DE3327801A1 - Vorrichtung und verfahren zum verdichten von pulvermaterial - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verdichten von Pulvermaterial und insbesondere eine einstellbare Stempel~Geseak~Ai)ordnung für ein Verdichten von Pulver sowie ein Verfahren zum Kompensieren von Täigleichmäßigkeiten des eingefüllten Pulvers i^ einem Gesenkhohlraum der Anordziungo

Stempel-Genenk-Anordnungen für Pulververdichterpressen sind beispielsweise in den US-Patentschriften 3 528 84-0, 3 4-14- 94-0, 3 561 056, 3 574- 892, 3 621 534-, 3 640 654-, 3 669 582, 3 671 157, 3 775 032, 3 8O5 37O₉ 3 822 974-, 4- 053 267 und 4-513 399 beschriebene Insbesondere sind bei Pulververdichterpressen gemäß den US-Patentschriften Nr. 3 328 84-0, 3 34-4· 213, 3 328 84-2, 3 4-14- 94-0, 3 561 054-, 3 726 622, 3 74-1 697, 3 775 032, 3 8O5 370 und 3 822 974-Anordnungen wie Pressen und Werkzeuge für Pressen bekannt, um pulverförmiges Material zu verdichten_o Das pulverförmige Material kann beispielsweise Metallpulver, Ferrit, Glas oder dergleichen sein und wird in diverse Gegenstände verdichtet, beispielsweise in toroidförmige Körper, Wülste, Pellets oder dergleichen_o Bei einer Pulververdichterpresse gemäß vorgenannten Patentschriften werden die Gegenstände in Gesenken mit einem einzigenν oder mit mehreren Hohlräumen ausgebildet, wobei hin- und herbewegliehe Stempel angeordnet sind=, Die Ausbildung der Gegenstände erfolgt durch Verdichtung des pulverförmigen Materials zwischen der Stirnfläche des Stempels und einem Amboß, der über dem Gesenkhohlraum versetzt werden kann, so daß eine Überlappung bzw. Überdeckung des Gesenkhohlraumes stattfindet,=.

Eine Arbeitsstellen-Positioniereinrichtun"·, die einen Teil der Verdicbterpresse bildet, ist winklig oder linear beweglich über der Gesenkplatte gelegen und mit drei separaten oder einstückigen Elementen versehen, einer Pulververtei-

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lereinheit, einem Amboß sowie einem Aufnahmekopf. Die Pulververteilereinheit wird anfangs über dem Gesonkhohlraum positioniert, um diesen mit einer vorbestimmten Menge an Pulvermaterial zu füllen» Die Verteilereinheit wird dann von oberhalb der Arbeitsstellen-Positioniereinrichtung entfernt, und es wird die Amboßeinheit ihrerseits über dem Gesenkhohlraum positioniert und in positionierter Lage festgeklemmt. Der Stempel wird dann im Gesenk nach oben bewegt, so daß das Pulvermaterial zwischen der Endfläche des Stempels und dem Amboß verdichtet wird. Anschließend wird die Verklemmung des Ambosses oberhalb des Gesenkhohlraums gelöst und der Amboß durch den Aufnahmekopf dadurch ausgetauscht, daß eine weitere winklige oder lineare ■bewegung der Arbeitsstellen-Positionieranordnung stattfindet.

Der Stempel wird nach oben versetzt, so daß der verdichtete Gegenstand aus dem Gesenkhohlraum in den Aufnahmekopf ausgestoßen wird, der den Gegenstand zu einr entfernten »Station transportiert oder in alternativer Weise einer Bnrnmelstation zuführt, und zwar durch eine sich anschließende Bewegung der Arbeitsstellen-Positionieranordnung.

Durch Verwendung von standardisierten Stempel-Gesenk-Anordnungen in Form untereinander austauschbarer Werkzeugkapseln, die alle auf dem Pressentisch in einer geeigneten Befesti-

P5 pun&söffnung austauschbar befestigt und darin durch geeignete Mittel wie Befestigungsbolzen gehalten werden können, wobei der Rest der Werkzeugkapsel unterhnlb des Pressentischs vorsteht und der Stempelbetätigungsmechanismus der Presse in geeigneter Weise mit dem Stempelbetätigungsplat-

J-O tenteil der Werkzeugkapsel verbunden ist, int es nach einem Fertigungslauf eines besonderen Teils einfach, die Werkzeugkapsel zu entfernen und diese durch eine andere zwecks Verdichtung eines anderen Teils zu ersetzen. Mit Ausnahme des Gesenks, der Stempel und der Kernstangen, pofern vorhanden, sind alle anderen mechanischen die Werkzeugkapsel bildenden Teile lediglich einem geringen oder k-ünem Verschleiß ausgesetzt. Das Geser.¹ , der Stempel und

die Kern stangen, sofern vorhandene, sind jedoch einer deutlichen Lastbeanspruchung und einem Verschleiß ausgesetzt, was zur Folge hat, daß sie Veränderungen in der Dimension erfahren können, wie ein r>rogressives öffnen bzw. Erweitern der Toleranzen, und daß sie bei anormaler Belastung ohne Reparaturmöglichkeit beschädigt werden oder sogar brechen können_o Es ist mithin für eine Benutzungsperson zweckmäßig, eine Werkzeugkapsel zu schaffen, die auf einfache Weise zerlegt werden kann und ein einfaches Entfernen der Gesenkplatten oder der Gesenkbuchsen, der Stern» pel sowie der Kernstangen ermöglicht, wenn diese verschlissen sind .oder zu Bruch kommen, um eine neue Platte oder Gesenkbuchsen, Stempel sowie Kernstangen zu ersetzen»

Ein oftmals bei einer Fertigung beispielsweise von relativ dünnen und breiten Gegenständen au- verdichtetem Pulvermaterial auftretendes Problem ist die Schaffung einer konstanten Dichte über die gesamte Breite des verdichteten Gegenstands« Ist die Dichte über die gesamte Breite des Gegenstands nicht konstant, können während eines "Brennens" oder Sinterns des Gegenstands in einem Ofen und im Verlauj eines Kühlens nach einem Sintern die durch Schrumpfung des Gegenstands entstandenen inneren Spannungen dazu führen, daß sich der Gegenstand verzieht oder - allgemein gesagt "bananenförmig" wird» Ein derartiges Verziehen, das direkt durch die ungleichmäßige Dichte der verdichteten Pulverteilchen verursacht wird, rührt von einem ungleichmäßigen Füllen des Gesenkhohlraums durch die Pulververteilereinheit her. Die Pulververteilereinheit weist im allgemeinen die Form eines Domes oder Trichters oder Glockenform auf und ist Teil der Arbeitsstellen-Positionieranordnung, wobei die Pulververteilereinheit mit Pulvermaterial aus einem primären Pulvertrichter oder «behälter beliefert wird, und zwar über eine flexible Leitung=, Der Rand oder die Lippe des domförrnigen hohlen Aufbaus, der die Pulververteilereinheit bildet, steht fortwährend in einem Eingriff mit der Oberfläche der Gesenkplatte, und das Innere der Pulverver-

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teilereinheit wird fortwährend bzw. konstant mit Pulvermaterial gefüllt. Bei einer Plazierung über dem Gesenkhohlraum mit einem Stempel in der zurückgezogenen "Füll"-ßtellung fällt eine bestimmte Menge an Pulver aufgrund der Schwerkraft in den Gesenkhohlraum auf der Oberseite der Stempelfläche, und wird die Pulververteilereinheit weg vom Gesenkhohlraum versetzt, wischt der hintere Rand oder die hintere Lippe der Pulververteilereinheit die Oberseite des Pulvermaterial im Gesenkhohlraum auf einem Pegel, der bündig mit der Oberfläche der Gesenkplatte verlaufen soll, so daß eine vorbestimmte Pulvermaterialmenge im ■'"■■>senkhohlraum bleibt, und einen oberen Pulverpegel besitzt, der im Idealfall eben bzw. gleichmäßig in dor gleichen Ebene wie die Oberflächenebene der Gesenkplatte liegt. Die Reibung jedoch zwischen der hinteren Kante oder Lippe der PuIv^rverteilereinheit und den Pulverteilchen im Gesenkhohlraum im Verlauf einer Bewegung der Pulververteilereinheit quer über die Oberseite des Gesenkhohlraums bewirkt in der Tendenz, daß Pulverteilchen im Gesenkhohlraum in der Richtung der Bewegung der Pulververteilereinheit versetzt were ;i, was zur Folge hat, daß die vordere Seite des Gesenkhohlraums dazu neigt, nicht im hinreichenden Maß gefüllt zu werden, während die hintere Seite des Gesenkhohlraums eine Tendenz dahingehend aufweist, über Maße gefüllt zu werden, und daß das Wischen des hinteren Rands oder der hinteren Lippe der Pulververteilereinheit dazu tendiert, daß die Pulverteilchen in der Richtung der Bewegung der Pulververteileinheit geringfügig vorgepackt werden, und dies noch mehr bei der hinteren Seite des Gesenkhohlraums. Me Folge ist, daß bei einer Anordnung des Ambosses über dem Gesenkhohlraum und bei einem weiteren möglichen Reibunprseingriff mit der Fläche des Ambosses, der sich linear in der gleichen Richtung wie die Pulververdichtereinheit bewegt, eine weitere Wanderung der Pulverteilchen von der vorderen Seite des Gesenkhohlraums

J>5 zur hinteren Seite stattfinden kann, was eine zusätzliche Konzentration der Pulverteilchen in Richtung nur hinteren Seite bedeutet. Während eines Verdicbtens des Gegenstands

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-1 längs der sich anschließenden Bewegung der Stempel fläche in Richtung Amboßfläche nach oben, was ein Verdichten eines Gegenstands beispielsweise innerhalb im wesentlichen paralleler Flächen zur Folge hat₉ wird die Dichte des verdichteten Gegenstands bei der hinteren Seite des Gesenkhohlraums größer als bei der vorderen Seite„

Es wurde gefunden, daß ein ungleichmäßiges bzw_o unebenes Füllen des Gesenkhoblraums mit Pulvermaterial kompensiert werden kann, und zwar durch geringfügiges Neigen der Fläche des Stempels in Richtung der vorderen Seite des Gesenkhohlraums. Obgleich der Stempel mit einer Fläche aufgebaut sein kann, die unter einem geringen Winkel liegt, ist ein derartiger Aufbau unzweckmäßig, da ein ungleic" näßiges Füllen des Gesenkhohlraums von einer Reihe von Zwischenreaktionen und unvorhersehbaren variablen Größen abhang^ beispielsweise von der atmosphärischen Feuchtigkeit, von den geringfügigen Veränderungen der Quantität oder Qualität des Bindemittels, welches mit dem Pulver vermischt ist, von Änderungen der Größe der Pulverteilchen, etc_ffiS

Die Erfindung ist eine Zusatzanmeldung zu P 33 04 532.1 und überwindet die Nachteile eines ungleichmäßigen Packens oder Füllens des Gesenkhohiraums in einer Stempel-Gesenk-Anordnung für ein Verdichten von relativ dünnen und breiten Gegenständen, die während eines nachfolgenden Brenn- oder Sintervorgangs nach einem Verdichten einem Verzug ausgesetzt sein können«,

Die Erfindung schafft eine Einstellmöglichkeit für den Stempel, so daß dessen Achse nicht mehr exakt senkrecht zur Ebene der Oberfläche der Gesenkplatte mehr ist, was zur Folge hat, daß während eines Füllens des Gesenkhohlraums und eines nachfolgenden Versetzens der Pulververteilereinheit von oberhalb des Gesenkhohlraums im wesentlichen die gleiche Menge an Pulvermaterial auf die Oberseite der Stempelfläche über die gesamte Breite des Gesenkhoblraums pro Breitenein-

- 9 hext des Gesenkhohlraums fallengelassen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Stempel-Gesenk-Anordnung oder eine Werkzeugkapsel gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Hchnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1, 10

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht mit Darstellung eines unter einem Winkel eingestellten Stempels,

Figuren 4- und S schematische Perspektivan sichten zur Erklärung des Grundprinzips und der Funktion der Erfindung,

Figuren 6 bis 8 schematische Darstellungen einer Reihe von Verfahrensschritten während eines Füllens des Formhohiraums mit Pulver, zwecks Erläuterung der Nachteile des Stands der. Technik,

Fig. 9 eine den Figuren 6 bis 8 ähnliche Ansicht zwecks

Erläuterung des Verdichtungsschrittes, 25

Fig. 10 einen Schnitt durch einen durch die Anordnung der Elemente nach den Figuren 6 bis 9 erhaltenen Gegenstand,

Fig. 11 eine schematische Erläuterung ähnlich der Fig. 8, jedoch mit Darstellung der Erfindung,

Fig. 12 eine der Fig_o 11 ähnliche Ansicht zwecks Erläuterung des Verdichterschrittes, und

Fig. 13 einen Schnitt durch einen nach dem er^indungsgemäßen Verfahren und mit Hilfe einer erfinrlunragoimißen Vor-

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OOL I O U I

-ΙΟΙ richtung verdichteten Gegenstand,

Gemäß Zeichnung und insbesondere gemäß den Figuren 1 und 2 umfaßt eine Stempel-Gesenk-Anordnung 10 oder eine Werkzeugkapsel beispielsweise entsprechend der Anmeldung P 33 04 532.1 eine Gesenkplatte 12 mit einer oberen ebenen Oberfläche 13» Die Gesenkplatte 12 dient zur Befestigung in einer öffnung 14 in einem Tisch 16 einer Pulververdichterpresse (nicht veranschaulicht). Die Gesenkplatte 12 ist mit Hilfe von Senkschrauben 18 gemäß Pig» 1 auf einer Abstandrp latte 20 befestigt, die ihrerseits direkt in einer nicht veranschaulichten Weise an der Oberseite des Tischs 16 über der Öffnung verschraubt oder verklemmt ist» Ein Paar paralleler voneinander beabstandeter Fahrun gs säulen 22, die unter der Abstandsplatte 20 befestigt sind, stützen und führen in verschieblicher Weise eine Stempel-Stützplatte 24 und eine Stempel-Betätigungsplatte 26, die parallel zueinander und voneinander in einem Abstand angeordnet sind* Die Stempelbestätigungsplatte 26 ist mit dem unteren Pressenbär (nicht veranschaulicht) für eine Hin- und Herbewegung mit diesem mechanisch verbunden und steht in einer festen Verbindung zur Stempel-Stützplatte 24, und zwar mit Hilfe von Abstandshaltern, beispielsweise röhrenförmigen Abstandshaltern 28 (nur einer gezeigt) und Schrauben 3O=.

Die Gesenkplatte 12, die beispielsweise aus einem wärmebehandelten Werkzeugstahl oder aus metallischem Karbid bzw. Kohlenstoffmetall gefertigt ist, hat eine Gesenköffnung oder einen Gesenkhohlraum 32, in der bzw. dem ein Stempel 34 in hin- und herbewegbarer Weise angeordnet ist, der einen festen bzw. stabilen Aufbau haben kann, vorzugsweise einen oberen Block oder Einsatz 36 aus besonders hartem Material haben kann, beispielsweise aus Kohlenstoffmetall oder dergleichen, wobei der Block oder der Einsatz 36 eine flache Fläche 37 besitzt, und ferner ein Körperteil 35 vorgesehen ist. Die Gesenkplatte 12 kann anstelle einer direkten Ausbildung einer Gesenköffnung 32 mit einer angepaßten Gesenk-

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büchse aus besonders hartem Material wie einem Karbid versehen sein, die ihrerseits die Gesenköffnung oder den Hohlraum 32 enthält.

Der Stempel 34, der im veranschaulichten Ausführungsbeispiel ein im wesentlichen quadratisches oder rechteckiges Körperteil 35 und einen Einsatz 36 umfaßt, ist in integrierter Weise bzw. einstückig mit einer kreisförmigen Platte 38 ausgebildet, die auf der Oberseite der im allgemeinen zylindrischen röhrenförmigen Stempelbasis 40 verschraubt ist, und zwar durch Sockelkopfschrauben 42. Der untere Abschnitt der Stempelbasis 40 befindet sich, auf der Oberseite einer gespaltenen Einstellbuchse 44 und ist fest mit der Stempel-Stützplatte 24 mit Hilfe einer abgesetzten Haltebuchse 46 verbunden, die mit geringem Spiel (wenn überhaupt) in einer Bohrung 47 in der Stempel-Stützplatte 24 angeordnet ist, wobei eine zentrale Bohrung 48 in der Buchse 46 vorgesehen ist, durch welche das Körperteil 49 einer Schraube 50 mit Spiel verlauft, welche durch eine zentral angeordnete Gewindebohrung 43 durch den unteren Abschnitt der zylindrischen Stempelbasis 40 geschraubt ist. Die Gesenkplatte 12 hat eine zylindrische Aussparung 51, die an ihrer unteren Oberfläche ausgebildet ist, um einen Freiraum um die kreisförmige Stempelplatte 38 zu

2S schaffen, und ps besitzt die Abstandsplatte 20 eine Öffnung 53 um einen Durchgang für die Stempelbasis 40 zu schaffen.

Die Einstellbuchse 44 ist gespalten bzw. geteilt, und zwar längs einer Ebene 54, so daß zwei Buchsen 44a und 44b nn.t entsprechend gewinkelten Flächen 54a bzw. 54b ausgebildet sind, die normalerweise miteinander in einem Eingriff stehen. Die Fläche bzw. Ebene 54 ist unter einem Winkel zur Horizontalebene und senkrecht zur Ebene der Fig. ? gelegen. Eine Horizontal ebene 58 ist willkürlich bzw. beispielhaft in den Figuren 2 und 4 durch die Ebene 56 dargestellt, die an der Verbindungsstelle zwischen der oberen Flache '"6a der ITaIb-

buchse 44a und der unteren Fläche 57 der zylindrischen Stempelbasis 4-0 festgelegt ist. Eine weiterr Horizontalebene 58 v-ird ebenfalls durch die Verbindung zwischen der Endfläche 58b der Halbbuchse 44b und der ringförmigen Oberfläche 59 auf der Oberseite der Stempel-Stützplatte 24- bestimmt. Eine dritte Horizontalebene ist die obere Oberfläche 13 der Gesenkplatte 12, In der in der Fig. 2 gezeigten Stellung ist der Stempel 34· so angeordnet, dal?- seine Mittellinie 60 genau senkrecht verläuft und somit mit der "Vertikalach.se 61 zusammentrifft, die senkrecht zu den Horizontalebenen 58 und 56 und zu der Oberfläche 13 der Gesenkplatte 12 sich erstreckt, wenn zwei Bezugsstellung-Kennzeichnungen zueinander ausgerichtet sind, beispielsweise die eingeritzten Linien 60a und 60b, die auf den Umfangsoberflächen der Halbbuchse 4-4-a und der Halbbuchse 44b angeordnet sind. ·

Bei Konstruktionen, in denen Gegenstände mit Öffnungen durch. Verdichten von Pulver gefertigt werden sollen, umfaßt die Stempel-Gesenkanordnung 10 auch Kernstangen (aus Gründen der Vereinfachung der Beschreibung der Erfindung nicht gezeigt), die fortwährend während einer Hin- und Herbewegung des Stempels 34- stationär gebalten werden und sich durch geeif^nete Bohrungen durch den Stempel erstrecken. Bei Stempel-Gesenk-Anordnungen, bei denen Kernstangen verwendet werden, werden letztere am Ende durch, einen Block 62 abgestützt, der unter der Stempel-Stützplatte 38 gelegen ist. Der Block 62 besitzt einen Hauptkörperabschnitt 64-, der in einer Aussparung 66 in der Stempelbasis frei angeordnet ist und ein Paar diametral entgegengesetzter Arme 70 gemäß den Figuren 1, 2 aufweist, die seitlich durch Seitenschlitze 72 vorstehen, welche in der Wand der röhrenförmigen- Stempelbasis 4-0 ausgebildet sind. Der Kern stangen stützblock 62 ist mithin brückenartig unter der Gesenkplatte 12 mit Hilfe eines Schraubenpaars 74- gemäß Fig. 1 befestigt, welche sich durch senkrecht angeordnete Bohrungen in nächster Nähe des Endes der Arme 70 sowie durch das Innere der röhrenförmigen Abstandshalter 78 erstrecken, wobei das Ende ^iner jeden

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Schraube 74 durch eine geeignete Gewindebohrnng in der Gesenkplatte 12 geschraubt ist. V/ird die Stempel-Stützplatte 24, welche die Stempelbasis 40 abstützt, auf deren Oberseite der Stempel 34 befestigt ist, hin- und herbewegt, bleibt der Kernstangenstützblock 62 stationär.

Ti ei der Erfindung kann die Achse des Stempels 34 in eine Stellung geneigt werden, so daß dessen Längsachse 60 nicht mehr mit einer Vertikalachse 61 zusammenfällt und dessen

-10 Endfläche 37 nicht mehr parallel zu einer Horizontalebene oder zur oberen Oberfläche 13 der G°senkplatte 12 verläuft. Für eine derartige Einstellung wird die Schraube 50 gelöst, und es werden die Einstell-Buchsenhälften 44a und 44b von Hand um einige Grade in entgegengesetzte Richtungen aus der in der Fig. 2 veranschaulichten Bezugsstellung mit den ausgerichteten eingeritzten Linien 60a und 60b in die Stellung gemäß Fig. 3 gedreht, in der die eingeritzten Linien 60a und 60b nicht mehr ausgerichtet sind, und es wird die Schraube SO wieder festgezogen. In der Stellung gemäß Fig. ⁷> vollzieht sich, da die Einstell-Buchsenhälften 44a und 44b um den gleichen Winkelbetrag in entgegengesetzte Richtungen relativ zur Bezugsstellung gedreht worden sind, der Winkel der Neigung der Längsachse 60 des Stempels 3^/+ in der Zeichenebene, wobei die Horizontalebene 5^ in ihrer Originalstellung verbleibt, es wird jedoch die Ebene 56 - gesehen in der Zeichnung - nach links geneigt, was zur Folge hat, daß der Stempel 3^ nach links aus Gründen geneigt wird, die nachfolgend noch beschrieben werden. Die Vertikalacb.se 61 und die Längsachse 60 des Stempels 34 fallen gemäß den

ίΟ Figuren 3 und 5 nicht mehr zusammen, und es werden das Stempel-Stützglied 40 sowie die Halteschraube 40 ebenfalls nach links geneigt.

Die Größe der in den Figuren 3 und 5 gezeigten Neigung ist aus Gründen eines besseren Verständnisses der Erfindung stark übertrieben. Tn Wirklichkeit kann die Großο der Neigung durch dn.ii bloße Mennchonnu^n Vaum wnhrrenorr· ,<en werden,

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sie beträft lediglich einige wenige Gradsekunden. Typischwerweise beträgt der Freiraum zwischen der Wand des Gesenkbohlraums 32 und der Umfangswand des Stempeleinsatzes 36 in etwa 0,025 mra (0,001 in.). Das Neigen der Längsachse 60 des Stempels 34- um eine Größe entsprechend einer Länge von 0,0127 mm (0,0005 in.) wurde aufgrund von Vermachen

so

für ausreichend befunden ,/daß ein unebenes bzw. ungleichmäßiges Füllen des Formhohlraums über der Stempelfläche 37 während eines Verdichtens eines im wesentlichen rechtecki-Ren bzw. quadratischen Gegenstandes oder Werkstückes mit einer Breite von ca. 13 mm (0, 5 Inch) md einer Dicke von ca. 1,55 mm (0,060 Inch) (nach einen Verdichten) kompensiert wird.

Gemäß den Figuren 4 und 5 wird die Ebene 5^ des Eingriffs der Flächen 54a und 54b der Buchsenhälften 44a bzw. 44b und folglich die Richtung, in der eine weitere Einstellung die Längsachse 60 des Stempels 3^ neigt, bestimmt durch manuelles Drehen der beiden Buchsenhälften 44a und 44b als eine Einheit, wobei die eingeritzten Indexlinien 60a und 60b ausgerichtet bleiben. Sowie die Richtung der Neigung auf diese Weise festgelegt ist, werden die Buchsenhälften 44a und 44b in entgegengesetzte Richtungen in gleichen Winkelabständen gedreht, so daß die Ebene 56 der oberen Fläche 56a der Buchsenhälfte 44a um eine geeignete Größe geneigt wird, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, mit dem Ergebnis, daß der Winkel zwischen der Längsachse 60 des Stempels 34 und der Horizontalebene 58 eine Funktion der entgegengesetzten Winkelverschiebungen der Drehung der Buchsenhälften 44a und 44b ist.

Obgleich unendlich bzw. sehr klein, wurde gefunden, daß die Einstellung, welche durch die geteilte Einstellbuchse 44 geschaffen wird, vollkommen ausreichend ist, um das schematisch veranschaulichte und in übertriebener Weise in den Figuren 6 bis 10 gezeigte Problem zu überwinden. Die Gesenkplatte 12, welche den Gesenkhohlraum 32 gemäß Fig. 6

aufweist, besitzt eine obere Oberfläche 13, die im wesentlichen in einer Horizontalebene oder mit anderen Worten parallel zur Ebene 58 gemäß den Figuren 2 bis 5 und zur Ebene 56 p;emäß den Figuren 2 und 4 liegt. In einer Stellung der Arbeitsstellen-Positioniereinrichtung (nicht veranschaulicht) ist eine Pulververteilereinheit 84 über dem Gesenkhohlraum 32 positioniert, wobei die flache Stirnfläche 37 des Stempels 34- in eine geeignete Stellung entsprechend der Füllstellung des Gesenkhohlraums zurückgezogen ist. Die Pulververteilereinheit 34- ist in Form einer bodenseitig offenen Umhüllung ausgebildet, die mit Pulverteilchen 86 gefüllt ist, welche im allgemeinen mit einer geringfügigen Menge eines Bindemittels vermischt sind, wobei die Zuführung durch Schwerkraft aus einem Pulvermaterialtrichter (nicht veranschaulicht) erfolgt. Der untere Rand oder die untere Lippe 88 der Pulververteilereinheit 84 ist fortwährend in einem Gleiteingriff mit der Oberfläche 13 der Gesenkplatte 12. In der in Fig. 6 schematisch veranschaulichten Stellung füllen die Pulverteilchen 86, die das Innere der Pulververteilereinheit 84 füllen, auch den Gesenkhohlraum 32. Folglich wird die Pulververteilereinheit 84 linear oder bogenförmig beispielsweise in eine Richtung versetzt, die durch den Pfeil gemäß Fig. angegeben ist, so daß der hintere Rand oder die hintere Lippe 88a der Pulververteilereinheit 84 die Oberfläche der Menge der Pulverteilchen in dem Gesenkhohlraum 32 relativ eben und relativ bündig mit der Oberfläche 13 der Gesenkplatte 12 wischt. Da jedoch die vordere Ecke 88b des hinteren Rands 88a der Pulververteilereinheit 84 die Pulverteilchen an der Oberfläche der Menge der Pulverteilchen 86 im Gesenkhohlraum 32 in der Richtung der Versetzung der Pulververteil ereinheit 84 stößt bzw. drängt und gegenseitige Reibungsreaktion zwischen den sich bewegenden Pulverteilchen, die noch im Innern der Verteil er einheit 84 enthalten sind, und den stationären Pulverteilchen an der Oberfläche der Pu]vermenge im Gesenkhobüraum 3? auftritt, verstärkt durch die Klebrigkeit des F'dndemitte.l r>, neigt der

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Pegel der Pul verteil chen 86 im Gesenkhohlrnimi yP daß or sich wie bei 90 gezeigt neigt, und zwar infolge der Neigung der Pulverteilchen, die fester jrogressiv in Richtung der hinteren oder rechten Seite 92 des Gesenkhohlraum 32 zusammengepackt sind. Wird die Pulververteilereinheit 84· vollständig weg von der Oberseite des Gesenkhohlraums 32 gemäß Fig. 8 versetzt, werden folglich quantitativ mehr Pulverteilchen 86 über der Fläche 37 des Stempels 3^ an der hintere Seite 92 als an der vorderen oder linken Seite 94 des Gesenkhohlraums angeordnet. Dieser Effekt, der in Fig. 8 durch den schrägen Pegel 90 der Oberfläche der Pulverteilchen 86 im Gesenkhohlraum 32 willkürlich veranschaulicht ist, bewirkt, daß die Menge der Pulverteilchen 86 im Gesenkhohlraum 32 an der binteren Seite 92 dicker als an der vorderen Seite 94 des Gesenkhohlraums wird.

Während einer Verdichtung der Menge der Pulverteilchen 86 im Gesenkhohlraum 32 zwischen der Stempelstirnfläche 37 und der Fläche 96 eines Ambosses 9^, der anschließend über dem Gesenkhohlraum gemäß Fig. 9 angeordnet wird, nimmt die Dichte des verdichteten Gegenstandes 100 vom Abschnitt entsprechend der vorderen Seite 94- des Gesenkhohlraums 32 zur hinteren Gesenkhohlraumseite 92 progressiv zu. Während eines Brennens des Gegenstands 100 in einem Sinterofen und während eines nach dem Sintern erfolgenden Kühlens bewirken die inneren Spannungen, denen der Gegenstand ausgesetzt ist, daß der Gegenstand 100 sich verzieht oder krümmt, wie dies schematisch in übertriebener Weise in Fig. 10 gp~ zeigt ist.

Wie in Fig. 11 veranschaulicht, in der ebenfalls in stark übertriebener Weise die Achse 60 des Stempels 34- derart geneigt ist, daß die Stirnfläche 37 des Stempels in einem V/inkel zur Ebene der Oberfläche 13 der Gesenkplatte 12 gelegen ist, neigt der Schrubb- bzw. Scheuereffekt der hinteren Kante oder Lippe 88a der Pulververteilereinheit 84·

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dazu, den Gesenkhohlraum 32 auf einen Pegel 90 zu füllen, der ebenfalls eine Neigung aufweist, anstatt parallel zur Ebf>ne der oberen Oberfläche 13 der Gesenkplatte 1? zu nein, so daß durch ein genaues Einstellen der Neigung des Stempels ⁷A zwecks Anordnung der Stempel fläche 37 parallel zum Pegel 90 des in den Gesenkhohlraum 32 eingefüllten Pulvers gemäß Fig. 1 die Dichte des verdichteten Gegenstands 100 gemäß den Figuren 12 und 13 im wesentlichen gleich über die gesamte Breite des Gegenstands wird. Während des Verdicbtungs-Vorgangs gemäß Fig. 12 neigt die Stempelfläche 37 im Hinblick auf die durch den Mechanismus zum Betätigen des Pressenstempeis hervorgerufenen hohen Verdicht "ing skräf te und infolge der relativen Länge der Stempelanordnung und der elastischen Biegung der verschiedenen Einzelelemente insbesondere des Stempelbetätigungsmechanismus und des Stempelhalters, dazu, daß die Stempelfläche 37 in die andere Richtung wackelt bzw. schüttelt und parallel zur Fläche 96 des Ambosses 98 am Ende des Hubes des Stempels 34· wird, der den Gegenstand 100 im Gesenkhohlraum 32 zwischen der Stempelfläche 37 und der Amboßfläche 96 verdichtet. Im Ergebnis wird bei geeigneter Neigung der Längsachse 60 des Stempels 3^- die Dichte der Pulvertei]chen im verdichteten Gegenstand 100 über die gesamte Breite des Gegenstands im wesentlichen konstant, und es wird der Gegenstand 100 nach einem Sintern oder Brennen und Kühlen im wesentlichen gerade, wie dies in Fig. 13 gezeigt ist.

Die Größe der Neigung der Längsachse 60 des Stempels 34 sowie die Richtung der Neigung werden experimentell dadurch bestimmt, daß eine kleine Menge verdichteter Gegenstände nach ,jeder Einrichtung bz\i)„ Einzelherstellung gefahren, die Menge der Gegenstände gesintert und die Geradlinigkeit der Gegenstände gemessen wird, bis die beste Ausführungsform erzielt ist.

Obgle:icb dia zugrundeliegenden T)Im on ei. on on w:i ο vorstehend erwiihnl, sehr klein und innerhalb dor ί/pi öl rpume licn-en,

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die bei einer Stempel-Gesenk-Anordnung auftreten, welche - wie ebenfalls bereits erwähnt - in der Zeichnung stark übertrieben sind, kann es für bestimmte Betriebsfälle erforderlich sein, in denen eine größere Kompensation erforderlich ist, um die Spielräume geringfügig von den in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen zu öffnen, und zwar in einer oder zwei Größenordnungen, die Bohrung

im Gesenk 12, welche den Gesenkhohlraum 32 auf der Oberseite der Fläche 37 des Stempels 34- b.ildet, in einer Weise herzustellen, daß eine geringe Neigung oder Schräge bei ihrem Abschnitt unter dem Gesenkhohlraum entsteht, wobei der Stempel sich in der Füllstellung befindet, so daß eine Neigung des Stempels 34- jenseits der Grenzen eingerichtet bzw. angepaßt wird, die innerhalb der üblichen Spielräume oder Toleranzen der Anordnung erlaubt sind.

Claims (1)

1. PATENTANWÄLTE KÖSTER & HANKE

   LEOPOLDSTRASSE 77 · D-8000 MÜNCHEN 40

   München, den -2, Rug. 1983

   H 1025 Hk/Ri

   PTX-Pentronix, Inc. Cicotte Avenue, Lincoln Park, Michigan 4-8146, U.S.A.

   Vorrichtung und Verfahren zum Verdichten vcvj Pulvermaterial

   Patentansprüche

   /1.)Stempel-Gesenk-Anordnung für eine Pulververdichterpresse, mit einer Gesenkplatte, welche eine obere Oberfläche und zumindest eine durchgehende Bohrung aufweist,

   ^⁰ einem Stempel, dessen eines Ende verschieblich in der Bohrung der Gesenkplatte angeordnet ist und der eine Stirnfläche aufweist, die normalerweise im wesentlichen parallel zur oberen Oberfläche der Gesenkplatte verläuft, einer Stempelbasis, einer hin- und herbeweglichen Platte, welche die Sterapelbasis abstützt, und mit einer Einrichtung für eine Hin- und Herbewegung der Platte, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung zwischen der Stempelbasis(40) und der Platte für ein einstellbares Neigen des Stempels (34) vorgesehen ist, um die Stempelstirnfläche nicht pnrallel zur oberen Oberfläche der Gesenkplatte (12) anzuordnen.

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   in der Gesenkplatte gelegen Ist und der eine Stirnfläche aufweist, welche normalerweise im wesentlichen parallel zu der oberen Oberfläche der Gesenkplatte verläuft, einer Stempelbasis, einer hin- und hergehenden Platte, welche die Stempelbasis abstützt, und einer Einrichtung für ein Hin- und Herbewepen der Platte, dadurch gekennzeichnet, '^ß der Stempel (3^0 iⁿ einstellbarer Weise geneigt wird, um die Stempelfläche nicht parallel zu der oberen Oberfläche der Gesenkplatte (12) anzuordnen.

   6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch r. e k e η η zeichnet, daß die Stempelfläche so geneigt wird, daß sie im wesentlichen parallel zum Oberflächenpepel des Pulvermaterials verläuft, welches in der "Bohrung verteilt ist, wenn die Stempelstirnfläche unter der oberen Oberfläche der Gesenkplatte angeordnet ist.

   2o Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum ein stellbaren Neigen des Stempels (34-) ein Ein stellglied um-= faßt, welches zwischen der Platte und der Stempelbasis (A-O) gelegen ist und parallele Stirnflächen aufweist sowie aus zwei Teilen mit einer gemeinsamen Oberfläche als Verbindungsstelle aufgebaut ,ist, welch© in einer Ebene unter einem Winkel zu den parallelen Stirnflächen verläuft, wobei die beiden -Teile relativ zueinnn= der um eine gemeinsame Achse an der Oberfläche der Verbindungsstelle unabhängig gedreht werden könn©, um eine der Stirnflächen relativ zu der anderen zu neigen_o

   Anordnung" nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ■=■ zeichnet, daß das Einstellglied in Form einer zylindrischen Buchse (44) ausgebildet ist, welche längs der geneigten Oberfläche der Verbindungsstelle geteilt ist₉ wobei jedes Teil (44a, 44b) eine Bezugskennzeichnung an der Oberfläche der Verbindungsstelle besitzt, um die Große der Drehung des einen Teils relativ zum anderen anzuzeigen_o

   Anordnung nach Anspruch 3₅ dadurch g e k e η η ■= zeichnet, daß die Richtung der Neigung den Stempels (34) durch gleichzeitiges Drehen der beiden Teile des Einstellgliedes festgelegt ist, um die Oberfläche der Verbindungsstelle winklig zu positionieren, und daß die Größe der Neigung des Stempels (34) durch entgegengesetztes Drehen der beiden Teile in gleicher Größe festgelegt istο

   5ο Verfahren zum Kompensieren eines ungleicbn^ßiRen bzwο unebenen Füllens eines Formhohlraums in einer Stempel-Gesenk-Anordnung für eine Pulververdichterprisse, mit einer Gesenkplatte, welche eine obere Oberfläche und zumindest eine durchgehende Bohrung aufweist, einem Stempel, dessen eines Ende verschieblieh in der Bohrung