DE1301440B - Process and device for the production of castings - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußstücken unter Verwendung von Modellen, die unter der Einwirkung der eingegossenen Schmelze in den gasförmigen Zustand übergehen, wobei das Modell in einem Formkasten von körnigem Formstoff umgeben wird. Sie betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for producing castings using models made under the action of the poured melt pass into the gaseous state, with the model in a molding box of granular Molding material is surrounded. It also relates to a device for implementation this procedure.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von Gußstücken unter Verwendung bei höherer Temperatur vergasbarer Modelle bekannt. Diese Verfahren sind unter dem Begriff Vollformgießen zusammengefaßt und weisen das gemeinsame Merkmal auf, daß das Modell durch die einfließende Schmelze »aufgefressen« wird, wobei die Gießgeschwindigkeit vorzugsweise so eingerichtet wird, daß Hohlräume zwischen der einfließenden Schmelze und dem schwindenden Modell möglichst vermieden werden. Für exakte Abgüsse ist es im allgemeinen erforderlich, den Formsand sorgfältig zu verfestigen oder mit Bindemitteln zu versehen. Bevorzugt ist die Verwendung von Bindemitteln, weil beim mechanischen Verfestigen des losen Formsandes, z. B. durch Rütteln oder Stampfen, die mechanisch wenig widerstandsfähigen Modelle leicht beschädigt werden. Zur Vermeidung dieser Beschädigungen ist man insbesondere bei Verwendung von losem Formsand immer mehr dazu übergegangen, die Oberfläche der Modelle mit einer Schlichte zu versehen.There are already various methods of making castings known using models that can be gasified at higher temperatures. These procedures are summarized under the term full mold casting and have the same characteristic on that the model is "eaten up" by the flowing melt, whereby the Casting speed is preferably set up so that cavities between the inflowing melt and the shrinking model are avoided as far as possible. For exact castings generally require the molding sand to solidify carefully or to be provided with binding agents. The use of binders is preferred, because the mechanical solidification of the loose molding sand, z. B. by shaking or Pounding, the mechanically less resistant models are easily damaged. To avoid this damage, it is particularly important to use loose Molding sand has increasingly moved on to the surface of the models with a finish to provide.

Obgleich nun das Vollformgießverfahren sich inzwischen seinen festen Platz unter den Gießverfahren erobert hat und bei der Herstellung großer Einzelgußstücke das zur Zeit wirtschaftlichste Verfahren ist, konnte es sich bei Serien- und Massenguß nicht durchsetzen. Die Herstellung der Modelle für jeden Abguß ist zwar in wirtschaftlicher Weise möglich, jedoch erfordert die Einformung der verlorenen Schaumstoffmodelle mehr oder weniger schwierige, mit der Hand durchzuführende Manipulationen, die den Serienguß unrentabel gestalten. Das erforderliche Schlichten der Schaumstoffmodelle behindert außerdem beträchtlich die Gasdurchlässigkeit, die gerade für den Abguß nach einem verlorenen Schaumstoffmodell wichtig ist.Although the full-mold casting process is now firmly established Has conquered place among the casting processes and in the production of large individual castings the most economical process at the moment, it could be with series and mass casting not enforce. The production of the models for each cast is more economical Possible, but requires the molding of the lost foam models more or less difficult manipulations to be carried out by hand that involve the Make serial casting unprofitable. The necessary finishing of the foam models also considerably hinders the gas permeability, which is just necessary for the casting after a lost foam model is important.

Auch die bekannte Verwendung bindemittelfreien rieselfähigen Sandes macht das Aufbringen einer Schlichte auf dem Modell nicht entbehrlich, wenn man einen wirtschaftlich tragbaren Formstoff wählt, bei dem keine großen Kosten für die Rückgewinnung anfallen.Also the well-known use of binder-free, free-flowing sand does not make it unnecessary to apply a coating to the model if you Choosing an economically viable molding material that does not cost a lot of money the recovery incurred.

Es besteht ein Bedürfnis nach einem einfachen und wirtschaftlichen Verfahren für den Serien- und Massenguß, bei dem Handarbeiten weitgehendst entfallen und die bewährten Modelle aus vergasbarem Schaumstoffmaterial trotz ihrer gcringcn mechanischen Widerstandsfähigkeit Einsatz finden können.There is a need for a simple and economical one Process for series and mass casting, in which manual work is largely eliminated and the tried and tested models made of gasifiable foam material despite their greening mechanical resistance can be used.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren löst diese Aufgabe in verblüffend einfacher Weise. Es betrifft die Herstellung von Gußstücken unter Verwendung von Modellen, die unter der Einwirkung der eingegossenen Schmelze in den gasförmigen Zustand übergehen, wobei das Modell in einem Formkasten von körnigem Formstoff umgeben wird, und ist dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst den Formstoff in einem Formkasten mit gasdurchlässiger i Bodenplatte durch Einblasen von Preßluft od. dgl. unter Erzeugung eines Wirbelbettes gegebenenfalls bis zur Schwebe auflockert und gleichzeitig das Modell einführt, dann den Formstoff durch Drosselung der Preßluftzufuhr verfestigt, die Schmelze in bekannter Weise eingießt und den Formstoff zur Entnahme des Gußstüekes erneut durch Preßluftzufuhr auflockert. Das Verfahren eignet sich hervorragend für den Serien- und Massenguß wie auch für den Abguß von Einzelstücken. Es ist erstmalig ein wirtschaftlich rentables Einbetten auch kompliziert geformter Schaumstoffmodelle in den Formstoff möglich, ohne Berücksichtigung der mechanischen Widerstandsfähigkeit leichter, dünner und zum Verbinden neigender Modelle. Die bisher stets erforderliche Handarbeit in Form von Nachbearbeitungen der Oberfläche oder Anbringung von Schlichten entfällt.The method proposed according to the invention solves this problem in amazingly simple way. It concerns the manufacture of castings using of models made under the action of the poured melt in the gaseous Pass the state, with the model surrounded by granular molding material in a molding box is, and is characterized in that the molding material is first placed in a molding box with gas-permeable i base plate by blowing in compressed air od. The like. With generation of a fluidized bed, if necessary, loosened up to levitation and at the same time that Introduces the model, then solidifies the molding material by throttling the compressed air supply, the melt is poured in a known manner and the molding material to remove the cast loosened up again by supplying compressed air. The procedure is great for the series and mass casting as well as for the casting of individual pieces. It's the first time an economically viable embedding even of complexly shaped foam models into the molding material, regardless of the mechanical resistance lighter, thinner and models that tend to connect. The previously always required Manual work in the form of finishing the surface or applying finishing not applicable.

Im Gegensatz zu bisher üblichen Gießverfahren wird der Formkasten zunächst mit dem körnigen Formstoff gefüllt, der vorzugsweise bindemittelfrei ist, jedoch bei großen, insbesondere hohen Gußstücken auch Bindemittel enthalten kann. Das Modell, beispielsweise aus geschäumtem Polystyrol, das alle zum Gießen notwendigen Hilfseinrichtungen, wie Anschnitt, Lauf und Speiser, enthält, wird nach dem Einblasen der Preßluft durch die poröse Bodenplatte des Formkastens langsam bis zu der gewünschten Stelle in das lockere Wirbelbett des Formstoffs eingeführt. Hierbei ist nur ein geringer Druck auf das Modell erforderlich, so daß Beschädigungen vermieden werden. Der aufgewirbelte Formstoff umspült das Modell wie eine Flüssigkeit. Trotzdem erfährt das Modell bei richtiger Handhabung keinen Auftrieb. Wenn das Modell an der gewünschten Stelle in dem Formstoff angelangt ist, wird dieser durch vorzugsweise stufenweise Drosselung der Preßluft verfestigt. Bei dieser Drosselung der Preßluft bis zur völligen Sperre der Zufuhr verfestigt sich der Formsand und bettet das Modell allseitig fest und gleichmäßig ein.In contrast to the casting processes that have been customary up to now, the molding box initially filled with the granular molding material, which is preferably binder-free, however, in the case of large, especially tall castings, it can also contain binders. The model, for example made of foamed polystyrene, all of which are necessary for casting Auxiliary equipment, such as the gate, barrel and riser, is included after blowing the compressed air through the porous bottom plate of the molding box slowly up to the desired Place introduced into the loose fluidized bed of the molding material. Here is only one low pressure on the model required to avoid damage. The whirled up molding material washes around the model like a liquid. Still learns the model does not have any buoyancy when handled correctly. If the model is at the desired Place in the molding material has arrived, this is preferably done in stages Throttling of the compressed air solidified. With this throttling of the compressed air to complete Blocking the supply, the molding sand solidifies and embeds the model on all sides and evenly one.

Nach dem Abstellen der Preßluft kann sofort die Schmelze eingegossen werden. Nach dem Erstarren der Schmelze wird der Formsand erneut durch Einblasen von Preßluft aufgewirbelt, und das Gußstück kann leicht entnommen werden.After switching off the compressed air, the melt can be poured in immediately will. After the melt has solidified, the molding sand is blown in again whirled up by compressed air, and the casting can be easily removed.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß der Gießvorgang beliebig oft ohne Wechsel des Formstoffes wiederholt werden kann. Das Verfahren eignet sich somit zur kontinuierlichen Durchführung eines Gießprozesses, wobei sich die zeitliche Folge der Gießvorgänge nur nach der Abkühlung der Formmasse richtet, weil Schaumstoffmodelle möglichst nicht bei Temperaturen über etwa 80° C verwendet werden sollen. Durch entsprechende Wahl der Gewichtsverhältnisse von Formstoff und Gußstück ist es jedoch möglich, durch die Umwirbelung eine Mitteltemperatur zu erzielen, die eine verhältnismäßig kurze Taktfolge des Gießens zuläßt.It has proven to be particularly useful that the casting process can be repeated as often as required without changing the molding material. The procedure is thus suitable for the continuous implementation of a casting process, with the timing of the casting processes is based only on the cooling of the molding compound, because foam models are not used at temperatures above about 80 ° C if possible should be. By appropriate choice of the weight ratios of molding material and However, it is possible to achieve a medium temperature by swirling the casting, which allows a relatively short cycle of casting.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht bei großen Stückzahlen, z. B. bei der Herstellung von Massenartikeln, wie Bremstrommeln für Automobile, eine weitgehende Mechanisierung des Gießvorganges. Die Preßluftleitung ist zweckmäßig mit einem durch Fußbedienung zu betätigenden Ventil zu steuern, damit der Former beide Hände frei hat. Es ist dabei möglich, daß ein Gießer mehrere Vorrichtungen bedienen kann, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wiederum gesteigert wird. Im allgemeinen, insbesondere bei der Herstellung von kleinen und mittleren Werkstücken, wird die Verwendung von losem Formsand bevorzugt. Besonders gute Ergebnisse erhält man mit einem hochfeuerfesten Material, wie Zirkondioxyd od. dgl., oder einem damit angereicherten losen Sand als Formstoff. Der Einsatz dieser an sich teuren Materialien ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren trotzdem wirtschaftlich, weil der Formstoff immer wieder rückgewonnen wird und ohne Aufarbeitung weiter zu verwenden ist. Zirkondioxyd und ein damit angereicherter Formstoff beseitigen die in Gießereien gefürchtete Penetrationsgefahr. Durch die Einsparung herkömmlicher Schlichten bzw. deren verringerte Anwendung ergibt sich eine verbesserte Gasdurchlässigkeit während des Gießens.The method according to the invention enables large numbers of items, z. B. in the manufacture of mass-produced items such as brake drums for automobiles, extensive mechanization of the casting process. The compressed air line is useful with a valve operated by foot control to control the former has both hands free. It is possible that a caster has several devices can operate, which in turn increases the economic efficiency of the process will. In general, especially in the manufacture of small and medium-sized Work pieces, the use of loose molding sand is preferred. Particularly good results obtained with a highly refractory material, like zirconia or the like, or a loose sand enriched therewith as a molding material. The use these per se expensive materials are nevertheless in the method according to the invention economical, because the molding material is always recovered and without reconditioning is to continue to be used. Remove zirconium dioxide and a molding material enriched with it the risk of penetration feared in foundries. By saving conventional Sizing or their reduced use results in improved gas permeability during casting.

Bei Gußstücken mit großen Gießhöhen, etwa über 300 mm, hat es sich bewährt, bei der Verfestigung des losen Formstoffes durch Abstellung der Preßluftzufuhr zusätzlich durch Anlegung eines Unterdrucks eine weitere Verfestigung herbeizuführen. Zweckmäßig bedient man sich dabei eines Drei-Wege-Ventils, das in diesem Falle auch die Preßluftzufuhr regelt. Der Unterdruck wird dabei gleichfalls durch Absaugen von Luft durch den gasdurchlässigen Boden des Formkastens erzeugt. In besonders gelagerten Fällen kann es auch einmal erforderlich sein, die Wirkung des Vakuums für kurze Zeit durch einen herkömmlichen Rüttler zu unterstützen. Auch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht die rationelle Herstellung von Massenguß.In the case of castings with large casting heights, about 300 mm, it is a good thing proven in the solidification of the loose molding material by turning off the compressed air supply additionally to bring about further solidification by applying a negative pressure. It is advisable to use a three-way valve, which is also the case in this case regulates the supply of compressed air. The negative pressure is also created by suction generated by air through the gas-permeable bottom of the molding box. Especially In stored cases it may also be necessary to use the effect of the vacuum to be supported for a short time by a conventional vibrator. This configuration too the method according to the invention enables the efficient production of mass casting.

Falls erforderlich, können hohe Anschnitte, die eine weitere Formstoffdeckung über dem Gußstück erfordern, sowie verlorene Eingußtrichter aus feuerfestem Material zusätzlich an der Eingangsstelle in die oberste Lage des Formstoffes eingeformt werden.If necessary, high gates can be used, which further cover the molding material Require over the casting, as well as lost sprues made of refractory material additionally molded into the top layer of the molding material at the entry point will.

Die Abbildung zeigt eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The figure shows a preferred device for performing the method according to the invention.

Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Formkasten mit gasdurchlässiger Bodenplatte, der mit Hilfe von Flanschen über einen Druckausgleichsraum mit einer Preßluftleitung und einem Drei-Wege-Ventil verbunden ist. Das Drei-Wege-Ventil dient zur Preßluftzu- und -abfuhr und ermöglicht die Anlegung eines Unterdrucks. Besonders bewährt hat sich eine solche gasdurchlässige Bodenplatte, die aus porösem, hochtemperaturbeständigem Sintermaterial gefertigt ist.The device is characterized by a molding box with gas-permeable Base plate, which with the help of flanges via a pressure equalization space with a Compressed air line and a three-way valve is connected. The three-way valve is used for supply and discharge of compressed air and enables the application of a negative pressure. Particularly Such a gas-permeable base plate, which is made of porous, high-temperature-resistant, has proven itself Sintered material is made.

Der Formkasten (1) zur Aufnahme des Modells ist in an sich bekannter Weise gestaltet, weist jedoch erfindungsgemäß eine gasdurchlässige Bodenplatte (2) auf und ist durch Flansche (4) fest mit einer Druckausgleichskammer (3) verbunden, welche die durch die Druckleitung (5) einströmende Preßluft verteilt, bevor sie in den Formkasten (1) eingedrückt wird. Das Drei-Wege-Ventil (6) ist leicht durch Fußbedienung zu betätigen. Der Formkasten (1) mit Druckausgleichskasten (3) ist zweckmäßig von einem Behälter (8) umgeben, der zur Aufnahme des während des Wirbelns verspritzten Formstoffes dient. Er ist in einem Sockel (7) gelagert und kann mit Hilfe von Handgriffen (9) abgehoben werden.The molding box (1) for receiving the model is known per se Wisely designed, but according to the invention has a gas-permeable base plate (2) and is firmly connected to a pressure compensation chamber (3) by flanges (4), which distributes the compressed air flowing in through the pressure line (5) before it is pressed into the molding box (1). The three-way valve (6) is easy through To operate foot control. The molding box (1) with pressure equalization box (3) is suitably surrounded by a container (8) which is used to hold the during the whirling sprayed molding material is used. It is stored in a base (7) and can with Can be lifted off with the help of handles (9).

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weitgehendst den jeweiligen Erfordernissen beim Gießen angepaßt werden, sie muß jedoch stets den Erfordernissen des vorgeschlagenen Verfahrens genügen. Außer der wiedergegebenen Abbildung sind daher auch weitere Konstruktionen denkbar, die unter den geschilderten allgemeinen Erfindungsgedanken fallen.The device according to the invention can largely be the respective Requirements during casting are adapted, but it must always meet the requirements of the proposed procedure are sufficient. Except for the illustration shown therefore other constructions are also conceivable, those under the general described Invention ideas fall.

Zweckmäßig ist auch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich insbesondere für bindemittelhaltigen Formstoff eignet und die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus einer Druckausgleichskammer (3) besteht, die mit einer gasdurchlässigen Platte abgedeckt ist. In diesem Falle genügt ein einfacher Formkasten ohne Bodenplatte, der nach dem beginnenden Verfestigen des Formstoffes abgehoben und auf die Gußstraße gebracht wird. Die Vorrichtung ist dann für den nächsten Formkasten frei.An embodiment of the device according to the invention is also expedient, which is particularly suitable for binder-containing molding material and which is characterized by it is that it consists of a pressure equalization chamber (3), which is permeable to gas Plate is covered. In this case, a simple molding box without a base plate is sufficient, which is lifted off after the molding material has started to solidify and onto the casting line is brought. The device is then free for the next molding box.

Claims (7)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Gußstücken unter Verwendung von Modellen, die unter der Einwirkung der eingegossenen Schmelze in den gasförmigen Zustand übergehen, wobei das Modell in einem Formkasten von körnigem Formstoff umgeben wird, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß man zunächst den Formstoff in einem Formkasten mit gasdurchlässiger Bodenplatte durch Einblasen von Preßluft od. dgl. unter Erzeugung eines Wirbelbettes auflockert und gleichzeitig das Modell einführt, dann den Formstoff durch Drosselung der Preßluftzufuhr verfestigt, die Schmelze in bekannter Weise eingießt und den Formstoff zur Entnahme des Gußstückes erneut durch Preßluftzufuhr auflockert. Claims: 1. Process for the production of castings under Use of models that under the action of the melt poured into pass the gaseous state, with the model in a molding box of granular Molding material is surrounded, thereby g e k e n n n -z e i c h n e t that one first the Molding material in a molding box with a gas-permeable base plate by blowing in Compressed air or the like loosens and simultaneously creates a fluidized bed introduces the model, then solidifies the molding material by throttling the compressed air supply, the melt is poured in a known manner and the molding material for removing the casting loosened up again by supplying compressed air. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formstoff in dem Formkasten durch Einblasen von Preßluft od. dgl. unter Erzeugung eines Wirbelbettes bis zur Schwebe auflockert und gleichzeitig das Modell einführt. 2. The method according to claim 1, characterized in that that you od the molding material in the molding box by blowing compressed air. Like. Under Creation of a fluidized bed up to levitation and loosens the model at the same time introduces. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formstoff nach der Einführung des Modells durch stufenweise Drosselung der Preßluftzufuhr verfestigt. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Molding material after the model has been introduced by gradually reducing the supply of compressed air solidified. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formstoff nach der Einführung des Modells und Drosselung der Preßluftzufuhr zusätzlich durch Anlegung eines Unterdrucks, z. B. mit Hilfe eines Drei-Wege-Ventils, verfestigt. 4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that one the molding material after introducing the model and reducing the supply of compressed air additionally by applying a negative pressure, e.g. B. with the help of a three-way valve, solidified. 5. Formstoff zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstoff ein hochfeuerfestes Material, wie Zr02 od. dgl., oder ein damit angereicherter loser Sand ist. 5. Molding material for carrying out the method according to claim 1 to 4, characterized in that the molding material is a highly refractory material such as Zr02 or the like, or a loose sand enriched therewith. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Formkasten (1) mit gasdurchlässiger Bodenplatte (2), der mit Hilfe von Flanschen (4) über einen Druckausgleichsraum (3) mit einer Preßluftleitung (5) und einem Drei-Wege-Ventil (6) verbunden ist. 6. Apparatus for performing the method according to claim 1 to 4, characterized by a molding box (1) with a gas-permeable base plate (2), which with the help of flanges (4) via a pressure equalization chamber (3) with a compressed air line (5) and a three -Way valve (6) is connected. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine gasdurchlässige Bodenplatte (2) aus porösem, hochtemperaturbeständigem Sintermaterial aufweist.7. Apparatus according to claim 6, characterized characterized in that it has a gas-permeable base plate (2) made of porous, high-temperature-resistant Has sintered material.