WO2022078538A9 - Pressing tool, press device, method for pressing, and spherical ceramic green body - Google Patents

Pressing tool, press device, method for pressing, and spherical ceramic green body Download PDF

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upper punch
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Reinhard Kick-Rodenbücher
Uwe Plachert
Reinhard REICHELSDORFER
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • B28B3/02—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein a ram exerts pressure on the material in a moulding space; Ram heads of special form
    • B28B3/08—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein a ram exerts pressure on the material in a moulding space; Ram heads of special form with two or more rams per mould
    • 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
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    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/06—Platens or press rams
    • B30B15/065—Press rams

Definitions

  • the invention relates to a multi-part pressing tool for producing a spherical ceramic green body, the pressing tool being designed to include an upper punch, a lower punch which counteracts the upper punch and a press die.
  • the invention further relates to a press device and method for uniaxial or biaxial pressing.
  • the invention relates to a spherical ceramic green body produced by such a method.
  • a two-stage molding process is usually chosen.
  • a powder preparation or a granulate comprising ceramic powder and binder is pressed into a green compact by means of uniaxial or biaxial pressing.
  • the powder preparation or granules are filled into a one-piece press die.
  • This is usually cylindrical and has no direct shaping function.
  • the desired spherical geometry of the Green body is only formed via the upper and lower punches. For this purpose, a half-shell is introduced into each of the stamps.
  • the two punches are not brought into contact with one another during shaping. This leaves a small gap between the punches. As a result, the formed green compact is not completely spherical. A cylindrical portion remains at the level of the equator of the sphere. This is called Saturn's ring.
  • this green body still has inhomogeneities in terms of its density, which, after the green body has been debound, in a subsequent sintering step, leads to non-uniform shrinkage behavior and to an increased out-of-roundness of the sintered blank or component. For this reason, in a second shaping step, the already precompacted green body is recompacted on all sides by cold isostatic pressing. As a result, the differences in density mentioned above can be evened out and almost evened out.
  • the outer geometry of the blank is significantly influenced by the first shaping step.
  • the subsequent second shaping step of cold isostatic pressing only the internal structure of the blank and thus its shrinkage behavior are equalized, while major structural changes no longer take place.
  • the Saturn ring formed in the first shaping step proves to be very disadvantageous in the later finishing of the sintered blank, since it impedes the rotational movement of the ball in a ball mill and thus makes machining more difficult. For this reason, the Saturn ring must first be removed in a kind of pre-machining (“pre-lapping") using a large amount of abrasive, usually in the form of a diamond suspension, before the final spherical geometry can be produced in subsequent fine machining.
  • pre-lapping pre-machining
  • the task is for a multi-part pressing tool for the production of a spherical ceramic green body, wherein the pressing tool comprises an upper punch, a lower punch that counteracts the upper punch and a press die, wherein the upper punch has a first concave surface in the form of a first shell of a first spherical segment and wherein the lower punch has a second concave surface in the form of a second shell of a second spherical section, solved in that the press die is made up of several parts, with all parts of the multi-part press die together forming a third surface in the form of a shell of a spherical segment, wherein the concave first surface, the concave second surface, and the third surface are sized to together form a spherical press chamber for forming the green body.
  • the press die comprises an even number of parts, with two parts being arranged opposite one another and being formed in a mirror-inverted manner.
  • the press die is designed in two or four parts. Opposite parts of the press die for forming the press chamber can preferably be moved towards one another.
  • either only the upper punch (uniaxial pressing) or the upper punch and the lower punch (biaxi ales pressing) are designed to be movable.
  • the second concave surface forms a mirror image of the first concave surface.
  • the first and second concave surfaces may differ in extent.
  • a press device for uniaxially or biaxially pressing a spherical ceramic green compact has proven itself, the press device comprising a multi-part pressing tool according to the invention.
  • the use of the multi-part pressing tool for uniaxial/biaxial pressing of the spherical green compacts makes it possible to relocate part of the shaping contour to the multi-part press die.
  • the press chamber and thus the press die are closed, so that the formed spherical green compact does not have a raised Saturn ring at the equator due to the small dividing seam of the press die, but only a visible narrow ring-shaped marking.
  • Such markings are also present on the dividing seams of the pressing tool at the transition from the upper punch to the press die and from the lower punch to the press die on the green body.
  • these do not lead to the necessary time-consuming removal of material projecting beyond the spherical surface of the green compact after debinding and sintering of the green compact.
  • a method according to the present invention for uniaxially pressing a spherical ceramic green compact comprises the following steps:
  • a second method according to the invention for biaxially pressing a spherical ceramic green compact comprises the following steps: providing a press device according to the invention,
  • Opening the press chamber is understood to mean that at least the upper punch is moved out so far that powder, granulate or preform can be filled into the press chamber via an opening.
  • a preform can be formed, for example, by an extrusion process or a pressing process.
  • the formed spherical ceramic green body has at least three ring-shaped markings if the press die is made in two parts and is divided horizontally. If the press die has more than two parts and, for example, has not only one horizontal but also two or more vertical dividing seams, then the green body still has at least two linear markings connecting the ring-shaped markings in the area of its surface.
  • the markings are therefore arranged in the area of dividing seams that are present in the press chamber at the transition between the first surface and the third surface, between the second surface and the third surface, and between the adjoining parts of the multi-part press die in the area of the third surface .
  • a ceramic powder in the form of silicon nitride (ShISU) and/or aluminum oxide (AI2O3) and/or zirconium oxide (Zr02) and/or ZTA (zirconium oxide-reinforced aluminum oxide)) and/or ATZ (aluminum oxide) is preferably used to form the ceramic green compact -reinforced zirconium oxide) and/or silicon carbide (SiC).
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a press device comprising a pressing tool
  • FIG. 2 shows a spherical ceramic green compact.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a press device 11 comprising a multi-part pressing tool 10 for the production of a spherical ceramic green body 1 (compare Figure 2), the pressing tool 10 having an upper punch 2 and a lower punch 3 counteracting the upper punch 2, as well as a press die 4.
  • the upper punch 2 has a first concave surface 2a in the form of a first shell of a first spherical segment.
  • the lower punch 3 has a second concave surface 3a in the form of a second jacket of a second spherical segment.
  • the press die 4 is designed in several parts, here in two parts, where the parts 41, 42 of the multi-part press die 4 together form a third surface 4a in the form of a shell of a spherical layer.
  • the concave first surface 2a, the concave second surface 3a and the third surface 4a are dimensioned in such a way that together they form a spherical press chamber 5 for forming the green compact 1.
  • the two-part press die 4 here is split horizontally.
  • the spherical ceramic green compact 1 formed in the pressing tool 10 according to FIG. 1 has three ring-shaped markings 8a on its surface 9 according to FIG. If the press die 4 has more than two parts 41, 42 and, for example, has not only one horizontal but also two or more vertical dividing seams, then the green body 1 also has at least two linear markings 8b connecting the ring-shaped markings 8a in the area of its Surface 9 available.
  • the marking 8a, 8b are therefore in the area of dividing seams 12, 12a, 12b arranged (see Figure 1), in the bale chamber 5 at the transition between the first surface 2a and the third surface 4a, between of the second surface 3a and the third surface 4a as well as between the parts 41, 42 of the multi-part press die 4 adjoining one another in the region of the third surface 4a.

Abstract

The invention relates to a multi-part pressing tool (10) for producing a spherical ceramic green body (1), wherein the pressing tool (10) comprises an upper punch (2), a lower punch (3) counteracting the upper punch, and a press die (4), wherein the upper punch (2) has a first concave surface (2a) in the form of a first shell of a first spherical portion and wherein the lower punch (3) has a second concave surface (3a) in the form of a second shell of a second spherical portion. The press die (4) is formed in a multi-part manner, wherein all the parts (41, 42) of the multi-part press die (4) together form a third surface (4a) in the form of a shell of a spherical layer. The concave first surface (2a), the concave second surface (3a) and the third surface (4a) are dimensioned so as to jointly form a spherical pressing chamber (5) for forming the green body (1).

Description

Presswerkzeuq, Presseneinrichtunq, Verfahren zum Pressen sowie kuqelförmiqer keramischer Grünlinq Press tools, press equipment, methods for pressing and cup-shaped ceramic green lining
Die Erfindung betrifft ein mehrteiliges Presswerkzeug zur Herstellung eines kugelför migen keramischen Grünlings, wobei das Presswerkzeug umfassend einen Ober stempel, einen dem Oberstempel entgegenwirkenden Unterstempel und eine Press matrize ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Presseneinrichtung und Verfahren zum uniaxialen oder biaxialen Pressen. Die Erfindung betrifft schließlich ei nen nach einem solchen Verfahren hergestellten kugelförmigen keramischen Grün ling. The invention relates to a multi-part pressing tool for producing a spherical ceramic green body, the pressing tool being designed to include an upper punch, a lower punch which counteracts the upper punch and a press die. The invention further relates to a press device and method for uniaxial or biaxial pressing. Finally, the invention relates to a spherical ceramic green body produced by such a method.
Derzeit ist ein steigender Bedarf im Bereich der keramischen Wälzlager für unter schiedlichste Anwendungen zu beobachten, welcher in den nächsten Jahren noch deutlich zunehmen wird. Gerade die Hybridlager stehen hier besonders im Fokus, bei welchen lediglich die Wälzkörper aus Keramik und die Lagerringe aus Metall gefertigt sind. Den limitierenden Faktor für einen flächendeckenden Einsatz solcher Hybridla ger, vor allem auch in Anwendungen für die Automobilindustrie, stellen aktuell die Kosten für derartige keramische Wälzkörper dar. Diese Kosten ergeben sich haupt sächlich durch eine sehr aufwendige Prozessroute zur Herstellung der gesinterten Rohlinge sowie durch die Fertigbearbeitung dieser. There is currently an increasing demand in the field of ceramic roller bearings for a wide variety of applications, which will increase significantly in the coming years. The focus here is particularly on hybrid bearings, in which only the rolling elements are made of ceramic and the bearing rings are made of metal. The limiting factor for widespread use of such hybrid bearings, especially in applications for the automotive industry, is currently the cost of such ceramic rolling elements. These costs are mainly due to a very complex process route for the production of the sintered blanks and the finish machining this.
Entscheidend für eine optimale Fertigbearbeitung kugeliger keramischer Wälzkörper ist ein möglichst homogener gesinterter Rohling, der sich vor allem durch gleichmäßi ge Eigenschaften und eine hohe Rundheit auszeichnet. Diese Eigenschaften werden maßgeblich durch die Wahl des Formgebungsverfahren beeinflusst, das bei der Aus bildung des keramischen Grünlings verwendet wird. A sintered blank that is as homogeneous as possible, which is characterized above all by uniform properties and a high level of roundness, is decisive for optimal finishing of spherical ceramic rolling elements. These properties are significantly influenced by the choice of shaping process used to form the ceramic green body.
Üblicherweise wird ein zweistufiger Formgebungsprozess gewählt. Im ersten Schritt wird eine Pulverzubereitung oder ein Granulat umfassend keramisches Pulver und Bindemittel mittels uniaxialem oder biaxialem Pressen zu einem Grünling verpresst.A two-stage molding process is usually chosen. In the first step, a powder preparation or a granulate comprising ceramic powder and binder is pressed into a green compact by means of uniaxial or biaxial pressing.
Beim uniaxialen / biaxialen Pressen wird die Pulverzubereitung oder ein Granulat in eine einteilige Pressmatrize eingefüllt. Diese ist in der Regel zylindrisch ausgeführt und hat keine direkte formgebende Funktion. Die gewünschte Kugelgeometrie des Grünlings wird nur über den Ober- und Unterstempel ausgebildet. Dafür ist jeweils ei ne Halbschale in jeden der Stempel eingebracht. With uniaxial / biaxial pressing, the powder preparation or granules are filled into a one-piece press die. This is usually cylindrical and has no direct shaping function. The desired spherical geometry of the Green body is only formed via the upper and lower punches. For this purpose, a half-shell is introduced into each of the stamps.
Um entsprechenden Prozessschwankungen Rechnung zu tragen und einen starken Werkzeugverschleiß zu vermeiden, werden die beiden Stempel bei der Formgebung nicht in Kontakt miteinander gebracht. Somit verbleibt ein kleiner Spalt zwischen den Stempeln. Dies führt dazu, dass der geformte Grünling nicht komplett kugelig ist. Auf Höhe des Äquators der Kugel verbleibt ein zylindrischer Anteil. Dieser wird als Saturn ring bezeichnet. In order to take account of the corresponding process fluctuations and to avoid severe tool wear, the two punches are not brought into contact with one another during shaping. This leaves a small gap between the punches. As a result, the formed green compact is not completely spherical. A cylindrical portion remains at the level of the equator of the sphere. This is called Saturn's ring.
Dieser Grünling weist jedoch noch Inhomogenitäten betreffend seine Dichte auf, wel che nach dem Entbindern des Grünlings in einem nachfolgenden Sinterschritt zu ei nem ungleichmäßigem Schwindungsverhalten und zu einer erhöhten Unrundheit des gesinterten Rohlings oder Bauteils führen. Aus diesem Grund wird in einem zweiten Formgebungsschritt der bereits vorkom paktierte Grünling durch ein kaltisostatisches Pressen allseitig nachverdichtet. Dadurch lassen sich die zuvor genannten Dichteun terschiede vergleichmäßigen und nahezu ausgleichen. However, this green body still has inhomogeneities in terms of its density, which, after the green body has been debound, in a subsequent sintering step, leads to non-uniform shrinkage behavior and to an increased out-of-roundness of the sintered blank or component. For this reason, in a second shaping step, the already precompacted green body is recompacted on all sides by cold isostatic pressing. As a result, the differences in density mentioned above can be evened out and almost evened out.
Die Außengeometrie des Rohlings wird allerdings maßgeblich vom ersten Formge bungsschritt beeinflusst. Im nachgeschalteten zweiten Formgebungsschritt des kalt isostatischen Pressens wird lediglich eine Vergleichmäßigung der inneren Gefü gestruktur des Rohlings und damit seines Schwindungsverhaltens erreicht, große Ge staltänderungen dagegen finden nicht mehr statt. However, the outer geometry of the blank is significantly influenced by the first shaping step. In the subsequent second shaping step of cold isostatic pressing, only the internal structure of the blank and thus its shrinkage behavior are equalized, while major structural changes no longer take place.
Der im ersten Formgebungsschritt gebildete Saturnring erweist sich dabei in der spä teren Fertigbearbeitung des gesinterten Rohlings als sehr nachteilig, da dieser die ro tatorische Bewegung der Kugel in einer Kugelmühle behindert und somit eine Bear beitung erschwert. Aus diesem Grund muss in einer Art Vorbearbeitung ("pre- lapping") der Saturnring unter hohem Einsatz von Schleifmittel, meist in Form einer Diamantsuspension, zunächst entfernt werden, bevor in einer anschließenden Fein bearbeitung die endgültige Kugelgeometrie erzeugt werden kann. The Saturn ring formed in the first shaping step proves to be very disadvantageous in the later finishing of the sintered blank, since it impedes the rotational movement of the ball in a ball mill and thus makes machining more difficult. For this reason, the Saturn ring must first be removed in a kind of pre-machining ("pre-lapping") using a large amount of abrasive, usually in the form of a diamond suspension, before the final spherical geometry can be produced in subsequent fine machining.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Außengeometrie eines mittels eines uniaxia- len oder biaxialen Pressens gebildeten kugelförmigen keramischen Grünlings ohne einen solchen Saturnring auszubilden. Dazu soll ein geeignetes Presswerkzeug, eine geeignete Presseneinrichtung und geeignete Pressverfahren angegeben werden. It is therefore an object of the invention, the external geometry of a spherical ceramic green compact formed by means of a uniaxial or biaxial pressing without to form such a Saturn ring. A suitable pressing tool, a suitable press device and suitable pressing methods should be specified for this purpose.
Die Aufgabe wird für ein mehrteiliges Presswerkzeug zur Herstellung eines kugelför migen keramischen Grünlings, wobei das Presswerkzeug umfassend einen Ober stempel, einen dem Oberstempel entgegenwirkenden Unterstempel und eine Press matrize ausgebildet ist, wobei der Oberstempel eine erste konkave Oberfläche in Form eines ersten Mantels eines ersten Kugelabschnitts aufweist und wobei der Un terstempel eine zweite konkave Oberfläche in Form eines zweiten Mantels eines zwei ten Kugelabschnitts aufweist, dadurch gelöst, dass die Pressmatrize mehrteilig aus gebildet ist, wobei alle Teile der mehrteiligen Pressmatrize zusammen eine dritte Oberfläche in Form eines Mantels einer Kugelschicht ausbilden, wobei die konkave erste Oberfläche, die konkave zweite Oberfläche und die dritte Oberfläche derart di mensioniert sind, zusammen eine kugelförmige Presskammer zur Ausbildung des Grünlings zu bilden. The task is for a multi-part pressing tool for the production of a spherical ceramic green body, wherein the pressing tool comprises an upper punch, a lower punch that counteracts the upper punch and a press die, wherein the upper punch has a first concave surface in the form of a first shell of a first spherical segment and wherein the lower punch has a second concave surface in the form of a second shell of a second spherical section, solved in that the press die is made up of several parts, with all parts of the multi-part press die together forming a third surface in the form of a shell of a spherical segment, wherein the concave first surface, the concave second surface, and the third surface are sized to together form a spherical press chamber for forming the green body.
Dadurch wird im Bereich des Äquators des Grünlings kein Saturnring ausgebildet, der nach einem Entbindern und Sintern des Grünlings zeitaufwendig abgetragen werden müsste. As a result, no ring of Saturn is formed in the area of the equator of the green compact, which would have to be removed in a time-consuming manner after debinding and sintering of the green compact.
Es hat sich bewährt, wenn die Pressmatrize eine geradzahlige Anzahl von Teilen um fasst, wobei jeweils zwei Teile sich gegenüberliegend angeordnet und spiegelbildlich ausgeformt sind. Insbesondere ist die Pressmatrize zwei- oder vierteilig ausgebildet. Sich gegenüberliegenden Teile der Pressmatrize zur Ausbildung der Presskammer sind bevorzugt aufeinander zu beweglich. It has proven useful if the press die comprises an even number of parts, with two parts being arranged opposite one another and being formed in a mirror-inverted manner. In particular, the press die is designed in two or four parts. Opposite parts of the press die for forming the press chamber can preferably be moved towards one another.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Presswerkzeugs ist entweder nur der Oberstempel (uniaxiales Pressen) oder der Oberstempel und der Unterstempel (biaxi ales Pressen) beweglich ausgebildet. In a preferred embodiment of the pressing tool, either only the upper punch (uniaxial pressing) or the upper punch and the lower punch (biaxi ales pressing) are designed to be movable.
Bevorzugt bildet die zweite konkave Oberfläche ein Spiegelbild der ersten konkaven Oberfläche. Allerdings können sich die erste und zweite konkave Oberfläche hinsicht lich ihrer Ausdehnung unterscheiden. Eine Presseneinrichtung zum uniaxialen oder biaxialen Pressen eines kugelförmigen keramischen Grünlings hat sich bewährt, wobei die Presseneinrichtung ein erfin dungsgemäßes mehrteiliges Presswerkzeug umfasst. Preferably the second concave surface forms a mirror image of the first concave surface. However, the first and second concave surfaces may differ in extent. A press device for uniaxially or biaxially pressing a spherical ceramic green compact has proven itself, the press device comprising a multi-part pressing tool according to the invention.
Die Verwendung des mehrteiligen Presswerkzeugs zum uniaxialen / biaxialen Pres sen der kugelförmigen Grünlinge ermöglicht es, einen Teil der formgebenden Kontur in die mehrteilige Pressmatrize zu verlagern. Zum Zeitpunkt der Kugelformgebung ist die Presskammer und damit die Pressmatrize geschlossen, so dass der geformte ku gelige Grünling aufgrund der klein dimensionierten Teilungsnaht der Pressmatrize am Äquator keinen erhabenen Saturnring, sondern lediglich eine sichtbare schmale ring förmige Markierung aufweist. Derartige Markierungen sind auch an den Teilungsnäh ten des Presswerkzeugs am Übergang von Oberstempel zu Pressmatrize und von Unterstempel zu Pressmatrize am Grünling vorhanden. Diese führen allerdings nicht zu einer notwendigen zeitintensiven Abtragung von über die Kugeloberfläche des Grünlings überstehendem Material nach einem Entbindern und Sintern des Grünlings. The use of the multi-part pressing tool for uniaxial/biaxial pressing of the spherical green compacts makes it possible to relocate part of the shaping contour to the multi-part press die. At the time of spherical shaping, the press chamber and thus the press die are closed, so that the formed spherical green compact does not have a raised Saturn ring at the equator due to the small dividing seam of the press die, but only a visible narrow ring-shaped marking. Such markings are also present on the dividing seams of the pressing tool at the transition from the upper punch to the press die and from the lower punch to the press die on the green body. However, these do not lead to the necessary time-consuming removal of material projecting beyond the spherical surface of the green compact after debinding and sintering of the green compact.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum uniaxialen Pressen eines kugelförmigen ke ramischen Grünlings umfasst die folgenden Schritte: A method according to the present invention for uniaxially pressing a spherical ceramic green compact comprises the following steps:
Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Presseneinrichtung, providing a press device according to the invention,
Öffnen der Presskammer des mehrteiligen Presswerkzeuges mittels des Oberstem pels, Opening the press chamber of the multi-part press tool using the top stamp,
Einfüllen einer Pulverzubereitung oder eines Granulats enthaltend mindestens ein ke ramisches Pulver und ein Bindemittel zur Ausbildung des kugelförmigen keramischen Grünlings oder Filling in a powder preparation or granules containing at least one ke ramisches powder and a binder to form the spherical ceramic green body or
Einbringen eines Vorformlings aus einer Pulverzubereitung oder einem Granulat ent haltend mindestens ein keramisches Pulver und ein Bindemittel, und Schließen der Presskammer mittels des Oberstempels unter Ausbildung eines Press druckes in der Presskammer und Ausbildung des kugelförmigen keramischen Grün lings. Introduction of a preform from a powder preparation or a granulate containing at least one ceramic powder and a binder, and closing the pressing chamber by means of the upper punch, forming a pressing pressure in the pressing chamber and forming the spherical ceramic green body.
Ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren zum biaxialen Pressen eines kugelförmi gen keramischen Grünlings umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Presseneinrichtung, A second method according to the invention for biaxially pressing a spherical ceramic green compact comprises the following steps: providing a press device according to the invention,
Öffnen der Presskammer des mehrteiligen Presswerkzeuges mittels des Oberstem pels und des Unterstempels, Opening the pressing chamber of the multi-part pressing tool using the upper punch and the lower punch,
Einfüllen einer Pulverzubereitung oder eines Granulats enthaltend mindestens ein ke ramisches Pulver und ein Bindemittel zur Ausbildung des kugelförmigen keramischen Grünlings oder Filling in a powder preparation or granules containing at least one ke ramisches powder and a binder to form the spherical ceramic green body or
Einbringen eines Vorformlings aus einer Pulverzubereitung oder einem Granulat ent haltend mindestens ein keramisches Pulver und ein Bindemittel, und Schließen der Presskammer mittels des Oberstempels und des Unterstempels unter Ausbildung eines Pressdruckes auf den Vorformling in der Presskammer und Ausbil dung des kugelförmigen keramischen Grünlings. Introduction of a preform from a powder preparation or a granulate containing at least one ceramic powder and a binder, and closing the pressing chamber by means of the upper punch and the lower punch, forming a pressing pressure on the preform in the pressing chamber and forming the spherical ceramic green body.
Dabei wird unter einem „Öffnen der Presskammer“ verstanden, dass zumindest der Oberstempel soweit herausgefahren wird, dass über eine Öffnung ein Einfüllen von Pulver, Granulat oder Vorformling in die Presskammer möglich wird. “Opening the press chamber” is understood to mean that at least the upper punch is moved out so far that powder, granulate or preform can be filled into the press chamber via an opening.
Ein Vorformling kann beispielsweise durch einen Extrusionsvorgang oder einen Pressvorgang ausgebildet sein. A preform can be formed, for example, by an extrusion process or a pressing process.
Der gebildete kugelförmige keramische Grünling weist mindestens drei ringförmige Markierungen auf, sofern die Pressmatrize zweiteilig ausgeführt ist und horizontal ge teilt ist. Sofern die Pressmatrize mehr als zwei Teile aufweist und beispielsweise nicht nur eine horizontale, sondern zudem zwei oder mehr vertikale Teilungsnähte aufweist, so sind am Grünling weiterhin mindestens zwei, die ringförmigen Markierungen ver bindende linienförmige Markierungen im Bereich seiner Oberfläche vorhanden. The formed spherical ceramic green body has at least three ring-shaped markings if the press die is made in two parts and is divided horizontally. If the press die has more than two parts and, for example, has not only one horizontal but also two or more vertical dividing seams, then the green body still has at least two linear markings connecting the ring-shaped markings in the area of its surface.
Die Markierung sind demnach im Bereich von Teilungsnähten angeordnet, die in der Presskammer am Übergang zwischen der ersten Oberfläche und der dritten Oberflä che, zwischen der zweiten Oberfläche und der dritten Oberfläche sowie zwischen den aneinander angrenzenden Teilen der mehrteiligen Pressmatrize im Bereich der dritten Oberfläche vorhanden sind. The markings are therefore arranged in the area of dividing seams that are present in the press chamber at the transition between the first surface and the third surface, between the second surface and the third surface, and between the adjoining parts of the multi-part press die in the area of the third surface .
Nach einem Entbindern und Sintern des Grünlings ist ein Zeitbedarf zur Endbearbei tung der Keramikkugel auf einen definierten Durchmesser signifikant reduziert. Zur Bildung des keramischen Grünlings kommt vorzugsweise ein keramisches Pulver zum Einsatz in Form von Siliziumnitrid (ShISU) und/oder Aluminiumoxid (AI2O3) und/oder Zirkonoxid (Zr02) und/oder ZTA (Zirkonoxid-verstärktes Aluminiumoxid)) und/oder ATZ (Aluminiumoxid-verstärktes Zirkonoxid) und/oder Siliziumkarbid (SiC). After debinding and sintering of the green compact, the time required for finishing the ceramic ball to a defined diameter is significantly reduced. A ceramic powder in the form of silicon nitride (ShISU) and/or aluminum oxide (AI2O3) and/or zirconium oxide (Zr02) and/or ZTA (zirconium oxide-reinforced aluminum oxide)) and/or ATZ (aluminum oxide) is preferably used to form the ceramic green compact -reinforced zirconium oxide) and/or silicon carbide (SiC).
Die Figuren 1 und 2 sollen die vorliegende Erfindung beispielhaft erläutern. So zeigt: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Presseneinrichtung umfassend ein Presswerkzeug, und Figures 1 and 2 are intended to explain the present invention by way of example. Thus: FIG. 1 shows a longitudinal section through a press device comprising a pressing tool, and
Figur 2 einen kugelförmigen keramischen Grünling. FIG. 2 shows a spherical ceramic green compact.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Presseneinrichtung 11 umfassend ein mehrteiliges Presswerkzeug 10 zur Herstellung eines kugelförmigen keramischen Grünlings 1 (vergleiche Figur 2), wobei das Presswerkzeug 10 einen Oberstempel 2 und einen dem Oberstempel 2 entgegenwirkenden Unterstempel 3 sowie eine Press matrize 4 aufweist. Der Oberstempel 2 weist eine erste konkave Oberfläche 2a in Form eines ersten Mantels eines ersten Kugelabschnitts auf. Der Unterstempel 3 weist eine zweite konkave Oberfläche 3a in Form eines zweiten Mantels eines zweiten Kugelabschnitts auf. Die Pressmatrize 4 ist mehrteilig, hier zweiteilig, ausgebildet, wo bei die Teile 41 , 42 der mehrteiligen Pressmatrize 4 zusammen eine dritte Oberfläche 4a in Form eines Mantels einer Kugelschicht ausbilden. Die konkave erste Oberfläche 2a, die konkave zweite Oberfläche 3a und die dritte Oberfläche 4a sind derart dimen sioniert, dass diese zusammen eine kugelförmige Presskammer 5 zur Ausbildung des Grünlings 1 ausbilden. Die hier zweiteilige Pressmatrize 4 ist horizontal geteilt ausge führt. Figure 1 shows a longitudinal section through a press device 11 comprising a multi-part pressing tool 10 for the production of a spherical ceramic green body 1 (compare Figure 2), the pressing tool 10 having an upper punch 2 and a lower punch 3 counteracting the upper punch 2, as well as a press die 4. The upper punch 2 has a first concave surface 2a in the form of a first shell of a first spherical segment. The lower punch 3 has a second concave surface 3a in the form of a second jacket of a second spherical segment. The press die 4 is designed in several parts, here in two parts, where the parts 41, 42 of the multi-part press die 4 together form a third surface 4a in the form of a shell of a spherical layer. The concave first surface 2a, the concave second surface 3a and the third surface 4a are dimensioned in such a way that together they form a spherical press chamber 5 for forming the green compact 1. The two-part press die 4 here is split horizontally.
Der in dem Presswerkzeug 10 gemäß Figur 1 gebildete kugelförmige keramische Grünling 1 weist gemäß Figur 2 an seiner Oberfläche 9 drei ringförmige Markierungen 8a auf. Sofern die Pressmatrize 4 mehr als zwei Teile 41 , 42 aufweist und beispiels weise nicht nur eine horizontale, sondern zudem zwei oder mehr vertikale Teilungs nähte aufweist, so sind am Grünling 1 weiterhin mindestens zwei, die ringförmigen Markierungen 8a verbindende linienförmige Markierungen 8b im Bereich seiner Ober fläche 9 vorhanden. Die Markierung 8a, 8b sind demnach im Bereich von Teilungs nähten 12, 12a, 12b angeordnet (vergleiche Figur 1), die in der Presskammer 5 am Übergang zwischen der ersten Oberfläche 2a und der dritten Oberfläche 4a, zwischen der zweiten Oberfläche 3a und der dritten Oberfläche 4a sowie zwischen den anei nander angrenzenden Teilen 41, 42 der mehrteiligen Pressmatrize 4 im Bereich der dritten Oberfläche 4a vorhanden sind. The spherical ceramic green compact 1 formed in the pressing tool 10 according to FIG. 1 has three ring-shaped markings 8a on its surface 9 according to FIG. If the press die 4 has more than two parts 41, 42 and, for example, has not only one horizontal but also two or more vertical dividing seams, then the green body 1 also has at least two linear markings 8b connecting the ring-shaped markings 8a in the area of its Surface 9 available. The marking 8a, 8b are therefore in the area of dividing seams 12, 12a, 12b arranged (see Figure 1), in the bale chamber 5 at the transition between the first surface 2a and the third surface 4a, between of the second surface 3a and the third surface 4a as well as between the parts 41, 42 of the multi-part press die 4 adjoining one another in the region of the third surface 4a.
Bezuqszeichenliste Reference character list
Grünling Oberstempel a erste Oberfläche Unterstempel a zweite Oberfläche Pressmatrize a dritte Oberfläche 1, 42 Teil der Pressmatrize Presskammer a, 8b Markierung Green compact upper punch a first surface lower punch a second surface press die a third surface 1, 42 part of the press die press chamber a, 8b marking
Oberfläche des Grünlings 0 Presswerkzeug 1 Presseneinrichtung 2, 12a, 12b Teilungsnaht Surface of the green compact 0 pressing tool 1 pressing device 2, 12a, 12b dividing seam

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Mehrteiliges Presswerkzeug (10) zur Herstellung eines kugelförmigen keramischen Grünlings (1), wobei das Presswerkzeug (10) umfassend einen Oberstempel (2), einen dem Oberstempel entgegenwirkenden Unterstempel (3) und eine Pressmatrize (4) ausgebildet ist, wobei der Oberstempel (2) eine erste konkave Oberfläche (2a) in Form eines ersten Mantels eines ersten Kugelabschnitts aufweist und wobei der Unterstempel (3) eine zweite konkave Oberfläche (3a) in Form eines zweiten Mantels eines zweiten Kugelabschnitts aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressmatrize (4) mehrteilig ausgebildet ist, wobei alle Teile (41 , 42) der mehrteiligen Pressmatrize (4) zusammen eine dritte Oberfläche (4a) in Form eines Mantels einer Kugelschicht ausbilden, wobei die konkave erste Oberfläche (2a), die konkave zweite Oberfläche (3a) und die dritte Oberfläche (4a) derart dimensioniert sind, zusammen eine kugelförmige Presskammer (5) zur Ausbildung des Grünlings (1 ) zu bilden. 1. Multi-part pressing tool (10) for producing a spherical ceramic green body (1), the pressing tool (10) being configured to include an upper punch (2), a lower punch (3) counteracting the upper punch and a press die (4), the upper punch (2) has a first concave surface (2a) in the form of a first envelope of a first spherical segment and wherein the lower punch (3) has a second concave surface (3a) in the form of a second envelope of a second spherical segment, characterized in that the press die ( 4) is designed in several parts, with all parts (41, 42) of the multi-part press die (4) together forming a third surface (4a) in the form of a shell of a spherical segment, with the concave first surface (2a), the concave second surface (3a ) and the third surface (4a) are dimensioned in such a way that together they form a spherical press chamber (5) for forming the green compact (1).
2. Mehrteiliges Presswerkzeug (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pressmatrize (4) eine geradzahlige Anzahl von Teilen (41 , 42) umfasst, wobei jeweils zwei Teile (41 , 42) sich gegenüberliegend angeordnet und spiegelbildlich ausgeformt sind. 2. Multi-part pressing tool (10) according to claim 1, characterized in that the press die (4) comprises an even number of parts (41, 42), wherein two parts (41, 42) are arranged opposite one another and are formed as mirror images.
3. Mehrteiliges Presswerkzeug (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressmatrize (4) zwei- oder vierteilig ausgebildet ist. 3. Multi-part pressing tool (10) according to claim 1 or claim 2, characterized in that the press die (4) is formed in two or four parts.
4. Mehrteiliges Presswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sich gegenüberliegenden Teile (41 , 42) der Pressmatrize (4) zur Ausbildung der Presskammer (5) aufeinander zu beweglich sind. 4. Multi-part pressing tool (10) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the opposing parts (41, 42) of the press die (4) to form the press chamber (5) are movable towards each other.
5. Mehrteiliges Presswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nur der Oberstempel (2) oder der Oberstempel (2) und der Unterstempel (3) beweglich ausgebildet sind. 5. Multi-part pressing tool (10) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that only the upper punch (2) or the upper punch (2) and the lower punch (3) are designed to be movable.
6. Mehrteiliges Presswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite konkave Oberfläche (3a) ein Spiegelbild der ersten konkaven Oberfläche (2a) bildet. 6. Multi-part pressing tool (10) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the second concave surface (3a) forms a mirror image of the first concave surface (2a).
7. Presseneinrichtung (11 ) zum uniaxialen oder biaxialen Pressen eines kugelförmigen keramischen Grünlings (1), wobei die Presseneinrichtung (11) ein mehrteiliges Presswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst. 7. Press device (11) for uniaxially or biaxially pressing a spherical ceramic green body (1), wherein the press device (11) comprises a multi-part pressing tool (10) according to one of claims 1 to 6.
8. Verfahren zum uniaxialen Pressen eines kugelförmigen keramischen Grünlings (1 ) mit den folgenden Schritten: 8. A method for uniaxially pressing a spherical ceramic green compact (1), comprising the following steps:
Bereitstellen einer Presseneinrichtung (11 ) gemäß Anspruch 7, Providing a press device (11) according to claim 7,
Öffnen der Presskammer (5) des mehrteiligen Presswerkzeuges (10) mittels des Oberstempels (2), Opening the pressing chamber (5) of the multi-part pressing tool (10) using the upper punch (2),
Einfüllen einer Pulverzubereitung oder eines Granulats enthaltend mindestens ein keramisches Pulver und ein Bindemittel zur Ausbildung des kugelförmigen keramischen Grünlings (1) oder Filling in a powder preparation or a granulate containing at least one ceramic powder and a binder to form the spherical ceramic green compact (1) or
Einbringen eines Vorformlings aus einer Pulverzubereitung oder einem Granulat enthaltend mindestens ein keramisches Pulver und ein Bindemittel, und Schließen der Presskammer (5) mittels des Oberstempels (2) unter Ausbildung eines Pressdruckes in der Presskammer (5) und Ausbildung des kugelförmigen keramischen Grünlings (1). Introduction of a preform made from a powder preparation or granules containing at least one ceramic powder and a binder, and closing the pressing chamber (5) by means of the upper punch (2) with the formation of a pressing pressure in the pressing chamber (5) and formation of the spherical ceramic green body (1) .
9. Verfahren zum biaxialen Pressen eines kugelförmigen keramischen Grünlings (1 ) mit den folgenden Schritten: 9. A method for biaxially pressing a spherical ceramic green body (1), comprising the following steps:
Bereitstellen einer Presseneinrichtung (11 ) gemäß Anspruch 7, Providing a press device (11) according to claim 7,
Öffnen der Presskammer (5) des mehrteiligen Presswerkzeuges (10) mittels des Oberstempels (2) und des Unterstempels (3), Opening the pressing chamber (5) of the multi-part pressing tool (10) by means of the upper punch (2) and the lower punch (3),
Einfüllen einer Pulverzubereitung oder eines Granulats enthaltend mindestens ein keramisches Pulver und ein Bindemittel zur Ausbildung des kugelförmigen keramischen Grünlings (1) oder Einbringen eines Vorformlings aus einer Pulverzubereitung oder einem Granulat enthaltend mindestens ein keramisches Pulver und ein Bindemittel, und Schließen der Presskammer (5) mittels des Oberstempels (2) und des Unterstempels (3) unter Ausbildung eines Pressdruckes auf den Vorformling in der Presskammer (5) und Ausbildung des kugelförmigen keramischen Grünlings (1). Filling in a powder preparation or a granulate containing at least one ceramic powder and a binder to form the spherical ceramic green compact (1) or Insertion of a preform from a powder preparation or granules containing at least one ceramic powder and a binder, and closing the pressing chamber (5) by means of the upper punch (2) and the lower punch (3) while forming a pressing pressure on the preform in the pressing chamber (5) and forming the spherical ceramic green body (1).
10. Kugelförmiger keramischer Grünling (1), hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 9, welcher mindestens drei ringförmige Markierungen (8a) und optional weiterhin mindestens zwei, die ringförmigen Markierungen (8a) verbindende linienförmige Markierungen (8b) im Bereich seiner Oberfläche (9) aufweist. 10. Spherical ceramic green body (1), produced by a method according to claim 9, which has at least three annular markings (8a) and optionally also at least two linear markings (8b) connecting the annular markings (8a) in the region of its surface (9). having.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63250404A (en) 1987-04-07 1988-10-18 Keita Hirai Press for compacting rotatory body
DE19816969A1 (en) 1998-04-17 1999-10-21 Komage Gellner Gmbh & Co Masch Apparatus for production of pressed powder articles
US6485830B1 (en) 1999-09-30 2002-11-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Material for ceramic ball and method of manufacturing ceramic ball
WO2010027069A1 (en) * 2008-09-08 2010-03-11 大正製薬株式会社 Tablet compression die
EP2543502A4 (en) 2010-03-05 2015-04-01 Taisho Pharmaceutical Co Ltd Tablet manufacturing method
CN201989334U (en) * 2011-01-07 2011-09-28 陈洪平 Full-automatic ball press machine
CN202428523U (en) * 2011-12-20 2012-09-12 萍乡市金刚科技有限责任公司 Four-column hydraulic press
EP2822919B1 (en) 2012-03-09 2018-11-28 CeramTec GmbH Process for the preparation of ceramic balls

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