DE1301440B

DE1301440B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gussstuecken

Info

Publication number: DE1301440B
Application number: DEG52312A
Authority: DE
Inventors: Krzyzanowski Erich
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1968-02-03
Filing date: 1968-02-03
Publication date: 1969-08-21
Also published as: BE727486A; NL165083B; NL165083C; US3678989A; NL6901616A; AT291452B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußstücken unter Verwendung von Modellen, die unter der Einwirkung der eingegossenen Schmelze in den gasförmigen Zustand übergehen, wobei das Modell in einem Formkasten von körnigem Formstoff umgeben wird. Sie betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von Gußstücken unter Verwendung bei höherer Temperatur vergasbarer Modelle bekannt. Diese Verfahren sind unter dem Begriff Vollformgießen zusammengefaßt und weisen das gemeinsame Merkmal auf, daß das Modell durch die einfließende Schmelze »aufgefressen« wird, wobei die Gießgeschwindigkeit vorzugsweise so eingerichtet wird, daß Hohlräume zwischen der einfließenden Schmelze und dem schwindenden Modell möglichst vermieden werden. Für exakte Abgüsse ist es im allgemeinen erforderlich, den Formsand sorgfältig zu verfestigen oder mit Bindemitteln zu versehen. Bevorzugt ist die Verwendung von Bindemitteln, weil beim mechanischen Verfestigen des losen Formsandes, z. B. durch Rütteln oder Stampfen, die mechanisch wenig widerstandsfähigen Modelle leicht beschädigt werden. Zur Vermeidung dieser Beschädigungen ist man insbesondere bei Verwendung von losem Formsand immer mehr dazu übergegangen, die Oberfläche der Modelle mit einer Schlichte zu versehen.
Obgleich nun das Vollformgießverfahren sich inzwischen seinen festen Platz unter den Gießverfahren erobert hat und bei der Herstellung großer Einzelgußstücke das zur Zeit wirtschaftlichste Verfahren ist, konnte es sich bei Serien- und Massenguß nicht durchsetzen. Die Herstellung der Modelle für jeden Abguß ist zwar in wirtschaftlicher Weise möglich, jedoch erfordert die Einformung der verlorenen Schaumstoffmodelle mehr oder weniger schwierige, mit der Hand durchzuführende Manipulationen, die den Serienguß unrentabel gestalten. Das erforderliche Schlichten der Schaumstoffmodelle behindert außerdem beträchtlich die Gasdurchlässigkeit, die gerade für den Abguß nach einem verlorenen Schaumstoffmodell wichtig ist.
Auch die bekannte Verwendung bindemittelfreien rieselfähigen Sandes macht das Aufbringen einer Schlichte auf dem Modell nicht entbehrlich, wenn man einen wirtschaftlich tragbaren Formstoff wählt, bei dem keine großen Kosten für die Rückgewinnung anfallen.
Es besteht ein Bedürfnis nach einem einfachen und wirtschaftlichen Verfahren für den Serien- und Massenguß, bei dem Handarbeiten weitgehendst entfallen und die bewährten Modelle aus vergasbarem Schaumstoffmaterial trotz ihrer gcringcn mechanischen Widerstandsfähigkeit Einsatz finden können.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren löst diese Aufgabe in verblüffend einfacher Weise. Es betrifft die Herstellung von Gußstücken unter Verwendung von Modellen, die unter der Einwirkung der eingegossenen Schmelze in den gasförmigen Zustand übergehen, wobei das Modell in einem Formkasten von körnigem Formstoff umgeben wird, und ist dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst den Formstoff in einem Formkasten mit gasdurchlässiger i Bodenplatte durch Einblasen von Preßluft od. dgl. unter Erzeugung eines Wirbelbettes gegebenenfalls bis zur Schwebe auflockert und gleichzeitig das Modell einführt, dann den Formstoff durch Drosselung der Preßluftzufuhr verfestigt, die Schmelze in bekannter Weise eingießt und den Formstoff zur Entnahme des Gußstüekes erneut durch Preßluftzufuhr auflockert. Das Verfahren eignet sich hervorragend für den Serien- und Massenguß wie auch für den Abguß von Einzelstücken. Es ist erstmalig ein wirtschaftlich rentables Einbetten auch kompliziert geformter Schaumstoffmodelle in den Formstoff möglich, ohne Berücksichtigung der mechanischen Widerstandsfähigkeit leichter, dünner und zum Verbinden neigender Modelle. Die bisher stets erforderliche Handarbeit in Form von Nachbearbeitungen der Oberfläche oder Anbringung von Schlichten entfällt.
Im Gegensatz zu bisher üblichen Gießverfahren wird der Formkasten zunächst mit dem körnigen Formstoff gefüllt, der vorzugsweise bindemittelfrei ist, jedoch bei großen, insbesondere hohen Gußstücken auch Bindemittel enthalten kann. Das Modell, beispielsweise aus geschäumtem Polystyrol, das alle zum Gießen notwendigen Hilfseinrichtungen, wie Anschnitt, Lauf und Speiser, enthält, wird nach dem Einblasen der Preßluft durch die poröse Bodenplatte des Formkastens langsam bis zu der gewünschten Stelle in das lockere Wirbelbett des Formstoffs eingeführt. Hierbei ist nur ein geringer Druck auf das Modell erforderlich, so daß Beschädigungen vermieden werden. Der aufgewirbelte Formstoff umspült das Modell wie eine Flüssigkeit. Trotzdem erfährt das Modell bei richtiger Handhabung keinen Auftrieb. Wenn das Modell an der gewünschten Stelle in dem Formstoff angelangt ist, wird dieser durch vorzugsweise stufenweise Drosselung der Preßluft verfestigt. Bei dieser Drosselung der Preßluft bis zur völligen Sperre der Zufuhr verfestigt sich der Formsand und bettet das Modell allseitig fest und gleichmäßig ein.
Nach dem Abstellen der Preßluft kann sofort die Schmelze eingegossen werden. Nach dem Erstarren der Schmelze wird der Formsand erneut durch Einblasen von Preßluft aufgewirbelt, und das Gußstück kann leicht entnommen werden.
Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß der Gießvorgang beliebig oft ohne Wechsel des Formstoffes wiederholt werden kann. Das Verfahren eignet sich somit zur kontinuierlichen Durchführung eines Gießprozesses, wobei sich die zeitliche Folge der Gießvorgänge nur nach der Abkühlung der Formmasse richtet, weil Schaumstoffmodelle möglichst nicht bei Temperaturen über etwa 80° C verwendet werden sollen. Durch entsprechende Wahl der Gewichtsverhältnisse von Formstoff und Gußstück ist es jedoch möglich, durch die Umwirbelung eine Mitteltemperatur zu erzielen, die eine verhältnismäßig kurze Taktfolge des Gießens zuläßt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht bei großen Stückzahlen, z. B. bei der Herstellung von Massenartikeln, wie Bremstrommeln für Automobile, eine weitgehende Mechanisierung des Gießvorganges. Die Preßluftleitung ist zweckmäßig mit einem durch Fußbedienung zu betätigenden Ventil zu steuern, damit der Former beide Hände frei hat. Es ist dabei möglich, daß ein Gießer mehrere Vorrichtungen bedienen kann, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wiederum gesteigert wird. Im allgemeinen, insbesondere bei der Herstellung von kleinen und mittleren Werkstücken, wird die Verwendung von losem Formsand bevorzugt. Besonders gute Ergebnisse erhält man mit einem hochfeuerfesten Material, wie Zirkondioxyd od. dgl., oder einem damit angereicherten losen Sand als Formstoff. Der Einsatz dieser an sich teuren Materialien ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren trotzdem wirtschaftlich, weil der Formstoff immer wieder rückgewonnen wird und ohne Aufarbeitung weiter zu verwenden ist. Zirkondioxyd und ein damit angereicherter Formstoff beseitigen die in Gießereien gefürchtete Penetrationsgefahr. Durch die Einsparung herkömmlicher Schlichten bzw. deren verringerte Anwendung ergibt sich eine verbesserte Gasdurchlässigkeit während des Gießens.
Bei Gußstücken mit großen Gießhöhen, etwa über 300 mm, hat es sich bewährt, bei der Verfestigung des losen Formstoffes durch Abstellung der Preßluftzufuhr zusätzlich durch Anlegung eines Unterdrucks eine weitere Verfestigung herbeizuführen. Zweckmäßig bedient man sich dabei eines Drei-Wege-Ventils, das in diesem Falle auch die Preßluftzufuhr regelt. Der Unterdruck wird dabei gleichfalls durch Absaugen von Luft durch den gasdurchlässigen Boden des Formkastens erzeugt. In besonders gelagerten Fällen kann es auch einmal erforderlich sein, die Wirkung des Vakuums für kurze Zeit durch einen herkömmlichen Rüttler zu unterstützen. Auch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht die rationelle Herstellung von Massenguß.
Falls erforderlich, können hohe Anschnitte, die eine weitere Formstoffdeckung über dem Gußstück erfordern, sowie verlorene Eingußtrichter aus feuerfestem Material zusätzlich an der Eingangsstelle in die oberste Lage des Formstoffes eingeformt werden.
Die Abbildung zeigt eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Formkasten mit gasdurchlässiger Bodenplatte, der mit Hilfe von Flanschen über einen Druckausgleichsraum mit einer Preßluftleitung und einem Drei-Wege-Ventil verbunden ist. Das Drei-Wege-Ventil dient zur Preßluftzu- und -abfuhr und ermöglicht die Anlegung eines Unterdrucks. Besonders bewährt hat sich eine solche gasdurchlässige Bodenplatte, die aus porösem, hochtemperaturbeständigem Sintermaterial gefertigt ist.
Der Formkasten (1) zur Aufnahme des Modells ist in an sich bekannter Weise gestaltet, weist jedoch erfindungsgemäß eine gasdurchlässige Bodenplatte (2) auf und ist durch Flansche (4) fest mit einer Druckausgleichskammer (3) verbunden, welche die durch die Druckleitung (5) einströmende Preßluft verteilt, bevor sie in den Formkasten (1) eingedrückt wird. Das Drei-Wege-Ventil (6) ist leicht durch Fußbedienung zu betätigen. Der Formkasten (1) mit Druckausgleichskasten (3) ist zweckmäßig von einem Behälter (8) umgeben, der zur Aufnahme des während des Wirbelns verspritzten Formstoffes dient. Er ist in einem Sockel (7) gelagert und kann mit Hilfe von Handgriffen (9) abgehoben werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weitgehendst den jeweiligen Erfordernissen beim Gießen angepaßt werden, sie muß jedoch stets den Erfordernissen des vorgeschlagenen Verfahrens genügen. Außer der wiedergegebenen Abbildung sind daher auch weitere Konstruktionen denkbar, die unter den geschilderten allgemeinen Erfindungsgedanken fallen.
Zweckmäßig ist auch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich insbesondere für bindemittelhaltigen Formstoff eignet und die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus einer Druckausgleichskammer (3) besteht, die mit einer gasdurchlässigen Platte abgedeckt ist. In diesem Falle genügt ein einfacher Formkasten ohne Bodenplatte, der nach dem beginnenden Verfestigen des Formstoffes abgehoben und auf die Gußstraße gebracht wird. Die Vorrichtung ist dann für den nächsten Formkasten frei.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Gußstücken unter Verwendung von Modellen, die unter der Einwirkung der eingegossenen Schmelze in den gasförmigen Zustand übergehen, wobei das Modell in einem Formkasten von körnigem Formstoff umgeben wird, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß man zunächst den Formstoff in einem Formkasten mit gasdurchlässiger Bodenplatte durch Einblasen von Preßluft od. dgl. unter Erzeugung eines Wirbelbettes auflockert und gleichzeitig das Modell einführt, dann den Formstoff durch Drosselung der Preßluftzufuhr verfestigt, die Schmelze in bekannter Weise eingießt und den Formstoff zur Entnahme des Gußstückes erneut durch Preßluftzufuhr auflockert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formstoff in dem Formkasten durch Einblasen von Preßluft od. dgl. unter Erzeugung eines Wirbelbettes bis zur Schwebe auflockert und gleichzeitig das Modell einführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formstoff nach der Einführung des Modells durch stufenweise Drosselung der Preßluftzufuhr verfestigt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formstoff nach der Einführung des Modells und Drosselung der Preßluftzufuhr zusätzlich durch Anlegung eines Unterdrucks, z. B. mit Hilfe eines Drei-Wege-Ventils, verfestigt.
5. Formstoff zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstoff ein hochfeuerfestes Material, wie Zr02 od. dgl., oder ein damit angereicherter loser Sand ist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Formkasten (1) mit gasdurchlässiger Bodenplatte (2), der mit Hilfe von Flanschen (4) über einen Druckausgleichsraum (3) mit einer Preßluftleitung (5) und einem Drei-Wege-Ventil (6) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine gasdurchlässige Bodenplatte (2) aus porösem, hochtemperaturbeständigem Sintermaterial aufweist.