Konsolidierungswerkzeug zum Kompaktieren von Metallpulver

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Konsolidierungswerkzeug zum Kompaktieren von Metallpulvern, bestehend aus Matrize, Unter- und Oberstempel sowie seitlichen Führungen und einem Pressentisch.

[0002] Derartige Werkzeuge sind aus der DE-PS-2 224 592 bekannt. Dabei wird mit einer einseitig wirkenden Presse eine beidseitig wirkende Preßkraft aufgebracht. Über eine bewegliche Zwischentraverse ist die Matrize schwebend gelagert, wobei zum Ausformen die Matrize über den unteren Stempel gefahren wird und dabei der Pulverbarren ausgestoßen wird.

[0003] Bei der Herstellung von schlanken Pulverbarren, bei denen die Höhe der hergestellten Grünlinge wesentlich größer ist als ihre Breite bzw. Durchmesser, kommt es häufig zu Anklebungen bzw. Rissen an der Außenhaut des kompaktierten Barrens. Nach US 2 253 003 wird die Matrize mit einem Außenkonus in den Außenring eingesetzt und bleibt auch nach dem Preßvorgang in der ummantelten Stellung. Der Preßling wird dann mit Kolben aus der Matrize ausgeworfen, wobei es insbesondere bei schlanken Barren und bei Pulverlegierungen auf Aluminiumbasis zu Rißbildungen im Preßling kommen kann.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Konsolidierungswerkzeug der eingangs genannten Art zu entwickeln, das die Kompaktierung von Metallpulvern insbesondere in Form schlanker Pulverbarren mit einem Durchmesser zu Höhenverhältnis von 0,0125 bis 0,21 ohne Rißbildung in einfacher Weise ermöglicht.

[0005] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Zwar war die Verwendung von Segmentmatrizen aus der DE-OS-2 501 613 bekannt, jedoch sind diese technisch so aufwendig konstruiert, daß die Bedienung und Handhabung in der Praxis auf Schwierigkeiten stößt.

[0006] Durch die schwebende Anordnung des erfindungsgemäßen Konsolidierungswerkzeuges mittels Federkraft, hydraulischer und/oder pneumatischer Zylinder kann eine sichere Positionierung der Anfangsstellung der Matrize gewährleistet werden. Ferner ist es möglich die Matrizengeschwindigkeit während des Stauchvorganges gegenüber dem beweglichen Stempel zu steuern derart, daß bei besonders schlanken Pulverbarren die Matrize mit vorgegebener Geschwindigkeit beim Niedergehen des oberen Stempels mitfährt.

[0007] Die bevorzugten Preßkräfte liegen zwischen 200 und 800 N/mm² Bei einer Körnung des Metallpulvers < 160 µm liegt der Winkel der Konuswand zur Axialen zwischen 0,3 bis 10°. Innerhalb dieser Grenzen kann der Winkel in Abhängigkeit von den Preßkräften so gewählt werden, daß kaum Sicherungskräfte gegen das Austreten der Matrize aus dem Außenring während des Preßvorganges notwendig sind. Ferner wird durch die Keilform die Preßkraft zum Lösen der Matrize aus dem Innenring nach dem Konsolidierungsvorgang beeinflußt.

[0008] Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.

[0009] Es zeigen:

Abb. 1 Querschnitt durch das erfindungsgemäße Konsolidierungswerkzeug;

Abb. 2 Aufsicht auf einesymmetrisch geteilte Matrize;

Abb. 3 Aufsicht auf eine asymmetrisch geteilte Matrize.

[0010] In Abb. 1 ist die Matrize mit 1, die Feder, Hydraulik- und/oder Pneumatikzylinder mit 2, 3 und der Pressentisch mit 4 bezeichnet. In die Matrize ragen Ober- und Unterstempel 5, 6 hinein, zwischen denen die Pulvermischung 7 angeordnet ist. Die Preßkraft ist symbolisch mit Pfeil 8 dargestellt.

[0011] Nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Matrize 1 mit einem Außenkonus versehen und in einem Außenring 9 gehalten, der einen entsprechend ausgebildeten Innenkonus aufweist. Über Traversen 10, 11 wird der Außenring 9 an den Ständern 12, 13 geführt. Zwischen Außenkonus und Innenkonus können Klemmleisten 14 angeordnet sein, die zur Sicherung der Lage der Einzelteile des Konsolidierungswerkzeuges dienen.

[0012] In Abb. 2 ist eine viergeteilte Matrize dargestellt, bestehend aus den Einzelsegmenten 21 - 24. Abb. 3 zeigt eine asymmetrisch geteilte Matrize mit den Segmenten 31 - 34. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie fertigungstechnisch leichter herstellbar ist und daher in der Massenfabrikation bevorzugt verwendet wird.

[0013] Im folgenden wird eine Verfahrensbeschreibung für das erfindungsgemäße Konsolidierungswerkzeug gegeben. Als Pulver werden Legierungen von AICuMg2 und AIZnMgCu1,5 verwendet. Im ersten Falle lag die Körnung unterhalb von 160 pm, im zweiten Falle waren die Pulverteilchen alle < 45 pm.

[0014] Mit dem Pulver aus AICuMg2 wurde ein Zylinder von 90 mm Durchmesser und 250 mm Höhe hergestellt, wobei eine Preßkraft von 650 N/mm² für 2 min.aufgebracht wurde.

[0015] Aus der AIZnMgCu1,5 Legierung wurde ein Pulverrohling mit dem Durchmesser von 80 mm und einer Höhe von 200 mm hergestellt, wobei 800 N/mm² für 10 min auf das Pulver einwirkten.

[0016] Zum Auspressen der Matrize wurden Druckringe verwendet, die eine getrennte Verschiebung von Matrize und Außenring mittels Oberstempel ermöglichen.

[0017] Beide Pulverrohlinge ließen sich leicht aus der Matrize entfernen, ohne daß Risse oder Abbröckelungen auftraten. Der Arbeitstakt verlief im einzelnen wie folgt:

Arbeitstakt

[0018] Ausgangsstellung: Füllbereites Werkzeug

1. Pulver einfüllen

2. Oberstempel zurückstellen - bis zum Anschlag

3. Pressen

4. Stempel hochfahren

5. Oberstempel vorziehen - bis zum Anschlag

6. Druckplatte auflegen

7. Druckringe unterlegen

8. Auspressen der geteilten Matrize

9. Stempel hochfahren

10. Druckplatte und Druckringe entfernen

11. Geteilte Form mit Pressling entnehmen

12. Pressling entnehmen

Ansprüche

1. Konsolidierungswerkzeug zum Kompaktieren von Metallpulver, bestehend aus einer Matrize (1) mit einem Außenkonus (16), Ober- und Unterstempel (5, 6) sowie seitlichen Führungen (10 - 13) und einem Pressentisch (4), wobei die Matrize (1) in mindestens drei Segmenten geteilt ist und über Federn, Hydraulik- und/oder Pneumatikzylindern (2, 3) gegen den Pressentisch (4) abgestützt ist, wobei die Matrize (1) in einem mit einem Innenkonus (15) versehenen Außenring (9) gehalten wird und wobei Mittel zum Auspressen der Matrize (1) nach jedem Preßvorgang vorgesehen sind.

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

3. Konsolidierungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (9) einen Innenkonus (14) mit einer zwischen 0,3 bis 10° zur Axialachse geneigten Wandung aufweist.

4. Konsolidierungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (1) einen Außenkonus (16) aufweist und in dem Außenring (9) durch Klemmleisten (14) gesichert ist.

Claims

1. A consolidating tool for compacting metal powder, comprising a mould (1) having an outer cone (16), upper and lower dies (5, 6) and lateral guides (10 to 13) and a press bed (4), wherein the mould (1) is divided into at least three segments and is supported relative to the press bed (5) by way of springs, hydraulic and/or pneumatic cylinders (2, 3), the mould (1) being held in an outer ring (9) provided with an inner cone (15), and means being provided for pressing out the mould (1) after each pressing operation.

2. A consolidating tool as claimed in claim 1, characterized in that the outer ring is guided on at least two vertical bars (12, 13) and is supported relative to the press bed (4) by way of springs, hydraulic and/or pneumatic cylinders (2, 3), wherein the spring force or damping corresponds to the dead weight of the mould (1) and outer ring (9).

3. A consolidating tool as claimed in any of the preceding claims, characterized in that the outer ring (9) has an inner cone (14) having a wall inclined between 0,3 to 10° relative to the axial axis.

4. A consolidating tool as claimed in any of the preceding claims, characterized in that the mould (1) has an outer cone (16) and is secured in the outer ring (9) by clamping strips (14).

Revendications

1. Outillage de consolidetion pour le compactage de poudres métalliques, constitué d'une matrice (1) comportant un cône extérieur (16) de poinçons supérieur et inférieur (5, 6) ainsi que de guides latéraux (10 à 13) et d'une table de compression (4), le matrice (1) étant divisée eu moins en trois segments et étant en appui par l'action de ressorts et/ou de verins hydrauliques et/ou pneumatiques (2, 3), contre le table de compression, le matrice (1) étant maintenue dans un anneau extérieur (9) comportent un cône intérieur, et des moyens étant prévus pour éjecter le matrice (1) après chaque processus de compression.

2. Outillage de consolidetion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau extérieur est guidé sur au moins deux tiges verticales (12, 13) et est appuyé par des ressorts, et/ou un vérin hydraulique et/ou pneumatique (2, 3) contre le table de compression (4), la force élastique ou l'amortissement correspondant au poids propre de la matrice (1) et de l'anneau extérieur (9).

3. Outillage de consolidation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau extérieur (9) présente un cône intérieur (14) comportant une paroi inclinée de 0,3 à 10° par rapport à l'axe central.

4. Outillage de consolidation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matrice (1) présente un cône extérieur (16) et qu'elle est bloquée dans l'anneau extérieur (9) par des barres de serrage (14).

Zeichnung