DE3829128A1 - Verfahren zur herstellung von pressformteilen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

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.

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.