EP0637489A1 - Presswerkzeug zum Isostatischen Pressen steilwandiger Hohlkörper aus keramischem Material - Google Patents

Presswerkzeug zum Isostatischen Pressen steilwandiger Hohlkörper aus keramischem Material Download PDF

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EP0637489A1
EP0637489A1 EP94111972A EP94111972A EP0637489A1 EP 0637489 A1 EP0637489 A1 EP 0637489A1 EP 94111972 A EP94111972 A EP 94111972A EP 94111972 A EP94111972 A EP 94111972A EP 0637489 A1 EP0637489 A1 EP 0637489A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
die
membrane
mother
tool according
guide body
Prior art date
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EP94111972A
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English (en)
French (fr)
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EP0637489B1 (de
Inventor
Arnold Reger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
THURINGIA NETZSCH FEINKERAMIK GMBH & CO. KG
Original Assignee
Erich Netzsch GmbH and Co Holding KG
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Publication date
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Publication of EP0637489A1 publication Critical patent/EP0637489A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/003—Pressing by means acting upon the material via flexible mould wall parts, e.g. by means of inflatable cores, isostatic presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/001—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a flexible element, e.g. diaphragm, urged by fluid pressure; Isostatic presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/02—Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds
    • B30B15/022—Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form
    • B30B15/024—Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form using elastic mould parts

Definitions

  • the invention relates to a pressing tool according to the preamble of patent claim 1.
  • a pressing tool with an elastic membrane which separates the material to be pressed from a hydraulic fluid, with which, when the pressing tool is closed and filled with the material, pressure on the side of the membrane facing away from the material is exercised.
  • the membrane can be assigned to a die as its inner lining in order to transmit hydraulic pressure to the outside of the hollow body to be pressed. In this case, the membrane must be held against the inner wall of the die while the press tool is being filled with ceramic material and deformed radially inward during the subsequent pressing.
  • the deformation path that a membrane has to cover during isostatic pressing is basically approximately as large as the wall thickness (body thickness) of the pressed hollow body.
  • an upper tool part is assigned to a lower tool part with a male part and associated membrane, which consists of an annular die open at the top and bottom and a top part from above this press die movable into it.
  • the pressing of a steep-walled hollow body takes place when the pressing tool is closed by introducing hydraulic fluid between the male part and the membrane, while at the same time the pressing die is pressed down by a piston connected to it.
  • the upper tool part together with the pressed hollow body is lifted off the lower tool part and then the hollow body is ejected from the press ram by actuating the piston.
  • the pressed hollow body will be destroyed for the reasons mentioned above if it has a wall section with a steepness of 70 ° or more.
  • the invention is therefore based on the object of designing a pressing tool for isostatic pressing of steep-walled hollow bodies made of ceramic material in such a way that the hollow bodies pressed therein are exposed to a lower risk of damage during removal from the mold.
  • a nut membrane is provided in the pressing tool according to the invention, which is supported over the entire area by a female part during hydrostatic pressing and consequently guarantees the shape and dimensional accuracy of the pressed hollow body, immediately after the hydrostatic pressing but is released from the die to such an extent that the mother membrane - and thus also the freshly pressed hollow body - can expand in the radial direction essentially unhindered.
  • the hollow body remains undamaged. This applies regardless of whether the tool part provided with the die and the mother membrane is arranged as the lower or upper part of the pressing tool.
  • the pressing tool shown in FIGS. 1 to 4 has a lower tool part 10 with a plate-shaped male carrier 12 which is intended to be attached to a press table.
  • a male 14 is fastened on the male carrier 12 and tapers in the shape of a truncated cone at the top.
  • a clamping ring 18 is also fastened on the male carrier 12, with which an elastic membrane, hereinafter referred to as the father membrane 20, is clamped tightly at its outer edge 22 to the male carrier 12 and to the male 14.
  • the father membrane 20 proceeding radially inward from its outer edge 22, has a substantially flat foot region 24, a truncated cone-shaped jacket 26 projecting steeply upwards and an essentially flat central part 28.
  • the jacket 26 lies in the filling position according to FIG. 1 and the middle part 28 closely on the outer surface or the upper end face of the male 14;
  • the channels 16 can be connected to a vacuum container or a suction pump.
  • 1 to 4 also includes an upper tool part 30 with an annular guide body 32, which has a truncated cone-widening, smooth inner wall 34 and is penetrated in its lower region by at least one filler channel 36 which is on the outside Edge 22 of the father membrane 20 opens. 32 step bores 38 are machined from above into the annular guide body.
  • the guide body 32 encloses a die 40 which has an outer wall 42 which is complementary to the inner wall 34, that is to say widening upwards in the shape of a truncated cone, and one which is frustoconical has upwardly tapering inner lateral surface 44 and a flat inner central surface 46.
  • the die 40 is divided into a plurality of axial planes in sectors 48 which can be moved radially relative to one another. In the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 4, four sectors 48 are provided, each of which extends over 90 °.
  • the annular guide body 32 and the die 40 are covered by a plate-shaped die carrier 50, which is intended to be attached to a press ram.
  • Four vertical bolts 52 are fastened to the die carrier 50, each of which is guided vertically displaceably in the lower part of one of the stepped bores 38.
  • On the underside of the die carrier 50 four guide grooves 54 of dovetail-shaped profile are formed at right angles to one another, in each of which a complementarily profiled guide strip 56 is guided in a radially displaceable manner.
  • the guide strips 56 are fastened to one of the four sectors 48 of the die 40 or are formed in one piece.
  • a spring arrangement 58 for example in the form of a plate spring assembly, is accommodated in an enlarged upper part of each of the stepped bores 38 around the bolts 52, as a result of which the annular guide body 32 is prestressed downward with respect to the die carrier 50.
  • the distance by which the guide body 32 can be moved downward with respect to the die carrier 50 is limited by axially parallel screws 59.
  • Each of the displacement devices 60 has a two-armed lever 62 which is pivotably mounted on the die carrier 50 about a horizontal axis normal to the displacement direction of the associated sector 48 and at its lower end with the associated sector 48 and at its upper end with an approximately radially arranged plunger 64 articulated connected is.
  • the plunger 64 is biased radially inward by an energy accumulator 66, which can be, for example, a plate spring assembly or an air cylinder, and is supported on the die carrier 50 via a joint 68.
  • the die 40 is lined with an elastic membrane, which is referred to below as the mother membrane 70 and has a radially outer edge 72, a steep-walled-conical part with an outer lateral surface 74 and an inner lateral surface 76 and finally an essentially flat central field 78. 1 to 3, the two lateral surfaces 74 and 76 are inclined at the same angle of approximately 85 ° to the horizontal, that is to say they are parallel to one another, and the mother diaphragm 70 also has the same thickness everywhere, except for its radially outer edge 72 .
  • the mother membrane 70 which is referred to below as the mother membrane 70 and has a radially outer edge 72, a steep-walled-conical part with an outer lateral surface 74 and an inner lateral surface 76 and finally an essentially flat central field 78. 1 to 3, the two lateral surfaces 74 and 76 are inclined at the same angle of approximately 85 ° to the horizontal, that is to say they are parallel to one another, and the mother diaphragm 70 also has the same thickness everywhere
  • the pressing tool shown in FIGS. 1 to 4 works as follows: 1, granular ceramic material 80 is injected into the space between the two membranes 20 and 70, ie introduced under the action of compressed air in such a way that this space is completely filled.
  • the father membrane 20 is in full contact with the male 14
  • the mother membrane 70 is also in full contact with the female 40, which occupies its lowest possible position with respect to the annular guide body 32, so that its sectors 48 lie close together, as in shown left part of FIG. 4.
  • the mother membrane 70 is preferably slightly compressed in the radial direction.
  • Liquid is then introduced into the channels 16 under pressure, so that the father membrane 20 according to FIG. 2 is elastically deformed in the direction away from the male part 14 and towards the mother membrane 70.
  • the ceramic material 80 is pressed into a hollow body 82.
  • the mother diaphragm 70 follows the four sectors 48 when they move upwards and outwards, so that they separate from the pressed hollow body 82 in the axial and at the same time in the radial direction. Only when this has been done is the pressing tool opened, the annular guide body 32 being lifted off the clamping ring 18. The hollow body 82 that becomes accessible in this way is finally lifted off the lower tool part 10.
  • the pressing tool shown in FIGS. 5 to 7 has a lower tool part 10 which completely corresponds to that shown in FIGS. 1 to 4.
  • 5 to 7 essentially differs from the one described above in that the guide body 32 and the die 40 have a stepped cylindrical inner wall 34 or outer wall 42 and the die 40 is in one piece.
  • the mother membrane 70 is clamped with its outer edge 72 on the annular guide body 32, which has a clamping ring 88 for this purpose.
  • the steep-walled area of the mother membrane 70 has an outer lateral surface 74 that is significantly less steep than the inner lateral surface 76.
  • a spring arrangement 84 acting directly between these two components is provided for upward relative movements of the die 40 with respect to the guide body 32.
  • an actuator 86 is provided for relative movements in the opposite direction; shown is one of four actuators 86 arranged offset in the circumferential direction relative to one another in the form of a hydraulic piston-cylinder unit, the cylinder of which is fastened to a cover 90 of the upper tool part 30 which is fixedly connected to the guide body 32.
  • the press tool shown in FIGS. 5 to 7 works as follows: When the ceramic material 80 is shot in and eaten, the die 40 is held in its lower end position by the actuators 86, so that it supports the entire area of the mother membrane 70, which can be slightly compressed, especially in the radial direction. After the isostatic pressing, that is to say after the reduction of the liquid pressure in the channels 16, and after the father membrane 20 has applied to the male part 14 under the effect of an internal prestress or a vacuum applied to the channels 16, the actuators 86 are depressurized, so that the spring assembly 84 presses the die 40 upward as shown in FIG. 7.
  • the die 40 thereby detaches completely from the mother membrane 70, which is facilitated by the lower steepness of the outer jacket surface 74 of the mother membrane 70 in relation to the inner jacket surface 76. If the mother membrane 70 was previously slightly compressed, it now expands and consequently detaches from the pressed hollow body 82 so that it is no longer endangered when the pressing tool is fully opened. If, in its working position according to FIGS. 5 and 6, the mother membrane 70 has not been compressed by the die 40 but is essentially free of internal stresses on the die 40, it may be expedient at the moment when the actuators 86 are depressurized be made to apply a slight vacuum to the back (in the arrangement shown this is the top) of the mother membrane 70 so that it reliably releases the pressed hollow body 82.
  • Both pressing tools which have been described in the foregoing with reference to FIGS. 1 to 4 or FIGS. 5 to 7, can be arranged in any position in space, in particular also in an inverted position, that is to say with tool part 10 arranged at the top and tool part 30 arranged at the bottom .

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Abstract

Das Preßwerkzeug setzt sich zusammen aus einem ersten, vorzugsweise unteren Werkzeugteil (10) und zweiten Werkzeugteil (30), das vorzugsweise oben in einer Presse angeordnet wird. Hauptbestandteile des ersten Werkzeugteils (10) sind ein Patrizenträger (12), eine daran befestigte Patrize (14) und eine Vatermembran (20), Patrizenträger (12) und Patrize (14) weisen Kanäle (16) zum Einleiten eines Fluids unter Druck zwischen Patrize (14) und Vatermembran (20) auf, zum zweiten Werkzeugteil (30) gehört eine Matrize (40), die mit einer Muttermembran (70) ausgekleidet und von einem ringförmigen Führungskörper (32) umschlossen ist. In diesem ist die Matrize (40) bei geschlossenem Preßwerkzeug bewegbar zwischen einer Preßstellung, in der die Matrize (40) die Muttermembran (70) vollflächig abstützt, und einer Entlastungsstellung, in der sie die Muttermembran (70) in radialer Richtung expandieren läßt. Die Muttermembran (70) ist in der Preßstellung der Matrize (40) von dieser radial komprimiert, und in der Entlastungsstellung entspannt. Der Führungskörper (32) weist eine sich in Richtung vom ersten Werkzeugteil (10) weg konisch erweiternde Innenwand (34) auf, und die Matrize (40) hat eine dazu komplementäre Außenwand (42) und ist in mehrere radial voneinander weg bewegbare Sektoren (48) unterteilt. Damit wird der gepreßte Hohlkörper (82) soweit freigegeben, daß er sich nicht verklemmen kann. Infolgedessen lassen sich selbst besonders steil- und dünnwandige Hohlkörper (82) dem Preßwerkzeug entnehmen, ohne daß die Gefahr besteht, daß sie beschädigt werden. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Preßwerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Zum isostatischen Fressen steilwandiger Hohlkörper aus pulver- oder granulatförmigem keramischen Material ist ein Preßwerkzeug mit einer elastischen Membran erforderlich, die das zu pressende Material von einer Hydraulikflüssigkeit trennt, mit der bei geschlossenem und mit dem Material gefülltem Preßwerkzeug Druck auf die vom Material abgewandte Seite der Membran ausgeübt wird. Die Membran kann einer Matrize als deren innere Auskleidung zugeordnet sein, um hydraulischen Druck auf die Außenseite des zu pressenden Hohlkörpers zu übertragen. In diesem Fall muß die Membran, während das Preßwerkzeug mit keramischem Material gefüllt wird, an der Innenwand der Matrize anliegend gehalten und beim anschließenden Pressen radial nach innen verformt werden. Der Verformungsweg, den eine Membran beim isostatischen Pressen zurücklegen muß, ist grundsätzlich ungefähr so groß wie die Wanddicke (Scherbenstärke) des gepreßten Hohlkörpers. Bei Membranen zum Pressen steilwandiger Hohlkörper mit einer Wandneigung in bezug auf eine Basisfläche von 70° und mehr können sich in den entsprechend steilwandigen Bereichen der Membran bei deren radial nach innen gerichteter Bewegung Falten bilden, die Abdrücke auf der Außenfläche des gepreßten Hohlkörpers bilden und diesen unbrauchbar machen.
  • Steilwandige Hohlkörper mit einer Steilheit von 70° und mehr werden deshalb besser mit einer Membran gepreßt, die einer Patrize zugeordnet ist und von einer auf ihre Innenseite einwirkenden hydraulischen Flüssigkeit gedehnt wird, so daß sie das keramische Material gegen die Innenwand einer Matrize drückt. Dies hat allerdings den Nachteil, daß dem so gepreßten Hohlkörper anschließend der erforderliche Platz für die nach jedem isostatischen Preßvorgang auftretende Expansion fehlt. Dies hat zur Folge, daß der Hohlkörper auch dann noch, wenn die Membran vom hydraulischen Druck entlastet worden ist und die Innenseite des Hohlkörpers freigegeben hat, mit einem erheblichen Druck an der Innenwand der Matrize anliegt, so daß seiner Entnahme aus der Matrize erhebliche Reibungswiderstände entgegenwirken und der Hohlkörper zerstört werden kann.
  • Um dies zu verhindern, ist bei einem aus der DE 26 57 704 C2 bekannten Preßwerkzeug der eingangs genannten Gattung einem unteren Werkzeugteil mit Patrize und zugehöriger Membran ein oberes Werkzeugteil zugeordnet, das aus einer ringförmigen, unten und oben offenen Matrize und einem von oben her in diese hinein bewegbaren Preßstempel besteht. Das Pressen eines steilwandigen Hohlkörpers geschieht bei geschlossenem Preßwerkzeug durch Einleiten hydraulischer Flüssigkeit zwischen Patrize und Membran, während gleichzeitig der Preßstempel von einem mit ihm verbundenen Kolben nach unten gedrückt wird. Nach dem Pressen wird das obere Werkzeugteil samt dem gepreßten Hohlkörper vom unteren Werkzeugteil abgehoben und danach wird der Hohlkörper durch Betätigen des Kolbens von dem Preßstempel ausgeworfen. Auch dabei besteht jedoch die Gefahr, daß der gepreßte Hohlkörper aus den obengenannten Gründen zerstört wird, wenn er einen Wandabschnitt mit einer Steilheit von 70° oder mehr aufweist.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Preßwerkzeug zum isostatischen Pressen steilwandiger Hohlkörper aus keramischem Material derart zu gestalten, daß die in ihm gepreßten Hohlkörper beim Entformen einer geringeren Beschädigungsgefahr ausgesetzt sind.
  • Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Zusätzlich zu einer Vatermembran, die in üblicher Weise einer Patrize zugeordnet ist und beim hydrostatischen Pressen expandiert, ist bei dem erfindungsgemäßen Preßwerkzeug eine Muttermembran vorgesehen, die während des hydrostatischen Pressens vollflächig von einer Matrize abgestützt wird und infolgedessen Form- und Maßgenauigkeit des gepreßten Hohlkörpers garantiert, unmittelbar nach dem hydrostatischen Pressen aber von der Matrize soweit freigegeben wird, daß die Muttermembran - und somit auch der frisch gepreßte Hohlkörper - im wesentlichen unbehindert in radialer Richtung expandieren kann. Infolgedessen wirkt zwischen dem gepreßten Hohlkörper und der Muttermembran keine nennenswerte Reibung, wenn der Hohlkörper anschließend entnommen wird; der Hohlkörper bleibt also unbeschädigt. Dies gilt unabhängig davon, ob das mit Matrize und Muttermembran versehene Werkzeugteil als unteres oder oberes Teil des Preßwerkzeugs angeordnet wird.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen halbseitigen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Preßwerkzeuges in einer ersten Ausführungsform beim Einbringen keramischen Materials,
    Fig. 2
    einen entsprechenden Schnitt beim isostatischen Verdichten des keramischen Materials,
    Fig. 3
    einen entsprechenden Schnitt nach dem Verdichten und
    Fig. 4
    eine perspektivische Ansicht des teilweise aufgeschnittenen Preßwerkzeugs;
    Fig. 5
    einen halbseitigen Axialschnitt einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Preßwerkzeugs beim Einbringen keramischen Material,
    Fig. 6
    einen entsprechenden Schnitt beim isostatischen Verdichten des Materials, und
    Fig. 7
    einen entsprechenden Schnitt nach dem Verdichten.
  • Das in Fig. 1 bis 4 dargestellte Preßwerkzeug hat ein unteres Werkzeugteil 10 mit einem plattenförmigen Patrizenträger 12, der dazu bestimmt ist, an einem Pressentisch befestigt zu werden. Auf dem Patrizenträger 12 ist eine Patrize 14 befestigt, die sich nach oben kegelstumpfförmig verjüngt. Durch den Patrizenträger 12 und die Patrize 14 erstrecken sich Kanäle 16, die sich an eine hydraulische Druckmittelquelle anschließen lassen und an der Oberfläche der Patrize 14 münden. Auf dem Patrizenträger 12 ist ferner ein Spannring 18 befestigt, mit dem eine im folgenden als Vatermembran 20 bezeichnete elastische Membran an ihrem äußeren Rand 22 dicht am Patrizenträger 12 und an der Patrize 14 festgeklemmt ist. Die Vatermembran 20 hat, von ihrem äußeren Rand 22 radial nach innen fortschreitend, einen im wesentlichen ebenen Fußbereich 24, einen steil nach oben ragenden, kegelstumpfförmigen Mantel 26 und ein im wesentlichen ebenes Mittelteil 28. In der Füllstellung gemäß Fig. 1 liegen der Mantel 26 und das Mittelteil 28 eng an der Mantelfläche bzw. der oberen Stirnfläche der Patrize 14 an; um dieses enge Anliegen zu gewährleisten, lassen sich die Kanäle 16 an einen Unterdruckbehälter oder eine Saugpumpe anschließen.
  • Zu dem in Fig. 1 bis 4 dargestellten Preßwerkzeug gehört ferner ein oberes Werkzeugteil 30 mit einem ringförmigen Führungskörper 32, der eine sich nach oben kegelstumpfförmig erweiternde, glatte Innenwand 34 aufweist und in seinem unteren Bereich von mindestens einem Einfüllkanal 36 durchsetzt ist, der am äußeren Rand 22 der Vatermembran 20 mündet. Von oben her sind in den ringförmigen Führungskörper 32 Stufenbohrungen 38 eingearbeitet.
  • Der Führungskörper 32 umschließt eine Matrize 40, die eine zur Innenwand 34 komplementäre, sich also nach oben kegelstumpfförmig verbreiternde Außenwand 42 sowie eine sich kegelstumpfförmig nach oben verjüngende innere Mantelfläche 44 und eine ebene innere Mittelfläche 46 aufweist. Die Matrize 40 ist in mehreren axialen Ebenen in Sektoren 48 unterteilt, die radial gegeneinander bewegbar sind. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 4 sind vier Sektoren 48 vorgesehen, die sich über je 90° erstrecken.
  • Der ringförmige Führungskörper 32 und die Matrize 40 sind von einem plattenförmigen Matrizenträger 50 überdeckt, der dazu bestimmt ist, an einem Pressenstößel befestigt zu werden. Am Matrizenträger 50 sind vier senkrechte Bolzen 52 befestigt, die im unteren Teil je einer der Stufenbohrungen 38 senkrecht verschiebbar geführt sind. An der Unterseite des Matrizenträgers 50 sind im rechten Winkel zueinander vier Führungsnuten 54 von schwalbenschwanzförmigem Profil ausgebildet, in denen je eine komplementär profilierte Führungsleiste 56 radial verschiebbar geführt ist. Die Führungsleisten 56 sind an je einem der vier Sektoren 48 der Matrize 40 befestigt oder einstückig ausgebildet.
  • Rings um die Bolzen 52 ist in einem erweiteren oberen Teil jeder der Stufenbohrungen 38 eine Federanordnung 58, beispielsweise in Form eines Tellerfederpakets, untergebracht, wodurch der ringförmige Führungskörper 32 in bezug auf den Matrizenträger 50 nach unten vorgespannt ist. Die Strecke, um die der Führungskörper 32 in bezug auf den Matrizenträger 50 nach unten bewegbar ist, wird von achsparallelen Schrauben 59 begrenzt.
  • In den Matrizenträger 50 sind vier Verschiebevorrichtungen 60 eingebaut, die je einem der Sektoren 48 zugeordnet und so gestaltet sind, daß sie auf ihn ständig eine radial nach außen gerichtete Kraft ausüben. Jede der Verschiebevorrichtungen 60 weist einen zweiarmigen Hebel 62 auf, der um eine waagerechte, zur Verschieberichtung des zugehörigen Sektors 48 normale Achse schwenkbar am Matrizenträger 50 gelagert und an seinem unteren Ende mit dem zugehörigen Sektor 48 sowie an seinem oberen Ende mit einem ungefähr radial angeordneten Stößel 64 gelenkig verbunden ist. Der Stößel 64 ist durch einen Kraftspeicher 66 radial nach innen vorgespannt, der beispielsweise ein Tellerfederpaket oder ein Luftzylinder sein kann, und über ein Gelenk 68 am Matrizenträger 50 abgestützt ist.
  • Die Matrize 40 ist mit einer elastischen Membran ausgekleidet, die im folgenden als Muttermembran 70 bezeichnet wird und einen radial äußeren Rand 72, einen steilwandig-konischen Teil mit einer äußeren Mantelfläche 74 und einer inneren Mantelfläche 76 und schließlich ein im wesentlichen ebenes Mittelfeld 78 aufweist. Gemäß Fig. 1 bis 3 sind die beiden Mantelflächen 74 und 76 unter dem gleichen Winkel von ungefähr 85° gegen die Waagerechte geneigt, sind also zueiander parallel, und die Muttermembran 70 hat auch sonst, ausgenommen ihren radial äußeren Rand 72, überall die gleiche Dicke.
  • Das in Fig. 1 bis 4 dargestellte Preßwerkzeug arbeitet folgendermaßen:
    Bei geschlossenem Preßwerkzeug wird gemäß Fig. 1 granulatförmiges keramisches Material 80 in den Zwischenraum zwischen den beiden Membranen 20 und 70 eingeschossen, d.h. unter Einwirkung von Druckluft derart eingebracht, daß dieser Zwischenraum vollständig ausgefüllt wird. Dabei liegt die Vatermembran 20 vollflächig an der Patrize 14 an, und die Muttermembran 70 liegt, ebenfalls vollflächig, an der Matrize 40 an, die in bezug auf den ringförmigen Führungskörper 32 ihre tiefstmögliche Stellung einnimmt, so daß ihre Sektoren 48 dicht aneinanderliegen, wie im linken Teil der Fig. 4 dargestellt. Dabei ist die Muttermembran 70 in radialer Richtung vorzugsweise leicht komprimiert.
  • Anschließend wird Flüssigkeit unter Druck in die Kanäle 16 eingeleitet, so daß die Vatermembran 20 gemäß Fig. 2 in Richtung von der Patrize 14 weg, zur Muttermembran 70 hin, elastisch verformt wird. Dabei wird das keramische Material 80 zu einem Hohlkörper 82 gepreßt.
  • Sodann wird gemäß Fig. 3 der Matrizenträger 50, und mit ihm die Matrize 40, etwas angehoben, wobei aber die Federanordnungen 58 dafür sorgen, daß der Führungskörper 32 seine Preßstellung beibehält, in der er fest auf dem Spannring 18 des unteren Werkzeugteils 10 aufliegt. Die nach oben gerichtete Relativbewegung des Matrizenträgers 50 und der Matrize 40 in bezug auf den ringförmigen Führungskörper 32 bewirkt in Verbindung mit den in den Verschiebevorrichtungen 60 gespeicherten Federkräften, daß die Sektoren 48 der sich nach oben konisch erweiternden Innenwand 34 des Führungskörpers 32 folgen und sich also radial auseinanderbewegen, wie im rechten und oberen Teil der Fig. 4 dargestellt. Die Muttermembran 70 folgt den vier Sektoren 48 bei deren nach oben und nach außen gerichteter Bewegung, so daß sie sich in axialer und zugleich in radialer Richtung vom gepreßten Hohlkörper 82 löst. Erst wenn dies geschehen ist, wird das Preßwerkzeug geöffnet, wobei der ringförmige Führungskörper 32 vom Spannring 18 abgehoben wird. Der auf diese Weise zugänglich werdende Hohlkörper 82 wird schließlich vom unteren Werkzeugteil 10 abgehoben.
  • Das in Fig. 5 bis 7 dargestellte Preßwerkzeug hat ein unteres Werkzeugteil 10, das mit dem in Fig. 1 bis 4 dargestellten vollständig übereinstimmt. Das obere Werkzeugteil 30 unterscheidet sich gemäß Fig. 5 bis 7 von dem zuvor beschriebenen im wesentlichen dadurch, daß der Führungskörper 32 und die Matrize 40 eine abgestuft zylindrische Innenwand 34 bzw. Außenwand 42 aufweisen und die Matrize 40 einstückig ist. Die Muttermembran 70 ist mit ihrem äußeren Rand 72 am ringförmigen Führungskörper 32 eingespannt, der zu diesem Zweck einen Spannring 88 aufweist. Der steilwandige Bereich der Muttermembran 70 hat eine äußere Mantelfläche 74, die deutlich weniger steil ist als die innere Mantelfläche 76.
  • Für aufwärts gerichtete Relativbewegungen der Matrize 40 gegenüber dem Führungskörper 32 ist eine unmittelbar zwischen diesen beiden Bauteilen wirkende Federanordnung 84 vorgesehen. Für Relativbewegungen in entgegengesetzter Richtung ist mindestens ein Stellglied 86 vorgesehen; dargestellt ist eines von vier in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordneten Stellgliedern 86 in Form einer hydraulischen Kolbenzylindereinheit, deren Zylinder an einem mit dem Führungskörper 32 fest verbundenen Deckel 90 des oberen Werkzeugteils 30 befestigt ist.
  • Das in Fig. 5 bis 7 dargestellte Preßwerkzeug arbeitet folgendermaßen:
    Beim Einschießen und Fressen des keramischen Materials 80 wird die Matrize 40 von den Stellgliedern 86 in ihrer unteren Endstellung gehalten, so daß sie die Muttermembran 70 vollflächig abstützt, wobei diese, vor allem in radialer Richtung, leicht komprimiert sein kann. Nach dem isostatischen Pressen, also nach dem Abbau des Flüssigkeitsdruckes in den Kanälen 16, und nachdem sich die Vatermembran 20 unter der Wirkung einer inneren Vorspannung oder eines an die Kanäle 16 angelegten Vakuums an die Patrize 14 angelegt hat, werden die Stellglieder 86 drucklos gemacht, so daß die Federanordnung 84 die Matrize 40 gemäß Fig. 7 nach oben drückt. Dabei löst sich die Matrize 40 vollständig von der Muttermembran 70, was durch die im Verhältnis zur inneren Mantelfläche 76 geringere Steilheit der äußeren Mantelfläche 74 der Muttermembran 70 erleichtert wird. Wenn die Die Muttermembran 70 zuvor leicht gestaucht war, expandiert sie nun und löst sich infolgedessen vom gepreßten Hohlkörper 82, so daß dieser bei vollständigem Öffnen des Preßwerkzeugs nicht mehr gefährdet wird. Wenn die Muttermembran 70 in ihrer Arbeitsstellung gemäß Fig.5 und 6 von der Matrize 40 nicht gestaucht worden ist sondern im wesentlichen frei von inneren Spannungen an der Matrize 40 angelegen ist, kann es zweckmäßig sein, in dem Augenblick, in dem die Stellglieder 86 drucklos gemacht werden, ein leichtes Vakuum an die Rückseite (bei der dargestellten Anordnung ist dies die Oberseite) der Muttermembran 70 anzulegen, damit sie den gepreßten Hohlkörper 82 zuverlässig freigibt.
  • Beide Preßwerkzeuge, die im vorstehenden anhand der Fig. 1 bis 4 bzw. Fig. 5 bis 7 beschrieben worden sind, können in beliebiger Lage im Raum angeordnet werden, insbesondere auch in umgekehrter Lage, also mit oben angeordnetem Werkzeugteil 10 und unten angeordnetem Werkzeugteil 30.

Claims (10)

  1. Preßwerkzeug zum isostatischen Pressen steilwandiger Hohlkörper (82) aus keramischem Material (80) mit
    - einem ersten Werkzeugteil (10), das einen Patrizenträger (12), eine daran befestigte Patrize (14), eine Vatermembran (20) und Kanäle (16) zum Einleiten eines Fluids unter Druck zwischen Patrize (14) und Vatermembran (20) aufweist, und
    - einem zweiten Werkzeugteil (30), das mindestens zwei in Bezug zum ersten Werkzeugteil (10) und in Bezug zueinander axial bewegliche Bauteile aufweist, darunter eine Matrize (40),
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Matrize (40) mit einer Muttermembran (70) ausgekleidet, von einem ringförmigen Führungskörper (32) umschlossen und in diesem bei geschlossenem Preßwerkzeug bewegbar ist zwischen einer Preßstellung, in der die Matrize (40) die Muttermembran (70) vollflächig abstützt, und einer Entlastungsstellung, in der sie die Muttermembran (70) in radialer Richtung expandieren läßt.
  2. Preßwerkzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Muttermembran (70) in der Preßstellung der Matrize (40) von dieser radial komprimiert, und in der Entlastungsstellung entspannt ist.
  3. Preßwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Führungskörper (32) eine sich in Richtung vom ersten Werkzeugteil (10) weg konisch erweiternde Innenwand (34) aufweist, und die Matrize (40) eine dazu komplementäre Außenwand (42) hat und in mehrere radial voneinander weg bewegbare Sektoren (48) unterteilt ist.
  4. Preßwerkzeug nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Sektoren (48) radial voneinander weg vorgespannt sind.
  5. Preßwerkzeug nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Sektoren (48) für ihre radialen Bewegungen an einem Matrizenträger (50) geführt sind, der gemeinsam mit ihnen in Bezug auf den Führungskörper (32) in axialer Richtung bewegbar ist.
  6. Preßwerkzeug nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zwischen Führungskörper (32) und Matrizenträger (50) eine Federanordnung (58) eingespannt ist, die bestrebt ist, den Matrizenträger (50) samt Matrize (40) axial von der Patrize (14) wegzubewegen.
  7. Preßwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Muttermembran (70) mit ihrem äußeren Rand (72) an den Sektoren (48) der Matrize (40) befestigt ist.
  8. Preßwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Muttermembran (70) mit ihrem äußeren Rand (72) am Führungskörper (32) eingespannt ist und die Matrize (40) als Ganzes axial von der Muttermembran (70) wegbewegbar ist.
  9. Preßwerkzeug nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Matrize (40) gegenüber dem Führungskörper (32) durch eine Federanordnung (84) im Sinne einer Bewegung von der Muttermembran (70) weg axial vorgespannt, und in entgegengesetzter Richtung mittels mindestens eines Stellgliedes (86) verschiebbar ist.
  10. Preßwerkzeug nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Matrize (40) und die Muttermembran (70) komplementäre innere bzw. äußere Mantelflächen (44, 74) von geringerer Steilheit als die äußere Mantelfläche des gepreßten Hohlkörpers (82) und die dazu komplementäre innere Mantelfläche (76) der Muttermembran (70) aufweisen.
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