DD244721A5

DD244721A5 - Isostatische pressform zur herstellung von formlingen aus keramischer masse

Info

Publication number: DD244721A5
Application number: DD86290154A
Authority: DD
Inventors: Eugen Buehler; Klaus Strobel; Karl Schwarzmeier
Original assignee: Kk; ��@��k��
Priority date: 1985-05-14
Filing date: 1986-05-12
Publication date: 1987-04-15
Also published as: IT8667397A0; US4704082A; FR2581922B1; GB2175534A; IT1188151B; FR2581922A1; JPS61262104A; DE3517463C1; IT8653400V0; GB2175534B; GB8610220D0; IT8667397A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine isostatische Pressform zur Herstellung von Formlingen aus pulverfoermiger, keramischer Masse. Waehrend es Ziel der Erfindung ist, die Gebrauchswerteigenschaften derartiger isostatischer Pressformen auf kostenguenstige Weise zu erhoehen besteht die Aufgabe darin, eine isostatische Pressform der eingangs bezeichneten Art so zu gestalten, dass unter Vermeidung von uebermaessigen inneren Spannungen ausserhalb der Pressmembran die Erzeugung eindeutig definierter Konturen durch die dem Formhohlraum zugekehrte Flaeche der Pressmembran moeglich wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe derart geloest, dass die Pressmembran auf ihrer anderen Seite mit einer Vielzahl von Aussparungsraeumen ausgefuehrt ist, um die Pressform unter Reduzierung der in ihr auftretenden inneren Spannungen deformieren zu koennen. Fig. 1

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine isostatische Preßform zur Hersteilung von Formungen aus vorverdichteter, pulverförmiger, keramischer Masse, umfassend zwei relativ zueinander zwischen einer Formschließstellung und einer Formöffnungsstellung bewegliche Formteile, die in der Formschließstellung zwischen sich einen Formhohlraum definieren, wobei an wenigstens einem der Formteile eine Preßmembran vorgesehen ist, die auf einer Seite einen Teil der Begrenzungsflächen des Formhohlraums definiert und auf der anderen Seite von einem Druckfluid, insbesondere einer Druckflüssigkeit, beaufschlagbar

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Eine solche isostatische Preßform ist beispielsweise aus der DE-PS 3101 236 bekannt. Bei der bekannten Ausführungsform ist die Preßmembran verhältnismäßig dünnwandig. Diese dünnwandige Preßmembran wurde bisher für notwendig gehalten, weil auf diese Weise innere Spannungen in dem elastomeren Werkstoff der Preßmembran in akzeptablen Grenzen gehalten werden können. Übermäßige innere Scherspannungen und Druckspannungen in der Preßmembran müssen vermieden werden, um das Verformungsverhalten der Preßmembran beim Preßvorgang überhaupt kontrollieren zu können.

Auf der anderen Seite führt eine geringe Wandstärke der Preßmembran leicht dazu, daß die mit der Preßmembran zu pressenden Konturen verschwimmen, weil sich die von hydraulischem Druckmittel gestützte Preßmembran für die in dem Formhohlraum eingeschlossene Formmasse ähnlich wie ein „Wasserbett" verhält, d. h., in undefinierbarer Weise sich verformen kann.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchs.werteigenschaften derartiger isostatischer Preßformen auf kostengünstige Weise zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine isostatische Preßform der eingangs bezeichneten Art so zu

gestalten, daß unter Vermeidung von übermäßigen inneren Spannungen innerhalb der Preßmembran die Erzeugung eindeutig definierter Konturen durch die dem Formhohlraum zugekehrte Fläche der Preßmembran möglich wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Preßmembran auf ihrer von dem Formhohlraum

abgelegenen Seite mit einer Vielzahl von Aussparungsräumen ausgeführt ist.

Durch das Vorhandensein der Aussparungsräume lassen sich einerseits unerwünschte Spannungszustände in der

Preßmembran vermeiden. Andererseits ist es möglich, die durch die Preßmembran erzeugten Konturen definierter zu machen,

d. h. von Formling zu Formling diese Konturen besser reproduzieren zu können. Auch hat sich gezeigt, daß man scharfe Konturen, die mit dünnwandigen Membranen nicht erzeugt werden können, weil sie „verschwimmen ",bei erfindungsgemäßer Gestaltung der Preßmembran gewinnen kann und zwar deshalb, weil die Membran in ihrer Wandstärke sehr viel dicker gehalten werden

kann als bisher, ohne daß die befürchteten unerwünschten Spannungszustände bei der Druckbeaufschlagung eintreten.

Die Aussparungsräume können für das Druckfluid zugänglich sein. Dies ist aber nicht notwendig; es ist auch möglich, daß die

Aussparungsräume durch eine auf der anderen Seite, d. h. auf der von dem Formhohlraum abgelegenen Seite der Preßmembran anliegende Abdeckmembran abgedeckt sind, so daß kein Druckfluid in die Aussparungsräume eindringen kann.

Im großen und ganzen werden gute Ergebnisse im Sinne reproduzierbarer Profilierungen des Formlings durch die Preßmembran dann erhalten, wenn die dem Formhohlraum zugekehrten Enden der Aussparungsräume auf einer Hüllfläche liegen, die

annähernd äquidistant der von der Preßmembran gebildeten Begrenzungsfläche des Formhohlraums folgt.

Die Verteilung der Aussparungsräume über die Preßmembran kann empirisch dahingehend bestimmt werden, daß der Formling innerhalb des Formhohlraums eine vorbestimmte Oberflächengestalt durch die Preßmembran erhält. Für die Anordnung der

Aussparungsräume kann beachtet werden, daß dort, wo Profilsprünge an der von der Preßmembran zu bildenden Fläche des

Formlings zu erwarten sind, eine starke Konzentration von Aussparungsräumen geboten ist, und zwar sollten sich die

Aussparungsräume dort mit ihrer langen Achse möglichst parallel zur Sprungrichtung des Profilsprungs erstrecken. Bei

Beachtung dieser Bemessungsvorschrift erreicht man, daß sich an der Stelle starker Konzentration der Aussparungsräume das Material der Preßmembran beidseitig dieses Bereichs relativ zueinander unter Vermeidung großer innerer Spannungen

verlagern kann. Im übrigen muß natürlich die Konzentration der Aussparungsräume in Relation zu der Wandstärkeverteilung der Preßmembran stehen.

Bei einer isostatischen Preßform für die Herstellung von schalenförmigen Formungen, insbesondere schalenförmigen

Geschirrteilen wie Tellern, Schüsseln, Platten, bei der die Formteile der Schließstellung in der relativen Bewegungsrichtung im wesentlichen nebeneinander angeordnet sind und die Preßmembran sich im wesentlichen quer zu der relativen

Bewegungsrichtung erstreckt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Aussparungsräume zu der relativen

Bewegungsrichtung im wesentlichen parallelen Kanälen gebildet sind.

Andererseits hat es sich bei isostatischen Preßformen zu< Herstellung von rohrförmigen Formungen, bei denen die Formteile in der Formschließstellung — bezogen auf die relative Bewegungsrichtung — im wesentlichen radial ineinander angeordnet sind und die Preßmembran schlauchförmig ausgebildet und radial zwischen den Formteilen angeordnet ist, als vorteilhaft erwiesen, wenn die Aussparungsräume im wesentlichen radial gerichtete Bohrungen sind.

Die Membranen bestehen regelmäßig aus einem gummielastischen Material mit einer Härte von ca. 80 bis 92shore; die

Wandstärke der Membran jeweils senkrecht zu ihrer dem Formhohlraum begrenzenden Oberfläche gemessen, sollte mindestens ca. 20%, vorzugsweise mindestens ca. 50%, der in der gleichen Richtung gemessenen linearen Formhohlraumerstreckung

betragen.

Der Abstand der HüllfSäche von der dem Formhohlraum begrenzenden Membranfläche sollte höchstens 50% der in Richtung

dieses Abstands gemessenen Mernbranwandstärke betragen.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße isostatische Preßform mit einem unteren Formteil (isostatischer Formteil) und einem als

Schießkopf ausgebildeten oberen Formteil (linke Hälfte) sowie einem als Preßkopf ausgebildeten oberen Formteil (rechte Hälfte);

Fig. 2: als Detail die Preßmembran aus Fig. 1 in einem Schnitt entsprechend demjenigen der Fig. 1;

Fig.3: eine Untersicht der Preßmembran gemäß Fig. 1 und 2;

Fig.4: eine isostatische Preßform zur Herstellung von rohrartigen Formungen im Schnitt;

Fig. 5: einen Längsschnitt durch die Preßmembran gemäß Fig. 4 und

Fig.6: einen Schnitt nach Linie Vl-Vl der Fig.5.

In Fig. 1 ist ein unterer Formteil 10 dargestellt. Dieser untere Formteil 10 ist stationärem Rahmen einer Formpresse angebracht.

Der untere Formteil 10 weist eine Druckkammer 10a auf, in welcher eine Preßmembran 12 untergebracht ist. Die Druckkammer 10a ist über eine Mehrzahl von Kanälen 10b an einen Druckflüssigkeitsanschluß 10c angeschlossen. Die Preßmembran 12 ist mit einem Dichtrand 12a durch einen Befestigungsflansch 10d an dem unteren Formteil 10 befestigt.

In der linken Hälfte der Fig. 1 erkennt man einen Schießkopf 14 bestehend aus einem Hauptkörper 14a, einem zentralen Formkörper 14b und einem Dichtungsanlagering 14c. Der Schießkopf 14 ist durch eine Mehrzahl von Schraubendruckfedern 16 an einem vertikal geführten Joch 18 der Presse aufgehängt.

Zentral innerhalb des Hauptkörpers 44a und des zentralen Formkörpers 14b des Schießkopfes 14 ist eine Formmassekammer 14d gebildet, die eine Zufuhröffnung 14e an ihrem unteren Ende aufweist. Die Zufuhröffnung 14e führt in einen Formhohlraum 20, der zwischen der Preßmembran 12 und dem zentralen Formkörper 14b des Schießkopfes 14 gebildet ist.

Durch den Hauptkörper 14a, den zentralen Formkörper 14b und den Dichtungsanlagering 14c des Schießkopfs 14 ist eine Ringkammer 14f gebildet, welche an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist und über eine Ansaugöffnung in Form eines Ringspalts 14g am Formhohlraum 20 angeschlossen ist.

Zwischen dem unteren Formteil 10 und dem Schießkopf 14 wird indem Formhohlraum 20 ein Vorformling gebildet und zwar dadurch, daß durch die ringspaltförmige Ansaugöffnung Luft aus dem Fsrmhohlraum 20 abgesaugt wird und dadurch pulverförmige keramische Formmasse, z. B. sprühgetrocknetes Porzellankorn, durch die Zufuhröffnung 14e in den Formhohlraum 20 eingesaugt wird. Die Verteilung der Formmasse in dem Formhohlraum 20 kann durch Einleitung von Fluidisierungsluft vermittels eines Fluidisierungsluftzuführungsrohr 14h unterstützt werden.

Wenn der Formhohiraum 20 auf diese Weise gefüllt worden ist, so wird die Absaugung abgeschaltet und der Schießkopf 14 vermittels des Jochs 18 abgehoben, wobei dank der Schraubendruckfedern 16 der Dichtdruck zwischen dem Dichtrand 12 a und dem Dichtungsanlagering 14c langsam abgebaut wird. Damit tritt ein Druckausgleich zwischen der Atmosphäre und ggfs. in dem Formhohlraum 20 noch herrschendem Unterdiuck ein.

Anschließend wird der Schießkopf 14 vollständig in vertikaler Richtung abgehoben und dann seitlich ausgeschwenkt, worauf ein Preßkopf 24 in Flucht mit dem unteren Formteil 10 gebracht wird (rechte Hälfte von Fig. 1) und gegen den unteren Formteil angepreßt wird. Nunmehr kann die isostatische Verpressung des auf der Preßmembran 12 verbliebenen vorgepreßten Formlinge erfolgen. Hierzu wird Druckflüssigkeit in die Druckkammer 10 a eingelassen, so daß die Preßmembran 12 nach oben gedrückt wird.

Die Preßmembran 12 ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit üner Vielzahl von Aussparungsräumen 12 b ausgeführt, welche in Richtung der Formschließ- und Formöffnungsbewegung des unteren Formteils 10 einerseits und des Preßkopfes 24 andererseits in die Preßmembran 12 von deren Unterseite ausgehend hineinreichen und nach unten offen sind. Diese Aussparungsräume 12b werden bei der Füllung der hydraulischen Druckkammer 10a mit Druckflüssigkeit gefüllt.

In Fig. 3 ist angedeutet, daß der Formhohlraum 20' zwischen der Preßmembran 12 und dem Preßkopf 24 auf die Erzeugung eines schalenförmigen Formteils mit rechieckigem Umriß abgestellt ist. Die Fig. 3 läßt weiter die Verteilung der Aussparungsräume 12b über den Grundriß der Preßmembran 12 erkennen. Die Aussparungsräume 12b enden, wie aus Fig.2 ersichtlich, in einer Hüllfläche 12 c, die wie aus Fig. 2 ersichtlich, annähernd äquidistant von der dem Formhohlraum 20 bzw. 20'zugekehrten Begrenzungsfläche der Preßmembran 12 verläuft.

Man erkennt aus Fig. 1 die verhältnismäßig große Wandstärke der Preßmembran 12 im Vergleich zu der lichten Weite des Formhohlraums 20 bzw. 20'. Beispielsweise beträgt die Wandstärke der Preßmembran 12 im Zentrum des Formhohlraums 20 bzw. 20' mehr als die in der gleichen Richtung gemessene lichte Höhe des Formhohlraums 20. Man erkennt weiter, daß der Abstand der Hüllfläche 12c gemäß Fig. 2 von der dem Formhohlraum zugekehrten Fläche der Preßmembran 12 kleiner ist als die Hälfte der jeweiligen Wandstärke der Preßmembran.

Durch die Aussparungsräume 12 b ist die Preßmembran 12 verhältnismäßig nachgiebig gegen Scherbelastungen in vertikaler Richtung (bezogen auf Fig. 1 und 2). Durch Konzentration von Aussparungsräumen 12 b in bestimmten Bereichen oder längs bestimmter Linien können Bereiche geschaffen werden, in denen geringe Scherspannungen auftreten, auch wenn die Membran in vertikaler Richtung unterschiedlich deformiert wird.

In Fig. 4 ist ein Außenformteil 110 und ein Kernformteil 124 dargestellt. In dem Außenformteil 110 ist durch ein starres Rohr 110f mit Perforationen 110b eine hydi aulische Druckkammer 110a gebildet, die über eine Druckleitung 110c an einen Druckerzeuger (nicht dargestellt) angeschlossen ist.

An der Innenseite des starren Rohrs 140f liegt eine Abdeckmembran 126 an, an der radial inneren Seite dieser Abdeckmembran 126 liegt eine Preßmembran 112. Die Preßmembran 112 definiert zusammen mit dem Kernformteil 124 einen ringförmigen Formhohlraum 120'.

Der Formhohlraum 120'ist durch einen Deckel 128 mit einer Deckeldichtung 128a abgedeckt. Der Formhohlraum 120'wird bei abgenommenen Deckel 128 mit keramischer pulverförmiger Masse gefüllt und dann durch Einsetzen einer Rüttlerflasche in den Zentralhohlraum 124a des Kernformteils 124 verdichtet. Hierauf wird der Deckel 128 mit der Deckeldichtung 128a aufgesetzt.

Nunmehr kann durch die Druckleitung 110c Hochdruckflüssigkeit in die hydraulische Druckkammer 110a eingelassen werden, wodurch die Abdeckmembran 126 und die Preßmembran 112 radial einwärts gedrückt werden. Dadurch wird die vorher über den gesamten Formhohlraum 120' verteilte keramische Formmasse radial einwärts gedrückt bis hinter die gestrichelte Doppellinie. Nunmehr kann der Deckel 128 mit der Deckeldichtung 128a entfernt und der Kernformteil 124 mittels eines Greifers aus dem Außenformteil 110 herausgezogen werden. Dabei wird der rohrförmige Formling mit dem Kernformteil 124 mitgenommen und kann dann von dem Kernformteil 124 abgestreift werden.

Der Kernformteil 124 ist an seinem unteren Ende mit einer zentralen Führungsbuchse 124b versehen, die von hier nicht Interessierenden Kanälen 124c durchsetzt ist. Mit dieser Führungsbuchse 124 b ist der Kernformteil 124 auf einem elastischen Zentrierbolzen 130 axial und radial elastisch abgestützt. Diese elastische Abstützung erfolgt im Hinblick darauf, daß die zum Rütteln der Formmasse angelegten Rüttelschwingungen nicht auf die Gesamtvorrichtung übertragen werden.

Wie aus Fig. 4 und insbesondere aus den Fig. 5 und 6 zu ersehen, ist die Preßmembran 112 mit Aussparungsräumen 112 b in Form von Radialkanälen versehen, die nach radial außen offen sind und radial innen in einer Hüllfläche 112c enden.

In der rechten Hälfte der Figur erkennt man eine Ausführungsform für anders dimensionierte Formlinge, wobei lediglich der zentrale Formteil 124' mit Zubehör, die Preßmembran 112' mit Zubehör und der Deckel 128' mit Zubehör ersetzt worden sind.

Die Wirkung der Aussparungsräume 112 b ist bei der Ausführungsform nach den Fig.4 bis 6 die gleiche wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Isostatische Preßform zur Herstellung von Formungen aus ggf. vorverdichteter, pulverförmiger, keramischer Masse, umfassend zwei relativ zueinander zwischen einer Formschließstellung und einer Formöffnungsstellung bewegliche Formteile, die in der Formschließstellung zwischen sich einen Formhohlraum definieren, wobei an wenigstens einem der Formteile eine Preßmembran vorgesehen ist, die auf einer Seite einen Teil der Begrenzungsflächen des Formhohlraums definiert und auf der anderen Seite von einem Druckfluid, insbesondere einer Druckflüssigkeit, beaufschlagbar ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Preßmembran (12; 112) auf ihrer anderen Seite mit einer Vielzahl von Aussparungsräumen (12b; 112b) ausgeführt ist.
2. Isostatische Preßform nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Aussparungsräume (12 b) für das Druckfluid zugänglich sind.
3. isostatische Preßform nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Aussparungsräume (112 b) durch eine auf der anderen Seite der Preßmembran (112) anliegende Abdeckmembran (126) abgedeckt sind.
4. Isostatische Preßform nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die dem Formhohlraum (20'; 120') zugekehrten Enden der Aussparungsräume (12 b; 112 b) auf einer Hüllfläche (12c; 112c) liegen, die annähernd äquidistant der von der Preßmembran (12; 112) gebildeten Begrenzungsfläche des Formhohlraums (20'; 120') folgt.
5. Isostatische Preßform nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Verteilung der Aussparungsräume (12 b; 112 b) über die Preßmembran (12; 112) empirisch dahingehend bestimmt ist, daß der Formling innerha'bdes Formhohlraums (20'; 120') eine vorbestimmte Oberflächengestalt durch die Preßmembran erhält.
6. Isostatisch^ Preßform für die Herstellung von schalenförmigen Formungen nach einem der Punkte 1 bis 5, wobei die Formteile in der Schließstellung in der relativen Bewegungsrichtung im wesentlichen nebeneinander angeordnet sind und die Preßmembran sich im wesentlichen quer zu der relativen Bewegungsrichtung erstreckt, gekennzeichnet dadurch, daß die Aussparungsräume (12 b) von zu der relativen Bewegungsrichtung im wesentlichen parallelen Kanälen gebildet sind.
7. Isostatische Preßform zur Herstellung von rohrförmigen Formungen nach einem der Punkte 1 bis 5, wobei die Formteile in der Formschließstellung — bezogen auf die relative Bewegungsrichtung — im wesentlichen radial ineinander angeordnet sind und die Preßmembran schlauchförmig ausgebildet und radial zwischen den Foi mteilen angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Aussparungsräume (112 b) im wesentlichen radial gerichtete Bohrungen sind.
8. Isostatische Preßform nach einem der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Preßmembran (12; 112) aus einem gummielastischem Material mit einer Härte von ca. 80 bis ca. 92shore besteht.
9. Isostatische Preßform nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Wandstärke der Preßmembran (12; 112), jeweils senkrecht zu ihrer den Formhohlraurn (20'; 120') begrenzenden Oberfläche gemessen, mindestens ca. 20%, vorzugsweise mindestens ca. 50%, der in der gleichen Richtung gemessenen Linearausdehnung des Formhohlraums (20' bzw. 120') beträgt.
10. Isostatische Preßform nach einem der Punkte 4 bis 9, gekonnzeichnet dadurch, daß der Abstand der Hüllfläche (12c; 112c) von der den Formhohlraum (20'; 120') begrenzenden Fläche der Preßmembran (12; 112) höchstens 50% der in Richtung dieses Abstands gemessenen Membranwandstärke beträgt.