Verfahren zum Verdichten von Formsand

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von Formsand mit einem Formkasten, welcher auf einer mit einem Modell versehenen Modellplatte aufgesetzt ist, die mit Luftdurchtrittsausnehmungen versehen ist, wobei der Formsand nach losem Einfüllen in den Formkasten kurz­zeitig mit Druckluft beaufschlagt und anschließend mittels einer Presse verpreßt wird.

[0002] Bei einem bekannten Verfahren zum Verdichten von Form­sand erfolgt nach dem losen Einfüllen des Formsandes in den Formkasten eine kurzzeitige, impulsartige Beauf­schlagung mit Druckluft. Durch den auf diese Weise her­vorgerufenen Luftstrom wird auf jedes einzelne Sandkorn eine nach unten gerichtete Druckbelastung aufgebracht, welche zu einer Bewegung der jeweiligen Sandkörner führt. Auf diese Weise wird die Packungsdichte des Sandes in Strömungsrichtung dadurch erhöht, daß sich die Sandkörner gegeneinander anlegen. Da durch eine steigende Packungsdichte die Gasdurchlässigkeit des Sandes verringert wird, ist die durch die impulsartige Beaufschlagung mit Druckluft hervorgerufene Verdichtung des Sandes auf bestimmte Bereiche des Sandes und auf eine bestimmte Sanddickenschicht begrenzt. Diese Begren­zung hängt von der Art und Körnung des Sandes sowie von der Gestaltung des Modells ab. Da bei dem bekannten Ver­fahren die durch die impulsartige Druckbeaufschlagung hervorgerufene Verdichtung des Sandes allein nicht aus­reichend ist, erfolgt anschließend ein Verpressen des Sandes mittels einer Presse. Dabei kann es sich insbe­sondere bei kompliziert gestalteten Modellen als nach­teilig erweisen, daß die anfängliche Verdichtung des Sandes bzw. Erhöhung der Packungsdichte nicht gleich­mäßig erfolgt, sondern von den Strömungsverhältnissen der Druckluft beim Durchströmen des Sandes abhängt. Die Strömungsverhältnisse werden insbesondere von der Form des Modelles sowie von der Anordnung und Lage der Luft­durchtrittsausnehmungen in der Modellplatte beeinflußt. Weiterhin spielen Inhomogenitäten des Sandes eine ent­scheidende Rolle, durch welche das Strömungsverhalten ebenfalls beeinflußt wird.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verdichten von Formsand der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und betriebs­sicherer Wirkungsweise eine wirksame Verdichtung des Formsandes ermöglicht und insbesondere zu keiner über­mäßigen Geräuschentwicklung führt.

[0004] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß während des Preßvorganges Luft durch den Sand geleitet wird.

[0005] Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Da die anfängliche, impulsartige Druckluftbeaufschlagung nur zu einer Teil­verdichtung und zu einer teilweisen Erhöhung der Packungsdichte des Sandes führt, erweist es sich ins­besondere an formkritischen Stellen der Sandform als notwendig, dort zusätzlich eine ausreichende Verdichtung des Sandes vorzunehmen. Dies erfolgte früher durch Rütteln des Sandes, was jedoch hinsichtlich der gefor­derten Umweltverträglichkeit wegen der großen Lärment­ wicklung kaum noch praktikabel ist. Bei einer nachfol­genden Verpressung des impulsartig vorverdichteten Sandes ist es kaum möglich, formkritische Stellen, beispielsweise Schrägen eines Modells, welche eine gegen Null gehende Formschräge aufweisen, im Bereich von daran anschließenden Kanten ausreichend zu verdichten. Die Ur­sache dafür liegt darin, daß sich unter dem Preßstempel eine durch die Vorverdichtung und durch die vorgegebene Geometrie bestimmte Form der Druckverteilung einstellt. Demgegenüber ist es mittels des vorliegenden Verfahrens möglich, durch alle Bereiche des Formsandes Luft durch­zuleiten, um auf diese Weise einen Druck auf die je­weiligen Sandkörner auszuüben und sie zu einer Bewegung zu veranlassen. Auf diese Weise ist es möglich, auch an sehr formkritischen Bereichen eine erhebliche Steigerung der Packungsdichte hervorzurufen. Dieser Effekt wird durch die gleichzeitige mechanische Verpressung beglei­tet, so daß die bisherigen Nachteile des mechanischen Verpressens, nämlich insbesondere eine ungenügende Druckverteilung unter dem Pressenstempel ausgeglichen werden. Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil liegt darin, daß durch das Spülen mit Luft die Feinstanteile des Formsandes in Richtung auf die Modellplatte und die auf dieser befestigten Modelle transportiert werden, wodurch sich an der Oberfläche der Modelle bzw. der Modellplatte eine sehr feinkörnige, eine hohe Packungs­dichte aufweisende Sandschicht bildet, die zu einer besonders hohen Oberflächengüte des Gutstückes führt. Ein weiterer Vorteil dieser Bewegung der Feinstanteile des Sandes liegt darin, daß während der Luftspülung in den darüberliegenden Sandbereichen zum einen die Luft­durchlässigkeit erhöht wird und zum anderen die jeweils größeren Sandkörner in eine noch dichtere gegenseitige Anlage verpreßt werden können.

[0006] Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist dadurch gegeben, daß durch die Spülung mit Luft der gesamte Sand fluidi­siert wird, d. h. der Sand zeigt ein wesentlich günsti­geres Fließverhalten, welches wiederum den Verpressungs­effekt in vorteilhafter Weise verbessert.

[0007] Eine günstige Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dadurch gegeben sein, daß die Luftdurch­leitung entweder in Form einer Luftspülung oder niedri­gem Luftdruck oder unter hohem Luftdruck erfolgt. Die Auswahl eines geeigneten Luftdruckes für die Luftdurch­leitung erfolgt in Abhängigkeit von der Art des Sandes und der Art des abzuformenden Modells. Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, den Luftdruck an die Art der Verpressung des Sandes, d.h. an die Preßdrücke sowie an die Vorschubgeschwindigkeiten der Stempel der Presse an­zupassen.

[0008] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann dadurch gegeben sein, daß die Luftdurchleitung entweder während des gesamten Preßvorgangs erfolgt oder nur während eines Teils des Preßvorgangs. In Abhängigkeit von der Form des Modells und der Art des Sandes kann es ausreichend sein, die Fluidisierungseffekte und die Bewegung der einzelnen Sandkörner nur während des Beginns der mechanischen Ver­pressung auszunutzen. Es kann sich jedoch auch als wirk­sam erweisen, die Durchleitung von Luft während des ge­samten Preßvorganges vorzunehmen.

[0009] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungs­gemäßen Verfahrens erfolgt dadurch, daß zur anfängli­chen, kurzzeitigen Druckbeaufschlagung auf den gefüllten Formkasten eine druckdichte Haube aufgesetzt wird. Durch eine derartige Haube ist es möglich, die kurzzeitige, impulsartige Druckbeaufschlagung auf den Formsand über den gesamten Formkasten gleichmäßig zu verteilen und somit möglichst gleichmäßige Strömungsverhältnisse her­vorzurufen.

[0010] Erfindungsgemäß kann die Verpressung des Sandes sowohl mittels einer Vielstempelpresse als auch mittels einer ebenen Preßplatte erfolgen. Die Auswahl eines geeigne­ten Preßwerkzeuges hängt entscheidend von der Form des Modells sowie von dem gewünschten Verpressungsgrad ab. Mittels einer Vielstempelpresse ist es auf besonders einfache Weise möglich, bestimmte Bereiche des Form­sandes gezielt stärker zu verdichten, beispielsweise Bereiche, die an Modellbereichen mit einem gegen Null gehenden Winkel der Modellschräge angrenzen.

[0011] Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfin­dungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gegeben, daß die Luftdurchleitung durch an formkritischen Stellen des Modells oder der Modellplatte angeordnete Luftdurch­trittsöffnungen erfolgt. Auf diese Weise ist es mög­lich, die durch die Druckbeaufschlagung hervorgerufe­nen Strömungsverhältnisse durch den Formsand gezielt zu beeinflussen. Es ist beispielsweise möglich, einen Groß­teil der durchgeleiteten Luft an einem bestimmten, kri­tischen Modellbereich aus dem Modellkasten abzuführen, so daß in diesem Bereich eine besonders hohe Anlagerung an Feinstanteilen des Sandes und eine besonders dichte Packung der Sandkörner erfolgt. Weiterhin ist es mög­lich, auch diese Bereiche des Formsandes zu verdichten, welche wegen der üblichen Druckverteilung unter dem Pressenstempel nicht mit einem ausreichenden Preßdruck beaufschlagt werden könnten.

[0012] Eine weitere günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gegeben, daß die Luftdurchtrittsöffnungen in Form von Spaltöffnungen ausgebildet sind. Dabei kann es sich insbesondere als günstig erweisen, wenn die Luft­ durchtrittsöffnungen eine lichte Weite aufweisen, welche geringer ist als der Durchmesser der Körner des Sandes. Durch letztere Maßnahme wird verhindert, daß Sand aus dem Formkasten in die Luftbahnen gespült wird. Durch die erstgenannte Maßnahme ist es möglich, die Luftdurch­trittsöffnungen besonders einfach und kostengünstig her­zustellen und nach dem jeweiligen Formvorgang zu reini­gen, da die Reinigung einer Vielzahl einzelner Bohrungen oder Ausnehmungen einen sehr hohen Wartungsaufwand ver­langt.

[0013] Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Durchlei­tung von Luft beschränkt, vielmehr ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, anstelle von Luft ein reagieren­des Gas durch den Formsand durchzuleiten, um beispiels­weise chemische Reaktionen in dem Formsand, die zu einer weiteren Verfestigung desselben führen, vorzunehmen. Auch ist es möglich, während des Preßvorganges den Form­sand zuerst mit Luft und dann mit einem reagierenden Gas zu durchspülen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Verdichten von Formsand in einem Form­kasten, welcher auf eine mit einem Modell versehene Modellplatte aufgesetzt ist, die mit Luftdurch­trittsausnehmungen versehen ist, wobei der Formsand nach losem Einfüllen in den Formkasten kurzzeitig mit Druckluft beaufschlagt und anschließend mittels einer Presse verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Preßvorganges Luft durch den Sand geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchleitung in Form einer Luftspülung unter niedrigem Luftdruck erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Luftdurchleitung unter hohem Luft­druck erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchleitung während des gesamten Preßvorganges erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchleitung nur während eines Teils des Preßvorgangs erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur anfänglichen kurzzeitigen Druckbeaufschlagung auf dem gefüllten Formkasten eine druckdichte Haube aufgesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpressung mittels einer Vielstempelpresse erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpressung mittels einer ebenen Preßplatte erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchleitung durch an formkritischen Stellen des Modells oder der Modell­platte angeordnete Luftdurchtrittsöffnungen erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchtrittsöffnungen in Form von Spalt­öffnungen ausgebildet sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Luftdurchtrittsöffnungen eine lichte Weite aufweisen, die geringer als der Durch­messer der Körner des Sandes ist.