<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus Metallpulver durch ein Heisspressverfahren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen durch ein Heisspressverfahren, d. h. durch ein Verfahren, bei welchem eine die Gestalt des herzustellenden Gegenstandes aufweisende Matrize mit einem Metall- und bzw. oder Keramikpulver gefüllt wird, welches zur Bildung von Pulverpresslingen einer Vorpressung oder Vorsinterung unterzogen worden sein kann und wel- i ches gleichzeitig Wärme und Druck zur Herstellung des Gegenstandes unterworfen wird.
Ein vielfach verwendetes Verfahren zur Herstellung von festen Artikeln aus Metall- und bzw. oder Keramikpulver besteht darin, das Pulver zuerst kalt zu pressen und dann die Presslinge zu sintern. Demgegenüber sind durch das Heisspressverfahren viele Vorteile zu erzielen : erhöhte Härte, Festigkeit und Dichte ; ferner ergibt sich ein geringerer Materialabfall und eine genauere Einhaltung der Grösse. Ein niedrigerer Pressdruck kann angewendet werden. Das Heisspressverfahren ist besonders für die Herstellung grosser Gegenstände oder Artikel vorteilhaft.
Wird das Heisspressverfahren zur Herstellung, beispielsweise von zementierten Karbiden verwendet, sind im allgemeinen Temperaturen in der Grössenordnung von 1250 bis 15500C und manchmal auch noch höhere Temperaturen notwendig. Das einzige für die übliche Anfertigung von Matrizen geeignete Material, welches den obigen Temperaturen standhält, ist Graphit oder ein zusammengesetztes Material auf der Basis von Graphit. Letzteres ist ein elektrischer Leiter und es ist zweckmässig, die Matrize durch elektrische Induktions- oder unmittelbare Widerstandsheizung auf die erforderliche Temperatur zu bringen.
Graphit hat jedoch verhältnismässig geringe Zugfestigkeit, so dass die Gesamtgrösse von Graphitmatri-
EMI1.1
ausserordentlich erheblich sein muss und weiters ist die maximale Grösse solcher Gegenstänae aurch die Grösse von Graphitblöcken begrenzt, die für Verwendung als Matrizen hergestellt werden können.
Bisher war es für das Erhitzen der Graphitmatrize und ihrer Beschickung üblich, eine Induktionsheizwicklung um die Seitenwandungen der Matrize herum unter Zwischenschaltung einer entsprechenden Isolierung anzuordnen. Obgleich diese Anordnung zur Herstellung kleiner Artikel zufriedenstellend ist, wird sie in dem Masse zunehmend unbefriedigend, als die Grösse des Artikels und damit die Grösse der Matrize zunimmt. Beim Heisspressen grosser Artikel nach dem üblichen Verfahren müssen die Seitenwandungen der Matrize. notwendigerweise sehr dick sein, um den während des Pressens auftretenden Seitendrücken zu widerstehen.
Die oben beschriebene Heizmethode ergibt ein beträchtliches Temperaturgefälle von aussen gegen die Mitte der Matrize sowie der Beschickung, so dass die erwünschte gleichmässige Temperatur über die gesamte Beschickung, wenn überhaupt, nur dann erreicht werden kann, wenn ein ausserordentlich langsames Heizen ausgeführt wird.
Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einer zur Gänze oder im wesentlichen aus Graphit oder einem Material auf Graphitgrundlage bestehenden Matrize, u. zw. auf solche bekannte Matrizen, die einen an einem Ende durch ein Querglied abgeschlossenen Hohlraum einschliessen. Es sind auch Matrizen bekannt, die von einer elektrischen Heinzeinrichtung umgeben sind, wobei der Matrizenkörper von einer dünnen, seine beiden Enden umfassenden Metallbeklei-
<Desc/Clms Page number 2>
dung als Verstärkung umschlossen ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kennzeichnet sich demgegenüber durch eine elektrische Heiz- einrichtung, die nächst dem Querglied angeordnet ist, das dünner ist als die Seitenwände der Matrize.
Da das Querglied der Matrize während des Pressvorganges keinen Zugbeanspruchungen unterworfen ist, kann es im Vergleich zu den Seitenwänden bisher verwendeter Matrizen dünn ausgebildet sein, so dass eine gleichmässige Erhitzung der Beschickung über deren ganze Fläche durch die elektrische Heizeinrich- tung leichter erreichbar ist.
Die Heizeinrichtung besteht vorzugsweise aus einer Induktionsheizwicklung, die vom Querglied elek- trisch isoliert ist und von einem Strom entsprechender Frequenz durchflossen wird, wobei ihre Anordnung sowie die Zahl der Windungen so gewählt ist, dass die Heizwirkung sich gleichmässig über das gesamte
Volumen verteilt.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung können, weil der Raum um die Matrize nun frei von
Wicklungen ist, die Seitenwände der Matrize durch feuerfeste Ziegel verstärkt werden, die rund um die
Matrize festgezogen oder sonstwie befestigt und imstande sind, seitlichen Drücken standzuhalten, die ! sonst bei Fehlen der feuerfesten Ziegel die Matrize zum Bruch brächten. Demzufolge kann eine relativ dünnwandige Matrize zur Herstellung von Gegenständen einer Grösse, verwendet werden, die bisher die
Anwendung einer Matrize nötig machte, die überaus schwierig herzustellen wäre.
Die feuerfesten Ziegel können um die Matrize herum durch ein unter Federspannung gehaltenes
Stahlband gehalten werden, welches gewünschtenfalls mit Wasser gekühlt wird, wenn während des Pres- sens sehr hohe Temperaturen erreicht werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einem Paar von Querglie- dern, von denen mindestens eines in den Matrizenhohlraum gleitbar einpasst, und besteht darin, dass je eine elektrische Heizeinrichtung nächst den beiden Quergliedern angeordnet ist.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung erläutert, in wel- cher die Fig. 1 und 2 in Draufsicht bzw. im Schnitt die Heisspressvorrichtung nach der Erfindung veran- schaulichen.
Die dargestellte Vorrichtung dient zur Herstellung von Gegenständen rechteckigen Umrisses durch
Heisspressen und enthält einen Graphitstempel l von rechteckigem Querschnitt, der in einer unterteilten
Graphitmatrize 2 hin-und herbeweglich ist. Die Matrize besteht aus vier, ihre Seitenwände bildenden
Graphitblöcken 3 und einem feststehenden, querliegenden Graphitblock 4 (Fig. 2), der das untere Ende des Matrizenhohlraumes abschliesst. Der Stempel 1 kann auf eine aus Keramik und bzw. oder aus Metall- pulver bestehende Beschickung 5 im Matrizenhohlraum durch Vermittlung eines Graphitblockes oder einer
Platte 6 Druck ausüben, der bzw. die in der Düse gleitbar einpasst ; die erwähnte Beschickung kann ge- wünschtenfalls einer Vorpressung oder Vorsinterung unterworfen worden sein, um einen Pulververpressling zu bilden.
Die Matrize ist von feuerfesten Ziegeln umgeben, die vorher zur Anpassung an die Aussenform und
Abmessung der Matrize gegossen wurden und mit ihr zusammenwirken sowie eine zylindrische Aussen- fläche ergeben, die von einem unter Federspannung stehenden Stahlband 8 umfasst ist. Dieses Band, welches wassergekühlt werden kann, ist mit einer elektrischen Isolierung, etwa den isolierenden Schei- ben 9a der Spannvorrichtung 9 versehen, so dass dieses Stahlband 8 keinen ununterbrochenen Weg für zir- kulierende Ströme liefert und nur dazu dient, Matrize und Ziegel so zusammenzuhalten, dass die Zie- gel 7 die Matrizenwandungen verstärken und letztere imstande sind, beim Pressen starken seitlichen Drük- ken zu widerstehen.
Gleichzeitig lässt die federnde Spannung des Bandes 8 kleine Dimensionsänderungen. des Aggregates zu, die infolge von Ausdehnung und Zusammenziehung der verschiedenen Einzelteile des
Aggregates während des Erhitzens und Abkühlens auftreten können. Die feuerfesten Ziegel 7 können aus einer (eigenen) feuerfesten Betonmischung oder einem feuerfesten Zement gegossen werden, dem ein ge- eigneter feuerfester Zusatz einverleibt wird. Das Material wird entsprechend den Temperaturen gewählt, denen die Ziegel standzuhalten haben.
Zum Erhitzen der Beschickung aus Metall- und bzw. oder Keramikpulver 5 oder Pulverpresslingen im Matrizenhohlraum ist eine Induktionswicklung 10 unter Zwischenschaltung einer thermischen und elektrischenisolierungll beimGraphitblock4angeordnet, der das untere Ende des Hohlraumes abschliesst.
Die Wicklung ist hinsichtlich ihrer Anordnung und der Zahl ihrer Windungen, desgleichen die elektrische Frequenz des Stromes, so gewählt, dass die Heizwirkung gleichmässig über die gesamte Fläche des Graphitblockes 4 verteilt ist und die Wärme dadurch gleichmässig durch den Block hindurch der Beschickung der Matrize übermittelt wird,
Zur Herstellung von Gegenständen, die in der Bewegungsrichtung des Stempels 1 verhältnismässig
<Desc/Clms Page number 3>
grosse Abmessung besitzen, kann eine weitere Heizwicklung (nicht dargestellt) nächst dem am oberen
Ende des Matrizenhohlraumes befindlichen Graphitblock 6 mit diesem beweglich angeordnet werden.
Es ist klar, dass andere Materialien als Graphit für die Matrize verwendet werden können, etwa
Materialien auf Graphitgrundlage, mit keramischem Material umkleideter Graphit od. dgl.
Bei abgeänderten Ausführungen kann auf die Beschickung 5 durch ein Stempelpaar Druck ausgeübt werden, das in entgegengesetzten Richtungen auf den Scheitel- bzw. Bodenblock wirken, in welchem Falle beide Blöcke 4 und 6 in der Matrize gleitbar sind. Es ist gegebenenfalls auch eine Widerstandsheizung verwendbar und wenn gewünscht, können die Pressvorgänge dort, wo hohe Temperaturen in Frage kommen, in einer schützenden Atmosphäre vorgenommen werden, um die Beschickung, das Matrizenmaterial und auch das Material des Widerstandsheizdrahtes zu schonen, wenn gewisse Materialien für die Widerstandsheizung auf hohe Temperaturen in Anwendung kommen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus Metallpulver durch ein Heisspressverfahren, mit einer zur Gänze oder im wesentlichen aus Graphit oder einem Material auf Graphitgrundlage bestehenden Matrize, die einen an einem Ende durch ein Querglied abgeschlossenen Hohlraum einschliesst, gekennzeichnet durch eine elektrische Heizeinrichtung, die nächst dem Qnerglied angeordnet Ist, das dünner ist als die Seitenwände der Matrize.