DE6904365U - Pressform mit verstuerkungsmantel. - Google Patents

Description

Sandvik Aktiebolag
Sandviken / Schweden

Preßform mit Verstärkungsmantel

Die Neuerung betrifft eine Preßform mit einem Formkern, der zumindest in einer seiner Stirnflächen ein Gesenk aufweist und mindestens über einen Teil seiner Länge mit einem vorgespannten Verstärkungsmantel versehen ist, der aus mindestens einer Lage von auf den Formkern aufgewickeltem Bandmaterial besteht, wobei die gesamte Unterseite jeder einzelnen Windung der Lage auf der Oberseite der vorhergehenden Windung aufliegt.

Formen zum Verarbeiten von Materialien durch plastische Verformung z.B. durch Spritzpressen, im Extruderverfahren, durch Ziehen und Preßschmieden, sind normalerweise einer sehr hohen Belastung ausgesetzt. Ein bekanntes Verfahren zum Kompensieren der auf die Formen einwirkenden Kräfte besteht darin, die Formen zu "erstärken, indem man einen oder mehrere Mantelringe auf den Formkern aufschrumpft. Im Betrieb der Form üben die Mantelringe tangential und radial gerichtete Druckkräfte aus, und zwar bezogen auf eine Symmetrieachse, die normalerweise senkrecht zu_ der Formoberfläche verläuft, in der sich das Gesenk befindet. Auf diese Weise werden die während einer

Folge von Arbeitεschritten auftretenden Zugkräfte auf ein unschädliches und vertretbares Maß verringert.

Bei sehr stark beanspruchten Formen verwendet man zwei oder mehr konzentrische Ringe, die gegenüber nur einem Ring eine höhere Vorspannung zulassen. Die maximale Vorspannung richtet sich nach der maximal zulässigen Spannung an der Innenfläche des inneren Mantelringes. Sowohl die Form als auch die Mantelringe müssen mit hoher Präzision hergestellt werden, damit man die berechnete Vorspannung erhält, rfenn die Ringe auf die Form aufgeschrumpft werden. Form und Ringe sind demzufolge verhältnismäßig teuer in der Herstellung, so daß vom wirtschaftlichen Standpunkt aus der Anzahl der verwendeten Mantelringe Grenzen gesetzt sind.

Bei einer in der DT-AS 1 014 950 beschriebenen Preßform dieser Art besteht der Verstärkungsmantel aus dickerem Bandmaterial; welches von einem äußeren Haltering umschlossen ist, damit die mit der Wicklung erreichte Vorspannung mit Sicherheit aufrechterhalten bleibt. Abgesehen von der Notwendigkeit eines äußeren Halteringes bringt die Verwendung von dickerem Bandmaterial noch das Problem mit sich, daß während des Wicklvorganges verhältnismäßig große Wickelkräfte erforderlich sind.

Gleiche Verhältnisse liegen im wesentlichen bei einem in der DT-Gbm 1 739 518 beschriebenen Blockaufnehmer für Matellstaaeaagpressen od.dgl. vor, da auch bei diesem Blockaufnehmer die Wicklungslagen von einem äußeren Haltering umgeben sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einem Verstärkung smant el aus aufgewickeltem Bandmaterial versehene Preßform derart zu gestalten, daß auf äußere Halteringe verzichtet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Preßform dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial eine Dicke von 0,01

bis 0,2 mm hat. Durch die Verwendung von sehr dünnem Bandmaterial können zusätzliche äußere Halteringe fortfallen, da durch den übergang auf sehr dlinnes Bandmaterial die Bandenden durch einfaches Kleben an dem Formkern einerseits und an der vorletzten Bandwindung andererseits befestigt werden können, ohne daß die Gefahr besteht, daß die erzielte Vorspannung verloren geht. Auf diese Weise wird einerseits die Herstellung der Preßform vereinfacht, während andererseits kleinere Werkzeugabmessungen bei gegebener Formgröße möglich sind. Der wesentliche Vorteil besteht zusammengefaßt darin, daß man bei der bekannten Bandwicklung durch Verminderung der Banddicke einfachere Mitnwhmer- und Endbefestigungsarten anwenden kann. Durch diese Vereinfachung werden Preßformen mit Bandwicklung für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten, auf denen sie bisher zu kostspielig oder zu kompliziert gewesen sind, technisch bedeuxungsvoll.

Die Verwendung eines sehr dünnen Bandes macht es möglich, das Band beim Aufwickeln auf den Formkern in unmittelbare Anlage an den Außenmantel des Formkernes und die Oberseite der vorhergehenden Windimg der Lage zu btingen, und zwar durch einfaches Dehnen des Bandes, wodurch radiale und tangentiale Zug- und Druckkräfte zwischen dem Formkern und der oder den Lagen und zwischen den verschiedenen Windungen der Lage oder Lagen unmittelbar weitergeleitet werden. Beim Verstärken von Formen hat man günstige Ergebniese z.B. mit hochfesten Stahlbändern mit einer Stärke von etwa 0,03 mm erzielt. Die Stärke des zur Bildung des Verstärkungsmantels verwendeten Bandmaterials beträgt zweckmäßigerweise weniger als 0,2 mm. Allerdings sollte die Stärke des Bandmaterials nicht geringer als 0,01 mm sein und zweckmäßigerweise mehr als 0,02 mm betragen. Ein geeignetes Verstärkungsmaterial ist zum Beispiel auf Blanitstrucktur gehärtetes Stahlband, welches hohe Zugfestigkeit verbunden mit großer Zähigkeit be&itzt. Natürlich läßt sich auch ein anderes Material mit hoher Zugfestigkeit und vorzugsweise ebenfalls verhältnismäßig großer Zähigkeit verwenden.

Wenn das Verstärkungsband auf den Formkern aufgewickelt wird, so steuert man die im Band entstehende Spannung und hält sie auf einer Höhe, die in der Nähe der Streckgrenze des Bandes liegt. Wenn die Verstärkungslage aus sehr dünnem Band besteht, so kann man mit dem Wickeln jeder Lage dadurch beginnen, daß man eine Windung um den Formkern l.egt, danach das Band spannt und die Spannung über einige Windungen hinweg nach und nach erhöht, bis der gewünschte Wert erreicht ist. Beim weiteren Aufwickeln des Bandes wird die erforderliche Spannung dann vorzugsweise konstant gehalten.

Ebenso ist es möglich, die innerste Windung der Lage oder das Bandende am Formkern oder an einer Lage zu befestigen, auf welche eine weitere Lage aufgewickelt werden soll. Dies kann mittels eines geeigneten Metallklebers geschehen, worauf nach dem Aushärten des Klebers das Aufwickeln des Bandes sofort mit der erforderlichen Spannung durchgeführt werden kann. Der Aufwickelvorgang wird bis zum Erreichen der Windungszahl fortgesetzt, die zur Erzielung der erforderlichen Vorspannung der Form erforderlich ist. Da die Lage im Prinzip aus einer sehr großen Aizahl sehr dünnwandiger Ringe besteht, wird das Verstärkungsms teri al wirksamer genutzt als im Falle bekannter Verfahren. Es ist daher möglich, die Formen gegenüber Formen, die mittels bekannter Verfahren verstärkt worden sind, unter Verringerung ihres Außendurchmessers im gewünschten Ausmaß vorzuspannen, was bei beengten Raumvcrhältnissen von großem Vorteil ist.

Da mit jeder neuen Windung der Lage auf die inneren Windungen und den Formkern geringe Druckbelastungen einwirken, wird beim fortgesetzten Aufwickeln der Verstärkungslage die auf die inneren Windungen einwirkende Belastung allmählich aufgehoben, Diese Verringerung der Belastung auf die inneren Windungen schafft einen Spielraum für die Absorption der Spannungen, die während des Belastungszyklus auftreten, und macht es möglich, daß die Vorspannung des Bandes unter höherer Belastung erfolgen kann als im Falle der bekannten Verfahren. Wird die mit

einer Verstärkungslage versehene Form einer Überlastung ausgesetzt, so ist das Ausmaß der Dehnung der Lage oder Lagen und das Ausmaß, bis zu welchem die Spannung darin aufgehoben wird, sehr gering. Die Verstärkungslage und der Formkern unterliegen daher keiner Beschädigung als Folge einer Überlastung, wie sie bei Anwendung der bekannten Vorspannungsverfahren eintritt. Nachdem die erforderliche Anzahl Windungen auf die Form aufgewickelt worden ist, wird das Band durchgeschnitten und sein loses Ende in einfacher Weise festgelegt, was z.B. mittels eines Streifens Klebeband geschehen kann.

Beim Aufbringen der Verstärkungslage ist es nicht erforderlich, den Anßenmantel des Formkernes einer besonderen Oberflächenbearbeitung zu unterziehen. Die Verstärkungslage kann z.B. unmittelbar auf einen gegossenen oder gesinterten Formkörper aufgewickelt werden, wodurch sich die Herstellungskosten für die Form beträchtlich verringern. Nach dem Aufwickeln des Bandes auf den Formkern können eine oder beide Stirnflächen der mit dem Verstärkrnigsmantel versehenen Form durch Schleifen. Polieren od.dgl. fertig bearbeitet werden. Um demzufolge eine glatte Anlagefläche zu erzielen, ist es von Vorteil, beim Aufwickeln des Bandes einen oder beide Randabschnitte desselben über die betreffenden Stirnflächen des Formkernes vorstehen zu lassen.

Wenn die Form im Einsatz ist, so ändern sich die in ihr auftretenden Spannungen in Axialrichtung normalerweise sehr beträchtlich. Durch die Neuerung ist es möglich gemacht, die Form über die Länge des Formkernes hinweg entsprechend der einwirkenden Belastung in unterschledlichdm Ausmaß vorzuspannen.

Zum Ausgleich von Unterschieden in den auf den Formkern einwirkenden Kräften ist es vorgesehen, daß stärker belastete Formabschnitte mit mindestens einer Verstärkungslage versehen sind, welche mehr Windungen als die Lage oder Lagen in anderen Formabschnitten aufwei st.

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Die gleiche Wirkung läßt sich neuerungsgemäß auch dadurch erzielen, daß stärker belastete Fonnabschnitte eine oder mehrere Lagen aus Bandmaterial aufweisen, welches stärker vorgespannt und/oder von größerer mechanischer Festigkeit ist als das Bandmaterial aller übrigen Lagen.

Neuerungsgemäß können stärker belastete Formabschnitte auch eine oder mehrere zusätzliche äußere Lagen aufweisen.

Gemäß der Neuerung kann ferner in weniger belasteten Formabschnitten unmittelbar am Formkern eine Einlage vorgesehen sein, welche die Vorspannkräfte von mindestens einer äußeren Lage weiterleitet, die zumindestödie Einlage umgreift.

Gemäß der Neuerung kann es sich bei deiyteinlage um eisen geschlitzten Ring oder eine Anzahl einzelner Ringabschnitte handeln.

Die Stärke der Einlage oder Einlagen wird in Übereinstimmung mit den -erwünschten Unterschieden bezüglich der Vorspannung gewählt. Das Ausmaß der Vorspannung läßt sich über die Länge des Formkernes abschnittsweise verändern, indes man Einlagen mit unterschiedlicher Stärke verwendet.

Gegenüber den bekannten Ausf Uhrungsformen ergeben sich bei der Verstärkungslage gemäß der Neuerung zusammengefaßt die folgenden Vorteile:

Wesentlich verringerte Herstellungskosten. Enge Herstellungstoleranzen hinsichtlich des Formkernes und der Verstärkungslage sind überflüssig. Es werden höhere Vorspannkräfte erzielt. Die Form kommt mit einem kleineren Gesamtdurchmesser aus als bei Anwendung der bekannten Verfahren. Es lassen sich Verstirfcungsmaterialien selir hoher mechanischer Festigkeit verwenden, wobei die Festigkeit des Materials wirksamer genutzt werden kann. Das Ausmaß der Vorspannung läßt sich in Axialrichtung

auf einfache Weise verändern. Die Form kann einen unrunden Querschnitt haben.

Die Neuerung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Form mit unterschiedlicher Verstärkung der Form gemäß der linken und der rechten Seite der Figur,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine Form unter Verdeutlichung mit zwei weiteren, rechts und links in der Figur wiedergegebenen, unterschiedlichen Verstärkungen der Form und

Fig. 3 in der Draufsicht, teilweise geschnitten, eine Vorrichtung zum Anbringen einer Verstärkung an einer Form gemäß der Neuerung.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch einen Formkern 10, welcher in der einen Stirnfläche 11 mit dem Gesenk 12 versehen ist. Vom Grund des Gesenkes 12 erstreckt sich axial durch den Formkern 10 die Bohrung 13 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Äuswerfers. Der Formkern 1ö, der vorzugsweise im Querschnitt zylindrisch '.st, jedoch auch eine andere, unrunde Querschnittsform haben kann, ist von einer Verstärkung in Form einer oder mehrerer Lagen aus dünnem Bandmaterial umgeben. Im Ausführungsbeispiel ist das Bandmaterial über seine gesamte Länge hinweg von gleicher Breite, jedoch kann in manchen Fällen die Breite in Längsrichtung des Bandes auch abnehmen. Löcher, Ansätze u.dgl., welche die Befestigung der Form in einer Presse, z.B. einer Spritzpresse, erleichtern, sind aus Gründen der Deutlichkeit weggelassen.

Die Linke Seite der Fig. 1 zeigt eine Verstärkung in Form einer Lage 1^ aus dünnem Bandmaterial. Das Band ist so breit, daß es sich über die ganze Axiallänge der Form erstreckt, d.h. von der Stirnfläche 11 mit dem Gesenk 12 bis zur gegenüberliegenden Stirnfläche 15. Die Lage 14 nimmt die größten Tangential- und Radialkräfte auf, die an der Stirnfläche 11 des Forraker-

nes 10 auftreten. Es liegt jedoch im Rahmen der Neuerung, in Formabschnitten, die stärker beansprucht werden als andere Abschnitte, Lagen mit mehr Windungen anzubringen als sie eine Lage oder Lagen in anderen Formabschnitten aufweisen, oder aber die Form mit einer oder mehreren zusätzlichen äußeren Lagen zu versehen. Derartige Ausführungsformen zeigen die rechte Seite der Fig. 1 und die linke Seite der Fig. 2.

Die rechte Seite der Fig. 1 zeigt eine eus den beiden Lagen und 17 bestehende Verstärkung, wobei die Lage 16, die sich der Stirnfläche 11 am nächsten befindet, mehr Windungen hat als die Lage 17. Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist der Formkern 10 in dem am wenigsten beanspruchter Abschnitt, d.h. in dem der Stirnfläche 15 am nächsten liegenden Abschnitt, nicht verstärkt. Eine aus zwei Lagen 18 und 19 bestehende Verstärkung zeigt die linke Seite der Fig. 2. Die lage 18 erstreckt sich über die ganze axiale Länge des Formkernes 10 und ist in den am meisten beanspruchten Abschnitten von der zusätzlichen äußeren Lage 19 umschlossen. Es liegt im Rahmen der Neuerung, aus Gründen der mechanischen Festigkeit und/oder aus praktischen und/oder wirtschaftlichen Gründen, mehr eis zwei Lagen vorzusehen. Es liegt außerdem im Rahmen der Neuerung, in sehr stark beanspruchten Formabschnitten eine oder mehrere Lagen aus Bandmaterial anzubringen, das stärker vorgespannt ist und/oder eine höhere mechanische Festigkeit besitzt als das Bandmaterial in allen anderen Lagen.

Um derForm ungeachtet der unterschiedlichen Stärke der über ihre Axiallänge verteilten Verstärkungslagen eine glatte äußere Kontur zu verleihen, kann man gemäß Fig. 2 in den weniger beanspruchten Abschnitten der Form eine Einlage 20 anordnen, um die Vorspannkräfte aus der die Einlage 20 umgebenden äußeren Lage 21 weiterzuleiten* Die Lage 21 umschließt außer der Einlage auch die Lage 22, welche den am stärksten beanspruchten Abschnitt des Formkernes 10 mmgreift. Die Lage 22 hat die gleiche Stärke wie die Einlage 20. Bei der Einlage 20 kann es sich vor-

teilhafterweise um einen geschlitzten Ring oder um einen oder mehrere einzelne Ringabschnitte handeln.

Die Fig. 3 zeig; eine Vorrichtung zum Verstärken von Formen gemäß der Neuerung. Die Vorrichtung weist das Gestell 23 zur drehbaren Befestigung des Formkernes 10 um eine Achse auf, die senkrecht zur Stirnfläche 11 gerichtet ist. Ein Motor 24 oder eine andere Vorrichtung, z.B. ein Kurbelzapfen, dient dem Drehantrieb des Formkernes in dem Gestell». Zu der Vorrichtung gehört ferner ein Halter, z.B. eine drehbar gelagerte !Trommel 25, für einen Vorrat 26 an dünnem Bandmaterial in Form einer Rolle, sowie eine Steuf rvorrichtung 27 zur einstellbaren Regelung der Spannung in dem vom Vorrat 26 abgezogenen Bandmaterial, das auf den sich drehenden Formkern 10 aufgewickelt wird.

Zu der Vorrichtung gehören ferner die beiden koaxial angeordneten Spanndorne 29 und 30, die in den Konsolen 28 drehbar gelagert sind und an die Stirnflächen des Formkernes 10 angedrückt werden. Der Spanndorn 29 erhält seinen Antrieb vom Motor ?' und ist axial unbeweglich, während der Spanndorn 30 frei drehbar und axial verschiebbar gelagert ist. Ep kann daher mittels der Mutter 33» die zwischen dem Axiallager 31 und dem Gewindeabschnitt 32 ies Spanndornes 30 angreift, axial auf den Spanndorn 29 zu bewegt werden, um den Formkern 10 zu spannen. Der Spanndorn 30 wird mittels der Gegenmutter 34 in seiner Spannstellung festgelegt. Der Formkern 10 wird durch die Reibung zwischen seinen Stirnflächen und den Spanndornen 29 und 30 in Stellung gehalten. Die Spanndorne 29,30 können außerdem mit axialen Vorsprüngen versehen sein, um den Formkern 10 gegenüber der Rotationsachse der Spanndorne zu zentrieren.

Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Steuervorrichtung 2? um einen elektrischen Bremslüftmotor, der auf die Trommel 25 einwirkt und mit bekannten Einrichtungen zum Einstellen der gewünschten Bremswirkung und somit auch der gewünschten Bandspannung versehen ist. Alternativ kann statt des-

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sen die Spannung im Band auch durch eine unmittelbar auf das Bandmaterial einwirkende Bremsvorrichtung erzeugt werden. So kann man z.B. im Falle einer zylindrischen Form mit 50 mm Durchmesser und 5mm axialer Länge vorteilhafterweise ein 50 mm breites und 0,05 mm starkes Stahlband verwenden und eine Zugspannung von 160 kg/mm aufbringen, wenn das Band auf den Form· kern aufgewickelt wi: d, wobei der gesamte Zug im Band nur 400 kg ausmacht.

Claims (7)

f · t G 69 Oh 365.8 ^ SchutzansprUche

1. Preßform mit einem Formkern, der zumindest in einer seiner Stirnflächen ein Gesenk aufweist und mindestens über einen Teil seiner Länge mit einem vorgespannten Verstärkungsmantel versehen ist, der aus mindestens einer Lage von auf den Formkern aufgewickeltem Bandmaterial besteht, wobei die gesamte Unterseite jeder einzelnen Windung der Lage auf der Oberseite der vorhergehenden Windung aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial eine Dicke von 0,01 bis 0,2 mm hat.

2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stärker belastete Formabschnitie mit mindestens einer Verstärkungslage (16) verseben sind, welche mehr Windungen als die Lage (17) oder Lagen in anderen Formabschnitten aufweist.

3. Form nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß stärker belastete Formabschnitae eine oder mehrere Lagen aus Bandmaterial aufweisen, welches stärker vorgespannt und/oder von größerer mechanischer Festigkeit ist als das Bandmaterial aller übrigen Lagen.

#. Form nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß stärker belastete Formabschnitte eine oder mehrere zusätzliche äußere Lagen aufweisen.

5. Form nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in weniger belasteten Formabschnitten unmittelbar am Formkern (10) eine Einlage (20) vorgesehen ist, welche die Vorspannkräfte von mindestens einer äußeren Lage weiterleitet, die zumindest die Einlage (20) umgreift.

6. Form nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (20) ein geschlitzter Ring ist.

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7. Form nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (20) aus einer Anzahl einzelner Ringabschnitte besteht.

3. Form nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verstärkungslage bildende Bandmaterial über seine Länge hinweg von gleicher Breite