DE2923044C2

DE2923044C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von geteilten Komposit-Sandblock-Gießformen

Info

Publication number: DE2923044C2
Application number: DE19792923044
Authority: DE
Inventors: Eugen Dipl.-Ing. 8877 Burtenbach Bühler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-06-07
Filing date: 1979-06-07
Publication date: 1987-05-27
Also published as: DE2923044A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von geteilten Komposit-Sandblock-Gießformen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 26 53 788 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von kastenlosen Gießformen aus bindemittelhaltigem Formsand, sogenannte Sandblockformen bekannt bei welchem durch die Anwendung von Vakuum zur Sandverdichtung eine Staub- und Lärmbelästigung der Atmosphäre in der Formerei weitestgehend vermieden wird. Durch die Verwendung der dabei benutzten tongebundenen Formsande sind der Anwendung dieses Formverfahrens jedoch Grenzen gesetzt, denn dieser Formstoff hat naturgemäß einen gewissen Abschreckeffekt auf die Schmelze.

Gußstücke mit besserer Maßhaltigkeit und mit glatteren Oberflächen lassen sich erzielen, wenn das Metall in Gießformen gegossen wird, deren Sand mit thermo-chemisch aushärtenden Kunstharzen gebunden ist. Da derartige, allgemein als Maskenformstoff bekannte Formsande jedoch teuer und physiologisch nicht unbedenklich zu verarbeiten sind, ist in der deutschen Offenlegungsschrift 29 16 211 ein Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Gießereiform vorgeschlager, worden, wonach eine Modellplatte nur mit einer dünnen Schale dieses Maskenformstoffs nach der vom Maskenform-Herstellungsprozeß bekannten Aufschütt-Abkippmethode beschichtet und die ausgehärtete Schale in einem Formkasten anschließend mit üblichem Formmaterial, beispielsweise Naßgußformsand hinterfüllt und verdichtet wird. Während des Anbackens des Maskenformstoffes und gegebenenfalls des Hinterfüllens der ausgebackenen Schale wird eine Luftdruckdifferenz zwischen Modell und Sand, bzw. ggf. Kernkasten angewendet, so daß während des Formprozesses sich bildende toxische bzw. atoxische Gase durch die Modellplatte abgesaugt werden.

Diesem Stand der Technik gegenüber besteht die Aufgabe darin, die günstigen Eigenschaften solcher Komposit-Formen aus Naßgußformsand mit einer schalenförmigen Modellsandschicht aus Maskenformstoff mit den Vorteilen von kastenlosen Sandblockformen zu verbinden und eine weitgehend geruchfreie Herstellung von Komposit-Sandblock-Gießformen nach dem Vakuum-Formverfahren zu ermöglichen, wobei auf bereits vorhandene Vakuum-Formmaschinen, insbesondere Vakuum-Formschießmaschinen und Vakuum-Erzeugungsanlagen zurückgegriffen werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Verfahrensweise nach Anspruch 1 gelöst.

Um eine gute Maschinenausnutzung zu erreichen,

werden dabei zweckmäßig die nach dem »matchplate« System beidseitig auf einem hohlen Modellplattenträger angeordneten mit Luftdüsen versehenen Modellplatten nacheinander mit der Schießöffnung eines Maskenformstoffbehälters luftdicht verbunden und mittels eines in dem hohlen, mit einer Trennwand versehenen Modellplattenträgers ruckartig erzeugten Vakuums, das sich durch die Luftdüsen in der Modelleinrichtung in den Formstoffbehälter fortsetzt, schlagartig mit Maskienformstoff beaufschlagt Das Vakuum wird so lange aufrechterhalten, bis sich eine Formschaie gewünschter Stärke auf dem Modell gebildet hat Nach Aufheben des Vakuums fällt der nicht abgebundene Formstoff in den Vorratsbehälter zurück, der Modellplattenträger wird um 180° um seine Horizontalachse gewendet, und nunmehr wird die zweite Modellhälfte der Einrichtung auf die Schießöffnung aufgesetzt und auf die gleiche Weise mit Maskenformstoff beschichtet

Der Modellplattenträger mit den beschichteten Modellplatten wird anschließend in eine Vakuum-Formmaschine überführt, in der durch ruckartig erzeugten Unterdruck der Formhohlraum mit bindetonhaltigem feuchtem Formsand vollgeschossen wird. Da die meisten Luftdüsen in der Modelleinrichtung bereits mit einer Schale aus Maskenformstoff abgedeckt sind, erfolgt der ruckartige Aufbau des Vakuums im Formkasten hauptsächlich durch Düsenreihen am Rande der Modellplatten, die bei der Beschichtung mit Maskenformstoff abgedeckt worden sind.

Da die dem Sandblock zugekehrten Rückseiten der Schalen aus Maskenformstoff fertigungsgemäß sehr rauh und der Maskenformstoff bei der Geschwindigkeit des Formverfahrens in der Regel auch noch warm und etwas plastisch ist, verbindet sich der eingeschossene bindetonhaltige Formsand mit der Schale zu einem js Komposit- Formblock, der sich glatt von der Modellplatte abheben läßt. In der Regel sind daher keine zusätzlichen Trennmittel auf der Modelleinrichtung vor deren Beschichtung erforderlich. Sie können jedoch erforderlichenfalls verwendet werden. Gegebenenfalls kann das Ablösen der Form auch durch kurzzeitiges Einblasen von Druckluft in den hohlen Modeilplattenträger unterstützt werden.

Die abgehobenen Komposit-Hälften der Form können nach dem eventuellen Einlegen von Kernen *"> unmittelbar zusammengelegt und zur Gießstrecke abtransportiert werden. Es ist bei Formen mit z. B. seitlich eingeformt.em Einguß jedoch auch möglich, die zusammengelegten Formen aufzurichten und zu einem Formenstrang mit vertikaler Formteilung zusammenzu- >" stellen.

Derartige Komposit-Sandblock-Gießformen enthalten nur einen sehr geringen Anteil an relativ teurem und unangenehme Verbrennungsgase bildendem Maskenformstoff, weil die eigentliche Formschale nur sehr dünn ^r" ist. Es hat sich gezeigt, daß eine Schalenstärke von 0,5 mm—3 mm, meistens sogar nur von 0,5—1 mm in der Regel zur Erzielung der gewünschten Gußstückoberfläche völlig ausreicht. Eine weitere Einsparung an Maskenformstoff läßt sich dadurch erzielen, daß die f>o Modellplatten nur an den Stellen mit Maskenformstoff beschichtet werden, die bei der fertigen Form auch tatsächlich mit Schmelze in Berührung kommen. Zur Aussparung der übrigen Stellen wird die Modellplatte bei der Beschichtung mit einer unbeheizten Schablone f" oder Maske abgedeckt, an der sich keine Schale aus ausgehärtetem Formstoff bildet.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Reibungswert zwischen den glatten Flächen aus ausgehärtetem Maskenformstoff erheblich kleiner ist als zwischen den Flächen aus tonbinderhalfigem Sand. Da die geteilten Sandblock-Gießformen aber gewöhnlich auf automatisch ^getriebenen Transportstrecken zur Gießstrecke bewegt werden und sich dabei gegenseitig abstützen, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um Versatz zwischen Ober- und Unterkasten bis nach dem Abgießen zu verhüten. Als sichere und keinen zusätzlichen Aufwand erfordernde Maßnahme hat sich dabei das Einformen von Sicherungsreliefs in der Teilungsebene erwiesen. Diese Sicherungsreliefs können beispielsweise halbkugel- oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein, wie sie als Zentrierkegel bei geteilten Modellen bekannt sind. Es kann aber auch die gesamte Mode'Jeinrichtung als Reliefplatten ausgebildet werden, womit eine zusätzliche Sicherung gegen Metalldurch-· bruch beim Gießen erreicht wird.

Beim Abgießen kondensiert der größte Teil der phenolhaltigen Verbrennungsgase im tonhaltigen Sand des Formblockes und die Geruchsstoffe werden darin so lange festgehalten, bis die Formballen in einer mit einer Absaugeinrichtung versehenen Kühltrommel mit nachgeschalteter Luftreinigungsanlage ausgeleert werden. Damit ist neben einer erheblichen Einsparung an hai-zumhülltem Formstoff vor allem die Geruchsbelästigung der Belegschaft in der Formerei und Gießerei durch phenolhaltige Rauchgase weitestgehend ausgeschaltet.

In den Abbildungen ist eine zur Herstellung von Komposit-Sandblock-Gießformen geeignete Anlage schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigt dabei

F i g. 1 einen Grundriß einer Vakuum-Formschießmaschine, die durch eine Modellplattenträger-Transportvorrichtung mit einer Modellplatten-Beschichtungsmaschine verbunden ist, und

Fig.2 eine Schnittdarstellung durch die Beschichtungsstation der Modellplatten-Beschichtungsmaschine.

Nach Fig. 1 besteht die Anlage aus einer Vakuum-Formschießmaschine 1, einer Modellplatten-Beschichtungsmaschine 2 und einer Modellplattenträger-Transporteinrichtung 3. Die Vakuum-Formschießmaschine ist für das gleichzeitige Schießen von Ober- und Unterformhälfte nach dem »matchplate«-System ausgerüstet und hat einen Drehteller 4, der die geschossene Form jeweils um 180° zwischen einer Formstation 6 und einer Kerncinlegestation 7 schwenkt.

Neben der Vakuum-Formschießmaschine 1 ist die als Drehkreuz ausgebildete Modellplatten-Beschichtungsmaschine 2 angeordnet. Sie hat drei Arbeitsstationen, nämlich eine Plattenträger-Wendestation 8, an der der mit beschichteten Modellplatten belegte hohle Modellplattenträger 5 gewendet und gegen einen von der Formmaschine 1 kommenden Modellplattenträger mit unbeschichteten Modellplatten ausgetauscht wird, eine Modellplatten-Heizstation 9, in der die Modellplatten auf die erforderliche Betriebstemperatur gebracht werden, und eine Modellplatten-Beschichtu.igsstation 10, in der die Modellplatten 14 mit Maskenformstoff schalenförmig beschichtet werden.

Die Plattenträger-Wendestation 8 der Modellplatten-Beschichtungsmaschine 2 und die Formstation 6 der Formmaschine 1 werden von einer Modellplattenträger-Transporteinrichtung 3 übergriffen, die die Modellplattenträger an den einzelnen Stationen 8 und 6 aufnimmt und austauscht. Sie kann als linear- oder drehbewegliche Plattenlräger-Transporteinrichtung ausgebildet sein.

An der Modellplatten-Beschichuingsstation 10 hat die Modellplatten-Beschichtungsmaschine 2 einen vertikal beweglichen Behälter 11 für Maskenformstoff, der U-förmig ausgebildet ist und zwei nach oben offene Schenkel aufweist. Ein Schenkel dient zum Ein- und Nachfüllen von frischem Maskenformstoff. Im anderen Schenkel ist an einer venturirohrähnlichen Verengung ein Schießrost 12 mit hohlen Roststäben angeordnet. Am oberen Ende hat der Schenkel einen Innenflansch 13, der sich an die auf dem hohlen Modellplattenträger 5 befestigte Modellplatte 14 anlegt und dabei eine am Rand der Modellplatte 14 angeordnete Reihe Luftdüsen 15 abdeckt.

Der hohle Modellplattenträger 5 ist mittig mit einer Trennwand 16 versehen, die mit je einer der beidseitig befestigten Modellplatten 14 eine separate Kammer schafft, die über ein rohrförmiges buchsenförmiges Anschlußstück in Schießstellung über eine Ventileinrichtung 17 und ein entsprechendes Rohrleitungssystem mit einem nicht dargestellten großen Vakuumkessel verbindbar ist. Einen Teil dieses Rohrleitungssystems bildet dabei ein doppelwandiges zentrales Stativrohr 18, mit dem der hohle Modellplattenträger 5 in Pfeilrichtung drehbar verbunden ist.
Die Anlage arbeitet wie folgt:

Ein an der Plattenträger-Wendestation 8 der Modellplatten-Beschichtungsmaschine 2 aufgegebener, mit Modellplatten 14 beidseitig belegter hohler Modellplattenträger 5 gelangt durch eine horizontale Drehung von 120° um das zentrale Stativrohr 18 in die Heizstation 9. Hier werden die Modellplatten mittels an sich bekannter Heizeinrichtungen auf die erforderliche Betriebstemperatur aufgeheizt, die je nach Art der als Binder verwendeten Harztypen und der gewünschten Schalenstärke zwischen 400° K und 600° K liegen kann. Nach einer weiteren Drehung um 120° kommt der Modellplattenträger 5 mit den vorgeheizten Modellplatten 14 in die Beschichtungsstation 13. Dort wird durch eine Hubbewegung der Behälter 11 so mit dem Modellplattenträger 5 verbunden, daß der Innenflansch 13 luftdicht an der mit der Modellkontur nach unten gerichteten Modellplatte anliegt und dabei die am Raiide der Modellplatte 14 angeordneten Reihen von Luftdüsen 15 abdeckt. Zur Beschichtung dieser Modellplatte wird nun das Ventil 17 geöffnet Das im zentralen Stativrohr herrschende Vakuum pflanzt sich ruckartig durch die untenliegende Kammer im hohlen Modellplattenträger 5 und die Luftdüsen 15 in der Modellplatte 14 fort und bewirkt, daß durch den Schießrost, durch den gegebenenfalls Luft gesteuert beigemischt wird, ein intensiv mit Luft verwirbelter harzumhfillter Sand auf die Modellplatte gesaugt wird, wo er zu einer Schale anbackt Die Dicke der sich dabei bildenden Schale hängt außer vom Harztyp noch von der Kontaktzeit mit der Modellplatte und deren Temperatur ab. Es hat sich gezeigt daß schon Kontaktzeiten, also eine Schußdauer von einer Sekunde erreichbar sind, um eine Schale mit gewünschter Stärke zu erhalten.

Nach Schließen des Ventils 17 gleicht sich der Luftdruck in den beiden Schenkeln des Behälters 11 aus, der nicht angebackene Maskenformstoff trennt sich durch Schwerkraft aus dem Sand-Luft-Gemisch und fällt auf bzw. durch den Schießrost im Behälter 11 zurück. Der Behälter 11 wird abgesenkt und der Modellplattenträger 5 um 180° um seine horizontale Achse gewendet, so daß jetzt die noch nicht beschichtete Modellplatte 14 mit ihrer Modellkontur nach unten gerichtet ist. Dann wird der Behälter 11 wieder angehoben, und die Modellplatte wird auf die gleiche Art beschichtet.

Nach dem erneuten Absenken des Behälters 11 gelangt der Modellplattenträger mit den nun beschichteten Modellplatten durch eine weitere Drehung um 120° in die Plattenträger-Wendestation 8, in der der Modellplattenträger um weitere 180° horizontal in

ίο seine ursprüngliche Ausgangsstellung gewendet wird. Danach wird er im Austausch gegen einen bereits abgeformten Modellplattenträger mit abgelösten Schalen durch die Plattenträger-Transporteinrichtung 3 zur Formstation 6 in der Vakuum-Formschießmaschine 1 transportiert, in der die Sandblöcke der Unter- und Oberform gleichzeitig auf das beschichtete Modell geschossen werden. Nach dem Abheben der Komposit-Sandblöcke von der Modelleinrichtung, das erforderlichenfalls durch Einleiten eines kurzen Druckluftstoßes in die Kammern des hohlen Modellplattenträgers unterstützt werden kann, wird die Ober- und Unterform in an sich bekannter Weise zusammengesetzt und zur Gießstrecke transportiert.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Beispiel beschränkt. Dieses Beispiel ist vielmehr gewählt worden, um zu zeigen, daß bereits vorhandene Vakuum-Formschießmaschinen eigener Bauart auch noch nachträglich mit einer Modellplatten-Beschichtungsmaschine kombiniert und dann je nach Bedarf homogene oder Komposit-Sandblock-Gießformen alternativ hergestellt werden können. Die Heiz-, Beschichtungs-, Wende- und Formstationen können aber auch zusammengefaßt und in einer einzigen Maschine integriert werden. Auch kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, ein anderes als das beschriebene Vakuum-Schießprinzip zur Formsandverdichtung benutzt werden, beispielsweise das Prinzip der gleichzeitigen Anwendung von Luftunterdruck hinter der Modellplatte und von Luftüberdruck vor dem Schießrost, oder aber das Prinzip von Luftunterdruck hinler der Modellplatte und mechanischer Verdichtung des bindetonhaltigen Formsandes. Schließlich kann auch ein mit flüssigen Kunstharzen gemischter feuchter Sand, sogenannter Hot-Box-Sand, als Maskenformstoff für die Schalenherstellung verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1 Vakuum-Formschießmaschine

2 Modellplatten-Beschichtungsmaschine

so 3 Modellplattenträger-Transporteinrichtung

4 Drehteller

5 Modellplattenträger

6 Formstation

7 Kerneinlegestation

8 Modellplattenträger-Wendestation

9 Modellplatten-Heizstation

10 Modellplatten-Beschichtungsstation

11 Behälter

12 Schießrost
13 Innenflansch

14 Modellplatte

15 Luftdüsen

16 Trennwand

17 Ventileinrichtung
18 Stativrohr

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung geteilter Komposit-Sandblock-Gießformen mit einer dünnen Schale aus thermo-chemisch aushärtendem Maskenformstoff und einer Hinterfüllung aus bindetonhaltigem Formsand, wobei zumindest während der Anformung und Aushärtung der Schale auf einer beheizten Modelleinrichtung frei werdende Gase mittels einer Luftdruckdifferenz zwischen Modell und Formstoffschicht durch die Modellplatte und einen hohlen Modellplattenträger abgesaugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Modellplatte mit der Modellkontur nach unten gerichtet nach dem Vakuum-Schießverfahren mit Maskenformstoff beschichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend bindetonhaltiger Formsand nach dem Vakuum-Schießverfahren auf die jeweilige Schale aus Maskenfcrmstoff aufgeschossen und mit dieser zu einem Komposit-Sandblock verbunden wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Modellplatten nur an den mit Schmelze in Berührung kommenden Bereichen der Form mit Maskenformstoff beschichtet und daß die übrigen Bereiche bei der Beschichtung mit unbeheizten Schablonen oder Masken abgedeckt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schalen aus Maskenformstoff Zentrier- und/oder Sicherungsreliefs eingeformt werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenstärke zwischen 0,5 mm und 3 mm gehalten wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ma^kenformstoff ein mit einem Gemisch aus Phenolharz des Novolak-Typs mit Vinylacetat umhüllter rieselfähiger trockener Quarz-, Chromit- oder Zirkonsand und als bindetonhaltiger Formsand ein feuchter natürlicher oder synthetischer Formsand verwendet wird,

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausheben der Modelleinrichtung aus dem Komposit-Sandblock Druckluft durch die Modelleinrichtung gegen den Komposit-Sandblock geblasen wird.

8. Vorrichtung zur Herstellung von geteilten Komposit-Sandblock-Gießformen, gekennzeichnet durch eine Modellplatten-Beschichtungsmaschine (2) und eine mit dieser durch eine Modellplatten-Transporteinrichtung verbundene Vakuum-Formmaschine.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Modellplatten-Beschichtungsmaschine (2) als Drehkreuz ausgebildet ist und eine Modellplatten-Heizstation (9), eine nach dem Vakuum-Schießprinzip arbeitende Modellplatten-Be-Schichtungsstation (10) und eine Modellplattenaufnahme- und Übergabestation umfaßt, wobei die Drehbewegung mit dem Arbeitstakt der Vakuum-Formmaschine synchronisiert ist, und daß die Vakuum-Formmaschine eine Vakuum-Formschießmaschine (1) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Modellplatten-Beschichtungsstation (10) und der Formstation (6) eine liniearbewegliche Modellplattenträger-Transporteinrichtung (3) vorgesehen ist

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Modellplatten-Beschichtungsstation (10) und der Formstation (6) eine drehbewegliche Modellplattenträger-Transporteinrichtung (3) vorgesehen ist

IZ Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch einen hohlen Modellplattenträger (5), der durch eine Trennwand (16) in zwei separate Kammern unterteilt ist