hängend angeordnet ist. Vibrationsgeneratoren 21, d.h. Elektromotoren 60 22 mit Wellen, die exzentrisch angeordnete Gewichte 23 aufweisen, sind an der Unterfläche der Aufnahmeplatte 19 so aufgehängt, dass sie die letztere in Schwingungen versetzen können. Bevorzugt werden Typen von Vibrationsgeneratoren 21 verwendet, wie sie in der US-PS 3.358.815 beschrieben 65 sind, bei welchen die wirksame Kraft der exzentrisch angeordneten Gewichte von null bis zu einem Maximum veränderbar ist, so dass der Ausschlag der erzeugten Schwingungen nach Bedarf gewählt werden kann. If the model 11 is suspended according to FIG. 1, as much molding sand 15 is brought into the molding box 10 by a conveying device 16 until it is completely filled. 55 The molding box 10 is then brought onto a vibration system 17; this has a base plate 18 and a receiving plate 19 for the molding box 10, which is arranged above the base plate 18 by means of springs 20. Vibration generators 21, i.e. Electric motors 60 22 with shafts, which have eccentrically arranged weights 23, are suspended on the lower surface of the mounting plate 19 in such a way that they can vibrate the latter. Types of vibration generators 21 are preferably used, as described in US Pat. No. 3,358,815 65, in which the effective force of the eccentrically arranged weights can be varied from zero to a maximum, so that the deflection of the vibrations generated is selected as required can be.

3 3rd

653 931 653 931

Der Formkasten 10 wird mittels Briden 24 auf der Aufnahmeplatte 19 befestigt, und anschliessend werden die Vibrationsgeneratoren 21 in Betrieb gesetzt, um eine Vibrationskraft auf den Formkasten 10 und dessen Inhalt auszuüben, welche die Erdbeschleunigung überschreitet. Die Beschleunigung in g kann mittels der Formel The molding box 10 is fastened to the mounting plate 19 by means of clips 24, and then the vibration generators 21 are put into operation in order to exert a vibrating force on the molding box 10 and its contents which exceeds the acceleration due to gravity. The acceleration in g can be calculated using the formula

S X F2 1 S X F2 1

70400 X 25,4 70400 X 25.4

berechnet werden, wobei S den Hub in Millimetern und F die Frequenz pro Minute des Vibrationsausschlages angeben. Bei einer Frequenz von 3600 Schwingungen pro Minute und einem Hub von 0,1778 mm wird eine Beschleunigung von 1,29 g auf den Formkasten 10 und seinen Inhalt ausgeübt. Diese Beschleunigung hat zur Folge, dass der Sand in die Ausnehmungen 13 und den Kanal 14 gelangt und sie vollkommen füllt, auch wenn es sich um nicht-durchgehende Kanäle handelt. Weist das Modell Kanäle mit noch kleineren Querschnitten auf, so werden diese schliesslich doch vollständig gefüllt. Nach einigen Minuten Vibration mit Beschleunigungen, die höher sind als g wird der Ausschlag soweit reduziert, dass die Beschleunigung geringer wird als die are calculated, where S is the stroke in millimeters and F is the frequency per minute of the vibration deflection. At a frequency of 3600 vibrations per minute and a stroke of 0.1778 mm, an acceleration of 1.29 g is exerted on the molding box 10 and its contents. As a result of this acceleration, the sand gets into the recesses 13 and the channel 14 and fills them completely, even if the channels are non-continuous. If the model has channels with even smaller cross-sections, they will eventually be completely filled. After a few minutes of vibration with accelerations higher than g, the deflection is reduced to such an extent that the acceleration becomes lower than that

Erdbeschleunigung. Wird die Frequenz von 3600 Schwingungen pro Minute beibehalten und die Amplitude auf 0,1143 mm verringert, so erhält man eine Kraft, welche 0,92 g entspricht. Die Wirkung dieser Vibrationen mit Be-s schleunigungen unter 1 g besteht darin, den Sand 10 zu verdichten, dass er seine Lage beibehält, wenn die Metallschmelze 25 eingegossen wird. Acceleration due to gravity. If the frequency of 3600 vibrations per minute is maintained and the amplitude is reduced to 0.1143 mm, a force is obtained which corresponds to 0.92 g. The effect of these vibrations with accelerations below 1 g is to compact the sand 10 so that it remains in position when the molten metal 25 is poured in.

Fig 4 zeigt, wie die Metallschmelze 25 aus einer Giess-pfanne 26 in den Formkasten 10 gegossen wird, wobei das io Metall durch einen kurzen Eingusstrichter zum Modell fliesst. Die Schmelze kommt mit dem Schaum des Modelles in Berührung und bewirkt, dass dieser gasförmig wird, d.h. sich in ein Gas verwandelt, welches entweicht, wobei das Metall dann den Platz des Modelles einnimmt. Das Metall 15 kühlt sich dann ab und füllt, wie in Fig. 5 gezeigt, vollständig den durch das Modell sandfrei gehaltenen Raum aus und wird zu einem genauen Abbild 27 des Modelles, mit allen Ausnehmungen und Kanälen des letzteren. 4 shows how the molten metal 25 is poured from a ladle 26 into the molding box 10, the io metal flowing to the model through a short pouring funnel. The melt comes into contact with the foam of the model and causes it to become gaseous, i.e. turns into a gas that escapes, with the metal then taking the place of the model. The metal 15 then cools down and, as shown in FIG. 5, completely fills the space kept free of sand by the model and becomes an exact image 27 of the model, with all the recesses and channels of the latter.

Dieses neue Verfahren ist besonders empfehlenswert 20 beim Giessen von Zylinderblöcken aus Aluminium. Es ermöglicht eine Ausbildung der Modelle für die letzteren mit Kühlkanälen, anderen Kanälen und Ausnehmungen, sowie -als Ergebnis des Giessvorganges - die Herstellung von Zylin-derblöcken mit entsprechender Formgebung. This new process is particularly recommended 20 when casting aluminum cylinder blocks. It enables the models for the latter to be designed with cooling channels, other channels and recesses, and, as a result of the casting process, the production of cylinder blocks with a corresponding shape.

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

S S

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (5)

653 931 653 931 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 1. Verfahren zur Herstellung einer Giessform in einem Formkasten mit Sand, wobei ein Modell in den Formkasten gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der gefüllte Formkasten (10) einer ersten Vibration mit einer ersten Frequenz und einem ersten Hub unterworfen wird, die eine grössere Beschleunigung als die Erdbeschleunigung bewirken, damit der Sand alle Öffnungen (13,14) des Modells (11) füllt, und dass der Formkasten (10) dann einer zweiten Vibration mit einer zweiten Frequenz und einem zweiten Hub unterworfen wird, die eine kleinere Beschleunigung als die Erdbeschleunigung bewirken, um den Sand zu verdichten. 1. A method for producing a casting mold in a molding box with sand, wherein a model is placed in the molding box, characterized in that the filled molding box (10) is subjected to a first vibration with a first frequency and a first stroke, which causes greater acceleration than the acceleration due to gravity, so that the sand fills all openings (13, 14) of the model (11), and that the molding box (10) is then subjected to a second vibration with a second frequency and a second stroke, which acceleration is less than that Accelerate gravity to compact the sand. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Vibrationen in vertikaler Richtung erfolgen. 2. The method according to claim 1, characterized in that both vibrations take place in the vertical direction. 3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grössenordnung der ersten Frequenz 60 Hz, des ersten Hubes 0,1778 mm und der zweiten Frequenz 60 Hz und des zweiten Hubes 0,1143 mm betragen. 3. The method according to claim 2, characterized in that the magnitude of the first frequency 60 Hz, the first stroke 0.1778 mm and the second frequency 60 Hz and the second stroke are 0.1143 mm. 4. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 bei Giessverfahren, bei denen ein Material für das Modell verwendet ist, das im wesentlichen vollständig verdampft, wenn es mit dem geschmolzenen Metall zusammentrifft. 4. Application of the method according to claim 1 in casting processes, in which a material is used for the model that evaporates substantially completely when it meets the molten metal. 5. Anwendung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationen in vertikaler Richtung erfolgen. 5. Application according to claim 4, characterized in that the vibrations take place in the vertical direction. Die Verbindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Anwendung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 4. The connection relates to a method according to the preamble of claim 1 and an application according to the preamble of claim 4. Zur Erzeugung der gewünschten Form wurde beim Glessen von Metallen schon lange die Kombination von einem Modell einerseits und Formsand andererseits verwendet, wobei das Modell in einen Formkasten gebracht und dort mit dem verdichteten Sand umgeben wird. Üblicherweise wird das Modell dann aus dem Formsand entfernt, und an seine Stelle geschmolzenes Metall in den Sand gegossen, so dass das letztere bei seiner Erstarrung die Form des Modells annimmt. To create the desired shape, the combination of a model on the one hand and molding sand on the other hand has long been used in glazing metals, the model being placed in a molding box and surrounded there with the compacted sand. Typically, the model is then removed from the molding sand and molten metal is poured into the sand in its place, so that the latter takes on the shape of the model when it solidifies. In letzter Zeit wurde auch nach einem anderen Verfahren vorgegangen, bei welchem das Modell aus einem Stoff hergestellt wird, der im Kontakt mit der Metallschmelze verdampft. Da bei der Verwendung solcher Modelle die Notwendigkeit ihrer Entfernung vor dem eigentlichen Giessvor-gang entfällt, können kompliziertere Formen erzeugt werden, d.h. es können Modelle mit einer komplexeren Formgebung, beispielsweise mit inneren Ausnehmungen, wie Kanälen und Hohlräumen, verwendet werden! Another method has recently been used in which the model is made from a substance that evaporates in contact with the molten metal. Since the use of such models eliminates the need to remove them before the actual casting process, more complicated shapes can be created, i.e. models with a more complex shape, for example with internal recesses, such as channels and cavities, can be used! Bei den Bemühungen, den Formsand in die Öffnungen und Ausnehmungen des Modells zu bringen, wurde ein Verfahren verwendet, bei welchem Luft von unten in den Formkasten eingeführt wird, welche durch den Formsand hindurch nach oben strömt; die Wirkung des Luftstroms sollte dabei den Formsand in die Ausnehmungen des Modelles fördern. Dieses Verfahren hat sich bei verhältnismässig einfachen Modellen als wirkungsvoll erwiesen, es vermochte aber in Fällen, wo das Modell mehrere Kanäle, Hohlräume und ähnliche Ausnehmungen aufweist nicht voll zu befriedigen. In an effort to bring the molding sand into the openings and recesses of the model, a method has been used in which air is introduced into the molding box from below and flows through the molding sand upwards; the effect of the air flow should promote the molding sand into the recesses in the model. This method has proven to be effective in relatively simple models, but has not been fully satisfactory in cases where the model has multiple channels, cavities and similar recesses.