DE2145006C3

DE2145006C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Formkörpern mit Wandöffnungen oder -schlitzen durch isostatisches Pressen von Pulvern

Info

Publication number: DE2145006C3
Application number: DE2145006A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Kiefer; Guenter Overhoff
Original assignee: Sintermetallwerk Krebsoege 5608 Krebsoege GmbH
Current assignee: Sintermetallwerk Krebsoege 5608 Krebsoege GmbH
Priority date: 1971-09-09
Filing date: 1971-09-09
Publication date: 1974-01-31
Also published as: GB1391089A; US3897531A; DE2145006A1; DE2145006B2

Description

sclu-n Pi essen erzeugten PreGclrucks verschiebbar gelagert Zweckmäßig ist die Preßvorrichtung derart ausgebildet, daß sich der Nebenkern im Fiillzustand des Preßwerkzeugs über den Außenuii'f.mg des Hauptkerns erstreckt und an der der PrefW-he des Preümanteis gegenüberliegenden Seite am Prehmantel anliegt. Das kann in der Weise geschehen, daß die Nebenkerne an der Innenseite des Preßmantels anliegen, der von der Außenseite her vom Preßdruck beaufschlagt wird. Der Preßmanlei kann aber auch innen liegen, so daß die Nebenkerne zunächst ;:n der Außenseite des Preßmantels anliegen. Bei Druckbeaufschlagung der Innenseite des Preßmantels werden Jam- die Kerne zusammen mit dem Preßmantel nach außen auf die Innenwand, beispielsweise eines Hohlzylinders, gedruckt.

F.ine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß sich der Nebenkern über den AulJeiiumfang des Hauptkerns hinaus durch den diesen mit Abstand umgebenden Preßmantel flüssigkeiisdicht erstreckt. Dabei ist keine besondere Dichtung erforderlich, da durch den gummielastischeri Charakter des Preßmantels dieser selbst die Dichtung übernimmt. Zweckmäßig wird der Nebenkern während des Füllens des Preßwerkzeugs durch eine Arretierung lagegerecht gehalten. Die zweckmäßigerweise innerhalb des Hauptkerns untergebrachte Arretierung kann auch zum Einziehen des Nebenkerns in den Hauptkern dienen. Die Arretierung kann mechanisch oder auch hydraulisch ausgebildet sein.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen die einzelnen Figuren jeweils auf der linken Hälfte die Fiillstellung und auf der rechten Seite die Preßstellung des Preßwerkzeugs. Es zeigt

F i g. I ein herkömmliches Preßwerkzeug zum Hers.jllen eines hohlen Formkörpers ohne Wandöffnungen oder -schlitze,

Fi g. 2 eine erfindungsgemäße Preßvorrichtung,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Preßvorrichtung nach der Erfindung.

F i g. 4 eine dritte Ausführungsform der crfindunj'sgemäßen Preßvorrichtung und

Fig. 5 ein hydraulisches Werkzeugsystem für die Preßvorrichtung.

Ein Preßwerkzeug zum isostatischen Pressen besteht in üblicher Weise aus einem zentrisch angeordneten Kern 5, der mit seinem unteren Ende in ein Abschlußstück 6 eingelassen ist. Auf dem Abschlußstück 6 stützt sich ein gummielastischer Preßmante! 7 ab, der den Kern S mit Abstand umgibt. In den zwischen dem Kern 5 und dem Preßmantel 7 befindlichen Einfüllraum 8 kann ein Pulver lose eingebracht werden. Wird danach das Preßwerkzeug mit dem Pulver in eine unter Druck stehende Flüssigkeit eingebracht, so wird in der im rechten Teil der Fig. I angegebenen Pfeilrichtung von außen her ein Preßdruck auf den gummielastischen Preßmantel 7 ausgeübt. Durch den im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse 9 des Kerns 5 wirkenden Preßdruck wird der Preßmantel 7 nach innen auf den Kern 5 zu bewegt und dadurch das den Kern 5 umgebende Pulver verdichtet. Auf diese Weise ergibt sich ein Formkörper 11, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Hohlzylinder ausgebildet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf das Herstellen von Formkörpern mit in den Wänden des Körpers vorgesehenen Durchbrächen, Öffnungen, Schlitzen ad. dgl. Solche öffnungen werden erfindungsgemäß dadurch in dem Formkörper II erzeugt, daß entsprechende Nebenkerne 12 verwendet werden. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist ein solcher Nebenkern 12 in Preßdruckrichtung angeordnet. Der Nebenkern 12 ist derart mit Spiel im Hauptkern 5 gelagert, daß er siJi unter dem einwirkenden Preßdruck noch verschieben läßt. Wie aus dem linken Teil der Fig. 2 hervorgehl, ίο erstreckt sich der Nebenkern 12 über die gesamte Breite des Einfüllraumes 8, so daß er mit seiner Stirnseite an der Innenseite des Preßmantels7 anliegt. In dieser Ausgangslage wird der Nebenkern 12 durch ein nicht näher dargestelltes System 13, das beispielsweise pneumatisch, mechanisch oder hydraulisch ausgebildet sein kann, gehalten. Wird nun das Preßwerkzeug in eine unter Druck stehende Flüssigkeit eingebracht, so übt der Flüssigkei'sdruck einen Preßdruck auf den ['reßmantei 7 aus, wodurch so die pulverförmige Masse ve-.'jichtct wird. Gleichzeitig mit der Bewegung des Preßmanlels7 wird mit diesem der Kern 12 nach innen in den Hauptkern 5 hineinbewegt. Nach Entfernen des Preßmanteis7 kann der Nebenkern 12 von außen her vollständig in den Hauptkern 5 hineingedrückt bzw. aus diesem herausgezogen werden, wonach dann der Preßling von dem Hauptkern 5 abgezogen werden kann. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß durch das gleiche System 13, das den Nebenkern 12 in der Füllposition hält, der Nebenkern 12 vollständig in den Hauptkern 5 hineingezogen wird, so daß sich der verdichtete Formkörper 11 ungehindert vom Hauptkern 5 herunterschieben oder -ziehen läßt.

Der Preßdruck kann auch von innen her auf den Preßmantel 7 einwirken. Dabei befindet sich der das Pulver aufnehmende Einfüllraum 8 jedoch nicht zwischen dem Preßmantel 7 und einem zentrischen Hauptkern. sondern zwischen dem Preßmanlel und einem diesen mit Abstand umgebenden äußeren, aus Stahl bestehenden Hohlzylinder. Die Nebenkerne 12 werden in der Füllstellung des Preßwerkzeugs durch eine nicht näher dargestellte Vorrichtung 13 derart in dem äußeren Hohlzyiinder genalten, daß sie mit ihrer einen Stirnseite an der Außenseite des Preßmantels 7 anliegen. Wird nun der Preßmantel 7 von innen her mit Druck beaufschlagt, so schiebt er den Nebenkern 12 in den äußeren Hohlzylinder hinein. Nach dem Verdichten des Pulvers zu dem Formkörper 11 kann der Preßmantel 7 abgenommen und der dann frei Uegende Nebenkern 12 aus dem Hohlzylindf-r herausgezogen werden. Danach läßt sich der Formkörper 11 bequem aus dem Preßwerkzeug herausnehmen.

Eine abgewandelte Ausführung ist in F i g. 3 dargestellt. Hier ist wiederum ein zentrischer Hauptkern 5 vorgesehen, der mit seinem unteren Ende in einem Ahschlußstück 6 sitzt. Auf dem Abschlußstück 6 sitzt der Preßmantel 7, der den Hauptkern 5 mit Abstand umgibt und so den Einfüllraum 8 zur Aufnahme des Pulvers bildet. Im vorliegenden Fall erstreckt sich der Nebenkern IZ ment nur durch den Hauptkern 5 und das Pulver bzw. den fertigen Formkörper 11, sondern darüber hinaus auch durch den Preßmantel 7. Der Nebenkern ist daher beidseitig dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt, sobald das PrefV werkzeug in die unter Druck stehende Flüssigkeit eingebracht wird. Da gleichzeitig auch der Preßdruck aui die Außenseite des elastischen Preßmantels 7 wirkt, verschiebt sich der Prcßmaiii.! relativ zu dein

Nebenkern 12, so daß in üblicher Weise der Formkörper verdichtet wird. Der Nebenkern 12 sitzt fliissigkeitsdicht im elastischen Preßmantel 7. Um diese Dichtwirkung zu verbessern, sind im Bereich der Durchtrittsstellen des Nebenkerns 12 im Preßmantel Ringausnehmungen IS angeordnet. Zum Herausnehmen des fertiger» Formkörpers 11 wird der Nebenkern 12 von Hand oder durch eine mechanische, hydraulische oder pneumatische Einrichtung nach links oder rechts aus dem Preßwerkzeug herausgedrückt, so daß dann der Formkörper 11 vom Kern 5 abgezogen v/erden kann.

Eine weitere Abwandlung des in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels geht aus Fig. 4 hervor, in deren linken Teil' die Preßvorrichtung in der Füllstellung und in deren rechten Teil die Preßvorrichtung in der gepreßten Stellung dargestellt ist. Hier gehen die Nebenkernc 12 nicht vollständig durch den Hauptkern S hindurch, sondern stützen sich in einem Sackloch innerhalb des Hauptkerns 5 ab. Zum leichteren Entfernen der Nebenkerne 12 nach dem Pressen besitzen sie jeweils eine Gewindebohrung 14.

In Fig. 5 ist ein hydraulisches System 13 zum lagegerechten Halten und Entfernen der Nebenkerne 12 dargestellt. Zu diesem Werkzeugsystem gehören eine Stützplatte 16 mit Druckfedern 17 zum Abstützen einer in einer Druckausgleichsbohrung 22 axial verschiebbaren Hülse 19, in der ein Kolben 18 gelagert ist. Zwischen dem Kolbenkopf und der Hülse 19 befindet sich ein Dichtelemcnt 20. Ebenso sind die Nebenkernc 12 im Hauptkern 5 durch Dichtringe 21 abgedichtet gelagert.

Die drückende Fläche des in die Druckausgleichsbohruim22 hineinragenden Kolbens 18 ist in bezug auf die Flüssigkeit in der Bohrung 22 geringfügig kleiner ausgelegt als die Stimme der einzelnen Stirnflächen der Nebenkerne 12.

Beim Einbringen des Pulvers in das Preßwerkzeug wird das Preßwerkzeug auf die Platte 16 gestellt, die mit der Kolbenstange 18 \ erschraubt ist. Durch das Eigengewicht des Preßwerkzeuges bedingt, baut sich in der Druckausglcichsbohrung 22 ein Druck auf. der die Nebenkernc 12 nach außen an den Preßmaniel 7 schiebt. Ein ungehindertes Füllen des Werkzeuges kann somit win oben aus erfolgen.

Das Pressen erfolgt durch allmählichen Druckaufbau im nicht dargestellen Druckbehälter. Dabei übt der Flüssigkeitsdruck einen Preßdruck auf den Preßmantel 7 aus. Da die Summe der einzelnen Stirnflächen der Nebenkerne 12 geringfügig größer ist als die drückende Fläche des Kolbens 18 auf die Flüssigkeit in der Druckausgleichsbohrung 22, werden die Nebenkerne 12 bei Ausübung des Preßdruckes auf den Preßmantel 7 nach innen in die Druckausgleichsbohrung 22 hineinbewegt.

ίο Durch dasselbe System, das die Nebenkerne 12 in Füllposition hält und das beim Pressen ein langsames Hineindrücken der Nebenkerne 12 in die Druckausgleichsbohrung 22 ermöglicht, erfolgt auch das Entformen der Nebenkerne 12 aus dem Formkörper.

Beim Herausziehen des Kolbens 18 in Richtung dei Stützplatte 16 entsteht nämlich ein Vakuum in dei Druckausgleichsbohrung 22, wodurch die Nebenkerne 12 nach innen in den Hauptkern 5 hineingezogen werden. Ein Abziehen des verdichteten Formao körpers 11 vom HauptkernS ist somit leicht möglich Sind die Wandreibungen zwischen dem verdichteten Formkörper 11 und den Nebenkernen 12 zu groß, so daß durch das Vakuum keine Entformum erfolgen kann, so wird der Preßmantel 7 entfernt, und

as die Nebenkerne 12 werden durch Beaufschlagung cinei Kraft auf den Kolben 18 über die Stützplatte Ii nach außen herausgedrückt.

Durch eine spezielle Dichtungsvorrichtung, beste hcnd aus der Stützplatte !«, den Druckfedern 17 dem Kolben 18, der Hülse 19 und dem Dichtelemen 20 wird ein Entfernen der vorhandenen Luft ermög licht, die sich beim Einführen des Kolbens 18 in dk Druckausgleiclisbohrung 22 in ihr befindet. Beirr Einführen de? Kolbens 18 in die Druckausgleichs

bohrung 22 wird die Hülse 19 in Richtung der Stütz platte 16 geschoben. Die in der Druckausgleichsboh rung 22 befindliche Luft kann somit zwischen KoI ben 18 und HauptkernS bzw. Kolbenstange 18 unc Hülse 19 entweichen. Setzt die Oberfläche des KoI bens 18 auf der Flüssigkeit auf, wird die Hülse Ii mittels der Druckfedern 17 in Richtung Kolben U gedrückt und das Dichtelement 20 mittels eines Ko nus an der Hüise 19 an die Dichtflächen gedruckt Ein 100ⁿniges Abdichten der Druckausgleichsboh

rung 22 mit dem Druckgefäß wird damit eewährlei stet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zürn Herstellen von Formkörpern mit Wandöffnungen oder -schlitzen durch isostatisches Pressen mit Hilfe eines das zu verpressende Pulver zusammendrückenden Preßmantels, dadurch gekennzeichnet, daß den Wandöffnungen oder -schlitzen entsprechende Kerne über den Preßmantel oder direkt in Preßrichtung dem Preßdruck ausgesetzt werden und sich zusammen mit dem Preßmantel bewegen oder gegenüber diesem eine Relativbewegung vollführen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne als Nebenkerne in Preßdruckrichtung etwa im rechten Winkel zur Längsachse eines Hauptkernes angeordnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nebenkern während des Einfüllens der Pulvermasse gegenüber dem Hauptkern lagegerecht gehalten wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkern nach dem Verpressen der Pulvermasse von innen her vollständig in den Hauptkern hineingezogen oder nach Entfernen des Preßmantels von außen her in den Hauptkern hineingedrückt wird.

5. Vorrichtung zur Durchfuhr mg des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, mit einem die zu verpressende Pulvermasse zusammendrückenden Preßmantel, gekennzeichnet durch einen den Wandöffnungen oder -schlitzen entsprechenden, in Preßrichtung des Preßmantels (7) zusammen mit diesem oder relativ zu diesem verschiebbaren Kern (12).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (12) als Nebenkern in einem sich im wesentlichen rechtwinklig dazu erstreckenden Hauptkern (5) verschiebbar gelagert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Nebenkern (12) im Füllzustand des Preßwerkzeugs über den Außenumfang des Hauptkerns (5) hinaus erstreckt und an der pulverseitigen Preßmantelfläche anliegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Nebenkern (12) über den Außenumfang des Hauptkerns (5) hinaus durch den diesen mit Abstand umgebenden Preßmantel (7) flüssigkeitsdicht hindurch erstreckt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine den Nebenkern (12) während des Füllzustands des Preßwerkzeugs lagegerecht haltende Arretierung (13).

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierung (13) innerhalb des Hauptkerns (5) untergebracht ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierung zugleich zum Einziehen des Nebenkerns (12) in den Hauptkern (S) dienl.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zun

Herstellen von mit WandöfTnungen oder -schlitze versehenen Formkörpern durch isostatisches Presser

von Pulvern mit Hilfe eines die zu verpressende PuI vermasse zusammendrückenden Preßmantels.

Reim Herstellen von Formkörpern durch isostati sches Pressen von Pulvern wird in der Re^eI un einen Kern mit Abstand ein gummielastischer Preß mantel herumgelegt, zwischen dem und dem Ken

das Pulver lose eingefüllt wird. Danach wird das ge samte Preßwerkzeug in eine unter Druck zu brin gcnde Flüssigkeit eingebracht, wobei unter elasti scher Verformung des Preßmantels das Pulver ver dichtet wird. Beim Verpressen des Pulvers auf einen Kern fällt ein zylindrischer Hohlkörper an. Grund sätzlich wäre es auch möglich, ohne Kern zu pressen wobei dann durch den Preßmantel die pulverförmig! Masse gleichfalls zusammengedrückt und auf diesi Weise ein Vollkörper erzeugt würde. Nach diesen

Verfahren können sowohl rotationssymmetrische al auch nicht rotationssymmetrische Formkörper herge stellt werden.

Das Einbringen von durchgehenden Wandöffnun gen, Sacklöchern od*r Wandschlitzen in die Form körper ist in der Regel mit erheblichen Schwierigkei ten verbunden. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, die Herstellung von mi durchgehenden Wandöffnungen oder -schlitzen ver sehenen Formkörpern erheblich zu vereinfachen. Zi diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorgeschlagen daß zur Bildung der Wandöffnungen oder -schlitzi dienende Kerne über den Preßmantel oder direkt ir Preßrichtung dem Preßdruck ausgesetzt werden, se daß sie sich zusammen mit dem Preßmantel bewegei oder gegenüber diesem eine Relativbewegung voll führen können. Die Kerne sind dabjr so angeordnet daß sie sich beim Verdichten der pulverförmiger Masse durch den Preßmantel in Preßrichtung seitlid verschieben lassen, so daß sie aus ihrer Ausgangslage in der Füllstellung des Preßwerkzeugs in eine seitlich versetzte Endlage nach dem Verdichten des Pulver formlings gelangen. Bei einem direkt dem Preßdruck ausgesetzten Kern ist es aber auch möglich, daß die gleichfalls dem Preßdruck ausgesetzte Preßummante lung und der Kern eine Relativbewegung durchführen. In beiden Fällen können somit ohne nennens werten Aufwand Öffnungen und Schlitze in die Wan düngen von durch isostatisches Pressen hergestellten Pulverpreßlingen eingebracht werden.

Die Kerne sind als Nebenkerne in Preßrichtung bewegbar gelagert und können etwa im rechten Winkel zur Längsachse eines das Pressen eines hohler Formkörpers ermöglichenden Hauptkernes angeordnet werden. In diesem Fall wird jeder Nebenkerr während des Einfüllens des Pulvers gegenüber derr Hauptkern lagegerecht gehalten. Jeder Nebenkerr kann nach dem Pressen des Pulvers und Entferner des Preßmantels von außen her durch den Hauptkern durchgestoßen oder nach innen, z. B. durch Vakuum, gezogen werden.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfallrens mit einem das zu verpressende Pulver zusammendrückendcn Prcßmante! besitzt einen den zu bildenden Wandöffnungen oder -schlitzen entsprechenden, in Preßrichtung des Preßmantels zusammen mil diesem oder relativ zu diesem verschiebbaren Kern Der Kern ist dabei vorzugsweise als Nebenkern in Preßrichtung, d. h. in Richtung des beim isostati-