DE3828939A1 - Sintermaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine automatische Sintermaschine, die Mittel besitzt, die geeignet sind, das Kühlen der Form vorzunehmen, und die den Platten zugeordnet sind, welche die eigentliche Sinterung durchführen und be­ wirken. Die Maschine ist mit Einrichtungen versehen, welche die Formen automatisch zu den Heizplatten und anschließend, am Ende des Zyklus, zu den Kühlplatten vorfördern. Die Ma­ schine wird gesteuert und kontrolliert von elektronischen Einrichtungen, welche die verschiedenen Funktionen leiten und beherrschen, und ist zum Feststellen der Temperatur der Form mit einem optischen Pyrometer versehen, der mit der beweglichen Platte verbunden ist, derart, daß er immer einwandfrei zentriert bleibt, unabhängig von den Verstell­ bewegungen der Platte, die auf die Verringerung des Volumens des zu sinternden Materials zurückgehen.

Es sind Sintermaschinen bekannt, die im wesentlichen aus einer Presse bestehen, in die die Form mit dem zu sinternden Material eingeführt wird und die mit Mitteln versehen ist, die zum Beheizen der Platten, welche die Form zusammenpressen, dienen, derart, daß sie diese Platten auf die für die Sinter­ operation gewünschten Temperaturen bringen.

Die bekannten Sintermaschinen, die im wesentlichen mit einem einzigen Paar von Platten versehen sind, haben den Nachteil daß es am Ende des Sinterungszyklus notwendig ist, immer einige Minuten zu warten, damit die Form abkühlt, bevor sie entfernt werden kann, da andernfalls das Enderzeugnis zahlreiche Fehler aufweisen könnte.

Zusätzlich zu dem großen Zeitverlust haben die bekannten Anordnungen auch noch einen recht hohen Energieverbrauch, da zunächst die Form und demzufolge die entsprechenden Träger- und Kompressionsplatten auf eine hohe Temperatur gebracht werden müssen und dann die Abkühlung vorgenommen werden muß, wobei demzufolge ein guter Teil der entwickelten Wärme verloren geht, die für die nachfolgende Sinterung erneut erzeugt werden muß.

Im übrigen ist die erzielte Temperatur ein kritischer Faktor beim Erzielen eines guten Resultates, so daß es notwendig ist, sie mit größter Sorgfalt festzustellen und zu ermitteln. Zu diesem Zweck werden im allgemeinen optische Pyrometer verwendet, die in ihrer Lage entlang einem feststehenden Träger einstellbar und feststellbar sind.

Ein anderer Nachteil der bekannten Maschinen besteht darin, wie bereits erwähnt, daß das der Sinterung unterworfene Material wesentliche Verringerungen des Volumens erfährt, das hierbei etwa auf ein Fünftel des ursprünglichen Volumens verringert wird, woraus sich ergibt, daß es schwierig ist, die Temperaturänderungen genau zu verfolgen und zu steuern, wenn man von einem festen Pyrometer Gebrauch macht.

Um die obigen Nachteile zu vermeiden, schlägt die vorliegende Erfindung eine Sintermaschine vor, die mit einem Paar von Kühlplatten zum Kühlen der Form versehen ist, die mit Heiz­ und Sinterplatten versehen ist, wobei zusätzlich noch Mittel zur Halterung des Pyrometers vorgesehen sind, die zusammen mit der Form selbst beweglich sind.

Die erfindungsgemäße Sintermaschine enthält demzufolge folgen­ de Teile:

• a) ein Paar von Heizplatten, die zum Verpressen und Beheizen des zu sinternden Materials dienen;
• b) ein stromabwärts von dem vorerwähnten Paar angeordnetes Paar von Kühlplatten, die zum Kühlen der Form dienen;
• c) Fördermittel, die dazu dienen, eine Reihe von Formen nacheinander in Stellungen zu überführen, in denen sie jeweils den Paaren von Heiz- und Kühlplatten gegenüber­ liegen;
• d) elektronische Einrichtungen, die zum Kontrollieren und Steuern der Apparatur bzw. Anordnung bzw. deren Teilen dienen.

Die oben erwähnte und beschriebene Maschine ist somit zusätz­ lich noch mit einem Förderer vervollständigt, der die Formen nacheinander in die Stellungen bringt, in denen sie der Heiz- und Sinterungsstation und anschließend der Kühlstation gegenüberliegen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Ansicht einer Einzelheit gemäß der vorliegenden Erfindung, in der die Vorrich­ tungen zum automatischen Einführen der Form und die Heizplatten gezeigt sind;

Fig. 2 die Seitenansicht der Maschine gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von derjenigen der Fig. 1 entgegen­ gesetzten Seite, in Teildarstellung, wobei die Vorrichtung für den Transport der Form und die Kühlplatte gezeigt sind;

Fig. 3 das hydraulische Schema des Kühlkreises bei einer Maschine gemäß vorliegender Erfindung.

Die erfindungsgemäße Maschine besteht im wesentlichen aus einer ölhydraulischen Presse, die geeignet ist, das zu sin­ ternde Material zu komprimieren, das in einer geeigneten Form untergebracht ist, die Maschine enthält weiter Mittel zum Beheizen der Form während des Verpressens, Mittel zum Kühlen der Form nach Beendigung des Sintervorgangs und elek­ tronische Mittel zum Steuern und Kontrollieren der verschiede­ nen Apparaturen der Vorrichtung.

Im besonderen enthält die Maschine gemäß vorliegender Er­ findung ein Gestell oder Gehäuse 1 zur Halterung einer Gruppe von feststehenden Platten 2 und einer Gruppe von beweglichen Platten 3, die an einem Träger 4 befestigt sind, der seinerseits an der Stange 5 eines ölhydraulischen Kolben- Zylinder-Aggregats befestigt ist, das durch hier nicht weiter beschriebene Mittel an sich bekannter Art betätigt wird.

Die Gruppen von Platten 2 und 3 führen einerseits die Kom­ pression des zu sinternden Materials aus, andererseits be­ wirken sie auch dessen Beheizung. Stromabwärts von den Gruppen 2 und 3 befinden sich Platten 6 und 7, von denen die eine fest und die andere beweglich ist, die zum Kühlen der Formen dienen, die man mit Hilfe eines Fördermittels oder einer Fördereinrichtung 8 vorlaufen läßt.

Im besonderen sind die Gruppen von Platten 2 und 3, die im folgenden als "Heizplatten" bezeichnet werden, jeweils durch eine äußere Platte 9 aus versilbertem Kupfer (mit Silber bekleidetem Kupfer) gebildet, an der eine Platte 10 befestigt ist, die im allgemeinen aus Graphit besteht und die in Berührung mit einer weiteren hinteren Platte 11 steht, die "Elektrodenplatte" benannt wird.

Mit der Platte 9 sind Leitungen 12 verbunden, die mit einem Transformator oder Umformer für die Zuführung des elektri­ schen Stromes verbunden sind, der zum Beheizen der Form notwendig ist.

Wenn die Form zwischen den Platten zusammengepreßt wird, wird der elektrische Stromkreis geschlossen, wodurch der Durchgang des elektrischen Stromes ermöglicht wird, der das Beheizen durch Induktion bewirkt.

Die Elektrodenplatte besitzt an der Oberfläche, mit der sie an der Platte 10 anliegt, eine Reihe von Nuten oder Einfräsungen, welche die Kontaktfläche verringern, derart, daß der Durchtritt der erforderlichen Strommenge ermöglicht und gleichzeitig die Übertragung von Wärme, die verloren gehen könnte, begrenzt und verringert wird.

Die Zwischenschaltung der Platte aus Graphit 10 ist notwendig, da, wenn die Elektrodenplatte sich direkt auf der Platte 9 abstützen würde, die mit Hilfe eines geeigneten Kühlkreis­ laufs auf einer niedrigen Temperatur gehalten wird, ein schneller Verbrauch dieser Platte in den den Kontaktflächen entsprechenden Bereichen verursacht werden würde, wobei auf diese Weise der Durchtritt des Stroms in nicht annehm­ barer Weise und in nicht akzeptierbarem Umfang behindert werden würde, insbesondere jedesmal, wenn es notwendig ist, die Elektrodenplatte zu ersetzen.

Am Träger 4 der Gruppe von beweglichen Platten 3 ist auch noch ein Träger 13 eines optischen Pyrometers 14 befestigt, der entlang eines Paars von rohrförmigen Führungen 15 od. dgl. gleiten kann, die am oberen Teil des Gestells 1 vorgesehen sind. Unten ist am Träger oder Gehäuse 1 eine Führung mit einem Paar von Seitenwänden 16 vorgesehen, die unten einen nach innen gerichten Haken oder eine entsprechende Leiste aufweisen, in die die Formträger eingreifen bzw. eingesetzt sind, wie weiter unten beschrieben werden wird.

Ein Sauggebläse oder Extraktor 17 ist an der Oberseite des Aufbaus oder Gestells angebracht, um die während des Sinterns erzeugten Dämpfe zu entfernen und abzuführen.

Wie bereits ausgeführt, sind Kühlplatten stromabwärts - wenn man die Bewegungsrichtung beim Vorwärtsfördern der Formen betrachtet - von den Heizplatten angeordnet. Von diesen ist die erste Kühlplatte 6 am Aufbau bzw. Gestell der Maschine befestigt, während die zweite Kühlplatte 7 durch ein ölhydraulisches System angetrieben wird, das dem­ jenigen ähnlich ist, mit dessen Hilfe die Bewegungen der Platten 3 gesteuert werden.

Durch beide Platten 6 und 7 verläuft ein Kreis, in dem das Kühlmedium zirkuliert.

Zwischen den beiden Plattengruppen ist unten die Förder­ vorrichtung 8 angeordnet, die im wesentlichen aus einem Förderer nach Art eines Band- oder Rollenförderers besteht, der aus einer Mehrzahl von Leisten 18 zusammengesetzt ist, die an ihren Enden an einem Paar von Mitnehmerketten 19 befestigt sind.

Im ersten Abschnitt der Bahn (Fig. 1) sind oberhalb der vorgesehen. Dieser wird in der Ebene der Fördervorrichtung 8 zwischen zwei Stäbe oder Leisten 18 eingefügt, die ihn vorlaufen lassen entlang den Führungen 20. In der Nähe des Endabschnitts der Führungen 20 befindet sich ein Mikrounter­ brecher 22, der durch den Formträger betätigt wird.

Die Endstellung der Laufbahn der Gruppe von beweglichen Platten 3 wird mit Hilfe eines Mikrounterbrechers einge­ stellt und bestimmt bzw. reguliert, derart, daß dann, wenn die Platte geöffnet ist, die am Träger des Pyrometers be­ festigten Führungen 16 sich genau an den Stellen befinden, die der Bahn des Formträgers 21 gegenüberliegen. Dieser letztere besitzt oben ein Paar von Laufschienen oder Vor­ sprüngen 23, die sich zwischen die Führungen 16 einfügen und auf den Leisten aufliegen.

Auf diese Weise wird das Vorlaufen der Plattengruppe 3, auch das Verstellen des Trägers 13 und des Formträgers 21 be­ wirkt.

Dieser letztere weist oben eine Bohrung 24 auf, die, wenn der Formträger zwischen die Führungen 16 eingefügt wird, sich genau unterhalb des Lesers des Pyrometers befindet, der auf diese Weise in der Lage ist, die Formtemperatur abzulesen.

Auf diese Weise wird eine einwandfreie Zentrierung des Pyro­ meters gegenüber der Form zu jedem Augenblick gewährleistet, unabhängig von den Verstellbewegungen, die die Gruppe von Platten 3 ausführen mag infolge der Kompression, die beim Material während des Sinterns festzustellen ist. Der für das Beheizen der Gruppen von Platten 2 und 3 notwendige Strom wird durch einen Drei-Phasen-Transformator mit Gleich­ richter-Dioden, mit SCR-Dioden, für die Regulierung der Strom-Zuspeisung zum Primärteil und mit einem Kühlkreislauf geliefert.

Alle obigen Vorrichtungen sind bereits bekannt oder in anderen Anmeldungen derselben Anmelderin beschrieben, weswegen sie hier nicht mit Einzelheiten beschrieben werden.

Der Kühlkreis kühlt, außer den Platten 6 und 7, auch noch andere Teile der Maschine. Fig. 3 zeigt das Schema dieses Kreislaufs, der eine Anzahl von getrennten, separaten Ab­ zweigungen besitzt, die mit einer einzigen Regeleinrichtung verbunden sind, die insgesamt mit 25 bezeichnet ist. In jedem Zweig sind Mittel 26 zum Feststellen der Temperatur der Kühlflüssigkeit und Mittel 27 vorgesehen, die den Auslaß drosseln können, um den Fluß des Mediums zu regulieren.

Der Zweig 36 des Kühlkreises kühlt die beweglichen Platten 3, während ein zweiter Zweig den Teil 28 enthält, der die feststehenden Platten 3 kühlt, und ein anderer Teil 29 dieses Kreises kühlt das Gehäuse in den Bereichen, die in der Nach­ barschaft des Transformators oder Umformers liegen, die bestrebt sind, sich durch Induktion zu erwärmen.

Ein dritter Zweig 30 des Kreises ist zum Kühlen der Platten 6 und 7 bestimmt und ein Wärmeaustauscher 31 ist in geeig­ neter Weise mit diesem verbunden.

Der letzte Zweig 32 des Kreises kühlt die SCR-Dioden 33, die am Primärteil des Transformators vorgesehen sind, und kühlt den Transformator oder Umformer 34 und die Führungen 15 des Pyrometers.

Ein Strömungsschalter 35 ist in den Kreislauf für den Wasser­ eintritt und zum Abführen des Wassers zum Regulator 25 einge­ schaltet.

Die Maschine wirkt folgenderweise:

Auf der Fördervorrichtung 8 wird eine Reihe von Formträgern abgelegt, jeder mit einer entsprechenden Form, wobei diese Formträger auf der Laufbahn zwischen den Leisten 18 aufgelegt werden.

Sobald die Maschine in Gang gesetzt wird, läuft die Förder­ vorrichtung vor, wobei sie den ersten der Formträger vor­ schiebt, damit er in die Führungen 16 eingefügt wird, bis er zwischen die Platten 2 und 3 gelangt.

Diese Situation wird vom Mikroschalter 22 festgestellt, der dann, wenn die Stellung durch den Formträger erreicht worden ist, den Platten 3 das Signal für das Vorlaufen er­ teilt. Diese schieben die Form gegen die feststehenden Platten 2 vor, wobei sie den Speisestromkreis schließen und den Durchgang des Stroms ermöglichen, der durch Induktion sowohl die Elektrodenplatte wie die Form erhitzt und erwärmt. Die Temperatur wird ständig vom Pyrometer 14 festgestellt, der entsprechende Impulse einem Kontrollrechner mitteilt, der als Folge dessen auf die Dioden SCR 33 einwirkt, um den Durchtritt des Stroms und demzufolge die Erwärmung der Form zu regulieren.

In dem Maße, in dem das Sintern vorangeht, komprimiert sich das Material im Inneren der Form, und die Gruppe von beweg­ lichen Platten läuft vor, wobei sie den Pyrometer mit sich nimmt, der einwandfrei auf der Form zentriert verbleibt.

Am Ende der Operation gehen die Platten 3 zurück, und der Rechner oder Computer gibt der Fördervorrichtung das Signal, vorzulaufen. Die erste Form wird bis zu den Platten 6 und 7 vorgeschoben, während die zweite Form um einen Schritt vorläuft und hierbei zwischen die Heizplatten gelangt.

An dieser Stelle beginnt der Zyklus von neuem, mit einer neuen Sinterungsphase, wenn die Platten 6 und 7 die vorher­ gegangene Form kühlen.

Die Verwendung von zwei Stationen - eine Sinterstation und eine Kühlstation - gestattet es, die Operation viel schneller durchzuführen und ermöglicht eine beachtliche Energieerspar­ nis.

In der Tat muß die Temperatur, bevor die Form entfernt wird, von etwa 800° auf ca. 300-400° herabgesenkt werden, und dies macht es notwendig, daß eine beachtliche Menge der erzeugten Wärme verloren geht und daß die Maschine für die zum Kühlen notwendige Zeit stillsteht.

Mit der vorliegenden Lösung hingegen können die Elektroden­ platten auf hoher Temperatur gehalten werden, und man kann sogleich mit einem neuen Sinterungszyklus beginnen in der Zeit, in der die vorhergegangene Form in der darauffolgenden Station gekühlt wird.

Ein Fachmann auf dem hier in Frage stehenden Gebiet kann dabei verschiedene Änderungen und Varianten vorsehen, die jedoch alle noch innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen.

Claims (5)

1. Automatische Sintermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Teile enthält:

• a) ein Paar von Heizplatten (2, 3), die zum Verpressen und Beheizen des zu sinternden Materials dienen;
• b) ein stromabwärts von dem vorerwähnten Paar angeord­ netes Paar von Kühlplatten (6, 7), die zum Kühlen der Form dienen;
• c) Fördermittel (8), die dazu dienen, eine Reihe von Formen nacheinander in Stellungen zu überführen, in denen sie jeweils den Paaren von Heiz- und Kühl­ platten (2, 3, 6, 7) gegenüberliegen;
• d) elektronische Einrichtungen, die zum Kontrollieren und Steuern der Apparatur bzw. Anordnung bzw. deren Teilen dienen.

2. Sintermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatten (2, 3) jeweils eine Platte (9) aus ver­ silbertem Kupfer, eine Zwischenplatte oder Zusatzplatte (10) aus einem anderen Material z. B. Graphit, und eine an dieser letzteren befestigte Elektrodenplatte (11) be­ sitzen, die Nuten oder Einfräsungen zum Begrenzen bzw. Ver­ kleinern der Kontaktfläche mit der Zwischen- oder Zusatz­ platte aufweist, um auf diese Weise den Durchtritt des er­ forderlichen Stromes zu ermöglichen und gleichzeitig jedoch den Durchgang der Wärme nach außen zu begrenzen und zu ver­ ringern.

3. Sintermaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie Fühlorgane zum Erfühlen der Formtemperatur besitzt, die mit dem beweglichen Träger der Heizplatten (2, 3) verbunden sind.

4. Sintermaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Träger (13) für einen optischen Pyrometer (14) versehen ist, der mit den beweglichen Platten fest verbunden ist und an dem eine Führung (16) zum Einführen der Formträger während des Sinterns angebracht ist.

5. Sintermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kühleinrichtung besitzt, die aus mehreren, unabhängig voneinander regelbaren Kreisen besteht, die zum Kühlen der Sinterplatten, der Kühlplatten, der Einrichtung zum Zuführen oder Zuspeisen von elektrischer Energie und des Gestells oder Gehäuses (1) der Maschine dient.