DE3939001C1

DE3939001C1 - Mfr. of casting mould parts, with uniform hardness - uses machine with pattern plate, moulding frame and filling frame

Info

Publication number: DE3939001C1
Application number: DE19893939001
Authority: DE
Inventors: Dietmar Prof. Dr.-Ing. 5100 Aachen De Boenisch
Original assignee: Georg Fischer AG
Current assignee: Georg Fischer AG
Priority date: 1989-11-25
Filing date: 1989-11-25
Publication date: 1991-01-31
Anticipated expiration: 2009-11-26

Abstract

Casting mould parts are mfd. in a machine holding a pattern plate (1), moulding frame (3) and filling frame (4), which defines a moulding chamber together with the base of a pulse transducer (7). The space in the chamber opposite the pattern plate can be connected to the outside atmos. and to a pressure or vacuum source by means of a valve (14) and closable lines (11, 12, 13). The sand is initially loosened by application of compressed air followed by sudden connection to atmos. or vacuum and is then compacted by a gas pressure pulse. ADVANTAGE - Uniform mould hardness is achieved, with absence of faults.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gießformteilen durch Impulsverdichten von Bindeton enthaltendem Formsand in einer Formeinrichtung, die sich aus einer Modellplatte mit mindestens einem darauf befindlichen Modell, einem Formrahmen und ggf. einem Füllrahmen zusammensetzt und deren Formkammer durch einen Impulsgeber abschließbar ist, wobei der Formsand unter Belassung eines Freiraumes über dem Sandspiegel in die Formkammer eingebracht und nach deren Verschließen durch einen Druckimpuls verdichtet wird.The invention relates to a method and an apparatus for Manufacture of mold parts by pulse compression of binding clay containing molding sand in a molding facility, which consists of a model plate with at least one on it Model, a form frame and possibly a fill frame and whose molding chamber can be locked by a pulse generator, the molding sand leaving a free space above the Sand level introduced into the mold chamber and after closing it is compressed by a pressure pulse.

Bei der Impulsverdichtung wird hauptsächlich zwischen Preßdruck- und Gasdruck- und hier wiederum zwischen Druckluft- und Explosions- Impulsverdichtung unterschieden. Grundsätzlich bekannt sind das Luftdruckimpuls-Formverfahren aus der DE-PS 10 97 622, das Explosions-Formverfahren aus der US-PS 31 70 202 und das Preßdruckimpuls- Formverfahren aus der US-PS 32 33 291.In pulse compression, there is mainly a difference between and gas pressure and here again between compressed air and explosion Differentiated impulse compression. Are basically known the air pressure pulse molding process from DE-PS 10 97 622, the Explosion molding process from US-PS 31 70 202 and the compression pressure pulse Molding process from US-PS 32 33 291.

Impulsverdichtung ist Hochgeschwindigkeitsverdichtung. Der in die Formkammer eingefüllte Sand wird durch den Impulsschlag vom Formrücken ausgehend beschleunigt und schlägt unter Verdichtung auf die Modelleinrichtung auf. Dadurch entsteht bei der Gasdruck- Impulsverdichtung ein Verdichtungsprofil mit hoher Packungsdichte, Festigkeit und Härte des Formsandes im Modellbereich und abnehmenden Werten zum Formrücken hin. Auch bei der Preßdruck- Impulsverdichtung werden hohe Packungsdichten gerade im Modellbereich angestrebt.Pulse compression is high-speed compression. The one in the The sand filled in the mold chamber is removed by the impulse from Back of the mold accelerates and strikes under compression on the model device. This creates gas pressure Pulse compression a compression profile with high packing density, Strength and hardness of the molding sand in the model area and decreasing values towards the back of the mold. Even with baling Impulse compression becomes high packing densities especially in the model area sought.

Verdichtungsunterschiede sind für viele Form- und Gußfehler verantwortlich. Ein zu weicher Formrücken kostet viel Abstreichsand und ist auch Ursache für verschiedene gefürchtete Gußfehler, die durch Abspülungen im Eingießtrichter entstehen. Andere Fehler sind Vererzung und Treibstellen in der Unterform etc. Zu niedrige Formfestigkeiten in Modellplattennähe zerstören die Formen bereits beim Abheben. Unabdingbare Voraussetzung für die Herstellung sauberer und maßhaltiger Gußstücke ist daher eine weitgehend gleichmäßiger Verdichtung des Formsandes in allen Bereichen der Formkammer.Differences in compression are for many shape and casting errors responsible. If the back of the mold is too soft, it will cost a lot of sand and is also the cause of various dreaded casting errors, caused by rinsing in the pouring funnel. Other mistakes are mineralization and floating points in the lower mold etc. Too low Dimensional strength near the model plate is already destroying the molds when taking off. Indispensable prerequisite for the production clean and dimensionally stable castings is therefore largely a uniform compression of the molding sand in all areas of the Molding chamber.

Um diese gleichmäßige Verdichtung zu erzielen, hat man die Impulsverdichtung mit verschiedenen Füll- und Verdichtungshilfen kombiniert, die in "Gießerei" 76, 1989; 20, S. 695-700 bzw. in dem dort zitierten Schrifttum näher erläutert sind.To achieve this even compaction, you have the Pulse compression with various filling and compression aids combined, in "Foundry" 76, 1989; 20, pp. 695-700 or are explained in more detail in the literature cited there.

Wegen des erheblichen Bauaufwandes für mechanische Nachpreßeinrichtungen wurde vor allem die Druckluft-Impulsverdichtung weiterentwickelt.Because of the considerable construction effort for mechanical repressing devices especially the compressed air pulse compression was further developed.

Da für die Herstellung einer gut verdichteten Sandform nicht allein die Höhe des auf die Sandfüllung ausgeübten Drucks, sondern insbesondere die Geschwindigkeit verantwortlich gemacht wird, mit der über dem Formrücken ein Staudruck aufgebaut wird, hat man möglichst schnellwirkende Impulsgeber gebaut. Neuere Forschungsergebnisse haben aber gezeigt, daß hohe Druckaufbaugeschwindigkeiten und damit starke Formsandbeschleunigungen erhebliche Qualitätseinbußen der Sandform verursachen können wie Formrisse, Kantenschatten und Lockerstellen durch Sandbrücken.Not for making a well compacted sand mold only the amount of pressure exerted on the sand filling, but especially blamed for the speed with which a dynamic pressure is built up over the back of the mold, you have built fast-acting pulse generators. Newer Research results have shown, however, that high pressure build-up speeds and thus strong accelerations of molding sand significant loss of quality of the sand mold can cause such Form cracks, edge shadows and loosening through sand bridges.

Eine andere Entwicklungsrichtung zielte auf die Vergrößerung des Strömungswiderstands im Bereich des Formrückens ab, um die Impulsenergie in diesem Bereich stärker in Verdichtungskraft umzusetzen. Zur Verbesserung der Verdichtung wurden bei der Gasdruck-Impulsverdichtung verschiedene Technologien bekannt, wie Aufteilen des Verdichtungsimpulses in Teilströme, verschieden steile Druckaufbaugradienten oder mehrere aufeinanderfolgende Einzelimpulse, Einblasen von Druckluft in die Sandfüllung während des Impulses, portionsweise Füllen und Verdichten, Vorverdichten des Formrückens vor dem Impuls, Aufsprühen von den Porenraum des Sandes ausfüllenden Flüssigkeiten, Auflegen von dichteren Sandschichten, flexiblen Folien oder Kissen bis hin zu starren oder profilierten Lochblechen oder Zusatzmassen.Another direction of development aimed to enlarge the Flow resistance in the area of the mold back to the Impulse energy in this area is stronger in compaction force to implement. To improve compaction, the Gas pressure pulse compression known as various technologies Splitting the compression pulse into partial streams, different steep pressure build-up gradients or several successive ones Single impulses, blowing compressed air into the sand filling during the impulse, filling and compacting in portions, pre-compacting of the mold back before the impulse, spraying on the pore space of the Sand filling liquids, laying thicker layers of sand, flexible foils or pillows to rigid or profiled perforated sheets or additional masses.

Damit näherte man sich immer mehr der Art der Preßdruck-Impulsverdichtung. Dabei wird die gesamte Verdichtungsenergie mittels einer auf dem Sandspiegel aufliegenden oder fliegenden Preßplatte, eines Vielstempelkopfes o. dgl. über den Formrücken in die Sandfüllung eingebracht. Durch den harten Aufschlag wird zuerst der Porenraum im Bereich des späteren Formrückens vorverdichtet. Die vorverdichtete Sandschicht wird im Verlauf der Impulsverdichtung zunehmend dicker und schwergängiger, muß beim Auftreffen auf die häufig hohen, engstehenden und sperrigen Modelle aber wieder aufgebrochen und fein zerteilt werden, um die Modellkonturen maßgenau abbilden zu können. Dabei entstehen erhebliche Energieverluste, die durch einen entsprechend starken Impuls ausgeglichen werden müssen. Ein starker Impuls verursacht aber auch starke Seitendrücke auf die Innenwände der Formkästen, sowie die genannten Formrisse, Kantenschatten und Sandbrücken, so daß viele Gießereien sich schließlich genötigt sahen, die Formsandeigenschaften der Eigenart der Impulsverdichtung anzupassen, um diese Formanlagen weiter betreiben zu können. This approached the type of compression pressure pulse compression more and more. The total compression energy is a press plate lying or flying on the sand level, a multi-stamp head or the like over the form back in the Sand filling introduced. Due to the hard serve, first the pore space in the area of the later mold back is pre-compressed. The pre-compacted sand layer becomes in the course of the impulse compression increasingly thicker and stiff, must hit when the often tall, narrow and bulky models again be broken open and finely divided around the model contours to be able to reproduce accurately. This creates significant energy losses, which is balanced by a correspondingly strong impulse Need to become. A strong impulse also causes strong side pressures on the inner walls of the molding boxes, as well as the called shape tears, edge shadows and sand bridges, so that many Foundries were finally forced to see the molding sand properties to adapt the peculiarity of pulse compression to this To be able to continue operating molding plants.

Da mit dem Wassergehalt auch die Klebekraft des Bentonits abnimmt, hat man die Feuchtigkeit des Formsandes abgesenkt, um dessen Beweglichkeit zu verbessern. Mit der Formsandfeuchte nimmt auch die Formsandverdichtbarkeit ab, die Versprödung der Sandformen steigt dagegen an. Um dennoch ausreichende Formfestigkeiten zu gewährleisten, mußte der Anteil an aktivem Bentonit im Formsand erhöht werden, was langzeitlich zu einer stärkeren Verstaubung des Umlaufsandsystems und zu einer Verschlechterung der Gußoberfläche führt.Since the adhesive strength of the bentonite also decreases with the water content, you have lowered the moisture of the molding sand to to improve its mobility. With the molding sand moisture takes also the mold sand compressibility, the embrittlement of the sand molds against it rises. To ensure sufficient dimensional stability to ensure, the proportion of active bentonite in the Molding sand can be increased, which in the long term becomes a stronger one Dust from the circulating sand system and deterioration of the casting surface.

Angesichts dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Formherstellungsverfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß damit qualitativ einwandfreie Gießformteile mit in allen Bereichen gleichmäßig verlaufendem Formhärteprofil auch aus feuchteren Naßgußsanden hergestellt werden können. Das Verfahren soll sowohl für die Gasdruck-Impulsverdichtung mit Druckluft oder einem zündfähigen Brenngas-Luftgemisch, als auch für die Preßdruck-Impulsverdichtung geeignet und gleichermaßen bei flachen oder hohen kastenlosen und kastengebundenen Formen anwendbar sein.In view of this problem, the object of the invention based on the mold manufacturing process of the aforementioned Art to be improved so that high quality mold parts with a hardness profile that runs evenly in all areas can also be made from wetter wet cast sands. The process is intended for both gas pressure pulse compression with compressed air or an ignitable fuel gas-air mixture, as well as suitable for compression pressure pulse compression and equally for flat or tall boxless and box-bound Forms can be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor der Impulsverdichtung die Packungsdichte des in den Formraum eingebrachten Formsandes zunächst verringert wird. Das Volumen der Sandfüllung wird dabei so wesentlich vergrößert, daß der Formrücken entgegen der Verdichtungsrichtung angehoben wird. Dabei werden auch die durch das Formkastenfüllen beim Aufschlag der Sandmasse auf der Modelleinrichtung erfolgten Vorverdichtungen beseitigt und der Weg für die Formsandbeschleunigung verlängert.This object is achieved in that before Impulse compression the packing density of the introduced into the molding space Molding sand is initially reduced. The volume of the Sand filling is enlarged so much that the back of the mold is raised against the direction of compaction. Here will also be filled by the mold box when the Pre-compaction of sand mass on the model device eliminated and the path for molding sand acceleration extended.

Bei Anwendung der Gasdruck-Impulsverdichtung trifft die Gasdruckfront des danach ausgelösten Impulses auf eine Formsandoberfläche, deren Poren weit geöffnet sind und ein weiches Eindringen des Druckgases bis tief in die Sandfüllung ermöglichen, bevor die Sandoberfläche sich unter der Einwirkung des nachströmenden Druckgases wieder schließt. Die Poren bilden somit kurzzeitig einen arteigenen Stoßdämpfer, der die Härte des Aufschlages mildert und dadurch die Vorverdichtung verringert, ohne aber die Umsetzung in kinetische Energie des Formsandes nachteilig zu verändern. Das in die lockere Sandfüllung eingedrungene Gas fluidisiert den Sand bis in die tiefen Schichten und wirkt quasi als Gleit- oder Schmiermittel für die einzelnen Sandkörner und erleichtert deren Aneinandervorbeigleiten. Während der Verdichtungsphase übt der infiltrierte Luftstrom auf jedes Sandkorn einen Preßdruck aus, der beim Auftreffen auf die bereits abgelagerte Sandschicht die Sandporen wieder schließt und die Gasdurchlässigkeit reduziert. Dadurch steigt der Strömungswiderstand, und es wird eine sehr gleichmäßige Sandverteilung und Verdichtung auch in engen und tiefen Modellschluchten erreicht, und das schon mit wesentlich schwächeren Impulsen als bisher. Formmaschinen, Form- und Modelleinrichtungen werden weniger beansprucht, die Energiekosten werden vermindert.When using gas pressure pulse compression, the gas pressure front hits the pulse triggered afterwards on a molding sand surface, whose pores are wide open and a soft penetration allow the compressed gas deep into the sand filling before the Sand surface itself under the influence of the inflowing Compressed gas closes again. The pores thus form briefly a type of shock absorber, which is the hardness of the impact mitigates and thereby reduces the pre-compression, but without the Conversion to kinetic energy of the molding sand adversely change. The gas that has entered the loose sand filling fluidizes the sand down to the deep layers and acts as it were as a lubricant or lubricant for the individual grains of sand and makes it easier for them to slide past each other. During the compression phase the infiltrated air flow exerts on every grain of sand a pressing pressure, which, when hitting the one already deposited Layer of sand closes the sand pores and the gas permeability reduced. This increases the flow resistance, and it becomes a very even sand distribution and compaction achieved even in narrow and deep model canyons, and it did with much weaker impulses than before. Molding machines, Mold and model devices are less stressed, energy costs are reduced.

Die Packungsdichte des Formsandes wird zweckmäßig durch plötzliche Expansion der in seinem Porenraum eingeschlossenen Gase verringert. Das kann dadurch geschehen, daß in die geschlossene Formkammer zunächst ein Druckgas eingeleitet und nach Erreichen einer vorgewählten Druckhöhe schlagartig über das Freiraumvolumen entspannt wird. Es kann aber auch die unter Atmosphärendruck stehende Luft aus der Formkammer schlagartig abgesaugt werden. Bei Modellen mit besonders tiefen Taschen kann es zweckmäßig sein, einen Teil der Druckgase aus dem Formraum auch durch die Modelleinrichtung in diesen formtechnisch schwierigen Bereichen zu entspannen oder abzusaugen. Dann erfolgt der Abbau des in den Poren befindlichen Gases in zwei entgegengesetzte Richtungen. Dabei wird einerseits der Formrücken angehoben, andererseits wird der zwischen die engstehenden Modelle oder in die Taschen eingefüllte Formsand in diesen kritischen Bereichen fixiert und festgehalten.The packing density of the molding sand is expedient by sudden Expansion of the gases trapped in its pore space decreased. This can be done by closing in the A pressurized gas is first introduced into the molding chamber and then reached a preselected pressure level abruptly over the free space volume is relaxed. But it can also be under atmospheric pressure standing air is suddenly sucked out of the molding chamber. It can be useful for models with particularly deep pockets be a part of the compressed gases from the mold space also through the Model set-up in these technically difficult areas to relax or to vacuum. Then the breakdown in the Pores of gas in two opposite directions. On the one hand the back of the mold is raised, on the other hand between the close models or in the pockets filled molding sand fixed in these critical areas and captured.

Die Begriffe "plötzlich" und "schlagartig" bedeuten hier nicht "impulsartig". Sowohl bei der Belüftung der Formkammer mit Druckgas als auch bei dessen Entspannung muß eine Vorverdichtung des Sandes und auch das Herausschleudern größerer Sandballen gegen die Innenwand der Formeinrichtung vermieden werden, so daß diese Vorgänge zweckmäßig über Ventile oder Drosseln geregelt werden. Für die Belüftungsdauer von kleineren Formen hat sich dabei ein Zeitraum von 2 bis 3 Sekunden und eine Druckdifferenz von 0,5 bis 2 bar als zweckmäßig erwiesen, für die Entspannung oder Absaugung liegt der günstigste Zeitraum im Bereich von Millisekunden. Diese Werte sind aber vom Formstoff und den Abmessungen der Formeinrichtung abhängig. Die jeweils günstigsten Zeit- und Druckwerte sollten im Fertigungsbetrieb durch Versuche ermittelt werden.The terms "suddenly" and "suddenly" do not mean here "impulsive". Both with the ventilation of the mold chamber Compressed gas as well as its expansion must be precompressed of the sand and also throwing out larger bales of sand be avoided against the inner wall of the molding device, so that these processes are appropriately regulated via valves or throttles will. For the ventilation period of smaller forms a period of 2 to 3 seconds and a pressure difference from 0.5 to 2 bar proved to be useful for relaxation or suction, the most favorable period is in the range of Milliseconds. However, these values depend on the molding material and the dimensions depends on the molding device. The cheapest Time and pressure values should be tested in manufacturing operations be determined.

Unter der Wirkung des Druckgefälles drückt die expandierende Porenluft die Sandkörner auseinander und lockert das Sandgefüge auf. Dieser Lockerzustand wird durch die Klebekraft des Bentonits auch nach Abschluß des Entlüftungsvorganges in einigem Ausmaß beibehalten, so daß der Impuls, falls gewünscht, verzögert werden kann. Es hat sich aber gezeigt, daß ein optimaler Erfolg dann erzielt wird, wenn der Impuls zum Zeitpunkt oder möglichst nahe dem Zeitpunkt ausgelöst wird, da die Formsandfüllung ihre geringste Packungsdichte und mithin ihren größten Quellungsgrad erreicht hat. Nach der Entlüftung sackt die Formsandfüllung unter dem Einfluß der Schwerkraft nämlich wieder etwas zusammen. Zum Zeitpunkt der größten Aufquellung des Formsandes steht der Impulsverdichtung zudem der längsmöglichste Beschleunigungsweg zu Verfügung, was zu besonders günstiger Verdichtung führt.Under the effect of the pressure drop, the expanding one presses Pore air separates the grains of sand and loosens the sand structure on. This loosened state is due to the adhesive strength of the bentonite to some extent even after completion of the venting process maintained so that the pulse can be delayed if desired can. However, it has been shown that optimal success then is achieved if the impulse is at the time or as close as possible the time is triggered because the molding sand filling is its lowest Packing density and therefore their greatest degree of swelling has reached. After the ventilation, the molding sand filling sags something under the influence of gravity. At the time of the largest swelling of the molding sand, the Pulse compression is also the longest possible acceleration path available, which leads to particularly favorable compression.

Die für diese optimale Verfahrensführung zur Verfügung stehende Zeit ist kurz. Bei Untersuchungen mit einem Betriebsformsand und 1 bar Formkammerdruck wurde der größte Quellungsgrad nach einer Entlüftungsdauer von etwa 100 ms erreicht und hat auch bei hohen Modellformen und einem geringem Modellabstand überraschend gleichmäßige Verdichtungen erbracht. Aber auch diese Zeitdauer ist betriebsabhängig und muß nach dem Fülldruck in der Formkammer, nach der Gasdurchlässigkeit und Kohärenz des Formsandes, der Höhe der Sandschüttung und anderen Größen ausgerichtet sein und durch Versuche ermittelt werden.The one available for this optimal procedure Time is short. For investigations with a company molding sand and 1 bar mold chamber pressure became the greatest degree of swelling after a Venting time of about 100 ms reached and even at high Model forms and a small model distance surprisingly uniform densifications. But also this period is dependent on the operation and must be based on the filling pressure in the molding chamber, according to the gas permeability and coherence of the molding sand, the Height of the sand fill and other sizes and can be determined by experiments.

Nach einer Gasdruck-Impulsverdichtung ist der Formrücken häufig uneben und zeigt ein Profil, das sehr gemäßigt die Modelloberfläche wiedergibt. Dieses Profil kann in Ausgestaltung der Erfindung mit Hilfe einer Planierplatte eingeebnet werden, so daß sich ggf. das Abstreichen des Formrückens erübrigt. Die Planierplatte ist mit großflächigen Bohrungen, Schlitzen oder Durchbrüchen versehen um die Impulsverdichtung nicht zu behindern. Sie hat keinen eigenen Antrieb, sondern ist unter dem Impulsgeber im Freiraum der Formkammer elastisch federnd aufgehängt und zwar so, daß die zwischen den Bohrungen liegenden Stauflächen eine mäßige, allerdings verzögerte Vertikalbeschleunigung bewirken. Die Planierplatte schlägt also erst gegen Ende der Impulsverdichtung auf den Formrücken auf und federt dann wieder in ihre Ausgangslage zurück, wo sie in eine leicht lösbare Arretierung einrastet. Der Begriff "Planierplatte" schließt nicht aus, daß ihre Unterseite modelliert ist. So kann sie beispielsweise mit einem Trichtermodell für die Oberform oder Rautenmuster für einen besseren Gasabzug an der Auflagefläche der Unterform versehen werden.After gas pressure pulse compression, the back of the mold is common bumpy and shows a profile that very moderates the model surface reproduces. This profile can in an embodiment of the invention be leveled with the help of a leveling plate so that there may be no need to wipe the back of the mold. The leveling board is with large holes, slits or openings provided so as not to impede impulse compression. It does not have its own drive, but is under the pulse generator suspended resiliently in the free space of the molding chamber in such a way that the storage areas lying between the bores a moderate, but delayed vertical acceleration cause. The leveling plate only strikes towards the end of the Impulse compression on the back of the mold and then springs again back to their starting position, where they are in an easily detachable Locks into place. The term "leveling board" does not include from that its bottom is modeled. For example, it can with a funnel model for the upper shape or diamond pattern for better gas extraction on the contact surface of the lower mold be provided.

Beim Explosions- und auch beim Preßdruckimpuls-Formverfahren kann der in die Formkammer eingebrachte Formsand auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben aufgequollen werden, bevor der Impuls ausgelöst wird. Beim Explosionsformverfahren kann aber auch das zündfähige Brenngas-Luftgemisch selbst zur Aufquellung benutzt werden, das dazu in einen mit dem Freiraum druckdicht verbindbaren Gassammler entspannt wird.In the explosion and also in the compression pressure molding process the molding sand introduced into the molding chamber can be the same Be swollen as described above before the Pulse is triggered. In the explosion molding process, however, can also the ignitable fuel gas-air mixture itself for swelling be used, the pressure-tight in a with the free space connectable gas collector is relaxed.

Die Erfindung ist anhand von nicht maßstäblichen Skizzen in teilweise geschnittener Darstellung beispielhaft erläutert. Dabei zeigen:The invention is based on non-scale sketches in partially cut representation exemplified. Here demonstrate:

Fig. 1: eine Druckluft-Impulsformmaschine mit luftdichter Modellplatte Fig. 1: a compressed air pulse molding machine with an airtight model plate

Fig. 2: eine Druckluft-Impulsformmaschine mit Entlüftungsmöglichkeit durch die Modellplatte Fig. 2: a compressed air pulse molding machine with the possibility of venting through the model plate

Fig. 3: die Druckluft-Impulsformmaschine nach Fig. 2 im Augenblick des Impulses Fig. 3: the compressed air pulse molding machine according to Fig. 2 at the moment of the pulse

Fig. 4: die Druckluft-Impulsformmaschine nach Fig. 2 mit zusätzlicher Planierplatte Fig. 4: the compressed air pulse molding machine according to Fig. 2 with an additional leveling plate

Fig. 5: eine Explosionsformmaschine, und FIG. 5 shows an exploded molding machine, and

Fig. 6: eine Preßdruck-Impulsformmaschine mit Schnellpreßplatte. Fig. 6: a pressing pressure pulse molding machine with a rapid press plate.

Die in Fig. 1 dargestellte Druckluft-Impulsformmaschine hat eine Modellplatte 1 mit darauf befindlichem Modell 2 und einen Formrahmen 3 mit aufgesetztem Füllrahmen 4, die zusammen mit dem Boden 6 eines Impulsgebers 7 eine Formkammer 5 begrenzen. Der Boden des Impulsgebers hat einen mit einem Ventilteiler 9 verschließbaren Durchlaß 8, durch den die aus einer absperrbaren Druckluft-Zuleitung 11 in die Druckkammer 10 eingeleitete und darin gespeicherte Druckluft impulsartig in die Formkammer schießt, sobald der Ventilteiler mittels einer Kolben-Zylinder- Einheit schnell angehoben wird. Dieser Augenblick ist in Fig. 3 dargestellt. Der Impulsgeber ist von einer Ringleitung 13 umgeben, wobei dieser Begriff aber nicht auf "Kreisring-" beschränkt ist, sondern auch rechteckige und andere, dem Formkastenquerschnitt angepaßte Umfangsformen, sowie integrierte Leitungssysteme umfaßt. Die Ringleitung verbindet über ein Mehrwegeventil 14 und über mit selbstreinigenden Sandfiltern abgedichtete Einlaß-/Auslaß-Öffnungen 12 den Freiraum 22 der Formkammer je nach Betriebszustand mit einer nicht dargestellten Überdruck- oder Unterdruckquelle oder der Außenatmosphäre. Ebenfalls nicht dargestellt ist eine zugehörige programmierbare Regelschaltung zur Ansteuerung der Stellglieder der einzelnen Ventile einschließlich des Impulsgeberventils.The compressed air pulse molding machine shown in FIG. 1 has a model plate 1 with a model 2 thereon and a molding frame 3 with a filling frame 4 attached, which together with the bottom 6 of a pulse generator 7 delimit a molding chamber 5 . The bottom of the pulse generator has a closable passage 8 with a valve divider 9 , through which the compressed air introduced into and stored in the pressure chamber 10 from a lockable compressed air supply line 11 shoots impulsively into the molding chamber as soon as the valve divider quickly by means of a piston-cylinder unit is raised. This moment is shown in Fig. 3. The pulse generator is surrounded by a ring line 13 , but this term is not restricted to “circular ring”, but also includes rectangular and other circumferential shapes adapted to the cross section of the molding box, as well as integrated line systems. The ring line connects via a multi-way valve 14 and via inlet / outlet openings 12 sealed with self-cleaning sand filters, depending on the operating state, the free space 22 of the molding chamber with an overpressure or underpressure source (not shown) or the outside atmosphere. An associated programmable control circuit for controlling the actuators of the individual valves including the pulse generator valve is also not shown.

In den Fig. 1 bis 6 ist der in den Formraum eingefüllte Sand angedeutet. Dabei ist dargestellt, daß es sich bei Raum 17 zwischen Formrahmen und Modell, sowie bei Raum 18 innerhalb des Modells um die kritischen Formbereiche handelt, die besonders schwer zu verdichten sind. In diesem Zustand ist die Füllhöhe des Formsandes durch die Linie 15 angedeutet. Durch die Erweiterung des Porenvolumens wird der Formsandrücken sodann auf das Niveau 16 angehoben und die Packungsdichte verringert.In Figs. 1 to 6 of the charged sand in the mold space is indicated. It is shown that space 17 between the mold frame and model, and space 18 within the model are the critical shape areas that are particularly difficult to compress. In this state, the fill level of the molding sand is indicated by line 15 . By expanding the pore volume, the molding pressure is then raised to level 16 and the packing density is reduced.

Die in Fig. 2 dargestellte Luftdruck-Impulsformmaschine hat zusätzlich eine Bodenkammer 20, die über mit Sandfiltern abgedichtete Auslaßöffnungen 19 in der Modellplatte und dem Modell über ein Ventil 21 mit der Außenatmosphäre oder einer nicht dargestellten Unterdruckleitung verbindbar bzw. absperrbar ist.The air pressure pulse molding machine shown in Fig. 2 also has a bottom chamber 20 which can be connected or shut off via outlet openings 19 sealed with sand filters in the model plate and the model via a valve 21 with the outside atmosphere or a vacuum line, not shown.

In Fig. 3 ist die Luftströmung im Augenblick des Impulses durch Pfeile angedeutet. Dargestellt ist, wie die aus dem Durchlaß 8 herausschießende Luft durch den aufgequollenen Formsandrücken die Sandfüllung durchströmt und durch die Auslaßöffnungen 19 und die Bodenkammer 20 abfließt und den Formsand bis in die modellnahen Bereiche 17, 18 hinein fluidisiert und verdichtet. Der Formrücken ist nach der Impulsverdichtung auf das dicht über dem oberen Formrahmenrand liegende Niveau 23 abgesenkt.In Fig. 3, the air flow at the moment of the pulse is indicated by arrows. It is shown how the air shooting out of the passage 8 flows through the swollen mold sand through the sand filling and flows through the outlet openings 19 and the bottom chamber 20 and fluidizes and compresses the molding sand into the regions 17 , 18 close to the model. After the pulse compression, the back of the mold is lowered to level 23 lying just above the upper edge of the mold frame.

In Fig. 4 ist eine Druckluft-Impulsformmaschine der Bauart nach Fig. 2 dargestellt mit einer zusätzlichen Planierplatte 24, die mittels einer elastischen Aufhängung 26 unter dem Boden des Impulsgebers angebracht ist. Die Planierplatte hat zahlreiche Durchbrüche 25, durch die die größte Menge des Impulsgases unbehindert auf den Sand im Formraum strömen kann. Die Stau flächen 27 zwischen den Durchbrüchen 25 werden also nur von einem geringeren Teil des Impulsgases beaufschlagt, was aber ausreicht, um die Planierplatte vertikal nach unten zu beschleunigen. Nicht dargestellt ist eine lösbare Arretierung, wie ein Schnäpper, mit der die Platte vor dem Impuls und nach dem Zurückfedern über dem Freiraumvolumen des Formrahmens gehalten wird.In Fig. 4, a compressed air pulse molding machine of the type shown in Fig. 2 is shown with an additional leveling plate 24 , which is attached by means of an elastic suspension 26 under the bottom of the pulse generator. The leveling plate has numerous openings 25 through which the greatest amount of the impulse gas can flow freely onto the sand in the molding space. The congestion surfaces 27 between the openings 25 are thus only acted on by a smaller part of the pulse gas, but this is sufficient to accelerate the leveling plate vertically downwards. Not shown is a releasable locking device, such as a catch, with which the plate is held above the free space of the mold frame before the impulse and after springing back.

In Fig. 5 ist eine Explosionsformmaschine dargestellt, deren Formraum durch eine Formkammerhaube 28 abschließbar ist, in die ein mittels Ventil 30 absperrbarer Brenngaseinlaß 29 und die mit Sandfiltern geschützten Einlaß-/Auslaßöffnungen 12 einer Ring leitung 13 münden. Die Ringleitung 13 ist über ein Ventil 14 mit mindestens einer Verbindungsleitung 33 und über ein Ventil 35 mit einem Gassammler 32 verbindbar, von dem eine absperrbare Brenn gasleitung 34 ausgeht. In die Decke der Formkammerhaube ist die Zündeinrichtung 31 für das Brenngas-Luftgemisch eingeschraubt. Zwischen der Brenngasleitung 34 und dem Brenngaseinlaß liegt eine nicht dargestellte Gaspumpe. Auch weitere übliche Hilfsaggregate wie Gasmischer, Schwadenleitung, eine die Ventile und Zünder ansteuerbare Programmschaltung etc. sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.In Fig. 5, an explosion molding machine is shown, the mold space can be closed by a mold chamber hood 28 , in which a shut-off by means of valve 30 fuel gas inlet 29 and the inlet / outlet openings 12 protected by sand filters 12 open a ring line 13 . The ring line 13 can be connected via a valve 14 to at least one connecting line 33 and via a valve 35 to a gas collector 32 , from which a lockable combustion gas line 34 extends. The ignition device 31 for the fuel gas / air mixture is screwed into the ceiling of the molding chamber hood. A gas pump, not shown, is located between the fuel gas line 34 and the fuel gas inlet. For the sake of clarity, other customary auxiliary units such as gas mixers, steam lines, a program circuit which can be activated for the valves and igniters are also not shown.

In Fig. 6 ist eine Preßdruck-Impulsformmaschine dargestellt, in deren Impulsgeber 7 eine Ringkammer 39 integriert ist, die funktionell den Ringleitungen 13 bei den vorstehend beschriebenen Gasdruck-Impulsformmaschinen entspricht. Diese Ringkammer ist über separate, absperrbare Leitungen be- und entlüftbar. Der Impulsgeber ist im dargestellten Fall mit einem Antrieb 36 für eine Schnellpreßplatte 37 ausgerüstet, die sanddichte Durchbrüche 38 zum Durchleiten von Luft haben kann. Die Durchbrüche können, wie in Fig. 6 dargestellt, während der Impulsverdichtung geöffnet bleiben. Sie können aber auch mittels einer in Fig. 6 nicht dargestellten Vorrichtung nach der Entlüftung schlagartig ver schlossen werden, so daß die Schnellpreßplatte 37 eine indirekte Gasdruckverdichtung bewirkt, deren Ergebnis durch Drosselung oder Regelung der Luftzufuhr durch das Ventil 21 zusätzlich beeinflußt werden kann. Im übrigen entspricht die Formeinrichtung den Aus führungsformen der vorbeschriebenen Druckluft-Impulsformmaschinen.In Fig. 6, a compression pressure pulse molding machine is shown, in the pulse generator 7, an annular chamber 39 is integrated, which corresponds functionally to the ring lines 13 in the gas pressure pulse molding machines described above. This ring chamber can be ventilated via separate, lockable lines. In the case shown, the pulse generator is equipped with a drive 36 for a quick-pressing plate 37 , which can have sand-tight openings 38 for the passage of air. As shown in FIG. 6, the breakthroughs can remain open during the pulse compression. However, they can also be closed abruptly by means of a device (not shown in FIG. 6) after venting, so that the quick-pressing plate 37 causes indirect gas pressure compression, the result of which can be additionally influenced by throttling or regulating the air supply through the valve 21 . Otherwise, the shaping device corresponds to the embodiments of the above-described compressed air pulse shaping machines.

Zum Betrieb der Druckluft-Impulsformmaschinen nach den Fig. 1 bis 4 wird eine zweckmäßig dosierte Menge Naßgußformsand in den Formraum eingebracht, und zwar bis zu der durch 15 angedeuteten Füllhöhe. Sodann wird der Formraum mit dem Impulsgeber 7 ver schlossen und die Ringleitung 13 über das Mehrwegeventil 14 und ggf. ein nicht dargestelltes Regel- bzw. Drosselventil mit einer Druckluftleitung verbunden. Die stoßfrei in die Formkammer strömende Druckluft füllt nicht nur deren Freiraumvolumen aus, sondern dringt auch in den Porenraum der Formsandfüllung ein und erzeugt überall gleichmäßigen Druck. Sobald dieser Druck einen voreingestellten Wert erreicht hat, wird die Druckluftzufuhr eingestellt und die Formkammer in Bruchteilen von Sekunden entlüftet. Dazu wird die Ringleitung über das Mehrwegeventil 14 und ggf. ein Drosselventil mit der Atmosphäre verbunden. Alter nativ kann die unter Atmosphärendruck stehende Formkammer über die Ringleitung und das Mehrwegeventil aber auch mit einem Unterdruckspeicher verbunden werden. Bei den Gasdruck-Impuls formmaschinen der Bauart nach den Fig. 2 bis 4 kann auch gleichzeitig mit der Verbindung der Ringleitung zur Außen atmosphäre das Ventil 21 zur Bodenkammer 20 geöffnet werden, so daß ein Teil der Druckluft hierdurch abfließt. Durch die Expansion bläht sich der Formsand auf und bildet den durch die Linie 16 angedeuteten höher liegenden Formsandrücken, auf den sodann der Verdichtungsimpuls in der eingangs beschriebenen Weise auf gebracht wird.To operate the compressed air pulse molding machines according to FIGS . 1 to 4, a suitably metered amount of wet casting molding sand is introduced into the molding space, up to the filling level indicated by 15 . Then the molding space is closed with the pulse generator 7 and the ring line 13 is connected via the multi-way valve 14 and possibly a control or throttle valve, not shown, to a compressed air line. The compressed air flowing smoothly into the molding chamber not only fills its free space volume, but also penetrates into the pore space of the molding sand filling and generates uniform pressure everywhere. As soon as this pressure has reached a preset value, the compressed air supply is stopped and the molding chamber is vented in fractions of a second. For this purpose, the ring line is connected to the atmosphere via the multi-way valve 14 and possibly a throttle valve. Alternatively, the molding chamber, which is under atmospheric pressure, can also be connected to a vacuum accumulator via the ring line and the multi-way valve. In the gas pressure pulse molding machines of the type according to FIGS . 2 to 4, the valve 21 to the bottom chamber 20 can also be opened simultaneously with the connection of the ring line to the outside atmosphere, so that part of the compressed air thereby flows out. The expansion causes the molding sand to expand and forms the higher molding pressure indicated by line 16 , to which the compression pulse is then applied in the manner described at the beginning.

Sinngemäß gilt das auch für die Preßdruck-Formmaschinen nach Fig. 6, die mit oder ohne Entlüftung durch die Modelleinrichtung betrieben werden können. Hier wird der Impuls über eine Schnell preßplatte 37 oder einen entsprechenden Schnellpreßkopf aufge bracht, der auf hohe Vertikalgeschwindigkeit beschleunigt werden kann.This also applies analogously to the compression molding machines according to FIG. 6, which can be operated with or without ventilation by the model device. Here the pulse is brought up via a quick press plate 37 or a corresponding quick press head, which can be accelerated to high vertical speed.

Bei großflächigen Formen kann die Explosionsverdichtung günstiger sein als die Druckluft-Impulsverdichtung, weil die Druckwelle bei der Zündung eines Brenngas-Luftgemisches gleichmäßiger auf den Formrücken einwirkt als die eines Druckluft-Impulsgebers. Deshalb kann anstelle des Druckluft-Impulsgebers auch ein an sich bekannter Explosions-Impulsgeber eingesetzt werden, in dessen Kessel das Brenngas mit der Luft gemischt und gezündet wird. Die Be triebsmaßnahmen zur Auflockerung des Formsandes in der vorbe schriebenen Art bleiben dabei gleich.With large-area molds, explosion compression can be cheaper be than the compressed air pulse compression because the pressure wave at the ignition of a fuel gas-air mixture more evenly on the The back of the mold acts as that of a compressed air pulse generator. That's why can also be a known per se instead of the compressed air pulse generator Explosion pulse generators are used in the boiler the fuel gas is mixed with the air and ignited. The Be drive measures to loosen the molding sand in the vorbe the written type remain the same.

Anders wird jedoch bei der in Fig. 5 dargestellten Explosions formmaschine verfahren, bei der zum Aufquellen des Formsandes anstelle von Druckluft ein Brenngas-Luftgemisch verwendet wird. Dabei wird, nachdem ggf. ein Teil der nach dem Sandeinfüllen in der Formkammer befindlichen Luft durch die Ringleitung 13 und Verbindungsleitung 33 abgesaugt worden ist, ein Brenngas-Luft gemisch bei 29 in die Formkammer gepumpt, das je nach Restluft gehalt mehr oder weniger tief in den Porenraum der Sandfüllung eindringt. In der Formkammer wird ein Überdruck in gewünschter Höhe eingestellt und daran anschließend über die Ringleitung 13 und Ventil 35 in den Gassammler 32 entspannt. Beim dadurch bewirkten Aufquellen des Formsandes bis zur Höhe des angehobenen Formrückens 16 entweicht ein Teil des Brenngas-Luftgemisches aus dem Porenraum der oberen Sandschichten. Ein Teil vermischt sich aber mit der aus den tieferen Sandschichten dringenden Luft zu einer abgemagerten Brenngas-Luftmischung, die bei Zünden des explosiven Gemisches im abgeschlossenen Freiraum mit einer weicheren, in die tieferen Sandschichten eindringenden Druckwelle verpufft und den Sand in den engen Bereichen 17 und 18 fluidisiert, bevor die Druckwelle vom Formrücken her ankommt.However, the explosion molding machine shown in FIG. 5 is operated differently, in which a fuel gas / air mixture is used instead of compressed air to swell the molding sand. Here, after possibly some of the air in the molding chamber after the sand has been sucked out through the ring line 13 and connecting line 33 , a fuel gas / air mixture is pumped into the molding chamber at 29 , which is more or less deep in depending on the residual air penetrates the pore space of the sand filling. An overpressure is set to the desired level in the molding chamber and then expanded into the gas collector 32 via the ring line 13 and valve 35 . When the molding sand swells up to the height of the raised mold back 16, part of the fuel gas / air mixture escapes from the pore space of the upper sand layers. However, a part mixes with the air penetrating from the deeper layers of sand to form a leaner fuel gas-air mixture, which when the explosive mixture is ignited in the enclosed free space with a softer pressure wave that penetrates into the deeper layers of sand and the sand in the narrow areas 17 and 18 fluidized before the pressure wave arrives from the back of the mold.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 Modellplatte
2 Modell
3 Formrahmen
4 Füllrahmen
5 Formkammer
6 Boden
7 Impulsgeber
8 Durchlaß
9 Ventilteiler
10 Druckkammer
11 Druckluft-Zuleitung
12 Einlaß-/Auslaßöffnung
13 Ringleitung
14 Mehrwegeventil
15 Füllhöhe des Formsandes
16 Niveau des Formsandrückens vor der Impulsverdichtung
17 Bereich zwischen Formrahmen und Modell
18 Tasche im Modell
19 Auslaßöffnung
20 Bodenkammer
21 Ventil
22 Freiraum
23 Niveau des Formrückens nach der Impulsverdichtung
24 Planierplatte
25 Durchbrüche
26 elastische Aufhängung
27 Staufläche
28 Formkammerhaube
29 Brenngaseinlaß
30 Ventil
31 Zünder
32 Gassammler
33 Verbindungsleitung
34 Brenngasleitung
35 Ventil
36 Antrieb
37 Schnellpreßplatte
38 Durchbrüche
39 Ringkammer 1 model plate
2 model
3 mold frames
4 filling frames
5 molding chamber
6 bottom
7 pulse generator
8 passage
9 valve dividers
10 pressure chamber
11 Compressed air supply line
12 inlet / outlet opening
13 loop
14 multi-way valve
15 level of the molding sand
16 Level of mold pressing before impulse compression
17 Area between mold frame and model
18 bag in the model
19 outlet opening
20 floor chamber
21 valve
22 Free space
23 Level of back of the mold after impulse compression
24 leveling board
25 breakthroughs
26 elastic suspension
27 storage space
28 mold chamber hood
29 fuel gas inlet
30 valve
31 detonators
32 gas collectors
33 connecting line
34 fuel gas line
35 valve
36 drive
37 Rapid press plate
38 breakthroughs
39 ring chamber

Claims

1.Method for producing casting mold parts by pulse compression of molding sand containing binding clay in a molding device which is composed of a model plate with at least one model thereon, a molding frame and, if appropriate, a filling frame and the molding chamber of which can be locked by a pulse generator, the molding sand below Leaving a free space above the sand level is introduced into the molding chamber and compressed after its closing by means of a pressure pulse, characterized in that before the pulse compression the packing density of the molding sand introduced is first reduced and then pulse compressed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Molding sand due to sudden expansion in its pore space trapped gases, especially air, loosened and attached is then pulse compressed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the compression pulse at the time or as close as possible to that Time of lowest packing density of the swollen molding sand filling is triggered.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the packing density of the molding sand introduced by generation of a pressure gradient between the gas pressure in the pore space Sand filling and the gas pressure in the free space above Molding chamber is reduced.

5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that sealed in the sand-tight mold chamber Compressed air introduced and after reaching a preselected one Pressure level by briefly opening one or several holes opening into the free space above the sand filling or slots is relaxed.

6. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the sand-tight sealed mold chamber with a vacuum accumulator for a short time via its free space volume is connected.

7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that before and / or simultaneously with the Relaxation or ventilation of the molding chamber via the free space Part of their atmosphere also through openings in the model plate, in particular through deep areas in the models becomes.

8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the head and speed of the Pressurized gas introduction and discharge as well as the impulses via a programmable valve control can be regulated.

9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that during or after the gas pressure pulse the back of the form is leveled using a leveling plate.

10. The method according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that sealed in the sandproof Formed a fuel gas and after reaching a preselect the pressure level by briefly opening one with the Free space in an active connection line system in one Gas collector is relaxed, whereupon the molding chamber is completed and the fuel gas-air mixture is ignited.

11. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that in the compression pressure pulse compression the discharge of air from the molding sand filling is regulated.

12. Device for pulse compression of wet molding sand into casting mold parts, consisting of a model plate covered with at least one model, a mold frame with a filling frame optionally attached and a pulse generator, characterized in that the free space volume ( 22 ) of the mold chamber opposite the model plate is provided via a valve device ( 14 ) and a shut-off line system ( 11, 12, 13, 33, 39 ) can be connected to the outside atmosphere and an overpressure or underpressure source, and that the valves ( 14, 21 ) as well as the pulse valve or the igniter can be controlled via a programmable circuit.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the model plate ( 1 ) forms a bottom chamber ( 20 ) together with the model plate carrier, which is in communication with the mold chamber via openings provided with sand filters and can be closed with a likewise controllable valve ( 21 ) .

14. The apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that that the pulse generator is an air pressure, baling pressure or Explosion pulse generator is.

15. The apparatus according to claim 12 or 13, characterized by a on or under the air pressure pulse generator ( 7 ) vertically movably arranged leveling plate ( 24 ) which has openings ( 25 ) for the passage of the pulse gas and a flat or modeled underside.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the leveling plate 24 is resiliently suspended on the bottom 6 of the pulse generator 7 .

17. The apparatus of claim 15 or 16, characterized in that the leveling plate ( 24 ) can be locked, released and returned to the starting position.

18. The apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the pressing pressure pulse generator has a quick drive ( 36 ) for a lockable over the molding sand filling or a touching quick-pressing plate ( 37 ), the airtight or with sand-tight openings ( 38 ) or is designed as a multi-punch press head.

19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the openings ( 38 ) which are permeable to air during the swelling phase of the molding sand can be closed for the pulse compression phase.

20. The device in particular according to claim 12, consisting of a model plate covered with at least one model, a mold frame with a filler frame optionally attached, and an explosion chamber with a gas inlet that can be shut off and an ignition device, characterized by a gas collector ( 32 ) for receiving that can be connected to the explosion chamber via a pressure-tight closing device an amount of gas derived from swelling molding sand during expansion.