DE2145006A1

DE2145006A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von formkoerpern mit wandoeffnungen oder -schlitzen durch isostatisches pressen von pulvern

Info

Publication number: DE2145006A1
Application number: DE2145006A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Kiefer; Guenter Overhoff
Original assignee: Sintermetallwerk Krebsoege GmbH
Current assignee: Sintermetallwerk Krebsoege GmbH
Priority date: 1971-09-09
Filing date: 1971-09-09
Publication date: 1973-03-22
Also published as: DE2145006C3; US3897531A; DE2145006B2; GB1391089A

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-ing. TR. König · Dipl.-lng. K. Bergen

Patentanwälte · 4οαα Düsseldorf · Cecillenallee 7β . Telefon 43273a

Unsere Akte: 26 593 8. September 1971

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Sintermetallwerk Krebsöge G.m.b.H.¹, 5608 Krebsöge/Rhld.

"Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Formkörpern mit Wandöffnungen oder -schlitzen durch isostatisches

Pressen von Pulvern"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von mit Wandöffnungen oder -schlitzen versehenen Formkörpern durch isostatisches Pressen von Pulvern mit Hilfe eines die zu verpressende Pulvermasse zusammendrückenden Preßmantels.

Beim Herstellen von Formkörpern durch isostatisches Pressen von Pulvern wird in der Regel um einen Kern mit Abstand ein gummielastischer Preßmantel herumgelegt, zwischen dem und dem Kern das Pulver lose eingefüllt wird. Danach wird das gesamte Preßwerkzeug in eine unter Druck zu bringende Flüssigkeit eingebracht, wobei unter elastischer Verformung des Preßmantels das Pulver verdichtet wird. Beim Verpressen des Pulvers auf einem Kern fällt ein zylindrischer Hohlkörper an. Grundsätzlich wäre es auch möglich, ohne Kern zu pressen, wobei dann durch den Preßmantel die pulverförmige Masse gleichfalls zusammengedrückt und auf diese Weise ein Vollkörper erzeugt würde. Nach diesem Verfahren können sowohl rotationssymmetrische als auch nicht rotationssymmetrische Formkörper hergestellt werden.

Das Einbringen von durchgehenden Wandöffnungen, Sacklöchern oder Wandschlitzen in die Formkörper ist in der Re-

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gel mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, die Herstellung von mit durchgehenden Wandöffnungen oder -schlitzen versehenen Formkörpern erheblich zu vereinfachen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zur Bildung der Wandöffnungen oder -schlitze dienende Kerne über den Preßmantel oder direkt in Preßrichtung dem Preßdruck ausgesetzt werden, so daß sie sich zusammen mit dem Preßmäntel bewegen oder gegenüber diesem eine Relativbewegung vollführen können. Die Kerne sind dabei so angeordnet, daß sie sich beim Verdichten der pulverförmigen Masse durch den Preßmantel in Preßrichtung seitlich verschieben lassen, so daß sie aus ihrer Ausgangslage in der Füllstellung des Preßwerkzeugs in eine seitlich versetzte Endlage nach dem Verdichten des Pulverformlings gelangen. Bei einem direkt dem Preßdrück ausgesetzten Kern ist es aber auch möglich, daß die gleichfalls dem Preßdruck ausgesetzte Preßummantelung und der Kern eine Relativbewegung durchführen. In beiden Fällen können somit ohne nennenswerten Aufwand Öffnungen und Schlitze in die Wandungen von durch isostatisches Pressen hergestellten Pulverpreßlingen eingebracht werden..

Die Kerne sind als Nebenkerne in Preßrichtung bewegbar gelagert und können etwa im rechten Winkel zur Längsachse eines das Pressen eines hohlen Formkörpers ermöglichenden Hauptkernes angeordnet werden. In diesem Fall wird jeder Nebenkern während des Einfüllens des Pulvers gegenüber dem Hauptkern lagegerecht gehalten. Jeder Nebenkern kann nach dem Pressen des Pulvers und Entfernen des Preßmantels von außen her durch den Hauptkern durchgestoßen oder nach innen, z.B. durch Vakuum, gezogen werden.·

Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit einem das zu verpressende Pulver zusammendrückenden Preßmantel besitzt einen den zu bildenden Wandöffnungen oder -schlit-

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zen entsprechenden, in Preßrichtung des Preßmantels zusammen mit diesem oder relativ zu diesem verschiebbaren Kern. Der Kern ist dabei vorzugsweise als Nebenkern in Preßrichtung, d.h. in Richtung des beim isostatischen Pressen erzeugten Preßdrucks verschiebbar gelagert. Zweckmäßig ist die Preßvorrichtung derart ausgebildet, daß sich der Nebenkern im Füllzustand des Preßwerkzeugs über den Außenumfang des Hauptkerns erstreckt und an der der Preßseite des Preßmantels gegenüberliegenden Seite am Preßmantel anliegt. Das kann in der Weise geschehen, daß die Nebenkerne an der Innenseite des Preßmantels anliegen, der von der Außenseite her vom Preßdruck beaufschlagt wird. Der Preßmantel kann aber auch innen liegen, so daß die Nebenkerne zunächst an der Außenseite des Preßmantels anliegen. Bei Druckbeaufschlagung der Innenseite des Preßmantels werden dann die Kerne zusammen mit dem Preßmantel nach außen auf die Innenwand, beispielsweise eines Hohlzylinders gedrückt,

i Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß sich der Nebenkern über den Außenumfang des Hauptkerns hinaus durch den diesen mit Abstand umgebenden Preßmantel flüssigkeitsdicht erstreckt. Dabei ist keine besondere Dichtung erforderlich, da durch den gummielastischen Charakter des Preßmantels dieser selbst die Dichtung übernimmt. Zweckmäßig wird der Nebenkern während des Füllens des Preßwerkzeugs durch eine Arretierung lagegerecht gehalten. Die zweckmäßigerweise innerhalb des Hauptkerns untergebrachte Arretierung kann auch zum Einziehen des Nebenkerns in den Hauptkern dienen. Die Arretierung kann mechanisch oder auch hydraulisch ausgebildet sein.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen die einzelnen Figuren jeweils auf

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der linken Hälfte die Füllstellung und auf der rechten Seite die Preßstellung des Preßwerkzeuges. Es zeigen:

Fig. 1 ein herkömmliches Preßwerkzeug zum Herstellen eines hohlen Fonnkörpers ohne Wandöffnungen oder -schlitze,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Preßvorrichtung,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Preßvorrichtung nach der Erfindung,

P Fig. 4 eine dritte AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen

Preßvorrichtung und '

Fig. 5 ein hydraulisches Werkzeugsystem für die Preßvorrichtung.

Ein Preßwerkzeug zum isostatischen Pressen besteht in üblicher Weise aus einem zentrisch angeordneten Kern 5, der mit seinem unteren Ende in ein Abschlußstück 6 eingelassen ist. Auf dem Abschlußstück 6 stützt sich ein gummielastischer Preßmantel 7 ab, der den Kern 5 mit Abstand umgibt. In den zwischen dem Kern 5 und dem Preßmantel 7 befindlichen Einfüllraum 8 kann ein Pulver lose eingebracht werden. Wird W danach das Preßwerkzeug mit dem Pulver in eine unter Druck stehende Flüssigkeit eingebracht, so wird in der im rechten Teil der Fig. 1 angegebenen Pfeilrichtung von außen her ein Preßdruck auf den gummielastisehen Preßmantel 7 ausgeübt. Durch den im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse 9 des Kernes 5 wirkenden Preßdruck wird der Preßmantel 7 nach innen auf den Kern 5 zubewegt und dadurch das den Kern 5 umgebende Pulver verdichtet. Auf diese Weise ergibt sich ein Formkörper 11, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Hohlzylinder ausgebildet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf das Herstellen von Formkör-

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pern ait in den Wunden des Körpers vorgesehenen Durchbrochen, Öffnungen, Schlitzen od.dgl. Solche öffnungen werden erfindungsgemäß dadurch in dem Formkörper 11 erzeugt, daß entsprechende Nebenkerne 12 verwendet werden· Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist ein solcher Nebenkern 12 in Preßdruckrichtung angeordnet. Der Hebenkern 12 ist derart mit Spiel im Hauptkern 5 gelagert, daß er sich unter de» einvirkenden Preßdruck noch verschieben läßt· Vie aus dem linken Teil der Fig. 2 hervorgeht, erstreckt sich der Nebenkern 12 über die gesamte Breite des Einfüllraumes 8, so daß er nit seiner Stirnseite an der Innenseite des Preßjsantels 7 anliegt· In dieser Ausgangslage wird der Nebenkern 12 durch ein nicht näher dargestelltes System 13, das beispielsweise pneumatisch, mechanisch oder hydraulisch ausgebildet sein kann, gehalten. Wird nun das Preßwerkzeug in eine unter Druck stehende Flüssigkeit eingebracht, so Übt der Flüssigkeitsdruck einen Preßdruck auf den Preßaantel 7 aus, wodurch die pulverförmig« Hasse verdichtet wird. Gleichseitig mit der Bewegung dee Preßmantels 7 wird mit diesen dor Kern 12 nach innen in den Hauptkern 5 hineinbcvegt. Nach Entfernen des Preßmantels 7 kann der Nebenkern 12 von außen her vollständig in den Hauptkern 5 hineingedrückt bzw. aus diesem herausgezogen werden, wonach dann der Preßling von dem Hauptkern 5 abgezogen werden kann. Ds besteht aber auch die Möglichkeit, daß durch das ,gleiche System 13, das den IJebenkern 12 in der Füllposition hält, der Kobenkern 12 vollständig in den Hauptkern 5 hineingezogen wird, so daß sich der verdichtete Preßling 11 ungehindert vom Hauptkern 5 herunterschieben oder -ziehen läßt.

Der Preßdruck kann auch von Inn on her auf den Preßmantel 7 einwirken. Dabei befindet sich der das Pulver aufnehmende Linfüllrauia 8 Jedoch nicht zwischen dem Preßoantel 7 und einem zentrischen Hauptkern, sondern zwischen dem Preß—

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mantel und eines» diesen mit Abstand umgebenden äußeren, aue Stahl bestehenden Hohlzylinder. Die Nebenkerne 12 werden in der Füllstellung des PrcBverfczeuga durch elno nicht näher dargestellte Vorrichtung 13 derart ist dem äußeren Kohlzylinder gehalten» daß sie mit ihrer einen Stirnseite an der Außenseite des Preßaantela 7 anliegen. Wird ram der Preßcaiitel 7 von innen her mit !Druck beaufschlagt* so schiebt er den Ilabenkern 12 in den äußeren. Kohlzylinder hinein. !lach dem Verdichten des Pulvers zu dem Preßling 11 kann dor Preßmantel 7 abgenommen und aer dann freiliegende Hebendem 12 aus dem Hohlzylinder herausgezogen werden· Danach läßt sich der Formling 11 bequem aus dem Preßwrkzeug herausnehmen·

rine abgewandelt» Ausführung ist in Flg. 3 dargestellt« liier ist wiederum ein zentrischer Hauptkern 5 vorgesehen, der sit seinem unteren Ende in einem Abschlußstück S sit&t· Auf dea Abschlußstück 6 sitzt der Preßuantel 7» der dem Hauptkorn 5 rait Abstand umgibt und so den Elnfüllratisi δ zur Aufnahme dea Pulvers bildet* Ia vorliegenden Fall erstreckt sich der XTebenkern 12 nicht nur durch den Kauptkern 5 und das Pulver bzw· deai fertigen Preßling 11» sondern darüber hinaus auch durch den Preßm&ntel 7· Bei* Hebeiicrn ist daher beidseitig dem FlüssigEceitfidruck ausgesetzt, sobald das Fr&Swerkzeug in die unter Druck stehende Flüssigkeit eingebracht wird. Da gleichzeitig auch der PreBdruck auf die Außenseite des elastischen Preßramtels 7 vlrkt, verschiebt sich der Preßaantel relativ zu dem tfebenkern 12, so daß in üblicher Weis· der Formling verdichtet uird· Der llebenlcern 12 sitzt flüssigkeitsdicht im elastischen Preßniantel 7. Wa diese Dichtwirkung zu verfeess@m_s sind in Bereich der Durchtrittsstellen des Nebenkerüs 12 in Preßaantel Rlngausnehmungen 15 angeordnet» Zuia Herausnehmen des fertigen Preßlings 11 wird der Kobenkern 12 von Iland oder durch eine mechanische» hydraulische oder pneu-

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catische Einrichtung nach links oder rechts aus de» ProB-werkzoug herausgedrückt ₉ so daß umn der Preßling 11 vom Kern 5 abgezogen veirdea. kann·

Eine weitere Abwandlung des in Fig« 5 gezeigten AusfUhrung3beispiels geht aus Fig* 4 hervor» in deren linken Teil die Preßvorrichtung: in der Fullstellung und in deren rechten Teil die Preßvorrichtung In der gepreßten Stellung dargestellt ist. Hier gehen die Hebenkerne 12 nicht vollständig durch den Kauptkern 5 hindurch» sondern stützen sich in einem Sackloch innerhalb des Hauptkerns 5 ab· Zum leichteren !Entfernen der Nebenkerne 12 nach dem Pressen besitzen sie jeweils eine Gewindebohrung 14·

In Fig. 6 1st ein hydraulisches System 13 zum lagegerochten Halten und Entfernen der Nebenkerne 12 dargestellt· Zu diesen Uerkzeugsyetem gehören eine Stützplatte 16 mit Druckfedern 17 zum Abstützen einer in einer Druekausßleichsbohrung 22 axial verschiebberen Hülse 19t in der ein Kolben 18 gelagert 1st· Zwischen dem Kolbenkopf und der Hülse 19 befindet sich ein Dichteleiaent 20. Ebenso sind die Nebeukerne 12 im Hauptkern 5 durch Dichtringe 21 abgedichtet gelagert·

Die drückende Flüche dos in die Druckausgleichsbohrung 22 hineinragenden Kolbons 18 ist la bezug auf die Flüssigkeit in der Bohrung 22 geringfügig kleiner ausgelegt als die der einzelnen StirnflSchcsn der Kebenkerne 12·

Bein Einbringen des Pulvere in da» Preßwerkzeug wird das ProDv/erkzeug auf die Platte 16 gestellt, die mit der Kolbenstange 18 verschraubt ist· Durch das Eigengewicht des Frcäv/erlzzeugea bedingt» baut eich in der DruckausgleichsboLruns 22 ein Druck auf, der die- Kebenkerne 12 nach außen cn cicn r^eßnantel 7 schiebt. Ein ungehindertes Füllen des

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Werkzeuges kann somit von oben aus erfolgen«

las Pressen ©rfolgt durch all,üblichen Druckeoifbau im nicht dargestellten Brotbehälter· Dabei übt der Elüssigkaitsdruck einen Preßdruck auf den Preßmantel 7 aus· Da die Cueehq dor einzelnen Stirnflächen dor Nebenkerne 12 £or±nGLilr?lg größer ist als die drückende Fläche des Kolbens 10 caif di© Flüssigkeit in der Druckausgleiclisboliruns 22, worden die Nebenkerne 12 bei Ausübung des Preßdruckes auf den Preßnantel 7 nach innen in die lOruckausgleichsbohrung 22 hineinbevegt·

Durch dascelbo System» das <H# liebenkerne 12 in FUllpositi cii hält und das beim Pressen ein langsames Hineindrücken dor liebenkerne 12 in die Druckausgleichsbohrung 22 ermöglicht, or£ol£t auch das läitfornan der Hebenkeme 12 aus don Prowling· Bein Herausziehen des Kolbens 18 in Richtung dzr Stützplatte 16 entsteht nSDlich ein Vakuum in der DruckcuE^eichsbohruns 22, wodurch die Nebeiikeme 12 nach innen in den Hauptkorn 5 hineinsezo^en verden. Ein Abziehen Ces verdichteten Preßlings 11 vom Hauptkern 5 ist somit leicht

Sind dio Vandreibungen zwischen dem "wardichteton Preßling 11 vrA aen Kebenltemen 12 zu groß, ao daß durch das Ya-* kuisa keine Sutforraung erfolgen kenn, so wird der Preßisantol 7 entfernt uaid die Bebenkerne 12 werden durch Ee aufsclilajung einer Kraft «eof aim Kolben 18 über die Stützplatts 16 nach außen herausgedrückt.

Eurch eine spezielle Dicht»jn£*svorrichtung, bestehend aus der Stiftplatte 16, den Druckfedern 17# dem Kolben 13, der IUUso 19 ΐΐ-wl dorn Dichtelesent 20 vird ein Entfernen der vorliciKlencn iAift crnöglicht, dio sich beim Einfülsren des Kolbaas 18 in dio Druckaussleic'isbolirung 22 in ihr bafindjt· 13c ira Eiiifiöircn des Kolbens 18 in die Druckausgloichs-

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bohrung 22 wird die Hülse 19 in Richtung der Stützplatte 16 geschoben. Die in der Druckausgleichsbohrung 22 befindliche Luft kann somit zwischen Kolben 18 und Hauptkern 5 bzw. Kolbenstange 18 und Hülse 19 entweichen. Setzt die Oberfläche des Kolbens 18 auf der Flüssigkeit auf, wird die Hülse 19 mittels der Druckfedern 17 in Richtung Kolben 18 gedrückt und das Dichtelement 20'mittels eines Konus an der Hülse 19 an die Dichtflächen gedrückt. Ein 100% Abdichten der Druckausgleichsbohrung 22 mit dem Druckgefäß wird damit gewährleistet.

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Claims

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Sintermetallwerk Krebsoge G_em_eb_eH_ef 5608 Krebsöge/Hhld«

Patentansprüche;

c Verfahren zum Herstellen von Formkörper!! mit Wandöffnungen oder —schlitzen durch isostatisches Pressen mit Hilfe eines das zu verpressende Pulver zusammendrückenden Preßmantels, dadurch gekennzeichnet, daß den

' Wandöffnungen oder -schlitzen entsprechende Kerne über den Preßmantel oder direkt in Preßrichtung dem Preßdruck ausgesetzt werden und sich zusammen mit dein Preßmantel bewegen oder gegenüber diesem eine Relativbewegung vollführen.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne als Nebenkerne in Preßdruckrichtung etwa im rechten Winkel zur Längsachse eines Hauptkernes angeordnet werden.

3« Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 3eder Nebenkern während des Einfüllens der Pulvermasse gegenüber dem Hauptkern lagegerecht gehalten wird.

4« Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3_? dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkern nach dem Verpressen der· Pulvermasse von innen her vollständig in den Hauptkern hineingezogen oder nach Entfernen des Preßmantels von außen her in den Hauptkern hineingedrückt wird,'

5. Vorrichtung zur I>archführtmg des 7er-£ahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, mit; 3insm die zu '/erpressende Pulvermasse zussüimendrückenden Preßmantelj, gekennzeichnet durch einen den Wandöffnungen oder -schlitzen entsprechenden^ in Preßrichtung des

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PrcBoantels (7) zusammen mit diesem oder relativ zu diesem verschiebbaren Kern (12),

6, Vorrichtung nach Anspruch 5# dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (12) als Nebenkern in einen eich im wesentlichen rechtwinklig dazu erstreckenden Kauptlicrn (5) verschiebbar gelagert ist·

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet» daß sich der Webenkern (12) im FÜllzu-Etaad des Preßwerkzeugs über den Außenumf ang des Hauptkerns (5) hinaus erstreckt und an der aev Preßseite des Preßmantols (7) gegenüberliegenden Seite sm Preßmantel (7) an-

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eich der Nebenkern (12) über den AuCcnunTans dea Hauptkerns (5) hinaus durch den diesen mit Abstand umgebenden Preßmantel (7) flüssigkeitsdicht hindurch erstreckt·

S. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 biß 8, gekennzeichnet durch eine den Eebenliern (12) während des Füllzustands des Preflwerkzougs lagehcltcncle Arretierung (13)·

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dcdurch gekennzeichnet» daß die /rretlerung (13) innerhalb des Hauptkerns (5) untergebracht ist,

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch' gekennzeichnet» daß die /rrctierung zugleich zum Einziehen des Kebenkerns (12) in den 3:·-uptkcrn (5) dient".

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