用于制造成型件如浇铸金属熔体用的 铸模的铸造型芯的方法与射砂造型机 【技术领域】
本发明涉及一种用于制造成型件如浇铸金属熔体用的铸模的铸造型芯的方法和一种射砂造型机。
背景技术
在为浇铸轻金属熔体确定的铸造型芯的传统的制造中，将一种通常用合成树脂粘合的铸模材料注入到模具的确定待生产地铸造型芯成型件的最终形状的空腔内。其中为了均匀地注入空腔，模具具有足够数量的注射孔，通过这些孔注入铸模材料。为了填注模具，各一个“注射喷嘴”插入这些注射孔的每一个中，然后借其注射铸模材料。各注射喷嘴一般共同由一高度可调的“注射顶板”携带，后者确保型芯箱进出注射位置。
在已知的装置中，通常经由一所谓“注射罩”实现注射喷嘴的供料，该注射罩在注射顶板的远离模具的一面覆盖注射顶板并注入铸模材料。
为了注射型砂，包含于注射罩中的铸模材料通过一注射缸迅猛均匀地受到一种气体、一般为空气的压力，从而使其通过注射喷嘴驱入到模具中。为了使待制成型件形成所需的最终强度，在一方面具有这样的可能性，即通过添加适当的添加剂，在铸模材料内引起催化的化学反应。在这种所谓的“冷却箱方法”中，由于化学反应得到一硬化的成型件。不过其不再能导回用于成型件制造的材料的循环中。
或者，在采用适合的粘合剂时可以通过加热启动硬化。为了实施该所谓“热箱方法”，已知的制造型芯的射砂造型机配备有加热装置用以加热模具。在这种情况下通过在模具中的加热实现成型件的硬化。
由于有机粘合剂的采用可以导致工作场所和环境的负担，人们力求用这样的铸模材料代替至今用于制造铸造型芯所采用的包含有机粘合剂的铸模材料，其通过无机粘合剂，例如水玻璃基的粘合剂粘结。一种方法，其可以使这样组成的铸模材料用于型芯件的制造，由EP验室0 917499 B1是已知的。
按照该已知的方法，首先通过一无机的耐火的型砂与一无机的水玻璃基的粘合剂的混合制造一铸模材料。然后将该铸模材料注入温度受控的、在注入过程中受到负压作用的模具中。其中在关闭模具以后将铸模材料的温度/停留时间调节成使在型芯件上形成一形状稳定的和有承载能力的外壳。如果型芯件已达到这种状态，则打开模具并取出型芯件。紧接着使型芯件在微波的作用下得到完全的干燥。由此以物理方法从由于注入模具中的混合物构成的铸模材料中消除水分。结果，通过这样的脱水过程即使仍在模具中也可达到型芯件的硬化，这至少使其在继续的加工步骤中可以处理。
在实际中在用传统的配备有加热模具的装置的设备实施已知的方法中显示出各种缺点。这表现为例如铸模材料在射砂造型机的构件内的不符合要求的过早的硬化，这理解为由于由模具辐射的热造成的。这些构件中特别涉及注射喷嘴和注射罩，它们即使在等待位置也被加热到铸模材料因为脱水开始硬化的临界温度。铸模材料的过早的硬化导致例如在注射罩内在铸模材料表面上的硬皮形成，从而铸模材料不再能按规定地输入模具中。后果是模具的不完全注满和注射喷嘴的堵塞。在注射喷嘴本身中硬化的铸模材料同样导致喷嘴的堵塞，从而也不再能确保均匀的按规定的填注。
【发明内容】
本发明的目的在于，提供一种方法和装置，借此可以由包含无机粘合剂的铸模材料可靠地并以减小的易故障性制造铸模用的成型件。
从以上所述的现有技术出发，该目的首先通过一种用于制造浇铸金属熔体用的铸模的成型件的方法来达到。该方法包括：
-在一台射砂造型机中，借助于注入元件如注射喷嘴和注射罩，将一种包含无机粘合剂的铸模材料注入到一个模具的确定待制造成型件形状的空腔内；
-在一个硬化时间内，向注入模具中的铸模材料供热，以便通过水分的消除使铸模材料硬化；以及
-在硬化期间，至少使射砂造型机的包含铸模材料的、在该硬化期间处于等待位置的、受由模具发出的辐射热伴随加热的注入元件保持在一个防止成型件硬化的温度水平。
其次，通过一种用于制造浇铸轻金属材料用的铸模的成型件的射砂造型机来达到，该射砂造型机包括：
-一个模具，该模具具有一确定待制造成型件形状的空腔；
-一个加热装置，用以加热模具；
-多个注入元件，用以将铸模材料输入到模具中，其中模具相对于注入元件和/或注入元件相对于模具可从一个注入位置移到一个等待位置，在注入位置，它们紧密相邻地设置，以便填注模具，而在等待位置，它们彼此远离地定位；以及
-一个增湿装置，该增湿装置在注入元件处于等待位置时使这些含有型砂并且位于由模具发出的热的辐射区域内的注入元件保持是潮湿的。
在这种情况优选模具还可以在一注入站与一撤离站之间来回移动。
按照本发明的方法和按照本发明的射砂造型机特别适用于制造浇铸轻金属熔体用的铸造型芯，其在实际中代表了在这里所考虑的型式的装置中制造的铸模件的绝大部分。
按照本发明，在注入加热的模具中的铸模材料的硬化期间有针对性保持这些构件是潮湿的，它们被由模具辐射出的热加热到一个温度，在该温度下可能导致铸模材料的非故意地过早的并因此干扰的硬化。按这种方式抵制在这些构件内或其上否则由于加热会发生铸模材料的脱水并由此防止铸模材料在射砂造型机的这些关键的构件内的硬化。在这种情况下特别受加热影响的各构件典型地涉及注射喷嘴或为供料给注射喷嘴所需要的注射罩及其上连接的注射板或其他的引导铸模材料的供给通道。
通过在为了成型件在模具中的硬化所需的停留期间有针对性地增湿这些构件，防止例如不仅注射罩内的硬皮形成而且注射喷嘴因硬化的铸模材料而堵塞。按这种方式也可以将包含无机的水玻璃基的粘合剂的铸模材料可靠地用于铸造操作用的成型件。得到的成型件的特征是良好的强度并且在其使用后可以重新导回成型件制造采用的材料的循环中。
由模具发出的热量加热的并因此在铸模材料的硬化方面受威胁的构件的增湿按照本发明的第一方案可以这样实现，即使至少一个注入元件在硬化期间至少暂时受到潮湿气氛的作用。该本发明的实施形式当有针对性地在罩内保持潮湿的气氛时特别适合于避免铸模材料在注射喷嘴内的硬化。其中优选由空气形成为气体载体的气氛的含水量适合于相应的情况。这样，例如可设想，将围绕处于等待位置的注射喷嘴的气氛的湿度调节成使在注射喷嘴上形成冷凝液并因此可靠地避免包含于注射喷嘴内的或其上附着的铸模材料的硬化。
可选择地或补充于通过保持一规定的湿度的气氛的增湿可能有利的是，使至少一个伴随加热的注入元件在硬化期间至少暂时地冷却。通过这样的有针对性的冷却同样可以引起冷凝液的形成。因此该本发明的实施形式特别适合于保护注射喷嘴免受硬化的铸模材料的堵塞。此外或可选择地将注射空气本身增湿，以便从一开始就防止铸模材料的干燥和硬化。
本发明的另一特别易于实现并仍然很有效的实施形式的特征在于，使至少一个伴随加热的注入元件在硬化期间至少暂时与一水分载体接触。该水分载体可以涉及一用液体特别是水浸渍过的能吸收的材料，如海绵或抹布。实际的实验已证明，当这样的水分载体靠在处于等待位置的注射喷嘴上时，可以可靠地避免包含于喷嘴内的铸模材料的硬化。
通过在硬化期间至少暂时由一种热气体，优选加热的空气流过模具的空腔，使该气体干燥地输入并载满水分地排出，可以有针对性地改进包含于模具中的成型件的硬化过程。在这种情况下在模具注满铸模材料以后在为成型件硬化所需要的时间的期间除了经由模具本身输入的热外还将一热的干燥的气流导过成型件。按这种方式一方面从模具中排出在硬化过程中发生的气体。另一方面将附加的热输入成型件内。在这种情况下该热量不是缓慢地经由成型件的外壳进入其内部，而是被快速地由气流输入成型件的型芯内部。
结果，由此达到快速而均匀的型芯硬化。由此还将使型芯的强烈波动的厚度变化的影响减至最小。因此按照本发明的方法的该方案得到的成型件在从模具中取出时已具有特别高的均匀分布的强度。同时按这种方式例如在制造铸造模芯时可达到的循环时间不高于由包含有机粘合剂，特别是合成树脂的铸模材料制造相应的铸造模芯所需要的时间。
【附图说明】
本发明的进一步有利的实施形式说明于诸从属权利要求中并且结合以下借助于附图描述的实施例加以更详细地说明。该实施例示意地以局部剖面图示出，其中：
图1 制造铸造型芯的射砂造型机处于第一工作位置；
图2 图1中所示的射砂造型机处于第二工作位置。
【具体实施方式】
按照“热箱方法”，制造铸造型芯K的射砂造型机1具有一混合器3。在混合器3中由一种无机的耐火的型砂与一种水玻璃基粘合剂混合成一种铸模材料F。
将该铸模材料F输入到一个在混合器3的下方设置的漏斗4中，由该漏斗将其导入到一个在漏斗4下方定位的注射缸5内。注射缸5将填料F注入到一个在其上连接的从注射缸5起沿其宽度和深度向下逐渐扩展的注射罩6内，后者在其下面由一注射顶板7封闭。许多未进一步示出的支座成形于注射顶板7中，其中各固定一个注射喷嘴8。
向模具10的上箱9的方向延伸的注射喷嘴8对应于成形于上箱9中的注射孔11设置。注射孔11通入一空腔12内，其由模具10的相应的成形于上箱9和下箱13中的凹槽构成。其他的图中未示出的元件可以是造型机1的构件。
由空腔12确定待生产的铸造型芯K的形状。各排气孔4成形于下箱13中，在填注空腔12的过程中，由注入的铸模材料F排挤的空气经由这样的孔14散发。需要时在上箱中设置各相应的图中未示出的排气孔。借助于加热装置15可以控制地加热模具10的上箱9和下箱13。
设有未示出的调节装置，以便使型芯箱与注射孔11向注射喷嘴8方向移到一注射位置，其中各注射喷嘴沿模具10的各注射孔11方向定位。此时与注射喷嘴8固定连接的注射顶板7、注射罩6、注射缸5和漏斗4均与注射喷嘴8集合在一起(图1)。
在完成铸模材料F向模具10的注射以后将造型机1移到等待位置，在该位置注射喷嘴9的顶端以一定间距设置在模具10的上方(图2)。该等待位置将注射喷嘴8一直保持到包含于模具10的空腔12内的铸模材料F由于铸模材料F在模具10中的加热结果出现脱水而硬化成铸造型芯K为止。如果没有气流L借助于超压或负压流过模具10以改进硬化过程，则在硬化过程中产生的气体自动经由注射孔11和排气孔14从模具10中散发。
在注射罩6上连接一增湿装置16，借其可以将潮湿的空气输入注射罩6的内腔。此外，一海绵17固定在板18上，该板在注射喷嘴8位于等待位置时可以移到注射喷嘴8的下面并定位成使海绵17压到注射喷嘴8上并且完全围绕至少其下面的具有喷嘴孔的部分。此外，为各注射喷嘴8分别配置一喷嘴19，借其在注射喷嘴8位于等待位置时将由增湿装置16供给的潮湿空气喷到注射喷嘴8上。
在等待位置输入注射罩6和喷向注射喷嘴8的潮湿空气的含水量调整成使铸模材料不可能发生脱水。按这种方式可靠地防止了在注射罩6和注射喷嘴8中在等待位置仍然包含的型砂F由于加热和脱水而硬化，由于不仅在注入过程中(图1)而且在较长时间位于等待位置时(图2)由热的模具10发出的辐射热W而使所涉及的构件遭受到加热。
其中在等待位置，压向注射喷嘴8的海绵17还有针对性地确保，其不会由于粘结的铸模材料F而发生注射喷嘴8的喷嘴孔的堵塞。通过借助于一图中未示出的冷却装置在等待位置使注射喷嘴8冷却可以补充支持在注射喷嘴8的区域内的冷凝液形成。并且这样的冷却可有效地防止在注射喷嘴8的内腔中的温度升到对于铸模材料F的硬化的临界水平。通过注射喷嘴8的外面的增湿确保其不会发生硬化的型砂F在注射喷嘴8上的粘结。
为了改进铸造型芯K在模具10中的硬化过程，设有一装置20，其具有一供气接头21和一吸气接头22。在为铸造型芯K的硬化所需的硬化时间的期间在注射喷嘴8处于等待位置时装置20的供气接头21连接于注射孔11而装置20的吸气接头22连接于模具10的排气孔14(图2)。经由供气接头21将一种热的干燥的空气流L连续地输入模具10中。该空气流L流过模具10中包含的处于硬化中的铸造型芯K并且经由模具10的排气孔14排出。按这种方式也均匀加热型芯内部，从而包含于铸造型芯K中的水分整个地快速散发。
同时经由吸气接头22吸收的空气流L将在铸造型芯K的加热过程中出现的气体有针对性地和快速地输出模具10。由此通过空气流L达到的铸造型芯K中的均匀的热分布实现缩短的硬化时间，同时达到改进的得到的铸造型芯K的强度。
附图标记清单
1 制造铸造型芯的射砂造型机
3 混合器
4 漏斗
5 注射缸
6 注射罩
7 注射顶板
8 注射喷嘴
9 上箱
10 模具
11 注射孔
12 空腔
13 下箱
14 排气孔
15 加热装置
16 增湿装置
17 海绵
18 板
19 喷嘴
20 产生和吸收空气流L的装置
21 供气接头
22 吸气接头
D 铸造型芯的厚度
F 铸模材料
K 铸造型芯
L 干燥的空气流
W 辐射热