DE2318557C3 - Verfahren und Vorrichtung zum NaBpressen von magnetisierbaren Ferritformkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Naßpressen von magnetisierbaren Ferritformkörpern.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von maenetisierbaren Ferritformkcrpern werden die Ferritmassen in entsprechenden Mühlen auf Teilchengrößen von etwa Ium vermählen. Beim Vermählen wird Wasser zugesetzt, so daß eine wäßrige Suspension der Teilchen vorliegt Diese wäßrige Suspension wird dann in die Matrizen von Pressen eingefüllt, wobei die Ferritteilchen durch magnetische Felder gerichtet werden. Das Wasser wird dabei durch das in diesen Pressen vorgesehene Filter herausgedrückt, und dabei werden die orientierten Teilchen im Preßkörper mechanisch fixiert Nach der endgültigen Trocknung der noch etwa 6 bis 10 % Wasser enthaltenden Preßkörper werden diese bei Temperaturen von etwa 1200⁰C gesintert und nach dem Abkühlen auf das Fertigmaß geschliffen.

Da durch das Ausfiltern des Wassers während des Preßvorganges erhebliche Zeit benötigt wird und die Pressen und Werkzeuge teuere und komplizierte Präzisionsmaschinen darstellen, war es immer schon das Bestreben, sowohl die Pressen als auch den Preßvorgang zu vereinfachen, um solche Formkörper wirtschaftlicher herstellen zu können. Einen Weg dazu zeigt die zum Stande der Technik gehörende Vorrichtung nach der DE-OS 15 33 026 auf, wonach zur beschleunigten Abführung der Suspensionsflüssigkeit im Ober- und Unterctempel gleichzeitig Filterscheiben und Abführungskanäle angeordnet sind. Da auch hier der Preßvorgang nicht in ausreichendem Maße abgekürzt werden kann, ist man zur Herstellung solcher Preßkörper auf das sogenannte Trockenpreßverfahren übergegangen. Bei diesem Verfahren läßt sich die Herstellungsgeschwindigkeit erhöhen, jedoch werden die magnetischen Werte im Vergleich zu Formkörpern, die nach dem Naßpreßverfahren hergestellt werden, wesentlich schlechter.

Da in jüngerer Zeit hohe Anforderungen an die magnetische Qualität solcher Formkörper gestellt werden, mußte man zwangsläufig zum Naßpreßverfahren zurückkehren, das mit dem bereits erwähnten nachteiligen langen Filterzeiten verbunden ist.

Um auch beim Naßpreßverfahren zu höheren Preßgeschwindigkeiten zu kommen, ist man bereits dazu übergegangen, die Matrize bei offenem Oberstempel von oben her zu füllen, den Oberstempel gegen die Matrize zu fahren und durch Herunterdrücken der Matrize durch den Oberstempel gegen einen feststehenden Unterstempel das Wasser durch ein im Oberstempel eingebautes Filter herauszudrücken. Damit lassen sich die Teilchen im Preßkörper hei etwa 8 % Restwasser mechanisch in ihrer Orientierung fixieren.

Auch dieses Verfahren arbeitet jedoch noch zu langsam und man versuchte deshalb eine Verbesserung durch Einführen von Mehrfachwerkzeugen. Die Einsparung an Arbeitszeit durch gleichzeitiges Pressen mehrerer Formkörper führte jedoch zu wesentlichen Schwierigkeiten wegen der dadurch notwendig gewordenen Abdichtung von mehreren Stempeln gegen die Matrize.

Die erforderlichen hohen Preßdrücke in der Größenordnung von etwa 400 kg/cm² führten zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Instandhaltung der Dichtungen, da bei auch nur einer defekten Dichtung automatisch auch alle anderen Preßnester während der Reparatur stillgelegt wurden.

Man hat deshalb eim Naßpressen von Ferritformkörpern diese Verfahren verlassen und ist dazu übergegangen, eine Suspension von Masseteilchen unter Druck in einen Füllraum einzufüllen und danach die Flüssigkeit über ein von einer mit Filteröffnungen versehenen Kammerwand gebildetes Filter abzuführen. Weil durch

lange Füllkanäle das einzelne Preßnest in direktem Druckausgleich mit der geschlossenen Kammer steht, ist eine Einzelabdichtung der Unterkolben nicht mehr notwendig, sondern nur noch eine gemeinsame und stets rund ausführbare Dichtung der Zentralsäule gegenüber s der Kammer.

Auch bei diesem Kammerfüllverfahren sind jedoch noch bestimmte Füllzeiten erforderlich, und das Entwässern wird im allgemeinen erst nach Abschluß der Füllung und erst im eigentlichen Preßvorgang durchgeführt

Ein weiterer Fortschritt wird erzielt, wenn man die Füllung unter erhöhtem Druck mittels Zylinder-Dosierpumpen vornimmt. Man kann bei diesem Verfahren bereits ein Magnetfeld einschalten und damit die is eingespritzten Ferritteilchen orientieren. Der beim Einspritzen vorhandene Druck ermöglicht ferner bereits während des Füllens eine zunehmende teilweise Entwässerung und damit eine Verkürzung des Preßvorganges. Es ist aber auch ohne weiteres erkennbar, daß bei einer solchen Verfahrensführung insbesondere die Einführvorrichtung in Form der Pumpen erheblicher Beanspruchung unterliegt und damit sehr rasch verschleißt

Außerdem sind komplizierte hydraulische Steuervorgänge erforderlich, wenn das Ausfiltern des Wassers während des Füllvorganges bis zu einem wirtschaftlichen Grad vorangetrieben werden soll. Das FüUen muß unter einem Druck von etwa 40 bis 80 atü vorgenommen werden, was den Einsatz komplizierter Absperrorgane bedingt. Ferner erscheint es technisch zu aufwendig, wenn man die teueren Preßorgane und Steuerungen praktisch nur noch zum Zuhalten, Fertigpressen und Ausstoßen verwendet

Außerdem ändert sich bei der Durchführung dieses bekannten Verfahrens während des Preßvorganges das Volumen des Preßkörpers, was zu Schwierigkeiten bei der Magnetisierung führt

Magnetisierte Ferritformkörper finden hauptsächlich als magnetisch orientierte Schalen für Statoren von Gleichstrommotoren unter 1 kW Leistung, beispielsweise als Scheibenwischermotoren oder Gebläsemotoren, aber auch bei Haushaltsgeräten, z. B. als Antriebsmotoren für Mischgeräte, Rasierapparate u.dgl. Verwendung. Sie müssen deshalb in erheblichen Stückzahlen hergestellt werden. Dabei fordert die Industrie beste radiale magnetische Orientierung, größtmöglichsten Umfassungswinkel und außerdem gute mechanische Eigenschaften.

Die geforderten Werte sind aber mit den bisherigen Verfahren, auch mit dem Kammerfüllverfahren, nicht erreichbar. Der Grund dafür liegt darin, daß sich beim Pressen zum Endformkörper das Volumen der Preßkammer ändert und damit die Richtung der magnetischen Feldlinien beim Preßvorgang, d. h. bei der Annäherung zwischen Ober- und Unterstempel kontinuierlich verändert wird. Da die Ferritteilchen nach Erreichen eines bestimmten Entwässerungsgrades sich nicht mehr bewegen können, können sie sich dem sich ändernden Magnetfeld nicht mehr anpassen und t>o verbleiben schließlich in einer Orientierung, die nicht die optimale Orientierung darstellt.

Da der Schwund beim Sintern abhängig von der Orientierung der Teilchen ist, kann es bei nicht gleichmäßiger Orientierung zu mechanischen Spannun- hi gen und Rissen kommen, was zu einem erhöhten Ausschuß bei der Herstellung solcher magnetischer Halbschalen führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit denen es möglich ist, bei solchen naßgepreßten Ferritformkörpeni eine günstigere Orientierung der Ferritmagnetteilchen zu erhallen und solche Ferritformkörper mit wesentlich kleinerem technischem Aufwand und unter erheblicher Beschleunigung der Verdichtungsvorgänge zu erzeugen und damit auch zu einer wesentlich wirtschaftlicheren Heretellungsmöglichkeit für solche Ferritformkörper zu kommen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß unter Verwendung einer in ihren Abmessungen dem fertig verdichteten Formkörper entsprechenden Formkammer die Zuführung der Suspension nach Erreichen eines vorbestimmten Wertes des Einfülldrukkes unter Abschluß der Zuführungsleitung beendet und das Volumen des aus Formkammer, abgeschlossener Zuführungsleitung und einem Raum mit verformbarer Begrenzungswand bestehenden Systems verkleinert und dieses System dadurch auf den Enddruck gebracht wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer Formkammer, bei der wenigstens eine Kammerwand Filteröffnungen aufweist und mit einer die Formkammer mit einer Suspension von Masseteilchen über eine Zuführungsleitung unter Druck füllenden Pumpe kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß die Formkammer die Abmessungen des fertig verdichteten Formkörpers aufweist, die Zuführungsleitung mit einem willkürlich betätigbaren Verschlußorgan versehen und eine Druckverstärkervorrichtung vorgesehen ist mit welcher nach dem Schließen des Verschlußorgans bei Erreichen eines vorbestimmten Zuführungsdruckes der Inhalt des Systems aus Formkammer, abgeschlossener Zuführungsleitung und einem Raum mit verformbarer Begrenzungswand unter den Enddruck setzbar ist

Vorzugsweise weist die Druckverstärkervorrichtung eine in einer Wandung des Systems aus Formkammer und Zuführungsleitung vorgesehene Membran auf, die von außen unter Druck setzbar ist Die Membran kann dabei zweckmäßig in einem Hochdruckkörper untergebracht sein, der mit einer mit Druckmittel beaufschlagbaren Zylinder-Kolben-Einheit in Verbindung steht, die es ermöglicht, die Membran nach dem Schließen des Verschlußorgans von außen unter Druck zu setzen und damit den Inhalt des Systems aus Formkammer, nach außen abgeschlossener Zuführungsleitung und dem Raum mit verformbarer Begrenzungswand unter den Enddruck zu setzen.

Die mit Filteröffnungen versehene Wand der Formkammer ist zweckmäßig in einem auf die Formkammer aufsetzbaren verriegelbaren Deckel vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich selbstverständlich in weiterer Ausbildung der Erfindung auch mit mehreren, an die Zuführungsleitung und den Druckverstärker gemeinsam angeschlossenen Formkammern versehen. Will man magnetisierte Ferritformkörper herstellen, so wird man dabei zweckmäßig unterhalb der Formkammer bzw. der Formkammer die Magnetspulen, und zwar in solcher Weise anordnen, daß im Bereich der Formkammer die Magnetisierungsorientierung vorherrscht, die für den betreffenden Formkörper die optimale Orientierung darstellt.

Die Zeichnung zeigt in einer Figur eine schematische Darstellung einer einfachen Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Auf dem Maschinenrahmenteil 1 ist eine magnetische Grundplatte 2 montiert, auf der sich gegebenenfalls einstückig ein Magnetmantel 3 erhebt. Auf der magnetischen Grundplatte 2 sind ferner Unterformen 4 und 5 befestigt, auf denen die Magnetspulen 6 und 7 montiert sind. Am Maschinenteil 8 ist mit Hilfe des Scharniers 9 der Verschlußteil 10 gelenkig gelagert, an welchem der obere Formteil 11 montiert ist. Der Verschlußteil 10 läßt sich dabei durch den Riegel 12 am Maschinenrahmenteil 13 in seiner Verschlußstellung verriegeln. Zwischen den Formteilen 4 und 5 und der Oberform 11 verbleiben Formkammern von denen die beiden Formkammern 14 und 15 aus der Zeichnung entnehmbar sind. Zwischen Oberform 11 und dem Mantel 3 ist eine nichtmagnetische Abdeckplatte 16 vorgesehen. Die obere Wand der Formkammern 14, 15 ist beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel durch Anordnung entsprechender öffnungen als Filter ausgebildet, das mit den Abzugsleitungen 17 bzw. 18 in Verbindung steht, deren Austrittsöffnungen aus dem oberen Formteil 11 aus der Zeichnung nicht ersichtlich sind.

Die Formkammern 14 und 15 werden über Zuleitungskanäle 19, 20 mit der Suspension aus den Formkörpermasseteilchen gespeist. Die beiden Leitungen 19, 20 münden in die Formkammern 14, 15 durch zwei Leitungen aus und stehen am anderen Ende mit einer zentralen Leitung 21 in Verbindung, die von einer Zuführungsleitung 22 gespeist wird. In dieser Zuführungsleitung 22 befindet sich ein Verschlußorgan 23. Außerdem steht die Leitung 21 mit einem Membrankörper 24 in Verbindung, welcher in einem unteren Rahmenteil 25 der Vorrichtung angeordnet ist. Dieser Membrankörper 24 läßt sich allseitig aus einem Druckmittelraum 26 eines Druckverstärkers 27 beaufschlagen, der einen Zweistufenkolben 28 aufweist, dessen Kolben mit größerer Querschnittsfläche über die Zuleitung 29 in Richtung auf den Membrankörper 24 zu mit Druckmitteln beaufschlagt werden kann.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Über das Ventil 23 und die Zuführungsleitung 22 wird die Suspension in das System aus Membrankörper 24, Leitungen 22, 21, 20, 19 und Formkammern 14, 15 mit Hilfe einer nicht gezeichneten Hochdruckpumpe so lange aufgegeben, bis die Hochdruckpumpe praktisch nicht mehr fördert. Dann wird das Verschlußorgan 23 geschlossen. Bei der Einförderung der Suspension füllen sich nicht nur die angegebenen Räume, sondern es tritt bereits eine erhebliche Menge der Suspensionsflüssifkeit über den sich in den Formkammern 14,15 aus den Masseteilchen bildenden Filterkuchen in die Ableitungen 17 bzw. 18 aus. Es erfolgt also bereits in den Formkammern 14 und 15 durch die Zuführung der Suspension unter hohem Druck eine gewisse Verfestigung. Da die Formkammern 14,15 das Volumen und die Form der fertigen Formkörper aufweisen, lassen sich die Magnetspulen 6, 7 so anordnen und einrichten, daß bis zum längstens möglichen Zeitpunkt die in der Suspension beweglichen magnetisierbaren Teilchen sich entsprechend den von den Magnetspulen 6,7 erzeugten Feldlinien ausrichten. Die endgültige Verdichtung erfolgt nach dem Schließen des Verschlußorgans 23 dadurch, daß das ebenfalls mit der Suspension gefüllte Membranorgan 24 allseitig aus dem Raum 26 durch Verschieben des Doppelkolbens 28 allseitig mit Druck beaufschlagt wird, sich dadurch das Volumen des eben beschriebenen Hohlkörpersystems verkleinert und damit die noch verdrängbaren Flüssigkeitsmengen über die sich in den Formkammern 14, 15 ausbildenden Formkörper abgepreßt wird. Mit diesem Prinzip lassen sich Prozentsätze an Feuchtigkeit in der Größenordnung von 8 % und geringer erzielen, wobei die Orientierung der einzelnen Teilchen immer der Orientierung der Feldlinien der Magnetspulen 6, 7 entspricht und durch den Verdichtungsvorgang nicht geändert wird.

Am Ende des Vorganges läßt sich nach Ablassen des Druckes aus dem Druckübersetzer 27 das System praktisch drucklos machen, so daß nunmehr der obere Formteil 11. durch Entriegeln des Verschlußteiles 10 und Anheben desselben entfernt werden kann, wodurch die in den Formkammern 14, 15 befindlichen fertigen Formkörper freiliegen und abgenommen oder ausgestoßen werden können. Letzteres kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man die unteren Formkörper 4,5 in nicht dargestellter Weise anhebbar macht.

Selbstverständlich ist das wiedergegebene blasenförmige Membranorgan 24 nur ein Ausführungsbeispiel. Es ist auch denkbar, lediglich das Leitungssystem 21,22 mit einer einfachen ebenen Membran an geeigneter Stelle abzuschließen und diese Membran über einen Druckverstärker 27 am Ende des Hochdruckeinfüllvorganges unter den letzten Verdichtungsdruck zu setzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zum Naßpressen von magnetisierbaren Ferritformkörpern, bei dem eine Suspension von Masseteilchen unter Druck in eine Formkammer eingefüllt und dabei die Flüssigkeit über ein von einer mit Filteröffnungen versehenen Kammerwand gebildetes Filter abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung einer in ihren Abmessungen dem fertig verdichteten Formkörper entsprechenden Formkammer die Zuführung der Suspension nach Erreichen eines vorbestimmten Wertes des Einfülldruckes unter Abschluß der Zuführungsleitung beendet und das Volumen des aus Formkammer, abgeschlossener Zuführungsleitung und einem Raum mit verformbarer Begrenzungswand bestehenden Systems verkleinert und dieses System dadurch auf Enddruck gebracht wird.

   2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Formkammer, bei der wenigstens eine Kammerwand Filteröffnungen aufweist, und mit einer die Formkammer mit einer Suspension von Masseteilchen über eine Zuführungsleitung unter Druck füllenden Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkammer (14, 15) die Abmessungen des fertig verdichteten Formkörpers aufweist, die Zuführungsleitung mit einem willkürlich betätigbaren Verschlußorgan versehen und eine Druckverstärkervorrichtung (27) vorgesehen ist, mit welcher nach dem Schließen des Verschlußorgans (23) bei Erreichen eines vorbestimmten Zuführungsdruckes der Inhalt des Systems aus Formkammer (14, 15), abgeschlossener Zuführungsleitung (22, 21, 20, 19) und einem Raum mit verformbarer Begrenzungswand (24) unter Enddruck setzbar ist . 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverstärkervorrichtung (27) eine in einer Wandung des Systems aus Formkammer (14, 15) und Zuführungsleitung (22, 21, 20, 19) vorgesehene Membran (24) aufweist, die von außen *o (durch 27) unter Druck setzbar ist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (24) in einem Hochdruckkörper (25) untergebracht ist, der mit einer mit Druckmittel beaufschlagbaren Zylinder-Kolben- « Einheit (27) in Verbindung steht.

   5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Filteröffnungen versehene Wand der Formkammer (14,15) in einem verriegelbaren Deckel (10,11) so vorgesehen ist

   6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch mehrere an die Zuführungsleitung (22) und die Druckverstärkervorrichtung (27) gemeinsam angeschlossene Form- kammern (14,15).

   7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Formkammer(n) (14,15) Magnetspulen (6,7) angeordnet sind. ^ω