DE1961702C3 - Gerät zur Herstellung verdichteter Gegenstände aus Metallpulverchargen - Google Patents

Description

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fjSuse, einer horizontalen, sich über die obere öffnung des Verdichtungsdruckgeftißes erstreckenden Bahn, Gleitern, die das Gehäuse gleitbar mit der Bahn verbinden, und einer Verrichtung zum Schieben des Gehäuses entlang der Bahn besteht.

Die Bewegung und Führung des Bolzens wird nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung dadurch begünstigt, daß der Bolzen auf einer Vielzahl von Walzen ruht, welche den Bolzen beweglich während der Bewegung durch die einander entsprechenden Bohrungen in dem Druckgefäß bzw. dem Verschluß tragen.

Das Gerät nach der Erfindung bietet den besonderen Vorteil, daß das Verdichtungsdruckgefäß unmittelbar nach dem Einbringen der Metallpulvercharge rasch gegen die Atmosphäre abdichtbar ist. Nach dem Abdichten wird das Verdichtungsdruckgefäß durch die Einleitung eines unter hohem Druck stehenden Druckmittels in kurzer Zeit unter Druck gesetzt, wodurch die darin enthaltene Metallpulvercharge sofort auf eine Dichte von 95% oder mehr der theoretisch erreichbaren Dichte verdichtet wird. Entsprechend der Erfindung wird der schnelle Druckaufbau im Dichtungsdruckgefäß mit Hilfe eines als Fluiddruckquelle dienenden üruckvorratsgefäßes erzielt, in welchem vor dem Beschicken des Verdichtungsdruckgefäßes mit der zu verdichtenden Pulvercharge ein hoher Fluiddruck aufgebaut worden ist. Unmittelbar nach dem Abdichten des mit der zu verdichtenden Pulvercharge beschickten Verdichtungsdruckgefäßes werden die Ventileinrichtungen betätigt, um das unter hohem Druck stehende Druckmittel oder Druckfluid rasch vom Druckvorratsgifäß in das Verdichtungsdruckgefäß zu überführen. Infolge des Einleitens von bereits hochverdichtetem Druckfluid in das Verdichtungsdruckgefäß kann in demselben binnen kurzer Zeit der zum Verdichten der Metallpulvercharge benötigte Druck erzielt werden, was eine ständige Ausnutzung des Verdichtungsdruckgefäßes zum Ausführen von Verdichtungsvor_öängen gestattet, während früher der Großteil der Betriebszeit dieses Gefäßes damit verschwendst wurde, daß die Metallpulvercharge in demselben erhitzt oder daß langsam in diesem Gefäß der benötigte Druck aufgebaut wurde.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Zusammenstellungszeichnung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts von der Seite und teilweise im Schnitt,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Geräts nach F i g. 1 mit dem Verschluß in dichtender Lage,

F i g. 3 eine Ansicht des Verschlusses, wie er mit dem Gerät nach Fig. 1 und2 verwendet wird, im einzelnen, und

F i g. 4 eine Seitenansicht des Verschlusses nach Fig. 3.

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 und 2 ist eine Autoklayanordnung gezeigt, die allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die Autoklavanordnung 10 weist ein langgestrecktes zylindrisches Verdichtungsdruckgefäß 12 mit einem festen unteren Verschluß 14 auf, welcher ein Auflager 16 trägt, von dem ein nicht gezeigter Behälter gestützt wird, der iirt zu verdichtendem Metallpulver gefüllt ist. Das obere Ende des Verdichtungsdruckgefäßes weist eine öffnung 18 auf. Das Innere des Verdichtungüdruck"efößes ist mit einem Auskleideten 20 versehen, welches vorzugsweise aus temperaturbeständigem Stahl aufgebaut ist. Das Auskleideten 20 ist vorzugsweise leicht entfernbar. Auf diese Weise

kann der Innendurchmesser des Druckgefäßes entsprechend der Größe der zu verdichtender* Charge variiert werden. Dies dient dazu, den Wärmeverlust der Charge klein zu halten. In der Nähe des oberen Endes des Verdichtungsdruckgefäßes 12 befinden

ίο sich zwei axial zueinander ausgerichtete horizontale Bohrungen 21, weiche sich durch die Wände des Verdichtungsdruckgefäßes erstrecken. Über den Bohrungen und benachbart zur oberen Bedienungseinrichtung des Verdichtungsdruckgefäßes sind zwei

»5 parallele Bahnen 22 in Form von Stangen angeordnet. Mit den Bahnen 22 sind Gleiter 24 verbunden, weiche ein Gehäuse 26 gleitbar oder bewegbar auf den Stangen der Bahnen 22 tragen. Im Gehäuse 26 ist ein Verschluß 27 aufgehängt, der am besten in

so Fig. 3 und4 zu sehen ist. Dir Verschluß ist an seiner oberen Oberfläche an der Stelle 28 mit einem Preßs'empel 30 verbunden, der seinerseits zum Betätigen mit einer üblichen hydr jlischen Kolben-Zylinder-Anordnung 31 verbunden r.t. Das Gehäuse 26

mit dem darin aufgehängten Verschluß 27 wird durch die Wirkung eines Preßstempels 32 als Teil einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung 34 in eine Lage über dem Verdichtungsdruckgefäß 12 bewegt. Wenn nach dem Einbringen einer zu ver-

dichtenden Charge das Verdichtungsdruckgefäß 12 verschlossen werden soll, so wird die Kolben-Zylinder-Anordnung 34 so betätigt, daß sie den Preßstempel 32 ausschiebt und so das Gehäuse 26 horizontal oder in F i g. 1 nach links in eine Lage bewegt, in der

der Verschluß 27 axial mit der öffnung 18 am oberen Ende des Verdichtungsdruckgefäßes 12 ausgerichtet ist. In diesem Zeitpunkt wird der Preßstempet 30 durch seine zugehörige Kolben-Zylinder-Anord-· nung so betätigt, daß er den Verschluß 27 axial in

dichtende Verbindung mit dem Druckgefäß schiebt. Der untere Teil des Verschlusses 27 ist mit einer ringförmigen Aussparung 36 versehen, in welcher ein Dichtring 38 befestigt ist. Wenn der Verschluß 27 zum Abschließen in das Verdichtungsdruckgefäß eingeführt wird, sitzt der Dichtring 38 auf der oberen Oberfläche 40 des Auskleideteils 20 dichtend auf. Wenn der Verschluß eine derartige Lage einnimmt, sind die Bohrungen 21 in den Wänden de» Verdichtungsdruckgefäßes axial mit einer horizontalen Boh-

rung 42 mit ähnlichem Durchmesser durch den Verschluß 27 ausgerichtet. Ein Bolzen 44 wird auf Walzen 46 in axialer Ausrichtung mit den Bohrungen 21 im Druckgefäß und 42 im Verschluß getragen. Der Durchmesser des Bolzens 44 ist im wesentlichen der gleiche wie der der Bohrungen 21 und 42. Das vom Druckgefäß entfernte Ende des Bozens 44 ist an der Stelle 48 mit einem Prcßstempel 50 einer Kolben-Zylinder-Anordnung 52 verbunden. Wenn sich der Vcr-

schluß in tier geschlossenen Lage im Druckgefäß befindet, wird die Kolbcn-Zylinder-Anordnung 52 so betätigt, daß sie den Preßstempel 50 ausschiebt und auf diese Weise der Bolzen 44 durch die Bohrungen 21 in den Wänden des Verdichtungsdruckgefäßes und die Bohrung 42 durch den Verschluß bewegt wird. Auf diese Weise ist der Verschluß 27 in dichtender Verbindung in der geschlossenen Lage im Druckgefäß fixiert.

Wenn sich der Verschluß 27 in der oben beschne-

bencn geschlossenen Lage im Vcrdichliingsdruckgcfäß befindet, wird das Vcrdichtungsdruckgcfäß unter Druck gesetzt, um die darin befindliche Metallpulvercharge zu verdichten. Das Gerat enthält für diesen Zweck ein Druckvorratsgefäß 54, welches eine Fluiddruckquelle bildet und mit einer Druckpumpe 56 verbunden ist, die ihrerseits das Druckvorratsgcfäß 54 mit einem Hochdruckmittcl, wie Heliumgas, füllen kann. Das Druckvorratsgefäß 54 ist mit dem Verdichtungsdruckgefäß 12 über Hochdruckleitungen 58 mit schnellwirkenden Ventileinrichtungcn 60 und mit einem Entlüftungsventil 59 über eine Hochdruckleitung 61 verbunden. Die Hochdruckleitungen 58 ragen durch Bohrungen 62 im unteren festen Verschluß 14 des Verdichtungsdruckgefäßes in dieses hinein. Das Entlüftungsventil 59 und die Hochdruckventile 60 sind geschlossen, wenn das Druckvorratsgefäß 54 unter Druck gesetzt wird. Dieser Arbeitsvorgang wird beendet, ehe das Verdichlungsdruckgefäß mit der zu verdichtenden Metallpulvercharge gefügt wird. Nach dem Chargieren und Abdichten des Verdichtungsdruckgefäßes werden die schnellwirkenden Ventile 60 geöffnet und ein Hochdruckmitlel wird vom Druckvorratsgefäß 54 unmittelbar in das Verdichtungsdruckgefäß übertragen, wodurch die in diesem befindliche Metallpulvercharge verdichtet wird. Die Hochdruckventile 60 werden dann geschlossen. Nach dem Verdichten wird das Entlüftungsventil 59 geöffnet, um den Autoklav zu entlüften, der Bolzen 44 wird zurückgezogen und der Verschluß 27 wird nach oben und aus dem Verdichtungsdruckgefäß heraus in das Gehäuse 26 gehoben. Das Gehäuse 26 wird dann entlang der Stangen 22 in seine vom oberen Ende des Druckgefäßes entfernte Lage bewegt, die in F i g. 1 dargestellt ist. Der Preßkörper kann jetzt aus dem Verdichtungsdruckgefäß entfernt werden, worauf dieses bereit ist, eine weitere Charge zum Verdichten aufzunehmen. Ein üblicher Laufkran kann verwendet werden, um Werkstücke in bezug auf das Verdichtungsdruckgefäß zu heben und zu senken.

Es versteht sich, daß bei typischer betriebsmäßiger Arbeitsweise eine Vielzahl von Öfen in der Nachbarschaft des Verdichtungsdruckgefäßes angeordnet ist. Die Öfen werden benutzt, um eine Anzahl Mctallpulverchargen auf die Verdichtungstemperatur zu erhitzen und auf diese Weise wird, sobald eine Charge aus dem Verdicl.iungsdruckgefäß entfernt ist, eine zweite Charge, welche vorher auf die Verdichtungstemperatur erhitzt wurde, sofort aus einem Ofen ent nommen und in das Verdichtungsdruckgefäß zum Verdichten eingebracht. Durch Verwendung einer geeigneten Anzahl von Öfen kann dieses Verdichtungsdruckgefäß, falls gewünscht, in einer im wesentliehen kontinuierlichen Weise betrieben werden. Zu diesem Zweck können eine Vielzahl von Druckvorratsgefäßen eingesetzt werden, so daß für das Wiedcrunlerdruckiictzcn des Autoklav nicht der Druckaufbau in einem einzigen Druckvorratsgcfäß abgewartet werden muß.

Ein besonders wichtiges Merkmal des erfindungsgemHßen Gerätes liegt in der Verwendung von Vorrichtungen für ein schnelles Unterdruckselzcn des Gefäßes oder Autoklav nach der Chargierung. Bis-

t5 her sind bei bekannten, mit Fluiddruckquellcn betriebenen Verdichtungscinrichtungcn Zeiten von einer halben bis zu mehreren Stunden erforderlich, um die nötigen Drücke zum Verdichten von Metallpulver, wie etwa Werkzeugstahlpulver, zu erreichen.

ao Infolge dieses unwirtschaftlichen Zeitbedarfs je Verdichtungsgcfäßfüllung ist die Verdichtung mit Hilfe von gasförmigen Druckmitteln in modernen Herstellungsverfahren unanwendbar. Durch die Verwendung eines Ventils zwischen dem Druckvorratsgefäß

»5 54 und dem Verdichtungsdruckgefäß 12 — oder einer Vielzahl solcher Ventile in Leitungen, welche eine Vielzahl von Druckvorratsgefäßen 54 mit einem Verdichtungsdruckgefäß 12 verbinden — ist es möglich, den Druck im Verdichtungsdruckgefäß 12 durch Druckausgleich zwischen einem oder mehreren solcher Druckvorratsgefäße und dem Verdichtungsdruckgefäß in zehn Minuten oder weniger zu erreichen. Diese kurze Zeitdauer macht das Gerät und das Verfahren zur industriellen, wirtschaftlichen Ver-Wendung überaus geeignet.

Für den Zweck der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche soll der Ausdruck »schnell unter Druck gesetzt«, wie er sich auf das Auslassen von Druck aus einem oder mehreren Druckvorratsgefä-Ben (wie dem Druckvorratsgefäß 54) in einen Autoklav (wie das Verdichtungsdruckgefäß 12) bezieht, eine Zeitdauer von 10 Minuten oder weniger bedeuten, oder er soll sich auf ein Gerät beziehen, mit welchem ein Auslassen des Druckes innerhalb einer solchen Zeitdauer bewirkt werden kann.

Ais schnellwirkende Vcntileinrichtung kann jedes handelsübliche Ventil in dem erfindungsgemäßen Gerät verwendet werden, sofern es den irforderlichen schnellen Druckaufbau bzw. -abbau (zehn Mi-

nuten oder weniger) gewährleistet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 _ „ . in einer ersten Druckstufe im Inneren des Verdich- Patentansprüche: tungsdruckgefäOe» mit Hilfe eines ersten Druckmit-

1. Gerät zur Herstellung verdichteter Gegen- tels vorverdichtet und einer zweiten Druckstufe endstände aus vorerwärmten Metallpulverchargen, verdichtet, indem auf das in der ersten Stufe vorvermit einem Verdichtungsdruckgefäß zur Auf- 5 dichtete erste Druckmittel anschließend zusätzlich nähme des au verdichtenden Materials mit einem die lineare Ausdehnungskraft eines sich in einer druckdichten Verschluß, der wahlweise in eine Fluiddruckquelle befindenden und dort erhitzten Offenstellung und in eine druckdichte Schließstel- weiteren Druckmittels zur Einwirkung gebracht wird, lung am Verdichtungsdruckgefäß bringbar ist, Die zwischen dem Verdicbtungsdruckgefäß und der wobei das Verdichtungs-Druckgefäß mit wenig- « Fluiddruckquelle vorgesehene Ventileinrichtung hat stens einer Fluiddruckquelle verbunden ist, d a - die Aufgabe, eine Druckmtttel-Zufübrleitung freizudurcb gekennzeichnet, daß die Fluid- geben, wenn der Verdichtungsdruckbehälter mit dem druckquelle durch ein Druckvorratsgefäß (54) ge- ersten Druckmittel vorgefüJJt wird, und diese Zuführbildet ist, daß eine schnellwirkende Ventileinrich- leitung zu schließen, wenn sich der in der ersten tung (60) zwischen dem Verdichtungsdruckgefäß 15 Druckstufe erwünschte Druck eingestellt hat, um so-(12) und dem Druckvorratsgefäß (54) zur Steue- cann die Ausdehnungskraft des in der Fluiddruckrung der Fluidströmung vom Druckvorratsgefäß quelle befindlichen weiteren Druckmittels auf das Syzum Verdichtungsdruckgefäß vorgesehen ist, und stem zwecks weiterer Druckerhöhung wirL_.. zu lasdaß zum Aufbau eines Drucks eine Druckpumpe sen. Ein Austritt des sich in der Fluiddruckquelle be-(56) mit dem Druckvorratsgefäß (54) verbunden ao findenden Druckmittels in die Verbnuiungsleitung ist. zwischen dem Verdichtungsdruckbehälter und der

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Fluiddruckquelle soll jedoch vermieden werden, so zeichnet, daß an dem Verdichtungsdruckgefäß daß bei dem bekannten Gerät niemals dem weiteren eine Vorrichtung für eine axiale Bewegung des Druckmittel der Zutritt aus der Fluiddruckquelle in Verschlusses (27) in seine Schließstellung in der 25 den Verdichtungsdruckbehälter ermöglicht wird.
Öffnung des Druckgefäßes vorgesehen ist sowie Dieses bekannte Gerät hat den Nachteil, daß die eine Vorrichtung zum Sichern des Verschlusses Druckeinwirkung auf das sich in dem Verdichtungsin der Schließstellung, weiche Vorrichtung ei.ien druckbehälter befhuiende Material wegen der Zwei-Bolzen (44) aufweist, der sich durch einander stufigkeit des Druckaufbaus verhältnismäßig lange entsprechende Bohrungen (21, 42) in dem Ver- 30 dauert, so daß keine rasche Verdichtung des zu verdichtungsdruclr?efäß (12) und dem Verschluß dichtenden Materials möglich ist. Ferner besitzt das (27) erstreckt. bekannte Gerät den Nachteil, daß mit zwei verschie-

3. Gerät nach Anspruch 1 o,:'ir 2, dadurch ge- denen Druckmitteln gearbeitet wird,
kennzeichnet, daß der Verschluß (27) durch eine Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Vorrichtung längs einer horizontalen Ebene in 35 eine Vorrichtung der oben angegebenen Art zu seine axiale Lage über der öffnung des Verdich- schaffen, die einen schnellen Druckaufbau in dem tungsdruckgefäßes bewegbar ist, welche Vorrich- Verdichtungsdruckgefäß gestattet, um in diesem, zur tung aus einem Gehäuse (26), einer Vorrichtung Aufnahme der zu verdichtenden Metallpulvercharge (30, 31) zum Halten des Verschlusses (27) in ver- dienenden Gefäß innerhalb einer kurzen Zeitspanne tikaler Lage im Gehäuse (26), einer horizontalen, 40 die Verdichtung des Metallpulvers zu ermöglichen,
sich über die obere öffnung (18) des Verdich- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch getungsdruckgefäßes (12) erstreckenden Bahn (22), löst, daß die Fluiddruckquelle durch ein Druckvor-Gleitern (24), die das Gehäuse (26) gleitbar mit ratsgefäß gebildet ist, daß eine schnellwirkende Vender Bahn (22) verbinden, und einer Vorrichtung tileinriclitung zwischen dem Verdichtungsdruckgefäß (32, 34) zum Schieben des Gehäuses (26) entlang 45 und dem Druckvorratsgefäß zur Steuerung der Fluidder Bahn (22) besteht. strömung vom Druckvorratsgefäß zum Verdichtungs-

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- druckgefäß vorgesehen ist, und daß zum Aufbau durch gekennzeichnet, daß der Bolzen (44) auf eines Druckes eine Druckpumpe mit dem Druckvoreiner Vielzahl von Walzen (46) ruht, welche den ratsgefäß verbunden ist

Bolzen (44) beweglich während der Bewegung 50 Um den Verschluß auf seiner Bewegungsbahn

durch die einander entsprechenden Bohrungen kontrolliert führen und in seiner Schließstellung

(21, 42) in dem Druckgefäß (12) bzw. dem Ver- sichern oder fixieren zu können, hat es sich als vorteil-

schluß (27) tragen. haft herausgestellt, daß an dem Verdichtungsdruckgefäß eine Vorrichtung für eine axiale Bewegung des

55 Verschlusses in seine Schließstellung in der öffnung

des Druckgefäßes vorgesehen ist sowie eine Vorrich-

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Herstellung tung zum Sichern des Verschlusses in der Schließstel-

verdichteter Gegenstände aus vorerwähnten Metall- lung, welche Vorrichtung einen Bolzen aufweist, der

pulverchargen, mit einem Verdichtungsdruckgefäß sieh durch einander entsprechende Bohrungen in dem

zur Aufnahme des zu verdichtenden Materials mit 60 Verdichtungsdruckgefäß und dem Verschluß er-

einem druckdichten Verschluß, der wahlweise in eine streckt.

Offenstellung und in eine druckdichte Schließstellung Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung

am Verdichtungsdruckgefäß bringbar ist, wobei das der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verschluß

Verdichtungs-Druckgefäß mit wenigstens einer durch eine Vorrichtung längs einer horizontalen

Fluiddruckquelle verbunden ist. 65 Ebene in seine axiale Lage über der öffnung des

Ein derartiges Gerät ist bereits aus der deutschen Verdichtungsdrückgefäßes bewegbar ist, welche Vor-

Auslegeschrift 1 084031 bekannt. Bei dieser bekann- richtung aus einem Gehäuse, einer Vorrichtung zum

ten Vorrichtung wird das zu verdichtende Material Halten des Verschlusses in vertikaler Lage im Ge-