DE2145006B2

DE2145006B2 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von formkoerpern mit wandoeffnungen oder -schlitzen durch isostatisches pressen von pulvern

Info

Publication number: DE2145006B2
Application number: DE19712145006
Authority: DE
Inventors: Kiefer Eck hard 5608 Radevormwald Overhoff Gunter
Original assignee: Sintermetallwerk Krebsoge GmbH, 5608 Krebsoge
Priority date: 1971-09-09
Filing date: 1971-09-09
Publication date: 1973-07-05
Also published as: DE2145006C3; US3897531A; DE2145006A1; GB1391089A

Description

sehen 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 außeji auf die Innenwand, beispielsweise eines Hohlzylinders, gedrückt.

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 der linken Hälfte die Füllstellung und auf der rechten Seite die Preßstellung des Preßwerkzeugs. Es zeigt

F i g. 1 ein herkömmliches Preßwerkzeug zum Herstellen eines hohlen Formkörpers ohne Wandöffnungen oder -schlitze,

F i g. 2 eine erfindungsgemäße Preßvorrichtung,

F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Preßvorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 4 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung und

F i g. 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 danach das Preßwerkzeug mit dem Pulver in eine unter Druck stehende Flüssigkeit eingebracht, so wird in der im rechten Teil der F i g. 1 angegebenen Pfeilrichtung von außen her ein Preßdruck auf den gummielastischen Preßmantel 7 ausgeübt. Durch den im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse 9 des Kerns 5 wirkenden Preßdruck wird der Preßmantel 7 nach innen auf den Kern 5 zu bewegt 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 Formkörpern mit in den Wänden des Körpers vorgesehenen Durchbrüchen, Öffnungen, Schlitzen od. dgl. Solche Öffnungen werden erfindungsgemäß dadurch in dem Formkörper 11 erzeugt, daß entsprechende Nebenkerne 12 verwendet werden. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, ist ein solcher Nebenkern 12 in Preßdruckrichtung angeordnet. Der Nebenkern 12 ist derart mit Spiel im Hauptkern 5 gelagert, daß er sich unter dem einwirkenden Preßdruck noch verschieben läßt. Wie aus dem linken Teil der F i g. 2 hervorgeht,

ίο erstreckt sich der Nebenkern 12 über die gesamte Breite des Einfüllraumes 8, so daß er mit seiner Stirnseite an der Innenseite des Preßmantels 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 Preßmantel 7 aus, wodurch die pulverförmige Masse verdichtet wird. Gleichzeitig mit der Bewegung des Preßmantels 7 wird mit diesem der Kern 12 nach innen in den Hauptkern 5 hineinbewegt. 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. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß durch das gleiche System 13, das den Nebenkern 12 in der Füllposition hält, der Nebenkern 12 vollständig in den Hauptkern 5 hineingezogen wird, so daß sich der verdichtete Formkörper 11 ungehindert vom Hauptkern 5 herunterschieben oder -ziehen läßt.

Der Preßdruck kann auch von innen her auf den Preßmantel 7 einwirken. Dabei befindet sich der das Pulver aufnehmende Einfüllraum 8 jedoch nicht zwischen dem Preßmantel 7 und einem zentrischen Hauptkern, sondern zwischen dem Preßmantel und einem diesen mit Abstand umgebenden äußeren, aus Stahl bestehenden Hohlzylinder. Die Nebenkerne 12 werden in der Füllstellung des Preßwerkzeugs durch eine nicht näher dargestellte Vorrichtung 13 derart in dem äußeren Hohlzylinder gehalten, daß sie mit ihrer einen Stirnseite an der Außenseite des Preßmantels 7 anliegen. Wird nun der Preßmantel 7 von innen her mit Druck beaufschlagt, so schiebt er den Nebenkern 12 in den äußeren Hohlzylinder hinein. Nach dem Verdichten des Pulvers zu dem Formkörper 11 kann der Preßmantel 7 abgenommen und der dann frei liegende Nebenkern 12 aus dem Hohlzylinder herausgezogen werden. Danach läßt sich der Formkörper 11 bequem aus dem Preßwerkzeug herausnehmen.

Eine abgewandelte Ausführung ist in F i g. 3 dargestellt. Hier ist wiederum ein zentrischer Hauptkern 5 vorgesehen, der mit seinem unteren Ende in einem Abschlußstück 6 sitzt. Auf dem Abschlußstück 6 sitzt der Preßmantel 7, der den Hauptkern 5 mit Abstand umgibt und so den Einfüllraum 8 zur Aufnahme des Pulvers bildet. Im vorliegenden Fall erstreckt sich der Nebenkern 12 nicht nur durch den Hauptkern 5 und das Pulver bzw. den fertigen Formkörper 11, sondern darüber hinaus auch durch den Preßmantel 7. Der Nebenkern ist daher beidseitig dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt, sobald das Preßwerkzeug in die unter Druck stehende Flüssigkeit eingebracht wird. Da gleichzeitig auch der Preßdruck auf die Außenseite des elastischen Preßmantels 7 wirkt, verschiebt sich der Preßmantel relativ zu dem

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Nebenkern 12, so daß in üblicher Weise der Form- bau im nicht dargestellen Druckbehälter. Dabei übt

körper verdichtet wird. Der Nebenkern 12 sitzt flüs- der Flüssigkeitsdruck einen Preßdruck auf den Preß-

sigkeitsdicht im elastischen Preßmantel 7. Um diese mantel 7 aus. Da die Summe der einzelnen Stirnflä-

Dichtwirkung zu verbessern, sind im Bereich der chen der Nebenkerne 12 geringfügig größer ist als die

Durchtrittsstellen des Nebenkerns 12 im Preßmantel 5 drückende Fläche des Kolbens 18 auf die Flüssigkeit

Ringausnehmungen 15 angeordnet. Zum Herausneh- in der Druckausgleichsbohrung 22, werden die Ne-

men des fertigen Formkörpers 11 wird der Neben- benkerne 12 bei Ausübung des Preßdruckes auf den

kern 12 von Hand oder durch eine mechanische, hy- Preßmantel 7 nach innen in die Druckausgleichsboh-

draulische oder pneumatische Einrichtung nach links rung 22 hineinbewegt.

oder rechts aus dem Preßwerkzeug herausgedrückt, io Durch dasselbe System, das die Nebenkerne 12 in

so daß dann der Formkörper 11 vom Kern 5 abgezo- Füllposition hält und das beim Pressen ein langsames

gen werden kann. Hineindrücken der Nebenkerne 12 in die Druckaus-

Eine weitere Abwandlung des in F i g. 3 gezeigten gleichsbohrung 22 ermöglicht, erfolgt auch das Ent-Ausführungsbeispiels geht aus F i g. 4 hervor, in de- formen der Nebenkerne 12 aus dem Formkörper, ren linken Teil die Preßvorrichtung in der Füllstel- 15 Beim Herausziehen des Kolbens 18 in Richtung der lung und in deren rechten Teil die Preßvorrichtung Stützplatte 16 entsteht nämlich ein Vakuum in der in der gepreßten Stellung dargestellt ist. Hier gehen Druckausgleichsbohrung 22, wodurch die Nebendie Nebenkerne 12 nicht vollständig durch den kerne 12 nach innen in den Hauptkern 5 hineingezo-Hauptkern 5 hindurch, sondern stützen sich in einem gen werden. Ein Abziehen des verdichteten Form-Sackloch innerhalb des Hauptkerns 5 ab. Zum leich- 20 körpers 11 vom Hauptkern 5 ist somit leicht möglich, teren Entfernen der Nebenkerne 12 nach dem Pres- Sind die Wandreibungen zwischen dem verdichtesen besitzen sie jeweils eine Gewindebohrung 14. ten Formkörper 11 und den Nebenkernen 12 zu

In F i g. 5 ist ein hydraulisches System 13 zum la- groß, so daß durch das Vakuum keine Entformung

gegerechten Halten und Entfernen der Nebenkerne erfolgen kann, so wird der Preßmantel 7 entfernt, und

12 dargestellt. Zu diesem Werkzeugsystem gehören 25 die Nebenkerne 12 werden durch Beaufschlagung

eine Stützplatte 16 mit Druckfedern 17 zum Abstüt- einer Kraft auf den Kolben 18 über die Stützplatte 16

zen einer in einer Druckausgleichsbohrung 22 axial nach außen herausgedrückt.

verschiebbaren Hülse 19, in der ein Kolben 18 gela- Durch eine spezielle Dichtungsvorrichtung, beste-

gert ist. Zwischen dem Kolbenkopf und der Hülse 19 hend aus der Stützplatte 16, den Druckfedern 17,

befindet sich ein Dichtelement 20. Ebenso sind die 30 dem Kolben 18, der Hülse 19 und dem Dichtelement

Nebenkerne 12 im Hauptkern 5 durch Dichtringe 21 20 wird ein Entfernen der vorhandenen Luft ermög-

abgedichtet gelagert. licht, die sich beim Einführen des Kolbens 18 in die

Die drückende Fläche des in die Druckausgleichs- Druckausgleichsbohrung 22 in ihr befindet. Beim bohrung 22 hineinragenden Kolbens 18 ist in bezug Einführen des Kolbens 18 in die Druckausgleichsauf die Flüssigkeit in der Bohrung 22 geringfügig 35 bohrung 22 wird die Hülse 19 in Richtung der Stützkleiner ausgelegt als die Summe der einzelnen Stirn- platte 16 geschoben. Die in der Druckausgleichsbohflächen der Nebenkerne 12. rung 22 befindliche Luft kann somit zwischen KoI-

Beim Einbringen des Pulvers in das Preßwerkzeug ben 18 und Hauptkern 5 bzw. Kolbenstange 18 und

wird das Preßwerkzeug auf die Platte 16 gestellt, die Hülse 19 entweichen. Setzt die Oberfläche des KoI-

mit der Kolbenstange 18 verschraubt ist. Durch das 40 bens 18 auf der Flüssigkeit auf, wird die Hülse 19

Eigengewicht des Preßwerkzeuges bedingt, baut sich mittels der Druckfedern 17 in Richtung Kolben 18

in der Druckausgleichsbohrung 22 ein Druck auf, der gedrückt und das Dichtelement 20 mittels eines Ko-

die Nebenkerne 12 nach außen an den Preßmantel 7 nus an der Hülse 19 an die Dichtflächen gedruckt,

schiebt. Ein ungehindertes Füllen des Werkzeuges Ein 100⁰/oiges Abdichten der Druckausgleichsboh-

kann somit von oben aus erfolgen. 45 rung 22 mit dem Druckgefäß wird damit gewährlei-

Das Pressen erfolgt durch allmählichen Druckauf- stet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Patentansprüche: Herstellen von mit Wandöffnungen oder -schlitzen versehenen Formkörpern durch isostatisches Pressen

1. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern von Pulvern mit Hilfe eines die zu verpressende PuI-mit Wandöffnungen oder -schlitzen durch isosta- 5 vermasse zusammendrückenden Preßmantels,
tisches Pressen mit Hilfe eines das zu verpres- Beim Herstellen von Formkörpern durch isostatisende Pulver zusammendrückender! Preßmantels, sches Pressen von Pulvern wird in der Regel um dadurch gekennzeichnet, daß den einen Kern mit Abstand ein gummielastischer Preß-Wandöffnungen oder -schlitzen entsprechende mantel herumgelegt, zwischen dem und dem Kern Kerne über den Preßmantel oder direkt in Preß- ίο das Pulver lose eingefüllt wird. Danach wird das gerichtung dem Preßdruck ausgesetzt werden und samte Preßwerkzeug in eine unter Druck zu brinsich zusammen mit dem Preßmantel bewegen gende Flüssigkeit eingebracht, wobei unter elasti- oder gegenüber diesem eine Relativbewegung scher Verformung des Preßmantels das Pulver vervollführen, dichtet wird. Beim Verpressen des Pulvers auf einem

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 Kern fällt ein zylindrischer Hohlkörper an. Grundkennzeichnet, daß die Kerne als Nebenkerne in sätzlich wäre es auch möglich, ohne Kern zu pressen, Preßdruckrichtung etwa im rechten Winkel zur wobei dann durch den Preßmantel die pulverförrmge Längsachse eines Hauptkernes angeordnet wer- Masse gleichfalls zusammengedrückt und auf diese den. Weise ein Vollkörper erzeugt würde. Nach diesem

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 20 Verfahren können sowohl rotationssymmetrische als gekennzeichnet, daß jeder Nebenkern während auch nicht rotationssymmetrische Formkörper hergedes Einfüllens der Pulvermasse gegenüber dem stellt werden.

Hauptkern lagegerecht gehalten wird. Das Einbringen von durchgehenden Wandöffnun-

4. Verfahren nach einem oder mehreren der gen, Sacklöchern oder Wandschlitzen in die Form-Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 25 körper ist in der Regel mit erheblichen Schwierigkeider Nebenkern nach dem Verpressen der Pulver- ten verbunden. Die der Erfindung zugrunde liegende masse von innen her vollständig in den Haupt- Aufgabe besteht daher darin, die Herstellung von mit kern hineingezogen oder nach Entfernen des durchgehenden Wandöffnungen oder -schlitzen ver-Preßmantels von außen her in den Hauptkern sehenen Formkörpern erheblich zu vereinfachen. Zu hineingedrückt wird. 3° diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- daß zur Bildung der Wandöffnungen oder -schlitze rens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dienende Kerne über den Preßmantel oder direkt in bis 4, mit einem die zu verpressende Pulvermasse Preßrichtung dem Preßdruck ausgesetzt werden, so zusammendrückenden Preßmantel, gekennzeich- daß sie sich zusammen mit dem Preßmantel bewegen net durch einen den Wandöffnungen oder -schlit- 35 oder gegenüber diesem eine Relativbewegung vollzen entsprechenden, in Preßrichtung des Preß- führen können. Die Kerne sind dabei so angeordnet, mantels (7) zusammen mit diesem oder relativ zu daß sie sich beim Verdichten der pulverförmigen diesem verschiebbaren Kern (12). Masse durch den Preßmantel in Preßrichtung seitlich

6. Vorrichtung nach Ansprach 5, dadurch ge- verschieben lassen, so daß sie aus ihrer Ausgangslage kennzeichnet, daß der Kern (12) als Nebenkern 40 in der Füllstellung des Preßwerkzeugs in eine seitlich in einem sich im wesentlichen rechtwinklig dazu versetzte Endlage nach dem Verdichten des Pulvererstreckenden Hauptkern (5) verschiebbar gela- formling» gelangen. Bei einem direkt dem Preßdruck gert ist. ausgesetzten Kern ist es aber auch möglich, daß die

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- gleichfalls dem Preßdruck ausgesetzte Preßummantekennzeichnet, daß sich der Nebenkern (12) im 45 lung und der Kern eine Relativbewegung durchfüh-Füllzustand des Preßwerkzeugs über den Außen- ren. In beiden Fällen können somit ohne nennensumfang des Hauptkerns (5) hinaus erstreckt und werten Aufwand Öffnungen und Schlitze in die Wanan der pulverseitigen Preßmantelfläche anliegt. düngen von durch isostatisches Pressen hergestellten

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- Pulverpreßlingen eingebracht werden,
kennzeichnet, daß sich der Nebenkern (12) über 50 Die Kerne sind als Nebenkerne in Preßrichtung den Außenumfang des Hauptkerns (5) hinaus bewegbar gelagert und können etwa im rechten Windurch den diesen mit Abstand umgebenden Preß- kel zur Längsachse eines das Pressen eines hohlen mantel (7) flüssigkeitsdicht hindurch erstreckt. Formkörpers ermöglichenden Hauptkernes angeord-

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der net werden. In diesem Fall wird jeder Nebenkern Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine den 55 während des Einfüllens des Pulvers gegenüber dem Nebenkern (12) während des Füllzustands des Hauptkern lagegerecht gehalten. Jeder Nebenkern Preßwerkzeugs lagegerecht haltende Arretie- kann nach dem Pressen des Pulvers und Entfernen rung (13). des Preßmantels von außen her durch den Haupt-

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der kern durchgestoßen oder nach innen, z. B. durch Va-Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß 60 kuum, gezogen werden.

die Arretierung (13) innerhalb des Hauptkerns Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfah-

(5) untergebracht ist. rens mit einem das zu verpressende Pulver zusam-

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der mendrückenden Preßmantel besitzt einen den zu bil-Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß denden Wandöffnungen oder -schlitzen entsprechendie Arretierung zugleich zum Einziehen des Ne- 65 den, in Preßrichtung des Preßmantels zusammen mit benkerns (12) in den Hauptkern (5) dient. diesem oder relativ zu diesem verschiebbaren Kern.

Der Kern ist dabei vorzugsweise als Nebenkern in Preßrichtung, d. h. in Richtung des beim isostati-