DE1584365A1

DE1584365A1 - Verfahren und Anordnung zum Formen von hohlen technischen und Gebrauchsartikeln aus keramischem Material

Info

Publication number: DE1584365A1
Application number: DE19661584365
Authority: DE
Inventors: Oldrich Balcar; Karel Vavrina
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1965-10-15
Filing date: 1966-10-12
Publication date: 1970-02-26
Also published as: FR1513327A; US3456291A; GB1148112A

Description

Verfahren und Anordnung zum Formen von hohlen technischen und Gebrauchsartikeln aus keramischem Material

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Formen von hohlen technischen und Gebrauchsartikeln aus keramischem Material, wie z.B. aus Oxyden, Karbiden, Nitriden, Karbonaten, Silikaten von Metall oder alkalischen Erden.

Keramisches Material wird üblicherweise durch statischen oder dynamischen Druck als Pulver in plastischer oder flüssiger Form mit verschiedenem Anteil von Wasser oder anderem organischem und anorganischem Material als Bindemittel geformt. Der Druck wird auf das keramische Material Üblicherweise mittels eines geeigneten Werkzeugs bzw. einer besonderen Anordnung aus Metall, Gummi o.dgl. oder durch Fliehkraft ausgeübt. Das keramische Material füllt unter dieser Druckwirkung die entsprechende Form aus und behält nach Beenden der Druckwirkung und Auseinandernehmen der Form die erwünschte Form.

Die Technologie des Formens von keramischem Material durch Druck kennt eine Reihe von Erzeugungsverfahren, z„B. durch Ziehen, Pressen usw. Das Formen von Keramischem Material durch statischen oder dynamischen Druck beansprucht die betreffenden Mechanismen sehr

NtUi

009809/0775

(Art. / fc1 Ab«. 2 Nr. l Sutz 3 des Änderungsfles. v. 4. 9.1967>

stark und außerdem ist die Größe der Anlage begrenzt. Bei jeder dieser verwendeten komplizierten Anlagen, wie mechanische oder hydraulische Pressen, Ziehpressen, Formmaschinen u.dgl. wird ein wesentlicher Teil der zugeführten Energie für den eigenen Betrieb verbraucht und ist für den Formvorgang nicht ausnutzbar.

Diese Nachteile werden bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch behoben, daß das zu einem Hohlkörper vorgeformte Material in bei der Hochenergieverformung von Metallrohren u.dgl. bekannter Weise durch elektrische Entladung im Hohlraum des Körpers geformt wird, wobei die elektrische Entladung durch einen Hilfsleiter eingeleitet wird und die Entladungslänge einen wesentlichen Teil der Länge des geformten Körpers bildet.

Es ist bekannt, verschiedene Metallgegenstände in geschlossenen Formen durch Explosion einer Sprengstoffladung oder durch elektrische Entladung einer geladenen Kondensatorbatterie zu formen. Diese Verfahren haben sich in manchen Fällen gut bewährt, haben aber trotzdem nicht zu einer allgemeineren Anwendung geführt, da damit verhältnismäßig hohe Anschaffungs- und Betriebskosten verbunden waren.

Die Technologie des Formens von keramischen Stoffen erfordert wesentlich andere Bedingungen als Metall· Es handelt sich hier vor allem um Gegenstände, deren Wandungen beträchtlich dicker sind und deren Masse üblicherweise größer ist, so daß die damit verbundenen Forderungen an die Formkraft und Beschleunigung des Materials anders geartet sind als bei Metall. Das Formen keramischer Gegenstände gemäß der Erfindung durch Entladung wird vorzugsweise in einer offenen Form vorgenommen, und zwar in einem flüssigen oder gasförmigen Medium. Zum Zünden bzw. zur Führung des elektrischen Lichtbogens können feste oder flüssige Hilfsleiter verwendet werden.

009809/07 7 5

Die Erfindung schafft aber auch eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine der Elektroden in Düsenform zur Ausbildung eines Flüssigkeitsstrahls ausgeführt ist und die zweite Elektrode eine Abflußmöglichkeit für Flüssigkeiten aufweist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung zum Formen im Längsschnitt, Fig. 2 ein Schaltbild für die Lichtbogenerzeugung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Anordnung mit einem Hilfsleiter zum Zünden des Lichtbogens,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Anordnung zum Formen mit Zündung des Lichtbogens durch Flüssigkeitsstrahl und ■

Fig. 5 bis 7 verschiedene Formen der Speisespannung des Lichtbogens.

Gemäß Fig. 1 wird das auf bekannte Weise mit einem Bindemittel, z.B. Wasser, verarbeitete keramische Material in Form eines Hohlzylinders 1 in eine zweiteilige Form 2 mit Grundplatte 22 eingelegt (linker Teil der Fig. 1), deren Hohlraum die erwünschte äussere Form des Presslings besitzt. Im Hohlraum 3 des Hohlzylinders 1 aus keramischem Material, der teilweise mit Wasser gefüllt werden kann, werden ein oder mehrere Paare von Elektroden 4 und 5 angeordnet. Die Elektroden 4 und 5 können durch einen dünnen Hilfsleiter 7 verbunden werden (siehe Fig. 3), der die Zündung des Lichtbogens einleitet. Nach Einschalten des Stromes verdampft zuerst der Hilfsleiter 7 und ermöglicht so ein Entstehen des Lichtbogens entlang einer Bahn, deren Länge größer ist als die elektrische Festigkeit des betreffenden Mediums. Die so entstandene

009809/0775

Drückwelle formt den Hohlzylinder 1 in die erwünschte Form 6, wie es im rechten Teil der Fig. 1 angedeutet ist.

Ein Beispiel eines Schaltungsbildes für die Lichtbogenerzeugung ist in Fig. 2 dargestellt. An ein speisendes Netz ist ein Transformator 8 geschaltet, der die erforderliche Hochspannung liefert, die über einen Gleichrichter 9 gleichgerichtet wird und über einen Widerstand 10 eine Kondensatorbatterie 11 speist» An die Kondensatorbatterie 11 ist ein aus den Lichtbogenelektroden 4, 5 eines Schalters 12, Widerständen 13, 14 und Induktionsspulen 15, bestehender Kreis angeschlossen. Nach Einschalten des Schalters kommt es bei einer Entladung der Kondensatorbatterie 11 über die Lichtbogenelektroden 4, 5 zu einem Verdampfen des Hilfsleiters 7 unter Bildung eines Lichtbogens und zum Formen des keramischen Materials durch die so entstandene Druckwelle.

Die Zündung des Lichtbogens kann jedoch aueh mittels eines leitenden Flüssigkeitsstrahls erfolgen. Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt.

Der als Hohlzylinder 1 ausgeführte Rohpressling wird wieder wie in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel in eine Form 2 eingelegt, die eine Grundplatte 22 und einen Deckel 26 besitzt. Die obere Elektrode 17 ist jedoch als Hohlelektrode in Form einer Düse ausgeführt, an die ein Druckspeicher 18 für eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit, z.B. für eine Lösung von Kochsalz in Wasser, verschiedene Paraffinkohlenstoffe o.dgl. über ein Ventil 19 angeschlossen ist. Die Gegenelektrode 20 ist im dargestellten Beispiel ebenfalls eine Hohlelektrode mit etwas größerem lichtem Querschnitt, die sich an eine trichterförmige Aushöhlung 21 der Grundplatte 22 anschließt. Diese Elektrode 20 kann auch die Form eines Gitters oder eine geeignete andere Form erhalten, die es ermöglicht, den Flüssigkeitsstrahl abzuleiten. Unterhalb der Ge-

009809/0775

genelektrode 20 ist ein Behälter 23 vorgesehen, aus welchem die verwendete Flüssigkeit wieder in den Druckspeicher 18, z.B. durch eine Pumpe 24, zurückbefördert wird. Die Speisespannung wird über an den Elektroden 17 und 20 angedeuteten Klemmen zugeführt. Die Lichtbogenzündung erfolgt hier durch den eingeführten Flüssigkeitsstrahl 25. Es ist selbstverständlich, daß derselbe Effekt auch durch Betätigung eines an die Elektrode 17 angeschlossenen Kolbens erzielt werden kann, wodurch gleichzeitig eine abgemessene Flüssigkeitsmenge der Lichtbogenbahn zugeführt wird« Die verdampfte Flüssigkeit trägt gleichfalls zur Kraftübertragung bei.

Falls pulverförmiges Material geformt wird, sind an sich bekannte, z.B. aus Gummi bestehende Hilfsgeräte erforderlich, die das noch nicht geformte pulverförmige Material an der geeigneten Stelle halten.

Bei den bisher beschriebenen Beispielen wurde eine einzige Lichtbogenentladung vorausgesetzt. In der Keramik handelt es sich üblicherweise um verhältnismäßig dickwandige Erzeugnisse, die bei plötzlichem Druckformen Risse erhalten könnten, da das Material oft nicht fähig ist, in der verhältnismäßig kurzen Zeit die erforderliche Form einzunehmen, bzw. die Form gleichmäßig auszufüllen.

Gemäß vorliegender Erfindung wird in derartigen Fällen das Formen durch eine Reihe von Entladungswellen vollzogen. Es kann entweder eine wiederholte Einwegentladung sein oder es können einige aufeinanderfolgende Wechselstromentladungen sein, ggf. mit abgestuften Amplituden.

In Fig. 5 ist eine Entladung mittels einer gleichgerichteten Halbwelle dargestellt. Die zugeführte Energie wird wirtschaftlicher ausgenützt, falls eine Reihe von Entladungswellen verwendet wird, wie es in Fig„ 6 für eine Reihe von gedämpften Wechselstromwellen

009809/0775

angedeutet ist. Gemäß Fig. 7 wird eine Reihe von gleichgerichteten Halbwellen verwendet, die in gleichen oder verschiedenen Intervallen mit gleichen oder verschiedenen Amplituden folgen können» In .Fig. 8 ist schließlich eine Reihe von hintereinander folgenden Gruppen von gedämpften Wechselstromwellen gezeigt·

Das grobe Formen wird durch die erste Druckwelle erzielt, die den

größten Teil des geformten Materials gegen die Oberfläche der Form 2 drückt; die folgenden Druckwellen sorgen dann für das nachträgliche Formen, für welches üblicherweise eine geringere Energie erforderlich ist. So können auf wirtschaltliche Weise bessere Ergebnisse erzielt werden als durch eine einzige starke Druckwelle.

Es ist selbstverständlich, daß auf ähnliche Weise ein Formen mit einer innen liegenden Form erzielt werden kann, allerdings werden hierbei einige gleichzeitig von außen auf das Material wirkende Entladungsstrecken erforderlich sein*

009809/07 7 5

Claims

— 7 — PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Formen von hohlen technischen und Gebrauchsartikeln aus keramischem Material, wie z.B. aus Oxyden, Karbiden, Nitriden, Karbonaten, Silikaten von Metall oder alkalischen Erden, dadurch gekennzeichnet, daß das zu einem Hohlkörper vorgeformte Material in bei der Hochenergieverformung von Metallrohren und dgl_t bekannter Weise durch elektrische Entladung im Hohlraum des Körpers geformt wird, wobei die elektrische Entladung durch einen Hilfsleiter eingeleitet wird und die Entladungslänge einen wesentlichen Teil der Lange des geformten Körpers bildet. . .

2. Verfahren nach Ansprucb.1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Entladung in einem Flüssigkeitsmedium vorgenommen wird.

3» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Entladung in einem gasförmigen Medium vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Entladung in einer offenen Form vorgenommen wird_o

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß feste Hilfsleiter zum Zünden bzw. zur Führung des Lichtbogens verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß flüssige Hilfsleiter zum Zünden bzw. zur Führung des Lichtbogens verwendet werden.

7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektroden (17) in Düsenform zur Ausbildung eines Flüssigkeitsstrahles ausgeführt ist und die zweite Elektrode (20) eine Abflußmöglichkeit für Flüssigkeiten aufweist.

009809/0775

„sr-

L e e r s e i t e