DE4225245A1 - Verfahren zum Einbetten von Modellen für das Vollformverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbetten von Modellen für das Vollformverfahren unter Verwendung von rieselfähigem, bindemittelfreiem Formstoff.

Bei der Herstellung von Gußteilen mit Hilfe des Vollformverfahrens wird ein positives Modell aus thermisch zersetzbarem Werkstoff allseitig in entweder einem metallischen (Eisengranalien) oder einem keramischen (Quarz­ sand) Formstoff eingebettet. In Abhängigkeit von der Art des Umhüllungs­ mediums wird die zum Gießen erforderliche Endfestigkeit durch das Anlegen eines Magnetfeldes (bei Eisengranalien) bzw. eines Unterdruckes (bei Quarz­ sand) erreicht. Häufig genügt auch nur das Vibrieren mittels Vibrations­ tisch oder Vibrationsgehänge, um das Anlegen des Formstoffes an die Modell­ konturen zu unterstützen. In vielen Fällen wird das Vibrieren zusätzlich zu den obengenannten Maßnahmen durchgeführt. Bekanntgeworden ist auch die Ver­ wendung von Formwerkstoffen mit einem spezifischen Gewicht größer 5 g/cm³.

Das im Formbehälter eingebettete Modell wird beim Eingießen des schmelzflüssigen Metalls in den Formbehälter vergast. Dabei ersetzt die Schmelze fortschreitend das Modell, so daß in der Form kein Hohlraum ent­ steht. Dadurch können beim Vollformfahren rieselfähige, bindemittelfreie Formstoffe verwendet werden.

In der Praxis hat es sich gezeigt, daß nicht alle Modellformen mit Hilfe der obenbeschriebenen Maßnahmen eingeformt werden können. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das Einbetten durch zwei Verfahrensschritte ge­ kennzeichnet ist. Zum einen muß der Formstoff alle Modellpartien ausfüllen, und zum anderen soll er eine hohe Packungsdichte aufweisen und das Modell spaltfrei umschließen. Infolge des natürlichen Schüttwinkels und der inne­ ren Reibung des Formstoffes ist ein Ausfüllen insbesondere von quer zur Einfüllrichtung liegenden Hohlräumen durch den Schüttprozeß nicht gegeben. Dies trifft auch für Teile mit kuppelartigen Hohlräumen, wie Pumpengehäuse zu. Damit ergibt sich der Nachteil, daß diese Teile mit Loskernen oder nach den herkömmlichen Verfahren gefertigt werden müssen. Sie sind deshalb von dem vorteilhaften Vollformverfahren ausgeschlossen.

Es fehlt aus obengenannten Gründen nicht an Versuchen und Vorschlä­ gen, auch diese "schwierigen" Teile dem Vollformverfahren zugänglich zu machen. Eine Lösung besteht darin, den Formstoff durch entsprechend hohe Beschleunigungs- und Frequenzwerte eine solche Fließfähigkeit zu erteilen, daß die gefährdeten Hohlräume bzw. Partien mit Formstoff ausgefüllt werden. Leider beobachtet man in diesem Fall insbesondere unter quer zur Schwer­ kraft liegenden Modellpartien ein Setzen des Formstoffes, wenn die Vibra­ tionserregerkräfte nicht mehr wirksam sind. Dabei entsteht zwischen Modell und Formstoff ein Spalt, der durch die einströmende Schmelze ausgefüllt wird und sich auf dem erstarrten Gußteil als Oberflächenfehler abzeichnet.

In der DE 37 07 467 C1 wird zur Lösung des Problems vorgeschlagen, den hier als Formstoff verwendeten Sand während seines Einfüllens zum Ein­ betten des Modells einer Druckdifferenz in Einfüllrichtung auszusetzen. Dabei wird der Sand gerüttelt. Da die Höhe des Unterdruckes von der Be­ schaffenheit des Sandes und dessen Gasdurchlässigkeit sowie der Sandein­ füllhöhe abhängt, ist eine zusätzliche Steuerung des Unterdrucks beim Ein­ füllen erforderlich. Dadurch wird das Verfahren kompliziert und teuer.

Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Füllhöhe des Sandes in Nähe des auszufüllenden Hohlraumes während der Zeit des Ausfüllens in etwa konstant gehalten werden muß, damit sich für die Luft ungehindert Strömungsgassen ausbilden können, über die der Sand in den Hohlraum transportiert wird. Um das Ausfüllen des Modells nicht zu behin­ dern, muß die Sandzufuhr daher beim Erreichen eines bestimmten Niveaus unterbrochen oder an eine Stelle verlegt werden, an der besagte Strömungs­ gassen nicht zugeschüttet werden. Das stellt erhöhte Anforderungen an die Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals bzw. an die Regelungstechnik.

Nach allem ist festzuhalten, daß das Verfahren gemäß DE 37 07 467 C1 sehr aufwendig ist und Gußfehler aufgrund der Vielzahl der zu beachtenden Parameter geradezu vorprogrammiert sind. Ein qualitätsgerechtes Ausfüllen kritischer Formpartien ist somit nach diesem Verfahren nicht gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Einbetten von Modellen für das Vollformverfahren zur Verfügung zu stellen, nach dem auf einfache Weise auch solche Modelle qualitätsgerecht eingeformt werden kön­ nen, die kritische Partien im obenaufgeführten Sinne aufweisen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Formstoff während oder nach seinem Einfüllen in die Form in Schwebungen versetzt wird. Diese stellen Schwingungen mit auf- und abschwellenden Beschleuni­ gungswerten dar. Durch den ständigen Wechsel von niedrigen und hohen Be­ schleunigungen des Formstoffes wird dessen Fließfähigkeit so erhöht, daß auch kritische Formpartien mit dem Formstoff ausgefüllt werden. Gleichzei­ tig haben die Partikel des Formstoffes in der Ruhephase der Schwebung die Möglichkeit eine hohe Packungsdichte einzunehmen. Ein Setzen des rieselfä­ higen, bindemittelfreien Formstoffes nach Beendigung des Einbettens wurde unter diesen Bedingungen nicht beobachtet, d. h., Spalte zwischen dem Modell und dem Formstoff waren auch an den kritischen Modellpartien nicht festzu­ stellen.

Eine Möglichkeit die erforderliche Schwebung zu erzeugen besteht da­ rin, den Formbehälter zusammen mit dem darin befindlichen, eingeformten Modell in entsprechende Schwingung zu versetzen. Das kann mittels eines Vibrationstisches erfolgen, der sowohl am Boden als auch seitlich versetzt regelbare Vibratoren besitzt. Die Regelung und damit auch die Einstellung der Schwebung läßt sich bei Verwendung druckluftbetriebener Vibratoren problemlos durch Variation der Druckluft vornehmen. Damit sind auch niedri­ gere Frequenzen als bei den üblichen, mit 50 Hz betriebenen Unwuchtvibra­ toren realisierbar. Der Formbehälter ist mit dem Vibrationstisch verbunden.

Eine weitere Möglichkeit kann im Zusammenhang mit dem Magnetformver­ fahren darin bestehen, daß die Schwebungen durch Anlegen entsprechender elektromagnetischer Felder erzeugt werden.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann beispielsweise wie folgt ge­ arbeitet werden:

In einen Formbehälter sind ein oder mehrere positive Modelle aus vergasbarem Schaumstoff als Traube eingesetzt. Auch der Einguß besteht aus dem vergasbaren Material. Der Formbehälter wird mit trockenem, ungebundenem Quarzsand gefüllt. Entweder während oder nach dem Füllen wird der mit einem Vibrationstisch verbundene Formbehälter so in Schwingung versetzt, daß sich Schwebungen einstellen. Diese werden auf den Sand übertragen, der infolge der wechselnden Beschleunigungen kuppelförmige und mit Unterschneidungen versehene Modellpartien dicht gepackt ausfüllt. Die Vibratoren sind über Regelventile mit einem Druckluftbehälter verbunden.

Claims (1)

1. Verfahren zum Einbetten von Modellen für das Vollformverfahren unter Verwendung von rieselfähigem, bindemittelfreiem Formstoff, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Formstoff während oder nach seinem Einfüllen in die Form in Schwebungen versetzt wird.