DE19504458C1 - Ceramic or metal powder pressing appts. - Google Patents

Ceramic or metal powder pressing appts.

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Abstract

An appts. for prodn. of ceramic parts or porous metal bodies, esp. porous liner inserts for cast aluminium engine blocks, has a powder pressing chamber with an elastic wall acted on by liq. pressurised by a hydraulic chamber with a mobile pressure wall. The novelty is that the pressing chamber (9) is provided with stationary and mobile pressing punches (12, 2), the mobile pressing punch (2) also forming the mobile pressure wall of the hydraulic chamber (5).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Keramikteilen oder porösen Metallkörpern, insbesondere von porösen Laufbuchsen zum Eingießen in Aluminiummotorblöcke, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for producing Ceramic parts or porous metal bodies, especially of porous liners for casting in aluminum engine blocks, according to the preamble of claim 1.

Aus der DE-AS 10 01 878 ist eine Vorrichtung zum isostatischen Pressen von Formkörpern aus Metallpulvern bekannt, mit einer allseitig geschlossenen, elastischen Form als eine Preßkammer. Die geschlossene Form wird in eine mit Flüssigkeit gefüllte Hydraulikkammer gegeben und die Flüssigkeit wird mittels eines Stempels unter Druck gesetzt. Der sich in der Hydraulikkammer aufbauende hydrostatische Druck wirkt gleichmäßig auf die elastische Form ein und damit auf das in der Preßkammer befindliche Pulvermaterial. Eine unmittelbare Einwirkung des Stempels auf die Preßkammer erfolgt nicht. From DE-AS 10 01 878 a device for isostatic pressing of moldings from metal powders known, with an all-round closed, elastic shape as a bale chamber. The closed form is in a Given liquid-filled hydraulic chamber and the Liquid is pressurized using a stamp. The hydrostatic building up in the hydraulic chamber Pressure acts evenly on the elastic shape and thus on the powder material in the press chamber. A direct impact of the stamp on the press chamber does not happen.  

Ein Verfahren zur Herstellung von Preßformteilen aus pulverförmigem Material sowie eine zur Durchführung des Verfahrens erforderliche hydraulische Presse geht aus der DE-A1 38 32 369 hervor. Um einen gleichmäßigen Druck während des Pressens zu gewährleisten, ist vorgesehen, daß das Preßmaterial vor dem Pressen durch Verschieben von starren Ober- und Unterstempeleinrichtungen so ausgerichtet wird, daß es im oberen Bereich von dem Oberstempel und im unteren Bereich von dem Unterstempel umfaßt ist. Die von den Ober- und Unterstempeleinrichtungen gebildete Preßkammer steht weder mit einer Hydraulikkammer in Verbindung noch weist die Preßkammer eine elastische Wand auf.A process for producing molded parts from powdery material and one for carrying out the Procedure required hydraulic press comes from the DE-A1 38 32 369. To maintain an even pressure during to ensure the pressing, it is provided that Press material before pressing by moving rigid Upper and lower stamp facilities are aligned that it is in the upper area of the upper stamp and in the lower one Area is covered by the lower stamp. Those of the top and Press chamber formed under stamping stands neither in connection with a hydraulic chamber nor points the Press chamber on an elastic wall.

Insbesondere bei Verwendung von Aluminiummotorblöcken werden die Laufbuchsen der Zylinder aus einem anderen Metall auf pulvermetallurgischem Weg gefertigt. Hierbei werden die Laufbuchsen zunächst aus pulverförmigem Material unter hohem Druck gepreßt. Die so entstandenen Laufbuchsen sind sehr porös und eignen sich gut zum Eingießen in Motorblöcke, beispielsweise aus Aluminium. Hierbei ist es von großer Wichtigkeit, daß bei dem Preßvorgang auf möglichst alle Bereiche der künftigen Laufbuchse der gleiche Druck ausgeübt wird.Especially when using aluminum engine blocks the cylinder liners made of a different metal manufactured by powder metallurgy. Here, the Bushings first of powdered material under high Pressure pressed. The resulting bushings are very porous and are well suited for pouring into engine blocks, for example made of aluminum. Here it is of great Importance that in the pressing process on as many as possible Areas of the future liner exerted the same pressure becomes.

Daher ist man bei der Fertigung derartiger poröser Metallkörper bereits zur Verwendung von Preßvorrichtungen übergegangen, bei denen eine Wand der Preßkammer aus elastischem Material besteht. Diese Wand wird dann über eine Hydraulikpumpe mittels Hydraulikflüssigkeit mit Druck beaufschlagt. Durch eine solche Anordnung ist eine weitgehend gleichmäßige Druckverteilung auf den Preßkörper möglich.Therefore, one is more porous in the manufacture of such Metal body already for the use of pressing devices passed, in which a wall of the bale chamber from elastic material. This wall is then over a Hydraulic pump using hydraulic fluid with pressure  acted upon. Such an arrangement is largely even pressure distribution on the press body possible.

Allerdings ist eine derartige Vorrichtung vergleichsweise aufwendig, da eine solche Maschine eigens für die Herstellung derartiger Laufbuchsen angeschafft und aufgebaut werden muß. Nachteilig sind dabei insbesondere die langen Zykluszeiten mit höchstens 3 Arbeitstakten/Minute.However, such a device is comparative expensive, because such a machine is especially for the production such liners must be purchased and built. The long cycle times are particularly disadvantageous with a maximum of 3 work cycles / minute.

Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Vorrichtung vorzuschlagen, bei der der Preßdruck möglichst gleichmäßig verteilt, das heißt isostatisch, auf das Preßteil ausgeübt wird, wobei herkömmliche, einachsig arbeitende Pressen mit hohen Hubzahlen von 10 bis 20/Minute eingesetzt werden sollen.The object of the invention is therefore a device propose at which the baling pressure is as uniform as possible distributed, that is isostatic, applied to the pressed part is, whereby conventional, uniaxial presses with high stroke rates of 10 to 20 / minute can be used should.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der einleitend genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is based on a device of type mentioned in the introduction by the characteristic features of claim 1 solved.

Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.By the measures mentioned in the subclaims advantageous embodiments and developments of the invention possible.

Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Keramikteilen oder porösen Metallkörpern dadurch aus, daß eine Hydraulikkammer mit einer beweglichen Wand vorgesehen ist, mittels der die Hydraulikkammer über einen Druckstempel mit Druck beaufschlagbar ist. Diese bewegliche Wand kann gewissermaßen als "Druckwand" für die Hydraulikkammer bezeichnet werden.Accordingly, one according to the invention is distinguished Device for the production of ceramic parts or porous Metal bodies characterized in that a hydraulic chamber with a Movable wall is provided, by means of which the Hydraulic chamber via a pressure ram with pressure is acted upon. This movable wall can, so to speak be referred to as the "pressure wall" for the hydraulic chamber.

Weiterhin ist die elastische Wand der Preßkammer als Zwischenwand zwischen der Preßkammer und der Hydraulikkammer ausgebildet. Durch die Verwendung elastischen Materials für die Zwischenwand ist es möglich, einen Druck, der mittels der Druckwand auf die hydraulische Flüssigkeit in der Hydraulikkammer ausgeübt wird, über die gesamte elastische Wand gleichmäßig zu verteilen und auf die Preßkammer zu übertragen.Furthermore, the elastic wall of the press chamber as Partition between the press chamber and the hydraulic chamber  educated. By using elastic material for the intermediate wall, it is possible to apply a pressure that by means of Pressure wall on the hydraulic fluid in the Hydraulic chamber is exercised over the entire elastic Distribute wall evenly and towards the baling chamber transfer.

Durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer beweglichen Druckwand in der Hydraulikkammer kann dieser Druck ohne Hydraulikpumpe, zum Beispiel durch den Druckstempel einer herkömmlichen Hydraulikpresse, aufgebracht werden.By using a movable according to the invention Pressure wall in the hydraulic chamber can handle this pressure without Hydraulic pump, for example by the pressure stamp of a conventional hydraulic press.

Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich nicht nur Laufbuchsen, sondern beliebig geformte Keramikteile oder beliebig geformte Metallkörper durch Pulverpressung herstellen.With a device according to the invention not only can Bushings, but any shaped ceramic parts or metal bodies of any shape by powder pressing produce.

Zur Herstellung von Zylinderlaufbuchsen empfiehlt es sich, die Preßkammer zylinderringförmig auszubilden. Vorzugsweise wird hierbei ein zylindrischer Dorn zentrisch angeordnet, der als Innenwandung dient. Die ringförmige Außenwandung der Preßkammer wird hierbei aus elastischem Material gefertigt. Durch die Verwendung eines festen zentrischen Dorns wird die Innenform der herzustellenden Laufbuchse fest vorgegeben. Mit der elastischen Außenwand wird der Preßdruck gleichmäßig, wie bereits oben ausgeführt, über die gesamte Mantelfläche der zylinderförmigen Laufbuchse ausgeübt.To manufacture cylinder liners, it is recommended to form the press chamber in the shape of a cylindrical ring. Preferably a cylindrical mandrel is arranged centrally, the serves as the inner wall. The annular outer wall of the Press chamber is made of elastic material. By using a fixed central mandrel, the Internal shape of the liner to be manufactured is fixed. With the elastic outer wall, the pressing pressure is even, like already executed above, over the entire lateral surface of the cylindrical liner exercised.

Vorteilhafterweise wird eine ebenfalls zylinderringförmige Hydraulikkammer mit starrer Außenwand vorgesehen, die die elastische Außenwandung der ringförmigen Preßkammer umgibt. In dieser Ausgestaltung stellt die elastische Außenwandung der Preßkammer die Innenwandung der Hydraulikkammer dar und trennt diese beiden Kammern. Die Hydraulikkammer ist vollständig mit einer inkompressiblen Flüssigkeit, beispielsweise Hydrauliköl gefüllt. Advantageously, one is also cylindrical Hydraulic chamber provided with a rigid outer wall, which the surrounds the outer wall of the annular press chamber. In this embodiment, the elastic outer wall the press chamber represents the inner wall of the hydraulic chamber and separates these two chambers. The hydraulic chamber is completely with an incompressible liquid, for example hydraulic oil filled.  

Vorzugsweise wird die Hydraulikkammer durch einen oberen und/oder unteren Abschlußring abgeschlossen, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform der obere Abschlußring beweglich angebracht ist. Mittels eines beweglichen oberen Abschlußrings ist es möglich, die Hydraulikkammer durch Eindrücken dieses Abschlußringes mit Druck zu beaufschlagen.Preferably the hydraulic chamber is an upper one and / or lower end ring, being in a preferred embodiment of the upper end ring movable is appropriate. By means of a movable upper End ring it is possible to pass through the hydraulic chamber Press this end ring to apply pressure.

Vorteilhafterweise wird bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Oberstempel als Druckstempel vorgesehen, der auf die Preß- und/oder auf die Hydraulikkammer in axialer Richtung absenkbar ist und, falls ein zentrischer Dorn vorgesehen ist, eine Bohrung für diesen aufweist. Mittels eines solchen Oberstempels kann gleichzeitig die Preßkammer und die Hydraulikkammer unter Druck gesetzt und in die gewünschte Form gebracht werden.Advantageously, in an inventive Device provided an upper stamp as a printing stamp, the on the press and / or on the hydraulic chamber in axial Direction can be lowered and, if a central mandrel is provided, has a bore for this. Means Such an upper die can simultaneously be the pressing chamber and pressurized the hydraulic chamber and into the desired shape can be brought.

Vorzugsweise weist der Druckstempel eine Ringschulter zur Aufnahme des oberen Abschlußringes auf. Auf diese Weise schließt der Druckstempel mit seinem unteren Rand bündig mit dem aufgenommenen Abschlußring ab. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Preßkammer und die Hydraulikkammer nach der Aufnahme des oberen Abschlußringes in der Ringschulter des Oberstempels stets die gleiche Höhe haben. Somit wird die Preßkammer auch bei maximal abgesenktem Druckstempel über die gesamte Höhe ihrer Zylinderform gleichmäßig mit dem in der Hydraulikkammer erzeugten Hydraulikdruck beaufschlagt.The pressure stamp preferably has an annular shoulder Take up the upper end ring. In this way the lower edge of the stamp closes flush the included end ring. This is ensures that the bale chamber and the hydraulic chamber after the inclusion of the upper end ring in the Ring shoulder of the upper stamp always have the same height. Thus, the bale chamber is lowered even at the maximum Stamp over the entire height of their cylindrical shape evenly with that generated in the hydraulic chamber Hydraulic pressure applied.

Vorzugsweise wird ein beweglicher Unterstempel vorgesehen, um das Formteil nach dem Preßvorgang nach oben freilegen zu können. A movable lower punch is preferably provided in order to expose the molded part upwards after the pressing process can.  

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is based on the following description explained in more detail.

Die einzige Figur zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.The only figure shows
is a schematic sectional view of a device according to the invention.

AusführungsbeispielEmbodiment

Die Vorrichtung zur Herstellung von Keramikteilen oder porösen Metallkörpern 1 ist auf der linken Seite mit angehobenem Oberstempel 2 und auf der rechten Hälfte der Darstellung mit abgesenktem Oberstempel 2′ dargestellt. Der Oberstempel 2 weist eine Ringschulter 3 auf, die zur Aufnahme eines oberen Abschlußrings 4 für eine Hydraulikkammer 5 dient. Diese befindet sich innerhalb einer Bohrung 6 eines Stahlblocks 7. Die Unterseite 14 des oberen Abschlußringes 4 bildet die Druckwand der Hydraulikkammer 5.The device for producing ceramic parts or porous metal bodies 1 is shown on the left side with the upper punch 2 raised and on the right half of the illustration with the lower punch 2 'lowered. The upper punch 2 has an annular shoulder 3 , which serves to receive an upper end ring 4 for a hydraulic chamber 5 . This is located within a bore 6 of a steel block 7 . The underside 14 of the upper end ring 4 forms the pressure wall of the hydraulic chamber 5 .

Die Hydraulikkammer 5 ist über eine elastische Zwischenwand 8 von einer sich innen an die Hydraulikkammer 5 anschließenden Preßkammer 9 getrennt. Die Innenwandung der Preßkammer 9 wird durch einen zentrischen, feststehenden Dorn 10 gebildet. Den unteren Abschluß der Hydraulik- 5 bzw. Preßkammer 9 bilden ein unterer Abschlußring 11 sowie ein beweglicher Unterstempel 12.The hydraulic chamber 5 is separated via an elastic partition 8 from a press chamber 9 which adjoins the hydraulic chamber 5 on the inside. The inner wall of the press chamber 9 is formed by a central, fixed mandrel 10 . The lower end of the hydraulic chamber 5 or press chamber 9 is formed by a lower end ring 11 and a movable lower punch 12 .

Zur Fertigung einer porösen Zylinderlaufbuchse 13 im Innern der Preßkammer 9 wird zunächst im entspannten Zustand der Preßvorrichtung 1 eine Pulverschüttung in die zylinderringförmige Preßkammer 9 eingefüllt. Die Preßvorrichtung 1 zeigt sich hierbei in der in der linken Figurenhälfte dargestellten Anordnung. Die elastische Wand 8 steht parallel zu den zylindrischen Mantelflächen der Bohrung 6 und des Dorns 10. Anschließend wird der Oberstempel unter entsprechendem Druck nach unten in Richtung des Pfeils P gedrückt. Der Oberstempel fährt soweit in den oberen Abschlußring 4 hinein, bis dieser an der Ringschulter 3 anliegt. Falls unter Umständen die Pulverschüttung über die Höhe der Unterseite 14 des oberen Abschlußrings 4 hinausragt, so wird sie hierbei bereits vorverdichtet.To manufacture a porous cylinder liner 13 inside the press chamber 9 , a powder filling is first filled into the cylindrical ring-shaped press chamber 9 in the relaxed state of the press device 1 . The pressing device 1 is shown in the arrangement shown in the left half of the figure. The elastic wall 8 is parallel to the cylindrical lateral surfaces of the bore 6 and the mandrel 10 . Then the upper punch is pressed down in the direction of arrow P under appropriate pressure. The upper punch moves into the upper end ring 4 until it abuts the ring shoulder 3 . If, under certain circumstances, the powder bed protrudes beyond the height of the underside 14 of the upper end ring 4 , it is already precompressed here.

Anschließend nimmt der Oberstempel 2 den oberen Abschlußring 4 mit in seiner axialen Preßbewegung P nach unten, wodurch die Hydraulikkammer 5 sowie die Preßkammer 9 mit ihrer elastischen Wand 8 zusammengepreßt werden. Hierdurch baut sich über die Druckwand 14 ein hydrostatischer Druck in der mit Hydraulikflüssigkeit aufgefüllten Hydraulikkammer 5′ auf, der sich über die elastische Wand 8′ gleichmäßig auf die gesamte Außenmantelfläche der Preßkammer 9′ verteilt. Die endgültige Form in der maximal herabgedrückten Stellung des Oberstempels ist in der rechten Hälfte der Darstellung abgebildet.Then the upper punch 2 takes the upper end ring 4 with its axial pressing movement P downwards, whereby the hydraulic chamber 5 and the pressing chamber 9 are pressed together with their elastic wall 8 . As a result, a hydrostatic pressure builds up in the hydraulic chamber 5 'filled with hydraulic fluid via the pressure wall 14 , which is' evenly distributed over the entire outer surface of the press chamber 9 'via the elastic wall 8 '. The final shape in the maximum depressed position of the upper punch is shown in the right half of the illustration.

Aus der Pulverschüttung in der Preßkammer 9 ist somit die gewünschte Zylinderlaufbuchse 13 geworden, wobei diese über ihre gesamte Höhe h in radialer Richtung gleichmäßig mit Druck beauschlagt wurde, was, wie oben angeführt, für die Fertigung einer Zylinderlaufbuchse mit gleichbleibenden Eigenschaften entlang ihrer Höhe h notwendig ist. Diese isostatische Druckverteilung wird ausschließlich über eine axiale Preßbewegung P des Oberstempels 2 mittels der Hydraulikkammer 5 erreicht.The powder bed in the compression chamber 9 has thus become the desired cylinder liner 13 , which has been pressurized uniformly with pressure over its entire height h in the radial direction, which, as stated above, is necessary for the production of a cylinder liner with constant properties along its height h is. This isostatic pressure distribution is achieved exclusively via an axial pressing movement P of the upper punch 2 by means of the hydraulic chamber 5 .

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Herstellung von Keramikteilen oder porösen Metallkörpern, insbesondere von porösen Laufbuchsen zum Eingießen in Aluminiummotorblöcke, mit einer Preßkammer zum Einfüllen von pulverförmigem Material, die mindestens eine Wand aus elastischem Material aufweist, und mit einer mittels einer Flüssigkeit mit Druck beaufschlagbaren Hydraulikkammer, wobei zur Erzeugung des Drucks die Hydraulikkammer eine bewegliche Druckwand aufweist und die Flüssigkeit auf die elastische Wand der Preßkammer einzuwirken vermag, dadurch gekennzeichnet, daß ein feststehender Preßstempel (12) und ein beweglicher Preßstempel (2) für die Preßkammer (9) vorgesehen sind und daß der bewegliche Preßstempel (2) zugleich die bewegliche Druckwand für die Hydraulikkammer (5) bildet.1. Device for the production of ceramic parts or porous metal bodies, in particular of porous liners for pouring into aluminum engine blocks, with a press chamber for filling powdered material, which has at least one wall made of elastic material, and with a hydraulic chamber which can be pressurized with a liquid, wherein to generate the pressure, the hydraulic chamber has a movable pressure wall and the liquid is able to act on the elastic wall of the press chamber, characterized in that a fixed press ram ( 12 ) and a movable press ram ( 2 ) are provided for the press chamber ( 9 ) and that Movable press ram ( 2 ) also forms the movable pressure wall for the hydraulic chamber ( 5 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Preßstempel (12) von einem zylinderförmigen, zentrisch angeordneten Dorn gebildet ist und daß die elastische Wand (B) den Dorn zylinderringförmig umgibt.2. Device according to claim 1, characterized in that the fixed press ram ( 12 ) is formed by a cylindrical, centrally arranged mandrel and that the elastic wall (B) surrounds the mandrel in a cylindrical ring. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Preßstempel (2) ein Oberstempel ist, der eine Bohrung (6) zur Aufnahme des Dorns aufweist. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the movable press ram ( 2 ) is an upper punch which has a bore ( 6 ) for receiving the mandrel. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikkammer (5) durch einen oberen und unteren Anschlußring (4, 11) abgeschlossen ist.4. The device according to claim 1, characterized in that the hydraulic chamber ( 5 ) is closed by an upper and lower connecting ring ( 4 , 11 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Anschlußring (4) verschiebbar angeordnet ist, wobei seine Unterseite die Wand (14) der Hydraulikkammer (5) bildet.5. The device according to claim 4, characterized in that the upper connecting ring ( 4 ) is arranged displaceably, its underside forming the wall ( 14 ) of the hydraulic chamber ( 5 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Preßstempel (2) eine Ringschulter (3) zur Aufnahme des oberen Abschlußrings (4) aufweist.6. The device according to claim 1, characterized in that the movable plunger ( 2 ) has an annular shoulder ( 3 ) for receiving the upper end ring ( 4 ).
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