DE19847087C1 - Method for making metal press molds for roof tiles having both durability and excellent release characteristics - Google Patents
Method for making metal press molds for roof tiles having both durability and excellent release characteristicsInfo
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Abstract
Description
Dachziegel werden vorzugsweise auf Pressen hergestellt. Hierzu werden vorgeformte Tonbat zen in einem Preßwerkzeug so umgeformt, daß sie nach Abschluß des Preßvorganges die ge wünschte Gestalt erhalten.Roof tiles are preferably made on presses. For this purpose preformed Tonbat zen formed in a press tool so that the ge after completion of the pressing process desired shape.
Als Preßwerkzeuge werden vorzugsweise Gips-, Gummi- oder Metallformen verwendet. Die Umformung ist möglich aufgrund der Plastizität des Tones, der während des Umformvorgan ges zu fließen beginnt, um so die Form vollständig auszufüllen und dadurch die endgültige Gestalt des Dachziegel-Formlings zu erzeugen. Plaster, rubber or metal molds are preferably used as pressing tools. The Forming is possible due to the plasticity of the clay during the forming process It begins to flow to fill the form completely and thereby the final one Generate shape of the roof tile molding.
In der Praxis wurde beobachtet, daß während des Umformvorganges unterschiedliche Druck- bzw. Geschwindigkeitsprofile innerhalb des Preßwerkzeuges entstehen, deren Gestalt vom Werkstoff des Preßwerkzeuges abhängt, nämlich Gips, Gummi oder Metall. Durch diese unterschiedlichen Geschwindigkeits- und Druckprofile können am Endprodukt qualitative Mängel entstehen.In practice it has been observed that different pressure or speed profiles arise within the press tool, the shape of Material of the pressing tool depends, namely plaster, rubber or metal. Through this Different speed and pressure profiles can be qualitative on the end product Defects arise.
Gipsformen zeichnen sich einerseits durch das hervorragende Ablöseverhalten des Tones von dem Gips der Preßform nach deren Öffnen aus. Andererseits ist die Wiederherstellung von Gipsformen nach deren Verschleiß einfach und kostengünstig. Ihr wesentlicher Nachteil ist allerdings eben dieser Verschleiß, da die ständige abrasive Belastung der formgebenden Flä chen zu minimalen Standzeiten führt, welche im Optimalfall nur etwa 2000 Pressungen ent sprechen. Hierdurch bedingt muß der kontinuierlich ablaufende Prozeß des Dachziegelpres sens, - Dachziegelpressen arbeiten üblicherweise mit Hubzahlen von 10 bis 20 Pressungen pro Minute -, im Mittel alle zwei Stunden wegen Formenwechsels unterbrochen werden, wodurch der Wirkungsgrad der Gesamtanlage deutlich sinkt. Auch stellt die ständige Wiederherstel lung der Gipsformen sowie der dafür notwendige personelle und materielle Aufwand einen erheblichen Kostenfaktor dar.Plaster molds are characterized on the one hand by the excellent release behavior of the clay the plaster of the mold after opening it. On the other hand, the restoration of Gypsum molds after their wear easily and inexpensively. Your main disadvantage is however, this wear and tear, since the constant abrasive load on the shaping surfaces This leads to minimal downtimes, which in the best case only corresponds to around 2000 pressings speak. As a result, the continuous process of the roof tile press must sens, - roof tile presses usually work with strokes of 10 to 20 pressings per Minute -, interrupted every two hours on average due to a change in shape, causing the efficiency of the entire system drops significantly. Also restores the constant recovery plaster molds as well as the necessary personnel and material effort represents a significant cost factor.
Stahl- oder Graugußformen haben hohe Standzeiten (um eine Million Pressungen), sind aber wesentlich schwerer und teurer als Gipsformen. Außerdem ist die auf Dauer erzielbare Qualität der verpreßten Formlinge, insbesondere Dachziegel, niedrig im Vergleich zur Quali tät beim Verpressen in Gipsformen. Dies ist insbesondere auf einen Poliereffekt zurückzufüh ren, welcher nach längerem Gebrauch der Metallformen an maßgeblichen Stellen der formge benden Oberfläche eintritt und hier zu unerwünschten Preßfehlern führt, welche sich um so katastrophaler auswirken, je glatter die betreffende Stahloberfläche wird.Steel or cast iron molds have a long service life (around one million pressings) but much heavier and more expensive than plaster molds. In addition, the one that can be achieved in the long term Quality of the pressed moldings, especially roof tiles, low compared to the quali act in pressing in plaster molds. This is due in particular to a polishing effect ren, which after prolonged use of the metal molds at relevant points in the form surface occurs and leads here to undesirable pressing errors, which is all the more have a more catastrophic effect the smoother the steel surface becomes.
Die Ablösung des Formlings von der Form muß bei solchen Stahlformen entweder durch vor heriges Beölen der Form oder der Formlinge oder mittels Elektroschock unterstützt werden, weil der Ton an den formgebenden Flächen ankleben und somit der Formling beim Öffnen der Form zerrissen oder zumindest beschädigt werden kann. The detachment of the molded part from the mold must be done either with such steel molds oiling the mold or the moldings or using electroshock, because the clay sticks to the shaping surfaces and thus the molding when opening the shape can be torn or at least damaged.
Seit vielen Jahren wird das sog. Elektroschockverfahren als Ablösehilfe bei dem Arbeiten mit Stahlformen, vorzugsweise Chrom-Nickel-Formen, eingesetzt. Hier kommt es zu unkontrol lierbaren Falzabscherungen, welche in gleichem Maße zunehmen wie der Poliergrad der For men durch den unvermeidbaren Verschleißabtrag zunimmt.For many years, the so-called electroshock process has been used as a replacement aid when working with Steel molds, preferably chrome-nickel molds, used. Here it comes to uncontrolled foldable shear deflections that increase to the same extent as the degree of polishing of the for increases due to the inevitable wear removal.
Keramikformen sind in der Vergangenheit häufig versuchsweise zum Ersatz der bewährten Gipsformen eingesetzt worden. Keramikformen haben zwar ein ähnliches Porengefüge wie Gipsformen, zeigen jedoch nach einer zeitlich begrenzten Einsatzdauer zunehmend Kle beffekte, welche die weitere Verwendung unmöglich machen.In the past, ceramic molds were often tried to replace the tried and tested Plaster molds have been used. Ceramic molds have a similar pore structure as Gypsum molds, however, increasingly show Kle after a limited period of use effects that make further use impossible.
All diese Schwierigkeiten und die erwähnte geringe Qualität sind die Gründe dafür, daß Dachziegel in der Großserienfertigung heute fast ausschließlich in Gipsformen verpreßt wer den.All these difficulties and the low quality mentioned are the reasons why Today, roof tiles in mass production are almost exclusively pressed into plaster molds the.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Preßform und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzuge ben, mit denen gutes Ablösevermögen und hohe Qualität der Preßprodukte einerseits und ho he Lebensdauer und niedrige Herstellkosten andererseits zugleich erreicht werden können.It is an object of the invention to provide a mold and a method for its manufacture ben with which good detachability and high quality of the pressed products on the one hand and ho he life and low manufacturing costs on the other hand can be achieved at the same time.
Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Preßform nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a method according to claim 1 and a press mold according to claim 7 solved. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Bei Einsatz einer Preßform gemäß der Erfindung werden die günstigen Reibungsverhältnisse und damit ein Ablöseverhalten, welches für Gipsformen typisch ist, durch das erfindungsge mäße Aufrauhen der formgebenden Flächen der metallenen Formen gänzlich oder teilweise erreicht, die vorzugsweise aus Chrom-Nickel-Stahl oder aus Grauguß bestehen.When using a press mold according to the invention, the favorable friction conditions and thus a detachment behavior, which is typical for plaster molds, through the inventive moderate roughening of the shaping surfaces of the metal molds entirely or partially achieved, which are preferably made of chrome-nickel steel or gray cast iron.
Mit einer Preßform nach der Erfindung lassen sich annähernd gleiche Druck- bzw. Geschwin digkeitsprofile wie bei Gipsformen erreichen, so daß qualitativ einwandfreie Produkte, wie Dachziegel-Formlinge, erhalten werden. With a press mold according to the invention, approximately the same pressure or speed can be achieved reach density profiles as with plaster molds, so that high quality products such as Roof tile moldings can be obtained.
Bei einer erfindungsgemäß hergestellten Preßform ist eine gewünschte Oberfächenrauhigkeit der formgebenden Flächen, insbesondere in den Falzbereichen der Dachziegelpreßform, in ihrer Gesamtheit oder partiell erzielt und zwar vorzugsweise mit einer Rauhigkeitszahl RZ = 10 bis 80 µm, insbesondere 30 bis 70 µm. Diese Rauhigkeit kann bei der Herstellung der Form selbst oder durch eine Nachbehandlung, wie Sandstrahlen, erzeugt werden.In a press mold produced according to the invention, a desired surface roughness is required the shaping surfaces, in particular in the rebate areas of the roof tile mold, in achieved in whole or in part, preferably with a roughness number RZ = 10 to 80 µm, especially 30 to 70 µm. This roughness can occur when manufacturing the Form itself or by post-treatment, such as sandblasting.
Durch Ablagern auf den so aufgerauhten formgebenden Flächen einer verschleißfesten Schutzschicht aus Chrom, Nickel oder einem verschleißfesten Kunststoff, wie PTFE, deren Stärke kleiner als die jeweilige Rauhigkeitszahl RZ ist, die zwischen 10 und 50 µm liegen kann, können die erzielten Rauhigkeiten "eingefroren" werden, d. h. über die Lebensdauer der Form beibehalten werden. Ein solches Ablagern ist dann entbehrlich, wenn die Rauhigkeit der formgebenden Flächen aufgrund der Herstellung und/oder Materialauswahl über die Lebens dauer zumindest weitgehend erhalten bleibt.By depositing on the roughened shaping surfaces of a wear-resistant one Protective layer made of chrome, nickel or a wear-resistant plastic such as PTFE, the Thickness is less than the respective roughness number RZ, which are between 10 and 50 µm can, the roughness achieved can be "frozen", i. H. over the life of the Shape to be maintained. Such deposition is not necessary if the roughness of the shaping surfaces based on the production and / or material selection over life at least largely preserved.
Die erfindungsgemäßen Formen können einstückig oder mehrteilig gefertigt sein, wobei zwei
Ausführungsvarianten denkbar sind:
The molds according to the invention can be made in one piece or in several parts, two variants being conceivable:
- 1. Eine massive Bauform, bei der die formgebende Fläche eine Seite eines massiven Kubus darstellt, deren gegenüberliegende Fläche als Ganzes auf einer Trägerplatte aufliegt und somit die Kraftübertragung durch das massive Metall gewährleistet ist.1. A massive design, in which the shaping surface is one side of a solid cube represents, the opposite surface as a whole rests on a support plate and thus the power transmission through the solid metal is guaranteed.
- 2. Eine hohle Bauform, bei der die formgebende Fläche sowie die Seitenflanken mit einer Wanddicke von 5 bis 25 mm aus Metall gestaltet sind. Der sich zur Trägerplatte bildende Hohlraum kann durch ein geeignetes Heizfluid, z. B. ein aufgeheiztes Öl, durchströmt werden, um hierdurch eine Formenaufheizung herbeizuführen.2. A hollow design, in which the shaping surface and the side flanks with a Wall thickness of 5 to 25 mm are made of metal. The one that forms the carrier plate Cavity can be replaced by a suitable heating fluid, e.g. B. a heated oil flows through to bring about a mold heating.
Weiterhin sind aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzte Ober- und Unterformen denkbar, wobei die am Produkt später sichtbaren Flächen aus einem Block einer bestimmten Metallart gefertigt sein können, die diese umgebenden Falzbereiche hingegen aus separaten Blöcken mit entsprechend angepaßten Rauhigkeiten. Grundsätzlich können solchermaßen aus einzel nen Modulen zusammengesetzte Formen montiert werden, wodurch auch der Austausch ein zelner, hoch beanspruchter Preßformflächen ermöglicht wird.Furthermore, upper and lower molds composed of several individual parts are conceivable, where the later visible surfaces of the product from a block of a certain type of metal can be made, however, the surrounding folding areas from separate blocks with appropriately adjusted roughness. Basically, such can consist of individual Composite molds can be installed in the modules, which also makes them easy to replace individual, highly stressed mold surfaces is made possible.
Durch schockartiges Anlegen eines Gleichstromfeldes einer Spannung zwischen 20 und 200 V nach Abschluß oder noch in der Endphase des Formvorganges kann beim nachfolgen den Entformen das Ablösen des Formlings von den Formflächen noch weiter verbessert wer den.By applying a DC field of a voltage between 20 and 200 V after completion or in the final phase of the molding process can follow the demoulding the detachment of the molding from the mold surfaces is further improved the.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on schematic drawings of exemplary embodiments explained in more detail. Show it:
Fig. 1a und 1b Längsschnitte und Fig. 1a and 1b show longitudinal sections and
Fig. 1c und 1d Querschnitte einer ersten Ausführung einer Oberform und einer Unterform einer Preßform für Dachziegel gemäß der Erfindung; FIG. 1c and 1d cross sections of a first embodiment of an upper mold and a lower mold of a mold for roof tiles according to the invention;
Fig. 2a und 2b Längsschnitte und FIGS. 2a and 2b are longitudinal sections and
Fig. 2c und 2d Querschnitte durch eine zweite Ausführung einer Oberform und einer Unter form einer Preßform für Dachziegel; Fig. 2c and 2d show cross sections through a second embodiment of an upper mold and a lower mold of a mold for roof tiles;
Fig. 3a und 3b Längsschnitte und FIGS. 3a and 3b are longitudinal sections and
Fig. 3c und 3d Querschnitte durch eine dritte Ausführung einer Preßform für Dachziegel gemäß der Erfindung. Fig. 3c and 3d show cross sections through a third embodiment of a mold for roof tiles according to the invention.
In allen drei Ausführungen sind gleiche Bezugszahlen für gleiche bzw. gleich wirkende Teile verwendet. Übereinstimmend in allen drei Ausführungen ist ferner die Gestalt des zwischen Oberform und Unterform verbleibenden Formhohlraumes, d. h. die Gestalt des mit der jewei ligen Preßform herzustellenden Dachziegel-Formlings. Oberform 2 und Unterform 4 bestehen ferner in allen drei Ausführungen aus Stahl oder Grauguß. Bei allen drei Ausführungen sind die formgebenden Flächen 3, 5 der Form gleich ausgebildet, nämlich mit einer Kopfverfal zung auf der unteren Fläche 3 der Oberform, einer Fußverfalzung 8 auf der oberen Fläche 5 der Unterform 4, einer Wasserverfalzung 10 (links in den Fig. 1c bzw. 1d) und einem Deck falz 12 (rechts in den Fig. 1c und 1d).In all three versions, the same reference numbers are used for the same or equivalent parts. Corresponding in all three versions is also the shape of the mold cavity remaining between the upper mold and lower mold, ie the shape of the roof tile molding to be produced with the respective mold. Upper mold 2 and lower mold 4 also consist of steel or gray cast iron in all three versions. In all three designs, the shaping surfaces 3 , 5 of the shape are identical, namely with a head warping on the lower surface 3 of the upper mold, a foot rebate 8 on the upper surface 5 of the lower mold 4 , a water warping 10 (left in the Fig. 1c or 1d) and a deck fold 12 (right in FIGS. 1c and 1d).
Bei der Ausführung nach Fig. 1 sind an den fett gezeichneten Stellen 61, 81, 101, 121 der genannten Verfalzungen 6, 8, 10, 12 die formgebenden Flächen aufgerauht, beispielsweise durch Sandstrahlen oder durch Auftragen eines verschleißfesten Materials enthaltend harte Partikel, wie Diamantkörner, wobei Rauhigkeitszahlen RZ zwischen 10 und 80 µm eingehal ten sind. Wie aus den Fig. 1a bis 1d ersichtlich, befinden sich die aufgerauhten Stellen im Bereich der Verfalzungen, nicht jedoch in den dort vorgesehenen Vertiefungen, die im Pro duktionsbetrieb nicht starken Glättungs- bzw. Poliereffekten ausgesetzt sind, sondern auf dem besonders ausgesetzten, z. B. vorkragenden Teilen der Formen.In the embodiment of FIG. 1, the bold face points 61, 81, 101, 121 of said Verfalzungen 6, 8, 10, 12, the shaping surfaces roughened, for example by sand blasting or by applying a wear-resistant material containing hard particles such as diamond grains , where roughness numbers RZ between 10 and 80 µm are complied with. As can be seen from FIGS. 1a to 1d, the roughened areas are in the area of the folds, but not in the depressions provided there, which are not exposed to strong smoothing or polishing effects in production operation, but on the particularly exposed, e.g. B. cantilevered parts of the forms.
Bei der Ausführung nach den Fig. 2a bis 2d sind die formgebenden Flächen 3 und 5 der Ober form 2 und der Unterform 4 sämtlich und durchgehend in der beschriebenen Weise aufge rauht.In the embodiment of FIGS. 2a to 2d, the shaping surfaces 3 and 5 of the upper mold 2 and the lower mold 4 and are all continuously roughened up in the manner described.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 sind die formgebenden Flächen wiederum nur im Bereich der Verfalzungen 6, 8, 10, 12, hier jedoch durchgehend, d. h. auch in die Tiefen der Falze hinein, in der beschriebenen Weise an den fett gezeichneten Stellen 66, 86, 106 und 126 aufgerauht und gegebenenfalls mit die Rauhigkeit "konservierenden" Schutzschichten überzogen.In the embodiment of Fig. 3, the shaping surfaces again only in the area of Verfalzungen 6, 8, 10, 12, through here, however, the folds ie also into the depths, in the manner described in the fat-drawn bodies 66, 86 , 106 and 126 roughened and, if necessary, coated with protective layers "preserving" the roughness.
Durch Ausüben eines Elektroschocks im Anschluß oder bereits in der Endphase des Form vorganges durch Anlegen eines Gleichstromfeldes mit einer Spannung zwischen 20 und 200 V für eine Zeitdauer von 0,01 bis 2 s läßt sich das durch die beschriebene Aufrauhung er leichterte Entformen noch weiter verbessern.By applying an electric shock afterwards or already in the final phase of the mold process by applying a DC field with a voltage between 20 and 200 V. for a period of 0.01 to 2 s, this can be done by roughening it further improve easier demolding.
Die in der vorstehender Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.Those disclosed in the foregoing description, claims and drawings Features can be used individually as well as in any combination for the realization of the invention in its various configurations.
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