DE9302768U1

DE9302768U1 - Formwerkzeug für perforierte Gegenstände sowie derartiger Gegenstand

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Publication number: DE9302768U1
Application number: DE9302768U
Authority: DE
Original assignee: Gtb Components Ltd St Helens Merseyside Lancashire Gb
Current assignee: Gtb Components Ltd St Helens Merseyside Lancashire Gb
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 1993-05-19
Anticipated expiration: 2003-02-06
Also published as: SK49895A3; ITTO930050A0; HU218087B; WO1994008743A1; IT1260870B; DE69311909T2; ES2062938A2; CZ291187B6; CZ95195A3; HU9501090D0; SK283087B6; ES2062938R; AU5117093A; ITTO930050A1; ES2062938B1; ATE154904T1; HUT70867A; DE4303396A1; DE69311909D1; NL9300942A

Description

M 2861 G/V/ws

Formwerkzeug für perforierte Gegenstände
sowie derartiger Gegenstand

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zur Herstellung eines perforierten Gegenstands sowie einen insbesondere rohrförmigen Gegenstand, in dessen Wandung wenigstens ein Loch ausgebildet ist. Insbesondere betrifft die Erfindung einen durch Pressen/ Drücken oder Verdichten von aus Partikeln bestehendem Material hergestellten Formgegenstand, der mit wenigstens einem Loch versehen ist, das rechtwinklig zur Preßrichtung verläuft.

Beim Herstellen eines Gegenstands aus Metallpulver oder dergleichen durch Pressen bzw. Druckausüben ist man bislang davon ausgegangen, daß Löcher rechtwinklig zu der Preßachse nicht geformt werden können. Siehe hierzu beispielsweise "Iron Powder Handbook, 1957 Bd. 1, Abtlg. D, Kap. 20, S. 45" sowie "Handbook of Powder Metallurgy, 2. Ausg., 1982, S. 144". Es ist deshalb bislang übliche Praxis gewesen, ein derartiges Loch in einem zweiten Arbeitsgang durch eine spanabhebende Formgebung auszubilden.

Der Erfindung liegt, ausgehend von diesem Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, ein Formwerkzeug zum (Preß-)Formen von mit Öffnungen versehenen Gegenständen zu schaffen, das es erlaubt, die jeweilige Öffnung bzw. die Öffnungen gleichzeitig mit dem Formen des Gegenstands in einem gemeinsamen Herstellungsschritt auszubilden. Außerdem soll ein mit Öffnungen versehener Form-

gegenstand geschaffen werden, der insbesondere im Bereich der Öffnungen hoch belastbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Formwerkzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Formgegenstands durch die Merkmale des Anspruchs 5.

Bei einem herkömmlichen Gesenk bzw. einem herkömmlichen (Preß-)-Formwerkzeug wird loses, aus Partikeln bestehendes Material, beispielsweise Metallpulver, in der offenen Presse angeordnet. Das Stempelteil wird dann in einer geradlinigen Richtung bewegt, um das aus Partikeln bestehende Material um einen Faktor von 2:1 auf eine vorbestimmte Dichte zu komprimieren bzw. verdichten, typischerweise auf eine Dichte von etwa 6,5 g/cm³. Wenn in Übereinstimmung mit der Erfindung in der Form eine Seitenkernstange vorhanden ist, ist das Kompressionsverhältnis, insbesondere im Bereich der Kernstange höher, so daß die Dichte in diesen Bereichen Werte bis etwa 7,4 g/cm³ annimmt.

Die Anmelderin hat überraschenderweise herausgefunden, daß die Materialpartikel beim Formen dazu neigen, sich seitlich ebenso zu bewegen wie in Richtung der Druckausübung, und zwar mit dem Ergebnis, daß eine Konzentration verdichteten Materials und daher höherer Dichte in den Bereichen erzielt wird, die das Loch festlegen.

Insbesondere zeigen diese Untersuchungen, daß im Gegensatz zu der herkömmlichen Theorie, Pulverpartikel von oberhalb und unterhalb der Seitenkernstangen während des anfänglichen Verdichtens versetzt bzw. verschoben werden, um eine hinreichende mittlere Dichte zwischen den Löchern mit einer höheren Dichte oberhalb und unterhalb der Löcher, an diese angrenzend, zu erzielen.

Mit dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug können deshalb in einem einzigen Preßvorgang Gegenstände geformt werden, die unterschiedliche Dichte in unterschiedlichen, ausgewählten Bereichen aufweisen. Dadurch kann in diesen Bereichen eine erhöhte Härte

und Widerstandsfähigkeit erreicht werden. Mit anderen Worten lassen sich auf diese Weise mit einfachen Mitteln Gegenstände herstellen, die in ausgewählten Teilbereichen dichter und widerstandsfähiger sind, so daß diese Gegenstandsteilbereiche höheren Belastungen ausgesetzt werden können. Ein Beispiel für solche Gegenstände stellt ein Abstandsstück bzw. ein Abstandshalter für einen Zentralheizungs-Heißwasserheizkörper dar oder einen anderen Wärmetauscher, der einer Bruchbelastung ausgesetzt ist, wenn er an ein oder mehrere Paneele angeschlossen, beispielsweise angenietet wird. Der Heizkörper kann dabei eine an sich bekannte Konstruktion aufweisen.

Das Ausmaß, auf das die Dichte in dem Bereich des auszubildenden Lochs eingestellt werden kann, hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, beispielsweise von den Querschnittsabmessungen und der Gestalt der Seitenkernstange.

Das erfindungsgemäße Formwerkzeug kann angewendet werden zur Preßformerzeugung eines beliebigen Gegenstands, in dessen Wandung wenigstens ein Loch auszubilden ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Formgegenstand geschaffen, der aus verdichtetem partikelförmigen Material besteht und einen axialen Durchgang sowie wenigstens ein seitliches Loch aufweist, das sich zu dem Durchgang erstreckt, wobei Gegenstand und Loch in einem einzigen Preßvorgang hergestellbar sind, und wobei der Gegenstand im Bereich des Loches eine erhöhte Materialdichte aufweist.

Die Erfindung schafft demnach ein Formwerkzeug und einen Formgegenstand, das bzw. der im Gegensatz zum Stand der Technik ein Bohren der seitlichen Löcher im Gegenstand nach der Verdichtung des Gegenstands entbehrlich macht, da die Löcher zusammen mit dem (Preß-)Formvorgang der Gegenstände erzeugt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Menge des erforderlichen Rohmaterials im Vergleich zum Stand der Technik vermindert ist. Schließlich erlaubt das erfindungsgemäße Form-

werkzeug eine gezielte Steuerung der Dichte des Gegenstands, um in den Bereichen eine höhere Widerstandsfähigkeit zu schaffen, die beim bestimmungsgemäßen Einsatz des Gegenstands am stärksten belastet werden, relativ zu den Bereichen, die einer geringeren Belastung ausgesetzt sind.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Preßformwerkzeugs zur Herstellung eines Abstandsstücks für einen Zentralheizungsheizkörper während des Füllvorgangs ;

Fig. 2 dieselbe Ansicht wie in Fig. 1 während des Injektionsvorgangs;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des preßgeformten Gegenstands; und

Fig. 4 eine Seitenaufrißansicht des Gegenstands von Fig. 3.

Die Gießform umfaßt eine Platte 1, die eine vertikal sich erstreckende Höhlung bzw. Bohrung 2 aufweist. Eine Innenkernstange 3 ist in der Höhlung angeordnet und an ihrem unteren Ende von einem zylinderförmigen Bodenstempelteil 4 umgeben. Die Innenkernstange 3 schließt bündig ab mit der oberen Außenfläche des Formwerkzeugs. Bohrungen 5 sind in den Seiten der Platte 1 vorhanden und münden seitlich in die Höhlung 2. Die einander gegenüberliegenden Bohrungen 5 sind axial in horizontaler Richtung miteinander ausgerichtet. Die Durchgänge nehmen Seitenkernstangen 6 auf, die mittels nicht dargestellter Antriebsmittel vorgeschoben werden können, um in Kontakt zu gelangen mit der Innenkernstange 3. Ein Kopfstempelteil 7 ist über der Höhlung 2, außer Eingriff mit dieser, angeordnet.

Zur Durchführung des Preßformverfahrens wird die Höhlung mit

einem verdichtbaren Material, wie beispielsweise Eisenpulver, das gegebenenfalls Additive enthält, befüllt. Der Kopfstempel 7 wird abgesenkt und der Bodenstempel 4 wird relativ zu dem Kopfstempel 7 vorgeschoben, um das Material zur Ausbildung des Abstandsstücks zu verdichten. Das Verdichtungsverhältnis beträgt 2:1. Nach der Anlegung des Drucks für eine bestimmte Zeit wird der Kopfstempel 7 angehoben, die Seitenkernstangen 6 werden zurückgezogen und der Bodenstempel 4 wird angehoben bzw. weiter in die Höhlung 2 vorgeschoben, um das ausgeformte Abstandsstück auf die Oberseite der Platte 1 vorzuschieben. Das Abstandsstück 10 (das in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist) wird entnommen und der vorstehend beschriebene Herstellungszyklus wird wiederholt.

Das Abstandsstück 10 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem zylindrischen Ring verdichteten Eisenpulvers, der zwei Paare diametral einander gegenüberliegender, zylindrischer Löcher 11 aufweist, die mit zwei der in Fig. 1 dargestellten, lotrecht zueinander ausgerichteten Seitenkernstangen-Paare erzeugt worden sind. Eine Untersuchung der die Löcher 11 festlegenden Ringwandungsabschnitte zeigt, daß dort eine erhöhte Materialdichte und -härte oberhalb und unterhalb der Löcher vorliegt, und daß die Lochwandungen nicht so scharf (begrenzt) bzw. scharfkantig ausgebildet sind, wie dies der Fall wäre, wenn die Löcher gebohrt worden wären.

Aufgrund der Art und Weise, in der die Verdichtung stattfindet, ist es möglich, das partikelförmige Material so zu verdichten, daß der daraus hergestellte Gegenstand Bereiche oder Zonen unterschiedlicher Dichte aufweist. So weist das Material über dem durch die Seitenstangen ausgebildeten Loch eine erhöhte Dichte auf, was zur Folge hat, daß das Abstandsstück (Fig. 3, 4) in demjenigen Bereich widerstandsfähiger ist, der bei den herkömmlichen Herstellungsverfahren eine Schwachstelle darstellt. Außerdem ist die erfindungsgemäße Herstellung des Abstandsstücks kostengünstiger, weil der Gegenstand in einem einzigen Formschritt, einschließlich der Löcher, hergestellt wird.

Bei den meisten herkömmlichen Zentralheizungsheizkörpern aus Gußstahl gehen die Einlaß- und Auslaßanschlüsse in das hintere Paneel an den Ecken über. Es gibt Heizkörper, die lediglich Bodenanschlüsse aufweisen, solche, die sowohl Boden- wie Oberseitenanschlüsse aufweisen, das heißt in jeder Ecke am hinteren Paneel. Die meisten Hersteller schweißen die Verbindungsstücke bzw. Anschlüsse an das hintere Paneel mittels Punktschweißen an. Da der Heizkörper an dieser Stelle hohl ist, wird zwischen den vorderen und hinteren Paneelen zur Abstützung des hinteren Paneels während des Schweißvorgangs ein Abstandsstück eingesetzt. Die Abstandsstücke sind allgemein ringförmig ausgebildet, wobei Wasser durch die Verbindung in das Zentrum des Rings eintritt sowie über Löcher oder Schlitze austritt, die seitlich in dem Abstandsstück vorgesehen sind. Das Abstandsstück muß während der Herstellung entweder exakt über einer Bohrung angeordnet werden, die bereits in das rückwärtige Paneel eingebracht bzw. eingestanzt ist oder es muß an einer definierten Stelle unter einem diamantförmigen bzw. Diamant-Stanzteil angeordnet werden. Das Abstandsstück wird dann an dem Paneel durch ein Stanzstück befestigt, das das Material in das zentrale Loch bzw. die zentrale Bohrung des Abstandsstücks stanzt oder es befestigt mittels des diamantenförmigen Stanzteils, das schneidend und eintauchend geführt wird, um das Abstandsstück positionsgenau zu haltern. Es ist außerdem bekannt, ein Loch in das Paneel zu schneiden, in das ein Abstandsstück mit einem Kragen eingepaßt wird, das dann geringfügig geklopft bzw. gehämmert wird, um in der erwünschten Weise gehaltert zu werden. Da das erfindungsgemäße Abstandsstück um das Loch herum eine erhöhte Stärke oder Widerstandsfähigkeit aufweist, ist es wesentlich besser geeignet als herkömmliche Abstandsstücke, den Kräften zu widerstehen, die auf das Abstandsstück einwirken, wenn es an den Paneelen befestigt wird, die einen Teil des Heizkörpers bilden, der mit einem, zwei oder drei Paneelen aufgebaut sein kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß dem zu verdichtenden Pulver Additive zugesetzt sind, wie beispielsweise solche Additive, die den Fluß losen

teilchenförmigen Materials unterstützen. Ferner kann die Anzahl und Anordnung der Seitenkernstangen variiert werden. Schließlich können Maßnahmen ergriffen werden, um eine Beschädigung der Seitenkernstangen während der Verdichtung zu verhindern. So kann es zu diesem Zweck beispielsweise vorgesehen sein, den Druck oberhalb und unterhalb zu vergleichmäßigen, wodurch das Formteil während des Verdichtungsvorgangs nach unten zu gleiten bzw. zu rutschen vermag.

Claims

M 2861 G/V/ws Ansprüche

1. Formwerkzeug zur Herstellung eines perforierten rohrförmigen Gegenstands aus verdichtetem teilchenförmigen Material,

dadurch gekennzeichnet ,

daß das Werkzeug ein weibliches Formteil (1) umfaßt, das eine Formhöhlung (2) festlegt, einen ersten Stempel (4), der in ein Ende der Höhlung (2) hineinragt, eine Innenkernstange (3), die zur Ausbildung eines axialen Durchgangs im rohrförmigen Gegenstand in einer axialen Bohrung des ersten Stempels (4) geführt ist und sich in die Höhlung (2) hinein erstreckt, wenigstens eine Seitenkernstange (6), die sich zur Ausbildung wenigstens eines seitlichen Loches (11) in dem rohrförmigen Gegenstand in die Höhlung (2) rechtwinklig zu der Innenkernstange (3) hinein erstreckt, und einen zweiten Stempel (7) an dem anderen Ende der Höhlung (2), der den Gegenstempel zum ersten Stempel (4) bildet.

2. Formwerkzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet ,

daß die Seitenkernstange (6) so bemessen ist, daß das dadurch ausgebildete Loch (11) mit dem axialen Durchgang im rohrförmigen Gegenstand kommuniziert.

3. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet ,

daß wenigstens zwei lochausbildende Seitenkernstangen (6)

an diametral gegenüberliegenden Seiten des Formteils angeordnet sind.

4. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet ,

daß das weibliche Formteil eine Platte (1) ist, die von Stirnfläche zu Stirnfläche von der Formhöhlung (2) durchsetzt ist, wobei die Seitenkernstange in einer Bohrung (5) sitzt, die die Platte (1) seitlich durchsetzt und in die Höhlung (2) mündet.

5. Formgegenstand, der aus einem verdichteten partikelförmigen Material besteht, rohrförmig ausgebildet ist und wenigstens ein seitliches Loch aufweist, das sich in den axialen Durchgang seines rohrförmigen Körpers erstreckt,
dadurch gekennzeichnet ,

daß der Teil des Materials, der das seitliche Loch (11) festlegt, eine höhere Dichte aufweist als der Rest des Gegenstands.

6. Gegenstand nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet ,
daß der Gegenstand Ringform aufweist.

7. Gegenstand nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet ,

daß das Loch (11) zylindrische Kontur aufweist.

8. Gegenstand nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet ,

daß eine Mehrzahl von Löchern (11) vorgesehen ist.

9. Gegenstand nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet ,

daß vier, einander paarweise gegenüberliegende Löcher (11) vorgesehen sind, wobei sich die Mittenlängsachsen der Lochpaare vor allem unter einem Winkel von 90° schneiden.

10. Gegenstand nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß ein Abstandsstück für einen Heißwasser-Zentralheizungsheizkörper, Wärmetauscher oder dergleichen vorgesehen ist.

11. Gegenstand nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Material Metallpulver, vor allem Eisenpulver ist, das gegebenenfalls Additive enthält.