CONSOLIDATING TOOL FOR COMPRESSING METAL POWDERS

Abstract: 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.

Description: Konsolidierungswerkzeug zum Kompaktieren von Metallpulver Die Erfindung betrifft ein Konsolidierungswerkzeug zum Kompaktieren von Metallpulvern, bestehend aus Matrize, Unter- und Oberstempel sowie seitlichen Führungen und einem Pressentisch. Derartige Werkzeuge sind aus der DE-PS 22 24 592 bekannt. Dabei wird mit einer einseitig wirkenden Presse eine beid seitig wirkende Presskraft aufgebracht. Ober 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. 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. Diese Schwierigkeiten kann man durch das kaltiso- statische Kompaktieren lösen, wobei das lose Pulver in einen sogenannten Strumpf eingefüllt und anschliessend in ein Ulbad eingesetzt wird, das sich in der kaltisostatischen Presse befindet. Dieses Verfahren ist allerdings sehr aufwendig und führt häufig zu grossen Durchmesserschwankungen und Massungenauigkeiten. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Konsol idierungswerkzeug der eingangs genannten Art zu entwickeln, das die Kompaktier un von Metallpulvern insbesondere in Form schlanker Pulver barren mit einem Durchmesser zu Höhenverhältnis von 0,0125 bis 0,21 ohne Rissbildung in einfacher Weise ermöglicht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Zwar war die Verwendung von Segmentmatrizen aus der DE-OS 25 01 613 bekannt, jedoch sind diese technisch so aufwendig konstruiert, dass die Bedienung und Handhabung in der Praxis auf Schwierigkeiten stösst. 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 Stauvorganges gegenüber dem beweglichen Stempel zu steuern derart, dass bei besonders schlanken Pulverbarren die Matrize mit vorgegebener Geschwindigkeit beim Niedergehen des oberen Stempels mitfährt. Die bevorzugten Presskräfte liegen zwischen 200 und 800 N/mm2 Bei einer Körnung des Metallpulvers < 160 um liegt der Winkel der Konuswand zur Axialen zwischen 0,3 bis 100. 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. Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:Abb. 1 - Querschnitt durch das erfindungsgemässe Konsolidierungswerkzeug; Abb. 2 - Aufsicht auf eine symmetrisch geteilte Matrize; Abb. 3 - Aufsicht auf eine asymmetrisch geteilte Matrize. In Abb. 1 ist die Matrize mit 1, die Feder, Hydraulikund/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. 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 Klemrnleisten 14 angeordnet sein, die zur Sicherung der Lage der Einzelteile des Konsolidierungs > Jerk- zeuges dienen. 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 fertigungstevhnisch leichter herstellbar ist und daher in der Massenfabrikation bevorzuat verwendet wird. Im folgenden wird eine Verfahrensbeschreibung für das er findungsgemässe Konsolidierungswerkzeug gegeben. Als Pulver werden Legierungen von AlCuMg2 und AlZnMgCul,5 verwendet. Im ersten Falle lag die Körnung unterhalb von 160 leim, im zweiten Falle waren die Pulverteilchen alle C 45 um. Mit dem Pulver aus AlCuMg2 wurde ein Zylinder von 90 mm Durchmesser und 250 mm Höhe hergestellt, in dem eine Presskraft von 650 Njmm2 für 2 min aufgebracht wurde. Aus der AlZnMgCul,5 Legierung wurde ein Pulverrohling mit dem Durchmesser von 80 mm und einer Höhe von 200 mm heroestellt, in dem Bon N/mm2 für 10 min auf das Pulver einwirkten. Beide Pul verrohl inge liessen sich leicht aus der Presse entfernen ohne dass Risse oder Abbröckelungen auftraten. Zum Auspressen der Matrize wurden Druckringe verwendet, die eine getrennte Verschiebung von Matrize und Aussenring mittels Oberstempel ermöglichen. Der Arbeitstakt verlief im einzelnen wie folgt: Arbeitstakt Ausgangsstellung: Füllbereites Werkzeug 1. Pulver einfüllen 2. Oberstempel zurückstellen - bis zum Anschlag 3. Pressen 4. Stössel hochfahren 5. Sicherungsmutter der geteilten Matrize lösen 6. Oberstempel vorziehen - bis zum Anschlag 7. Sicherungsmutter entfernen 8. Druckplatte auflegen 9. Druckringe unterlegen 10. Auspressen der geteilten Matrize 11. Stössel hochfahren 12 Druckplatte und Druckringe entfernen 13. Geteilte Form mit Pressling entnehmen 14. Pressling entnehmen

Claims: Patentansprtiche 1. Konsolidierungswerkzeug zum Kompaktieren von Metall pulver, bestehend aus Matrize, Unter- und Oberstem pel sowie seitlichen Führungen und einem Pressentisch, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize 1 in mindestens dre Segmente geteilt ist und über Federn, Hydraulik und/ocer Pneumatikzylindern 2, 3 gegen den Pressen tisch 4 abgestützt ist. 2. Konsolidierungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Matrize 1 mit einem Aussenkonus versehen ist und in einem Aussenring 9 gehalten wird, der einen entsprechend ausgebildeten Innenkonus aufweist. 3. Konsol idierungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenring an mindestens zwei Vertikal stangen 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. 4. Konsolidierungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daR der Aussenring 9 einen Innenkonus mit einer zwischen 0,3 bis 10 zur Axialachse geneigten Wandung aufweist. 5. Konsolidierungswerkzeug nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize in dem Aussenring durch Klemmleisten gesichert ist. 6. Konsolidierungswerkzeug nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenring von der Matrize axial abziehbar ist.

Inventors: KOOP, HEINRICH, MATHY, IGNAZ, DIPL.-ING., SCHARF, GUNTHER, DR.-ING., Scharf, Günther, Dr.-Ing.
Applicants: VEREINIGTE ALUMINIUM-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: B22F3
IPC codes: B22F3, B30B15