DE4419300C2 - Verdichtungsverfahren mit abwärts bewegbarer Membran-Preßplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von Formsand, der in Formkästen gefüllt ist, die bodenseitig ein Modell beinhalten, dessen Kontur in die zu formende Sandform übertragen werden soll. Die Verdichtung erfolgt bei diesen Verfahren mit einer Membran, die an einer Preßplatte so angebracht ist, daß der Zwischenraum zwischen Preßplatte und Membran mit einem Fluid (beispielsweise Wasser, Öl oder Luft) gefüllt werden kann, wobei die Membran den Formsand oberhalb des Modells verdichtet.

Aus "Gießerei" Heft 7, April 1964 (Seiten 161 bis 163) sind zwei dort unterschiedene solche Verfahren offenbart. Einmal ein Membran-Preßverfahren und zum anderen ein Preßkissen-Verfahren. Bei ersterem wird das Preßhaupt mit einer Membran abwärts bewegt und sitzt fest auf dem oberen Rand des Formkastens auf. Danach wird Druckluft zwischen Membran und Platte eingeführt, so daß die Membran nach unten auf die Sandoberfläche schlägt. Der reine Preßvorgang mittels der dortigen Membran dauert etwa 1 bis 2 Sekunden. Die Preßplatte wird beim Pressen nicht abwärts bewegt, sie wirkt auch nicht als Preßplatte beim tatsächlichen Pressen des Formsandes. Das andere von dieser Fundstelle umschriebene Verfahren ist das Preßkissen-Verfahren, mit einem flexiblen und elastischen Preßkissen. Zwischen dem Preßkissen und dem Preßrahmen (der Preßplatte) ist ein elastisches Abfangkissen vorgesehen. Bei diesem Verfahren taucht der Preßrahmen in den Füllrahmen, der mit Formsand befüllt ist, ein und das vor dem Einfahren mit Luft gefüllte Kissen verändert sein Volumen so, daß sich am Ende des Preßvorgangs keine Luft mehr zwischen dem Abfangkissen und der Membran befindet (dort Fig. 3c).

Aus der DE 801 574 (veröffentlicht 1951) ist ein Verfahren zum gleichmäßigen Verdichten von Formsand bekannt, bei dem durch Aufweitung eines in der Formmaschine oberhalb des Formkastens untergebrachten und an einer Preßluftleitung angeschlossenen elastischen Sackes eines Verdichtungswirkung erreicht wird. Entsprechend der jeweiligen Größe des Widerstandes paßt sich der Sack selbsttätig der Modellform an. Bewegungen des Modellplattenträgers werden ebenso vermieden, wie Bewegungen des Preßhauptes (dort als Preßholm 1 bezeichnet), so daß das dortige Verfahren vereinfacht und verbilligt werden kann.

Die DE 323 380 (veröffentlicht 1920) beschreibt ein elastisches Kissen an einer Platte. Die Platte ist dort mit A', das Druckkissen mit A bezeichnet. Wesentlich für die Vermeidung des Ausbauchens oder Zerplatzens des Kissens am oberen Ende des Formkastens ist für die Offenbarung dieser Druckschrift, daß ein umlaufender Rand (dort als Lippe A⁵ oder a⁵ bezeichnet) vorgesehen ist, der in das obere Ende des Formkastens oder in den auf ihn aufgesetzten Füllrahmen ansatzweise eindringt, gerade so weit, daß eine Aufblähung des dortigen Kissens nur in Richtung des zu formenden Sandes erfolgt und nicht zwischen Platte A' und Füllrahmenrandhindurch, wobei das Kissen A zerplatzen würde. Um die umlaufende Lippe mit dem oberen Rand des Formkastens oder Füllrahmens in Eingriff zu bringen, ist eine Kniehebelpresse vorgesehen, die die Platte A' leicht abwärts bewegt. Ist ein Eingriff zwischen umlaufender Lippe und oberem Rand von Formkasten/Füllrahmen vorhanden, so wird durch Einfüllen von Druckluft zwischen Platte und Kissen der Formsand verdichtet.

Die Erfindung sieht sich vor die Aufgabe gestellt, eine kostengünstige Verdichtungs-Variante vorzuschlagen, die eine hohe Anpassung der Druck ausübenden Membran-Oberfläche an die Modellkontur ermöglicht, wobei vermieden werden soll, aufwendige Vielstempel-Preßhäupter oder einzeln ansteuerbare Stempel einzusetzen.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst. Dazu vermeidet die Erfindung während des eigentlichen Preßvorganges (Hauptpressung) mittels der Preßplatte, die eine Membran oder ein Kissen trägt, daß Luft durch den Sand strömt, vielmehr wird zum Ausüben von Preßdruck auf die Sandoberfläche die Preßplatte zusammen mit dem daran angeordneten (mit einem Fluid füllbaren) Kissen . abwärts bewegt. Bei der Ausübung von Preßkräften verändert sich der Kisseninhalt von einem geringen oder kleinen Volumen zu einem großen Volumen.

Überraschend können damit aufwendige Vielstempel-Preßhäupter vermieden werden, schwere Konstruktionen sind nicht mehr erforderlich und gleichwohl erlaubt die Membran eine hohe Anpassung an die Modellkontur (Anspruch 8).

Gemäß der Erfindung ist das Volumen, das auf den Sand drückt und das zwischen Preßplatte und Sandoberfläche liegt, veränderbar; das Kissen kann mit einem Fluid gefüllt werden, beispielsweise mit Wasser, Öl oder Luft, auch Mischungen davon sind möglich.

Die Steuerung und Veränderung des Kisseninhaltes (Anspruch 7) kann stetig oder impulsartig erfolgen; sie erfolgt im Takt der Pressung der einzelnen Formen. Charakteristisch für die Erfindung ist die Dynamik; sowohl des Kisseninhaltes als auch der Kissenposition gegenüber dem Formkasten.

Es kann eine Kolbenverdichtung mit Hubkolben gewählt werden; es kann eine Verdichtung mit oder ohne Dosierzylinder verwendet werden; es kann eine Verdichtung mit unterschiedlichen oder mit gleichen Querschnitten eingesetzt werden. Die Druckluft- Beaufschlagung (des Kissens) kann strömend oder schlagend sein; unter schlagend wird eine impulsartige Beaufschlagung verstanden. Es kann mit Kompressoren, Druckspeichern oder Ventilen gearbeitet werden, soweit schlagende Beaufschlagung erfolgen soll. Es kann mit einem Kompressor gearbeitet werden, soweit strömende Beaufschlagung erfolgen soll.

Auch Kombinationen von strömenden und schlagenden Kissen-Beaufschlagungen sind möglich.

Allen Beaufschlagungen ist gemeinsam, daß sie in das Kissen erfolgen und damit über die frontseitige Membran auf den Formsand - dessen Oberfläche - drücken.

Die Membran sollte aus reißfestem Werkstoff gebildet werden (Anspruch 9). Dieser Werkstoff kann zusätzlich elastisch sein (Anspruch 10). Alternativ besteht die Möglichkeit, daß die Membran nicht elastisch, sondern balgenfähig ist, so daß sie eng an der Preßplatte anliegt, wenn die Pressung beginnt und ausstülpt, wenn das Volumen im Kissen vergrößert wird, insbesondere während des Übertragens von Preßkräften auf die Sand-Oberfläche (Anspruch 11).

Meist ist es zu empfehlen, die Volumenvergrößerung des Kissens zu beginnen, wenn das Kissen eigentlich noch kein Kissen ist, sondern eine Membran, die eng an der druckausübenden Oberfläche der Preßplatte liegt. Beim oder kurz nach dem Beginn des Pressens kann die Membran (das Kissen) dazu mit dem Fluid gefüllt werden. Das "geringe oder kleine" Volumen, daß das Kissen beim Beginn der Formsand-Pressung hat, kann auch Null sein.

Die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Membran-Preßplatte kann über zwei oder mehrere Hubeinrichtungen erfolgen, die symmetrisch um den Füllstutzen angeordnet sind. Mit ihnen ist eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung des Sandes möglich, ungeachtet der weiterhin erreichten starken Konturgebung durch die frontseitige Membran.

Bevorzugt wird eine aktive Pressung gewählt, die eine Membran-Preßplatte von oben nach abwärts auf einen von unten heraufbewegten Formkasten drückt (Anspruch 6).

Das Verständnis der Erfindung vertiefen die Figuren.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in Seitenansicht und teilweise geschnitten. Die Anlage ist dabei in Ruhestellung mit dem Hubtisch 5 in unterer Ausgangslage und dem Membran-Preßhaupt 4, 4a, 4b in oberer Ausgangslage. Zwischen beiden befinden sich Formkasten 2 und Füllrahmen 3.

Fig. 1a ist ein Ausschnitt der Fig. 1 und zeigt die zum Verständnis der Erfindung hervorzuhebenden Elemente. Das Traggerüst und das Gestell der Einrichtung von Fig. 1 sind hierbei fortgelassen. Im übrigen entspricht die Fig. 1a der Grundstellung der Fig. 1.

Fig. 2 zeigt die Ausgangsstellung in der das Pressen initiiert wird, namentlich durch hochgefahrenen Modelltisch 5 mit Modellträger 1 und Modell 1a und zusammengestelltem Füllrahmen und Formkasten 2, 3, wobei der Sand allerdings noch locker im Formkasten 2 aufliegt.

Fig. 3 zeigt den Beginn des Pressens mit der Kraft F1 bei dem das Membran-Preßhaupt 4 auf die Oberfläche des Sandes heruntergefahren wird. Der Kisseninhalt 4a ist noch gering, hier Null.

Fig. 4 zeigt das Aufblähen oder Füllen des Kissens 4a durch Einleiten von Fluid F durch den Kanal 7a des Stutzens 7. Es bildet sich ein druckausübendes Volumen 4a als Kisseninhalt aus, das den Sand im Formkasten 2 formt.

Phase 1 betrifft die Grundstellung der Formmaschine. Alle Aggregate wie Modellträger 1, Formkasten 2, Füllrahmen 3 sind in Grundstellung.

Phase 2 in Fig. 2 betrifft den Modellträger 1 mit Modell, Formkasten 2 und Füllrahmen 3. Sie bilden den Formraum, dieser wird mit Formsand S, z. B. seitlich (siehe Pfeil), gefüllt. Der Formraum 1, 2, 3 wird mit dem Hubzylinder 5 unter die Verdichtungseinheit 4, 4a gehoben.

Es kann eine Vorverdichtung vollzogen werden, z. B. auch durch seitliches Einleiten von Luft L (siehe Pfeil). Vorverdichtet werden kann mittels Luftstrom, Vibrieren etc. Es kann auch durch Vakuumieren vor dem Sand-Einfüllen eine Vorverdichtung erzeugt werden.

In Phase 3 findet in Fig. 3 der eigentliche Verdichtungsvorgang statt. Der Formsand wird durch die Membran-Preßplatte 4 aktiv (von oben) verdichtet. Dazu werden die zwei Preßzylinder 6a, 6b abwärts bewegt. Dabei kann der Raum hinter der Membran 4b der Preßplatte 4 mit Druckmedium etwas vorgefüllt sein.

In Phase 4 erfolgt in Fig. 4 die konturengetreue Endverdichtung. In ihr erfolgt ein Beaufschlagen des Inhaltes 4a zwischen Membran 4b und unterer Fläche der Membran-Preßplatte 4 mittels des Druckmediums (Fluids F). Das Druckmedium kann gasförmig oder flüssig sein. Die Beaufschlagung ist steuer- oder regelbar und kann langsam bis schlagartig (schnell) erfolgen. Sie erfolgt im Takt des Verdichtens, also im Fertigungstakt der Formen.

Die Beaufschlagung erfolgt durch den Kanal 7a des Stutzens 7, z. B. mittels Pumpe, Ventil, Druckspeicher, Dosierzylinder (Beaufschlagungsaggregat 7).

Die Absenkung der Membran-Preßplatte erfolgt über zwei symmetrisch zum Stutzen 7 angeordnete Zylinder 6a, 6b. Der langgestreckte Stutzen 7 überträgt nur das Fluid in das Kissen 4a; die Kräfte der Preßplatte 4 bringen die (Druck-)Hubzylinder 6a, 6b auf.

Claims (11)

1. Verfahren zum Formen von mit Formsand (S) befüllten Formkästen (2), die bodenseitig ein Modell (1a) beinhalten, dessen Kontur in die Sandform übertragen werden soll, bei dem

• a) zwischen einer Preßplatte (4) und der Formsand- Oberfläche ein mit einem Fluid (Wasser, Öl, Luft) füllbares Kissen (4a, 4b) zum Ausüben von Preßdruck auf die Sandoberfläche zusammen mit der Preßplatte (4) abwärts bewegt wird;
• b) der Inhalt des Kissens (4a, 4b) beim Pressen von einem geringen Volumen zu einem großen Volumen verändert (7a) wird, indem das Volumen des Kissens (4a, 4b) - der Kisseninhalt - gering oder klein ist, wenn die Formsand- Pressung beginnt, und der Kisseninhalt vergrößert wird, wenn die Formsand-Pressung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Kissen bei Beginn des Pressens mittels der Preßplatte (4) nicht gefüllt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Kisseninhalt vergrößert wird, nachdem die Formsand- Pressung mittels der Preßplatte (4) begonnen hat.

4. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, bei dem der Kisseninhalt (4a, 4b) schon vor Beginn des Pressens vergrößert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Kisseninhalt schon beim Herabfahren der Platte (4) oder beim Herauffahren des Modellträgers (1a,1) vergrößert wird.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das füllbare Kissen (4a, 4b) mit der Preßplatte (4) abwärts zum Pressen vorgerückt wird, während der zu verdichtende Sand in dem Formkasten nach aufwärts bewegt wird.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der Kisseninhalt impulsartig verändert wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kissen (4a, 4b) in Richtung zur Formsand-Oberfläche von einer Membran (4b) begrenzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Membran (4b) aus reißfestem Werkstoff besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Membran (4b) aus elastischem Werkstoff besteht.

11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, bei dem die Membran (4b) aus balgenfähigem, ausstülpbarem Werkstoff besteht.