DE3805956A1 - Extrusions-formungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Extrusions-Formungseinrichtung für die Anwendung beim Extrudieren eines keramischen Werkstoffs bzw. Materials zur Bildung keramischer Wabenstrukturen.

Die Anwendung von Extrusions-Formungseinrichtungen bzw. Extru­ sions-Formungsschablonen wie z.B. Masken und Ringen, die in bezug auf Mundstücke für das Extrudieren keramischer Werk­ stoffe zur Bildung von Wabenstrukturen stromabwärts angeord­ net sind, ist bekannt. Beispielsweise ist aus der Japanischen Gebrauchsmusteranmeldungs-Offenlegungsschrift 49-8 559 bekannt, daß solche Formungseinrichtungen angewandt werden, um die Au­ ßenwände von Wabenstrukturen, die aus z.B. Keramik-Versätzen, die durch Mundstücke hindurchgehen gelassen werden, herge­ stellt werden, zu formen oder um die Querschnittsgestalt und die Außenmaße von Wabenstrukturen einzustellen.

Diejenigen Oberflächen solcher Extrusions-Formungseinrichtun­ gen, die mit Keramik-Versätzen in Berührung kommen, neigen da­ zu, abgenutzt zu werden. Andererseits müssen die herzustel­ lenden Wabenstrukturen in genauen Abmessungen mit hoher Präzi­ sion geformt werden. Es war infolgedessen notwendig, minde­ stens diejenigen Oberflächen der Extrusions-Formungseinrich­ tungen, die mit Keramik-Versätzen in Berührung kommen, Ober­ flächenbehandlungen wie z.B. Plattieren bzw. Galvanisieren zu unterziehen, um abnutzungsbeständige Oberflächen zu erhalten. Selbst in dem Fall, daß diejenigen Oberflächen der Formungs­ einrichtungen, die mit Keramik-Versätzen in Berührung kommen, zur Verbesserung der Abnutzungsbeständigkeit der Formungsein­ richtungen einer Oberflächenbehandlung wie z.B. Plattieren bzw. Galvanisieren unterzogen werden, genügt die verbesserte Abnutzungsbeständigkeit jedoch nicht immer den Anforderungen, die an die Formungseinrichtungen gestellt werden. Infolgedes­ sen sind seit vielen Jahren Extrusions-Formungseinrichtungen mit einer viel höheren Abnutzungsbeständigkeit verlangt wor­ den.

Wenn Extrusions-Formungseinrichtungen der üblichen Oberflä­ chenbehandlung unterzogen werden, werden die Formungseinrich­ tungen im allgemeinen bei hohen Temperaturen behandelt. Infol­ gedessen treten in den Oberflächen der Formungseinrichtungen, die der Oberflächenbehandlung unterzogen werden, Verformungen bzw. Spannungen auf, wodurch ihre Abmessungen und ihre Präzi­ sion beeinträchtigt werden. Als Ergebnis ist es nachteiliger­ weise erforderlich, die falschen Maße bzw. Abmessungen und die Präzision bzw. Genauigkeit der Formungseinrichtungen zu ändern oder zu verbessern bzw. zu berichtigen. Ein noch größe­ rer Nachteil besteht darin, daß die für die Herstellung der Formungseinrichtungen benötigten Arbeitsstunden durch Oberflä­ chenbehandlungen wie z.B. Plattieren bzw. Galvanisieren ver­ mehrt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Extrusions-For­ mungseinrichtung bereitzustellen, bei der alle Nachteile der bekannten Extrusions-Formungseinrichtung beseitigt sind und die eine viel höhere Abnutzungsbeständigkeit hat, die in ein­ facher Weise verbessert worden ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Extrusions-Formungsein­ richtung für die Anwendung zum Einstellen der Querschnittsge­ stalt und der Außenmaße einer durch Extrudieren gebildeten Wabenstruktur beim Extrudieren eines Keramik-Versatzes, bei der sich auf denjenigen Oberflächen der Formungseinrichtung, die mit dem Versatz in Berührung kommen, durch elektrische Entladung gebildete Überzüge befinden.

Die durch elektrische Entladung gebildeten Überzüge sind vor­ zugsweise aus einem Sintercarbid hergestellt.

Im Rahmen der Erfindung werden durch elektrische Entladung ge­ bildete Überzüge, die vorzugsweise aus einem Sintercarbid wie z.B. Wolframcarbid hergestellt werden und eine Dicke von 10 bis 60 µm haben, auf die Innendurchmesserbereiche der For­ mungseinrichtungen, die bei der Bildung von Wabenstrukturen durch Extrudieren mit Keramik-Versätzen in Berührung kommen, aufgebracht, wodurch eine hohe Abnutzungsbeständigkeit er­ zielt wird, die es möglich macht, daß die Formungseinrichtung für eine Dauer von vielen Stunden angewandt werden kann, ohne daß die Formungseinrichtung gegen andere ausgewechselt wird.

Die Überzüge, die durch elektrische Entladung gebildet werden, haben Diffusionseigenschaften, so daß sie eine starke Binde­ kraft an die Formungseinrichtungen zeigen. Des weiteren kön­ nen die Überzüge, die durch elektrische Entladung gebildet werden, durch die elektrische Entladung mit Leichtigkeit ört­ lich auf die Formungseinrichtungen aufgebracht werden. Solche Überzüge sind infolgedessen für die Extrusions-Formungsein­ richtungen bestens geeignet.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nach­ stehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nä­ her erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittzeichnung, die eine Ausführungsform ei­ nes Extrudermundstücks für die Bildung einer Wabenstruktur, das mit einer erfindungsgemäßen Extrusions-Formungseinrich­ tung ausgestattet ist, erläutert.

Fig. 2 ist eine Schnittzeichnung, die zur Veranschaulichung des Innendurchmesserbereichs der erfindungsgemäßen Extrusions- Formungseinrichtung dient.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehungen zwischen der Menge des extrudierten Keramik-Versatzes und dem Abnutzungsbetrag bei bekannten Extrusions-Formungseinrichtun­ gen und bei erfindungsgemäßen Extrusions-Formungseinrichtun­ gen erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittzeichnung, die eine Ausführungsform ei­ ner mit einer erfindungsgemäßen Extrusions-Formungseinrich­ tung ausgestatteten Extrudermundstückanordnung für die Bil­ dung von Wabenstrukturen durch Extrudieren eines keramischen Werkstoffs bzw. Materials erläutert. Bei der in Fig. 1 gezeig­ ten Ausführungsform weist die Extrudermundstückanordnung 3 für das Extrudieren des keramischen Werkstoffs bzw. Materials ein Extrudermundstück 1 und eine Extrusions-Formungseinrich­ tung 2, die in bezug auf das Extrudermundstück 1 stromabwärts angeordnet ist, auf. Bei diesem Aufbau wird ein Keramik-Ver­ satz in Materialzuführungsöffnungen 4 des Extrudermundstücks 1 eingeführt und durch Schlitze 5 in Form eines Gitters hin­ durchgepreßt, um Zellen einer Wabenstruktur zu bilden. Der Ke­ ramik-Versatz wird dann durch die Extrusions-Formungseinrich­ tung 2 hindurchgepreßt, um Außenwände der Wabenstruktur zu formen und dadurch die Wabenstruktur fertigzustellen.

Als Ergebnis stellt ein Innendurchmesserbereich 6 der Extru­ sions-Formungseinrichtung 2, der mit dem Keramik-Versatz in Berührung kommt, die Querschnittsgestalt der Wabenstruktur und die äußere Gestalt und die Außenmaße der Außenwände ein. Im Rahmen der Erfindung sind auf dem Innendurchmesserbereich durch elektrische Entladung gebildete Überzüge 7 vorgesehen, um die Abnutzungsbeständigkeit des Innendurchmesserbereichs zu verbessern. D.h., der Innendurchmesserbereich 6, der in Fig. 2 im einzelnen gezeigt ist, wird unter Anwendung eines im Handel erhältlichen Geräts für die Beschichtung durch elek­ trische Entladung mit den durch elektrische Entladung gebil­ deten Überzügen 7 versehen, die eine Dicke von 10 bis 60 µm haben. Die Überzüge bestehen vorzugsweise aus einem Sintercar­ bid wie z.B. Wolframcarbid. Als Gerät für die Beschichtung durch elektrische Entladung wird zu diesem Zweck vorzugsweise das Gerät "Electric Discharge Coating Apparatus 720", das von Stanley-IJR hergestellt wird, angewandt. Die Überzüge 7, die durch elektrische Entladung gebildet werden, können in einfa­ cher Weise dadurch gebildet werden, daß in dem Gerät von ei­ ner aus einem Sintercarbid hergestellten Elektrode bei den be­ treffenden Oberflächen der Extrusions-Formungseinrichtung 2 eine elektrische Entladung verursacht wird.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel erläutert.

Ausführungsbeispiel

Es wurden drei Arten von Extrusions-Formungseinrichtungen 2, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, hergestellt, und zwar bekann­ te Formungseinrichtungen, die aus dem ungehärteten Stahl JIS (Japanese Industrial Standard) SKD-61 hergestellt wurden, be­ kannte Formungseinrichtungen, die aus dem ungehärteten Stahl JIS SKD-61 hergestellt wurden und deren Innendurchmesserberei­ che einer Nitrierbehandlung unterzogen wurden, und erfindungs­ gemäße Formungseinrichtungen, die aus dem ungehärteten Stahl JIS SKD-61 hergestellt wurden und deren Innendurchmesserberei­ che mit Überzügen 7 aus Wolframcarbid, die durch elektrische Entladung gebildet wurden, versehen wurden. Die Extrusions- Formungseinrichtungen 2 dieser drei Arten wurden an der Ex­ trusions-Kopfseite einer Extrudiervorrichtung zum Extrudie­ ren von Keramik-Versätzen angebracht und zum tatsächlichen Ex­ trudieren von Keramik-Versätzen verwendet. Die Beziehungen zwischen den Mengen der extrudierten Keramik-Versätze und den Abnutzungsbeträgen an den Innendurchmesserbereichen der For­ mungseinrichtungen wurden gemessen. Die Abnutzungsbeträge wur­ den aus den Differenzen zwischen den Durchmessern vor und nach dem Extrudieren festgelegter Mengen des Keramik-Versat­ zes ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt.

Wie aus den in Fig. 3 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, zeigten die bekannten Formungseinrichtungen, die aus dem un­ gehärteten Stahl JIS SKD-61 hergestellt worden waren, einen Abnutzungsbetrag von 0,2 mm, nachdem Keramik-Versätze in ei­ ner Menge von 20 t durch die Formungseinrichtungen extrudiert worden waren, und selbst die bekannten Formungseinrichtungen, deren Oberflächen an den Innendurchmesserbereichen einer Ni­ trierungsbehandlung unterzogen worden waren, zeigten einen Abnutzungsbetrag von 0,15 mm, nachdem Keramik-Versätze in ei­ ner Menge von 70 t durch die Formungseinrichtungen extrudiert worden waren. Andererseits zeigten die erfindungsgemäßen For­ mungseinrichtungen, die mit Überzügen 7, die durch elektri­ sche Entladung gebildet wurden, versehen worden waren, nur einen Abnutzungsbetrag von 0,05 mm, nachdem Keramik-Versätze in einer Menge von 150 t extrudiert worden waren.

Wie aus der vorstehend beschriebenen Erläuterung ersichtlich ist, zeigen die erfindungsgemäßen Extrusions-Formungseinrich­ tungen wegen des in einfacher Weise durchführbaren Aufbrin­ gens von Überzügen, die durch elektrische Entladung gebildet und vorzugsweise aus einem Sintercarbid wie z.B. Wolframcar­ bid hergestellt werden, auf diejenigen Oberflächen der For­ mungseinrichtungen, die mit den Keramik-Versätzen in Berüh­ rung kommen, eine hohe Abnutzungsbeständigkeit, die es mög­ lich macht, daß mit den Formungseinrichtungen das Extrudieren von Keramik-Versätzen für eine Dauer von vielen Stunden fort­ gesetzt wird, ohne daß die Formungseinrichtungen gegen andere ausgewechselt werden.

Claims (3)

1. Extrusions-Formungseinrichtung für die Anwendung zum Ein­ stellen der Querschnittsgestalt und der Außenmaße einer durch Extrudieren gebildeten Wabenstruktur beim Extrudieren eines Keramik-Versatzes, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf den­ jenigen Oberflächen der Formungseinrichtung (2), die mit dem Versatz in Berührung kommen, durch elektrische Entladung ge­ bildete Überzüge (7) befinden.

2. Extrusions-Formungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die durch elektrische Entladung gebildeten Überzüge (7) aus einem Sintercarbid hergestellt sind.

3. Extrusions-Formungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Sintercarbid Wolframcarbid ist.