DE19720056A1 - Gießform für automatisch arbeitende Formanlagen sowie Verfahren zur Herstellung der Gießformen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießform sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Gießform bestehend aus einem aus zwei Formkastenhälften gebildeten Formkasten, der Mittel für den Transport auf automatischen Formanlagen aufweist und eine gebundene Sandform aufnimmt, welche gegebenenfalls mit Ker­ nen und mit einem Eingießtrichter sowie einem Speiser ver­ sehen ist.

Gießformen mit gebundenen Formsänden werden entweder mit Formkästen hergestellt, die aus zwei Formkastenhälften be­ stehen, wobei dieser Formkasten in der Regel rahmenförmig ausgebildet ist und an zwei seiner Stirnseiten mit Lauflei­ sten versehen ist, mit denen er auf einer Rollenbahn einer automatischen Formanlage transportierbar ist. Dieser Form­ kasten gibt der in diesem befindlichen gebundenen Sandform die erforderliche Festigkeit, damit dieser ohne weiteres transportiert werden kann. Der Sand für die Gießform kann tongebunden sein, was eine kostengünstige Wiederaufberei­ tung des Formsandes gewährleistet.

Ferner sind kastenlose Gießformen bekannt, die in Abhängig­ keit des Gußstückes aus einer Vielzahl von Einzelteilen zu­ sammengesetzt sind, wobei diese Gießformen nicht mehr ton­ gebunden, sondern chemisch gebunden sind, um eine ausrei­ chende Festigkeit für ihre Hantierbarkeit und Abgießbarkeit zu erhalten. Diese chemisch gebundenen Sandformen erfordern aufwendige Maschinen zur Herstellung der Teilformen, der Kerne wie auch Maschinen, die diese Teile wiederum zu einer Gießform zusammenfügen. Abgesehen von dem hohen apparativen Aufwand, der hier betrieben werden muß, besteht ein weite­ rer Nachteil darin, daß der Sand nur aufwendig wiederaufzu­ bereiten ist. Dies stellt neben der teuren Form- und Monta­ gevorrichtung einen hohen Kostenfaktor dar.

Bekannt sind ferner kastenlose Grünsandformen, die aus ein­ zelnen identischen quaderförmigen Blöcken aufgebaut sind, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Teil des Gießformhohlraumes aufweisen. Hierbei ist der Gießein­ lauf wie auch der Speiser mit eingeformt. Diese Blöcke wer­ den dann mit ihren Formhohlräumen gegeneinander geschoben, so daß diese sich zum einen gegenseitig ergänzen und ab­ stützen. Der Formsand wird dabei von oben eingeschossen, was bedeutet, daß die im Schatten des Modells liegenden Formbereiche nicht die gleiche Verfestigung erhalten wie die übrigen Bereiche. Des weiteren kann der Speiser auch nur begrenzt in der Form vorgesehen werden und auch im we­ sentlichen nur seitlich des eigentlichen Formhohlraumes, was die Qualität des Speisers doch stark beschränkt. Durch das Einschießen des Formsandes wird darüber hinaus auch ein großer Verschleiß an Modellen erhalten, was das Verfahren teuer macht. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Kerne in eine seitlich gerichtete Gießform eingelegt werden müssen und dies in der zur Verfügung stehenden Taktzeit, was zum einen aufwendige Automaten erfordert und zum ande­ ren eine gefährliche Handarbeit bedeutet. Ein wesentlicher Nachteil besteht weiter darin, daß derartige kastenlose Grünsandformen nicht für die Herstellung komplizierter Guß­ stücke, wie z. B. Motorblöcke oder Zylinderköpfe, insbeson­ dere, wenn diese aus Aluminium bestehen, geeignet sind.

Formsand in Formkästen kann darüber hinaus nicht nur tonge­ bunden sein, sondern ist auch wesentlich kostengünstiger in seiner Herstellung. Für die Herstellung eines derartigen Formkastens muß lediglich je eine Hälfte des Formkastens getrennt auf eine Modellplatte aufgelegt werden, wobei dann der Formkasten mit Sand gefüllt wird. Nach mechanischer Verdichtung des Formsandes ist die Gießformhälfte fertigge­ stellt. Diese wird dann horizontal liegend mit dem Form­ hohlraum nach oben gewendet, so daß Kerne eingelegt werden können. Die Formkästen werden zum Abgießen übereinander ge­ legt, wobei zuvor in die dann obere Formkastenhälfte die Gießformöffnung und der Speiser in den Formsand eingearbei­ tet werden muß. Dies geschieht vor dem Wenden des oberen Formkastens mit rotierenden Werkzeugen. Diese Formkästen werden dann liegend abgegossen, wobei hier nachteilig ist, daß für den Speiser in der Gießform nur ein relativ gerin­ ges Volumen verbleibt und zudem die Speisung der unten lie­ genden Gießformteile nicht immer optimal erfolgt.

Bei den kastenlosen chemisch gebundenen Gießformen stellt es hingegen kein Problem dar, den Speiser wie auch den Ein­ gießtrichter gleich mit in die Gießform einzuformen, wobei Speiser und Gießtrichter an der Seite der Gießform angeord­ net werden, die für den Abguß des Gußstückes am vorteilhaf­ testen ist. Die Speisung des erstarrenden Gußstückes ist somit bei kastenlosen, chemisch gebundenen Gießformen ge­ genüber den Gießformen mit Formkästen wesentlich günstiger. Insbesondere kann hier auf die Maßnahme verzichtet werden, auf dem Formkasten zusätzlich noch einen Speiser aufzuset­ zen, um den für die Speisung erforderlichen hydrostatischen Druck zu erzeugen. Allerdings sind diese Gießformen nicht nur teuer in Material und Herstellung, sondern erfordern auch extrem hohe Anlageninvestitionen.

Bei den kastenlosen Grünsandformen kann zwar der Eingieß­ trichter relativ problemlos mitgefertigt werden, jedoch be­ reitet die Ausbildung des Speisers Probleme, zumal der Speiser den Querschnitt verkleinert, der zum Einschießen des Sandes zur Verfügung steht. Für das Gießen von Alumi­ nium sind derartige Gießformen weniger geeignet, zumal hier große wirkungsvolle Speiser benötigt werden.

Bei den kastenlosen Gießformen wie auch bei den Gießformen mit Formkästen stellt die Kernentlüftung ein wesentliches Problem dar, das bisher nicht zufriedenstellend gelöst ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gießform mit einem Formkasten, der eine Form aus gebundenem Formsand aufweist, so auszubilden, daß diese auf automatisch arbei­ tenden Formanlagen einsetzbar ist und in üblicher Weise ho­ rizontal gefertigt werden kann, bei der auf die Nachbear­ beitung des Eingießtrichters und des Speisers wie auch auf zusätzliche auf der Gießform aufzusetzende Speiser verzich­ tet werden kann und bei der darüber hinaus eine wirkungs­ volle Entlüftung auch der Kerne gewährleistet ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren für die Herstellung einer derartigen Gießform vorzuschla­ gen.

Diese Aufgabe wird für eine Gießform der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Formkasten im Bereich seiner Teilungsebene eine sich über zumindest einen Teil der Länge wie Breite einer Seite des Formkastens er­ streckende Ausnehmung aufweist, daß im Bereich der Ausneh­ mung der Eingießtrichter sowie der Speiser mündet und daß der Speiser innerhalb der Sandform in der Gießform ausge­ bildet ist.

Die Formkästen für Gießformen mit gebundenen Formsänden können also in herkömmlicher Art und Weise hergestellt wer­ den, d. h. der Rahmen des Formkastens wird auf eine Modell­ platte aufgelegt, mit Sand abgefüllt und verdichtet. Die beiden Formkastenhälften werden in gleicher Art und Weise hergestellt. Der Unterschied zu den herkömmlichen Formkä­ sten besteht darin, daß der Speiser und der Eingießtrichter nicht mehr auf der offenen Seite des Formrahmens ausgebil­ det ist und zwar auf der oberen Formkastenhälfte, sondern daß die Öffnung vor dem Gießtrichter wie auch der Speiser in die Teilungsebene der beiden Formkastenhälften verlegt ist. Dies bedingt, daß der Abguß der Gießform nicht mehr, wie dies bei herkömmlichen Gießformen mit Formkästen der Fall ist, horizontal liegend, sondern stehend erfolgt. Durch die Verlegung der Eingießöffnung wie auch des Spei­ sers in die Formteilebene und den dadurch bedingten stehen­ den Abguß des Formkastens kann der Speiser und der Eingieß­ trichter ohne zusätzlichen Aufwand gleich bei der Herstel­ lung der Gießform mit eingeformt werden, so daß hier jegli­ che Nachbearbeitung entfällt. Da darüber hinaus die Gieß­ form stehend abgegossen wird, verbleibt in der Regel ober­ halb des Gußstückes ein ausreichend großer Raum, um das er­ forderliche Volumen für den Speiser unterzubringen. Dieser relativ große Abstand ermöglicht es auch, den Speiser so auszubilden, daß der erforderliche hydrostatische Druck für die Speisung erhalten wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Kerne mit ihrem einen Ende nach oben durch die Öffnung in den Formrahmen über den Sand der Gießform und gegebenenfalls durch den Speiser bis über das Niveau der Eingießöffnung des Speisers angeordnet, so daß die Kernent­ lüftung unmittelbar über die herausgezogenen Enden des Ker­ nes erfolgen kann. Hierdurch wird die Gefahr von Gußfehlern wesentlich herabgesetzt. Der Formkasten besitzt in der Tei­ lungsebene, in der der Speiser und der Eingießtrichter an­ geordnet ist, eine Ausnehmung, die im Querschnitt V- oder U-förmig ausgebildet sein kann. Vorteilhaft erfolgt das Eingießen des Gießmaterials in steigendem Guß, wobei der Gießkanal unterhalb des Gußstückes mündet und über An­ schnitt mit diesem verbunden ist.

Die Herstellung eines Formkastens erfolgt liegend, d. h. die beiden Hälften des Formkastens werden in üblicher Weise hergestellt, wobei im Gegensatz zum Stand der Technik der Eingießtrichter und der Speiser gleich seitlich in der Öff­ nung des Formkastens mit eingeformt wird. Durch diese seit­ liche Anordnung kann der Speiser wie auch der Eingießtrich­ ter derart hergestellt werden, daß eine Nachbearbeitung nicht mehr erforderlich ist. Die Formkästen werden dann auf einer Rollenbahn angeordnet und zwar derart, daß der Form­ hohlraum nach oben zeigt. In dieser Lage werden dann die Kerne eingelegt, wobei dann die eine Gießformhälfte über die andere in bekannter Art und Weise gelegt wird. Im An­ schluß hieran wird die fertige Gießform um 90° gewendet, so daß diese nunmehr mit der Eingießöffnung nach oben auf ei­ ner weiteren nunmehr in der Regel schmaleren Rollenbahn weitertransportiert wird. In dieser Lage wird die Gießform abgegossen. Nach dem Erstarren der Gießform wird vorteil­ haft in der aufrecht stehenden Form über einen Stempel der Formsand einschließlich dem Gußstück aus dem Formrahmen herausgedrückt, wobei der Formkasten auf der Rollenbahn verbleiben kann. Die beiden Hälften des Formkastens werden dann in bekannter Weise wieder getrennt, gewendet und der Abformvorgang der Gießform beginnt von neuem.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an­ hand der Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt in der Teilungsebene eines Formka­ stens,

Fig. 2 zwei zu einer Gießform zusammengefügte Formka­ stenhälften gemäß Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Formkasten gemäß Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Fig. 1, jedoch mit einem Speiser, der bis zur Oberfläche der Gießform reicht,

Fig. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 in Fig. 5,

Fig. 7 einen Schnitt nach Linie 7-7 in Fig. 5 und

Fig. 8 eine Draufsicht auf Fig. 5.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Gießform 1 dargestellt. Die Gießform 1 besteht aus zwei Gießformhälften, wobei jede Gießformhälfte einen Formrahmen 4 aufweist, der an seiner einer Seite in der Formteilebene eine V-förmige Aussparung 5 aufweist. Diese V-förmige Aussparung erstreckt sich, wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich ist, über einen Teil der Breite und der Länge jeder Formkastenhälfte 4. Hierdurch wird eine Öffnung auf den Formsand im Formkasten freigegeben, wobei im Be­ reich der Aussparung 5 der Eingießtrichter 6 und die Öff­ nung 7 für den im Inneren des gebundenen Sandes 8 angeord­ neten Speisers 9 angebracht ist. Der Gießtrichter 6 ist mit einem Gießeinlauf 10 verbunden, der sich bis unterhalb des Gießhohlraumes 11 erstreckt und über Anschnitte 12 mit dem Gießhohlraum 11 verbunden ist.

In den Gießhohlraum sind im Ausführungsbeispiel zwei Kerne 13 eingelegt, die mit einem verlängerten Ende 14 versehen sind, welches jeweils durch den Speiser 9 greift und ober­ halb des Speisers und der Sandform 8 endet. Durch dieses Ende 14, das oberhalb des Speiserniveaus und der Sandgieß­ form endet, ist eine effektive Kernentlüftung wie auch eine Entlüftung der Gießform gewährleistet.

Die Aussparung 5 in den beiden Gießformhälften 1 und 2 ist, wenn diese zusammengesetzt sind, im Querschnitt V-förmig ausgebildet. Es ist auch denkbar, hier einen U-förmigen Ausschnitt vorzusehen.

Jede Formkastenhälfte 4 ist mit Laufleisten 15 versehen, mit denen der Formkasten auf z. B. Rollenbahnen horizontal liegend transportiert werden kann, aber auch auf entspre­ chend schmaler angeordneten Rollenbahnen stehend. Für die Kerneinlegung wird jede Formkastenhälfte liegend auf der Rollenbahn transportiert und zwar mit der Öffnung des Gieß­ hohlraumes 11 nach oben. Hierdurch ist eine einfache Einle­ gung der Kerne möglich, ohne daß diese, wie dies bei den formkastenlosen Gießformen der Fall ist, mit besonderen Mitteln gehalten werden müssen. Diese Kerne werden in die unten liegende Formkastenhälfte eingelegt, während die an­ dere Formkastenhälfte auf die untere horizontal liegende lediglich aufgelegt zu werden braucht. Im Anschluß hieran wird der Formkasten um seine Längsachse um 90° gewendet, so daß der Gießtrichter und der Speiser oben liegen. Der Abguß kann dann durchgeführt werden.

Das Ausformen des Formkastens kann gleichfalls stehend er­ folgen, wobei der Formkasten nicht von der Rollenbahn abge­ nommen zu werden braucht. Hier braucht lediglich der Form­ sand einschließlich des hergestellten Gußstückes seitlich aus dem Formrahmen 4 herausgedrückt zu werden. Das Ausfüh­ rungsbeispiel nach den Fig. 5 bis 8 entspricht dem Ausfüh­ rungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 mit dem Unterschied, daß der Speiser 9 nicht, wie in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4, innerhalb der Sandform 8 angeordnet ist und nur über eine Öffnung 7 zugänglich ist, sondern daß hier die Öffnung dem Querschnitt des Speiser entspricht. Ansonsten ist die Anordnung der Kerne identisch, wobei hier auch die Enden 14 der Kerne 13 oberhalb des Niveaus der ma­ ximalen Füllstandshöhe des Speisers 9 enden.

Claims (9)

1. Gießform (1) bestehend aus einem aus zwei Formka­ stenhälften (4) gebildeten Formkasten, der Mittel (15) für den Transport auf automatischen Formanlagen auf­ weist und eine gebundene Sandform (8) aufnimmt, welche gegebenenfalls mit Kernen (13) und mit einem Eingieß­ trichter (6) sowie einem Speiser (9) versehen ist, da­ durch gekennzeichnet daß der Formkasten (4) im Bereich seiner Teilungsebene eine sich über zumindest einen Teil der Länge wie Breite einer Seite des Formkastens (4) erstreckende Ausnehmung (5) aufweist, daß im Be­ reich der Ausnehmung der Eingießtrichter (6) sowie der Speiser (9) mündet und daß der Speiser (9) innerhalb der Sandform (8) in der Gießform (1) ausgebildet ist.

2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne (13) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sie den Speiser (9) durchsetzen und oberhalb der Sandform münden.

3. Gießform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eingießkanal (10) seitlich und unter­ halb der Gießhohlräume (11) in der Sandform verläuft.

4. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Ausnehmung (5) im Formkasten (4) V- oder U-förmig ausgebildet ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Formkastenhälfte im liegenden Zustand mit Sand gefüllt und abgeformt wird, wobei im gleichen Arbeitsgang der Speiser und der Eingießtrichter und gegebenenfalls die Durchbrüche für die Kerne in die Sandform mit einge­ formt werden, daß anschließend die Formkastenhälften mit der Formteilebene und damit mit dem Formhohlraum nach oben gewendet werden, um die Kerne einzulegen, daß anschließend die Gießformhälften zusammengefügt und um 90° derart gewendet werden, daß der Abguß in die ste­ hende Gießform erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne derart in der Sandform angeordnet werden, daß diese mit einem verlängerten Ende aus der Sandform heraustreten, wobei ein oder mehrere Kerne den Speiser durchsetzen.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gießform im steigenden Guß gefüllt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in etwa zu dem Zeitpunkt, in dem der Formhohlraum der Gießform mit flüssigem Metall gefüllt ist, frisches Metall in den Speiser bzw. in die Speiseröffnung einge­ füllt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingießkanal seitlich neben der Gußform und unterhalb derselben in der Sandform ange­ ordnet ist.