Maschinenformung erklärt: Arten, Prozess & Vorteile (mit Bildern)

In diesem Artikel besprechen wir, was Maschinenformung ist, den Maschinenformungsprozess und verschiedene Arten von Formmaschinen.

Was ist Maschinenformung?

Eine Formmaschine ist eine Vorrichtung, die aus mehreren miteinander verbundenen Teilen besteht, deren Zweck es ist, verschiedene Kräfte und Bewegungen zu übertragen und zu verändern, um die Herstellung einer Sandform zu unterstützen. Der Prozess der Verwendung der Maschine zur Serienfertigung wird als Maschinenformung bezeichnet.

Maschinenformung vs. Handformung

Formprozesse können als Handformung oder Maschinenformung klassifiziert werden, je nachdem, ob die Form mit Handwerkzeugen oder mit Hilfe von Formmaschinen hergestellt wird. Handformung ist wirtschaftlich, wenn nur wenige Gussstücke benötigt werden. Handformung ist langsam und erfordert beträchtliches Geschick, um gute Gussstücke zu produzieren.

Andererseits ist Maschinenformung ratsam, wenn eine große Anzahl sich wiederholender Gussstücke hergestellt werden soll, da Handformung zeitaufwändiger, mühsamer und teurer wird. Die Abmessungen maschinell geformter Gussstücke sind genauer, mit anderen Worten, es ist möglich, Gussstücke mit engen Toleranzen herzustellen. Folglich wird das Gewicht der Gussstücke reduziert und Material eingespart.

Die Arbeitszeit pro Form ist geringer als bei der Handformung, was bedeutet, dass bei gleicher Werkstattfläche die Ausbringung an Gussstücken pro Zeiteinheit steigt. Kurz gesagt: Maschinenformung bietet höhere Produktionsraten und bessere Gussqualität bei geringeren Kosten und weniger körperlicher Belastung, und der Bediener benötigt kein spezielles Fachwissen oder besondere Fertigkeiten.

Arten der Maschinenformung

Eine Formmaschine erfüllt zwei wichtige Funktionen: Sie verdichtet den Sand und zieht das Modell. Formmaschinen werden daher klassifiziert nach (1) der Methode der Verdichtung des Form砂 und (2) der Methode der Modellentnahme. In jedem Fall werden ein oder zwei Modelle auf einer Modellplatte befestigt, die in der Formmaschine installiert ist. Die Modelle bestehen aus Metall, Kunststoff oder anderen geeigneten Materialien.

Klassifizierung der Formmaschinen nach Verdichtungsmethode

1. Pressmaschine (Squeezer)

Bei der Pressmethode wird der Form砂 im Formkasten zwischen dem Maschinentisch und dem oberen Pressbrett pneumatisch oder hydraulisch so lange gepresst, bis die Form die gewünschte Dichte erreicht.

Das Funktionsprinzip einer Oberpressmaschine (Top Squeezer) ist in der obigen Abbildung dargestellt. Das Modell 2 wird auf ein Formbrett gelegt, das auf dem Tisch 1 eingespannt ist. Der Formkasten 3 wird dann auf das Formbrett und der Sandrahmen 4 auf den Formkasten gesetzt. Formkasten und Rahmen werden mit Form砂 gefüllt und abgezogen. Anschließend wird der Tisch durch den Tischhubmechanismus gegen die Platte 5 am stationären Presskopf 6 angehoben. Die Platte fährt in den Sandrahmen bis zur gepunkteten Linie und verdichtet den Form砂. Nach dem Pressen kehrt der Tisch in seine Ausgangsposition zurück.

Das Prinzip einer Unterpressmaschine (Bottom Squeezer) ist in der obigen Abbildung gezeigt. Wie zuvor wird das Modell auf das Formbrett gelegt, das am Tisch eingespannt ist. Der Formkasten 3 wird auf den Rahmen 7 gesetzt und mit Sand gefüllt. Anschließend wird der Presskopf an die Oberseite des Formkastens gebracht und der Tisch mit dem Modell bis zur gepunkteten Linie angehoben. Nach dem Pressen kehrt der Tisch in seine Ausgangsposition zurück.

Die Hauptbegrenzung der Pressmethode ist, dass der Sand an der Oberseite der Form, von der der Druck ausgeübt wird, dichter gepackt wird, und die Dichte gleichmäßig mit der Tiefe abnimmt. An der Trennebene und um das Modell herum ist die Dichte am geringsten. Diese Dichtevariation beeinflusst die Härte der Form, die somit je nach Tiefe variiert. Die Pressmethode ist daher auf Formen von nicht mehr als 150 mm Tiefe beschränkt.

2. Erschütterungsmaschine (Jolt Machine)

Bei der Erschütterungsmaschine wird der Formkasten zunächst mit Form砂 gefüllt und dann der den Formkasten tragende Tisch mechanisch in schneller Folge angehoben und fallen gelassen. Durch die plötzliche Trägheitsänderung am Ende jedes Falls wird der Sand verdichtet und gestampft. Die Aktion des Anhebens und plötzlichen Fallenlassens des Tisches wird als „Rütteln“ (Jolting) bezeichnet.

Die obige Abbildung veranschaulicht das Prinzip einer Rüttelformmaschine, bei der der Tisch 1 mit der Platte und dem Formkasten 3, gefüllt mit Form砂, in kurzen Abständen um 30 bis 80 mm durch den Kolben 8 angehoben wird, wenn Druckluft durch den Schlauch 9 und den Kanal 10 zugeführt wird.

Die Luft wird anschließend durch die Öffnung 11 abgelassen, und der Tisch fällt plötzlich herunter und schlägt auf den Führungszylinder 12 an seinem Boden auf. Diese plötzliche Aktion bewirkt, dass der Sand sich gleichmäßig um das Modell verdichtet. Federn 13 dienen zur Dämpfung der Tischschläge und reduzieren so Lärm und verhindern die Zerstörung des Mechanismus und des Fundaments.

Der Nachteil dieser Methode ist, dass der Sand an der Trennebene und um das Modell am härtesten gestampft wird und im oberen Bereich weniger dicht bleibt. Dies erfordert ein manuelles Nachstampfen der Form an der Rückseite nach Abschluss der Rüttelaktion. Diese Maschinen werden für horizontale Flächen bevorzugt.

3. Rüttel-Press-Maschine (Jolt-Squeeze Machine)

Rüttel-Press-Maschine: Um die Nachteile sowohl des Press- als auch des Rüttelprinzips beim Verdichten des Sands zu überwinden, wird oft eine Kombination aus Press- und Rüttelaktion eingesetzt. Eine Rüttelaktion wird verwendet, um den Sand an der Modelloberfläche zu verdichten, gefolgt von einer Pressaktion, um die gewünschte Dichte im gesamten Sandvolumen zu erreichen.

Die Rüttel-Press-Maschine ist so konstruiert, dass sowohl Press- als auch Rüttelaktionen nacheinander ausgeführt werden können. Eine Hochdruck-Rüttel-Press-Maschine ist in der Lage, Formen maximaler Härte herzustellen, die gleichmäßig über den gesamten Formkasten verdichtet sind.

4. Sandschleudermaschine (Sand Slinger)

Sandschleudermaschine: Beim Schleudern wird die Verdichtung und das Stampfen durch den Aufprall von Sand erreicht, der mit sehr hoher Geschwindigkeit fällt.

Das Prinzip einer Sandschleudermaschine ist in der obigen Abbildung dargestellt. Der obere Schleuderkopf besteht aus dem Gehäuse 1, in dem das Schaufelrad 2 mit sehr hoher Geschwindigkeit rotiert. Der Sand wird über die Öffnung 3 mittels Förderbehältern zum Schleuderkopf zugeführt. Der Schleuderkopf schleudert den Sand durch die Drehung des Schaufelrads durch die Auslassöffnung 4 in den Formkasten über das Modell mit einer Rate von 500 bis 2.000 kg pro Minute. Die Sanddichte kann durch die Drehzahl des Schaufelrads gesteuert werden.

Mit dieser Methode hergestellte Formen haben ausreichende Festigkeit, da die Härte eine Funktion der Sandgeschwindigkeit ist, die bei der Sandschleudermaschine kontrollierbar ist. Diese Maschinen werden am häufigsten zum Verdichten mittelgroßer bis großer Formen eingesetzt.

Klassifizierung der Formmaschinen nach Modellentnahmemethode

1. Gerade-Zieh-Maschine (Straight-Draw Moulding Machine)

Bei der Gerade-Zieh-Maschine (Abb. 11.73) ist das Modell 1 auf der Modellplatte 3 auf dem Tisch 5 befestigt, und der Formkasten 2 wird darüber gesetzt und mit Sand gefüllt. Er wird dann an den Kastenrändern grob verdichtet. Der Presskopf wird anschließend in Position geschwenkt und presst die Form. Der Formkasten wird dann durch Abziehstifte 6 vom Modell abgehoben.

2. Abziehplatten-Maschine (Stripping-Plate Moulding Machine)

Abziehplatten-Maschine: Das Prinzip einer Abziehplatten-Maschine ist in der obigen Abbildung dargestellt. Die Abziehplatte 4 ist zwischen dem Formkasten 2 und der Modellplatte 3 angeordnet. Die Abziehplatte hat eine Aussparung, deren Konturen denen des Modells 1 entsprechen. Wenn die Form fertig ist, wird das Modell durch die Abziehplatte nach unten aus der Form gezogen, wobei die Abziehplatte die Form stützt, während das Modell entfernt wird.

3. Umdrehmaschine (Turn-over Moulding Machine)

Umdrehmaschine: Diese wird für große, hohe Formen verwendet, die Teile haben, die leicht abbrechen könnten. In Abb. 11.75 ruht der Formkasten 2 während des Formvorgangs auf der Modellplatte 3. Dann werden der Formkasten zusammen mit dem Arbeitstisch 5 um 180° gedreht, und Stifte 6 heben den Tisch 5 zusammen mit dem Modell 1 aus der Form.

Vorteile der Maschinenformung

Formmaschinen bieten folgende Vorteile:

(a) Sie sind ideal für Serienfertigungsaufgaben geeignet.

(b) Sie zeigen Kosteneffizienz durch Verringerung von Arbeiterermüdung und langsamer manueller Bedienung.

(c) Angelernte Arbeiter können eingesetzt werden, während Handformung erfahrene Handwerker erfordert.

(d) Die Produktionsrate ist hoch, die Formqualität ist höher, und infolgedessen werden Gussstücke mit weniger Fehlern produziert.

Einschränkungen von Formmaschinen

(1) Diese können nicht für Aufträge verwendet werden, die größer und komplexer sind.

(2) Die Maschinen rechtfertigen ihre Kosten nicht für verschiedene Arten von Formen, daher sind sie nur für die Serienfertigung geeignet.

(3) Sie sind nicht flexibel genug für spezialisierte Formherstellungsverfahren.

Multiple-Choice-Fragen (MCQs)

1. __ Maschine wird verwendet, um Sand in den Formkasten zu stampfen.
   A. Rüttelmaschine
   B. Sandschleudermaschine
   C. Kernmachmaschine
   D. Pressmaschine

Antwort: B
Erklärung: Die Sandschleudermaschine hat ein sich schnell drehendes, becherförmiges Schaufelrad, das den Sand aufnimmt und ihn mit großer Kraft nach unten in den Form砂 wirft und ihn so im Formkasten verdichtet.

2. In der Sandschleudermaschine ist die Sanddichte ein Resultat seiner _
   A. Trägheit
   B. Beschleunigung
   C. Geschwindigkeit
   D. Masse

Antwort: A
<Erklärung: Während der Sand mit einer Sandschleudermaschine in die Formkästen gestampft wird, wird Sand gleichzeitig gefüllt und verdichtet. Die Sanddichte ist das Ergebnis der Trägheit des Sands, die im gesamten Form gleichmäßig ist.

3. _ Maschinen werden für flache Modelle verwendet.
   A. Kernmachmaschine
   B. Sandschleudermaschine
   C. Pressmaschine
   D. Rüttelmaschine

Antwort: C
Erklärung: Bei einer Pressmaschine gleitet ein Presskopf oder Pressbrett in den Formkasten, um den Sand über und um das Modell zu verdichten. Die Pressplatte übt erheblichen Druck aus. Der Druck kann bei flachen Modellen in einer Pressmaschine leicht verteilt werden.

4. Welches der folgenden Medien wird nicht für kraftbetriebene Formmaschinen verwendet?
   A. Elektromagnete
   B. Hydraulikleistung
   C. Druckluft
   D. Sandträgheit

Antwort: D
Erklärung: Kraftbetriebene Formmaschinen sind erweiterte Versionen, die alle Nachteile der traditionellen Maschinen überwinden. Die Sandträgheit wird zum Formen verwendet und ist kein Maschinenmedium, während Druckluft, Hydraulikleistung oder hohe Schaufelradgeschwindigkeit zur Leistungsentfaltung bei kraftbetriebenen Maschinen eingesetzt werden.

5. In einer Pressformmaschine wird der Sand auch am Formrand verdichtet.
   A. Wahr
   B. Falsch

Antwort: A
Erklärung: Die Pressformmaschine verdichtet den Sand an der Rückseite der Form härter und an der Modellseite weicher. Sand hat die größte Dichte an der Oberfläche, auf die Druck ausgeübt wird. In modernen Maschinen wird auch eine härtere Verdichtung am Formrand sichergestellt.

6. Maschinenformung wird verwendet für
   A. kleine Gussstücke
   B. große Gussstücke
   C. komplexe Formen
   D. keines der oben genannten

Antwort: A

7. Bei der Kokillengussformung wird das flüssige Metall gegossen
   A. unter äußerem Druck
   B. unter Schwerkraft
   C. teilweise unter Schwerkraft und teilweise unter äußerem Druck
   D. keines der oben genannten

Antwort: B

8. __ legt das geeignetste Gießsystem, Speiser etc. fest, die auf der Passplatten-Modell selbst montiert sind.
   A. Maschinenformung
   B. Handformung
   C. Sandformung
   D. Kernformung

Antwort: A
Erklärung: Formmaschinen haben fest montierte Modelle, die ein eingebautes Gießsystem und Anlauf, Speiser etc. auf der Passplatte selbst haben. Sie führen ihre Aktionen schneller und genauer aus als andere Formarten.

Fazit

Maschinenformung ist wichtig, wenn die auszuführende Aufgabe groß oder repetitiv ist. Dies spart Zeit, Aufwand und Geld. Wir haben die verschiedenen Arten von Formmaschinen wie Pressmaschine, Rüttelmaschine, Umdrehmaschine etc. zusammen mit ihren Anwendungen und Vorteilen besprochen. Hoffentlich hat Ihnen dieser Artikel gefallen. Geben Sie Ihr Feedback in den Kommentaren unten.