DE3829402C2

DE3829402C2 -

Info

Publication number: DE3829402C2
Application number: DE3829402A
Authority: DE
Inventors: Agustin Vitoria Alava Es Arana Erana
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-10-22
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1991-09-12
Also published as: SU1734570A3; US4932459A; KR890006329A; CZ668688A3; CZ284150B6; SE8803450L; FR2622132A1; SK668688A3; JPH01133638A; MX170827B; GB8823111D0; BR8805466A; CN1033762A; SE8803450D0; US4932459B1; ZA887511B; ES2005911A6; IT8822049A0; DE3829402A1; FR2622132B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gieß-Formkernpaketen, wie sie z. B. für die Herstellung des Unterbaublocks eines Motors oder einer anderen ähnlichen Maschine verwendet werden.

Für die Herstellung von Gußteilen ist bekanntlich die Verwendung von Gieß-Formkernen aus einem Gemisch von Sand und Bindemittel erforderlich, wobei die Formkerne oft aus praktischen, von der beabsichtigten Kerngestaltung bedingten Gründen, in mehrere Stücke geteilt werden müssen, die getrennt hergestellt und dann zur Bildung eines "Monoblock"-Paketes mit der vom Gußwerkstück verlangten Gestaltung unter sich verbunden werden.

Beim aus der DE-OS 36 24 554 bekannten Stand der Technik werden diese Formkerne, nachdem sie einzeln hergestellt worden sind, mittels eines auf deren Kontaktfläche aufgebrachten Klebstoffes fest miteinander verbunden.

In der spanischen Patentschrift Nr. 20 064 97 wird eine automatische Einrichtung für die Gestaltung der Kernpakete für Motorblöcke, welche unter anderem auch einen Manipulator zum Transport der einzelnen Formkerne von einem Entgratwerkzeug zu einem Aufstapeltisch enthält, offenbart. Auf diesem Stapeltisch befindet sich eine Vorrichtung zum Auftragen des Klebstoffes, bestehend hauptsächlich aus einem Schlitten mit einer Anzahl Düsen zum Spritzen des Klebstoffes auf die geeigneten Flächen der zu verbindenden Formkerne und zur nachfolgenden Gestaltung des Fertigpaketes, wobei der Schlitten in dem Wirkungsbereich einer Stapelvorrichtung hineinfährt.

Nachteilig bei dem vorbekannten Verfahren ist, daß

- der Klebstoff Schwierigkeiten beim Auftragen verursacht;
- eine einwandfrei kontrollierte Auftragung und eine äußerst genaue Dosierung des Klebstoffes verlangt wird, da sonst Klebstoffreste nach außen hin durchfließen und dann beim Kontakt mit dem Schmelzmetall bei der nachträglichen Verwendung des Kernpaketes zerfallen und im Metall Porositäten verursachen;
- eine aufwendige und sehr schnelle Klebstoffzufuhr erforderlich ist, damit der Arbeitstakt beim Aufstapeln der Kernpakete kurz genug ist; und
- eine zu dicke Klebstoffschicht die Abmessungen des gesamten Formkernpaketes beeinflussen und insbesondere vergrößern kann, mit der Folge, daß dieses eventuell die vorgeschriebenen Abmessungstoleranzen nicht mehr einhält.

Die dabei für den Zusammenbau der Formkernpakete benötigten Spannmittel, darunter am häufigsten Gewinde-Zuganker und Stahlband, nehmen viel Zeit in Anspruch, sind umständlich und unpraktisch.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine optimale Verbindung der einzelnen, das Paket bildenden Kerne ohne eine relative Verschiebung derselben zueinander oder Maßabweichungen zu erzielen. Gleichzeitig soll die Herstellung des Kernpaketes sehr schnell, einfach und wirkungsvoll erfolgen.

Diese Aufgabe wird bei einem Formkernpaket gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 1 gelöst. Es werden folglich Längslöcher oder Kehlungen an einer beliebig geeigneten Stelle eines jeden Formkerns derart ausgebildet, daß nach dem Zusammenbau der verschiedenen Formkerne, je nach dem zu erzielenden Kernpaket, sämtliche Längslöcher bzw. Kehlungen der einzelnen Formkerne in einer fluchtenden Linie ausgerichtet werden und somit ein einziges durchgehendes Loch bzw. eine einzige Kehlung bilden. Diese wird später mit einem Gemisch aus Sand und Bindemittel von ähnlicher Zusammensetzung wie das für die Herstellung der Formkerne verwendete Gemisch und ebenfalls mit Hilfe einer Kernschießmaschine aufgefüllt. Nach Aushärtung dieser Füllung wirkt das eingefüllte Material als Verbindungsmittel sämtlicher das Paket bildender Formkerne und gibt dem Kernpaket optimale Kompaktheits-, Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften, wobei das Paket außerdem äußerst handlich ist.

Dadurch werden die verschiedenen Probleme, die bei der Verwendung eines Klebemittels auftreten, gelöst, da gar kein Klebstoff und auch keine sonstigen auf die Kontaktflächen der ein Paket bildenden Formkerne aufgebrachten Ersatzmittel verwendet werden.

Dabei ist es insbesondere günstig, die zur Paketzusammensetzung bestimmten Formkerne vor der Auffüllung deren Längslöcher bzw. Kehlungen fest miteinander z. B. mittels Spannbacken oder ähnlicher Vorrichtungen zu verspannen, damit keine Gratbildung erfolgt, da diese sonst später mit großem Aufwand zu beseitigen ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der besonderen Ausführung der Längslöcher bzw. Kehlungen, wonach diese keinen gleichmäßigen Querschnitt aufweisen, sondern z. B. eine größere Breite in der Oberseite und eine kleinere in deren Mittel- bzw. Bodenbereich haben. Auf diese Weise stellt die Füllung, nachdem das Kernpaket selbst als Form zur Auffüllung des Längsloches bzw. der Kehlung gedient hat und nach entsprechender Aushärtung, eine Spundverbindung mit den Formkernen her, welche die Verwindungssteifigkeit der Füllung erhöht und somit eine größere Steifigkeit und leichtere Handhabung des Gesamtkernpaketes gewährleistet.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Formkerne in zwei getrennten Formsandblasvorgängen und von zwei verschiedenen Maschinen hergestellt. In der ersten Blasmaschine wird ein Großteil des Formkerns unter Freilassung einer mittigen Spur bzw. einer Kehlung oder Lochs derart hergestellt, daß die erwähnten Kehlungen bzw. Löcher der einzelnen Formkerne beim Zusammenbau derselben zum Kernpaket, in einer geraden, fluchtenden Linie miteinander ausgerichtet sind.

Die Fertigstellung der Einzelkerne und des Gesamtkernpaketes wird in der zweiten Blasmaschine durchgeführt, wobei gleichzeitig die Formkerne fest unter sich als Paket verbunden werden. Diese Maschine ist einfacher aufgebaut als die erste Blasmaschine.

In der zweiten Blasmaschine wird Sand direkt in die Kehlung bzw. in die durchgehende Längsöffnung, die nach dem Zusammenbau der einzelnen Formkerne entstehen, hineingeblasen. Das Gemisch von Sand und Bindemittel füllt die Kehlung bzw. das Längsloch. Der Formkern wird also endgültig fertiggestellt, wobei sämtliche Einzelkerne zu einem Gesamtpaket bzw. Block fest verbunden werden.

Dabei ist es günstig, wenn die Zusammensetzung des für die Herstellung der Formkerne in der ersten Blasmaschine eingesetzten Gemisches aus Sand und Bindemittel der Zusammensetzung für die zweite Blasmaschine im wesentlichen entspricht. Da die Verbindung allerdings normalerweise an einer inneren Stützstelle der Formkerne erfolgt und nicht in unmittelbarem Kontakt mit dem Schmelzmetall kommen wird, kann das eingesetzte Gemisch in der zweiten Blasmaschine auch qualitativ schlechter sein.

In diesem Zusammenhang ist es günstig, wenn die in der zweiten Maschine eingesetzte Form gerade das zusammengebaute Kernpaket mit dessen Kehlung ist. In dieser zweiten Blasmaschine ist also kein Kernkasten oder eine ähnliche Form erforderlich, da das zusammengebaute Kernpaket selbst als Form dient und es das Gemisch aus Sand und Bindemittel in sich aufnimmt.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung und vorteilhafte Ausführungsbeispiele davon werden im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Figuren weiter erläutert und beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines bekannten Formkerns;

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Formkern;

Fig. 3 eine Gesamtanordnung von Formkernen der gleichen Ausführung wie in der Fig. 2;

Fig. 4 das gleiche Paket wie Fig. 3 jedoch nach der Füllung der in den Formkernen ausgeführten Kehlung mit Füllmaterial;

Fig. 5 eine ähnliche Ausführung wie die der Fig. 4, aber für einen 6-Zylinder-Reihenmotorblock;

Fig. 6 eine Perspektivansicht eines Kernpaketes mit einem gefüllten Längsloch für zwei entgegengesetzt angebaute 4-Zylinder-Motorblöcke;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei im vorliegenden Fall Formkerne verwendet werden, die die Zylinder eines Motors und die entsprechenden Kühl-Laufbuchsen gestalten sollen; und

Fig. 8 eine Seitenansicht eines praktischen Ausführungsbeispiels einer Hilfs-Kernschießmaschine zur Füllung der in den Formkernen bei dem vorherigen Arbeitsgang ausgeführten Kehlung bzw. des entsprechenden Längsloches.

Es soll zuerst darauf hingewiesen werden, daß der Grundaufbau der in den Figuren beispielsweise dargestellten Teile lediglich ein Richtwert ist und je nach der gewünschten Endgestaltung des Formpaketes gemäß des herzustellenden Gußblockes in weiten Grenzen unterschiedlich geändert werden kann.

In der Fig. 1 ist ein vorbekannter Formkern zur Herstellung eines bestimmten Motortyps dargestellt, der hauptsächlich aus einem prismatischen Körper 1 besteht, aus dem zwei V-förmig angeordnete Zylinder 2, 2′ herausgeführt sind.

Ausgehend von diesem Grundaufbau des Gieß-Formkernes, der durch dessen praktische und spezifische Verwendung bestimmt ist, sieht die Erfindung grundsätzlich die Herstellung einer breiteren Kehlung 3 in dem genannten prismatischen Körper 1 vor, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Diese Kehlung 3 soll bestimmungsgemäß in sämtlichen, das Paket bildenden Kern vorhanden sein.

Aus einer Anzahl von Kernen 1, die mit einer solchen Kehlung 3 versehen sind, wird der in Fig. 3 dargestellte klassische Paketaufbau so zusammengebaut, daß die jeweiligen Kehlungen 3 sämtlicher Kerne 1 einen durchgehenden Längskanal bilden. Das heißt, es wird somit ein Paket gestaltet, das dem durch den Zusammenbau aus vorbekannten Kernen 1 gebildeten Kernpaket ähnlich ist. Wobei jedoch die direkt aneinander anliegenden Kontaktflächen 4 ohne die sonst üblichen Klebstoffschichten auskommen und im Gesamtpaketkörper der oben erwähnte Längskanal aus der Hintereinanderanordnung sämtlicher Einzelkehlungen 3 entsteht.

Anschließend wird das so zusammengebaute Kernpaket, selbstverständlich mit einer möglichst genauen Anpassung der Formkerne 1 unter sich, als Form für die Füllung dessen Kanals 3 mit einem Gemisch (Füllmasse) 5 aus Sand und Bindemittel verwendet, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist. Füllmasse, ähnlich der für die Herstellung der Einzelkerne 1 eingesetzten Füllmasse, wird in die Kehlung 3 ebenfalls mit Hilfe einer Kernschießmaschine eingeführt.

Nach Aushärtung dieser Füllmasse 5 ist die Kehlung 3 nicht mehr als solcher vorhanden, d. h. das erfindungsgemäße Kernpaket hat dann eine absolut identische Ausgestaltung wie ein herkömmliches massives Kernpaket. Die Füllmasse stellt eine feste Verbindung zwischen den Kernen her, was dem Gesamtkernpaket eine optimale Festigkeit, Steifigkeit und Kompaktheit verleiht, so daß das Paket sehr handlich wird.

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Ausführung, das auch oben erwähnt worden ist, besteht aus einer leichten Verengung 6 bzw. einer anderen Unregelmäßigkeit in dem Mittelbereich der Kehlung 3 der Formkerne 1, wodurch der Gesamtkanal des Kernpaketes keinen gleichmäßigen Querschnitt hat. Die Kehlung 3 hat z. B. in dessen Bodenbereich 7 eine größere Breite als in dessen offener Oberseite 8, so daß zwischen der Füllmasse 5 und den einzelnen Kernen 1 eines Paketes eine spundartige Verbindung sowohl in der Längs- wie in der Querrichtung erfolgt, was eine größere Baufestigkeit und Steifigkeit des Kernpaketes gewährleistet. Die Kehlung 3 kann selbstverständlich auch jede andere beliebige Form bzw. Gestaltung haben.

In der Fig. 5 ist ein weiteres zusammengesetztes Formpaket dargestellt, unterschiedlich zu demjenigen aus Fig. 3, aber ebenfalls mit einer Kehlung 3 zur Aufnahme der Füllmasse 5, die dann als Verbindungsmittel der einzelnen Formkerne dienen soll.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Formpaketes, bei dem nicht nur die Gesamtgestaltung anders ist, sondern auch die sonst übliche Kehlung durch ein durchgehendes Loch 9 innerhalb der Kerne ersetzt ist. Das Längsloch 9 hat bei dieser Ausführungsform 1′′ einen sternförmigen Querschnitt, wobei auch jede andere Form möglich ist. Bei dieser Lösung erfüllt die Füllmasse 5′ außer der Verbindungsfunktion wie in den vorstehenden Beispielen, auch eine Befestigungsfunktion, indem sie aus einer Art Stang innerhalb der einzelnen Bausteine bzw. Formkerne 1′′ des Kernpaketes eingelassen ist.

Auf jeden Fall können die Formkerne 1, 1′, 1′′ die herkömmlichen Zapfen bzw. Vorsprünge 10 und die diesen zugeordneten Bohrungen in deren Kontakt- bzw. Paßflächen 4 aufweisen, die eine einwandfreie relative Positionierung der Kerne durch Ineinanderfügen dieser Elemente beim Zusammenbau des Kernpaketes vor dessen endgültiger Versteifung mit Füllmasse 5-5′ sichern.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist eine Kehlung 13 für die Verbindung der Formkerne 11 und 12 vorgesehen. Schenkel 12a des Kerns 12 durchqueren Bohrungen des Kerns 11 und reichen in die Kehlung 13 hinein. Diese wird ebenfalls mit einem Gemisch 5′′ aus Sand und Bindemittel, wie bei den oben beschriebenen Beispielen, gefüllt.

Die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Gießformkernen stellen nur eine der vielen in dem täglichen Betrieb auftretenden Varianten dar. Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip besteht darin, Kehlungen bzw. Längslöcher in der dafür bestgeeigneten Stelle der Formkerne auszubilden, die beim Zusammenbau der Formkerne zur Herstellung eines Kernpaketes ausgerichtet werden. Solche Kehlungen oder Kanäle bzw. Längslöcher werden anschließend mit der Füllmasse 5 aufgefüllt, wobei diese, nach deren Aushärtung, eine feste Verbindung zwischen den einzelnen Formkernen eines Kernpaketes schafft und dieses im bekannten Sinne als Gieß-Formkernpaket einsetzbar ist. Somit werden sämtliche bei der herkömmlichen Verwendung von Klebstoffen als Verbindungsmittel für die Formkerne auftretende Probleme beseitigt.

Nach der Herstellung der Formkerne 1-2 mit den zugehörigen oben beschriebenen Kehlungen 3 bzw. Längslöchern, werden sie zu einem Kernpaket mit der Form des herzustellenden Gußblockes zusammengebaut und mit Hilfe eines Manipulators 14 gemäß Fig. 8 aneinandergepreßt und gehalten. Ein solches Kernpaket wird dann in die Arbeitsstation einer einfachen Hilfsblas- oder Kernschießmaschine 15 gebracht. Diese ist für die Beladung des Füllgemisches 5 zur Herstellung des "zusätzlichen Kernes" in den Kanal 3 bzw. gegebenenfalls in das Längsloch 9 des Kernpaketes bestimmt. Dieser "zusätzliche Kern" wirkt dann als Verbindungselement für sämtliche Hauptkerne eines Kernpaketes, um das ursprünglich aus Einzelkernen bestehende Paket in eine "Monoblock-Einheit" mit ausreichender Steifigkeit und Festigkeit für die vorgesehene Verwendung zu verwandeln.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Gieß-Formkernpaketen aus in einer ersten Blas- oder Kernschießmaschine mit Hilfe von geeigneten Formen hergestellten Einzelkernen mit einer deren endgültigen Aufbau ähnlichen Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkerne (1, 1′, 1′′, 2, 2′; 11, 12) beim Herstellen mit einer Kehlung (3, 13) oder einem Längsloch (9) geeigneter Abmessungen ausgebildet werden, die Kehlungen oder Längslöcher nach dem Zusammenbau der das Kernpaket bildenden Einzelkerne in einer fluchtenden Linie ausgerichtet werden und somit ein einziges durchgehendes Längsloch oder einen einzigen Kanal bilden, diese später mit Hilfe einer zweiten Blasmaschine mit einem Gemisch (5, 5′, 5′′) aus Sand und Bindemittel gefüllt werden, welches eine kompakte Verbindung der einzelnen Formkerne untereinander bewirkt und sie zu einem massiven Block vervollständigt.

2. Verfahren zur Herstellung von Gieß-Formkernpaketen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Blasmaschine hergestellten Formkerne (1, 1′, 1′′, 2, 2′; 11, 12), die mit einer Kehlung (3, 13) oder einem Längsloch (9) versehen sind, vorläufig zu einem Paket zusammengebaut werden und von den Spannbacken eines Manipulators (14) zusammengehalten werden, der die Kernpakete (1-2) nacheinander bis unter die Blasdüse der zweiten Blasmaschine (15) in die passende Füllstellung bringt und positioniert, wobei das Gemisch (5, 5′, 5′′) aus Sand und Bindemittel, mit einer ähnlichen Zusammensetzung wie das von den Formkernen selbst, in die Kehlung (3, 13) oder in das Längsloch (9) des Formkernpaketes hineingeschossen wird und nach entsprechender Aushärtung des vollen geometrischen Querschnitts der Einzelkerne zu deren endgültiger Gestaltung ergänzt und das gesamte Kernpaket zu einer Paketeinheit fest verbindet.

3. Verfahren zur Herstellung von Gieß-Formkernpaketen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Formpaket (1-2) selbst, bestehend aus den in der ersten Blasmaschine hergestellten Einzelkernen (1, 1′, 1′′, 2, 2′; 11, 12), die unter sich vorläufig zusammengebaut sind, die Form zur unmittelbaren Aufnahme des Gemisches (5, 5′) aus Sand und Bindemittel bildet, das von der zweiten Blasmaschine (15) zugeführt wird.

4. Verfahren zur Herstellung von Gieß-Formkernpaketen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer ausreichenden Aushärtung des die Kehlung (3, 13) oder das Längsloch (9) des Kernpaketes füllenden Gemisches (5, 5′), die vorher angebrachten Verbindungsmittel (14) des Kernpaketes entfernt werden.

5. Verfahren zur Herstellung von Gieß-Formkernpaketen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kehlung (3, 13) oder Längslöcher (9) vorzugsweise in einem beim Gießvorgang nicht aktiven Bereich des Formkerns (1, 1′, 1′′, 2, 2′; 11, 12) ausgeführt werden.

6. Verfahren zur Herstellung von Gieß-Formkernpaketen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Einzelkernen (1, 1′, 1′′, 2, 2′; 11, 12) ausgeführten materialfreien Kehlungen (3, 13) oder Längslöcher (9) einen variablen Querschnitt aufweisen, der vorzugsweise auf beiden Endseiten (7, 8) breiter ist als in der Mitte (6) und im Falle der Kanäle diese insbesondere in deren Bodenbereich breiter als an der offenen Oberseite sind, damit eine mehrfache Spundverbindung zwischen dem ausgehärteten Gemisch (5, 5′, 5′′) und den verschiedenen Formkernen eines Paketes, sowohl in der Längs- wie in der Querrichtung zustande kommt und die Standfestigkeit und die Steifigkeit des Paketes erhöht werden.

7. Verfahren zur Herstellung von Gieß-Formkernpaketen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch (5, 5′, 5′′) aus Sand und Bindemittel für die Füllung der Kehlungen (3, 13) oder Längslöcher (9) der Formkerne die gleiche Zusammensetzung wie die des für die Herstellung der Formkerne verwendeten Materials hat oder aus Material einer niedrigeren Qualität ist, da dieses Gemisch in beim Gießvorgang nicht aktiven Stellen des Kernpaketes eingesetzt wird.