CH432333A - Verfahren und Vorrichtung zur Formung keramischer Körper durch Einformen keramischer Masse in Formen - Google Patents

Description

      Verfahren    und     Vorrichtung        zur    Formung keramischer Körper     duch    Einformen keramischer  Masse in Formen    Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor  richtung     zur        Formung    keramischer Körper durch unter  Druck erfolgendes     Einformen    keramischer Masse in  Formen.  



  Die     bekannten    Verfahren dieser Art sind das Pres  sen und das Spritzen in entsprechenden Maschinen. Da  bei wird die zur Formgebung der keramischen Körper  erforderliche     Verformungsenergie    von der in die  Maschine     eingeleiteten    Antriebsenergie     abgenommen     und durch entsprechende Bauteile !der Maschine auf  mechanischem Wege mit     verhältnismässig    geringer     Ver-          formungsge-schwindigkeit    ohne Veränderung des plasti  schen Zustandes der keramischen Masse auf diese über  tragen.

   Der erforderliche Energiebedarf ist daher     ver-          hältnismässig    erheblich,     weil    beachtliche Druckverluste  infolge der inneren und     äusseren    Reibung der kerami  schen Masse eintreten. Daher beschränkt sich die An  wendung des Pressens und des Spritzens in der feinkera  mischen Technik     üblicherweise    auf die Herstellung von  Kleinteilen. Das Spritzen     erfordert    den Zusatz besonde  rer     Plastifizierungsmittel    zur keramischen Masse.  



       Als        Verfahren    zur     spanlosen    Herstellung grösserer  Körper von komplizierter stereometrischer Gestalt unter  Verwendung fester Formen hat sich bisher nur das  Giessen     eingaführt.    Die Nachteile des Giessverfahrens       bestehen    in einem     beträchtlichen        Formenverschleiss,     einem hohen     Wasserballast    und somit einem     erheblichen     Trockenaufwand.  



  Es ist bereits bekannt, Halbleiterpillen dadurch her  zustellen,     dass    man die zur Erzeugung einer Pille erfor  derliche     Materialmenge    in einem     Druckzylind:.r    mittels  eines in diesem geführten Kolbens presst, der mit     ge-          schossartiger        Geschwindigkeit    auf die Masse auftrifft.  Der Kolben wird durch die Pulverladung einer in den  Druckzylinder eingesetzten Patrone abgeschossen und  durch den dabei erzeugten hohen Pressdruck soll eine  entsprechend hohe     Temperatur    hervorgerufen werden,  so dass das     pulverförmig;.    Material in Form eines Plätt  chens geformt und durch Sintern verfestigt wird.

   Der  Eintritt dieses Erfolges hängt davon ab, dass ein grosser    Anteil der die     Verformungsarbeit    leistenden Energie in  Wärme umgesetzt wird und beschränkt sich auf für       Halbleiterpresspillen    geeignete Metallverbindungen.  



  Wissenschaftliche Untersuchungen, über die in der  Literatur insbesondere seit dem Jahr 1952 berichtet  wurde, haben ergeben, dass der     Verformungswiderstand     und somit der für die Formgebung erforderliche Ener  giebedarf bei hoher     Verformungsgeschwindigkeit    gerin  ger sind     als    bei Anwendung der bisher üblichen Verfah  ren und Vorrichtungen zur Formgebung keramischer  Körper. Es wurde festgestellt, dass sich plastische kera  mische Massen in bestimmten Bereichen der     Verfor-          mungsgeschwindigkeit    ähnlich echten Flüssigkeiten ver  halten.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausge  hend von den erwähnten wissenschaftlichen Ergebnissen  bei der Formung keramischer Körper durch unter Druck  erfolgendes Einformen     keramischer    Masse in feste For  men mit einem     wesentlich    geringeren Energieaufwand  auszukommen als ihn die üblichen Verfahren und Vor  richtungen erfordern. Ferner wird angestrebt, das er  wähnte     Formgebungsverfahren    auch auf die Herstellung       komplizierter    gestalteter grösserer     keramischer    Körper,  wie z. B.     Stab-Isolatoren,        auszudehnen.     



  Die     Erfindung    besteht .darin, dass die     Formgebungs-          energie    in einer der Form zugeordneten     Druckkammer     durch plötzliche Druckerzeugung mit solcher Anfangs  geschwindigkeit auf die keramische     Masse    übertragen  wird, dass deren Viskosität abnimmt und diese sich ähn  lich einer Flüssigkeit verhält und in diesem     Zustand     verformt wird.  



  Die plötzliche     Druckerzeugung    erfolgt vorzugsweise  durch     Expansion    eines expansionsfähigen Mediums.  



  Das Verfahren wird zweckmässig in der Weise     aus-          geführt,    dass bei der Ausformung der keramischen  Masse mit     Verformungsgeschwindigkeiten    über 1,6     mis     gearbeitet wird.  



  Die     erfindungsgemässe    zur Ausführung des Verfah  rens dienende Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,  dass     an    eine mit Mitteln zur Erzeugung .einer     plötzlichen         hohen     Druckwelle    ausgestattete Druckkammer     unmittel-          bar    eine     mehrteilige        Form    mit     Evakuierungseinrichtun-          gen    und     Überdrucksicherungen    angeschlossen ist.  



  Verfahren und Vorrichtung     nach,der    Erfindung wer  den nachfolgend in     Ausführungsbeispielen    anhand der       Zeichnung        beschrieben.    Es zeigen:       Abb.    1, 2     und    3 schematische     Darstellungen        erfin-          dungsgemässer    Vorrichtungen zur Erläuterung des Prin  zips des Verfahrens,       Abb.    4, 5, 6 und 7 schematische     Darstellungen    von  Vorrichtungen z. B.     zur    Herstellung     gtabförmiger    massi  ver Schirm-Isolatoren.  



       Gemäss    Abbildungen 1, 2 und 3 ist ein     druckfester          Zylinder    1 vorgesehen, der eine     Druckkammer    2 bildet.       In    der     Druckkammer    2 wird durch     plötzliche    starke       Druckerzeugung,    die symbolisch in     Abb.    1, 2 und 3       durch    einen mit 3 bezeichneten Pfeilstern dargestellt ist,  die Expansion einer Gasmenge     mit    hoher Anfangsge  schwindigkeit hervorgerufen.

   Das kann     beispielsweise          dadurch    geschehen,     dass    man in die     Druckkammer     einen chemischen Sprengstoff     einbringt,    der durch nicht  gezeichnete bekannte Mittel zur Expansion gebracht       wird.     



  Es     können    auch andere bekannte Verfahren zur Er  zeugung     einer        Druckwelle    verwendet werden, beispiels  weise elektrische     Hochspannungs-Hochstrom-Entladung     in einem     inkompressiblen        Medium    oder durch Feder  gespeicherte Energie. Im     Druckzylinder    1 ist eine mit 4  bezeichnete keramische Masse untergebracht, auf die die       Druckwelle    wirkt, so dass     die    Masse verformt wird.

   Bei  der     Ausführung    nach     Abb.    1 wirkt ;das expandierende       Medium,    das ein Gas oder Dampf sein kann, unmittel  bar auf die keramische Masse; nach     Abb.    2 ist zwischen  dem Medium und der keramischen Masse ein bewegli  cher fester Körper 5 (Kolben oder Fallbär) eingeschaltet,  der die     Druckwelle    auf die     keramische    Masse überträgt,  und nach     Abb.    3     ist    zwischen der keramischen Masse 4  und dem festen     Körper    5 ein     elastisches        Medium    6 vor  handen,

   das eine     gewisse    Dämpfung der Druckwelle       hervorruft.     



  Durch die     Druckwelle    wird die keramische Masse in  der beschriebenen Weise geformt. Eine     Sinterung    kann       dabei    nicht eintreten, weil die zur Formung der plasti  schen keramischen Massen erforderliche Energie zu ge  ring ist, als dass sie eine wesentliche Temperaturerhö  hung in der keramischen Masse hervorrufen könnte.  



  Bei den     Vorrichtungen    nach     Abb.    4, 5, 6 und 7 sind       zwecks    Herstellung der als Beispiel     gewählten    massiven       stabförmigen    Schirm-Isolatoren Formen 7 vorhanden,  die bei 8 gemäss der äusseren     Gestalt    des herzustellen  den     Isolators    ausgearbeitet sind. Um den hergestellten       keramischen    Körper aus der Form 7 entfernen zu kön  nen, muss diese in bekannter Weise aus zwei oder meh  reren Teilen zusammengesetzt und     auseinandernehmbar     sein.  



  Bei den Ausführungen nach     Abb.4,    5 und 6 ist  vereinfachend     angenommen,        ,dass    der     Druckzylinder    1  durch den oberen Teil der Form 7 gebildet     wird.     



  Bei der     Ausführung    nach     Abb.    4 hat     die        Form    7  einen     zylindrischen        Füllraum    9, der auch als Druckkam  mer 2 dient. Die keramische Masse 4 wird in     Gestalt     eines plastischen     zylindrischen    Körpers     (Hubel)    in die  Form gefüllt, wobei sich zunächst ein erheblicher Teil  der Masse noch oberhalb des den oberen     Isolatorschirm     erzeugenden Formteiles befindet.

   Zur     Herstellung    des       Isolatorkörpers        wird    in der     Druckkammer    2 eine       Druckwelle    erzeugt. Durch Wirkung der     Druckwelle       wird     die    keramische Masse in der Form 8 eingeformt.  Durch Öffnung der Form 7 kann der geformte Körper       entfernt        werden.     



  Der     Hohlraum    der Form wird zweckmässig über ein  Absperrorgan 10 an     eine        Evakuierungsanlage    ange  schlossen, so dass sich der Hohlraum vor der Formung  des keramischen Körpers evakuieren lässt.  



  Dabei soll der     Druck    zweckmässig unter 200 mm       Quecksilbersäule    liegen. Bei der Ausführung nach       Abb.    5 ist der     Innenform    8 eine     zylindrische    Füll- und       Druckkammer    9 vorgeschaltet, deren Durchmesser  wesentlich     grösser    ist     als    der Durchmesser des     Strunkes     des herzustellenden Isolators. Diese Kammer ist durch  eine Düse 11 mit der Innenform 8 verbunden. Die kera  mische     Masse    4 wird zunächst in die Füllkammer 9 ge  bracht.

   Es wird eine Masse verwendet, die zum Spritzen  geeignet ist.     Oberhalb    der Masse wird eine Druckwelle  erzeugt, die die Masse 4 nach Art des     Spritzverfahrens     in die Innenform 8 treibt.  



  Bei der     Ausführung    nach     Abb.    6 wird keramische  Masse     trocken    oder     nass    in die Innenform 8 eingetra  gen. Zur     Beschickung    ist eine auf der Zeichnung nur  angedeutete Vorrichtung     vorhanden,    die aus einem       Massebehälter    12 mit     Verschlussschieber    13 und einer  Schleuse 14 mit     Verschlussschieber    15 besteht. Durch  Öffnen des     Schiebers    13 gelangt die Masse aus dem Be  hälter 12 in die Schleuse 14.

   Nachdem diese     gefüllt    ist,  wird der Schieber 13 in     Schliessstellung    gebracht und  der Schieber 15 geöffnet,     ,so    dass die in der Schleuse 14       befindliche    Masse durch einen Kanal 16 über eine Düse  11 in die Innenform 8 gelangt und diese ausfüllt. Es ist       wiederum    eine Kammer 2     vorgesehen,    in der eine       Druckwelle    erzeugt wird,     die        die    Verdichtung der Masse  4     und    die Einformung derselben bis zur Herstellung des       gewünschten    Körpers bewirkt.  



       Abb.    7 zeigt eine Weiterbildung einer Vorrichtung  nach     Abb.    5. An die Form 7 sind zwei     Druckzylinder    1  mit     Füllkammern    9 und     Druckkammern    2 angeschlos  sen, so dass die Form 8 im Sinne der     Abb.    7 von oben  und von unten durch Erzeugung von     Druckwellen    in die  Kammern 2 mit der keramischen Masse beschickt wird.  Zur Sicherung der     Vorrichtung    bei Überdosierung der  Masse oder zu hohem     Energieanfall        isst    ein überdruck  ventil vorhanden.

   Dieses umfasst ein     Gewindesackloch     17, das durch einen Kanal 18 mit dem Hohlraum der  Form in Verbindung steht. Der Kanal ist durch eine  Membrane 19 verschlossen. Diese wird durch eine  Schraube 20 gehalten. Die     Schraube    20 ist gleichachsig  mit     dem    Kanal 18     durchbohrt.    Bei zu hohem Druck auf  die keramische Masse wirkt sich dieser auf die Mem  brane 19 aus, diese wird durchgeschlagen und dadurch  ein Druckausgleich     mit    der Umgebung der Vorrichtung  hergestellt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Formung keramischer Körper durch unter Druck erfolgendes Einformen keramischer Masse in Formen, dadurch gekennzeichnet, dass die Formge- bungsenergie in einer der Form zugeordneten Druck- kammer durch plötzliche Druckerzeugung mit solcher Anfangsgeschwindigkeit auf die keramische Masse übertragen wird, dass deren Viskosität abnimmt und diese sich ähnlich einer Flüssigkeit verhält und in die sem Zustand verformt wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach dem Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die plötzliche Druckerzeugung in folge Expansion eines expansionsfähigen Mediums er folgt. 2. Verfahren nach dem Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ausformung der kerami schen Masse mit Verformungsgeschwindigkeiten über 1,6 m/s gearbeitet wird. 3. Verfahren nach dem Patentanspruch I und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kerami sche Masse in die Druckkammer eingebracht und bei der Formgebung aus dieser in die Form verdrängt wird. 4.

   Verfahren nach dem Patentanspruch I und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kerami- sche Masse vor dem Beginn .der Druckerzeugung unmit- telbar in die Form eingebracht wird. PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, .dass an eine mit Mitteln zur Erzeugung einer plötzlichen hohen Druckwelle ausge stattete Druckkammer (2) unmittelbar eine mehrteilige Form (7) mit Evakuierungseinrichtungen (10) und über drucksicherungen (17 bis 20) angeschlossen sind.