DE69604358T2

DE69604358T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung gasaushärtbarer Formen

Info

Publication number: DE69604358T2
Application number: DE69604358T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Harada; Masayoshi Kasazaki; Kazuo Sugimoto; Nagato Uzaki
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2016-10-23
Also published as: US5887639A; ID16948A; EP0770439A1; TW415857B; EP0770439B1; JP3250713B2; DE69604358D1; KR970020254A; JPH09122830A

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gegenstand der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Gießform durch gasaushärtenden Formsand.

2. Stand der Technik

Bis jetzt wurden verschiedene Verfahren zur Herstellung einer Gießform durch gasaushärtenden Formsand im großen Umfang benutzt. Um die Menge von zu verwendendem Gas zu verringern, und um die Durchbruchsfestigkeit der Gießform zu erhöhen, ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Art von gasaushärtender Gießform (das VRH-Verfahren) allgemein bekannt. Dieses Verfahren besteht aus den Schritten des Setzens einer Gießform, welche aus gasaushärtendem Sand geformt ist, in einen geschlossenen Behälter; Erzeugen eines Vakuums in dem Behälter; und Füllen von Räumen zwischen den Partikeln des Formsandes in der Gießform mit Härtergas, um die Gießform auf einen gegebenen Festigkeitswert zu härten.
Das herkömmliche Verfahren zeigt jedoch ein Problem insofern, als die Fließfähigkeit von gasaushärtendem Formsand schlecht ist, so daß seine Packungsdichte zum Formungszeitpunkt relativ gering ist. Kein Lösungsversuch, um die Packungsdichte zur Lösung dieses Problemes zu erhöhen, war befriedigend, sondern das Füllen und Verdichten der Form benötigt viel Zeit. Bei dem Kohlendioxyd-Formverfahren ist neben anderen Punkten eine Zeitverringerung beim "Packen" der Form gewünscht, da die Fließfähigkeit des Formsandes aufgrund eines hohen Viskositätskoeffizienten von Wasser glas, das als Ausback-Zuschlag verwendet wird und aufgrund der Tatsache, daß das Packen meist von Hand erfolgt, schlecht ist.
Aus der DE-A 28 33 999 ist eine Vorrichtung zum Herstellen einer gasgehärteten Form bekannt, mit einem verschließbaren Behälter zur Aufnahme einer Musterplatte mit einem Modell und einem Formrahmen. Wenn der Behälter geschlossen ist, wird die Form automatisch mit Formsand von einem Formsand-Füllbehälter ausgefüllt, wonach Luft aus dem Inneren des Behälters mit einer Vakuumpumpe zum Verfestigen des Sandes abgesaugt wird. Eine Lufteinbringvorrichtung oberhalb des Formrahmens, wenn dieser innerhalb des Behälters angeordnet ist, mit einem Ventil zum gesteuerten Einlaß von Luft und eine Vorrichtung zum abschließenden Einbringen eines Härtergases in den Behälter sind vorgesehen. Die Einbringung des Härtergases in eine Luftatmosphäre bewirkt eine uneffiziente Ausnutzung des Härtergases.
Die CH-657 792 A5 beschreibt eine ähnliche Vorrichtung mit einem zylindrischen Behälter, in welchem eine Anordnung mit einer Musterplatte, einem Modell und einem Formrahmen gefüllt mit Formsand angeordnet wird, wobei ein konkaver Deckel auf den Rand des Behälters aufgesetzt wird und sicher gegen diesen gedrückt wird, bevor eine Evakuierung, die Einbringung von Luft und die Einbringung von Härtergas durchgeführt wird.
Unter Berücksichtigung der obigen Probleme hat es sich diese Erfindung zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer gasausgehärteten Form zu schaffen, womit sich ohne Probleme eine hohe Packungsdichte im Formsand zur Bildung einer gasausgehärteten Gießform ergibt und wobei die Festigkeit der Form erhöht ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Verfahren bzw. die Vorrichtung zur Lösung dieses Problems sind in den nachfolgenden Ansprüchen 1 bzw. 6 definiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform dieser Erfindung.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Eine Ausführungsform dieser Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Fig. 1 ist eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Herstellung einer gasgehärteten Gießform gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 ist ein Formrahmen 2 auf dem oberen Teil einer Musterplatte 1 angeordnet, welche mit einem Modell P eine Einheit bildet. Wenn diese Einheit außerhalb eines verschließbaren Behälters 3 ist, ist der von der Musterplatte 1, dem Modell P und dem Formrahmen 2 definierte Raum mit einem gasaushärtenden Formsand 4 gefüllt und bildet eine einheitliche Anordnung. Die Anordnung wird dann in den Behälter 3 gefördert, der sodann verschlossen wird. Der Behälter 3 besteht aus einer Oberseite und geschlossenen Seiten, seine Bodenfläche ist jedoch offen.
Ein Rahmen F ist oberhalb des Behälters 3 angeordnet, wobei an dem Rahmen F ein Hubzylinder 5 angeordnet ist. Der Zylinder 5 ist mit dem Behälter 3 so verbunden, daß der Behälter 3 durch den Zylinder 5 so angetrieben werden kann, daß er von einer Basis 6 abgehoben oder gegen diese gedrückt werden kann, um den Behälter 3 hermetisch abzudichten. Die Basis 6 ist mit einem Rollenförderer R an ihrem oberen Teil versehen, so daß, wenn der Behälter angehoben ist, die Anordnung auf den Rollen in eine Stellung in dem Behälter 3 gefördert werden kann.
Der Behälter 3 ist auch mit einer Druckabsenkungsvorrichtung 7 ausgestattet, von der ein Ende mit einem oberen Teil des Behälters 3 in Verbindung steht und das andere Ende mit einer Vakuumpumpe 9 über ein Vakuumventil 8 in Verbindung steht. Der verschlossene Behälter 3 kann durch Betätigung des Vakuumventils 8 über die Vakuumpumpe 9 auf 2 - 100 Torr gebracht werden.
Eine Vorrichtung 10 zum Einbringen des Atmosphärendrucks ist einstückig am oberen Teil des Behälters 3 angeordnet. Die Atmosphäreneinbringvorrichtung 10 ist mit einem Ventil 11 ausgestattet und kann Atmosphäre in den Behälter 3 einbringen, wenn dieser geschlossen ist. Eine Vorrichtung 12 zum Einbringen eines Härtergases ist ebenfalls in einem oberen Teil des Behälters 3 angeordnet, um in Verbindung hiermit zu sein.
Die Arbeitsweise der so aufgebauten Vorrichtung wird nun beschrieben: In Fig. 1 wird der durch die Musterplatte 1 zusammen mit dem Modell P und dem Formrahmen 2 definierte Raum von Hand mit dem Formsand 4 an einem Ort außerhalb des Behälters 3 (nicht gezeigt) gefüllt. Die gefüllte Anordnung wird dann als kombinierte Einheit in den vom Behälter 3 zu schließenden Raum durch Bewegung auf dem Rollenförderer R bewegt, während der Behälter 3 in einer angehobenen Position ist. Der Behälter 3 wird durch Absenken geschlossen und gegen die Basis 6 durch Betätigung des Zylinders 5 gedrückt. Der Behälter wird dann in einem hermetisch abgedichteten Zustand auf 266 - 13.300 Pa (2-100 Torr) durch Wirkung des Vakuumventiles 8 gebracht.
Danach wird Atmosphärendruck schlagartig in dem geschlossenen Behälter 3 durch Betätigung des Ventils 11 der Atmosphäreneinbringvorrichtung 10 am oberen Teil des Behälters 3 eingebracht. Der Atmosphärendruck wirkt sofort auf die obere Oberfläche des Formsandes 4 als Druckschlag, so daß der Formsand 4 durch die Druckkraft der Luft zusammengedrückt wird.
Wenn der Sand durch einen Ablauf nicht ausreichend dicht gepackt worden ist, können diese Drucklosmachen- und Atmosphäreneinbringvorgänge wiederholt werden. Die Packungsdichte des Formsandes 4 wird durch die Wirkung des Druckschlags weiter erhöht.
Danach wird der geschlossene Behälter 3 auf ähnliche Weise wie oben erwähnt wieder drucklos gemacht. Sodann wird ein Härtungsgas in den geschlossenen Behälter 3 durch die Härtungsgas-Einbringvorrichtung 12 eingebracht. Der Formsand 4 wird durch Durchdringung hiervon mit dem Härtungsgas zur Innenseite ausgehärtet. Da die Packungsdichte durch Wirkung des Druckschlages erhöht worden ist, kann eine Gießform mit höherer Festigkeit im Vergleich zu einer üblichen Form erhalten werden. Das Härtergas kann in den geschlossenen Behälter 3 ohne dessen Drucklosmachung eingebracht werden. Weiterhin kann das Härten durch ein Härtergas auch woanders, das heißt nicht in dem geschlossenen Behälter durchgeführt werden.
Für diese Erfindung wird ein gasaushärtender Formsand 4 mit Ausback-Additiven, beispielsweise Wasserglas, einem Phenolharz, einem Urethanharz, oder einem Furanharz bevorzugt verwendet. Ein Härtergas, beispielsweise Kohlendioxyd, TEA-Gas, Schwefeldioxyd oder Methylformiat wird abhängig vom Typ des Formsandes 4 ausgewählt.
Die Druckabsenkungsvorrichtung 7, welche mit dem geschlossenen Behälter 3 in dessen oberen Teil in Verbindung steht, ist in der obigen Ausführungsform gezeigt, jedoch kann die Druckabsenkungsvorrichtung 7 mit dem geschlossenen Behälter an jedem anderen Teil hiervon in Verbindung stehen.
Die Rate, mit der der Atmosphärendruck ansteigt, beträgt 5-60 MPas (50-600 kg/cm²/sec) oder bevorzugt 20-40 MPAs (200-400 kg/cm²/sec). Die einzubringende Luft kann Druckluft sein, und wenn dies der Fall ist, ist ein Maximaldruck von 1 MPa (10 kg/cm²) bevorzugt. Der Druck kann über Form und Größe des Atmosphären-Einbringventiles 11 optimiert werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform dieser Erfindung ist die Atmosphäreneinbringvorrichtung 10 im oberen Teil angeordnet. Es kann jedoch jede Anzahl der Vorrichtungen 10 an jedem Ort angeordnet werden, vorausgesetzt, sie liegen oberhalb des Formrahmens 2.
Weiterhin wird in der obigen Ausführungsform dieser Erfindung der Behälter 3 durch den Hubzylinder 5 angehoben. Der Behälter 3 kann jedoch auch so aufgebaut sein, daß er nach links oder rechts oder in Drehrichtung bewegbar ist, oder in Form von kombinierten Richtung durch Hinzufügung einer nach oben und unten gerichteten Bewegung, immer unter der Voraussetzung, daß er hermetisch abgedichtet werden kann.
Weiterhin ist in der oben beschriebenen Ausführungsform dieser Erfindung der Behälter 3 relativ zu dem Formrahmen 2 etc. durch den Hubzylinder 5 beweglich, um ihn hermetisch gegen die Basis 6 zu drücken. Es können jedoch auch der Formrahmen 2 etc. durch Anordnung hiervon auf einem Hubtisch angehoben werden, während der Behälter in einer festen Position ist, um so den Behälter zu verschließen.
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich klar, daß die Erfindung wesentliche Vorteile für die Industrie insofern hat, als sie leicht und schnell eine hohe Packungsdichte für Sand erzeugen kann, um eine gasaushärtende Form mit hoher Festigkeit zu schaffen, insbesondere dadurch, daß Luft auf die Oberfläche von Sand aufgebracht wird, der eine Form ausfüllt, welche in einem drucklos gemachten Behälter angeordnet ist, um einen Druckschlag auf den Sand aufzubringen, um diesen schlagartig zusammenzudrücken.

Claims

1. Ein Verfahren zur Herstellung einer gasausgehärteten Form mit den folgenden Schritten:

Füllen eines Raumes, der durch eine Musterplatte (1) zusammen mit einem Modell (P) und einem Formrahmen (2) definiert ist, durch gasaushärtenden Formsand (4);

Anordnen einer Einheit bestehend aus der Musterplatte (1), dem Formrahmen (2) und dem Formsand (4) in einem verschließbaren Behälter (3), Verschließen des Behälters (3) und Drucklosmachen des verschlossenen Behälters, um den Druck innerhalb des Behälters auf 266-13.300 Pa (2-100 Torr) zu verringern;

Einbringen von Luft in den drucklos gemachten Behälter (3) mit einer Rate von 5-60 MPas (50-600 kg/cm²/sec) und Aufbringen eines Druckes auf die obere Oberfläche des Sandes (4), um dessen Packungsdichte zu erhöhen;

erneutes Drucklosmachen des verschlossenen Behälters (3), um den Druck innerhalb des Behälters auf 266-13.300 Pa (2-100 Torr) zu verringern; und

Härten des Formsandes (4) durch Einbringen eines Härtergases in den drucklos gemachten Behälter.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die eingebrachte Luft auf Atmosphärendruck ist.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die eingebrachte Luft Druckluft ist.

4. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schritte des Drucklosmachen des verschlossenen Behälters (3), um den Druck auf 266-13.300 Pa (2-100 Torr) zu verringern und das Einbringen von Luft in den drucklos ge machten Behälter (3) und das Aufbringen eines Druckes auf die obere Oberfläche des Sandes wiederholt werden.

5. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Einbringrate von Luft in den drucklos gemachten Behälter (3) bei 20-40 MPas (200-400 kg/cm²/sec) liegt.

6. Eine Vorrichtung zur Herstellung einer gasausgehärteten Form mit:

einem verschließbaren Behälter (3), in welchen und aus welchem heraus eine Anordnung bestehend aus einer Musterplatte (1) zusammen mit einem Modell (P) und einem Formrahmen (2) förderbar ist, wobei der durch die Anordnung definierte Raum mit gasaushärtendem Formsand (4) gefüllt worden ist;

einer Druckabsenkungsvorrichtung (7), welche mit dem Behälter (3) in Verbindung steht, um nach dessen Verschließen Luft hierin durch eine Vakuumpumpe (9) zum Drucklosmachen des Behälters (3) abzuziehen;

einer Lufteinbringvorrichtung (10) mit einem Ventil (11) zum Einbringen von Luft; und

einer Einbringvorrichtung (12), welche mit dem Behälter (3) in Verbindung steht, um ein Härtergas in den Behälter (3) einzubringen,

dadurch gekennzeichnet, daß

der verschließbare Behälter (3) dafür ausgelegt ist, durch einen Hubzylinder (5) auf- und abbewegt zu werden, der an einem Rahmen (F), gestützt durch eine Mehrzahl von Säulen an einer Basis (6) angeordnet ist, um es zu ermöglichen, daß der Behälter gegen die Basis (6) gepreßt wird, wobei die Anordnung in den Behälter hinein und aus diesem heraus durch einen Rollenförderer (R) gefördert werden kann, wenn der Behälter angehoben ist; und

die Lufteinbringvorrichtung oberhalb des Formrahmens (2) angeordnet ist, wenn dieser innerhalb des Behälters (3) liegt.