颗粒状造型材料的压实方法和压实装置

本发明涉及一种用于颗粒状的造型材料，特别是铸造车间用的造型材料的压实方法。这种方法要借助于压力冲击，并且要把造型材料倒入一台造型设备内，该设备具有一块在其上面放有模型的模板，一个填砂架和一个砂箱。

各种用于生产铸造用砂型的颗粒状造型材料的压实方法已公知。

美国专利US-PS3170202公开了一种借助于气体压力来实现压实的压实过程。对此，是通过点燃一种混合气体产生爆炸反应，用所产生的气体压力来压实造型材料，从而形成砂型。

联邦德国专利DE-PS1097622公开了一种通过减低高压气体的压力来压实造型材料的压实过程。

用于完成压实过程的气压造型机其唯一的工作原理是加速压实。压力冲击被释放，以很高的速度作用在造型材料上，使造型材料加速。通过在模型装置上的制动而实现压实。在理想情况下，每一颗砂粒受到压力波冲击，并且把所吸收的加速能量传递给下一砂层直至模型装置。由此获得高硬度的均匀压实的砂型，用这样的砂型能制造出高性能的尺寸精确的铸件。

事实上在工厂里从堆料站经过一段运输道输送到砂箱里的混有粘土的型砂大都已压实。

造型材料进入砂箱时，并不十分均匀，因为在长距离的输送道上，轻微压实过程使造型材料相撞成为块状物，这个压实过程是由相当大的落差所引起的，这一进入砂箱的长距离输送的落差必须加以消除。

此外，根据生产经济性的要求模板应有一高的填料率。这就要求砂箱壁与模型之间的距离越小越好。为了生产出有用的、高质量的、高价值的砂型必须用砂均匀地填满越来越小的砂箱壁与模型之间的空间。然而，这并不是总是可以做到的，结果是在造型材料倒入砂箱时已经预先形成了危险的孔洞。

如果这时释放一压力冲击来压实已倒入砂箱内的造型材料，那么压力波一到达孔洞区域就会以均匀的力作用在这一区域上。因为压实力是均匀地作用在孔洞的支承区，所以这一位置的孔洞得到加固。

为此，本发明的任务是，改善已被公知的方法，来保证重复制造高硬度的均匀压实的砂型。使得特别窄的边缘区的形状稳定系数值能达到在工业生产中制造的要求。此外，使得预定的短周期的经济的操作方法成为可能。

根据本发明的方法，压力冲击G1在t1时刻作用在造型材料外表面上，造型材料在流动中向模型装置方向移动，至少有第二个压力冲击G2作用在至少一个往模型装置方向离造型材料表面有一定距离的造型材料区域内，在这样情况下，压力冲击G2在压力冲击G1作用之前和/或在压力冲离G1作用期间冲击造型材料区域A的造型材料表面。

根据本发明的装置，在填砂架和/或砂箱内设有导入压力冲击的机构，并且在模板中开有孔，用于排出随压力冲击进入的压力介质。

本方法要借助于单位时间输入大量的压力气体来工作，所应用的气压在1～10巴之间。

铸造用的造型材料被松散地倒入砂箱内。其表面基本上是平的并且延伸到填料架内。

为了压实被装入的造型材料释放出一压力冲击。在压力冲击的释放中，第一压力冲击G1在t1时刻到达自由的造型材料表面，造型材料开始向模型装置方向一层一层往前移动。第二或者继续的压力冲击G2在t2时刻作用在造型材料区域A上。这一造型材料区域是被装入的造型材料的一部分，往模型方向距自由的造型材料表面有一定的距离。压力冲击G2通常在压力冲击G1作用到造型材料表面之前作面到造型材料区域A上。但也可以是，压力冲击G1已经作用着，压力冲击G2被引入造型材料区域A内。t2相对t1的最长滞后时间为80毫秒。

压力冲击G1和G2可以由同一个压力源产生，但也可由互不相关的压力源产生。

压力冲击G1冲击到自由的造型材料表面时，造型材料上层被压实，即被压缩。这种压实是突然产生的，同时在压力作用下被压实的区域向模型方向移动。压力冲击G2在造型材料区域A内冲击造型材料，也就是说冲击离自由的造型材料表面有一定距离的造型材料。压力冲击影响造型材料区域A的流动性，使得这一区域内的砂粒从砂箱壁上挤压掉，其结果是砂粒与砂箱壁之间的摩擦几乎被消除。

在压力冲击G2作用期间，压力冲击G1可能已经到达造型材料表面。在G1作用下造型材料向压实运动方向移动。由于这个压实运动的作用造型材料区域A也向着安放模型的方向移动，这一移动持续到压力冲击G1赶上压力冲击G2作用区域为止。

在压力冲击G2的持续时间内，沿着由于压力冲击G1的作用而产生运动的造型材料的移动方向，砂箱壁与造型材料之间的摩擦几乎被消除。压力冲击G2的持续时间指的是G1和G2达到压力平衡所需的时间，也就是说，压力波G1到达造型材料区域A或到达G2的作用区域所需的时间。

为了把压力冲击G1和G2的作用都调到最佳，已证实两个压力冲击的作用时间最大相差为195毫秒，例如对于高度为1000mm的砂箱。在压力冲击G2比压力冲击G1早大约5秒被导入造型材料的试验中也得到了良好的结果。

这一被说明了的能减小砂粒与砂箱壁之间摩擦的措施直接影响造型材料的流动性，进而直接影响造型材料的可压实性。良好压实的前提是良好的流动性，只有当造型材料或多或少处于均匀状态时，才产生良好的流动性。

在一种较佳的方法中，压力冲击G2至比压力冲击G1早55秒被引入并且要维持到压力冲击G1到达被压力冲击G2作用着的造型材料区域A为止。

在一种较佳的方法中，压力冲击G2的作用持续时间是可改变的。在该作用时间内，压力冲击G2的压力是可改变的。通常压力冲击G2的作用是脉冲式的，也可以是只在压实过程的预定时间内持续。

附图指示了造型设备的一个剖面。在模板1上放有模型2，模型2被砂箱3围着。在砂箱3上设置有填砂架4。暗示一个没有被标出的压力室与壁5相连。在砂箱壁3与模型2之间设置一排孔9。在压实过程开始以前型砂6被倒入型箱。

在压实过程开始时，压力冲击D1在t1时刻作用在造型材料表面8上。在t2时刻压力冲击D2在造型材料区域A内冲击型砂。因为在t2时刻，区域A内的造型材料没有被压实，所以这一区域的造型材料发生流动并且在压力冲击D1作用下，如压力波面一样向模板方向运动。

被带入造型材料区域A中的空气在到达模板1时通过孔9被排出。排出的空气可以通过与周围大气相通的孔10从砂箱内泄漏出。

在压力冲击D1作用期间，附带的气体要从造型材料中、更确切地说从型腔内排出，因为在造型材料中的气体在压实造型材料时被压缩，从而阻碍造型材料到达这一位置，如已提及的这将导致低劣的砂型质量。孔9用来吸收被造型材料挤压着的空气，从而刚好消除了这一点。当孔10内的气压小于周围压力时，产生吸入作用，这有利于附带的气体从砂箱壁3和模型2之间的造型材料中排出。

孔9沿砂箱壁设置在模板内具有优点，即可以根据砂箱壁3与模型2之间的距离或根据模型的复杂程度来较密地设置这些孔或者改变这些孔的孔径。总之，把这些孔设置在压力冲击D2的作用区域在模板上的垂直投影区11内是重要的。试验表明，当孔9的截面积总和不小于砂箱3与模型壁2a之间面积的1%时，可获得良好的效果。

所建议的这一方法可保证在造型材料的关键区域，即前面提到的模型和砂箱壁之间的区域，通过减少造型材料与砂箱壁之间的摩擦改善这一区域的造型材料的流动性，从而改善其可压实性。