DE2064353B2 - Steuerung für hydraulische Metallpulverpresse für das Trocken- und Naßpreß verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Steuerung einer hydrau- 5s Iischen Metallpulverpresse mit einer einen Formhohlraum enthaltenden Matrize, einem den Formhohlraum von unten begrenzenden Unterstempel und einem von einem durch Druckmedium beaufschlagten Oberkolben getragenen, in die Matrize einfahrbaren Oberstempel, bei der der Oberkolben in einem Zylinder verschiebbar ist, welcher über eine Zuleitung für das Druckmedium und ein darin geschaltetes, steuerbares 4/3-Wege-Ventil mit einer Förderpumpe in Verbindung steht

Metallpulverpressen der vorstehend geschilderten Art werden zur Herstellung von Sinterpreßteilen eingesetzt. Bei dem sogenannten Trockenpreßverfahren wird in den durch Zurückfahren des Oberstempels oben offenen Forrahohlraum der Matrize eine durch das Volumen des Formhoblraumes definierte Menge trokkenen Metallpulver? mittels eines Fiillschiebers eingefüllt Daraufhin wird der Formhohlraum durch Einfahren des Oberstempels geschlossen und anschließend das darin enthaltene trockene Metallpulver nahezu schlagartig verdichtet Die schlagartige Verdichtung wird dadurch erzielt, daß in den den Oberkolben enthaltenden Zylinder Druckmedium mit einer relativ großen Fördermenge je Zeiteinheit zugeführt wird Anschließend wird - in dem sogenannten Al ziehverfahren - nach dem Abheben des Oberstempels die Matrize relativ zum Unterstempel nach unten abgezogen und dadurch der Preßling freigelegt

Im Trockenpreßverf^hren werden Zahnräder Kurv^nscheiben, Gelenkaugen aus Eisen und Legierungspulver hergestellt, d. h. Metallteile, fur die eine zerspanende Herstellung teuer wäre.

Die Herstellung verschiedenartiger Dauermagnete aus Ferriten oder Mischferriten erfolgt Im .'-genannten Naßpreßverfahren, bei dem das Femtpulver mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit vor dem Einfüllen in die Preßform aufgeschlämmt wird. Das Naßpreli verfahren unterscheidet sich jedoch in seinem Verfahrensablauf grundlegend von dem vorstehend geschi ι derten Trockenpreßverfahren. Denn beim Naßpreßver fahren wird die Metallpuiveraufschlämmung in der durch den Obersten;pel bereit* geschlossenen Form hohlraum mit einem Druck eingespeist, der mehrere Atmosphären betragen kann. Weiterhin ist es weser.i Hch, den eigentlichen Preßvorgang durch Niederfahr:■:· des Oberstempels möglichst langsam einzuleiten um.' durchzufuhren, um die in der Aufschlämmung enthaltene Flüssigkeitsmenge auszupressen und aus dem Formhohlraum absaugen zu können. Wird zu rasch ver preßt, so besteht die Möglichkeit, daß in dem fertigen Preßteil Feuchtigkeitsschlieren enthalten sind, die dessen Brauchbarkeit in Frage stellen. Schließlich ist es für den Erfolg des Naßpreßverfahrens von ausschlaggebender Bedeutung, das Teil nach vollzogenem Preßhub und Druckhaltung langsam vom Druck zu entlasten, um zu verhindern, daß das Teil bei der Druckentlastung gesprengt wird. Einzelheiten der Verfahrensweise beim Trockenpreß- und Naßpreßverfahren sind der Literatur zu entnehmen („Werkstattechnik 60" (1970) Nr. 2. Seite 102; „Industrie-Anaieiger" 92. Jahrgang, Nr. 53, Seite 1229; „Philips" Technische Rundschau, 16. Jahrgang, Heft 8, Seite 224; DT-AS 1202 641).

Der Erfindung liegt ausgehend hiervon die Aufgabe zu Grunde, die Steuerung einer Metallpulverpresse so auszubilden, daß mit geringem Aufwand sowohl das Trocken- als auch das Naßpreßverfahren durchfuhrbar sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Zuleitung durch einen Sperrschieber od. dgl. blockierbar ist und mindestens einen Mengenstromregler enthält und daß in eine den Zuleitungsraum des Zylinders mit einem Raum niedrigeren Druckes verbindende Ableitung eine Drossel einschaltbar ist

Durch die Anordnung eines Sperrschiebers in der Zuleitung ist es möglich, in dessen Sperrstellung den Oberkolben in einer Lage zu haJten, in der der Oberstempel den Formhohlraum schließt, während eine Schlammpumpe od. dgl. die Metallpulveraufschlämmung in den Formhohlraum einspeist Durch die Anordnung eines Mengenstromreglers in der Zuleitung läßt sich weiterhin die wirksame Fördermenge an

Druckmedium, das in den Zuleitungsraum des Zylinders eingespeist wird, gegenüber der für das Trockennreßverfahren erforderlichen relativ hohen Fördermenge io weit herabsetzen, daß sich der Oberkolben im Zylinder nur sehr langsam verschiebt. Schließlich dient die s Drossel in der Ableitung aus dem Zulettungsraum des Zylinders zu dem Raum niedrigeren Druckes, z. B. zum Tank, dazu, das im Zuleitungsraum enthaltene vorgespannte Druckmedium bei der Entlastung nur sehr langsam in den Tank riwkfließen zu lassen, so daß eine weiche Entlastung erfolgt. Durch Zuschaltung relativ weniger Steuerungselemente kann somit bei der erfindungsgernäßen Presse vom Trockenpreßverfaiiren jum Naßpreßverfahren übergegangen werden, wobei wesentlich ist, daß das als Hauptsteuerventil fungierende 4/3-Wege-Ventü für beide Verfahrensweisen beibehalten werden kann.

Durch die Anordnung des Sperrschiebers wird eine Rückströmung von Druckmedium aus dem Zuleitungsdes Zylinders in Richtung zur Förderpumpe

des Zylinders 6 durch eine Zuleitung 8, die über ein 4/3-Wege-Ventil 9 zu einer Förderpumpe P führt. Das 4/3-Wege-Ventil 9 ist durch Elektromagnete in bekannter Weise so schaltbar, daß das Absenken und Anheben des Oberkuibens 5 in den jeweiligen Verfahrensstufen des Preßvorganges bei laufender Förderpumpe P erfolgt Die Leitung 10 stellt die Verbindung vom Zylinderraum 6 zum 4/3-Wege-Ventil 9 und schließlich zur Förderpumpe/Man

Die vorstehend geschilderten Steuerungseleraente sind grundsätzlich zur Durchführung eines Trockenpreßverfahrens ausreichend. Hierzu wird durch die Förderpumpe P bei der am weitesten linkä gezeichneten Schaltstellung des 4/3-Wege-Ventils 9 eine relativ große Fördermenge des Druckmediums über die Zuleitung 8 in den Zuleitungsraum 7 des Zylinders 6 eingespeist und dadurch der Oberkolben S zusammen mit dem Oberstempel 4 sehr schnell in den Formhohlraum 2 geschoben. Durch Umsteuern des 4/3-Wege-Ventils 9 in hlll id die Zuleitung 8 un

^"³derZytinders7nTichtüng"7u7"Fördlrp"ümp"e _J0 die"mittlere Schaltstellung wird die Zuleitung 8 un-

untertmnden und dadurch bei der Durchführung des mittelbar zum Tank Γkurzgesclilossen «^^f ^¹^.¹*¹^

Naßpreßverfahrens der Oberkolben in der Schließlage stabilisiert. In einer anderen Ausführungsform der Erstabilisiert. In einer anderen Ausführungsform der Er findung kann jedoch der Oberkolben au^h mit einer Kf i d Shlißl hlt d

der Zuleitungsraum 7 des Zylinders 6 schlagartig druckentlastet. Zugleich wird das Oi der Förderpumpe P nahezu drucklos zum Tank umgeleitet. Anschließend

JoroähVarenK^mdwS^ 25 erfolgt eine Umsteuerung in die am weitesten rechts

wenn anstelle des Sperrschiebers in die Zuleitung ein gezeichnete Schaltstellung, in der;_die_Forderpuinpe r Druckbegrenzungsventil eingeschaltet ist, das bei Übersteigen des Haltedruckes, z. B. bei einem zu hohen
Förderdruck der Schlammpumpe, die Zuleitung zum

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Tank hin öffnet

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß parallel zu dem Mengenstromreojer ein weiterer Mengenstromregler geschaltet ist, um in

einfacher Weise unterschiedliche Hubgeschwindig- rcuiu uhshu-hw ^₁₁-..,.,..--.„ --- ₇,,i_ffitl,_nee'

Sn des Oberstempels einstellen zu können. Dies 35 pumpe P geförderte Druckmedium in ein ZuIe tung8

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¹ . . ^v i-_- i:_, n—a-„„~u.„:~A:„i,_a;t A_Oc 3-Wege-Stromregler 12 wird ein einstellbarer leuaer von

der Förderpumpe P gelieferten Fördermenge abgeleitet

gezeichnete Schaltstellung, in der p

mit der Leitung 10 und der Zu'eitungsraurn 7 mit dem Tank T verbunden werden. Hierdurch wird der Oberkolben nach oben in seine Ausgangsstellung gebracht.

Gemäß der Darstellung in F:g. 1 ist in der Zuleitung 8 weiterhin ein Steuerschieber 11 vorgesehen, durch dessen Umschalten in die in der Zeichnung rechts dargestellte Schaltstellung das von der Förderfd Dkdium in eine Zuleitung 8'

und die wirksame, dem Zylinder 6 zugeführte Förder-

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sehr langsamen anfanglichen Preßgeschwindigkeit des Oberstempels die in der Aufschlämmung enthaltene

Flüssigkeitsmenge weitgehend entfernt worden ist und unu u»<= _VUUUI1„, „^.„ _, _w

nunmehi eine höhere Preßgeschwindigkeit den Preß- 40 menge dadurch herabgesetzt. Durch Einschalten eines zyklus verkürzen soll. Dies macht sich besonders bei weiteren 3-Wege-Stromreglers 13, der mit der Zuleieinem großen Preßhub des Oberkolbens bemerkbar. tung 8 durch einen weiteren Steuerschieber 14 in Ver-Zweckmäßigerweise ist die Drossel, die den Zu- bindung gebracht werden kann, läßt sich me wirksame, leitungsraum des Zylinders mit dem Raum niedrigen dem Zylinder 6 zugeführte Fördermenge auf einen Druckes verbindet, in dem Zuleitungsabschnitt 45 größeren Wert einstellen, woraus eine höhere Gezwischer. dem 4/3-Wege-Ventil und dem Zylinder einge- schwindigkeitsstufe des Oberkolbens 5 resultiert.

In der Zuleitung 8 ist weiterhin ein Sperrschieber vorgesehen, der normalerweise auf Durchlaß geschaltet ist. Wie nachfolgend noch im Einzelnen erläutert wird, unterbindet der Sperrschieber 15 in seiner Sperrstellung eine Rückströmung von Druckmedium aus dem Zuleitungsraum 7 über die Zuleitung 8 in Gegenrichtung zur Förderpumpe P. Um das Ansteigen des Druckes

r Zuleitung, in dem Leitungsabschniti zwischen dem Sperrschieber 15

Fig. 3 eine weitere Modifikation des gleichen 55 und dem Zuleitungsraum 7 auf unzulässig hohe und die Schaltungsdetails in der Zuleitung und Bauteile der Presse gefährdende Werte zu verhindern,

°" ' vi.o_.„o.,„—„„ ist in diesem Abschnitt ein Sicherheitssventil 16 eingeschaltet.

Vom Zuleitungsraum 7 führt eine Leitung 17 über 60 eine regelbare Drossel 18 und einen normalerweise in Sperrstellung befindlichen Steuerschieber 19 zum Tank T. Die Förderpumpe P ist eine mehrstufige Hochdruckpumpe, bei der über einen Regelteil 20 ein stufenrau rn 2 einfahrbaren Oberstempel 4 dargestellt, uer weises Abschalten von Förderkolben möglich ist. Oberstempel 4 ist mechanisch mit einem Oberkolben 5 65 Zweckmäßigerweise kommt für die Förderpumpe P verbunden, der in (Einem Zylinder 6 verschiebbar ist. eine Hochdruck-Axialkolbenpumpe mit einem Regel-Die Bewegung des Oberkolbens 5 erfolgt durch Zu- teil gemäß der deutschen Patentschrift 1140084 zum führung von DrucLlnedium in den Zuleitungsraum 7 Einsatz.

schaltet und ebenfalls regelbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Metallpulverpresse,

Fig. 2 eine Modifikation eines Schaltungsdetails in der Zuleitung,

Fig. 3 eim
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F i g;. 4 ein Hubdiagramm für einen Naßpreßvorgang, bei dem der Hub des Oberstempels über der Zeit aufgetragen ist.

In dem Schaltschema gemäß Fig. 1 ist der mechanische Teil der Presse mit einer Matrize 1, einem von untetti den Formhohlraum 2 abschließenden Unterstempel 3 und einem von oben her in den Formhohlrau rn 2 einfahrbaren Oberstempel 4 dargestellt. Der

Die Schieber 11, 14, 15 und 19 sowie der Regelteil 20 der Hochdruckpumpe werden hydraulisch betätigt end stehen zu diesem Zweck über zugeordnete Magnotventile 11', 14", 15', 19' und 20' mit einer Steuerdruckleitung 21 in Verbindung, die von einer Steuerdruckpumpe SPbeaufschlagt ist. Der Übersichtlichkeit halber ist in dem Schaltschema gemäß F i g;. I das von der Förderpumpe P beaufschlagte Leitungsnetz stark ausgezogen, während die Steuerdruckleilungen zur Betätigung der Schieber sowie alle Tankleitungen schwach gezeichnet sind.

Anstelle des in P i g. 1 strichpunktiert eingekreisten SpeTSchiebers 15 kann gemäß Fig. 2 ein steuerbares Rückschlagventil so eingeschaltet werden, daß die Zuleitung 8 in Richtung zur Förderpumpe P gesperrt ist.

In einer weiteren Ausführungsform können der Sperrschieber 15 bzw. das gesteuerte Rückschlagventi' 22 und das Sicherheitsventil 1$ durch die in Fig. 3 dargestellte Schaltung ersetzt werden. In dieser Schaltung ist zwischen der Förderpumpe P und dem Zuleitungsraum 7 der Zuleitung 8 über einen normalerweise in Durchgangsstellung befindlicher, magnetbetätigter Steuerschieber 23 ein Druckbegrenzungsventil 24 zugeordnet. Durch dieses Druckbegrenzungsventil wird, wie nachfolgend noch näher erläutert, in einem bestimmten Zeitintervall des Arbeitsablaufes der Druck in der Zuleitung 8 auf einem Haltedruck gehalten, der nur urn einen geringen Betrag über dem Wert liegt, der der durch den Innendruck im Formhohlraum 2 auf den Oberstempel 4 ausgeübten Kraft entspricht

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Presse ist folgende:

Soll im Trockenpreßverfahren gearbeitet werden, so bleiben die Magnetventile 11', 14', 15', 19' und 20' stromlos und die zugehörigen Schieber sowie der Regelteil 20 der Förderpumpe P befinden sich in der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung. Soll nunmehr die Presse für die Durchführung eines Naßpreßvorganges eingerichtet werden, so werden die erwähnten Magnetventile durch Umlegen eines nicht dargestellten Schalters; in einer den Bewegungsablauf des Oberkolbens bestimmenden Reihenfolge an Spannung gelegt und dadurch die zugehörigen Schieber von dem Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 21 betätigt. Gemäß dem Diagramm in F i g. 4 vollzieht sich dann folgender Verfahrensablauf:

Zuerst fährt, ausgehend vom Hub 0, der Oberkolben 5 im Eilgang bis zum Punkt E und von dort, gesteuert durch einen nicht dargestellten Endschalter, mit einer langsameren Geschwindigkeit bis in die Position Ei, in der der Oberstempel 4 1 bis 3 mm in die Matrize 1 eintaucht,und dort verweilt. Während dieser Haltestellung befindet sich das 4/3-Wege-VentiI 9 in der mittleren Schaltstellung.

Nunmehr wird der Sperrschieber 15 umgesteuert und der Formhohlraum 2 durch eine nicht dargestellte Schlammpumpe mit der Metallpulveraufschlämmung gefüllt

Auf Grund der Unterbrechung der Zuleitung 8 wird ein Rückfluß von Druckmedium unter der Einwirkung des im Formhohlraum 2 aufrecht erhaltenen Druckes verhindert und auf diese Weise der Oberkolben 5 in seiner Füllage stabilisiert Sobald die Matrize 2 gefüllt ist, wird über ein, z. B. von einem nicht dargestellten Druckschalter, gegebenes Kommando die Schlammpumpe abgeschaltet, eine ebenfalls nicht dargestellte Absaugpumpe zur Absaugung der im folgenden Preßvorgang ausgepreßten Flüssigkeit aus dem Formhohlraum 2 angeschaltet und der Sperrschieber 15 erneut in die Durchlaßstellung verbracht Gleichzeitig wird der Steuerschieber U in die rechte Schaltstellurig geschaltet, so daß nunmehr die von der Förderpumpe P gelieferte Fördermenge über die Zuleitung 8' fließt und durch den ersten 3-Wege-StromregJer 12 auf einen sehr niedrigen Wert begrenzt wird. Dadurch bewegt sich der Oberkolbin 5 mit einer ersten, sehr langsamen Geschwindigkeit aus der Position E\ zur Position E₂

ίο (F i g. 4). Zweckmäßigerweise ist gleichzeitig durch Anlegen von Spannung an das Magnetventil 20* der Regelteil 20 der Förderpumpe mit einem Raum niedrigen Druckes in Verbindung gebracht worden, so daß dadurch die Förderpumpe P mit ihrer minimalen Förder- menge arbeitet. Gewissermaßen stellt dieser Schall· schritt eine Grobeinstellung der Fördermenge für die erste Hubgeschwindigkeit im Preßhub dar, während durch den 3-Wege-Stromregleir 12 die Feineinstellung erfolgt.

Im Punkt E₂ ist die in der Metallaufschlämmung enthaltene Flüssigkeitsmenge völlig ausgepreßt, so daß nunmehr mit einer etwas höheren, durch den 3-Wege-Stromregler 13 bestimmten Hubgeschwindigkeit gefahren werden kann. Dieser 3-Wege-StromregIer ist durch

2$ entsprechendes Schalten des Steuerschiebers 14 zugeschs-iet worden. Während der Druckhaltezeit Tfördert nun die Förderpumpe P mit ihrer minimalen Fördermenge, so daß während dieser Zeit der Oberstempel 4 mit einer konstanten Druckkraft auf den Preßling ein wirkt.

Am Ende der Druckhcltezeit Γ kommt das Magnetventil 19' unter Spannung, wodurch der Steuerschieber 19 auf Durchlaß geschaltet wird, so daß sich der Druck im Zuleitungsraum 7 des Zylinders 6 über die Drossel 18 innerhalb eines Zeitintervalls von V10 bis 1 Sekunde je nach Drosseleinstellung auf den im Tank T herrschenden Druckwert abbaut Dadurch erfolgt ein weicher Entlastungsvorgang, der einen im Preßling auftretenden Entspannungschlag, dei zur Zer störung des Preßlings führen könnte, verhindert. Die Druckhaltezeit T wird zweckmäßigerweise durch ein nicht dargestelltes Zeitrelais vorgewählt Ein weiteres, ebenfalls nicht dargestelltes Zeitrelais bestimmt die Entlastungszeit /1. In dieser Zeit arbeitet nach wie vor die Förderpumpe mit ihrer minimalen Fördermenge über die Drossel zum Tank.

Nach dem Entlasten werden das 4/3-V'sge-Ventil 9 in die rechte Schaltstellung verbracht und das Magnetventil 20¹ stromlos geschaltet, so daß der Oberkolben S zusammen mit dem Oberstempel 4 wieder schnell mittels der vollen Liefermenge der Förderpumpe P fahren kann.

Wird die in F i g. 3 dargestellte Schaltung verwendet so wird der dort gezeigte Steuerschieber 23 zu dem Zeitpunkt betätigt, zu dem auch der Sperrschieber in die Sperrstellung verbracht wird. Dadurch tritt das Druckbegrenzungsventil 24 in Funktion und begrenz! den in dem entsprechenden Leitungsabschnitt der Zuleitung 8 auftretenden Druck auf den eingestellter Wert.

Mittels der erfindungsgemäßen Metallpulverpresse ist es möglich, sowohl im Trocken- als auch im Naßpreßverfahren zu arbeiten, wobei die Umstellung vor dem üblicherweise durchgeführten Trockenpreßver fahren auf das Naßpreßverfahren lediglich durch Ein schalten einiger weniger Steuerungselemente erfolgt die die Anpassung an den völlig andersartigen Verfahrensablauf bewirken.

Hierzu 2 Blatt Zeichnunccn

Claims (5)

064 Patentansprüche:

1. Steuerung für hydraulische Metallpulverpresse mit einer einen Formhohlraum enthalten- den Matrize, einem den Formhohlraura von unten begrenzenden Untersterapel und einem von einem durch Druckmedium beaufschlagten Oberkolben getragenen, in die Matrize ejnfahrbaren Oberstempel, bei der der Oberkolben in einem ι ο Zylinder verschiebbar ist, welcher über eine Zuleitung fur das Druckmedium und ein darin geschaltetes steuerbares 4A-Wege-Ventil mit einer Förderpumpe in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (8, 80 durch einen Sperrschieber (15) od. dgl blockierbar ist und mindestens einen Mengenstromregler (12,13) enthält und daß in eine den Zuleitungsraum (7) des Zylinders (6) mit einem Raum (T) niedrigeren Druckes verbindende Ableitung (17) eine Drossel (18) einschaltbar ist

2. Steuerung fur hydraulische Metallpulverpresse mit einer einen Formhohlraum enthaltenden Matrize, einem den Formhohlraum von unten begrenzenden Unterstempel und einem von einem durch Druckmedium beaufschlagten Oberkolben getragenen, in die Matrize einfahrbaren Oberstempel, bei der der Oberkolben in einem Zylinder verschiebbar ist, welcher über eine Zuleitung für das Druckmedium und ein darin geschaltetes steuerbares 4/3-Wege-Ventil mit einer Förderpumpe in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (8) ein regelbares Druckbegrenzungsventil (24) und mindestens einen Mengenstromregler (12, 13) enthält und daß in eine den Zuleitungsraum (7) des Zylinders (6) mit einem Raum (T) niedrigeren Druckes verbindende Ableitung _XJ7) eine Drossel (18) einschaltbar ist.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Mengenstromregler (12) ein weiterer Mengenstromregler (13) geschaltet ist.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichet, daß die Drossel (18) regelbar ist

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (IiI) die Zuleitung (8) mit dem Raum (T) niedrigeren Drukkes in dem Zuleitungsabschnitt zwischen dem 4/3-Wege-Ventil (9) und dem Zylinder (6) verbindet

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