CH495204A - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Keramikteilen - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Keramikteilen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Keramikteilen in einer Form sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.



   Das Verfahren zur Herstellung von Keramikteilen in einer Form ist gekennzeichnet durch Mischen feinverteilter Teilchen keramischen Materiales in einer Flüssigkeit zu einem Schlamm, Einführen des Schlammes von unten in eine Form, Aufheizen des Schlammes, bis er fest wird, Kühlen der Innenseite der Form und Entfernen des Teiles aus der Form.



   Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch Mittel für das Mischen fein sortierter keramischer Teilchen in einer Flüssigkeit zu einem Schlamm, Mittel zur Entgasung des Schlammes, Mittel zum Füllen einer Hohlform mit dem Schlamm, wobei die Form durch ein hohles Kernrohr und eine das Kernrohr mit Abstand umgebende Formfläche gebildet ist, um mit dem Kernrohr die Hohlform zu bilden, Mittel zum Heizen des Schlammes in der Form und Mittel zum Kühlen des Kernrohres, um seine Entfernung von der Form und dem geformten Gegenstand zu ermöglichen.



   Eine zweckmässige Anwendung des Verfahrens stellt die Herstellung von Giessrohren für Druckgussanwendungen dar.



   Die Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen beispielsweise erläutert, wobei
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäss der Erfindung mit der Form in Füllstellung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teiles der Vorrichtung gemäss der Erfindung mit der Form in Aushärtestellung,
Fig. 3 einen Aufriss, teilweise im Schnitt, des Formgerätes gemäss der Erfindung und
Fig. 4 einen Aufriss des Formapparates gemäss der Erfindung darstellt.



   In den Zeichnungen bezeichnet 10 einen Mischbehälter, in dem die verschiedenen Bestandteile eingegeben werden. Der Behälter 10 ist mit einem nicht dargestellten motorbetriebenen Blattrührer versehen.



  Ein Auslass 12, betätigt durch ein Ventil 14, ist am Behälter 10 vorhanden, um seinen Inhalt herauszulassen und in einen Giessbehälter 1 6 überzuführen. Behälter 16 ist mit einem luftdichten Deckel 18 versehen, durch welchen das Rohr 12 hindurchführt. Ein konischer   Auclass    20, der durch geeignete Mittel mit einem   Füllschlauch    22 verbunden ist, ist unten am Giessbehälter 16 angeordnet.



   Der Giessbehälter 16 ist mit verschiedenen Mitteln versehen, so einem Luftvibrator 24, um den Inhalt des Giesstankes zu vibrieren, aber auch mit einer Vakuumleitung 26, die mit einer herkömmlichen Vakuumpumpe 28 über Ventil 30 verbunden ist, damit ein Vakuum im Innern des Behälters 16 angewandt werden kann. Zusätzlich ist eine Druckluftleitung 32 mit dem Behälter 16 verbunden, um den Inhalt aus dem Behälter durch Schlauch 22 zu drücken. Die Lufteinlassleitung 32 ist mit einer Druckluftquelle, z. B. einem Kompressor 34, verbunden, welcher durch einen Regulator 36 und ein Ventil 38 gesteuert werden.



   Der Schlauch 22 ist an seinem dem Giesstankauslass 20 entfernten Ende mit der Giessrohrform 40 verbunden, damit der Inhalt des Behälters 16 in die Form 40 gedrückt werden kann. Eine Schnellschlusskupplung 42 ist am Ende des Schlauches 22 angeordnet, um eine rasche Verbindung zur Form 40 herstellen zu können. Das dem Einlauf entfernte Ende der Form 40 ist mit einem nicht dargestellten Entlüftungsloch versehen, um das Entweichen von in der Form 40 eingeschlossener Luft zu ermöglichen. Es ist auch mit einem luftgetriebenen Vibrator 46 versehen, der an der Luftleitung 44 angeschlossen ist, um ein leichtes Vibrieren der Form 40 während ihrer Füllung zu ermöglichen.



   In Fig. 2 ist die Form 40 in ihrer umgekehrten Stellung gezeigt, wobei der Formboden oder die Basis 48 mit einem Wassereinlass 50 und einem Wasserauslass 52 versehen sind. Der   Wasçereinlauf    50 ist mit einer Heisswasserquelle, z. B. einem Heizgerät 54 und einer   Pumpe 56 durch die Leitung 58 verbunden, die durch ein Ventil 60 gesteuert wird. Er ist auch mit einem nicht dargestellten Kaltwasseranschluss durch die Kaltwasserleitung 62 verbunden, die durch ein Ventil 64 gesteuert wird. Heisswasserleitung 58 und Kaltwasserleitung 62 sind durch ein T-Rohrstück 66 verbunden und auf diese Weise mit Einlass 50 durch Leitung 68.



   Der Wasserauslass 52 ist mit einer   Wasserrücldauf-    leitung 70 verbunden. Kaltwasser, das durch die Rücklaufleitung 70 fliesst, wird durch Leitung 72 abgeleitet, die durch Ventil 74 gesteuert und mit Leitung 70 mit einem T-Rohrstück 76 verbunden ist. Heisswasser wird zu einem Beruhigungsbehälter 78 über eine Leitung 80 zurückgeleitet, die von einem Ventil 82 gesteuert wird.



  Leitung 80 ist auch mit der Wasserrücklaufleitung 70 über das T-Rohrstück 76 verbunden.



   In Fig. 3 und 4 ist die Form 40 drehbar auf Trägern 84 befestigt. Die Träger 84 sind mit Lagerbüchsen 86 mit drehbar darin angeordneten Zapfen 88 versehen, die ihrerseits fest am Formträger 90 angeordnet sind. Der Träger 90 ist mit einer Öffnung 94 auf beiden Seiten der Form 40 versehen, um die Formzapfen 92 aufzunehmen. In der Stellung gemäss Fig. 4 lagern die Formzapfen in Klammern 96 und sind gegen zufälliges Verschieben durch die   Feststellstifte    98 geschützt, die durch Schlitze 100 auf die entgegengesetzten Seiten des Trägerelementes 102 erstreckt.



   Die Form 40 besteht aus einer Basisplatte 102 aus Aluminium, das in der Stellung gemäss Fig. 3 in einer Vertiefung 104, die im Deckel 48 eingearbeitet ist, liegt.



  Platte 102 weist an ihrem Umfang einen ringförmigen Rand 106 auf, der mit Bajonettverschlussschlitzen 108 versehen ist, wie dies aus Fig. 4 am besten ersichtlich ist. Ein hohles Aluminiumkernrohr 110 ist in einer ringförmigen Ausnehmung 112 des Deckels 48 gelagert. Das Kernrohr 110 erstreckt sich aufwärts wie in Fig. 3 ersichtlich, durch eine Öffnung 114 in Platte 102. Der Aussendurchmesser des Kernrohres 110 bildet den inneren Durchmesser des Giessrohres, das in der Form 40 hergestellt werden soll. Eine   wasserdichte    Abdichtung um Aussenumfang des tieferen Endes 116 des Kernrohres 110 wird durch einen O-Ring 118 gewährleistet.

  Das obere Ende 120 des Kernrohres 110 ist durch einen kegelförmigen Abschluss deckel 122 abgeschlossen, der an seinem Aussenumfang durch einen O-Ring 124 gedichtet wird, der den Deckel 122 umgibt und an der Innenfläche des Kernrohres 110 anliegt.



   Ein Wasserablaufrohr 126 ist im Innern des Kernrohres 110 zentriert. Dieses Rohr 126 ist an seinem untern Ende 128 mit dem Wasserablauf 52 im Deckel 48 in Verbindung. Das obere Ende 130 des Rohres 126 ist gegen das Innere des Kernrohres 110 offen.



  Das Rohr 126 ist durch einen Augbolzen 132 in seiner Lage gehalten, der sich durch das Dichtungsglied 122 abwärts erstreckt.   Ein    Stift 134 geht durch das Auge 136 der Augschraube 132 und durch die gegenüberliegenden Seiten des Ablaufrohres 126. Eine Mutter 138 hält die Augschraube am Abschlussdeckel 122 in ihrer Lage.



   Ein hohler Stahlzylinder 140 umgibt das Kernrohr 110 mit einem Abstand, um den Hohlraum 168 für die Form zu bilden. Die Innenfläche 142 des Zylinders 140, glatt und frei von Unregelmässigkeiten, legt den Aussendurchmesser des herzustellenden Giessrohres in der Form 40 fest. Der Zylinder 140 ist an seinem unteren Ende 144 mit dem Rand 106 durch Bajonetthalter 146 verbunden, die in die Schlitze 108 einklinken. Der Zylinder 140 liegt zentrisch um das Kernrohr   110    und wird in dieser Stellung durch drei Zentrierstifte 148 gehalten, die um 1200 versetzt sind und sich zwischen der Aussenfläche des Kernrohres 110 und der Innenfläche 142 des Zylinders 140 erstrecken. Die Stifte 148 sind nahe dem oberen Ende 150 des Zylinders 140 angeordnet.



   Das obere Ende 150 ist durch einen konusförmigen Deckel 151 geschlossen und dieser ist am Ende 150 durch Bajonettstifte 154 festgehalten, die in Schlitze 156 auf dem unteren Ende 158 des Deckels 152 einklinken. Ein   Stahlrohrstutzen    160 befindet sich am oberen Ende 162 des Deckels 152. Die Schnellschlusskupplung 42 ist am offenen Ende des Stutzens 160 angebracht. Ein Sperrschieber 164 liegt im Rohr 160 zwischen Deckel 152 und   Schnellkupplung    42. Zur Erleichterung der Montage und Demontage der Form 40 sind Haken 166 auf gegenüberliegenden Seiten des Aussenzylinders 140 in der Nähe des oberen Endes 150 vorgesehen.



   Im Betrieb wird die Form 40 in der Lage gemäss Fig. 3 montiert und wird dann in die Lage gemäss Fig. 4 gedreht. Der Schlauch 22 ist noch nicht mit der Schnellschlusskupplung 42 verbunden, ist aber in die Stellung gebracht, die durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist.



   Die festen keramischen Teilchen, welche das Giessrohr bilden, werden in den Mischbehälter 10 eingegeben, der Wasser, kolloidales   Siliziumdioxyd    und Eis enthält. Die Zusammensetzung der Materialien, die für die Herstellung von Giessrohren verwendet werden, sind dem Fachmann bestens bekannt. Die Masse im Behälter 10 wird durch einen nicht dargestellten Blattrührer gerührt, bis ein Schlamm mit einer   Diclcflüssig-    keit eines schaumigen Schlammes entsteht. Das Eis wird zugefügt, damit die Masse nach Beendigung der Mischung eine Temperatur von etwa 6 bis 250 C aufweist. Nach Beendigung des Mischvorganges wird der Giesstank 16 durch die Vakuumpumpe 28 auf einen Unterdruck in der Nähe von 710 mm Quecksilber erklärt.



   Das Ventil 14 zwischen Giessbehälter 16 und Mischbehälter 10 wird geöffnet, damit der Schlamm im Behälter 10 auf den Grund des Giessbehälters 16 auslaufen kann. Hierbei werden im wesentlichen alle Luft ,einschlüsse aus dem Schlamm entfernt. Nachdem der Behälter 10 geleert und die Luft aus dem Schlamm entfernt ist, wird der Schlauch 22 mit der Schnell   schlusskupplung    42 verbunden. Dann wird Druckluft in den Behälter 16 durch Leitung 32 vom Kompressor 34 zugeführt. Dies drückt den Schlamm vom Grund des Behälters 20 durch den Schlauch 22 in die Form zwischen dem Kernrohr 110 und dem Zylinder 140 gebildeten Hohlraum ausfüllt.

 

   Während des Füllens der Form, die in ihrer Stellung gemäss Fig. 4 steht, wird der Luftvibrator 46 eingeschaltet. Sobald der Hohlraum 168 mit Schlamm gefüllt ist, wird der Absperrschieber 64 betätigt, um den Zufluss des Schlammes in die Form abzusperren.



  Das Luftventil 38 wird geschlossen, um den Druck im Giessbehälter 16 abzulassen. Der Schlauch 22 wird von der Schnellschlusskupplung 42 getrennt und die Form 40 wieder in ihre Stellung gemäss Fig. 2 und 3 gedreht. Der Deckel 152 wird entfernt, und etwaiger Schlamm, der den Abschlussdeckel 122 umgibt, wird auch   entfernt.    Ein dünner Ö1- oder Wasserfilm wird oben auf den Schlamm gebracht, um einen Feuchtig  keitsverlust während des Aushärtens des Schlammes zu vermeiden.



   Der Wassereinlass 50 wird mit der Wasserleitung 68 und der Wasserauslass mit der   Wasserablaulleitung    70 verbunden. Die Heisswasserpumpe 56 wird angelassen und Ventil 16 geöffnet. Das   Kaltwasserventil    64 ist in geschlossener Stellung. Heisswasser von ungefähr 600 C wird durch Leitung 58 und Leitung 68 in den Wassereinlass 50 gepumpt, der in Verbindung mit dem Innenraum des Kernrohres 110 ist. Das Wasser läuft aufwärts durch das Kernrohr 110 und durch die Ablaufleitung 126 abwärts ab und wird aus der Form 40 durch den Wasserablauf 52 abgelassen und in den Behälter 78 durch die Ablaufleitung 70 und die Heisswasserleitung 80 geführt. Die durch das Wasser zugeführte Wärme bewirkt, dass die kolloidale Siliziumdioxyd geliert, was etwa zwischen 35 und 70 Minuten in Anspruch nimmt.



   Die Pumpe 56 wird hierauf abgestellt. Ventil 60 wird geschlossen und Ventil 64 geöffnet. Herauf wird Kaltwasser mit etwa 150 C durch Leitung 62 und Leitung 68 in die Form 40 gepumpt und zirkuliert durch diese wie das Heisswasser. Ventil 82 wird geschlossen und Ventil 74 in der Kaltwasseraufleitung 72 wird ge öffnet, um den Ablauf des Kaltwassers aus der Form 40 zu ermöglichen. Das Kaltwasser bewirkt, dass das Kernrohr 110 aus Aluminium schrumpft und sich vom Giessrohr 170 entfernt. In diesem Moment wird die   Kaitwasserzikulation    abgestellt und nicht dargestellte Hebemittel werden an den Haken 166 befestigt, um den Zylinder 140 mit dem Rand 106 und der Platte 102 vom Deckel 48 abzuheben. Das Giessrohr 170, welches auf der Platte 102 ruht, wird hierdurch von dem Kernrohr 110 abgehoben. 

  Dieser Teil wird hierauf in einen auf ungefähr 800 C gehaltenen Trockner gebracht, wo er etwa 6 bis 40 Stunden bleibt.



   Dieser Teil wird dann aus dem Trockner herausgenommen, und der Zylinder 140 wird vom Rand 106 abgekuppelt und vom Giessrohr 170 abgezogen. Das Schrumpfen des Rohres während des Trocknens gestattet eine leichte Entfernung des Zylinders 140 vom Giessrohr. Dann wird das Giessrohr in einem Brennofen bei etwa 14300 C während ungefähr drei Tagen gebrannt.



   Das Verfahren und die Vorrichtung stellen ein wirkungsvolles Mittel für die Erzeugung keramischer Artikel, z. B. von Giessrohren für Druckguss mit Druck von unten dar. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   I. Verfahren zur Herstellung von Keramikteilen in einer Form, gekennzeichnet durch Mischen feinverteilter Teilchen keramischen Materiales in einer Flüssigkeit zu einem Schlamm, Einführen des Schlammes von unten in eine Form, Aufheizen des Schlammes bis er fest wird, Kühlen der Innenseite der Form und Entfernen des Teiles aus der Form.

   II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch Mittel für das Mischen fein sortierter keramischer Teilchen in einer Flüssigkeit zu einem Schlamm, Mittel zur Entgasung des Schlammes, Mittel zum Füllen einer Hohlform mit dem Schlamm, wobei die Form durch ein hohles Kernrohr und eine das Kernrohr mit Abstand umgebende Formfläche gebildet ist, um mit dem Kernrohr die Hohlform zu bilden, Mittel zum Heizen des Schlammes in der Form und Mittel zum Kühlen des Kernrohres, um seine Entfernung von der Form und dem geformten Gegenstand zu ermöglichen.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm während seines Aufenthaltes in der Form einem Vakuum ausgesetzt wird.

   2. Verfahren gemäss Patentanspruch I zur Herstellung von Keramikrohren, gekennzeichnet durch das Verbinden des Bodens der Form mit dem Boden eines aufrecht stehenden äusseren Rohres, dessen oberes Ende durch einen wegnehmbaren Deckel mit Belüftungsmöglichkeit durch eine zentrale Öffnung geschlossen ist, von welchem Deckel ein geschlossenes Innenrohr mit Abstand vom äusseren Rohr sich abwärts erstreckt, das Unter-Druck-Setzen der Form, um den Schlamm aufwärts zwischen das äussere und innere Rohr zu drücken, bis der Zwischenraum mit dem Schlamm gefüllt ist, das Umkehren des äusseren Rohres und das Erwärmen des Schlammes, bis er sich zu der Rohrform verfestigt, das Kühlen des Innenrohres, bis es sich gegenüber dem Keramikrohr zusammenzieht, das Abheben des äusseren Rohres und des Deckels samt dem Keramikrohr vom Innenrohr,

   das Erwärmen des Keramikrohres und des äusseren Rohres, bis das letztere sich gegenüber dem Keramikrohr entfernt hat, und die Entfernung des Deckels vom äusseren Rohr und Abziehen des äusseren Rohres vom Keramikrohr.

   3. Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch das Bilden eines Schlammes beim Mischen mit einer Temperatur von etwa 6 bis 250 C, nach dem Hineindrücken des Schlammes in die Form Aufheizen derselben durch Einbringen von Heisswasser in das hohl ausgebildete innere Formteil, bis der Schlamm geliert, Zirkulation von Kaltwasser durch das hohl ausgebildete innere Formteil, Entfernung des Keramikteiles mit dem äusseren Formteil vom inneren Formteil, Erwärmen des geformten Keramikteiles zusammen mit dem äusseren Formteil und Entfernen des äusseren Formteiles vom Keramikteil.

   4. Vorrichtung gemäss Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Form aus einem Boden mit einem Wassereinlass und einem Wasserauslass, aus einem Innenrohr, dessen Aussenfläche die Innenfläche des Ke ramikrohres bildet, wobei das Innenrohr mit dem Wassereinlass in Verbindung steht, aus einem im Innenrohr gelegenen Rohr, das an einem Ende offen und an seinem andern Ende mit dem Wasserauslass verbunden ist, und aus einem äusseren Rohr besteht, das das Innenrohr mit Abstand umgibt, um dazwischen die Form zu bilden, wobei das äussere Rohr an einem Ende einen entfernbar befestigten Ring und am andern Ende einen Deckel aufweist.