DE2043755A1 - Verfahren zum Pressen und Verdichten - Google Patents

Description

2043755 Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

A 4803

ELPAG AG. CHUR Bahnhofplatz 10, Haus "Winterthur", CHU R/Schweiz

Verfahren zum Pressen und Verdichten.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pressen und Verdichten von Rohrheizkörpern, Sinterkörpern, Schweiß- oder Ofenelektroden, Graphitelektroden oder von anderen Formteilen.

Aus der österreichischen Patentschrift 264 681 ist ein Verfahren zum Pressen und Verdichten von Heizkörpern bekannt, bei denen in einem Rohrmantel ein oder mehrere in eine Füllmasse eingebettete Heizleiter angeordnet sind. Bei diesem Verfahren werden die Rohrheizkörper in einen Druckbehälter eingebracht. Der Druck einer Druckflüssigkeit im

209811/0231

C/Ho

Behälter wird auf die zur allseitigen Verdichtung der Füllmasse erforderliche Höhe gesteigert. Um das Druckmedium an einem Eindringen in die Füllmasse zu hindern, wurde gemäß der genannten Patentschrift weiterhin vorgeschlagen, die Enden des Rohrheizkörpers vor dem Einbringen in den Druckbehälter durch Kappen, vorzugsweise aus Gummi oder Kunststoff, zu verschließen.

Es ist weiterhin aus der österreichischen Patentschrift 279 754 ein Verfahren zum Nachpressen von Formteilen bekannt; bei dem eine isostatische Presse und ein eine größere Anzahl von eingeschlichteten Formteilen aufnehmender Behälter verwendet werden. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß während oder nach dem Einschlichten der Formteile in den Behälter ein körniges, rieselfähiges Material in die zwischen den Formteilen verbleibenden Zwischenräume eingefüllt wird und anschließend die Oberflächen der durch das körnige Material in ihrer Lage fixierten Formteile dem Druckmedium der Presse ausgesetzt werden.

Mit diesem Verfahren wird vor allem erreicht, daß sich die Formteile während des Preßvorganges nicht in unerwünschter Weise verformen. Wenn z.B. bei einem haarnadeiförmig gebogenen Rohrheizkörper die Formänderungen an der Biegestelle zwischen den Schenkeln auch nur einige wenige Grad oder darunter betragen, so können sich die Abstände der Schenkelenden doch um mehrere Millimeter verändern. Dies ist jedoch für viele Anwendungszwecke nicht tragbar. Das gemäß dem beschriebenen bekannten Verfahren eingefüllte rieselfähige Material hindert nun infolge seiner Reibung die Formteile an derartigen Verformungen.

209811/0231

Als Druckmedien sind bisher für das isostatische Pressen ausschließlich Flüsigkeiten und evtl. Gase herangezogen worden. Dies geht z.B. aus der deutschen Qffenlegungsschrift 1 806 608 hervor, die auf verschiedene Druckmedien auf Seite 2 und 3 eingeht. Auf Seite 3, erster Absatz, wird auch angeführt, daß z.B. Hydraulöl in einem fertigen Hartmetallkörper diesen weniger verwendbar machen kann. Hydraulöl in einem Heizelement bewirkt, daß das Element wegen des nichtleitenden Charakters des Öles nur schwer. Isolationsproben unterworfen werdan kann usw. Auch bei der Elektrodenherstellung können Nachteile nachgewiesen werden.

Aus diesem Grunde muß durch geeignete Maßnahmen verhindert werden, daß die Fltißigkeiten in das Innere des zu pressenden Körpers eindringen. Bei zu pressenden Sinterteilen werden diese in Plastikbehälter eingeschweißt, bei Rohrheizkörpern werden die Rohrenden durch Kappen bzw. durch entsprechend geeignete Abdichtungen flüßlgkeitsdicht gemacht. Die Praxis zeigt jedoch, daß einerseits auf dieses Einpacken und Abdichten eine große Sorgfalt aufgewendet werden muß, die entsprechende Kosten verursacht. Trotz dieser Sorgfalt ist der Ausschuß durch Eindringen von Flüsigkeit relativ hoch. Das Austreiben der Druckflüssigkeit bereitet, auch wenn es sich um Wasser handelt, große Schwierigkeiten, weil gerade durch das isostatische Pressen eine hohe Dichte des Formkörpers erreicht wird.

Schließlich ist noch als Nachteil bei flüssigen Druckmedien und gar erst bei gasförmigen zu erwähnen, daß bei den hier zur Anwendung kommenden hohen Drücken eine Kompression auftritt, die z.B. bei 6. ooo Atmosphären bei Wasser, welches allgemein als inkompressibel gilt, etwa 2o% ausmacht. Dadurch wird die Gesamtleistung herabgesetzt.

In der bereits erwähnten deutschen Auslegeschrift 1 806 608 ist ein Ver-

48O3SC 209811/0231

20Λ3755

fahren zur Herstellung von Pulverkörpern im isostatischen Druckverfahren bekannt geworden, bei welchem zwei verschiedene Druckflüssigkeiten, z.B. Drucköl und Wasser, verwendet werden, die voneinander getrennt sind. Man vermeidet auf diese Weise einen Korrosiondangriff durch das Wasser am Druckgefäß der Presse.

Ein besonderer Nachteil der Verwendung von flüßigen und gasförmigen Druckmedien liegt in der Energie, die durch die Kompression dieser Medien gespeichert wird. Nach den neuesten Vorschriften dürfen daher in bestimmten Ländern infolge mehrerer Unfälle Pressen, die nicht aufgrund ihrer besonderen Konstruktion eine ausreichende Sicherheit gewährleisten, nur in Betonbunkern betrieben werden, da bei den aufgetretenen Explosionen Teile der Presse mehrere hundert Meter weit geschleudert wurden.

Schließlich tritt noch in gewissen Fällen ein Problem darin auf, daß flüßige und gasförmige Druckmedien manchmal unerwünschte Verformungen des Formteiles ergeben. Ein ungefülltes, an beiden Seiten verschlossenes Metallrohr wird z.B. flach gedrückt und nicht, wie erwünscht, nur im Durchmesser bei Beibehaltung der Form verkleinert.

Der Erfindung liegt nun die Verbesserung der genannten bekannten Verfahren als Aufgabe zugrunde.

Insbesondere soll es möglich sein, poröse Formkörper oder unverschlossene Rohrheizkörper isostatisch zu komprimieren, wobei ein Eindringen des Druckmediums in das Innere der zu pressenden Körper mit loo%iger Sicherheit vermieden werden soll. Auf diese Weise sollen nicht nur die Vorbereitungskosten für das isostatische Pressen verringert werden, sondern auch Nachbehandlungen oder Reinigungen überflüßig werden.

4803 209811/0231

Im Hinblick auf die Sicherheit der Arbeitsweise der Presse soll das Druckmedium nicht oder nur in ganz kleinem Umfang kompressibel sein* wenigstens soweit dies das auf die Formteile einwirkende Medium betrifft, damit gefährliche Explosionen ausgeschlossen werden.

Diese Aufgabe wurde gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß als Medium zur Druckübertragung auf die Oberflächen der Formteile ein körniges und rieselfähiges Material verwendet wird. Vorzugsweise wird zur Trennung der primären Druckflüssigkeit von dem körnigen und rieselfähigen Material ein Behälter verwendet, der allseitig verschließbar ist und welcher die Formteile zusammen mit dem rieselfähigen Material aufnimmt.

Es zeigt sich nun wider Erwarten, daß die Fixierung und Formtreue der Formteile wesentlich besser ist, als wenn Druckflüssigkeiten verwendet werden. Ein haarnadelförmig gebogener Rohrheizkörper behält seinen exakten Schenkelabstand bei, während er sonst zu einem Aufbiegen neigt, wenn eine Druckflüssigkeit ohne besondere Hilfsmaßnahmen verwendet wird. Ein nach dem Füllen nicht vorverdichteter Rohrheizkörper behält, wenn das Ausgangsrohr kreisrund war, die kreisrunde Form beim isostatischen Pressen bei. Dieses Ergebnis ist von einem bestimmten Verhältnis zwischen der Korngröße des rieselfähigen Materials, der Oberflächenreibung und der Größe des zu behandelnden Formteiles abhängig, welches sich durch Versuche ermitteln läßt. Bei zu großer Korngröße und unregelmäßigen Oberflächen kann es vorkommen, daß keine gleichmäßige Druckeinwirkung auf die gesamte Oberfläche des Formteiles auftritt. Bei zu kleiner Korngröße und sehr glatter Oberfläche werden die Formteile nicht in dem angegebenen Sinn in ihrer Lage fixiert. Am besten haben sich kugelförmige Materialien bewährt, die bei Rohrheizkörpern einen Durchmesser von o, 1 bis 3 mm haben sollen. Der Durchmesserbereich von o, 2 bis 1 mm wird bevor-

209811/0231

20A3755

zugt, Spezielle Materialien, die geeignet sind, sind Elektrokorund, Stahlsand, wie er zum Sandstrahlen verwendet wird, Glaskugeln, Zirkonsand und Stahlkugeln, jedoch auch elastisches Material, wie rieselfähige Gummi- oder Kunststoffteilchen; bei diesen dauert allerdings der Preßvorgang länger, weil durch die elastische Verformbarkeit dieser Teile Vorerst die Hohlräume zwischen den einzelnen Teilchen bei Druckanstieg ausgefüllt werden.

Ein unerwarteter Effekt liegt noch darin, daß man im Vergleich zu flüssigen Druckmedien mit geringeren Drücken auskommt, obwohl anzunehmen wäre, daß, bedingt durch die Oberflächenreibung, höhere Drücke erforderlich werden.

Von den infrage kommenden Materialien sind aus wirtschaftlichen Erwägungen die harten, elastisch nicht verformbaren vorzuziehen, da die Presse schneller und mit weniger Energieaufwand auf den erforderlichen Druck kommt. Infolge Fortfalls der eingangs erwähnten Explosionsgefahr kann die ganze Konstruktion der Presse leichter gehalten werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird ein Behälter verwendet, der einen Mantel aus Kautschuk oder einem gummiähnlichen Material, z.B. aus einem elastischen Kunststoff, besitzt.

Auf den beillegenden Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen von Behältern, wie sie zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet sind, dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt eines mit Rohrheizkörpern und einem körnigen Material gefüllten Behälter;

Fig. 2 einen Schnitt einer zweiten Ausführungsform eines

Behälters;
_48o3 209811/0231

Fig. 3 einen Schnitt einer dritten Ausführungsform eines Behälters.

Der in Fig. 1 dargestellte Behälter besteht aus einer Stirnplatte 1 aus Stahl, an welcher mittels eines Spannbandes 2 ein Sack 3 aus einem elastischen Material abdichtend so befestigt ist, daß ein Eindringen von Druckmedium in das Innere des Sackes 3 verhindert wird. Der Behälter wird mittels einer Haltevorrichtung 4, welche für eine Druckflüssigkeit durchlässig ist, in die Druckkammer einer isostatischen Presse eingebracht.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Behälter zweiteilig ausgebildet, wodurch seine Füllung und Entleerung beschleunigt werden. Er besteht aus zwei zylindrischen Mänteln 5 aus einem nachgiebig verformbarem Material , welche mittels Spanribändern 2 an den beiden Stirnplatten 1 und an einem Zwischenring 6 befestigt sind.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist ein Deckel 7 vorgesehen, der ebenfalls aus einem nachgiebig verformbaren Material besteht. Der Stirnrand des Deckels 7 wird zusammen mit dem oberen Rand des Sackes 3 mittels eines Spannbandes 2 an einen Stahlring 3 angepreßt.

Die zu pressenden Formteile, z.B. fertig gebogene und handelsüblich an ihren Enden verschlossene Rohrheizkörper 9 werden zusammen mit einem körnigen und rieselfähigen Material Io in den Behälter eingebracht, wobei auf eine möglichst dichte Packung geachtet wird. Das rieselfähige Material wird vorzugsweise eingerüttelt. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung sind jedoch im Gegensatz zu dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren, bei dem eine Druckflüssigkeit durch die Zwischenräume zwischen den Körnern eindringt und auf die

48o3 209811/0231

Oberflächen der Rohrheizkörper einwirkt, nur solche Materialien geeignet, die ohne nennenswerten Bruch selbst einen entsprechenden Druck auf die Formteile ausüben können. Die Praxis zeigte, daß die Druckübertragung entgegen der Erwartung gleichmäßig und einwandfrei auch über das körnige. Material erfolgt. Da dieses nicht in die Formteile eindringt, entfallen die eingangs erwähnten Nachteile.

_48o3 209811/0231

Claims (10)

1. - 9 Patentansprüche

   (l. /Verfahren zum Pressen und Verdichten von Rohrheizkörpern, Sinter-' körpern, Schweiß- oder Ofenelektroden, Graphitelektroden oder von anderen Formteilen, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium zur Druckübertragung auf die Oberflächen der Formteile ein körniges und rieselfähiges Material verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als primäres Druckmedium eine Druckflüssigkeit verwendet wird, welche auf das körnige und rieselfähige Material seinen Druck überträgt, jedoch von diesem getrennt ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als rieselfähiges Material ein solches mit kugelförmiger oder annähernd kugelförmiger Gestalt verwendet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein rieselfähiges Material mit einer Korngröße von o, 1 bis 3 mm, vorzugsweise von o, 2 bis 1 mm, verwendet wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als rieselfähiges Material Elektrokorund, Zirkonsand,Stahlsand, Gummi- oder Kunststoffteile verwendet wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung der Druckflüssigkeit von dem körnigen und rieselfähigen Material ein Behälter dient, der allseitig verschließbar ist und welcher die Formteile zusammen mit dem rieseiförmigen Material aufnimmt.

   48o3 209811/0231

   20A3755
7. 7. Verfahren nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einen Mantel aus Kautschuk oder einem gummiähnlichen Material, z. B. aus einem elastischen Kunststoff, besitzt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel mittels eines Spannbandes auf wenigstens eine Abschliißplatte aus einem harten Material, z. B. aus Stahl, aufgespannt ist.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Deckel als auch der übrige Behälter aus elastischem Material besteht und daß die Verbindung über einen Metallring erfolgt, an welchem die Bänder an der Verbindungsstelle mittels eines Spannbandes angedrückt werden.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile zusammen mit dem körnigen Material in einen Plastiksack eingeschweißt werden.

    4803 209811/0231

    Leerseite