DE4420172A1 - Werkzeug zum isostatischen Pressen von Schmelztiegeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum isostatischen Pressen von Schmelztiegeln gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Schmelztiegel selbst dient dazu, um verschiedene Metalle oder Legierungen darin zu schmelzen. Dabei wird dieser Schmelztiegel entweder in eine offene Feuerstelle eingehängt bzw. auch eingemauert, oder er wird von ihn umschlingenden Elektroheizbändern aufgeheizt. Das Material schmilzt in diesem Schmelztiegel und muß dann über einen Ausguß in eine Form gegossen werden.

Das Grundmaterial des Schmelztiegels kann Ton, Graphit oder Silizium-Karbid sein. Dies sind die Hauptbestandteile des Schmelztiegels. Je nach dem werden noch Zusätze hinzugefügt, die herstellerabhängig sind.

Bisher wurden Schmelztiegel so hergestellt, daß die Außenform als Blase auf einen Gipskern gewickelt wurde. Dies war mit Oberflächenrauhigkeit und sehr großen Maßtoleranzen am fertigen Schmelztiegel verbunden. Dadurch war es auch nicht möglich, einen maßgenauen Schmelztiegel mit entsprechenden Oberflächen­ anforderungen und maßhaltiger Form herzustellen. Darin ist auch der Grund zu sehen, warum bei großen Schmelztiegeln bisher der Ausguß bei der Schmelztiegel­ herstellung nicht sofort umformbar war, sondern nachträglich eingepaßt werden mußte. Zum anderen war die Blase der Form einem Verschleiß unterworfen, da sie beim Herstellen des Schmelztiegels über scharfe Kanten, an der Verbindungsstelle zum Stahlinnenkern gedrückt wurde und dies zum Verschleiß und zum Reißen des elastischen Formteils führte.

Das Werkzeug zum Herstellen des Schmelztiegels bestand aus einem Stahlinnen­ kern, dessen Boden mit der Blase verbunden war und über die Blase gestülpt wurde. Dadurch ergibt sich ein Zwischenraum zwischen Stahlinnenkern und Blaseninnenseite. An der Oberseite war die Blase offen. Durch diese Öffnungen wurde das Material, Ton-, Graphit oder Silizium-Garbid mit Beimengungen eingefüllt und füllte nun den Raum zwischen Stahlinnenkern und Blase aus. Der Einfüll­ stutzen wurde dann mit einem Verschluß aus Gummi geschlossen und mit einem Metall-Teil abgedeckt. Der stehende Einfüllstutzen wurde dann mit einem Schlauch­ verbinder zum Metallteil hin verspannt. Dadurch entstanden folgende Nachteile beim Gießen des Schmelztiegels:

• - Die überstehende Einfüllmenge bildete an diesem Teil des Schmelztiegels einen Grat, der später abgeschliffen oder abgeschnitten und nachgearbeitet werden mußte. Weiterhin bildete das Verklemmen mit den Schlauchbindern wiederum scharfe Kanten, die die Blase beschädigen konnten, so daß nach wenigen Preßvorgängen Reparaturen an diesem Teil erforderlich wurden.
• - Waren am Schmelztiegel Ausgüsse notwendig, (meist bei größeren Gefäßen), dann wurden diese Tüllen separat als Einzelteil, zum Beispiel als Klotz, in einem gesonderten Preßverfahren hergestellt. Danach wurde der Klotz als Ausguß spanend bearbeitet. Dieses Sonderteil wurde dann in einen Ausschnitt, den man aus dem Tiegel herausschnitt als Ausguß eingesetzt.

Schmelztiegel werden mit derartigen Werkzeugen in isostatischen Pressen gepreßt. Hierbei gibt es zwei Verfahren. Einmal ist die Blase außen und der Stahlkern innen, dann wird der Schmelztiegel im Außendruckverfahren hergestellt. Es ist jedoch auch das Innendruckverfahren bekannt, bei dem die Blase innen und der Kern außen ist. In allen Fällen ist jedoch durch die vorbeschriebene Herstellung des Werkzeuges bedingt die Formhaltigkeit und Oberflächengüte gering. Für einen brauchbaren Schmelztiegel ist jedoch Bedingung, daß sein Körper stabil, maßgenau und keine größere Rauhigkeit aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum isostatischen Pressen bzw. zum Herstellen von Schmelztiegeln zu schaffen, mit dem Schmelztiegel größter Maßhaltigkeit und einer Außenhaut ohne Nachbearbeitungszwang herstellbar sind sowie am fertigen Schmelztiegel keine fertigungsbedingten Nachteile für den Verschleiß der Blase vorhanden sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug sind Schmelztiegel größter Maßhaltigkeit und glatter Außenhautoberfläche herstellbar. Ermöglicht wird dies dadurch, daß die Blase gegenüber früher formstabiler ist. Dies wirkt sich bereits bei der Füllung des Werkzeug es mit Granulat aus, da das Granulat die Lage der Blase während des Füllvorganges nicht verschiebt. Dadurch werden die Wandstärken des fertigen Schmelztiegels maßhaltig. Unter stabil/elastischer Blase ist dabei zu verstehen, daß die Haut der Blase zwar dem Druck des eingefüllten Granulats ohne Form­ veränderung widersteht aber beim isostatischen Pressen dem Druck gegenüber dem aus Stahl bestehenden Außenformteil elastisch verformbar nachgibt.

Von Vorteil ist weiter, daß keine Nacharbeit am Fuß des fertigen Schmelztiegels nötig ist. Dies ist durch die Erfindung dadurch gegeben, daß der Werkzeugdeckel formhaltig bleibt und sogar eine Prägung im Tiegelboden möglich ist. Im Gegensatz zu früher, wo dies die Einfüllstelle war, die nicht formhaltig verschlossen wurde und dadurch eine umfangreiche Nachbearbeitung mit viel Zeitaufwand erforderte.

Von Vorteil ist auch, daß mehrere Schmelztiegelgrößen herstellbar sind. Dies wird durch die Erfindung dadurch ermöglicht, daß durch Austausch von Werkzeug­ zwischenteilen bereits vor dem Herstellvorgang des Schmelztiegels die Größe bestimmt wird. Dies war früher so durchgeführt worden, daß die Schmelztiegel immer in der gleichen Größe hergestellt wurden und dann auf die entsprechende Größe abgesägt wurden. Dies ist mit Material- und Zeitverlust verbunden.

Ein Vorteil ist auch, den Ausguß direkt bei der Herstellung des Schmelztiegels mit herzustellen, während früher mit einer aufwendigen Zusatzarbeit der Ausguß ge­ trennt hergestellt und eingearbeitet wurde. Dies war sehr zeitaufwendig, da es mit sehr viel Handarbeit verbunden war. Gleichzeitig kann das erfindungsgemäße Werkzeug dazu beitragen, auch kompliziertere Schmelztiegel-Formen maßhaltig herzustellen.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnung wird im folgenden das erfindungsgemäße Werkzeug näher beschrieben.

Als einen wichtigen Bestandteil der Erfindung ist anzusehen, daß generell im Innen­ druckverfahren gearbeitet wird. Dabei ist wesentlich, daß eine stabile Werkzeug­ außenhaut verwendet wird. Die Innenseite des Stahl-Außenformteils wird die Außenseite des Schmelztiegels 17. Das Stahlaußenformteil des Werkzeuges besteht dabei aus der Grundplatte 1 zur Befestigung der Blase 6, dem Werkzeug­ unterteil 2, mehreren Werkzeugzwischenteilen 3, dem Werkzeugoberteil 4 und dem Deckel 5, über den das Werkzeug mit Granulat gefüllt wird. Im Innenteil des Außenformteils wird die Blase 6 befestigt. Die Blase 6 aus Polyurethan wird in einem Spezialwerkzeug gegossen. Dieser Vorgang entspricht der herkömmlichen Methode, wie zum Beispiel Gußteile gegossen werden. Die so hergestellte Blase 6 wird in einer Nut 8 der Grundplatte 1 mittels eines geteilten Halteringes 7 befestigt.

Beim Einbringen des Werkzeug es in die isostatische Presse kommt die Preßflüs­ sigkeit in den Innenraum 13 der Blase 6. Dies ist jedoch nur möglich, wenn auch die darin befindliche Luft vorher nach außen entweichen kann. Dies wird über das Rohr 9 innen und einem Rohranschluß 10 außen an der Grundplatte 1 erreicht, an das ein weiteres Entlüftungsrohr 14 außen angeflanscht ist. An dem Deckel 5 befindet sich ein Vakuum-Anschluß 11, über den die im Granulat 15 eingeschlossene Luft abgesaugt werden kann, nach dem das Werkzeug gefüllt und verschlossen ist. In der Grundplatte 1 befindet sich ein Belüftungsventil 12. Dieses ist erforderlich, um ein leichteres Öffnen des Werkzeuges nach dem Preßvorgang durchführen zu können, da während des Preßvorganges die Blase 6 derart stark auf die Schmelz­ tiegel-Innenfläche 16 gezogen wird, daß nach dem Entlastungsvorgang, ein Vakuum zwischen den Teilen entsteht. Dieses Vakuum wird durch das Belüftungs­ ventil 12 aufgehoben und damit das Entformen erleichtert. Durch Austausch der Werkzeugzwischenteile 3 können verschieden Größen von Schmelztiegeln 17 hergestellt werden. Dadurch ist es sehr leicht möglich, bei Beibehaltung der Grund­ platte 1 und des Werkzeugoberteils 4 mit Deckel 5 und des Werkzeugunterteiles 2, durch Austausch der Blase 6 mit wenig Umstellaufwand eine Typenreihe von unter­ schiedlichen Schmelztiegeln 17 mit unterschiedlichen Gießvolumina herzustellen.

Im Bereich des Ausgusses 19 ist am Werkzeug eine Hilfsöffnung 23 zum besseren Befüllen des Ausgusses zwischen Blase 6 und Stahlmantel mit Granulat ange­ bracht. Diese Öffnung 23 wird anschließend mit dem Verschlußstopfen 18 ver­ schlossen. Die dem Granulat zugewendete Seite des Deckels 5 kann mit Zentrier­ zapfen so ausgebildet sein, daß nach der Herstellung des Schmelztiegels 17 im Schmelztiegelboden 21 Einbuchtungen vorhanden sind, die zum Zentrieren beim Aufstellen des Schmelztiegels 17 dienen. Beim Einfüllen des Granulats zwischen Blase 6 und Stahlaußenformteil muß des öfteren das Werkzeug gerüttelt werden, damit der Füllraum vollständig mit Granulat 15 gefüllt ist. Dabei kann es zur Verfor­ mung und Ausbauchen der Blase 6 im unteren Teil kommen. Um dies zu verhin­ dern und damit auch eine einheitliche Wandstärke zu erreichen, wird im Werk­ zeugunterteil als Aussteifung und Abstützung für die Blase 6 ein Lochblech 24 eingesetzt.

Claims (10)

1. Werkzeug zum isostatischen Pressen von Schmelztiegeln im Innendruckverfahren, bestehend aus je einem festen und einem elastischen Formteil sowie einer Einfüllöffnung für den Werkstoff im festen Formteil, die mit einem Deckel verschließbar ist, gekennzeichnet durch ein Werkzeug für verschiedene Schmelztiegelgrößen, wobei ein festes Außenformteil (1, 2, 3, 4 und 5) aus Stahl und ein Innenformteil aus einer aus Polyurethan gegossenen stabil/elastischen Blase (6) vorgesehen sind, das Außenformteil aus mehreren zusammensetzbaren Einzelteilen (1, 2, 3, 4 und 5) mit Werkzeugzwischenteilen (3) verschiedener Höhe besteht, dem Innenformteile aus verschieden großen Blasen (6) angeordnet sind.

2. Werkzeug für Schmelztiegel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Außenformteil bestehend aus

• - einer Grundplatte (1) zur Befestigung der Blase (6),
• - einem Werkzeugunterteil (2),
• - unterschiedlich hohe Werkzeugzwischenteile (3),
• - einem Werkzeugoberteil (4) und
• - einem Deckel (5) zum Verschließen der Einfüllöffnung.

3. Werkzeug für Schmelztiegel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum (13) der Blase (6) ein nach außen über den Flüssigkeitsspiegel führendes Entlüftungsrohr (9 und 14) angeordnet und in der Grundplatte (1) befestigt ist.

4. Werkzeug für Schmelztiegel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Deckel (5) ein Vakuumanschluß (11) vorgesehen ist.

5. Werkzeug für Schmelztiegel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Grundplatte (1) ein in den Formraum führendes Entlüftungsventil (12) angeordnet ist.

6. Werkzeug für Schmelztiegel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Ausgusses (19) am Werkzeugunterteil (2) eine Hilfsöffnung (23) mit Verschlußstopfen (18) angeordnet ist.

7. Werkzeug für Schmelztiegel nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (5) mit Zentrierzapfen (20) für Einbuchtungen (22) im fertigen Schmelztiegelboden (21) versehen ist.

8. Werkzeug für Schmelztiegel nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blase (6) mittels eines geteilten Halterings (7) in einer Nut (8) in der Grundplatte (1) befestigt ist.

9. Werkzeug für Schmelztiegel nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Außenformteil einen angeformten Ausguß (19) aufweist.

10. Werkzeug für Schmelztiegel nach den Ansprüchen 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß zur Aussteifung der Blase (6) im unteren Teil des Werkzeugs ein Lochblech (24) eingesetzt ist.