DE2053976C - Tunnelofen zum Sintern feuerfester Pulver zu dichten gesinterten Körpern - Google Patents

Description

stellt werden können. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung können magnetische Oxide heißgep.eßt werden, wie Ferritmaterialien und ferroelektrische Oxidmateriaiien, z. B. Bariumtitanat, BleiziiKontitanatund deren Gemische.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Heißpressen von feuerfesten Pulvern zu dichten, gesinterten Körpern weist auf einen Tunnelofen mit einer gegebenen Temperaturverteilung, eine Anzahl von Preßformanordnungen, die ein feuerfestes Pulver zwischen einem oberen und einem unteren Stempel enthalten, eine Anzahl von Sockeln für die Preßformanordnungen, mindestens eine Preßeinrichtung, die im Tunnelofen an einer gegebenen Stelle steht, an der eine gegebene Temperatur herrscht, und Mittel, mit denen die Sockel einer nach dem andern interirittierend vom Hingang des Tunnelofens aus durch mind' stens eim Preßeinrichtung hindurch zum Ausgaii] des Tur.nelot'ens befördert werden, wobei das feuc feste pulvci 111 ucii Picßfuritiaiiiiiiiiiuiigcii vun mind stens einer Preßeinrichtung zu einem dichten, gesin erten Köiper heißgepreßt wird, der zum genannten Ausgan ι. befördert wird.

1>κ· Erfindung wird nunmehr ausführlich bet :hrieben In den Zeichnungen ist die

I 1 u. 1 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete f-eitenanMi-lit einer Heißpreßeinrichtung nach der i.lrfir.

duiii!

I ι μ. 2 ein senkrechter Schnitt nach der Lir e 2-2

in ik·ι Fig. 1. 3"

i 1 μ. 3 eine schaubildliche, zum Teil als ί diniit gezeichnete Darstellung einer Preßformanor Inung zum Heißpiessen. die auf einem Sockel nach t^r Erlimiune angebracht ist.

Die Fig. 1 zeigt eine als Ganzes mit 1 bezei hnele Heißpreßeinrichtung mit einem Tunnelofen 2, lessen Temperatur so geregelt werden kann, daß im nnern des Ofens eine gewünschte Temperaturverteilu ig besteht. Im Tunnelofen 2 sind an gegebenen »teilen PreUemrichtungen 3 und 3' aufgestellt, die 2 j verschiedenen gewünschten Stellen bewegbar sind. Eine Anzahl von Preßformanordnungen 4, von dem η jede mindestens eine Art feuerfesten Pulvers 5 cntliält, ist auf Sockeln 6 gelagert, die von einem Sch eber 7 nacheinander vom Eingang 8 des Tunnelofen 2 aus durch die Preßeinrichtungen 3 und 3' hindun h zum Ausgang 9 des Tunnelofens 2 schubweise be lördert werden. Von den Preßeinrichtungen 3 und 3' verden die feuerfesten Pulver 5 in den Preßformam rdnimgen 4 zu dichten, gesinterten Körpern geprt 5t, die dann ohne Druck zum Ausgang 9 befördert wc den.

Nach der Erfindung ist der Tunnelofen 2 durch wärmeisolierende Wandungen 11 in mehrere Kammern 10 unterteilt, wobei jede Wandung mil einem Ausschnitt 12 versehen ist, durch den die Pn ßformanordnungen 4 auf den Sockeln 6 hindurchbefördert werden können, wie aus den F ig. 1 und 2 zu ersehen ist. Tn jeder Kammer 10 sind Heizelemente 13 und eine wärmereflektierende Wand 14 aus feuerfesten Ziegeln vorgesehen. Es ist wichtig, daß in jeder Kammer eine gegebene Temperatur besteht, die im wesentlichen gleichmäßig verteilt ist. Die Kammern weisen im wesentlichen die gleiche Länge längs der Bewegungsbahn der Sockel 6 auf. Die isolierenden Wandungenil sichern eine gleichmäßige Temperaturverteilung in allen Kammern 10.

Nach der Erfindung weisen die Sockel 6 im wesentlichen die gleiche Länge auf, die der Länge der Kammern 10 entspricht. Alle Sockel 6 werden von einem Schieber? bewegt und intermittierend über eine Strecke befördert, die gleich dem ""^fache" ^Sr der Kammern 10 ist, wobei η eine g^anze„^f'^ Einschluß von - 1 - ist. Nach einer Beförderung über diese Strecke bleiben die Sockel 6 ?ne gegebene Zeit lang stehen und werden dann weit«fördert Diese Bewegung erfolgt im Ofen 2 mehrmaK Es ist wichtig, daß die Sockel 6 in jedem Raum;an einer genau bestimmten Stelle stehen und nicht zwei Räume 10 überbrücken. Anderenfalls werden die die^ feuerfesten Pulver enthaltenden Preßformanordnungen 4 ungleichmäßig erhitzt, wenn sie zwischen zwei benachbarten Kammern 10 stehen, in denen veisdye dene Temperaturen herrschen. Dies kann ™'™S^e haben, daß die Preßformanordnungen 4 Risse bekommen und ein befriedigendes Heißpressen der feuerfesten Pulver nicht mehr durchgeführt werden kann.

Wie in dor F i g. 2 dargestellt, besteht die Preßeinrkhiung 3 aus einem Öldruckzylinder 15. nnem linieren bewegbaren Zylinder 16, einem oberen ortsfesten Zvlinder 18 und aus einem Rahmen 19. Die Preße nrichtung 3 wird in einer der Kammern 10 aufgestellt.

Da die H-iRpießcinrichtung 3 ohne Schwierigkeiten zu einer gewünschten Kammer nach den Anforderungen des Hei ßnreßverfahrens bewegbar sein muß. so ist zu diesem Zweck der Tunnelofen 2 am oberen Teil mit Schienen 17 versehen, an denen die Kreueinrichtur.g 3 bewegt werden kann.

Je nach dem Plan, nach dem das Heißpreßverfahren durchgeführt wird, werden vorzugsweise zwei Preßeinrichtungen 3 und 3' verwendet, wobei die erste Preßeinrichtung 3 in eim r Kammer aufgestellt di Tt idriger ist als in der

Preßeinrichtung 3 in eim r Ka g

wird, in der die Temperatur niedriger ist als in der Kammer 10, in die die zweite Preßeinnchtung 3 befördert wird. Es ist erwünscht, daß der obere ortsfeste Zvlinder 28 der ersten Preßeinrichtung etwas weniger hoch ist als der ortsfeste Zylinder 18' der zweiten Preßeinrichtung. Bei dieser Anordnung wird ein Zusammenstoß des oberen ortsfesten Zylinders 18 mit dem oberen Stempel einer Preßformanordnung vermieden, wenn diese zu einem Raum befördert wird, in dem die Preßeinrichtung aufgestellt ist.

Wie in der F i g. 3 dargestellt, ist eine Preßformanordnung 4 auf einem Sockel 6 gelagert, der am oberen Teil mit einer wärmeisolierenden feuerfesten Platte 20 versehen ist, um zu verhindern, daß die Hitze zum unteren Teil des Sockels 5 strömt Jeder Sockel ist mit einem bewegbaren feuerfesten Kolben 21 ausgestattet, der den Preßdruck von der Preßeinrichtung 3 aus auf den unteren Stempel 2.3 der Preßformanordnung 4 überträgt. Nach der Erfindung ist der feuerfeste Kolben 21 im wesentlichen aus zwei Blöcken 24 und 25 zusammengesetzt. Der Block ist aus einem feuerfesten Material hergestellt, z. B. aus SiC. Si(N, und deren Gemische oder aus AUO:). welcher Block in eine Führung 26 eingesetzt ist, die in der wärmeisolierenden feuerfesten Platte 20 vorgesehen ist. Der Block 24 ist mit einem oberen Flansch 24 α versehen, der an der Oberseite der feuerfesten Platte 20 anliegt. Der Block 25 ist aus einem hitzefesten Material, z. B. aus Stahl, hergestellt und mit einer wärmeisolierenden Schicht 27 versehen, die ζ B. aus Asbest bestehen kann und zwischen dem oberen Teil 25 α und dem unteren Teil 25 b angeordnet ist. Diese isolierende Schicht verhindert, daß die Hitze zum unteren Teil des Blockes 25 strömt.

Die Preßformanordnung 4 besteht aus mindestens

einer Preßform 28, aus einem unteren Stempel 23 und aus einem oberen Stempel 29 aus einem feuerfesten Material. Dieses Material muß eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen bei den beim Heißpressen auftretenden Temperaturen. Für die Preßformanordnung 4 werden vorzugsweise feuerfeste Oxide verwendet, wie AUO;, ZrO₂ oder SiC, Si₃N₄ und deren Gemische. Nach der Erfindung wird die Preßformanordnung 4 auf einen Träger 30 aufgesetzt, der aus einem der obengenannten feuerfesten Materialien besteht, welcher Träger dann auf die feuerfeste Platte 20 aufgesetzt wird. Der Träger 30 ist in der Mitte mit einem Loch 31 versehen, durch das der untere Stempel 23 und der obere Teil des Blockes 24 sich bewegen können, ohne die Preßform 28 zu bewegen, wenn von der Preßeinrichtung 3 ein Druck ausgeübt wird. Die Preßformanordnung 4 ist vorzugsweise von einem feuerfesten Zylinder 32 aus einem eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Material umgeben, um eine gute Wärmeverteilung in der Preßformanordnung 4 zu bewirken sowie im feuerfesten Pulver 5. Für den Zylinder 32 wird vorzugsweise ein Material verwendet wie Al₂O₃ und SiC.

Die zuvor kaltgepreßten feuerfesten Pulver 5 werden in die Preßform 28 zwischen dem unteren Stempel 23 und dem oberen Stempel 29 eingetragen. In der Preßform 28 werden die Pulver 5 vorzugsweise mit einem Pulver 5 α eingehüllt, das aus Al₂Os und ZrO besteht. Dieses einhüllende Pulver verhindert eine Reaktion der feuerfesten Pulver mit dem Material der Preßform. Nach der Erfindung sind die Sokkel 6 mit Rädern 34 ausgestattet, die auf Schienen 33 am Boden des Tunnelofens 2 ruhen, so daß die Sockel vom Schieber 7 bewegt werden können. Die Sockel 6 können daher ohne Schwierigkeiten bewegt werden, obwohl sie die schwere Preßformanordnung, den Träger, die feuerfeste Platte und den Kolben tragen.

Das feuerfeste Pulver 5 wird in die Kammer 10 befördert, in der die Preßeinrichtung 3 steht, und wird heißgepreßt. Hierbei wird der untere bewegbare Zylinder 16 der Preßeinrichtung 3 vom Öldruckzylinder 15 nach oben bewegt und damit der feuerfeste Kolben 21, der die das feuerfeste Pulver enthaltende Preßformanordnung 4 eine bestimmte Zeit lang gegen den oberen ortsfesten Zylinder 18 preßt, während der Sockel 6 stillsteht. Nach dem Heißpressen wird der untere Zylinder 16 nach unten bewegt, wobei die Preßformanordnung 4 wieder nach unten auf den Träger 30 bewegt wird. Danach wird die Preßformanordnung 4 auf dem Sockel 6 vom Schieber 7 in die nächste Kammer 10 befördert.

Nach der Erfindung besteht das feuerteste Pulver 5

vorzugsweise aus einem geformten Pulver aus einem fcrromagnetischen Oxid oder aus einem ferroelektrischen Oxid, wie Ferrit, Bariumütanat und Bleizirkonattitanat.

Bei Verwendung eines ferromagnetischen oder ferroclektrischen Materials wird ein dichter, gesinterter Körper mit einer Porosität von weniger als 0,5 °'« erzeugt durch Heißpressen bei einer Temperatur zwi-

xo sehen 1000 und 1500° C und bei einem Preßdruck von mehr als 50 kg/cm², ungeachtet der Zusammensetzung der Oxide. In diesem Falle werden der Block 24, die Preßform 28, der untere Stempel 23 und der obere Stempel 29 vorzugsweise aus SiC oder Si-(Nj oder aus einem Gemisch dieser Substanzen, da diese Materialien bei Temperaturen zwischen 1000 und 1500° C eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Der feuerfeste Zylinder 32 und der Träger 30 werden vorzugsweise gleichfalls aus den genannten Materialien hergestellt, da diese eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen.

Nachstehend wird ein Beispiel für die Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben, auf das die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.

Die nachstehend angeführten Prozentsätze sind Mol-Prozente. Gemische aus 24 «/0 MnO, 24⁰O ZnO. 52°/o Fe₂Ot wurden zu Scheiben mit einem Durchmesser von 150 mm und mit einer Dicke von 30 mm geformt. Diese geformten Ferritkörper wurden in Heißpreßformen eingetragen, die aus einem Gemisch aus SiC und Si:iN₄ bestanden. Die Preßform weist einen Außendurchmesser von 240 mm, einen Innendurchmesser von 160 mm und eine Höhe von 100 mm auf. Die geformten Ferritkörper wurden in AloOa-Pulver eingehüllt, um eine Reaktion des Ferrits mit dem Material der Preßform zu verhindern und damit der geformte Ferritkörper homogen gepreßt werden kann. Die Heißpreßeinrichtung war mit zwei Preßeinrichtungen ausgestattet, die in Ofenkammern aufgestellt waren, in denen eine Temperatur von 1200⁰C und 1350° C herrschte. Die geformten Ferritkörper wurden in zwei Stufen bei einer Temperatur von 1200° C mit einem Druck von 250 kg/cm* und bei einer Temperatur von 1350? C mit einem Druck von 350 kg/cm^:

heißgepreßt. Die Preßformen wurden mit einer Unterbrechung von 30 Minuten in die nächste Ofenkammer befördert.

Das Gewicht der erzeugten Ferritkörper betrug 1 kg bei einer Porosität von weniger als 0,5 °/o und einer Anfangspermeabilität von 20 000 ± 2000 bei 1 kHz. Die Ferritkörper waren aus Kömern zusammengesetzt, die größer als 30 Mikron waren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 2 kennzeichnet, daß jede Preßformanordnung (4) Patentansprüche: von einem feuerfesten Zylinder (32) umgeben, ist. !0. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzesch-

1. Tunnelofen zum Sintern feuerfester Pulver net durch zwei im Ofen (1) angebrachte obere zu dichten, gesinterten Körpern, mit einer Anzahl 5 Schienen (17), an denen mindestens eine Preßeinvon fahrbaren Sockeln, die das feuerfeste Pulver richtung (3) bewegbar angebracht ist.

in einzelnen Mengen intermittierend vom Eingang
zum Ausgang befördern, dadurch gekennzeichnet, daß im Tunnelofen (1) an einer gegebenen, eine vorherbestimmte Temperatur auf- xo
weisenden Stelle mindestens eine Preßeinrichtung (3) angeordnet ist und daß jeder Sockel (6)

eine Preßforinanordnung (4) befördert, die das Gegenstand der Erfindung ist ein Tunnelofen zum

feuerfeste Pulver (5) zwischen einem oberen Sintern feuerfester Pulver zu dichten gesinterten Kör-

Stempel (29) und einem unteren Stempel (23) ent- 15 pem mit einer Anzahl von fahrbaren Sockeln; die das

hält. feuerfeste Pulver in einzelnen Mengen intermittierend

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- vom Eingang zum Ausgang befördern, wobei das kennzeichnet, daß der Tunnelofen (1) durch iso- feuerfeste Pulver zu einem Körper gesintert wird. Die lierende Wandungen (11) in mehrere Kammern Einrichtung ist dadiuch gekennzeichnet, daß im Tun-(10) unterteilt ist, daß jede Wandung (11) mit 20 nelofen an einer gegebenen und eine vorherbesiimmte einem Ausschnitt (12) als Durchlaß für die Preß- Temperatur aufweisenden Stelle mindestens eine formanordnung (4) verschen ist und daß die Kam- Preßeinrichtung angeordnet ist. daß jeder Sockel eine mern (10) im wesentlichen die gleiche Länge auf- Preßformaiordnung befördert, die das feuerfeste weisen wie die Sockel (6). Pulver zwischen einem oberen und einem unteren

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 Stempel enthält, welche beiden Stempel das feuerkennzeichnet, daß eine erste (3) und eine zweite feste Pulver zu einem dichten gesinterten Körper zu-Preßeinrichtung (3') vorgesehen ist, von denen die sammenpressen.

erste Preßeinrichtung (3) im Ofen (1) an einer Bisher wurden feuerfeste Pulver, z. B. Oxide, Stelle aufgestellt ist, die eine niedrigere Tempera- Nitride, Karbide oder deren Gemische heißgepreßl tür aufweist als die Stelle, an der die zweite Preß- 30 unter Verwendung einer Einrichtung mit Heißpreßeinrichtung (3') aufgestellt ist. formen, mit einer Preßeinrichtung und mit einem

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- Ofen, wie in der deutschen Patentschrift 1 533 0I** kennzeichnet, daß die Preßeiiirichtungen (3, 3') beschrieben.

mit oberen ortsfesten Zylindern (18, 18') ausge- Mit einer solchen bekannten Einrichtung kann je-

stattet sind und daß der obere ortsfeste Zylinder 35 doch jeweils nur ein Körper während einer einzelnen

(18) der ersten Preßeinrichtung (3) etwas niedriger Arbeitsperiode heißgepreßt werden, die ziemlich lange

angeordnet ist als der ortsfeste Zylinder (18') der dauert Solche Einrichtungen sind daher für eine

zweiten Preßeinrichtung (3'). Massenherstellung heißgepreßter Körper ungeeignet.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Andererseits wurden für die Herstellung von gesinkennzeichnet, daß die Sockel (6) am oberen Teil 40 terten Körpern in großen Stückzahlen verschiedene mit einer feuerfesten Platte (20) ausgestattet sind, Tunnelofen entwickelt. Solche Tunnelöfen sind offendie eine Erhitzung des unteren Teiles (21) des bart z.B. in der Patentschrift 29 767 des Amtes Sockels (6) verhindert. für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin,

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- deutschen Auslegeschrift 1 068 832, deutschen Auskennzeichnet, daß jeder Sockel (6) mit einem in 45 legeschrift 1 209 583, deutschen Patentschrift 611 495 einer Führung (26) bewegbar gelagerten feuer- und in der USA.-Patentschrift 3 351687. In diesen festen Kolben (24) versehen ist, der sich durch die Tunnelofen sind jedoch keine Preßeinrichtungen vor-Platte (20) bis zu deren Oberseite hindurch- gesehen, so daß ein Heißpressen feuerfester Pulver zu erstreckt und den von der Preßeinrichtung aus- dichten gesinterten Körpern nicht möglich ist.
geübten Preßdruck auf den unteren Stempel (23) 5° Außerdem müssen die Betriebsbedingungen beim überträgt. Heißpressen entsprechend bestimmt werden, z. B. die

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- Erhitzungstemperatur, die Dauer der Arbeitsperiode kennzeichnet, daß der genannte feuerfeste Kolben und die Höhe des zum Erzeugen eines dichten gesin-(24) aus zwei Blöcken besteht, von denen der eine terten Körpers mit einer kontrollierten MikroStruktur Block (24) aus einem feuerfesten Material und 55 erforderlichen Druckes, nämlich eines Körpers mit der andere Block (25) aus einem hitzefesten einer geringen Porosität und mit feinen oder großen Material besteht. Körnern. Bei einer geeigneten Heißpreßeinrichtung

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- müssen daher die Betriebsbedingungen einstellbar kennzeichnet, daß jede Preßformanordnung (4) sein. Besonders beim Heißpressen eines magnetischen eine Preßform (28) sowie einen Träger (30) auf- 60 Oxides, wie Ferrit, müssen diese Betriebsbedingungen weist, der auf der Oberseite der feuerfesten Platte genau kontrolliert werden, damit gesinterte Ferritkör-(20) gelagert ist und der in der Mitte mit einem per erhalten werden können, die eine geringe Porosi-Loch (31) versehen ist, durch das der untere tat und ausgezeichnete elektromagnetische Eigen-Stempel (23) und der obere Teil des Kolbens (24) schäften aufweisen.

unter der Einwirkung des von der Preßeinrichtung 65 Die Erfindung sieht ferner eine Heißpreßeinrich-

ausgeübten Druckes nach oben bewegbar sind, tung vor, mit der dichte, gesinterte Körper in großen

ohne die Preßform (28) zu bewegen. Stückzahlen hergestellt werden können und bei der

9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- die Betriebsbedingungen ohne Schwierigkeiten einge-