DE1683921C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von magnetisierbaren Formlingen aus keramischem Material - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von magnetisierbaren Formlingen aus keramischem Material

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DE1683921C3 DE1683921A DEN0031072A DE1683921C3 DE 1683921 C3 DE1683921 C3 DE 1683921C3 DE 1683921 A DE1683921 A DE 1683921A DE N0031072 A DEN0031072 A DE N0031072A DE 1683921 C3 DE1683921 C3 DE 1683921C3
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von magnetisierbaren Formungen aus keramischem Material, das in Form einer Suspension über eine Kammer einem Matrizenhohlraum zugeführt wird, der auf der einen Seite durch einen Verschlußkörper mit Abführungskanälen und auf der gegenüberliegenden Seite durch einen Preßstempel verschließbar ist und in dem der keramische Masse der Einwirkung eines Magnetfeldes ausgesetzt und durch den Preßstempel einem Preßdruck unterworfen wird, wobei Flüssigkeit durch den Verschlußkörper herausfiltriert wird.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-AS 11 27 781) wird die keramische Masse als Suspension unter einem niedrigen Druck in die vor dem Matrizenhohlraum liegende Kammer eingeführt, wobei gleichzeitig der Matrizenhohlraum völlig gefüllt wird, wonach durch den Preßstempel der Matrizenhohlraum auf der Unterseite verschlossen und die Flüssigkeit über den Verschlußkörper aus der Suspension herausgetrieben wird, während die keramische Masse gleichzeitig komprimiert wird. Damit eine genügenae Menge an Flüssigkeil aus der keramischen Masse herausgetrieben und diese Masse hinreichend komprimiert wird, ist ein langer Hub des Preßstempels erforderlich. Auf diese Weise läßt sich, auch weil die Formlinge bisher nur auf einer Seite filtriert werden konnten, schwer ein homogen zusammengepreßtes Produkt erhalten. Bei Produkten, die eine Vorzugsmagnetisierungsrichtung haben müssen, wie dauermagnetische Hexaferrite, z. B. BaO ■ 6Fe2Ü3, wird die keramische Masse nach dem bekannten Verfahren beim Pressen dem Einfluß eines Magnetfeldes unterworfen, wobei der Preßstempel einen der Magnetpole bildet. Durch den großen Hub des Preßstempels ist es dabei nicht möglich, ein homogenes und beim Pressen nahezu in derselben Richtung orientiertes Magnetfeld zu erhalten. Weiterhin ist es bei der Herstellung von mit einem Hohlraum zu versehenden Formungen erforderlich, einen Kern, z. B. in Form eines Metallstiftes, zu verwenden. Bei einem großen Hub des Preßstempels muß dieser Stift dann lang sein, wodurch Bruchgefahr auftritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, nach dem Formlinge mit einer höheren und homogenen Dichte und mit verbesserter magnetischer Güte erhalten werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Suspension bei durch den Preßstempel verschlossenem Matrizenhohlraum unter so hohem Druck durch eine offene Verbindung zwischen der Kammer und dem Matritzenhohlraum in den Matrizenhohlraum eingeführt wird, daß ein Teil der Flüssigkeit durch den Verschlußkörper herausfiltriert wird und ein Filterkuchen im Matrizenhohlraum entsteht, der dann durch den Preßstempel einem Preßdruck unterworfen sind, während gleichzeitig der Druck der Suspension in der Kammer derart herabgesetzt wird, daß beim Pressen des Filterkuchens Flüssigkeit sowohl durch den Verschlußkörper als auch durch die offene Verbindung in die Kammer abfließt.
Da die Suspension unter hohem Druck, z. B. 100 atm, zugeführt wird, wird bereits beim Füllen der Matrize
eine erhebliche Menge an Flüssigkeit durch den Verschlußkörper abgeführt. Infolgedessen ist nur noch ein sehr kurzer Nachpreßhub des Preßstempels erforderlich. Wenn beim Nachpressen der Druck in der Kammer herabgesetzt wird, wird nicht nur durch den Verschlußkörper, sondern auch durch die offene Verbindung Flüssigkeit abgeführt; die Formlinge werden somit beim Nachpressen zweiseitig filtriert. Dadurch wird eine homogene Dichte des Formlings erhalten. Der Verschlußkörper und der Preßsten pel können de: art magnetisiert werden, daß sie entgegengesetzte Pole bilden. Da sich der Abstand zwischen dem Preßstempel und dem Verschlußkörper Leim Pressen nur wenig ändert, wird beim Nachpressen ein homogenes Magnetfeld aufrechterhalten, wobei Formlinge mit hoher magnetischer Güte erhalten werden. Bei einer günstigen Ausführung der Magnetpole kann dieses Feld, z. B. beim Pressen von schalenförmigen Kreissegmenten, radial gerichtet sein, und diese Orientierung ändert sich infolge des kurzen Nachpreßhubes nicht.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens, die eine Matrizenplane mit mindestens einem auf beiden Seiten offenen Matrizenhohlraum und einen auf einer Seite dieser Platte angeordneten Preßkolben aufweist, der einen zum Matrizenhohlraum koaxial angeordneten Preßstempel trägt und der in einer sich an die Matrizenplatte anschließenden Kammer bewegbar ist. während auf der anderen Seite der Matrizenplatte ein Verschlußkörper mit Abführungskanälen vorgesehen ist. und bei der sowohl der Preßstempel als auch der Verschlußkörper mit Hilfe elektrischer Spulen dem Einfluß eines Magnetfeldes unterworfen werden. Diese Vorrichtung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß über die Innenfläche des Matnzenhohlraums Füllnuten verteilt sind, die mit der Kammer in Verbindung stehen, und daß das Volumen der Kammer in Abhängigkeit von der vom Preßkolben eingenommenen Lage änderbar ist.
Die Herabsetzung des Druckes der Suspension in der Kammer beim Nachpressen wird dabei in Abhängigkeit von der Lage des Preßkolbens eingestellt. Zu diesem Zweck kann z. B. ein Stift in die Kammer hineinragen, der beim Hub des Preßkolbens sich über einen Teil seiner Länge bewegt, wodurch das für die Flüssigkeit vorhandene Volumen der Kammer zunimmt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung wird jedoch das Volumen der Kammer in Abhängigkeit von der Lage des Preßkolbens dadurch geändert. daß der Querschnitt des Preßkolbens kleiner als der Querschnitt des vom Preßkolben getragenen Preßstempels ist. Sind mehrere Preßstempel vorhanden, soll der Querschnitt des Preßkolbens kleiner als die Summe der Querschnitte der vom Preßkolben getragenen Preßste.npel sein. Beim Nachpreßhub werden die Preßstempel dann über einen kurzen Abstand von der Kammer her in die Matrizenhohlräume eingeführt, während der Preßkolben mit geringerem Querschnitt über einen gleichen Abstand in die Kammer eintritt. Das für die Flüssigkeit vorhandene Volumen der Kammer nimmt dabei etwas zu, so daß der Druck in der Kammer herabgesetzt wird. Diese Ausführungsform ist einfach und zweckmäßig.
Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung, bei der der Matrizenhohlraum zur Herstellung eines Formlings mit einer in Preßrichtung ungleichmäßigen Dicke in bezug auf den Preßstempel eine ungleichmäßige Höhe aufweist, ist der Querschnitt der Füllnuten in der Nähe einer Stelle des Matrizenhohlraumes mit verhältnismäßig großer Höhe kleiner als der Querschnitt der Füllnuten in der Nähe einer Stelle des Matrizenhohlraumes mit verhältnismäßig geringer Höhe. Durch diese Maßnahme wird auch bei Formlingen mit ungleichmäßiger Höhe eine homogene Dichte erhalten. Beim Nachpressen fließt durch die Füllnuten mit der Flüssigkeit aus der keramischen Masse eine geringe Menge an suspendiertem Material in die Kammer zurück. An Stellen, wo die Füiinuten größere
ίο Querschnitte aufweisen, wird eine größere Menge der keramischen Masse in die Kammer zurückgeführt als an den Stellen, wo die Querschnitte der Füllnuten kleiner sind. Wenn den Füllnuten in Abhängigkeit von der Dicke des zu pressenden Produktes ein geeigneter Querschnitt gegeben wird, wird somit eine nahezu gleichmäßige Verdichtung des ganzen Formlings erhalten.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung zum Herstellen von schalenförmigen Formungen sind der Verschlußkörper an seinem mit dem Matriztnhohlraum zusammenwirkenden Teil mit einer nicht magnetischen Schale und der Preßstempel an seinem Umfang mit nicht magnetischen Einsatzstükken versehen. Auf diese Weise wird beim Pressen kreisförmiger Segmente ein völlig radial gerichtetes Feld erhalten. Da die Preßstempel beim Nachpressen sich nur über einen geringen Abstand in Richtung auf den Verschlußkörper bewegen, wird diese radiale Orientierung des F;ldes beim Nachpressen völlig aufrechterhalten.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung, mit der Gegenstände in Form eines Kreissegmentes hergestellt werden,
F i g. 2 die Draufsicht auf eine bei der Vorrichtung nach F i g. 1 verwendete Matrizenplatte,
Fi g. 3 einen Querschnitt längs der Linie Hi-III in der F i g. 2 und
F i g. 4 einen Querschnitt längs der Linie IVlV in der Fig. 2.
Auf einem Gestellteil 1 ruht ein Matrizenkörper 2. Am Matrizenkörper ist eine Matrizenplatte 3 mit Hohlräumen 4 befestigt. Ein in einem Zylinder 6 beweglicher Preßkolben 5 ragt mit einem Ende in eine Kammer 7 im Matrizenkörper 2. Am oberen Ende des Preßkolbens 5 sind mehrere Preßstempel 8 angebracht, die sich bis in die Matrizenhohlräume 4 erstrecken und darin bewegbar sind. Die Matrizenhohlräume 4 werden auf der Oberseite von einem Verschlußkörper 9 verschlossen. Dieser Verschlußkörper enthält eine Platte 10 mit Abführungskanälen 11, die in einen Sammelkanal 12 münden, der an eine Vakrumleitung 13 angeschlossen ist. Der Verschlußkörper ist an zwei Preßkolben 14 befestigt, die mit Hilfe von Preßzylindern 15 bewegt werden können.
Die aus einem nicht magnetisierbarer! Material bestehende Matrizenplalte 3 ist mit gewölbten Rippen 16 versehen; die Matrizenhohlräume 4 befinden sich zwischen jeweils zwei dieser Rippen. Die Preßstempel 8 haben eine gewölbte Oberseite, und der Verschlußkörper 9 enthält hohle Stempel, die mit nicht magnetisierbaren Schalen 17 versehen sind, die in geschlossener Lagt der Presse gegen die Matrizenrippen 16 drücken und somit die Matrizenhohlräume 4 auf den Oberseiten verschließen. Auf den hohlen Seiten der Schalen 17 ist ein nicht dargestelltes Filtertuch angebracht. Der Raum,
in dem die Formlinge gebildet werden, weist bei der dargestellten Ausführungsform die Gestalt eines Kreissegments auf. Von der Kammer 7 in dem Matrizenkörper 2 erstrecken sich Füllnuten 18, 19 bis in die Matrizenhohlräume 4. Diese Füllnuten 18,19 sind in der Matrizenplatte 3 angebracht. Bei der dargestellten Ausführungsfo/rni befindet sich auf der der Kammer 7 zugewandten Seite eine breite Füllnut 18, die in der Nähe des Preßraumes in eine Anzahl Füllnuten 19 übergeht, die über die Innenfläche der Matrizenhohlräume 4 verteilt sind. In den F i g. 2,3 und 4 ist die Lage der Füllnuten dargestellt.
Der Matrizenkörper 2 und der Verschlußkörper 9 sind jeweils von einem ringförmigen Körper 20 bzw. 21 umgeben, die mit je einem Hohlraum 22 bzw. 23 versehen sind. In diesen Hohlräumen sind elektrische Spulen angeordnet, die bei Stromdurchgang die Preßstempel 8 und den Verschlußkörper 9 magnetisieren.
Ein schematisch dargestellter Mechanismus zum Zuführen keramischer Suspension in die Kammer 7 enthält einen Zylinder 25, in dem sich ein Kolben 26 befindet. Der Kolben 26 ist durch eine Stange 27 mit einem Kolben 28 größeren Querschnittes gekuppelt, der sich in einem Zylinder 29 befindet. Der Kolben 28 kann sich im Zylinder 29, vorzugsweise mit Hilfe von durch Leitungen 30 und 31 unter Druck zu- und abgeführtem Öl. hin- und herbewegen. Wenn der Kolben 28 und somit auch der Kolben 26 sich nach rechts bewegen, wird der Zylinder 25 mit suspendierter keramischer Masse gefüllt, die durch eine Leitung 34 über ein Ventil 35 zugeführt wird. Bewegt sich der Kolben 28 nach links, so schließt sich das Ventil 35 und wird die keramische Masse im Zylinder 25 einem hohen Druck unterworfen und über ein Ventil 32 durch eine Leitung 33 der Kammer 7 zugeführt.
Zu Beginn des Herstellungsvorgangs nimmt der Preßkolben 5 die in F i g. 1 dargestellte Lage ein, bei der der Matrizenhohlraum 4 nur über die Füllnuten 18 mit der Kammer 7 in Verbindung steht. Der Verschlußkör· per 9 wird nun mit Hilfe der Preßzylinder 15 gegen die Oberseite der Matnzenplatte 3 gedruckt. Dann wird durch die Leitung 31 öl unter Druck in den Zylinder 29 gepumpt, wodurch sich der Kolben 26 nach links bewegt (Fig. 1). Die im Zylinder 25 vorhandene keramische Suspension wird dabei unter einem Druck von etwa 100 atm der Kammer 7 zugeführt. Die Suspension fließt durch die Füllnuten 19 in die Matrizenhohlräume 4. die unter diesem hohen Druck gefüllt werden Durch dieses Hochdruckfüllverfahren wird die Preßmasse filtriert und wird Flüssigkeit durch die Abführungskanäle 11 und da- Vakuumleitung 13 abgeführt. Der Filterkuchen wachst dabei im Matnzenhohlraum 4 vom Filtertuch in Abwärtsrichtung an. Er ist nach dem Füllen unter hohem Druck bereits erheblich vorkomprimiert und enthält nur noch eine geringe Menge an Flüssigkeit. Nach dem Füllen schließt sich das Ventil 32, so daß die Verbindung zwischen der Kammer 7 und dem Zylinder 25 unterbrochen ist. Der in den Mainzenhohlräumen 4 vorhandene keramische Filterkuchen wird durch den Preßstempel 8 gegen die Matnzenplatte 3 in Richtung auf den Verschlußkörper 9 nachgepreßt Da die Formlinge bereits vorkomprimierl sind und nur noch eine verhältnismäßig geringe Menge an Flüssigkeit abfiltneri zu werden braucht, braucht der Nachpreßhub der Preßstempel 8 nur kurz sein
Der Querschnitt des Preßkolbens 5 an der Stelle, wo er in die Kammer 7 eintritt, ist geringer als die Summe der Querschnitte der Preßstempel 8. Beim Verschieben des Preßkolbens 5 in Richtung auf die Matrize übersteigt das von der Kammer 7 in die Matrizenhohlräume 4 eintretende Volumen der Preßstempel 8 das in die Kammer 7 eintretende Volumen des Preßkollbens 5. Das für die Suspension vorhandene Volumen in der Kammer 7 wird beim Vorwärtshub des Preßkolbens 5 somit größer, wodurch der Druck in der Kammer 7 abnimmt. Die Preßstempel 8 üben auf den Filterkuchen in der Matrize einen hohen Druck, etwa 300 kg/cm2, aus. Dabei wird noch in der Masse vorhandene Flüssigkeit durch den Verschlußkörper 9 filtriert. Da jedoch der Druck in der Kammer 7 beim Nachpressen abnimmt, wird gleichfalls Flüssigkeit durch die Füllnulen 18,19 in die Kammer 7 abgefühn. Durch dieses zweiseitige Filtrieren werden homogen verdichtete Formlinge erhalten. Am Anfang des Nachpreßhubes wird durch die Füllnuten 18, 19 auch eine geringe Menge an keramischer Masse mit der Flüssigkeit in die Kammer 7 abgeführt. Dadurch wird eine homogene Dichte der Formlinge erhalten, die in der Preßrichtung eine ungleichmäßige Höhe aufweisen. Z. B. ist die Höhe des mit Hilfe der dargestellten Vorrichtung zu pressenden kreissegmentförmigen Produktes in der Mitte des Matrizenhohlraumes 4 geringer als an den Seitenwänden dieses Matii/enhohlraumes. Bei einem bestimmten Hub der Preßslempel 8 würde somit die keramische Masse in der Mute der Matrize stärker als an den Seitenwänden komprimiert werden. Wenn der Querschnitt der Füllnulen 19 an der Stelle der geringsten Höhe des 7u pressenden Produktes größer als der Querschnitt dieser Füllnulen an der Stelle der größten Höhe gewählt wird, wird an der Stelle der geringsten Dicke beim Nachpressen eine größere Menge an keramischer Masse mit der Flüssigkeit in die Kammer 7 abgefühn. wodurch die Dichte an allen Stellen des Formlings nahezu gleich wird.
Nach dem Komprimieren der Formlinge in den Matrizenhohlräumen 4 bewegen die Preßzylinder 15 den Verschlußkörper 9 wieder aufwärts. Der Preßkolben 5 wird nun aufwärts bewegt, wobei die Formlinge aus der Matrizenhohlräumen 4 gestoßen werden. Nachdem der Preßkolben 5 in die in Fi g. 1 dargestellte Lage zurückgeführt worden ist, ist die Vorrichtung zum Durchführen eines nächsten Preßvorganges bereit.
Aus 1 1 g. 1 ist ersichtlich, daß im Preßstempcl 8 nicht magnetische Einsatzstucke 24 vorgesehen werden können. Diese F.insatzstucke 24 sorgen dafür, daß auch an der Seitenfläche des zu pressenden Formlings ein nahezu radial gerichtetes Magnetfeld erhalten wird, wenn die Spulen in den Hohlräumen 22 und 2Ϊ elektrisch erregt werden Da wi-iitnhin beim Nachpressen der Abstand zwischen den Prcßstcmpeln 8 und dem Verschlußkörper 9 sich nur sehr wenig ändert, wird diese radiale Orientierung des Magnetfeldes auch beim Nachpressen aufrechterhalten. Das Verfahren, bei dem die Matrize unter hohem Druck gefüllt wird, nur ein kurzer Nachpreßhub der Preßstcmpel erforderlich ist. der herzustellende Formling zweiseitig filtriert und ein homogenes und radial gerichtetes Magnetfeld erzeugt wird, eignet sich somit besonders zur Herstellung von Formlingcn aus z.. B. BaO ■ 6FctOj. die eine sehr homogene Dichte und vorzügliche magnetische Eigenschaften aufweisen müssen. Derartige Formlinge mit einer radialen Vorzugsmagnetisicrungsnchtung können als Statoren in Elektromotoren Anwendung finden
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen von magnetisierbaren Formungen aus keramischem Material, das in Form einer Suspension über eine Kammer einem Matrizenhohlraum zugeführt wird, der auf der einen Seite durch einen Verschlußkörper mit Abführungskanälen und auf der gegenüberliegenden Seite durch einen Preßstempel verschließbar ist und in dem die keramische Masse der Einwirkung eines Magnetfeldes ausgesetzt und durch den Preßstempel einem Preßdruck unterworfen wird, wobei Flüssigkeit durch den Verschlußkörper herausfiltriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension bei durch den Preßstempel (8) verschlossenem Matrizenhohlraum (4) unter so hohem Druck durch eine offene Verbindung (18, 19) zwischen der Kammer (7) und dem Matrizenhohlraum in den Matrizenhohlraum eingeführt wird, daß ein Teil der Flüssigkeit durch den Verschlußkörper (9, 10) herausfiltriert wird und ein Filterkuchen im Matrizenhohlraum entsteht, der dann durch den Preßstempel einem Preßdruck unterworfen wird, während gleichzeitig der Druck der Suspension in der Kammer derart herabgesetzt wird, daß beim Pressen des Filterkuchens Flüssigkeit sowohl durch den Verschlußkörper als auch durch die offene Verbindung in die Kammer abfließt.
2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, die eine Matrizenplatte mit mindestens einem auf beiden Seiten offenen Matrizenhohlraum und einen auf einer Seite dieser Platte angeordneten Preßkolben aufweist, der einen zum Matrizenhohlraum koaxial angeordneten Preßstempel trägt und der in einer sich an die Matrizenplatte anschließenden Kammer bewegbar ist, während auf der anderen Seite der Matrizenplatte ein Verschlußkörper mit Abführungskanälen vorgesehen ist, und bei der sowohl der Preßstempel als auch der Verschlußkörper mit Hilfe elektrischer Spulen dem Einfluß eines Magnetfeldes unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß über die Innenfläche des Matrizenhohlraums (4) Füllnuten (18, 19) verteilt sind, die mit der Kammer (7) in Verbindung stehen, und daß das Volumen der Kammer (7) in Abhängigkeit von der vom Preßkolben (5) eingenommenen Lage änderbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Preßkolbens (5) kleiner als der Querschnitt des vom Preßkolben (5) getragenen Preßstempels (8) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Matrizenhohlraum zur Herstellung eines Formlings mit einer in Preßrichtung ungleichmäßigen Dicke in bezug auf den Preßstempel eine ungleichmäßige Höhe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Füllnuten (18,19) in der Nähe einer Stelle des Matrizenhohlraums (4) mit verhältnismäßig großer Höhe kleiner als der Querschnitt der Füllnuten (18, 19) in der Nähe einer Stelle des Matrizenhohlraums mit verhältnismäßig geringer Höhe ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 zum Herstellen von schalenförmigen Formungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (9, 10) an seinem mit dem Matrizenhohlraum (4) zusammenwirkenden Teil (10) mit einer nicht magnetischen Schale (17) und der Preßstempel (8) an seinem Umfang mit nicht magnetischen Einsatzstükken (24) versehen sind.
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