EP0185951A1

EP0185951A1 - Konsolidierungswerkzeug zum Kompaktieren von Metallpulver

Info

Publication number: EP0185951A1
Application number: EP85115038A
Authority: EP
Inventors: Ignaz Dipl.-Ing. Mathy; Heinrich Koop; Günther Dr.-Ing. Scharf
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1984-12-22
Filing date: 1985-11-27
Publication date: 1986-07-02
Anticipated expiration: 2005-11-27
Also published as: NO854486L; EP0185951B1; ES550157A0; ATE50181T1; ES8702235A1; DE3447134A1

Abstract

Es soll ein Konsolidierungswerkzeug, bestehend aus Matrize, Unter- und Oberstempel sowie seitlichen Führungen und einem Pressentisch, entwickelt werden, das die Kompaktierung von Metallpulvern, insbesondere in Form schlanker Pulverbarren mit einem Durchmesser zum Höhenverhältnis von 0,0125 bis 0,21 ohne Rißbildung in einfacher Weise ermöglicht. Die Erfindung besteht darin, daß die Matrize in mindestens drei Segmente geteilt ist und über Federn, Hydraulik- und oder Pneumatikzylindern gegen den Pressentisch abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Konsolidierungswerkzeug zum Kompaktieren von Metallpulvern, bestehend aus Matrize, Unter- und Oberstempel sowie seitlichen Führungen und einem Pressentisch.
Derartige Werkzeuge sind aus der DE-PS 22 24 592 bekannt. Dabei wird mit einer einseitig wirkenden Presse eine beidseitig wirkende Preßkraft aufgebracht. Ober eine bewegliche Zwischentraverse ist die Matrize schwebend gelagert, wobei zum Ausformen die Matrize über den unteren Stempel gefahren wird und dabei der Pulverbarren ausgestoßen wird.
Bei der Herstellung von schlanken Pulverbarren, bei denen die Höhe der hergestellten Grünlinge wesentlich größer ist als ihre Breite bzw. Durchmesser, kommt es häufig zu Anklebungen bzw. Rissen an der Außenhaut des kompaktierten Barrens. Diese Schwierigkeiten kann man durch das kaltisostatische Kompaktieren lösen, wobei das lose Pulver in einen sogenannten Strumpf eingefüllt und anschließend in ein ölbad eingesetzt wird, das sich in der kaltisostatischen Presse befindet. Dieses Verfahren ist allerdings sehr aufwendig und führt häufig zu großen Durchmesserschwankungen und Maßungenauigkeiten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Konsolidierungswerkzeug der eingangs genannten Art zu entwickeln, das die Kompaktierung von Metallpulvern insbesondere in Form schlanker Pulverbarren mit einem Durchmesser zu Höhenverhältnis von 0,0125 bis 0,21 ohne Rißbildung in einfacher Weise ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Zwar war die Verwendung von Segmentmatrizen aus der DE-OS 25 01 613 bekannt, jedoch sind diese technisch so aufwendig konstruiert, daß die Bedienung und Handhabung in der Praxis auf Schwierigkeiten stößt.
Durch die schwebende Anordnung des erfindungsgemäßen Konsolidierungswerkzeuges mittels Federkraft, hydraulischer und/ oder pneumatischer Zylinder kann eine sichere Positionierung der Anfangsstellung der Matrize gewährleistet werden. Ferner ist es möglich die Matrizengeschwindigkeit während des Stauvorganges gegenüber dem beweglichen Stempel zu steuern derart, daß bei besonders schlanken Pulverbarren die Matrize mit vorgegebener Geschwindigkeit beim Niedergehen des oberen Stempels mitfährt.
Die bevorzugten Preßkräfte liegen zwischen 200 und 800 N/mm² Bei einer Körnung des Metallpulvers < 160 um liegt der Winkel der Konuswand zur Axialen zwischen 0,3 bis 10°. Innerhalb dieser Grenzen kann der Winkel in Abhängigkeit von den Preßkräften so gewählt werden, daß kaum Sicherungskräfte gegen das Austreten der Matrize aus dem Außenring während des Preßvorganges notwendig sind. Ferner wird durch die Keilform die Preßkraft zum Lösen der Matrize aus dem Innenring nach dem Konsolidierungsvorgang beeinflußt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:Abb. 1 - Querschnitt durch das erfindungsgemäße Konsolidierungswerkzeug;
Abb. 2 - Aufsicht auf eines^ymmetrisch geteilte Matrize;
Abb. 3 - Aufsicht auf eine asymmetrisch geteilte Matrize.

In Abb. 1 ist die Matrize mit 1, die Feder, Hydraulik-und/oder Pneumatikzylinder mit 2, 3 und der Pressentisch mit 4 bezeichnet. In die Matrize ragen Ober- und Unterstempel 5, 6 hinein, zwischen denen die Pulvermischung 7 angeordnet ist. Die Preßkraft ist symbolisch mit Pfeil 8 dargestellt.
Nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Matrize 1 mit einem Außenkonus versehen und in einem Außenring 9 gehalten, der einen entsprechend ausgebildeten Innenkonus aufweist. Ober Traversen 10, 11 wird der Außenring 9 an den Ständern 12, 13 geführt. Zwischen Außenkonus und Innenkonus können Klemmleisten 14 angeordnet sein, die zur Sicherung der Lage der Einzelteile des Konsolidierungswerkzeuges dienen.
In Abb. 2 ist eine viergeteilte Matrize dargestellt, bestehend aus den Einzelsegmenten 21 - 24. Abb. 3 zeigt eine asymmetrisch geteilte Matrize mit den Segmenten 31 - 34. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie fertigungstechnisch leichter herstellbar ist und daher in der Massenfabrikation bevorzugt verwendet wird.
Im folgenden wird eine Verfahrensbeschreibung für das erfindungsgemäße Konsolidierungswerkzeug gegeben. Als Pulver werden Legierungen von AlCuMg2 und AlZnMgCu1,5 verwendet. Im ersten Falle lag die Körnung unterhalb von 160 µm, im zweiten Falle waren die Pulverteilchen alle < 45 µm.
Mit dem Pulver aus AlCuMg2 wurde ein Zylinder von 90 mm Durchmesser und 250 mm Höhe hergestellt, in dem eine Preßkraft von 650 N/mm² für 2 min aufgebracht wurde.
Aus der AlZnMgCu1,5 Legierung wurde ein Pulverrohling mit dem Durchmesser von 80 mm und einer Höhe von 200 mm hergestellt, in dem 890 N/mm² für 10 min auf das Pulver einwirkten. Beide Pulverrohlinge ließen sich leicht aus der Presse entfernen ohne daß Risse oder Abbröckelungen auftraten.
Zum Auspressen der Matrize wurden Druckringe verwendet, die eine getrennte Verschiebung von Matrize und Außenring mittels Oberstempel ermöglichen. Der Arbeitstakt verlief im einzelnen wie folgt:

Arbeitstakt

Ausgangsstellung: Füllbereites Werkzeug

1. Pulver einfüllen
2. Oberstempel zurückstellen - bis zum Anschlag
3. Pressen
4. Stössel hochfahren
5. Sicherungsmutter der geteilten Matrize lösen
6. Oberstempel vorziehen - bis zum Anschlag
7. Sicherungsmutter entfernen
8. Druckplatte auflegen
9. Druckringe unterlegen
10. Auspressen der geteilten Matrize
11. Stössel hochfahren
12- Druckplatte und Druckringe entfernen
13. Geteilte Form mit Pressling entnehmen
14. Pressling entnehmen

Claims

1. Konsolidierungswerkzeug zum Kompaktieren von Metallpulver, bestehend aus Matrize, Unter- und Oberstempel sowie seitlichen Führungen und einem Pressentisch, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize 1 in mindestens drei Segmente geteilt ist und über Federn, Hydraulik-und/oder Pneumatikzylindern 2, 3 gegen den Pressentisch 4 abgestützt ist.

2. Konsolidierungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize 1 mit einem Außenkonus versehen ist und in einem Außenring 9 gehalten wird, der einen entsprechend ausgebildeten innenkonus aufweist.

3. Konsolidierungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring - an mindestens zwei Vertikalstangen 12, 13 geführt ist und über Federn, Hydraulik- und/oder Pneumatikzylinder 2, 3 gegen den Pressentisch 4 abgestützt ist, wobei die Federkraft bzw. Dämpfung dem Eigengewicht von Matrize 1 und Außenring 9 entspricht.

4. Konsolidierungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring 9 einen Innenkonus mit einer zwischen 0,3 bis 10° zur Axialachse geneigten Wandung aufweist.

5. Konsolidierungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize in dem Außenring durch Klemmleisten gesichert ist.

6. Konsolidierungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring von der Matrize axial abziehbar ist.