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Verfahren zum Herstellen eines Gußstückes in einer
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Gießform Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Gußstückes in einer Gießform, in der in einem Formmedium ein Hohlraum als Teil eines
Formraumes für das Gußstück erzeugt und dieser Formraum mit Flüssigmetail gefüllt
wird, wobei um das Gußstück im Formmedium eine von der Gießtemperatur beeinflußte
Zone entsteht.
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Dem Fachmann sind mehrere Verfahren zum Herstellen von Gußstücken
aus Flüssigmetall in einer Gießform bekannt, in der unter Zuhilfenahme eines rieselfähigen
und mit Bindemittel versetzten Formmediums sowie eines in dieses Formmedium zeitweilig
eingebrachten Modells der Formraum ausgebildet wird. So erfolgt etwa beim Sandguß-Handformverfahren
das Ausformen im Formsand mit Durchlaufmischern und manuellen Eingriffen,
mit
Handstampfer, Druckluftstampfer oder Slinger -es entsteht eine einmal nutzbare Gießform.
Beim Sandguß-Maschinenformverfahren werden Gießformen und Kern mittels Fortn- bzw.
Kernschießmaschinen hergestellt.
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Sie;sand als Formmedium wird in Formen durch Rütteln, re:ssen unter
Vakuum oer durch Explosionen eingebracht und verdichtet. Kernformen werden zumeist
ausgeschossen.
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Gießform und Kern sind nur einmal einsetzbar.
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Der sog. Maskenformguß setzt beheizte Metallmodelle und -kernkästen
zur Herstellung von Maskenformen und Maskenkernen aus kunstharzgebundenen Sanden
voraus. Auch hier ist jede Maske und jeder Kern nur einmal zu benutzen.
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Im Rahmen der Vollformgießverfahren werden einmal verwendbare, aus
Kunstschaumstoff herausgeschnittene Modelle verwendet, die entsprechend dem Handformverfahren
eingeformt werden, aber in der Gießform verbleiben. Als Formstoffe dienen hier Gießereisande,
beispielsweise mit kalthärtenden Bindern. Dieses Verfahren ist sowohl zur Einzelfertigung
mittlerer und großer Gußstücke als auch zur Serienfertigung geeignet, wenn serienmäßig
in speziellen Formen geschäumte Modelle vorgefertigt werden.
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Chemisch gebundene Sand formen werden mit gutem Erfolg in der Handformerei,
zur Einzelfertigung und zur Kernherstellung herangezogen. Im Bereich der Kleinserien~
fertigung findet man chemisch gebundene Sandformen als Masken, die von Maskenschalen
oder gasdurchlässigen Hinterfüllwerkstoffen beispielsweise durch losen r.-d oder
itanlkies -- gestützt werden.
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Bei Massenfertigungen werden Gußteile vorzugsweise in Kokillen oder
Grünsandformen hergestellt. Als Vorteile der Grünsandformen gegenüber der Gießformen
aus chemisch gebundenem Sardkönnen die niedrigen Formstoffkosten angesehen werden
sowie die Anwendbarkeit produktionserprobter Formautomaten, die geringe Taktzeiten
ermöglichen. Jedoch überwiegen die Nachteile der Grünsandform gegenüber den chemisch
gebundenen Formen, nämlich - hohe Anforderungen an Sand- und Bindemittelqualität;
- hoher Formstoffmengenbedarf; --Bindemittel werden knapp; - aufwendige Sandaufbereitung
u.a. durch großen Platzbedarf, lange Abkühlstrecken; - Erfordernis zweier Sandsysteme
für Gießform und Kern; - hoher Energieaufwand; - Form- und Gußfehler schon bei geringen
Formstoffschwankungen; - größeres Toleranzfeld; - schlechtere Gußoberflächen; -
hoher Putzaufwand; - hohe Ausschußquote; - Erfordernis eines hohen Ausbildungsstandes
des Fachpersonals; - große Umweltbelastung.
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Angesichts dieser Erkenntnisse hat sich der Erfinder nun das Ziel
gesetzt,-ein Verfahren zum Herstellen eines Gußstückes bzw. der dafür erforderlichen
Gießform der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dank dessen es möglich wird, --
inbesondere für die Serienfertigung von Gußstücken -- auf den Einsatz von Grünsand
unter Meidung der genannten Nachteile zu verzichten und eine -- bei geringem Verbrauch
an Formmedium -- einfach herzustellende sowie kostengünstige Gießform ausreichender
Gasdurchlässigkeit anzubieten, die zudem eine hohe Gußqualität bei geringer Umweltbelastung
gewährleistet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß als Formmedium chemisch gebundener
Formstoff eingesetzt und nach Herausnahme des ersten Gußstückes der Anteil des Formstoffes
entfernt wird, welcher in der von der Gießtemperatur beeinflußten Zone liegt, wonach
letztere vor dem nächstfolgenden Gießvorgang durch Formstoff zur Wiederherstellung
des Formraumes aufgefüllt wird Dazu hat es sich nach einem weiteren Merkmal der
Erfindung als günstig erwiesen, auch diese Gießform in einem Formkasten herzustellen,
wenn die Erfindung auch bei kastenlosen Gießformen anzuwenden ist.
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Durch diese Maßgaben wird es möglich, die erforderlichen Formstoffmengen
zu minimieren, ohne daß es zur Verminderung des Formstoffeinsatzes bekannter Hilfsmittel
wie Schalen oder Stützmassen bedurfte; letztere bedingen eine aufwenige Handhabung
sowie zusätzliche Aufbereitungskosten.
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Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des
ersten Umlaufes das Modell abgeformt, wobei das Einbringen des Formstoffes oder
Formsandes in üblicher Weise etwa durch Schießen und Saugen erfolgen kann. Dann
wird die Gußform in bekannter Art -- wenn nötig -- geschlichtet, durch Kerne ergänzt
und zusammengesetzt.
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Nach dem Zuführen des Flüssigmetalls zum Formraum wird die Gußform
-- wie bekannt -- durch eine ühlstrece geleitet, dann geteilt sowie das erstarrte
Gußstück entnommen.
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Der durch die ¢eßtemperatur rieselfähig gewordene Formstoffanteil
in unmittelbarer Nachbarschaft der Gußstücke sowie der in seiner Festigkeit ebenfalls
verminderte Formstoff einer anschließenden Außenzone, der ohne größere Einwirkung
zerfällt, wird erfindungsgemäß nunmehr ausgekehrt, ausgeblasen oder ausgeschüttet;
der thermisch kaum belastete Teil des Formstoffes wird in der Form belassen und
bildet vom zweiten Formumlauf ab eine Hinterfülimasse mit allen Vorzügen einer üblichen
Sandform -( Gasdurchlässigkeit usw).
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So sind als weitere Merkmale der Erfindung anzusehen, daß zum einen
die Gießform mit einheitlichem Formstoff hergestellt sowie zum anderen der in der
thermisch beeinflußten Zone-liegende Anteil des Formstoffes, bevorzugt ohne den
Einsatz canischer 'Terkzeuse, entfernt und diese thermisch beeinflu.^-te 70ne durch
den einheitlichen Fo-r.7istoff aufgefüllt wird.
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Im Rahmen der Erfindung liegt zudem, daß der aus der thermisch beeinflußten
Zone entfernte Anteil des Formstoffes -- beispielsweise in Anlehnung an das Verfahren
nach der DE-PS 24 05 113 -- regeneriert und in diese Zone zurückgeführt wird.
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Durch das beschriebene Verfahren kann mit einer Einheitformkastengröße
gefahren werden, da sich durch die thermische Beanspruchung des Flüssigmetalls der
notwendige Hohlraum zwischen Modell und fest verbliebener Schale bildet. Ein Einsatz
von Füllmengen ergebenden Verdrängungskörpern -- etwa von aufblasbaren Schläuchen,
Altsandknollen, grobem Sand, Styropor mit dem bedingten Handhabungsaufwand -- kann
entfallen.
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Es entstehen folgende Vorteile: - Form und Kern können aus einem Formstoff
hergestellt werden; - die vom 2. Umlauf ab eingebrachte Formstoffmenge ergibt sich
durch das Gießverfahren; - die Menge für die Sandrückgewinnung ist gering; - die
Sandqualität ist durch die thermische Belastung in den meisten Fällen sehr gut und
kann sogar besser als Neusand s-ein (Neusand braucht nur als Schwundsand zugegeben
werden); - die Deponien werden weniger belastet; - die Lärmbelästigung beim Anschlagen
entfällt; - die Rückgewinnungsanlage benötigt eine geringe Stundenkapazität; - die
Menge an Flüssigmetall kann in vielen Fällen geringer sein (steigerloses Gießen),
was zur Senkung der Schmelzkosten führt.
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Die Gießform muß nur bei einem Wechsel zu einem größeren Modell vom
Formstoff befreit werden; die Kastenhälften können z. B. im Strahlhaus sauber gestrahlt
werden, denkbar ist auch eine Ausschlagstelle.
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Durch-dieses Verfahren werden die erforderlichen Formstoffmengen so
stark reduziert, daß ein Sandgußverhältnis unter 2:1 erreicht wird; beim Grünsandverfahren
sind Sandgußverhältnisse von 12:1 keine Seltenheit.
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Die Formstoffreduzierung durch das erfindungsgemäße Verfahren ist
beachtlich.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich-aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
sowie anhand er Zeichnung; diese zeigt in: Fig. 1: eine Seitenansicht eines teilweise
geschnittenen Formkastens zum Gießen eines Gußstückes; Fig. 2: ein der Fig. 1 entsprechende
Darstellung des Formkastens nach dem Gießvorgang; Fig. 3. das Trennen von Teilen
des geschnitten wieder gegebenen Formkastens; Fig. 4 Teile des geschnittenen Formkastens
in scheabis tischer Wiedergabe unterschiedlicher Verfahrens-Fig. 1 stufen.
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Ein in der Zeichnung angedeuteter Formkasten 1 zum Gießen eines Gußstückes
umfaßt einen Unterkasten 2 sowie einen Oberkasten 3, deren freie Kanten 4,5 aufeinandergelegt
und dle mittels in Kraglaschen 6 sitzender -- sowie von einem Keil 7 durchsetzter
-- Führungsstifte 8 verbunden sind.
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Der Formkasten 1 umgibt ein Formstoffbett 10 aus kaltharzgebundenem
Quarzsand, in dessen Zentrum ein Formraum 11 mit Kern 12 für das spätere Gußstück
G zu erkennen ist. Ein Einguß für Flüssigmetall ist mit 13 bezeichnet; Speiser,
Gießtümpel und dgl. sind aus Gründen der übersichtlichkeit in der Zeichnung vernachlässigt.
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Während des Gießvorganges bzw. des Einfüllens des Flüssigmetalls entsteht
das Gußstück G, gleichzeitig verändert sich der Formstoff in dem an das r lüssigmetall
angrenzenden Bereich; zerfällt der dem Gußstück G unmittelbar anliegende Fornistoff
in einer Innenzone J unter Einfluß der Gießwärme zu einem sandartigen Haufwerk,
verkrustet in einer zweiten -- in der Zeichnung schwarz hervorgehobenen -- Zone
A, außerhalb deren der Formstoff des Formbettes 10 einer so geringen thermischen
Belastung ausgesetzt ist, daß er -- und mit ihm die Festigkeit des von ihm in einer
Zone B gebildeten Formbetteils -- im wesentlichen unverändert erhalten bleibt.
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Zur Herausnahme des Gußstückes G sowie des Kernes 12 wird der Oberkasten
3 vom Unterkasten 2 abgehoben und gewendet abgestellt (Fig. 3).
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Die thermisch beeinflußten Zonen J, A des vormaligen Formbettes 10
sind in ihrer gesamten Breite e leicht zu entfernen, beispielsweise auszublasen,
so daß die Breite i des Formraumes 11 sowohl im Bereich des unteren Formraumteiles
11t als auch des oberen Form-raumteilers 1lh anschließend um jene Breite e beidseits
der Formkastenmittellinie M erweitert ist. Die so entstehenden Ausnehmungen sind
in den Fig. 4,5 mit 20t und 20h bezeichnet.
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Anschließend wird in die Ausnehmungen 20t, 20h ein an einer Modellplatte
30 hängendes Modell 31 eingesetzt; zwischen der verbliebenen Zone B des Formbettes
10 und dem Modell 31 bzw. einem Einsteckpfropfen 32 im Bereich des Eingusses 13
verbleibt ein Füllspalt 33 jener Breite e, der nun -- wie bei lr; ajdeutet -- mit
Formstoff gefüllt wird; nacI dem
Einfüllen des Formstoffanteils
15 (s. Fig. 6) ist die Gestalt des ursprünglichen Formraumes 11 für einen- neuen
Gießvorgang wieder hergestellt.
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Die ausgeblasenen bzw. in anderer gleise herausgenommenen Formstoffanteile
der Zonen J und A werden in üblicher Art wieder aufbereitet und können dann als
den Formraum 11 wiederherstellender Formstoffanteil 15 erneut Verwendung finden.