Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen keramischer Formlinge aus einer rieselfähigen Masse zwischen mindestens zwei einen Formhohlraum begrenzenden Werkzeugteilen, wobei zwischen die Beschichtung an dem ersten Werkzeugteil und die Membran an dem zweiten Werkzeugteil Masse über einen Füllkanal unter Druck in den Formhohlraum eingeführt wird und die dabei zugeführte und zu verdrängende Luft über einen Entlüftungsspalt entweicht.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung von Formlingen aus einer rieselfähigen Masse gemäß den Oberbegriffsmerkmalen des unabhängigen Anspruchs 4.
Zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist aus der DE-A-31 28 347 eine Presse bekannt geworden, bei der die rieselfähige Masse über einen Schießkopf in die vor dem Füllvorgang evakuierte Schießkammer gelangt, die gleichzeitig Formhohlraum ist. Zur Evakuierung des Formhohlraums wird Luft über einen Ringspalt abgesaugt, der axial zwischen dem oberen Formstempel und dem Verschlußring verläuft und in die Unterdruckleitung des Verschlußrings übergeht, an der sich ein Unterdruckerzeuger mit maschinengesteuertem Ventil anschließt. Obwohl der Verschlußring und der Formenstempel zwecks ein- oder mehrmaliger Vorpressung realtiv zueinander bewegbar sind, läßt sich der Ringspalt nicht gezielt auf unterschiedliche Spaltweiten einstellen.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen keramischer Formlinge vorzuschlagen, bei dem bzw. bei der die Entlüftung des Formhohlraums und damit die Einstellung des Entlüftungsspalts auf unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich des Endprodukts bzw. der zu verarbeitenden rieselfähigen Masse einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Weiterbildende erfindungsgemäße Merkmale gehen aus den kennzeichnenden Teilen der Unteransprüche hervor.
Hiermit wird die Möglichkeit geschaffen, Preßwerkzeuge in Abhängigkeit von den Anforderungen an das keramische Endprodukt bzw. den Zustand und die Beschaffenheit der zu verwendenden keramischen Masse ohne mechanische spangebende Nachbearbeitung auf geänderte Umstände einzustellen. Dies äußert sich darin, daß der Entlüftungsspalt, über den der Formhohlraum während des Befüllens mit keramischer rieselfähiger Masse in Form von Granulat und während des halbisostatischen Preßvorgangs entlüftet wird, den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann. Dies wird erforderlich, wenn Granulate mit unterschiedlichen Korngrößenspektren mit erheblich schwankender Feuchtigkeit oder Rieselfähigkeit zum Einsatz kommen. Bei ca. 93 % des Granulats liegt das Kornspektrum zwischen 0,1 - 0,5 mm, der Rest ist unter 0,1 mm bis staubförmig.
Zum Füllen des Formhohlraums wird das Granulat mit Druckluft eingeschossen. Die dabei als Transportmittel benützte Druckluft entweicht über den Entlüftungsspalt in einen außerhalb des eigentlichen Formhohlraums für den keramischen Formling ringförmig angeordneten Entlüftungskanal. Der Entlüftungsspalt ist im Normalfall auf einen Durchlaß von 0,3 mm eingestellt. Beim Einschießen des Granulats können Granulatkörner von größer als 0,3 mm den Entlüftungsspalt nicht passieren und legen sich vor diesen. Sie bilden eine Art Filter, durch den nur noch Staub und Luft entweichen können.
Auch am Anfang des isostatischen Preßvorganges kann noch Luft über diese Kombination Entlüftungsspalt - Granulatfilter entweichen. Kommt Granulat zum Einsatz, das einen sehr großen Anteil von Körnern mit einem Durchmesser von unter 0,3 mm hat, würde zu Beginn des Einschießens ein unerwünscht großer Teil davon durch den Entlüftungsspalt entweichen. Erst dann, wenn genügend Körner größer als 0,3 mm am Entlüftungsspalt den Filtereffekt bewirken, würde ein vermehrter Austritt von Granulat über den Entlüftungsspalt verhindert. Um den negativen Auswirkungen eines zu feinen Granulats zu begegnen, kann man nun mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung den Entlüftungsspalt enger stellen und somit ein verstärktes Austreten von Granulat verhindern.
Dasselbe Vorgehen (Verringerung des Entlüftungsspaltes) kann notwendig werden, wenn das Granulat durch niedrige Feuchtigkeit oder glattere Oberfläche eine erhöhte Rieselfähigkeit aufweist und damit auch dazu neigt, in unerwünschter Menge über den Entlüftungsspalt auszutreten.
Umgekehrt kann es notwendig sein, den Entlüftungsspalt größer als 0,3 mm zu halten. Dies kann vor allem dann eintreten, wenn Granulat mit sehr hoher Feuchtigkeit oder schlechter Rieselfähigkeit zum Einsatz kommt.
Es ist stets eine optimal auf das Granulat eingestellte Entlüftung anzustreben, da sie direkte Auswirkungen auf die Länge der Zeit zum Befüllen des Formhohlraums hat und ebenso die Qualität des Artikels bestimmt. So kann ein zu geringer Entlüftungsspalt z.B. zu Lufteinschlüssen im Artikel führen, wobei Risse im Fußbereich oder Abschieferungen im Bereich des Bordes auftreten. Dagegen kann ein zu großer Entlüftungsspalt unter Umständen einen ungleichmäßig gefüllten Formhohlraum und somit ungleichmäßige Artikelstärken ergeben.
Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird es darüber hinaus ermöglicht, die Unterstützung der Membranrückseite zum Einstellen der Scherbenstärke axial zu verstellen, ohne daß damit wie bisher die Entlüftungsspaltweite beeinflußt wird. Stellt man die Unterstützung um 1 mm zurück, um einen größeren Formhohlraum zu erhalten, so kann auch der ringförmig verstellbare Einsatz am Unterstützungsteil um dieses Maß nach vorn gestellt werden. Damit ist gewährleistet, daß sich die als optimal ermittelten und eingestellten Verhältnisse am Entlüftungsspalt nicht ändern. Gleichzeitig damit läßt sich das isostatische Preßwerkzeugunterteil für die Herstellung weiterer Formlinge einsetzen, sofern diese die gleiche Kontur der Formlingsunterseite aufweisen. Bei standardisierten Artikeln, z.B. Teller einer bestimmten Größe, können hier durchaus mehrere Formen nur durch Austausch des beschichteten Teils des Oberwerkzeugs mit demselben Membranwerkzeugteil hergestellt werden, da die Weite des Entlüftungsspalts für jeden Bedarfsfall eingestellt werden kann. Diese Möglichkeit verkürzt vor allem die Umrüstzeit der Preßwerkzeuge bei häufigem Formenwechsel. Dies kann entsprechend der kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche zur Einrichtung durch manuelles Einstellen eines ringförmigen` Einsatzes im Bereich des Entlüftungsspalts geschehen.
Entsprechend einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dieser Einstellvorgang jedoch auch automatisch - ohne Demontage des Membranwerkzeugteils - vorgenommen werden, indem man die Lage der Membrane bzw. der Beschichtung im Entlüftungsspaltbereich mittels einer hydraulischen oder funktionsgleichen Einheit auf den entsprechenden Einstellwert korrigiert. Zur Überwachung bzw. als Impulsgeber für die Änderung des Entlüftungsspalts können z.B. Initiatoren in der Entlüftungsleitung vorgesehen sein, die durch das Erkennen oder vielmehr Nichterkennen des Austretens von Masse auf einen unzureichend gefüllten Formhohlraum hinweisen und damit eine Entlüftungsspaltkorrektur bewirken.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, wobei die als horizontal dargestellten Einrichtungen ebenso in senkrechter Lage einsetzbar sind.
Es zeigen
Den Verschluß für den Füllkanal bildet ein Füllschieber 38, der verhindert, daß während des Preßvorgangs Masse in den Füllkanal zurückgedrängt und verdichtet wird. Da mit der Masse auch Luft in den Formhohlraum 32 gelangt, muß dieser Luft eine Möglichkeit gegeben werden, um zu entweichen. Dieser Entlüftungsspalt 40 liegt zwischen dem Außenrand der Membrane 18 und der Beschichtung 16 und geht in einen oder mehrere Entlüftungskanäle über. Zur Einstellung des Entlüftungsspalts auf die entsprechende Form des Formlings, die Massebeschaffenheit usw. ist das Unterstützungsteil 24 mit einem Einsatz 42 in Form eines Gewinderinges versehen. Im Zusammenspiel mit dem Außengewinde am Unterstützungsteil 24 wird die Membrane 18 bei Bedarf angehoben und der Entlüftungsspalt verengt. Als Sicherung gegen selbständiges Verdrehen sind im Einsatz 42 mehrere Schrauben 44 eingesetzt.
Zwei verschiedene Einstellungen sind für den Entlüftungsspalt in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt. Ist der Entlüftungsspalt 40 in Fig. 2 noch geöffnet und steht mitt einem Ringkanal 46 in Verbindung, so ist in Fig. 3 die nahezu geschlossene Stellung gezeigt. Über sechs auf den Umfang verteilte Schrauben 48 läßt sich die axiale Stellung des Einsatzes 50 verändern. Der Abstand zwischen Einsatz 50 und Stützfläche 52 wird mit nicht dargestellten Gewindestiften fixiert.
Auch in Fig. 4 und Fig. 5 wird der Entlüftungsspalt 40 von der Membranseite her eingestellt. Der ringförmige Einsatz 54 liegt mit seiner nach unten gerichteten Schrägfläche 56 auf einem radial zum Unterstützungsteil 24 beweglichen Keil 58. Der ebenfalls ringförmige, oder wie in Fig. 5 segmentförmige Keil 58 hebt, wie hier ersichtlich, den Einsatz 54 durch Eindrehen der Schraube 60.
In Fig. 6 ist die Einrichtung zur Einstellung des Entlüftungsspalts 40 dem oberen Werkzeugteil 12 zugeordnet. Ein Ringelement 61 im Spaltbereich drückt die Beschichtung 16 nach unten und verengt die Spaltweite. Obwohl das Ringelement 61 hier mittels einer Schraube 62 zu verstellen ist, kann auch eine hydraulische Kolbenzylindereinheit unabhängig oder abhängig steuerbar vom Druckmittel der Membrane diese Aufgabe übernehmen. In Fig. 6 läßt sich die Schraube 62 durch einen mit Tellerfedern 64 gelagerten Gewindering 66 verstellen. Die Tellerfedern 64 nehmen den Preßdruck auf, der während der isostatischen Pressung auf die Beschichtung 16 wirkt. Die Luft aus dem Formhohlraum 32 entweicht durch den Entlüftungsspalt 40 über den Ringkanal 46 und die Leitung 68.