DD140830A4 - METHOD AND DEVICE FOR FORMING CERAMIC MASSES - Google Patents
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Description
Titel der ErfindungTitle of the invention
Verfahren und Vorrichtung zum Umformen keramischer MassenMethod and device for forming ceramic masses
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung plastischer, insbesondere keramischer Massen vorzugsweise zu Hohlziegeln und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mittels Schneckenpressen.The invention relates to a method for forming plastic, in particular ceramic compositions preferably to hollow bricks and an apparatus for carrying out the method by means of screw presses.
Beschreibung der bekannten technischen LösungenDescription of the known technical solutions
Bei den bekannten Verfahren, keramische Massen auf Schneckenpressen mittels Preßkopf und Mundstück zu Hohlziegel umzuformen, tritt neben Rissen, die im Trocken- und Brennprozeß sichtbar werden, eine Deformation durch Verdrehung an den Formungen auf. Diese Deformation ist dadurch charakterisiert, daß die Koordinaten der in Fließrichtung der Formlinge sich gegenüberliegenden Flächen, bezogen auf ihre gemeinsame Achse, nicht mehr deckungsgleich sind. Als Ursache für die Deformation durch Verdrehung an Proben aus einem Hubel kreisförmigen Querschnittes wird eine Ordnung der Plättchen, die einer zylindrischen Spirale entspricht, als Folge der Wirkung der Massetransportschnecke in der Vakuumstrangpresse genannt (Haase: "Keramik" VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1970 S. 87 Z. 22 - 25).In the known method, forming ceramic masses on screw presses by pressing head and mouthpiece to form hollow bricks, occurs in addition to cracks that are visible in the drying and firing process, a deformation by rotation of the formations. This deformation is characterized in that the coordinates of the opposite surfaces in the flow direction of the moldings, based on their common axis, are no longer congruent. As a cause for the deformation by rotation of samples from a Hubel circular cross-section is an order of the platelets, which corresponds to a cylindrical spiral, as a result of the action of the mass transport screw in the vacuum extruder called (Haase: "ceramics" VEB German publishing house for basic industry, Leipzig 1970 P. 87 Z. 22 - 25).
20 154120 1541
In der Offenlegungsschrift DT B 28 b 3 - 20, 2342875 "Verfahren zur Herstellung keramischer Körper" werden technische Lösungen, mittels einer Torsionsvorspannung bereits vorhandene Vorspannungen zu überlagern und Verdrehungen plattenförmiger Körper in, Richtung der Schneckendrehung nach dem Trocknen möglichst klein zu halten, beschrieben.In the published patent application DT B 28 b 3 - 20, 2342875 "Method for producing ceramic bodies" are technical solutions to overlay by means of a Torsionsvorspannung already existing biases and rotations plate-shaped body in, to keep the direction of the screw rotation after drying as small as possible described.
Ein Mangel dieser technischen Lösungen besteht darin, . daß Hohlziegelformlinge mit zunehmendem Verdrehungswinkel eines an einem Preßkopf angebrachten Mundstückes infolge ihres von einem plattenförmigen Körper abweichendem Querschnittes, plastisch deformieren.A shortcoming of these technical solutions is:. that hollow brick moldings plastically deform with increasing angle of rotation of a mouthpiece attached to a pressing head as a result of their deviating from a plate-shaped body cross-section.
Ein weiterer Mangel dieser technischen Lösungen mittels Preßkopf und Mundstück besteht darin, daß in Abhängigkeit des Speicheryermögens potentieller Energie, an den Hohlziegelformlingen örtliche Schwindungsdifferenzen auftreten, die zu Rissen führen.Another shortcoming of these technical solutions by means of compression head and mouthpiece is that, depending on the storage potential of potential energy, local shrinkage differences occur on the hollow brick moldings which lead to cracks.
Die im Hauptpatent Ί30 W2 · "Verfahren und Vorrichtung zum Umformen keramischer Massen" beschriebene technische Lösung, Hohlziegel mittels eines Formwerkzeuges, dessen Umfang am Eintrittsquerschnitt um die elastisehe Dehnung kürzer als am Austrittquerschnitt ist, beinhaltet das Ziel, die Rißbildung auszuschließen oder zu reduzieren, beeinflußt jedoch nicht die Deformation der Formlinge durch Verdrehung der sich in Fließrichtung gegenüberliegenden Flächen um ihre gemeinsame Achse.The technical solution described in the main patent Ί30 W2 · "Method and apparatus for forming ceramic masses", hollow bricks by means of a molding tool whose circumference at the inlet cross section to the elastic elongation is shorter than at the outlet cross section, includes the goal to exclude or reduce the crack formation influenced but not the deformation of the moldings by rotation of the opposite surfaces in the flow direction about their common axis.
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Ziel der ErfindungObject of the invention
Die Erfindung ist darauf gerichtet, den Kräfteverlauf bei der Umformung keramischer Massen auf Schneckenpressen mittels eines Formwerkzeuges so zu ändern, daß eine Verdrehung der in Fließrichtung der Formlinge sich gegenüberliegenden Flächen um ihre gemeinsame Achse ausgeschlossen oder reduziert wird*The invention is directed to changing the flow of forces in the conversion of ceramic masses on screw presses by means of a molding tool so that a rotation of the opposing surfaces in the flow direction of the moldings is excluded or reduced about its common axis *
20154-120154-1
Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention
Die einen festen Körper außen angreifenden Kräfte (actio) bewirken eine Deformation und verursachen im Inneren eine Spannung, die der Deformation entgegengerichtet ist. Bei Beendigung der äußeren Krafteinwirkung bewirkt die potentiell gespeicherte Energie (reactio) die Rückbildung der Deformation und damit den Abbau der Spannung.The forces acting externally on a solid body (actio) cause a deformation and cause a tension in the interior, which is contrary to the deformation. Upon termination of the external force, the potentially stored energy (reactio) causes the deformation to be reduced and thus the voltage to be reduced.
Außen angreifende Kräfte bewirken die Umformung keramischer Massen in die gewünschte Form, die sich im Spannungszustand befindet. Die Deformation der gewünschten Form während des Trocken- und Brennprozesses wird im Gegensatz zur Deformation der festen Körper nicht durch actio, sondern durch reactio bewirkt.External forces cause the transformation of ceramic masses into the desired shape, which is in the state of stress. The deformation of the desired shape during the drying and firing process, in contrast to the deformation of the solid body is not caused by actio, but by reaction.
Im Falle der aus dem Zentrum des kreisförmigen Querschnittes eines Hubeis entnommenen Proben, ist die Verdrehung der sich in Fließrichtung gegenüberliegenden Flächen als Folge von actio und reactio nur entgegen der Drehrichtung der Schnecke möglich. Die an plattenförmigen Körpern und an Hohlziegeln beobachtete Verdrehung in Drehrichtung der Schnecke resultiert aus einer Überlagerung der auftretenden Kräfte bei von einem Kreis abweichendem Querschnitt der Formlinge.In the case of the samples taken from the center of the circular cross-section of a Hubeis, the rotation of the opposite surfaces in the flow direction as a result of actio and reactio is possible only against the direction of rotation of the screw. The observed in plate-shaped bodies and hollow bricks twisting in the direction of rotation of the screw results from a superposition of the forces occurring at a deviating from a circle cross-section of the moldings.
Die der resultierenden Kraft aus Nonnalkraft und Reibkraft an der Schnecke das Gleichgewicht haltende Stützkraft ist infolge Steigung und Neigung der Schnecke in einem spitzen Winkel bezogen auf die Ebene der Schneckenachse in Drehrichtung gerichtet. Bei der Umformung keramischer Massen zu kreisförmigen Querschnitten ist der Winkel, unter dem die Stützkraft auf die formgebenden Flächen eines zentrierten Formwerkzeuges wirkt, konstant, so daß die sich am Formwerkzeug einstellende Normalkraft in jedem Punkt der Schneckendrehung gleiche Beträge aufweist.The resulting force of non-normal force and friction force on the screw balance holding support force is directed due to the slope and inclination of the screw at an acute angle relative to the plane of the screw axis in the direction of rotation. When forming ceramic masses into circular cross sections, the angle at which the supporting force acts on the shaping surfaces of a centered forming tool is constant, so that the normal force on the forming tool has the same magnitude at every point of the worm rotation.
Bei der Umformung keramischer Massen zu rechteckigenIn the transformation of ceramic masses to rectangular
- 4 - 2 0 1541- 4 - 2 0 1541
Querschnitten ändern sich der Winkel und die Richtung, in der die Stützkraft der Schnecke auf die formgebenden Flächeji eines zentrierten Formwerkzeuges wirkt, periodisch in Abhängigkeit der Drehung der Schnecke. Die Änderung des Winkels und der Richtung der Stützkraft bewirkt zwangsläufig die Änderung der auf das Formwerkzeug wirkenden Normalkraft. Dieser Tendenz wird durch die bekannten Formwerkzeuge, die sich durch Steigung der gegenüberliegenden formgebenden Flächen in entgegengesetzter Richtung auszeichnen, nicht entgegengewirkt. Es bilden sich diagonal gegenüberliegend Quadranten aus, in denen die keramische. Masse während der Umformung bevorzugt einer Stauchung oder einer Dehnung unterliegt.In cross sections, the angle and the direction in which the supporting force of the worm acts on the forming surface ji of a centered forming tool periodically change depending on the rotation of the worm. The change of the angle and the direction of the support force inevitably causes the change of the force acting on the mold normal force. This tendency is not counteracted by the known molds, which are characterized by the slope of the opposing forming surfaces in the opposite direction. It forms diagonally opposite quadrants in which the ceramic. Mass during the forming preferably subject to a compression or elongation.
-Die technische Aufgabe besteht darin, die bei der Umformung keramischer Massen zu von kreisförmigem Querschnitt abweichenden Formungen lokal auftretenden Stauchungen und Dehnungen und die als Folge elastisch in unterschiedlicher Richtung auftretenden Rückfederungen gleichzurichten, um die auf Grund von Schwindungsdifferenzen auftretende Verdrehung in Drehrichtung der Schnecke auszuschließen oder zu reduzieren. Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, daß in Quadranten, :in denen bevorzugt eine Stauchung auftritt, der keramischen Masse eine Dehnung dadurch erteilt wird, daß die Steigung der formgebenden Flächen eines Formwerkzeuges in Richtung der an der Schnecke auftretenden Stützkraft ausgebildet wird, um die an den formgebenden Flächen auftretende Normalkraft zu reduzieren. In Quadranten, in denen bevorzugt eine Dehnung auftritt, wird der keramischen Masse eine Stauchung dadurch erteilt, daß die Steigung der formgebenden Flächen eines Formwerkzeuges in Richtung der an der Schnecke auftretenden Stützkraft ausgebildet wird, um ' die an den formgebenden Flächen auftretende Normalkraft zu vergrößern. Es ist vorteilhaft, die Steigungswinkel-Tie technical task is to rectify the locally occurring compressions and strains and the elastic as a result occurring in different directions springback when forming ceramic masses to deviate from circular cross-sectional shapes in order to exclude the occurring due to shrinkage differences rotation in the direction of rotation of the screw or to reduce. According to the invention, the technical object is achieved in that in quadrants, in which preferably a compression occurs, the ceramic mass is given an elongation that the slope of the forming surfaces of a mold is formed in the direction of the support force occurring on the screw to the to reduce the normal force occurring on the forming surfaces. In quadrants in which expansion preferably occurs, the ceramic mass is given a compression by forming the pitch of the forming surfaces of a forming tool in the direction of the supporting force acting on the screw to increase the normal force occurring at the forming surfaces. It is beneficial to the pitch angle
der formgebenden Flächen in stauchungsbevorzugten Quadranten mit zunehmendem Abstand von der Längsachse des Formwerkzeuges schneller wachsen zu lassen, als die Steigungswinkel der formgebenden Flächen in dehnungsbevorzugten Quadranten.The shaping surfaces in compression-preferred quadrants grow faster with increasing distance from the longitudinal axis of the molding tool, as the pitch angle of the forming surfaces in stretch-preferred quadrants.
Ausführungsbeispielembodiment
Figur 1 zeigt eine zweckmäßige Anordnung der Querschnitte eines erfindungsgemäßen Formwerkzeuges. Der Eintrittsquerschnitt e wird als Ellipse ausgebildet, deren Umfang um die Länge der geforderten elastischen Dehnung kurzer als der Umfang des Formlings am Austrittsquerschnitt a des Formwerkzeuges istFigure 1 shows an expedient arrangement of the cross sections of a molding tool according to the invention. The inlet cross section e is formed as an ellipse whose circumference is shorter by the length of the required elastic elongation than the circumference of the molded article at the outlet cross section a of the molding tool
Figur 2 zeigt das Formwerkzeug bestehend aus der Grundplatte 1, dem Umformstück 2 und dem Mundstück 3 bei A-A geschnitten. Die geschnittenen formgebenden Flächen weisen die gleiche Steigungsrichtung aus, wobei jedoch der Steigungswinkel im stauchungsbevorzugten Quadranten grö-ßer als im dehnungsbevorzugten Quadranten ist. Es ist vorteilhaft, in Abhängigkeit des Achsenverhältnisses des Austrittsquerschnittes a Breite zu Höhe und der Steigung der Schnecke, für die formgebenden Flächen in stauchungsbevorzugten Quadranten einen größeren Steigungswinkel als in dehnungsbevorzugten Quadranten zu benutzen. Figure 2 shows the mold consisting of the base plate 1, the formed piece 2 and the mouthpiece 3 at A-A cut. The cut shaping surfaces have the same pitch direction, but the pitch angle in the compression-biased quadrant is greater than in the stretch-preferred quadrant. It is advantageous, depending on the axial ratio of the outlet cross section a width to height and the pitch of the screw, to use a larger pitch angle for the shaping surfaces in compression-preferred quadrants than in stretch-preferred quadrants.
Figur 3 zeigt einen Schnitt bei B - B in der Ebene der Längsachse des Formwerkzeuges. Die entgegengerichtete Steigung der formgebenden Flächen resultiert aus der Geometrie des Eintrittsquerschnittes e und der Änderung der Richtung der Steigungswinkel entsprechend Figur 4, die einen Schnitt des Formwerkzeuges in C - C darstellt. Der Vorteil dieses Verfahrens der Umformung keramischer Massen besteht darin, daß die infolge Schneckendrehung, Schneckensteigung und Neigung der Endflügel der Schnecke unterschiedliche Beanspruchung ausgeschlossen oderFIG. 3 shows a section at B - B in the plane of the longitudinal axis of the molding tool. The opposite slope of the shaping surfaces results from the geometry of the entrance cross section e and the change in the direction of the pitch angle corresponding to Figure 4, which represents a section of the mold in C - C. The advantage of this method of forming ceramic masses is that due to screw rotation, worm pitch and inclination of the end of the worm screw different stress excluded or
16O reduziert und durch Gleichrichtung der elastischen16O reduced and by rectification of the elastic
Deformation die Formbeständigkeit im Trocken- und Brennprozeß verbessert wird.Deformation the dimensional stability in the drying and firing process is improved.
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