WO1990009874A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines mehrheitlich aus keramischen materialien bestehenden profils - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines mehrheitlich aus keramischen materialien bestehenden profils Download PDF

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WO1990009874A1
WO1990009874A1 PCT/EP1990/000304 EP9000304W WO9009874A1 WO 1990009874 A1 WO1990009874 A1 WO 1990009874A1 EP 9000304 W EP9000304 W EP 9000304W WO 9009874 A1 WO9009874 A1 WO 9009874A1
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Anton Stigler
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Anton Stigler
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    • B28B7/16—Moulds for making shaped articles with cavities or holes open to the surface, e.g. with blind holes
    • B28B7/18—Moulds for making shaped articles with cavities or holes open to the surface, e.g. with blind holes the holes passing completely through the article
    • B28B7/186—Moulds for making shaped articles with cavities or holes open to the surface, e.g. with blind holes the holes passing completely through the article for plates, panels or similar sheet- or disc-shaped objects, also flat oblong moulded articles with lateral openings, e.g. panels with openings for doors or windows, grated girders

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for producing a profile consisting predominantly of ceramic materials according to the preamble of claims 1 and 9, respectively.
  • Ceramics such as As aluminum oxide, nitride or titanate, silicon carbide or zirconium oxide, but also boron carbide or titanium boride are becoming increasingly important in the sense of a new material group for completely new applications.
  • the use cases don't just include, for example
  • Ceramic-made components for machines but above all the catalyst consisting of a ceramic carrier, as is used today in motor vehicles. Although the production of such ceramic profiles appears to be simple in principle, great problems arise in practice, some of which cannot be overcome.
  • Object of the present invention is ⁇ drive therefore, a View as well as to provide a device for producing ceramic profiles, which also have a sufficiently high uniform internal density when they are dimensioned relatively large di ⁇ and for example, a length greater than their Have diameter.
  • a device for producing ceramic profiles which also have a sufficiently high uniform internal density when they are dimensioned relatively large di ⁇ and for example, a length greater than their Have diameter.
  • the present invention makes it possible for the first time to produce ceramic profiles with a length greater than their diameter, which have a uniform density not previously known on the inside. Above all, however, the invention creates for the first time the possibility, in deviation from the previously only viable method of producing ceramic catalysts with a honeycomb tube structure, using the known extrusion processes to produce the profiles solely by pressing ceramic powder.
  • a ceramic profile is produced in sections in thin layers. If, for example, a pressing with a specific pressing force of 1,000 kp / cm z is carried out, the same density is established inside such a pressed disk as on the outer edges. If, in addition, the disc thus produced is used practically as a lower stamp by refilling the press powder and compressing it again with 1,000 kp / cm 2 , the filled press powder enters into a press connection with the surface of the previously pressed disc. This process can now be repeated as desired, it being possible to produce a longer part with a precisely defined density.
  • pressing is nothing more than the volume compression of the pressed material.
  • the individual particles of the material to be pressed interlock so that a more or less solid body is formed.
  • the strength is different and is referred to as raw strength or green strength.
  • Ceramic profiles, so the extremely uniform pressure conditions in each press cycle result in an extremely uniform density distribution and thus an extremely uniform raw or green fracture strength.
  • the essentially ceramic products are heated until the binders contained in the ceramic materials become dough-like, flowable. This encloses the hard components in the product. After the pressed parts have cooled, the previous raw or green fracture strength is converted into a shard strength. The more uniform the density in the green pressed part, the more uniform and homogeneous the structure of the body.
  • the upper and lower punches can be moved uniformly towards one another in a die shape.
  • a stamp is preferably held in each case and the movement is generally carried out by the upper stamp alone.
  • the frictional forces between the powder particles to be pressed at the edge of the die cavity are so optimally absorbed that an effect which improves the quality of the pressing also occurs here.
  • the die cavity is enlarged in sections by adjusting at least one plunger so that, while the size of the fillable part remains the same, the die cavity for pressing a next powder layer is limited by the one press die and the previously pressed ceramic profile part, the acts as a counter stamp.
  • Figure 1 is a schematic vertical sectional view of a pressing device in the filling position
  • FIG. 2 a phase during the pressing of the powder material with the upper punch immersed in the die
  • FIG. 3 the pressed profile part held clamped between the upper and lower punches after the end of the first pressing cycle with the die retracted to the initial level;
  • FIG. 4 the pressing device in a new filling position before the start of the second pressing cycle
  • FIG. 5 Execution of the second pressing cycle with the upper punch again immersed in the die and the die lowered;
  • 1 denotes an upper punch, 3 a lower punch, 5 a die, which is also referred to below as a circumferential mold cavity boundary.
  • the upper punch can be pressed onto and removed from the lower punch by suitable measures, generally hydraulically.
  • the lower stamp is also controllable.
  • a green-pressed ceramic profile with a high, uniform density distribution is explained, for example provided with six inner longitudinal recesses 7, as can be seen above all in the top view according to FIG.
  • the number of longitudinal recesses can be increased as desired and, for example, have a dense honeycomb structure as in the case of a catalytic converter.
  • a corresponding number of longitudinal bars 9 are provided in the pressing device, which lead into corresponding longitudinal bores through the lower punch 3 and protrude into the mold cavity 11.
  • longitudinal recesses 13 are provided in the upper punch 1.
  • the longitudinal bars 9 are mechanically connected to the die 5 and are moved and moved together with it, which will be discussed later.
  • the mold cavity 11 is first filled with the powder 14 to be pressed, to the level that corresponds to the starting level line 15 in the exemplary embodiment shown. Then the upper punch 1 moves down and compresses the filled ceramic powder while the immovable lower punch 3 is held. For example, a pressure of up to 40 t is built up, which causes the powder to be compressed, for example up to half the height of the filling space, as is shown schematically in FIG. After the presettable upper limit of the pressing pressure has been reached, the joint of upper punch 1, intermediate-compressed profile part 17 and lower punch 3 is moved down by such an amount until the shoulders 19 formed laterally on upper punch 1 reach output level line 15.
  • the upper punch can then be lowered again in order to build up the preset pressing pressure of, for example, 40 t while the lower punch 3 is held and to press the second layer in this second cycle phase, the powder which is now more compressed with the powder already in the previous one - Outgoing phase pressed profile part 17 receives a press connection on the surface.
  • the longitudinal bars 9, which are also fixed with the die are pushed into the corresponding longitudinal recesses 13 in the upper punch 1.
  • the lower punch 3 works against a hydraulic "cushion", it gives way after reaching the
  • the material diameter can also be understood, for example, as the distance between the individual longitudinal recesses 7 in the green-pressed profile, as can be seen in FIG. 7, since the longitudinal rods 9 delimiting the actual mold cavity are selected in these recesses. led to the pressing, and which would usually only lead to a completely uneven density inside due to the high friction would be generated when trying to produce a long profile in a single pressing operation.
  • the upper and lower punches 1 and / or. 3 are moved towards each other evenly.
  • the die 5 delimiting the mold cavity could also always be held.
  • the pressing movement as in the exemplary embodiment shown, can be carried out, for example, only by means of a punch, namely the upper punch 1, the tracking or floating arrangement of the die 5 ensuring that that the coefficients of friction between the powder particles to be pressed and the adjoining wall of the die 5 are distributed at least approximately so differently that, from the kinematics, a simultaneous, uniform movement of the upper and lower punches 1 and / or. 3 is imitated when the matrix is fixed.
  • a ceramic profile produced in this way by pressing a section of green-pressed powder with a section of loosely filled press powder by mechanical compacting in several successive steps leads to a ceramic pressed part with a density distribution not known to date.
  • the results are explained below using a test example.
  • test facility consisting of a die with a diameter of 20 mm and an upper and a lower punch.
  • A1 "0" - aluminum oxide - with a degree of purity of about 97.5% was used as the test material.
  • the filling height was approx. 4 mm, the compression path approx. 2 mm.
  • the specific pressure 1,000 kp / cm 2 .
  • the pressing together was repeated eight times.
  • the green pressed parts showed no cracks. It was fired at 1,650 °.
  • the shrinkage was perfect and even.
  • the density examined was found to be uniform.
  • the structure was examined for possible cracks.
  • the metal check penetration process was used. No cracks were found.
  • the parts were also subjected to X-ray and ultrasound examinations. The structure turned out to be even.

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Abstract

Verschiedene keramische Profile mit vergleichsweise großer Längserstreckung bezogen auf deren Durchmesser konnten bisher nur in einem Feucht-Extrusionsverfahren hergestellt werden. Dies betrifft vor allem die Herstellung von Katalysatoren. Um demgegenüber ein einfacheres verbessertes Verfahren zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Herstellung derartiger Profile mit großer Längserstreckung abschnittsweise erfolgt. Relativ dünne Schichten werden in Einzelschritten verdichtet, und zwar aufeinanderfolgend, so daß jeweils zum zuvor verdichteten Abschnitt eine Preßverbindung entsteht. Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich vor allem für die Herstellung von aus Keramik bestehenden Katalysatoren.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines mehrheitlich aus keramischen Materialien bestehenden Profils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines mehrheitlich aus keramischen Materialien be¬ stehenden Profils nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 9 .
Keramik Stoffe, wie z. B. Aluminiumoxid, -nitrid oder titanat , Siliziumcarbid oder Zirkonoxid, aber auch Borcarbid oder Titan- borid erlangen zunehmende Bedeutung im Sinne einer neuen Werkstoff ruppe für zum Teil völlig neue Anwendungsfälle. Zu den Anwendungsfällen gehören beispielsweise nicht nur aus
Keramik gefertigte Bauteile für Maschinen , sondern vor allem auch der aus einem Keramikträger bestehende Katalysator , wie er heute bei Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Obgleich grundsätzlich die Herstellung derartiger Keramikprofile einfach erscheint, entstehen in der Praxis große Problem zum Teil nicht überwunden werden können.
So kann beispielsweise daran gedacht werden, keramische Pul¬ ver in Stahlformen zwischen einem Ober- und Unterstempel zu verpressen. Beim Verdichten des Keramikpulvers entstehen resultierende Kräfte, die sich als Wandreibung darstellen. Aus diesem Grunde aber ist es dann in der Praxis nicht mehr möglich, Keramik-Profilteile mit ausreichend gleichmäßiger
Dichte herzustellen , deren Länge größer ist als deren Durch¬ messer. Wenn nämlich solche Profilteile durch Ober— und Unter¬ stempelpressen hergestellt werden , so ergibt sich in der Mitte des Preßlings eine . neutrale Zone mit geringerer Dichte. Ge- ringere Dichte verursacht aber beim Brennen (Sintern) größere Schwindung. Ungleichmäßige Schwindung führt zur Rißbildung und somit zur Unbrauchbarkeit der Teile.
Die vorstehend gemachten Ausführungen gelten vor allem auch bei der Herstellung von Katalysatoren z. B. für Kraftfahrzeuge, bei denen der Katalysator-Träger z. B. aus Cordierit, d.h . Aluminium- Magnesium-Silicat besteht und im Inneren in Axialrichtung mit einer Wabenrohr-Struktur versehen ist. Derartige Katalysatoren können deshalb ausnahmslos nur im Extrusionsverf ahren hergestellt werden, in dem durch Beigebung vielfacher ein hohes Know-how erfordernder Zusatzstoffe, die Keramik-Ausgangsmasse fließfähig und damit extrusionsfähig gemacht wird. Auch im Hinblick auf die Extrusionsdüsen muß eine äußerst genaue Kalibrierung und Einhaltung von Grenzwerten vorgenommen werden, um keinen Ausschuß zu erzeugen. Beim nachfolgenden Brennen und Sintern tritt dabei aber eine relativ große Schwindung auf , was zu zusätzlichen Problemen führen kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher , ein Ver¬ fahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von keramischen Profilen zu schaffen , die eine ausreichend hohe gleichmäßige innere Dichte auch dann aufweisen , wenn sie relativ groß di¬ mensioniert sind und beispielsweise eine Länge größer als deren Durchmesser aufweisen . Zudem sollen beim nachfolgenden Brennen und Sintern sichergestellt sein , daß ein ungleichmäßi¬ ges Schwinden und die dadurch bedingten Probleme zumindest weitgehend vermieden werden .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des Verfahrens ent¬ sprechend den im Anspruch 1 und bezüglich der Vorrichtung entsprechend den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen ge¬ löst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .
Durch die vorliegende Erfindung wird es erstmals möglich , Keramikprofile mit einer Länge größer als deren Durchmesser herzustellen , die im Inneren eine bisher nicht gekannte gleich- mäßige Dichte aufweisen . Vor allem aber wird durch die Er¬ findung erstmals die Möglichkeit geschaffen , abweichend von dem bisher einzig und allein nur gangbaren Weg der Herstel¬ lung von Keramik-Katalysatoren mit Wabenrohrstruktur mittels der bekannten Extrusionsverfahren die Profile allein durch Pressen von Keramikpulver herzustellen .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Herstellung eines Keramik-Profils abschnittsweise in dünnen Schichten . Wird beispielsweise eine Pressung mit einer spezifischen Preßkraft von 1.000 kp/cmz durchgeführt , so stellt sich im Inneren einer derart gepreßten Scheibe wie auch an deren Außenrändern eine gleiche Dichte ein . Wird ferner die so hergestellte Scheibe praktisch als Unter¬ stempel benutzt , indem erneut Preßpulver aufgefüllt und dieses wiederum mit 1.000 kp/cm2 verdichtet wird, so geht das aufgefüllte Preßpulver mit der Oberfläche der zuvor gepreßten Sche be eine Preßverbindung ein. Dieser Vorgang läßt sich nunmehr beliebig wiederholen, wobei ein längeres Teil mit genau de¬ finierter Dichte hergestellt werden kann.
Pressen ist ja bekanntermaßen nichts anderes als die volumen- mäßige Verdichtung des Preßgutes. Dabei verhaken sich die einzelnen Partikel des Preßgutes derart ineinander, daß ein mehr oder weniger fester Körper entsteht. Die Festigkeit ist un¬ terschiedlich und wird als Roh- oder Grünbruchfestigkeit bezeichnet. Bei den erfindungsgemäß hergestellten. Keramik-Profilen, wird also durch die äußerst gleichmäßigen Druckverhältnisse in jedem Pre߬ zyklus also eine äußerst gleichmäßige Dichteverteilung und damit eine äußerst gleichmäßige Roh- oder Grünbruchfestigkeit erzielt.
Beim nachfolgend durchzuführenden Brennen oder Sintern werden die im wesentlichen aus Keramik bestehenden Produkte solange aufgeheizt , bis die in den keramischen Materialien enthaltenen Bindemittel teigförmig fließfähig werden . Dadurch werden die harten Komponenten im Produkt umschlossen . Nach dem Erkalten der Preßteile ist die vorherige Roh- oder Grünbruchfestigkeit umgewandelt in eine Scherbenfestigkeit. Je gleichmäßiger die Dichte im grün gepreßten Teil ist, um so gleichmäßiger und homogener wird die Struktur des Scherbens.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Ober- und Unter- Stempel in einer Matrizenform gleichmäßig aufeinanderzu bewegt werden. Bevorzugt wird jeweils ein Stempel festgehalten und die Bewe¬ gung in der Regel durch den Oberstempel allein ausgeführt . Durch eine bewußte Nachführung oder schwimmende Anordnung der Matrize werden die Reibungskräfte zwischen den zu ver- pressenden Pulverpartikeln am Rand des Matrizenhohlraumes so optimal aufgefangen , daß auch hier eine die Güte der Ver- pressung verbessernde Wirkung eintritt. Der Matrizenhohlraum wird nach jedem Verpreßzyklus abschnittsweise durch Verstellung zumindest eines Stempels so vergrößert , daß bei an sich gleichbleiben- der Größe des befullbaren Teiles der Matrizenhohlraum zum Verpres- sen einer nächsten Pulverschicht begrenzt wird durch den einen Preßstempel und das zuvor verpreßte Keramik-Profilteil , das als Gegenstempel wirkt.
Weitere Vorteile , Einzelheiten und Merkmale der Erfindung er¬ geben sich nachfolgend aus dem anhand von Zeichnungen dar¬ gestellten Ausführungsbeispiel . Dabei zeigen im einzelnen :
Figur 1 : ' eine schematische Vertikalschnittdarstellung einer Preßvorrichtung in Füllposition ;
Figur 2 : eine Phase während des Verpressens des Pulver¬ materials bei in die Matrize eingetauchtem Ober¬ stempel ;
Figur 3 : das nach Abschluß des ersten Preßzyklus zwi¬ schen Ober- und Unterstempel eingespannt ge¬ haltenen verpreßten Profilteiles bei auf das Ausgangsniveau wieder zurückgefahrener Ma- trize ;
Figur 4 : die Verpreßvorrichtung in erneuter Füllposi¬ tion vor Beginn des zweiten Verpreßzyklus; Figur 5 : Durchführung des zweiten Verpreßzyklus bei in die Matrize wiederum eingetauchten Oberstempel und abgesenkter Matrize ;
Figur 6 : Ausfahren eines in mehreren Phasen verpreßten
Keramik-Profils ;
Figur 7 : das in mehreren Zyklen grüngepreßte Keramik-
Profil in Draufsicht.
In den Zeichnungen ist mit 1 ein Oberstempel , mit 3 ein Unter¬ stempel, mit 5 eine Matrize bezeichnet, die im folgenden auch als umlaufende Formhohlraumbegrenzung bezeichnet wird.
Durch geeignete Maßnahmen , in der Regel hydraulisch», ist der Oberstempel auf den Unterstempel zu preß- und wegführbar. Auch der Unterstempel ist gezielt steuerbar.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Herstellung eines grünverpreßten Keramik-Profiles mit hoher gleichmäßiger Dichte¬ verteilung erläutert , beispielsweise mit sechs inneren Längs- ausnehmungen 7 versehen ist , wie dies vor allem auch in der Draufsicht gemäß Figur 7 sichtbar ist. Die Zahl der Längs- ausnehmungen kann beliebig erhöht werden und beispielsweise eine dichte Wabenstruktur wie bei einem Katalysator aufweisen.
Zur Herstellung der innenliegenden Längsausnehmungen sind bei der Vorrichtung zum Pressen in entsprechender Anzahl Längsstäbe 9 vorgesehen , die in entsprechende Längsbohrungen durch den Unterstempel 3 hindurchführen und in den Formhohl¬ raum 11 ragen. In axialer Fluchtung dazu sind Längsausnehmungen 13 im Oberstempel 1 vorgesehen . Die Längsstäbe 9 sind mechanisch mit der Matrize 5 verbunden und werden mit dieser gemeinsam bewegt und verfahren , worauf später noch eingegangen wird.
Nachfolgend wird das Prinzip des Verpressens näher erläutert.
In der in Figur 1 gezeigten Stellung wird zunächst der Form¬ hohlraum 11 mit dem zu verpressenden Pulver 14 befüllt , und zwar bis zu der Füllhöhe , die im gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Ausgangs-Niveaulinie 15 übereinstimmt . Danach fährt der Oberstempel 1 herab und verdichtet bei festgehaltenem unbe¬ wegbaren Unterstempel 3 das eingefüllte Keramik-Pulver. Dabei wird beispielsweise ein Druck bis zu 40 t aufgebaut , der eine Verdichtung des Pulvers beispielsweise bis zur halben Füll¬ raumhöhe bewirkt , wie dies in Figur 2 schematisch dargestellt ist. Nachdem die voreinstellbare Obergrenze des Preßdruckes erzielt ist , wird das gemeinsame aus Oberstempel 1 , dazwischen- verdichtetem Profilteil 17 und Unterstempel 3 um ein solches Maß nach unten verfahren , bis die am Oberstempel 1 seitlich ausgebildeten Schultern 19 die Ausgangs-Niveaulinie 15 errei¬ chen .
Während des Eintauchens des Oberstempels 1 in den Formhohl- räum 11 und während des Verdichtens werden durch die seit¬ lichen Reibwerte zwischen den Pulverpartikeln und der angren¬ zenden Seitenwand der Matrize 5 Reibwerte erzeugt , die bei der schwimmend gehaltenen Matrize 5 , die gegebenenfalls in Richtung zur Ausgangs-Niveaulinie 15 vorgespannt ist, zu einem Mitführen der Matrize in Preßrichtung führt, wie dies auch in der in Figur 2 gezeigten Phase gezeigt ist. Danach wird, wie in Figur 3 dargestellt , die Matrize ebenfalls wieder mit ihrer oberen Abschlußkante auf Ausgangs-Niveauhöhe 15 zurückgefahren , in der sie an den Schultern 19 des Ober¬ stempels 1 anschlägt. Danach wird, wie in Figur 4 wieder dargestellt, der Oberstempel angehoben , um nunmehr den zwi¬ schen der Oberseite des in dem Formhohlraum 5 gehaltenen bereits verpreßten Profilteiles 17 und der Ausgangs-Niveaulinie 15 gebildeten Formhohlraum 11 erneut mit zu verpressendem Pulver 14 zu befüllen . Die Füllhöhe ist dabei jeweils gleich . Danach kann der Oberstempel wieder herabgefahren werden, um bei festgehaltenem Unterstempel 3 den voreingestellten Pre߬ druck von beispielsweise 40 t aufzubauen und in dieser zweiten Zyklus-Phase die zweite Schicht zu verpressen , wobei das nun¬ mehr aktuell verpreßte Pulver mit den bereits in der vor- hergehenden Phase verpreßten Profilteil 17 an dessen Oberfläche eine Preß Verbindung eingeht. Solange die Matrize 5 festgehalten wird, schieben sich die ebenfalls mit der Matrize feststehenden Längsstäbe 9 in die entsprechenden Längsausnehmungen 13 im Oberstempel 1 ein . Nachdem der Unterstempel 3 gegen ein hydraulisches "Kissen" arbeitet , weicht nach Erreichen des
Grenzdruckes die gesamte Anordnung wieder um die Höhe desver- preßten Profilteiles nach unten aus (Fig. 5 ) . Die nächsten Schritte können beliebig oft analog , wie vorstehend erläutert , erfolgen , um so schichtweise ein Profilteil aufzubauen, dessen Länge insgeamt größer als dessen Durchmesser , insbesondere des
Materialdurchmessers ist. Als Materialdurchmesser kann hierbei auch beispielsweise der in Figur 7 ersichtliche Abstand zwi¬ schen den einzelnen Längsausnehmungen 7 im grünverpreßten Profil verstanden werden, da ja in diesen Ausnehmungen die den eigentlichen Formhohlraum begrenzenden Längsstäbe 9 wäh- rend des Verpressens geführt sind , und die üblicherweise bei dem Versuch , ein langes Profil in einem einmaligen Verpreß- vorgang herzustellen , nur dazu führen würden , daß aufgrund der großen Reibung eine völlig ungleichmäßige Dichte im Inne- ren erzeugt werden würde .
An sich könnten zur Herstellung von Profilteilen mit möglichst gleichmäßiger Dichteverteilung der Ober- und Unterstempel 1 bzw . 3 gleichmäßig aufeinanderzu bewegt werden . In diesem Falle könnte die den Formhohlraum begrenzende Matrize 5 auch stets festgehalten werden . Durch die bewußt gesteuerte oder schwimmende Anordnung der Matrize 5 aber kann die Pre߬ bewegung , wie im gezeigten Ausführungsbeispiel , beispielsweise nur durch einen Stempel , nämlich den Oberstempel 1 durchge- führt werden , wobei durch die Nachführung oder schwimmende Anordnung der Matrize 5 gewährleistet wird , daß die Reibwerte zwischen den zu verpressenden Pulverpartikeln und der an¬ grenzenden Wand der Matrize 5 zumindest annähernd so unter¬ schiedlich verteilt sind , daß von der Kinematik her ein simul- tanes gleichmäßiges Aufeinanderzubewegen des Ober- und Unter¬ stempels 1 bzw . 3 bei feststehender Matrize nachgeahmt wird.
Natürlich sind beliebige Abwandlungen beim Durchführen des Verpreßvorganges möglich . Am Ende wird , wie in Figur 6 ge- zeigt , das endgültige aus mehreren Schichten verpreßte Profil ausgeworfen .
Ein derart hergestelltes Keramik-Profil durch Verpressen einer Sektion grüngepreßten Pulvers mit einer Sektion lose gefüllten Preßpulvers durch mechanisches Verdichten in mehreren auf¬ einander folgenden Schritten führt zu einem Keramik-Preßteil mit bisher nicht bekannter Dichteverteilung . Die Ergebnisse werden nachfolgend an einem Versuchsbeispiel erläutert.
Versuchsbeispiel :
Eine Versuchseinrichtung wurde gebaut, bestehend aus einer Matrize mit einem Durchmesser von 20 mm und einem Ober- und einem Unterstempel. Als Versuchsmaterial wurde A1„0„ - Alu¬ miniumoxid - mit einem Reinheitsgrad von etwa 97 , 5 % ver- wandt.
Die Füllhöhe betrug ca. 4 mm, der Verdichtungsweg ca. 2 mm . Der spezifische Druck 1.000 kp/cm2 . Das Aufeinanderpressen wurde achtmal wiederholt. Die grüngepreßten Teile zeigten keinerlei Risse. Sie wurde bei 1.650° gebrannt. Die Schwindung war perfekt und gleichmäßig .
Die untersuchte Dichte wurde für gleichmäßig befunden. Die Struktur wurde auf mögliche Risse untersucht. Angewendet wurde das Metall-Check-Eindringungsverfahren. Risse konnten nicht festgestellt werden. Weiter wurden die Teile Röntgen- und Ultraschalluntersuchungen unterzogen. Die Struktur erwies sich als gleichmäßig.

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen eines mehrheitlich aus keramischen Materialien bestehend Profils durch Verpressen unter Druckeinwir¬ kung in Axialrichtung in einem Formhohlraum , dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Herstellung von Profilen in einer Länge größer als deren Durchmesser, Materialdurchmesser oder Mate¬ rialdurchmesserabschnitten abschnittsweise erfolgt , und dazu in einem ersten Zyklus ein Formhohlraum zunächst mit dem zu verdichtenden keramischen Pulvermaterial derart befüllt wird, daß die Füllhöhe geringer als der Durchmesser , Material- durchmesser bzw. Materialdurchmesserabschnitte ist , daß das Keramikpulver in Axialrichtung unter Reduzierung seiner Füll¬ höhe verpreßt wird, und daß in einem nächsten beliebig wiederholbaren Zyklus der an einer Seite durch das verdichtete Profilteil b egrenzte Formhohlraum erneut in einer Füllhöhe geringer als der Durchmesser, der Materialdurchmesser bzw. von Materialdurchmesserabschnitten befüllt wird und unter Herstellung einer Preßverbindung mit dem zuvor verpreßten Pro¬ filteil erneut verdichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum jeweils in einer Füllhöhe befüllt wird, die weniger als 90 % , vorzugsweise weniger als 80 % , 75 % , 70 , 60 , 50 % , 40 % oder vorzugsweise maximal 1/3 des Durch- messers , Materialdurchmessers oder Materialdurchmesserabschnit¬ te des Profils beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß ein Ober- und Unterstempel jeweils gleichmäßig zur mittleren quer zur Bewegungsrichtung der Stempel liegenden Druckebene aufeinanderzu bewegt werden, und zwar bei fest¬ stehender Matrize.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeich- net, daß im wesentlichen ein Stempel bei jeweils festgehalte¬ nem anderen Stempel bewegt wird, wobei die Matrize während des Verpreßvorganges zur Reduzierung der Reibwerte zwischen dem zu verpressenden Pulverpartikeln und der angrenzenden Matrizen-Wand verfahren wird oder verfährt.
5. Verfahren nach Anspruch 4 , . dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize schwimmend und gegebenenfalls in ihrer Ausgangs- Niveauläge vorgespannt gehalten und während des Verpreßvor¬ ganges automatisch verfahrbar ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize während des Verpreßvorganges gesteuert verfahr¬ bar ist .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 4 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß nach Durchführung eines Verpre߬ zyklus die gesamte aus Ober- und Unterstempel mit dazwischen befindlichem verpreßten Profilteil um die Höhe des verpreßten Profilteiles so verfahren wird , daß bei entsprechender Rück- führung der Matrize auf die Ausgangs-Niveaulinie wieder die ursprüngliche Füllhöhe im Formhohlraum erzielt wird .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung von mit Längsausnehmungen versehenen Keramikprofilen , da- durch gekennzeichnet, daß zumindest ein- , gegebenenfalls meh¬ rere den Formhohlraum durchsetzende Längsstäbe während des Verpreßvorganges so verfahrbar sind , daß annähernd im mitt¬ leren Druckbereich quer zur Längsrichtung des zumindest einen Längsstabes die relative Keramikteilchenbewegung zum Längs- Stab gegen Null tendiert .
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem Ober- und einem Unterstempel sowie einem durch einen Ober- und einen Unterstempel in Axialrichtung sowie in Umfangsrichtung durch eine Matrize begrenzten Formhohlraum , dadurch gekennzeichnet, daß der Ober- und/oder Unterstempel ( 1 , 3) nach Durchführung eines Befüll- und Preßzyklus um die Höhe des verpreßten Profilteiles ( 17 ) derart verfahrbar ist bzw . sind, daß das vom Ober- oder Unterstempel ( 1 , 3 ) abge stützte verpreßte Profilteil ( 17 ) auf der dem Formhohlraum (11) zugewandten Seite den jeweili¬ gen Gegenstempel für den folgenden Befüll- und Verpreßzyklus unter Herstellung einer Preßverbindung mit dem erneut zu ver¬ pressenden Keramikpulver bildet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Stempel (1) eine maximal mögliche Eintauch¬ höhe in den Formhohlraum ( 11 ) aufweist, die der Befüllhöhe entspricht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Eintauchtiefe des zumindest einen Stempels (1) in den Formhohlraum (11) vdurch eine einen Anschlag bil¬ dende Schulter (19) begrenzt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , da¬ durch gekennzeichnet, daß eine Maschinensteuerung vorgesehen ist, daß nach Durchführung eines Verpreßvorganges in einem Preßzyklus die gesamte aus Ober- und Unterstempel (1 , 3) sowie dazwischen befindlich verpreßtem Profilteil (17 ) um die Axialhöhe des verpreßten Profilteiles ( 17 ) verfahrbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen während des Verpreß- zyklus nur ein Stempel (1) verfahrbar ist, und daß die Ma¬ trize (5) gesteuert oder durch ihre schwimmende , gegebenenfalls vorgespannte Anordnung in Axialrichtung mitverfahrbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, daß bei Herstellung von mit zumindest einer
Längsausnehmung ( 13) versehenen Profilen die zur Bildung der Längsausnehmung (13) benötigten Längsstäbe (9) während des Verpreßvorganges zur Reduzierung der Reibwerte verfahr¬ bar sind , vorzugsweise durch eine gesteuerte Bewegung oder eine schwimmende Anordnung .
15 . Vorrichtung nach Anspruch 14 , dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Längsstab (9) mit der Matrize (5 ) gemeinsam verfahrbar ist.
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