Verfahren zur Herstellung eines becherförmigen Gegenstandes durch Kaltspritzen, nach diesem Verfahren hergestellter Gegenstand und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Es ist bekannt, mittels des Kaltspritzver- fahrens metallene, becherförmige Gegenstände herzustellen. Weiter ist es bekannt, nach die sem Verfahren Gegenstände herzustellen, die aus einem gemeinsamen Boden und einer An zahl zu diesem senkrechter, runder, koaxialer Zylindermäntel bestehen. Alle diese Gegen stände, die gewöhnlich aus einem weichen Werkstoff, wie zum Beispiel Aluminium oder Zink, hergestellt sind, finden in der elektro technischen Industrie, zum Beispiel für Kon densatoren, weitverbreitete Anwendung.
Bisher ist es praktisch nicht gelungen, mit dem Kaltspritzverfahren dünnwandige, becherförmige Gegenstände herzustellen, die durch mindestens eine sich in der Spritzrich- tung erstreckende Zwischenwand in zwei oder mehr als zwei Abteile geteilt sind, von denen mindestens zwei auch von der Aussenwand des Gegenstandes begrenzt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, mittels dessen diese Art von Ge genständen durch Kaltspritzen hergestellt werden kann, und sie bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und auf einen nach diesem Ver fahren hergestellten Gegenstand.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden, nachdem der Gegenstand mittels eines Stempels und einer Matrize geformt worden ist, der Stempel und die Matrize auseinander bewegt, und der Gegenstand wird mittels einer Abstreifvorrichtung vom Stempel ent fernt; diese Abstreifvorrichtung greift dabei an mindestens einer verstärkten Wand oder an mindestens einem verstärkten Wandteil des Gegenstandes an. Einige Wände dieses Gegen standes haben eine Stärke d von maximal 1 mm, und Wände oder Wandteile sind der art verstärkt, dass in Querschnitten dieses Ge genstandes in diese verstärkten Wände oder Wandteile ein Kreis mit einem Durchmesser von mindestens 1,8 d eingeschrieben werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise nä her erläutert. Fig. la zeigt schaubildlich einen nach dem Schlagextrusionsverfahren hergestellten, be- cherförmigen Gegenstand mit einer einzigen Zwischenwand, die den Gegenstand also in zwei Abteile unterteilt.
Fig.1b zeigt denselben Gegenstand in einer Draufsicht und Fig.lc einen Teil der Fig. 1b in vergrössertem Massstab.
Die Fig.2a und 2b zeigen in zwei ver schiedenen Seitenansichten den Stempel, die Matrize und die- Abstreifvorrichtung,- mit denen der Gegenstand nach Fig.la und 1b hergestellt werden kann. In der in den Fig. 2a und. 2,b dargestellten Lage ist die Platine in die Matrize hineingelegt, wonach der Gegen stand geformt werden kann. Fig. 3 ist eine Draufsicht der Matrize nach den Fig.2a und 2b.
Fig.4 ist eine Draufsicht der Abstreif- vorriehtung nach den Fig.2a und 2b.
Die Fig. 5 und G zeigen zwei darauffol- gende Herstellungsphasen des Gegenstandes nach den Fig. 1a und 1b, wobei in Fig. 5 der Gegenstand geformt worden ist und die Stem pelteile sich noch in der Matrize befinden; in der Phase nach Fig. 6 sind die Stempel teile aus der Matrize zurückgezogen, wobei sie den geformten Gegenstand mitnehmen, der in der Lage nach Fig. 6 gegen die Ab- streifvorrichtung stösst, wonach die Stempel teile aus dem Gegenstand gezogen werden.
Fig. 7 stellt eine andere Ausführungsform der Abstreifvorrichtung dar.
Die Fig.8, 9 und 10 sind Draufsichten einiger anderer Beispiele von Gegenständen, die gemäss der Erfindung hergestellt werden können.
Der becherförmige Gegenstand nach Fig.1 hat einen Boden, an den die sich in der Spritzrichtung erstreckenden, aufrecht stehen den Seitenwände 2 anschliessen. Die langen Seitenwände 2 sind miteinander durch eine Zwischenwand 3 verbunden. Wie besonders - aus Fig.1c ersichtlich ist, ist die Stärke der Wände 2 gleich d, und die Stärke der Zwi schenwand 3 1st hier 2d. Der Wert d kann zum Beispiel 0,7 mm sein, so dass die Stärke der Wand 3 gleich 1,4 mm ist.
Bei solcher Bemessung des Gegenstandes, wobei also die Zwischenwand 3 die verstärkte Wand bildet, in die ein greis mit einem Durchmesser von mindestens 1,8 d (hier 2 d) eingeschrieben werden kann, wird, wie aus folgendem her vorgeht, erreicht, dass dieser Gegenstand nach dem Kaltspritzverfahren hergestellt werden kann.
Die Fig. 2a, 2b, 5 und 6 veranschaulichen die Herstellung.
Die dabei verwendete Vorrichtung besteht aus den in einem Halter untergebrachten Stempelteilen 4a und 4b und der Matrize 5. Letztere, die in Fig.3 in Draufsicht darge stellt ist, enthält eine Höhlung 6, in die eine Platine 7 rechteckiger Form hineingelegt ist. Wie es bei Spritzwerkzeugen üblich ist, be sitzen die Stempelteile 4a und 45 einen Stem pelrand 8 und einen sich an diesen anschlie ssenden, hinterschliffenen Teil 9, der die dar gestellte Form hat, damit das bei der Ex- trusion emporsteigende Material möglichst wenig Reibung erfährt.
In geeigneter Höhe oberhalb der Matrize ist die Abstreifvorrichtung 14 angeordnet, die in Fig. 4 in Draufsicht dargestellt ist. Sie be steht aus einer kreisförmigen Platte mit einer Öffnung 11, deren Innenwand die in Fig.4 dargestellte Form hat.
Sie besteht im wesent lichen aus zwei langen und zwei kurzen Seiten in gegenseitigen Abständen, die hier grösser sind als die Abstände zwischen den Aussen seiten der langen und der kurzen Wände<B>9 -</B> des Gegenstandes 1 nach Fig. 1b. In der Mitte der langen Seiten befinden sich jedoch zwei nasenförmige Ansätze 12 und 13, die den Anschlussstellen der Zwischenwand 3 des Gegenstandes 1 auf seinen langen .Seiten 2 entsprechen.
Wenn, wie in Fig.,5 dargestellt, die iStem- pelteile abwärtsbewegt werden und die.Stem pelränder 8 die Oberfläche der Platine 7 be rühren, wird das Material der Platine flüssig und steigt empor, bis die in Fig. 5. dargestellte Endlage der Stempelteile 4a und 4b erreicht ist. Dann ist also der Gegenstand geformt.
Um diesen Gegenstand von den Stempelteilen zu entfernen, werden, wie in Fig.6 darge stellt, die Stempelteile 4a und 4b aus der Matrize 5 zurückgezogen, wobei der Gegen stand 1 mitgenommen wird, bis diejenigen Stellen des geformten Gegenstandes, wo die Zwischenwand 3 sich an die langen Seiten 2 anschliesst, gegen die Ansätze 1? und 13 der Abstreifvorrichtung 10 stossen.
Werden die Stempelteile 4a und 4b nun weiter aufwärts bewegt, so bleibt der Gegenstand 1 zurück, so dass bei hinreichender Aufwärtsbewegung der .Stempelränder 8 der Gegenstand 1 frei von dem Stempel wird und aus der Presse entfernt werden kann.
Beim Abstreifen haben die nasenförmigen Ansätze 12 und 13 mittels der verstärkten Zwischenwand 3 des Gegenstandes die Ab- streifkraft auf den Boden des Gegenstandes übertragen, so dass eine Beschädigung des Gegenstandes praktisch ausgeschlossen ist.
Aus Fig. 1b erhellt insbesondere, dass, wenn die kurze Abmessung p eines Abteils klein ist gegenüber der langen Abmessung q dieses Abteils und wenn die Höhe des Gegen standes mindestens 2,5mal so gross ist wie die kleine Abmessung p des erwähnten Ab teils, der Stempelteil, der einen solchen Abteil bilden soll, in einer Richtung ein verhältnis mässig kleines Widerstandsmoment hat. Ge rade in solchen Fällen bieten die verstärkten Wände bzw. Wandteile insbesondere eine Lösung, um Beschädigungen beim Abstreifen zu verhüten.
Wenn mindestens ein Stempelteil in einer oder in beiden Richtungen ein kleines Träg heitsmoment hat, ist die Abstreifvorrichtung nach den Fig. 2, 4, 5 und 6 der im folgen den zu beschreibenden streifenförmigen Ab- streifvorrichtumg nach Fig.7 vorzuziehen wegen der geringeren Abmessung in der Ex- trusionsrichtung. Bei der erstgenannten Aus führungsform kann nämlich die nicht abge stützte Länge der Stempelteile kleiner sein.
Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform einer Abstreifvorrichtung. Diese besteht aus einem messerartigen, aufrecht stehenden Strei fen 14, der sich zwischen die beiden Stempel teile 4a und 4b erstreckt. Beim Aufwärts bewegen der Stempelteile 4a und 4b aus der Matrize 5 wird also in diesem Fall nur die Zwischenwand 3 des gebildeten Gegenstan des gegebenenfalls über ihre ganze Länge mit der Unterseite des stillstehenden Abstreif- organs 14 in Berührung kommen und von den Stempelteilen 4a und 4b abgestreift wer den.
Bei dem in Fig. 8a in Draufsicht gezeig ten Gegenstand sind alle Aussenwände 15 und die Zwischenwände 16, wie besonders aus der Einzeldarstellung nach Fig. 8b ersichtlich ist, gleich stark und haben zum Beispiel eine Wandstärke von 0,6 mm. Wenn die Abrun dungsradien x an den Anschlüssen der Zwi schenwände an die Aussenwände gross ge wählt werden, entsteht an diesen Anschlüssen ein verstärkter Wandteil, in den ein Kreis mit einem Durchmesser von 1,8 d eingeschrie ben werden kann. Auf diese Weise entsteht die zum Abstreifen erforderliche Verstär kung des Querprofils.
Fig. 9 ist eine Draufsicht eines sechsecki gen Gegenstandes, der durch Zwischenwände 17 und gemeinsam mit den Aussenwänden 18 in sechs Abteile mit dreieckigem Querpro fil geteilt ist. Alle Wände 18 und die Zwi schenwände 17a, 17b, 17d und 17e haben die gleiche Wandstärke d zum Beispiel von 0,6 mm. Hingegen haben die in Flucht lie genden Zwischenwände 17c und 17f eine Wandstärke 2 d von 1,2 mm.
Dieser @Gegen- stand eignet sich dazu, durch eine Abstreif- vorrichtung nach Fig. 7 von den Stempelteilen abgestreift zu werden, da dabei ein solches messerförmiges Abstreiforgan an diesen in Flucht liegenden, verstärkten Zwischenwän den angreifen kann.
Aus Fig. 10 ist schliesslich ersichtlich, dass es auch möglich ist, die verstärkten Wand teile auf der Aussenseite der Aussenwand an zubringen. Der in dieser Figur dargestellte Gegenstand besteht aus zwei Abteilen 19 und 20, die von der Zwischenwand 21 voneinander getrennt sind.
Diese Zwischenwand 2:1 und die Aussenwände 2'2, 23, 24 und 25 haben alle eine 'Stärke d von 0,5 mm. Auf den langen Wänden 22 und 24 sind die verstärkten Wandteile<B>2</B>5 und 26 angeordnet, die derart ausgebildet sind, dass dieser Profilverstärkung und den gegenüberliegenden Teilen der Innen wand der Abteile 19 und 20 je ein Kreis mit einem Durchmesser von mindestens 0,9 mm einbeschrieben werden kann. Gegebenenfalls können die verstärkten Wandteile auch auf den kurzen Wänden des Gegenstandes ange bracht werden.
Process for the production of a cup-shaped object by cold spraying, object produced by this process and device for carrying out this process. It is known to produce metal, cup-shaped objects by means of the cold spray process. It is also known to produce objects according to the sem method, which consist of a common base and a number to this perpendicular, round, coaxial cylinder jackets. All of these objects, which are usually made of a soft material such as aluminum or zinc, are widely used in the electrical engineering industry, for example for capacitors.
So far it has practically not been possible to produce thin-walled, cup-shaped objects with the cold spraying process, which are divided into two or more than two compartments by at least one partition extending in the spraying direction, at least two of which are also delimited by the outer wall of the object .
The present invention relates to a method by means of which this type of objects can be produced by cold spraying, and it further relates to an apparatus for carrying out the method and to an object produced by this method.
In the method according to the invention, after the object has been shaped by means of a stamp and a die, the stamp and the die are moved apart, and the object is removed from the stamp by means of a stripping device; this stripping device acts on at least one reinforced wall or on at least one reinforced wall part of the object. Some walls of this object have a maximum thickness d of 1 mm, and walls or wall parts are reinforced in such a way that a circle with a diameter of at least 1.8 d can be inscribed in these reinforced walls or wall parts in cross-sections of this object.
The invention is explained below with reference to the accompanying drawings, for example, nah. FIG. 1 a shows a diagrammatic view of a cup-shaped object produced by the impact extrusion process with a single partition which thus divides the object into two compartments.
FIG. 1b shows the same object in a plan view and FIG. 1c shows a part of FIG. 1b on an enlarged scale.
2a and 2b show in two different side views the stamp, the die and the stripping device - with which the object according to Fig.la and 1b can be produced. In the in Figs. 2a and. 2, b position shown, the board is placed in the die, after which the object can be formed. Fig. 3 is a plan view of the die according to Figs. 2a and 2b.
4 is a plan view of the stripping device according to FIGS. 2a and 2b.
5 and G show two subsequent production phases of the object according to FIGS. 1a and 1b, wherein in FIG. 5 the object has been shaped and the stem parts are still in the die; In the phase according to FIG. 6, the punch parts are withdrawn from the die, taking with them the shaped object which, in the position according to FIG. 6, hits against the stripping device, after which the punch parts are pulled out of the object.
Fig. 7 shows another embodiment of the stripping device.
Figures 8, 9 and 10 are plan views of some other examples of articles that can be made in accordance with the invention.
The cup-shaped object according to FIG. 1 has a base to which the side walls 2, which extend in the spray direction and stand upright, are connected. The long side walls 2 are connected to one another by an intermediate wall 3. As can be seen particularly from Fig.1c, the thickness of the walls 2 is equal to d, and the thickness of the intermediate wall 3 is here 2d. The value d can be 0.7 mm, for example, so that the thickness of the wall 3 is 1.4 mm.
With such a dimensioning of the object, with the intermediate wall 3 forming the reinforced wall in which an old man with a diameter of at least 1.8 d (here 2 d) can be inscribed, as follows, it is achieved that this Object can be produced by the cold spray process.
2a, 2b, 5 and 6 illustrate the production.
The device used consists of the punch parts 4a and 4b housed in a holder and the die 5. The latter, which is shown in Fig.3 in a plan view Darge, contains a cavity 6 into which a plate 7 of rectangular shape is placed. As is customary with injection molding tools, the stamp parts 4a and 45 have a stem edge 8 and a relief-ground part 9 adjoining them, which has the shape shown so that the material rising up during the extrusion experiences as little friction as possible .
The stripping device 14, which is shown in plan view in FIG. 4, is arranged at a suitable height above the die. You be available from a circular plate with an opening 11, the inner wall of which has the shape shown in Figure 4.
It essentially consists of two long and two short sides at mutual distances that are greater than the distances between the outer sides of the long and short walls of the object 1 according to FIG. 1b. In the middle of the long sides, however, there are two nose-shaped projections 12 and 13 which correspond to the connection points of the partition 3 of the object 1 on its long sides 2.
If, as shown in Fig. 5, the iStem- pelteile are moved downwards and die.Stem pelränder 8 touch the surface of the board 7, the material of the board becomes liquid and rises until the end position shown in FIG Stamp parts 4a and 4b is reached. So then the object is formed.
In order to remove this object from the stamp parts, the stamp parts 4a and 4b are withdrawn from the die 5, as shown in FIG. 6, with the object 1 being taken until those points of the shaped object where the partition 3 is on the long sides 2, against the approaches 1? and 13 of the stripping device 10.
If the stamp parts 4a and 4b are now moved further upwards, the object 1 remains behind, so that with sufficient upward movement of the stamp edges 8, the object 1 becomes free of the stamp and can be removed from the press.
During stripping, the nose-shaped extensions 12 and 13 have transferred the stripping force to the bottom of the object by means of the reinforced partition 3 of the object, so that damage to the object is practically impossible.
From Fig. 1b it is particularly evident that if the short dimension p of a compartment is small compared to the long dimension q of this compartment and if the height of the object is at least 2.5 times as large as the small dimension p of the abovementioned part, the The stamp part, which is to form such a compartment, has a relatively small section modulus in one direction. Especially in such cases, the reinforced walls or wall parts offer a solution to prevent damage when stripping.
If at least one stamp part has a small moment of inertia in one or both directions, the stripping device according to FIGS. 2, 4, 5 and 6 is preferable to the strip-shaped stripping device according to FIG. 7 to be described because of the smaller dimensions the direction of extrusion. In the first-mentioned embodiment, the length of the punch parts not supported abge can be smaller.
Fig. 7 shows another embodiment of a stripping device. This consists of a knife-like, upright Strei fen 14, which extends between the two stamp parts 4a and 4b. When the punch parts 4a and 4b move upwards out of the die 5, in this case only the partition 3 of the object formed, possibly over its entire length, comes into contact with the underside of the stationary stripping member 14 and is stripped from the punch parts 4a and 4b will.
In the object shown in plan view in Fig. 8a, all the outer walls 15 and the intermediate walls 16, as can be seen particularly from the individual illustration according to Fig. 8b, are of equal thickness and have, for example, a wall thickness of 0.6 mm. If the rounding radii x at the connections of the intermediate walls to the outer walls are chosen to be large, a reinforced wall part is created at these connections, in which a circle with a diameter of 1.8 d can be inscribed. In this way, the reinforcement of the transverse profile required for stripping is created.
Fig. 9 is a plan view of a hexagonal object that is divided by partition walls 17 and together with the outer walls 18 into six compartments with triangular Querpro fil. All walls 18 and the intermediate walls 17a, 17b, 17d and 17e have the same wall thickness d, for example 0.6 mm. In contrast, the aligned intermediate walls 17c and 17f have a wall thickness 2 d of 1.2 mm.
This object is suitable for being stripped from the stamp parts by a stripping device according to FIG. 7, since such a knife-shaped stripping member can attack these aligned, reinforced intermediate walls.
From Fig. 10 it can finally be seen that it is also possible to attach the reinforced wall parts on the outside of the outer wall. The object shown in this figure consists of two compartments 19 and 20 which are separated from one another by the partition 21.
This intermediate wall 2: 1 and the outer walls 2'2, 23, 24 and 25 all have a thickness d of 0.5 mm. On the long walls 22 and 24, the reinforced wall parts <B> 2 </B> 5 and 26 are arranged, which are designed such that this profile reinforcement and the opposite parts of the inner wall of the compartments 19 and 20 each have a circle with a diameter can be inscribed by at least 0.9 mm. If necessary, the reinforced wall parts can also be placed on the short walls of the object.