DE3829128A1 - Verfahren zur herstellung von pressformteilen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur herstellung von pressformteilen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit
Vertiefungen und/oder Erhebungen in der Oberfläche, insbesondere von
Schieberplatten für Gießpfannen, Konverter etc., wobei pulverförmiges
Ausgangsmaterial in einen topfartigen, aus einem in die Einfüllstellung
hochgefahrenen Formrahmen und mehreren bodenseitigen gegeneinander ausge
richteten Unterstempeln bestehenden Raum eingefüllt, der Raum durch Her
absenkung eines Oberstempels geschlossen und das Formteil durch Relativ
bewegung des Oberstempels zu den Unterstempeln hydraulisch verdichtet
(gepreßt) und anschließend durch Hochfahren des Oberstempels und durch
Herabfahren des Formrahmens ausgetoßen wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver
fahrens, die im wesentlichen aus einem Oberstempel, mehreren Unterstem
peln und einem Formrahmen besteht, die einen Formraum bilden, wobei die
Unterstempel auch gegeneinander beweglich sind.
Nach dem vorgenannten Verfahren werden insbesondere auch Gießpfannen
schieber hergestellt, die aus feuerfesten Materialien bestehen, da sie
hohen Temperaturen standhalten müssen. Neben den beispielsweise verwende
ten Materialien Schamotte, Silika, Sillimanit, Magnesit, Carborundum oder
Kohlenstoff bieten sich insbesondere auch Zirkonoxid und Zirkonsilikat
an. Grundsätzlich sind von den verwendeten Stoffen folgende Eigenschaften
zu fordern: Einen sehr hohen Schmelzpunkt oberhalb von 1500°C, eine hohe
Druckfeuerbeständigkeit und eine gute Temperaturwechselbeständigkeit. Ge
wünscht wird ferner eine weitgehende Resistenz gegen saure oder basische
Schlacken.
Preßformteile wie auch Schieberplatten haben in der Regel keine völlig
glatte Oberfläche, d.h. sie weisen Nocken oder Vertiefungen auf.
Bei den bisher nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren ließ sich
die gewünschte gleichmäßige Dichte der Formteile nicht immer gewährlei
sten, insbesondere traten Risse an Beugekanten auf. Sofern die fehlerhaf
ten Formteile nicht bereits vor ihrem Einsatz aussortiert werden konnten,
stellen sie eine erhebliche Gefahr für das Bedienungspersonal z.B. eines
Konverters dar, da bei einem Bruch einer Schieberplatte flüssiger Stahl
austreten kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Her
stellung von Formteilen anzugeben, bei dem die Gefahr der Spannungs
rißbildung weitgehend minimiert ist und Formteile mit einem homogenen Ge
füge über den gesamten Körper gewährleistet werden können. Darüber hinaus
soll das Verfahren möglichst voll automatisiert ablaufen, ohne daß ma
nuelle Eingriffe erforderlich sind.
Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, die eingangs genannte Vorrichtung
(hydraulische Presse) derart weiterzuentwickeln, daß sie die an das Ver
fahren gestellten Aufgaben löst und konstruktiv möglichst einfach und
leicht handhabbar aufgebaut ist.
Bei dem eingangs genannten Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß
vor oder unmittelbar nach dem Einfüllen des pulverförmigen Ausgangsmate
rials die Unterstempel angehoben und auf ein hydraulisches Kissen mit be
grenztem Haltedruck gesetzt werden und die Preßbewegung des Oberstempels
gegen diesen Haltedruck durchgeführt wird, bis die Unterstempel auf An
schlag anliegen.
Nach dem bisherigen Stand der Technik war es üblich, den Oberstempel ge
gen einen festgestellten Unterstempel bzw. eine fest angeordnete Matrize
zu bewegen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der Druck einseitig
aufgebracht wird. Soweit in der DE 32 06 981 A1 bei dem dort beschriebe
nen Verfahren zum Pulver-Formpressen eine relative Verstellbarkeit eines
Unterstempels gegen eine Matrize vorgeschlagen worden ist, soll sie le
diglich dazu dienen, die Herstellung andersartiger Formen zu gestatten
bzw. weitere Räume für ein andersartiges als das zuerst eingefüllte Füll
material zu schaffen. Während des Preßvorganges ist die Matrize starr an
geordnet.
Des weiteren wird in den DE-GM 17 64 962 eine Presse für keramische Er
zeugnisse vorgeschlagen, bei der die gesamte Preßstempeloberfläche ein
heitlich beweglich ist, das unterteilte Widerlager (Unterstempel) aber
entsprechend den verschiedenen Höhen des Preßlings Teile unterschiedli
cher Beweglichkeit aufweist, von denen ein Teil elastisch, nämlich auf
Tellerfedern und der andere Teil fest abgestützt ist. Diese Presse hat
den Nachteil, daß die verwendeten Federn mit der Zeit ermüden und ferner
auch kein gezielt steuerbarer Preßdruck - je nach Verfahrensstadium -
aufgebracht werden kann. Im übrigen erstreckt sich der "bewegliche Teil"
des Unterstempels nahezu über den gesamten Durchmesser, so daß in den
Beugebereichen der Preßteile nach wie vor eine Spannungsrißbildung droht.
Vorzugsweise kann nach der vorliegenden Erfindung der Gegendruck (Halte
druck) produktspezifisch eingestellt werden, im übrigen kann jeder der
beweglichen Zylinder ein anderes hydraulisches Kissen erhalten, womit der
für eine gleichmäßige Dichte bereits mit entscheidende Vorpreßvorgang in
dividuell steuerbar ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden der oder die inneren Unter
stempel, die zur Ausbildung der Erhebungen an der Preßteilunterseite die
nen, um einen kürzeren, vorzugsweise den halben Hub angehoben. Hierdurch
wird eine tiefere Mulde im Formraumboden geschaffen als die Erhebung spä
ter hoch ist. Die Tiefe der Mulde wird so gewählt, daß das darin nach dem
Füllen liegende Material ebenso gezielt verdichtet wird (insbesondere
hälftige Volumenminimierung), wie dies bei den umliegenden Formteilzonen
geschieht. Dies garantiert insbesondere eine gleichmäßige Formteildichte.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Formrahmen nach
dem Einfüllen des Ausgangsmaterials um einen kurzen Weg nach oben gefah
ren, vorzugsweise um 30 bis 50 mm, wobei der Weg so hoch gewählt wird,
daß der Formrahmenüberstand den bei Einleitung des Preßvorganges anson
sten zu erwartenden Überlauf des Preßmaterials verhindert. Damit das
Formteil beim Pressen möglichst unbewegt an den (mantelseitigen) Formrah
meninnenwänden anliegt, wird vorzugsweise der Formrahmen beim Pressen zu
sammen mit dem Oberstempel nach unten bewegt. Da mit fortlaufender
Preßdauer die Unterstempel ebenfalls nach unten bewegt werden, geschieht
dies vorzugsweise mit der halben Oberstempelgeschwindigkeit.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung liegt der Oberstempel nach dem
Pressen nur mit seinem Eigengewicht auf dem fertig gepreßten Formteil
auf, und es wird mindestens ein Druckluftimpuls zur Anhebung des Ober
stempels und/oder des Formteils in den Formraum eingeblasen. Bevorzugt
wird die Druckluft zwischen dem Oberstempel und dem Formteil und/oder
zwischen dem Formteil und dem Unterstempel, vorzugsweise über den Ober
stempel bzw. ein oder mehrere der Unterstempel eingeblasen. Hierdurch
wird bewirkt, daß das Formteil vom Oberstempel entlastet und/oder vom Un
terstempel abgehoben wird.
Um insbesondere das Abheben des Preßteils von feststehenden Unterstempel
teilen zu erleichtern, d.h. einen Abstoßeffekt zu erreichen, wird nach
dem Pressen zusätzlich Druckluft in das Druckkissen eingeblasen, wodurch
die Unterstempel geringfügig angehoben werden und das Formteil von den
feststehenden Unterstempeln abdrücken.
Die auf die eingangs beschriebene Vorrichtung bezogene Aufgabe wird da
durch gelöst, daß die beweglichen Unterstempel jeweils auf ein hydrauli
sches Kissen mit begrenztem Haltedruck aufsetzbar sind. Hierdurch ergibt
sich insbesondere eine federnde Auflage, die einen exakt regulierbaren
Vor- und Fertigpreßdruck von oben wie unten gewährleistet.
Vorzugsweise wird der begrenzte Haltedruck des hydraulischen Kissens
durch ein regel- bzw. steuerbares Druckluftventil zunächst aufrecht er
halten, so daß sich ein oben wie unten gleicher Anpreßdruck einstellen
läßt, wobei jedoch die Unterstempel allmählich nach unten gedrückt wer
den, bis sie auf Anschlag anliegen. Der letzte Weg bis zum Anschlag läuft
allerdings mit einem Ablassen des Hydraulikmediums aus dem Kissen einher.
Vorzugsweise besitzt der Oberstempel an seiner Stirnseite mindestens eine
Druckluftdüse, mit der er sich von dem fertig gepreßten Formteil abstoßen
kann. Zusätzliche Düsen an der Unterstempelstirnseite als auch an ihrer
den Druckluftkissen zugewandten Seite verbessern das Abheben des Form
teils weiterhin.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der Zeichnungen im fol
genden erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 bis 4 jeweils schematische Querschnittsansichten einer
hydraulischen Presse in verschiedenen Verfahrenssta
dien und
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Unterstempel der Presse.
Die in Fig. 1 bis 5 dargestellte Presse besteht im wesentlichen aus
einem zylindrischen Oberstempel 10 mit einer Stirnseite 10 a, einem man
telseitigen ringförmigen Formenrahmen 11 sowie einer aus einem bewegli
chen ovalen Ringstempel 12 (siehe auch Fig. 5), einem beweglichen zylin
derförmigen Stempel 13 und einem äußeren festen ovalen Ringstempel 14 als
Unterstempeleinrichtung. Der Formenrahmen 11 ist zwischen einer, in Fig.
2 dargestellten oberen Stellung und der in Fig. 4 dargestellten unteren
Stellung (hydraulisch) verschiebbar angeordnet. Der feste Ringstempel 14
stützt sich gegen einen Sockel 15 ab, in dem auch zylindrische Hohlräume
18 und 19 als Druckluftkissen eingelassen sind. In diesen Druckkissen 18
und 19 sind jeweils Kolben 16 und 17 verschiebbar gelagert, die rückwär
tige Verlängerungen der beweglichen Stempel 12, 13 darstellen. Jeder der
beweglichen Stempel ist von den übrigen Teilen getrennt verschiebbar.
Der Oberstempel sowie der zylinderförmige Stempel 13 besitzen nicht dar
gestellte Druckluftdüsen, mit welchen die Punkte 20 bzw. 21 (Fig. 3) mit
Druckluft beaufschlagt werden können.
Die erfindungsgemäße hydraulische Presse arbeitet folgendermaßen: Ausge
hend von der in Fig. 4 dargestellten Ausgangsstellung wird zunächst der
Formrahmen 11 in die sogenannte Füllstellung verfahren (Fig. 1). Gleich
zeitig oder anschließend werden die Stempel 12, 13 ausgerichtet, im vor
liegenden Falle dergestalt, daß der Stempel 13 um eine geringere Höhe
(etwa die Hälfte) ausgefahren wird. In den durch den Formenrahmen 11 und
die beweglichen Stempel 12, 13 geschaffenen Raum wird nunmehr das pulver
förmige Ausgangsmaterial 22 eingefüllt. Anschließend wird der Formenrah
men noch um 30 mm hochgefahren, um zu verhindern, daß bei Einleitung des
Preßvorganges über die Oberkante des Formrahmens seitlich Pulvermaterial
herausgepreßt wird. Anschließend wird die Form geschlossen, was durch
Herabsenkung des Oberstempels 10 geschieht.
Nach Einleitung des Preßvorganges (Fig. 2) wird der Formrahmen 11 mit
etwa der halben Geschwindigkeit des Oberstempels 10 heruntergefahren.
Hierbei wird berücksichtigt, daß auch die Unterstempel 12 und 13 eine Ab
wärtsbewegung mit stärker werdendem Preßdruck vollziehen. Wie aus einem
Vergleich der Fig. 1 und 2 mit Fig. 3 deutlich wird, wird in dem un
ten durch den beweglichen Stempel 13 begrenzten Bereich das betreffende
Ansatzstück bzw. die betreffende Erhebung etwa um die Hälfte zusammenge
preßt. Durch die erfindungsgemäße hydraulische Presse wird demnach ge
währleistet, daß in diesem Bereich der Formkörper eine gleich große
Dichte wie in den übrigen Bereichen hat.
Der Preßvorgang ist dann beendet, wenn die Kolben 16 und 17 auf Anschlag
liegen. Vorher wird allmählich das Druckluftkissen 18 bzw. 19 abgebaut,
was durch steuer- bzw. regelbare Druckventile bewerkstelligt werden kann,
die erst dann öffnen, wenn ein bestimmter Druck im hydraulischen Kissen
überschritten wird.
Das Lösen des fertigen Formteils 23 wird dadurch unterstützt, daß an den
Punkten 20 und 21 jeweils über die Oberstempel- und Unterstempelstirn
seite Druckluft eingeblasen wird. Hierdurch wird der Oberstempel 10 vom
fertig gepreßten Formteil 23 und das Formteil 23 von den Unterstempeln 12
bis 14 abgehoben.
Um zusätzlich das Abheben von dem festen ovalen Ringstempel 14 zu er
leichtern, wird Druckluft aus den Kolben 16 und 17 in Richtung auf das
Druckluftkissen eingeblasen, wodurch die beweglichen Stempel 12 und 13
leicht angehoben werden und gleichzeitig das Formteil 23 mitnehmen. Ab
schließend wird der Oberstempel 10 nach oben und der Formrahmen 11 nach
unten verfahren, wodurch das Formteil 23 zur seitlich zugänglichen Auf
lage kommt und von einem üblichen Zangengreifer abgenommen werden kann.
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit Vertiefungen
und/oder Erhebungen in der Oberfläche,
insbesondere von Schieberplatten für Gießpfannen, Konverter etc.,
wobei pulverförmiges Ausgangsmaterial in einen topfartigen, aus einem in
die Einfüllstellung hochgefahrenen Formrahmen und mehreren bodenseitigen,
gegeneinander ausgerichteten Unterstempeln bestehenden Raum eingefüllt,
der Raum durch Herabsenkung eines Oberstempels geschlossen und das Form
teil durch Relativbewegung des Oberstempels zu den Unterstempeln hydrau
lisch verdichtet (gepreßt) und anschließend durch Hochfahren des Ober
stempels und durch Herabfahren des Formrahmens ausgestoßen wird, dadurch
gekennzeichnet, daß vor oder unmittelbar nach dem Einfüllen des Ausgangs
materials die Unterstempel angehoben und auf ein hydraulisches Kissen mit
begrenztem Haltedruck gesetzt werden und die Preßbewegung des Oberstem
pels gegen diesen Haltedruck durchgeführt wird, bis die Unterstempel auf
Anschlag anliegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder
die innere(n) Unterstempel, die zur Ausbildung der Erhebungen an der
Preßteilunterseite dienen, um einen kürzeren, vorzugsweise den halben Hub
angehoben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Formrahmen nach dem Einfüllen des Ausgangsmaterials um einen Weg nach
oben gefahren wird, vorzugsweise um 30 bis 50 mm, der den bei Einleitung
des Preßvorganges zu erwartenden Überlauf des Preßmaterials verhindert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß der Formrahmen beim Pressen zusammen mit dem Oberstempel nach
unten bewegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Form
rahmen etwa mit der halben Geschwindigkeit des Oberstempels abgesenkt
wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß nach dem Pressen der Oberstempel nur mit seinem Eigengewicht auf
dem fertig gepreßten Formteil aufliegt und mindestens ein Druckluftimpuls
zur Anhebung des Oberstempels und/oder des Formteils in den Formraum ein
geblasen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck
luft zwischen dem Oberstempel und dem Formteil und/oder zwischen Formteil
und Unterstempel, vorzugsweise über den Oberstempel bzw. einen oder meh
rere der Unterstempel, eingeblasen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß
nach dem Pressen zusätzlich Druckluft in das Druckkissen eingeblasen
wird, um das Formteil von den feststehenden Unterstempeln zu lösen.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An
sprüche 1 bis 8,
im wesentlichen bestehend aus
einem Oberstempel, mehreren Unterstempeln und einem Formrahmen, die einen Raumraum bilden,
wobei die Unterstempel auch gegeneinander beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die beweglichen Unterstempel (12, 13) jeweils auf ein hydraulisches Kis sen (18, 19) mit begrenztem Haltedruck aufsetzbar sind.
einem Oberstempel, mehreren Unterstempeln und einem Formrahmen, die einen Raumraum bilden,
wobei die Unterstempel auch gegeneinander beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die beweglichen Unterstempel (12, 13) jeweils auf ein hydraulisches Kis sen (18, 19) mit begrenztem Haltedruck aufsetzbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der be
grenzte Haltedruck durch ein regel- bzw. steuerbares Druckluftventil
zunächst aufrechterhalten und beim Pressen schließlich abgebaut wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der Oberstempel (10) an seiner Stirnseite (10 a) mindestens eine Druck
luftdüse aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens einer der Unterstempel (12, 13) an seiner Stirn
seite (13 a) Druckluftdüsen aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die bewegbaren Unterstempel (12, 13) zusätzlich an ihrer
den Druckluftkissen (20, 21) zugewandten Seite Druckluftdüsen aufweisen.
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