Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von Giessereiformstoffen

Abstract

 Bei dem Verdichten von Gießereiformstoffen, wobei der Formstoff in eine Formeinrichtung aus Modelleinrichtung mit einem oder mehreren Modellen, Formrahmen und Füllrahmen geschüttet oder pneumatisch eingebracht wird und nachfolgend mittels einem Verdichtungsgeber, bestehend aus einer Druckluft-oder Verbrennungskraft-Impulseinrichtung oder einer Preß-und / oder Rüttelvorrichtung verdichtet und dabei der gesamte oder überwiegende, im Füllrahmen vorhandene Formsand in den Formrahmen bewegt wird, wird während der Verdichtung in örtliche Bereiche des sich verdichtenden Formstoffes ein expandierendes Gas eingebracht, um dort Zonen verminderter Packungsdichte des Formstoffes zu schaffen, wobei im Verlaufe, jedenfalls am Ende der Verdichtung die Bereiche verminderter Packungsdichte beseitigt werden und die Packungsdichte den übrigen Bereichen gegenüber angeglichen wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von Gießereiformstoffen, wobei der Formstoff in eine Formeinrichtung aus Modelleinrichtung mit einem oder mehreren Modellen, Formrahmen und Füllrahmen geschüttet oder pneumatisch eingebracht wird und nachfolgend mittels einem Verdichtungsgeber, bestehend aus einer Druckluft-oder Verbrennungskraft-impuiseinrichtung oder einer Preß-und / oder Rüttelvorrichtung verdichtet und dabei der gesamte oder überwiegende, im Füllrahmen vorhandene Formsand in den Formrahmen bewegt wird.

[0002] Die Festigkeit von Gießereiformstoffen, insbesondere bentonitgebundener Sandformen, wird durch Verdichten des lose geschütteten oder pneumatisch in den Formrahmen eingebrachten Formsand erreicht. Zu den wichtigsten Verdichtungsprinzipien zählen das Rütteln, Rüttel pressen, .Saug-und Schießpressen, Hochdruckpressen und seit einigen Jahren verstärkt das Impulsverdichten. mit Druckluft oder Verbrennung zündfähiger Gasgemische.

[0003] Die steigenden Qualitätsansprüche an die technischen Gußstücke, hier sei beispielhaft der zunehmend komplizierter werdende Automobilguß genannt, stellen steigende Anforderungen an die Qualität der Sandform. Insbesondere werden hohe Maßgenauigkeit und Oberflächengüte verlangt, die nur mittels gleichmäßig verdichteter Sandformen mit gleichmäßiger Dichte-und Festigkeitsverteilung innerhalb des Formballens gewährleistet werden können. Hier stehen jedoch bei allen Verdichtungsverfahren tiefgreifende Schwierigkeiten entgegen, die durch die schlechte Fließfähigkeit tongebundener Gießereiformsande und die zum Teil sehr erheblichen Höhen-und Volumenunterschiede der eingeformten Modelle begründet sind. Hinzukommt, daß Modellplatten aus Wirtschaftlichkeitsgründen immer dichter mit Modellen belegt werden und damit auch der Abstand zwischen den einzelnen Modellen und zwischen diesen und der Formkastenwand geringer wird. Damit ist es für den Formsand zunehmend schwieriger, die zwischenliegenden Räume mit ausreichendem Verdichtungsdruck auszuformen und an diesen Stellen ausreichende Festigkeiten zu entwickeln. Heutige Formmaschinen können zwar sehr hohe Verdichtungsdrücke leisten, ohne aber damit auch eine gleichmäßige Formverdichtung zu erreichen. Es kommt häufig vor, daß im Gegenteil mit steigendem Verdichtungsdruck der Maschine die Ungleichmäßigkeit der Packungsdichte der Sandkörner und damit auch die der Formfestigkeit in ein-und derselben Sandform zunehmen. Ursachen sind die bei hohen Verdichtungsdrücken im Formsand über großflächigen und stark stauenden Modellen verstärkt auftretenden Seitenkräfte, die zur Propfenbildung, das sind hochverdichtete Sandbrücken über den zwischenliegenden Formbereichen führen und den Zutritt von Formstoff und Verdichtungsdruck in die spaltenförmigen Bereiche erschweren. Damit wird insbesondere auch die Randverdichtung zwischen den Modellen und der Formkastenwand behindert, weil in dieser ringsumlaufenden Zone der Sandform der Verdichtungswirkdruck infolge der Reibung des Sandes an der Formwand ohnehin abgeschwächt ist. Dann findet der Sandballen im Formkasten nicht ausreichend Halt, was zu überaus gefürchteten Versatzerscheinungen führt. Tiefliegende Ballenteile sind häufig derart schlecht ausgeformt, daß sie bereits während des Modellziehens abreißen oder beim späteren Abguß . nachgeben und Maßungenauigkeiten am Gußstück verursachen. Auch sind weitere Fehler, wie Kantenabrieb, Erosion und Penetration die Folge.

[0004] Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, Verfahren und Vorrichtungen zum Verdichten von Gießereiformstoffen zu schaffen, bei der die Verdichtungsgleichmäßigkeit innerhalb einer Sandform und damit auch die Gußstückqualität durchgreifend verbessert wird.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Verdichten von Gießereiformstoffen, wobei der Formstoff in eine Formeinrichtung aus Modelleinrichtung mit einem oder mehreren Modellen, Formrahmen und Füllrahmen geschüttet oder pneumatisch eingebracht wird und nachfolgend mittels einem Verdichtungsgeber, bestehend aus einer Druckluft-oder Verbrennungskraft-Impulseinrichtung oder einer Preß-und / oder Rüttelvorrichtung verdichtet und dabei der gesamte oder überwiegende, im Füllrahmen vorhandene Formsand in den Formrahmen bewegt wird, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß während der Verdichtung in örtliche Bereiche des sich verdichtenden Formstoffes ein expandierendes Gas eingebracht wird und dort Zonen verminderter Packungsdichte des Formstoffes geschaffen werden und im weiteren Verlauf der Verdichtung die Bereich vermindeter Packungsdichte beseitigt werden und die Packungsdichte den übrigen Bereichen gegenüber angeglichen wird.

[0006] Durch die erfindungsgemäß Lösung wird erreicht, daß in partiellen, vorherbestimmbaren Bereichen des Formstoffes Lockerbereiche aufgebaut werden, die während der Verdichtung des Formsandes zur Verbesserung der Formsandbeweglichkeit führen.

[0007] Abhängig von der Art, Menge, räumlichen Anordnung, Wirkungsrichtung und zeitlichen Einwirkung des Druckgases und gegebenenfalls weiterer Faktoren, die sich steuern lassen, lassen sich nach der Erfindung im Formsand sehr unterschiedliche Dimensionen verminderter Packungsdichte erreichen, die als zwei Arten bezeichnet werden können:

Nach der ersten Art wird in diesen locker gehaltenen Bereichen während der Verdichtung die hohe Packungsdichte und damit das Verkleben der Formsandteilchen stark vermindert. Der Sand wird, wie auf einem Luftkissen gleitend, den besonders unterversorgten Bereichen oder schwierig zugängigen Bereichen im Formrahmen zugeführt. Damit wird auch erreicht, daß sich keine geschlossene Verdichtungsfront aufbauen kann, die dann stellenweise offenbleibt. Auch wird der Aufbau der gefährlichen Sandbrücken über tiefliegenden Formballenbereichen in oder neben Modellen weitgehend verhindert. Gleichzeitig wird erreicht, daß die Brückenbildung von Anfang an vermieden oder bereits entstandene Brücken wieder zerstört werden und dadurch die gleichmäßige Versorgung der tiefliegenden Formballenbereiche mit Sand und Druck und damit die Vergleichmäßigung der Festigkeitsverteilung im gesamten Formballen erreicht wird.

[0008] Nach der zweiten Art wird das expandierende Gas in solcher Konzentration in partielle oder ausgewählte Bereiche des Formsandes eingebracht oder zur Wirkung gebracht, daß explosionsartig Löcher geschaffen werden und somit das Druckgas den Sand fördert und zufolge des dabei ausgeübten Druckes auch vorverdichtet. Nach der Erfindung sind somit bei der zweiten Art im Formsand an Stellen, in denen die übliche Verdichtung durch den von oben und außen einwirkenden Verdichtungsgeber erschwert ist, kleine "Vorverdichter" vorhanden.

[0009] _. Es sind jedoch auch Modifikationen zwischen beiden Arten verminderter Packungsdichte möglich. So wird eine in den Formsand eingeleitete Druckluft a bhängig von deren Stärke, Art der Einbringung und Einwirkungszeit abgrenzbare Lockerbereiche schaffen. Auch durch ein brennbares oder verbranntes Gas lassen sich begrenzbare Lockerbereiche schaffen. Sofern dieses in starker örtlicher Konzentration in den Formsand eingeleitet und sofort gezündet wird, dann werden im Formsand explosionsartig stark ausgeprägte Löcher als zweite Art vermindeter Packungsdichte erhalten und somit der Sand durch das Druckgas im Sand transportiert und verdichtet.

[0010] Sofern jedoch das verbrennbare Gemisch, beispielsweise Benzin, so in den Formsand eingebracht wird, daß es sich zunächst in gewisser Weise verteilt und erst dann gezündet wird, dann erfolgt eine nur schwache Verbrennung mit dem Ergebnis, daß die Sandkörnchen voneinander abheben und der Formstoff somit in einen verbessert fließfähigen Zustand gelangt.

[0011] Die Art und Menge des brennbaren oder verbrannten Gemisches, der Ort der Einbringung und der Wirkung, insbesondere auch der zeitlichen Wirkung, läßt somit vorherbestimmbare Bereiche des Lockerungszustandes und somit entsprechender Fließfähigkiet des Formsandes schaffen.

[0012] Zusätzlich zu diesen Maßnahmen kann dem expandieren Gas innerhalb des Formsandes eine die Fließfähigkeit des Formsandes bestimmende Richtung gegeben werden. So wird in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung als besonders vorteilhafte Maßnahme vorgeschlagen, daß dem expandierenden Gas innerhalb des Formsandes eine Einströmrichtung gegeben wird, die eine dem Schwierigkeitsgrad der Modellbelegung oder Modellausführung entsprechende Bewegungsrichtung des Formsandes begünstigt.

[0013] Es ist ein entscheidendes Merkmal der Erfindung, daß die Lockerbereiche nur kurzzeitig bestehend und im Verlaufe, jedenfalls bis zum Ende des Verdichtungsvorganges wieder beseitigt sind. Andernfalls würden im Innern des Formballens wiederum Verdichtungsungleichmäßigkeiten verbleiben.

[0014] Die erfindungsgemäße Lösung, während der Verdichtung durch den Verdichtungsgeber durch ein Gas in dem sich verdichtenden Formsand ausgewählte Zonen verminderter Packungsdichte zu - schaffen, ist bei den verschiedenen Arten der bekannten Verdichtungsgeber möglich. Sofern der Verdichtungsgeber aus einer Luftdruck-Impulseinrichtung besteht, dann ist es in den meisten Fällen vorteilhaft, als expandierendes Gas zur Schaffung der lockeren Bereiche im Formsand Druckluft zu wählen und diese, wenn möglich, von der Druckluft des Verdichtungsgebers abzuleiten. Sofern somit der Verdichtungsgeber ein Gas ist oder mit einem solchen betrieben wird, dann soll vorteilhaft auch das in den Formsand einzuleitende Gas zur Schaffung der Lockerzonen artgleich sein. Es kann somit, sofern der Verdichtungsgeber aus einer Verbrennungskraft-Impulseinrichtung besteht, auch zur Schaffung der lockeren Bereiche im Formsand eine Verbrennungskraft-Impulseinrichtung vorhanden sein.

[0015] Es können die lmpulseinrichtungen zur Schaffung der Lockerbereiche im Formsand von den Impulseinrichtungen zur Verdichtung des Formsandes abgeleitet sein. Dies hat den Vorteil, daß die Zeitpunke ihrer Wirkung genau einander abgestimmt werden können, weil, wie vielfach vorerwähnt, die lockeren Bereiche im Formsand nur in dem Zeitraum der Verdichtungsarbeit geschaffen und am Ende der Verdichtungsarbeit nicht mehr vorhanden sind.

[0016] Sofern als Verdichtungsgeber eine Preß-und / oder Rüttelvorrichtung angewendet wird, dann ist es in vielen Fällen vorteilhaft, als expandierendes Gas Druckluft zu verwenden, weit die Druckluft in der Regel auch zum Antrieb der Preß-und / oder Rüttelvorrichtung dient und, da das Pressen und Rütteln sich über einen Zeitraum von einigen Sekunden erstreckt, durch Anwendung von Druckluft die Lockerbereiche im Formsand während der Verdichtung über den entsprechend hier längeren Zeitraum der Verdichtung erhalten werden.

[0017] Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt.

[0018] Es zeigen:

Figur 1 einen vertikalen Schnitt einer Formeinrichtung,

Figur 2 einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Formeinrichtung,

Figur 3 einen vertikalen Schnitt durch eine weiterhin abgewandelte Formeinrichtung,

Figur 4 einen Teilausschnittt des Formrahmens mit Luftdruckkammer,

Figur 5 die Seitenansicht eines Druckluft-Verteilers im Formsand,

Figur 6 einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Formeinrichtung,

Figur 7 einen horizontalen Schnitt durch einen Füllrahmen mit Explosionskammern,

Figur 8 einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Formeinrichtung,

Figur 9 einen horizontalen Schnitt durch einen Formrahmen und Druckgasleitung,

Figur 10 einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Formeinrichtung.

[0019] Die in Figur 1 beispielhaft beschriebene Druckluft-Impulsformmaschine besteht aus der Modellplatte 1 mit einem oder mehreren Modellen 2, dem Formrahmen 3, dem aufsitzenden Füllrahmen 4, in der erfindungsgemäßen Ausführung als Doppelrahmen mit einer ringsumlaufenden Innenwand 5. Innenwand 5 ist mit Längsschlitzen 6 versehen, kann aber in anderer Ausführung auch mit einer Vielzahl von Bohrungen perforiert ausgeführt sein. Der Formraum wird. .durch den Druckkammerboden 7 abgeschlossen. Ein großflächiger Durchlaß 8 für das impulsauslösende Medium ist in Ruhestellung mit einem großflächigen Ventil 9, das in diesem Beispiel als einfaches Tellerventil angenommen ist, durch eine pneumatisch oder hydraulisch _wirkende Anpreßvorrichtung 10 luftdicht verschlossen. Die Druckkammer 11 ist durch das Gehäuse 12, in das die Druckluftzuleitung 13 mündet, gebildet. Der Druckluftstrom 14 entstammt der Druckluftversorgung der Gießerei oder einer besonderen Kompressorenstation.

[0020] In der Druckkammer 11 sind vor Auslösen des Verdichtungsvorganges zum Beispiel 3 bis 5 bar Druck gespeichert. Das Tellerventil 9 wird durch Auslösen der Anpreßvorrichtung 10 hochgerissen. Die Druckluft schläft in wenigen Millisekunden auf den Formrücken 15. Der lose geschüttete Formsand 16 wird zunächst im Bereich 17 des Formrückens durch den Luftschlag zusammengeschoben und dort bereits erheblich verdichtet. Diese Verdichtungsfront 17 wird durch den ständig fortwirkenden Verdichtungsdruck 18 verstärkt, bis sie im Augenblick des Aufschlagens auf Modell 2 und Modellplatte 1 durch Rückstau des Formstoffes zur Endverdichtung führt. Aus diesem Ver dichtungsablauf ist der besondere Nachteil der Formsandverdichtung auf Impulsformmaschinen zu erkennen, indem nämlich die durch den Luftschlag bereits erheblich vorverdichtete Verdichtungsfront 17 beim Auftreffen auf das Modell 2 wieder aufgebrochen werden muß, damit die kritischen Ausformbereiche 19 überhaupt mit Sand und dem erforderlichen Druck zu seiner Verdichtung versorgt werden können. Das Aufbrechen vernichtet wertvolle Verdichtungsenergie und führt zudem zum Aufbau von absperrenden Sandbrücken 20, die das Ausformen der Ballenbereiche 19 zusätzlich erschweren. So kommt es, daß an der verdichteten Sandform direkt über dem Modell 2 beispielsweise 30 N/cm² Druckfestigkeit gemessen werden, in den unterversorgten Bereichen 19 hingegen nur 5 N/cm². Diese krassen Dichte-und Festigkeitsunterschiede sind der Qualität des späteren Gußstückes äußerst abträglich.

[0021] Während der Verdichtung wird Druckluft oder ein anderes expandierendes Gas gezielt in solche Bereiche des verdichteten Formsandes eingeleitet und im Inneren des Formballens dort Lockerbereiche aufgebaut und aufrechterhalten, wo sie in besonderem Maße zur Verbesserung der Formsandbeweglichkeit während der Verdichtung beitragen können. In diesen locker gehaltenen Bereichen wird während der Verdichtung das Verkleben der Formsandteilchen verhindert. Der Sand wird wie auf einem Luftkissen gleitend den besonders unterversorgten Bereichen 19 zugeführt. Damit wird auch erreicht, daß sich keine geschlossene Verdichtungsfront 17 aufbauen kann, die dann offen bleibt und damit auch den Aufbau der gefährlichen Sandbrücken 20 weitgehend verhindert.

[0022] Nach dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 dringt die komprimierte Luft sofort nach Öffnen des Ventils 9 -durch Pfeile 21 angedeutet -in den Zwischenraum des doppelwandigen Füllrahmens 4 und 5 ein und über die Schlitze 6 ringsumlaufend seitlich in den Formsand. Nahe der gesamten Innenwand des Füllrahmens 5 wird der Sand während des überwiegenden Teils der Verdichtung locker gehalten, wobei die Wandreibung nahezu ausgeschaltet bleibt. Entlang dieses Lockerbereiches gleitet der Sand -wie durch Pfeile 22 angedeutet -verstärkt in die kritischen Randbereiche 19, wo es zu erheblich verbesserten Festigkeiten kommt.

[0023] Der Formrücken bewegt sich als Folge der Verdichtung aus der Position 15 in die Position 23. Der Sand gerät somit am Ende des Verdichtungsweges aus dem Wirkbereich der Einblasschlitze heraus und kann damit durch den anhaltend wirkenden Verdichtungsdruck 18 letztendlich dichtgedrückt werden. Im Formballen eventuell verbliebene Lockerbereiche werden beseitigt. Es ergibt sich, daß die Vorrichtungen zur Auflockerung zu Verdichtungsbeginn oder während der Verdichtung in den Sand hineinragen, gegen Ende der Verdichtung jedoch 'freigelegt oder auf andere Weise wirkungslos gemacht sind.

[0024] Für den Erfolg der Vorrichtungen ist eine genaue Abstimmung der Große und Ausdehnung der Lockerbereiche auf die Gegebenheiten der Gußproduktion notwendig. Die Ausdehnung der ringsumlaufenden Lockerzone 24 wird u. a. durch die Viskositäts des Druckgases, den Druck und die Schlitzbreite bestimmt. Die Schlitzbreite kann nach dem Schwierigkeitsgrad der Modell belegung 2 und der Höhe des Formkastens 3 bestimmt oder verändert werden. Die Schlitzbreiten sollen zum Beispiel für den Durchtritt der heißen Brenngase der Verbrennungskraft-Impulsformmaschine sehr viel enger ausgebildet sein als für die kalte Luft einer Druckluft-Impulsformmaschine. Unangemessen breite Schlitze könnten das Gas zu weit in den Formballen hineinpressen und die gesamte Form zerstören.

[0025] Um die Ausbreitung der Lockerzonen, insbesondere in kleineren Sandformen, sicher begrenzen zu können, haben sich besondere Umlenkvorrichtungen für den eindringenden Gasstrom als wirkungsvoll erwiesen. Bei kleineren Sandformen sollte das Lockerungsmedium weniger in die Formballenmitte gerichtet sein, als vielmehr auf eng begrenztem Raum entlang der Füllrahmenwand als Druckluftschleier geführt werden. Eine derartige Anordnung zur Strömungslenkung ist in Figur 2 dargestellt.

[0026] Der Füllrahmen 4 ist auch in diesem Beispiel doppelwandig ausgeführt. Die Innenwand 25 besteht aus einem ringsumlaufenden, dichten Bauteil und weist an ihrem unteren Rand einen ringsumlaufenden Spalt 26 auf. Das zwischen den Wänden 4 und 25 einströmende Gas 15 wird durch eine ebenfalls ringsumlaufende Umlenkleiste 27, die mit den Teilen 4 und 25 starr verbunden ist, in einer verhältnismäßig schmalen Zone -wie durch Pfeile 28 gezeigt -an der Wand 25 eng anliegend nach oben gerichtet geführt. Der Wirkbereich dieser Anordnung kann durch die Spaltbreite zwischen Wand 25 und Umlenkleiste 27 recht genau eingestellt werden. Auch bei dieser Anordnung ist sicherzustellen, daß der Formrücken 23 nach der Verdichtung möglichst nahe oder auch unterhalb der Oberkante der Umlenkleiste 27 zu liegen kommt.

[0027] Versuche haben gezeigt, daß kalte Druckgase, wie Druckluft, gelegentlich nicht schnell genug über die Oberkante der Innenwand 25 in den Zwischenraum zum Füllrahmen 4 einfließen können und die Auflockerungswirkung nicht früh genug beginnt. Dann haben innerhalb des Formballens bereits die nachteiligen Vorverdichtungen eingesetzt, was sich in einer verminderten Ausförmgüte der kritischen Formbereiche 19 äußert. Diesem Nachteil kann in einigem Ausmaß durch Vergrößerung des Einlaßspaltes zwischen Oberkante der Innenwand 5 oder 25 und dem Druckkammerboden oder auch durch eine Schrägstellung der Innenwand 25 begegnet werden, so daß das durch die Ventilöffnung 8 einströmende Gas einen leichteren Zutritt 21 hinter die Innenwand 25 findet.

[0028] Insbesondere bietet das erfindungsgemäße Verfahren weitere Möglichkeiten die sich für eine recht genaue zeitliche Steuerung der Auflockerungsvorgänge eignet. Eine entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Figur 3 dargestellt.

[0029] Die Vorrichtung nach Figur 3 arbeitet mit getrennten Druckluftzuführungen für den Verdichtungsdruck 18 und dem Auflockerungsdruck 29. Das zur örtlich begrenzten Auflockerung der Forminnenbereiche benötigte Druckgas wird über das Schnellventil 30 der Ringleitung 31 zugeführt. Diese Anordnung zeichnet sich durch eine hohe Anpassungsfähigkeit an wechselnde Betriebsbedingungen aus. So kann der Auflockerungsdruck bereits kurz vor Beginn der Impulsverdichtung aufgebracht werden. Die Auflockerungsluft kann zum Beispiel dem Druckkessel entnommen werden, so daß beide Luftdrücke identisch sind. Während der Verdichtung steigt der Verdichtungsdruck 18 biz zur Höhe des Lockerungsdruckes in der Ringleitung 31 an, so daß die Druckdifferenze im Verlaufe der Verdichtung ständig kleiner und schießlich Null wird. Damit kann die Lockerungswirkung gegen Verdichtungsende aufgehoben werden, was sich in bestimmten Einsatzfällen als vorteilhaft herausstellt.

[0030] Das Beispiel einer Druckluft-Impulsverdichtung nach Figur 3 ist für eine ringsumlaufende doppelte Düsenreihe und zusätzliche Bläser ausgelegt, die sich bei großen Sandformen bewähren. Zusätzliche Bläser sind insbesondere dann von Vorteil, wenn mit mehreren und recht hohen Modellen wie in Figur 3 dargestellt, gearbeitet werden soll. Auch tiefe Taschen in Modellen, die in Zentralbereichen der Modellplatte 1 angeordnet sind, können mittels zusätzlich wirkender Bläser besser ausgeformt werden.

[0031] Der Bläser 32 ist in der hier vorgeschlagenen Ausbildung mit einer Umlenkvorrichtung 33 versehen, die einen zylindrischen Wirkbereich 34 nach oben gerichtet bedingt. Es können jedoch auch weitere Ausführungsformen gewählt werden mit anderen Wirkgeometrien und Wirkstärken. Die jeweilig optimale Ausführung ist den Betriebserfordernissen anzupassen. Der Bläser 32 kann, wie in dem Ausführungsbeispiel Figur 3 vorgeschlagen, mit der Ringleitung 31 verbunden oder auch eine separate Druckluftversorgung mit eigener Steuerung aufweisen. Insbesondere können durch die Verwendung mehrerer Schnellventile die Wirkzeiten der verschiedenen Lockerungsvorrichtungen sehr kurz und auch gestaffelt arbeitend vorgesehen werden.

[0032] Figur 3 läßt erkennen, daß die Hauptbewegungsrichtungen 22 des Formsandes während der Verdichtung durch Art und Lage der verschiedenen Lockerungsvorrichtungen beeinflußt und damit eine durchgreifend verbesserte Verdichtungsgleichmäßigkeit erreicht werden kann.

[0033] Die nach Figur 1 bis 3 vorgeschlagenen Vorrichtungen befinden sich im Bereich des Füllrahmens und sind mit diesem verbunden. Diese Bauart hat sich für viele Anwendungsfälle als ausreichend erwiesen, weil erkannt wurde, daß die Verdichtungsschwierigkeiten bereits zu Verdichtungsbeginn und somit insbesondere im Bereich des Füllrahmens vorprogrammiert werden. Es kann sich jedoch auch im Einzelfall und insbesondere bei Einsatz hoher Sandformen als zweckmäßig erweisen, den Wirkbereich der Lockerungsvorrichtungen bis in das Oberteil des Formrahmens 3 zu erweitern.

[0034] Figur 4 zeigt, daß die Ringleitung 31, die Luftdruck führt, in Kanäle 35, 35a mündet, die schräg nach oben gerichtet sind.

[0035] Figur 5 zeigt einen Druckluftverteiler, bestehend aus einem Zylinder, in den die Leitung 32 einmündet und der an seiner zylindrischen Wandung mit zahlreichen Durchbrechungen 36, 36a und so weiter versehen ist.

[0036] Die hier beschriebenen Lockerungseinrichtungen wurden am Beispiel einer Luftdruck-Impulsformmaschine erläutert. Es liegt jedoch im Sinne der Erfindung, derartige Vorrichtungen auch auf anderen Maschinen, wie z. B. RütteI-oder Schieß-Preß-Formmaschinen einzusetzen. Kräftige Druckluftstöße in das Innere einer preßverdichteten Sandform während des Verdichtungsvorganges haben eine erhebliche Vergleichmäßigung der Formeigenschaften gezeigt. Eine solche Preßformmaschine ist in Figur 6 dargestellt. Sie hat eine Preßplatte 37, die durch eine Kolbenstange 38 auf den im Füllrahmen und in Formrähmen befindlichen Formsand in angegebener Pfeilrichtung 39 gepreßt wird und somit die Verdichtung auf mechanischem Wege erreicht.

[0037] Die Ringleitung 31 führt ein verbrennbares Gas, das über die Zuleitungen 40 in den Formstoff geleitet und innerhalb des Formstoffes gezündet wird. Es können entsprechende Rückschlagventile vorhanden sein.

[0038] Figur 7 zeigt die Lösung; daß über den Umfang des Füllrahmens 4 verteilt zylindrische Kammern 41, 41a, 41b usw. vorhanden sind, in die expandierbare Gemische eingebracht werden. Sie werden entweder innerhalb dieser zylindrischen Kammern gezündet oder durch die Kanäle 35, 35a in den Formsand geleitet und durch an der Innenwandung des Füllrahmens vorhandene Zündkerzen 42, 42a gezündet. Abhängig von der Art des verbrennbaren Gases, deren Zuführung, Konzentration und Zeitpunkt der Zündung kann der Lockerzustand des im nahen Bereich befindlichen Formsandes bestimmt werden. So können, wie in Figur 7 dargestellt, ausgeprägte Löcher 43, 43a erhalten werden.

[0039] Die Verdichtung mit einer Press-und/oder Rüttelvorrichtung hat in vielen Fällen den Vorteil, daß, weil der Verdichtungsvorgang einige Sekunden beträgt, auch der Lockerzustand während der Verdichtung ent sprechend einige Sekunden betragen kann und somit entsprechend einfach steuerbar ist.

[0040] Figur 8 zeigt die Lösung, daß der Füllrahmen 4 zumindest in seinem unteren Bereich doppelwandig ausgebildet ist. Nach Figur 8 hat er die Außenwandung 4' und die Innenwandung 4": In seinem unteren Bereich ist die Wandung 4" mit Kanälen 35 versehen, die nach unten gerichtet sind und entsprechend nach unten gerichtete Gas-Druckimpulse geben. Nach dem Ausführungsbeispiel in Figur 8 ragt der untere Bereich des doppelwandigen Füllrahmens keilartig in den Formrahmen 3 hinein, so daß nach der Fertigstellung der Sandform und der Entfernung des Füllrahmens 4 an der Innenwand des Formrahmens im oberen Bereich ein. keilförmiger Spalt verbleibt. Dieser keilförmige Spalt ist ohne Nachteil für die Gießform. Er bringt sogar den Vorteil, daß während oder nach dem Gießen die entstandenen Gase leichter aus dem Formsand abziehen können.

[0041] In dem vertikalen Bereich der inneren Wandung 4" des Füllrahmens sind ebenfalls Durchlaßöffnungen 35a und 35b vorhanden, die das Pressen des Formsandes durch den Preßstempel 37 begünstigen, weil im Bereich dieser Auslaßöffnungen durch das expandierende Gas die Formsandpartikel eine geringe Packungsdichte erhalten und entsprechend sehr fließfähig sind.

[0042] Figur 8 zeigt weiterhin, daß in der Wandung des Formrahmens 3 Durchlaßöffnungen 44, 44a vorhanden sind, die nach unten weisen und somit nach unten gerichtete Gasdruckimpulse geben, die in den Spalt zwischen den Modellen 2 und Innenwandung des Formrahmens geführt sind. Diese Gasimpulse können so bemessen sein, daß sie die Gleitfähigkeit des Formsandes stark verbessern. Sie können aber auch so bemessen sein, daß diese Gasimpulse den Formsand transportieren und dabei zugleich eine Vorverdichtung geben. Danach wird zusätzlich zu dem Verdichtungsgeber 37, der von oben und außen auf den Formsand einwirkt, im nahen Bereich der Modelle an - schwierig erreichbaren Stellen ein zusätzlicher Transport des Formsandes und zugleich dessen Vorverdichtung erreicht. Auch hier sei bemerkt, daß diese Vorverdichtung in der Nähe des Modells beendet ist, bevor der gesamte, von dem Verdichtungsgeber ausgeübte Verdichtungsenddruck erreicht bzw. abgeschlossen ist. Die Durchlaßöffnungen 44 werden mit dem Druckgas versorgt durch hohle Leisten 45 und 45a, uhd über hohle Stempel 46 und 46a in den angegebenen Doppelpfeilrichtungen 47 und 47a im Akt der Formherstellung bewegt sind, damit während der Verdichtung durch den Verdichtungsgeber Gasimpulse die vorerwähnten Vorverdichtungen im nahen Bereich des Modells durchführen.

[0043] Die Figur 9 zeigt im linken unteren Bereich, daß eine abgewinkelte, ein Gas führende hohle Leiste 49 an den Ecken des Formsandes Anwendung findet, damit im Bereich der Ecken angeordnete Durchlaßöffnungen 48, 48a ein expandierendes Gas in den Formsand einleiten können, weil gerade in den Ecken des Formrahmens die Formsandbewegung bei bisherigen Verdichtungsarten sehr schwierig ist. Die abgewinkelte Hohlleiste 49 ist ebenfalls in angegebener Doppelpfeilrichtung 50 an den Formrahmen 3 anpreßbar und von diesem wegzuziehen.

[0044] Figur 10 zeigt die Lösung, daß der Füllrahmen ebenfalls hohlwandig ausgebildet ist und somit eine Druckkammer bildet und damit prinzipiell die in Figur 8 dargestellte Ausbildung hat. Die Innenwandung 4" erweitert sich in Richtung von oben nach unten stark konisch. Dadurch wird erreicht, daß bei der Verdichtung des Formsandes durch den dargestellten Impuls-Verdichtungsgeber bei der Verdichtung und somit Wanderung des Formsandes von dem Füllrahmen in den Formrahmen zusätzlich zu der Auflockerung durch Druckgaseinwirkung eine Auflockerung durch die Erweiterung des Formraums im Füllrahmen erfolgt. Die Kombination der Verminderung der Packungsdichte während des Verdichtens zur Formgebung durch den sich erweiternden Formraum und zugleich in den Formsand eingeleitetes Druckgas ist besonders vorteilhaft.

Ansprüche

1. Verfahren zum Verdichten von Gießereiformstoffen, wobei der Formstoff in eine Formeinrichtung aus Modelleinrichtung mit einem oder mehreren Modellen, Formrahmen und Füllrahmen geschüttet oder pneumatisch eingebracht wird und nachfolgend mittels einem Verdichtungsgeber, bestehend aus einer Druckluft-oder Verbrennungskraft-Impulseinrichtung oder einer Preß-und / oder Rüttelvorrichtung verdichtet und dabei der gesamte oder überwiegende, im Füllrahmen vorhandene Formsand in den Formrahmen bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Verdichtung in örtliche Bereiche des sich verdichtenden Formstoffes ein expandierendes Gas eingebracht wird und dort Zonen verminderter Packungsdichte des Formstoffes geschaffen werden um im Verlaufe, jedenfalls im wesentlichen am Ende der Verdichtung die Bereiche verminderter Packungsdichte beseitigt werden und die Packungsdichte den übrigen Bereichen gegenüber angeglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das expandierende Gas im Formsand Zonen mit Lufteinschlüssen geschaffen werden, deren Stärke über die der benachbarten Bereiche hinausgehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das expandierende Gas im Formsand Zonen mit ausgeprägten Hohlräumen geschaffen werden und durch das Gas der Formsand transportiert und vorverdichtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als expandierendes Gas in den Formsand Druckluft eingeleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das als expandierendes Gas in den Formsand ein brennbares oder ein verbranntes Gemisch aus beispielsweise Erdgas-Luft-bzw. Sauerstoff-Azythylen-Luft-bzw. Sauerstoff oder Benzin-Luft-bzw. Sauerstoff eingeleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare Gemisch in einem druckdichten Behälter oder mehreren druckdichten Behältem außerhalb des Füll-und / oder Formrahmens gezündet und das dadurch erhaltene Druckgas in den Formsand geleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare Gemisch in den Formstoff eingebracht und unmittelbar danach im Formstoff durch Zündung zur Verbrennung gebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß dem expandierenden Gas innerhalb des Formsandes eine vorherbestimmte Einströmrichtung gegeben wird, die eine dem Schwierigkeitsgrad der Modellbelegung oder Modellausführung entsprechende Bewegungsrichtung des Formsandes begünstigt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß die durch das expandierende Gas im Formsand gebildeten Zonen mit verminderter Packungsdichte überwiegend in Zonen angebracht werden, die oberhalb der Zwischenräume zwischen dem Modell und den Formrahmen oder zwischen mehreren Modellen oder einer an einem Modell vorhandenen stark ausgeprägten Vertiefung liegen.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Formeinrichtung, die aus einer Modellplatte und daran angebrachten Modellen, einem die Modelle umgebenden Formrahmen und einem oberhalb des Formrahmens angeordneten Füllrahmen und einer oberhalb des Füllrahmens angeordneten Verdichtungsgeber besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllrahmen und / oder der Formrahmen mit Öffnungen zum Einleiten eines Druckgases in den Formsand versehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Füllrahmen ein Innenrahmen angeordnet ist, der den Formsand aufnimmt, die Außenfläche des Innenrahmens zur Innenfläche des Füllrahmens einen Abstand hat und dadurch ein Gaskanal gebildet ist, weiterhin die Wandung des Innenrahmens mit einer Öffnung oder mehreren Öffnungen versehen ist, die den Gasdruck in den im Füllrahmen befindlichen Formsand leitet bzw. leiten.-12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Innenrahmens mit siebartigen Druchbrechungen versehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenrahmen an seiner Unterseite mit einer im wesentlichen umlaufenden Öffnungen und einer Leitfläche versehen ist, die das expandierende Gas in den Formsand in Richtung nach oben leitet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 mit einem Verdichtungsgeber, bestehend aus einer Druckiuft-oder Verbrennungskraft-Impulseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal zwischen dem Füllrahmen und dem Innenrahmen mit dem einen Gasdruck erzeugenden Verdichtungsgeber verbunden ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllrahmen und / oder der Formrahmen außen von einer druckdichten, ein Gas führenden Kammer belegt sind, die vielfache, durch die Wandungen des Rüllrahmens und i oder Formrahmens führende Leitungen aufweist, die in den Formsand münden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die das Gas führende Kammer durch eine mit dem Takt der Formherstellung gesteuerte Anpreßvorrichtung an die mit Durchlaßöffnung versehene Wandung des Füll-und oder Formrahmens anpreßbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die von den ein Gas führenden . Kammern ausgehenden Abzweigungen bzw. Durchlaßöffnungen in den Wandungen des Füllrahmens und / oder Formrahmens in mehreren Höhenlagen angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Füllrahmen und gegebenenfalls in den Formrahmen von oben eine Leitung oder mehrere Leitungen münden, die ein Gas führen und in ihrem unteren Bereich mit einer Auslaßöffung oder mehreren Auslaßöffnungen versehen ist bzw. sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Auslaßöffnung mit einer Umlenkeinrichtung versehen ist, die das Gas seitlich nach außen oder nach oben richtet.

20 Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung aus einem nach oben offenen Napf besteht, in die die Leitung mündet. -

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung aus einem Hohlzylinder besteht, in die die Leitung mündet und dessen zylindrische Wandung mit zahlreichen Auslaßöffnungen versehen ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllrahmen in seinem unteren Bereich und seiner Innenseite eine vorzugsweise umlaufende Gas-Druckkammer aufweist, die nach unten gerichtete Auslaßöffnungen aufweist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Innenseite des Formrahmens angeordnete Druckkammer mit den nach unten gerichteten Auslaßöffnungen in den Formrahmen hineinragt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllrahmen über seine Höhe hohlwandig ausgebildet ist und die inneren Wandungen, vorzugsweise über deren Höhe verteilt, in den Formsand mündende Durchlaßöffnungen für das Druckgas haben.

25. Vorrichtung nach Anspruch 10 und gegebenenfalls nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß sich die inneren Wandungen des den Formsand aufnehmenden Füllrahmens in Richtung von oben nach unten konisch erweitern.

Zeichnung