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Entwicklung eines Werkzeuges zum schwingungsüberlagerten Pressen Ein Charakteristikum von Pulverpressprozessen ist, dass die maßgeblichen Reibkräfte in Bereichen größter Relativbewegung zwischen dem Pressgut und den formgebenden Werkzeugen auftreten. Durch die Beeinflussung der hier auftretenden Kräfte besteht somit die Möglichkeit, die sich einstellende Dichteverteilung des Grünkörpers zu verändern. Bild 1: Konstruktionsskizze des entwickelten Werkzeugsystems Bild 2: Eingebautes Werkzeugsystem www.utfscience.de IV/2009 Behrens, et. al.: Untersuchung zum schwingungsüberlagerten Pressen..., S. 2/8 Verlag Meisenbach GmbH, Franz-Ludwig-Str. 7 a, 96047 Bamberg, www.umformtechnik.net
Das hier verfolgte Werkzeugkonzept basiert daher auf einer elastisch gelagerten Matrize, die mittels dreier parallel angesteuerter Piezoaktoren axial zu Schwingungen angeregt wird. Die Effekte des schwingungsüberlagerten Pressens kommen so in der Mantelfläche des Pressgutes, also im Bereich größter Relativbewegungen unmittelbar zum Tragen. Durch die elastische Bettung der Matrize ergibt sich als Nebeneffekt eine wirkungsvolle Überlastsicherung für die vergleichsweise empfindlichen Piezoaktoren. Die Konstruktionsskizze des hierzu entwickelten Werkzeugsystems ist in Bild 1 dargestellt. Es ermöglicht die schwingungsüberlagerte Fertigung von zylindrischen Grünkörpern mit einem Nenndurchmesser von 48 mm und einer Höhe von bis zu 30 mm. Die experimentellen Untersuchungen wurden auf einer hydraulischen Presse des Typs Hydrap HPDZb 63 mit einer Nennkraft von 630 kN durchgeführt. In Bild 2 ist das verwendete Werkzeugsystem nach dem Einbau in die Presse gezeigt. Zur Erprobung des entwickelten Werkzeugs und Bestimmung der Auswirkungen des schwingungsüberlagerten Pressens auf die Eigenschaften der hergestellten Grünkörper wurden zunächst Untersuchungen zum prinzipiellen Verdichtungsverhalten unter Einfluss von überlagerten Schwingungen bei Frequenzen von f = 0 Hz bis f = 18 kHz durchgeführt. Die mittels dieser Pressversuche ermittelten Kraft-Weg-Verläufe, die als erstes Kriterium für das Verdichtungsverhalten herangezogen wurden, zeigten jedoch bei hohen Frequenzen keine signifikanten Auswirkungen. Im Rahmen dieser Untersuchung wurden deshalb Pressversuche bei Frequenzen von f = 0 Hz (Referenzversuche) bis f = 90 Hz durchgeführt. Experimentelle Untersuchungen an Probekörpern aus Aluminiumpulver Die Analyse der Auswirkungen einer Schwingungsüberlagerung erfolgte anhand von Probekörpern aus Aluminiumpulver (Alumix 13 der Fa. ECKA), die mit dem beschriebenen Werkzeugsystem gepresst und anschließend gesintert wurden. Die Probekörper wurden mit zwei Maximal-Presskräften (250 und 500 kN) und drei Überlagerungsfrequenzen (30, 60 und 90 Hz) hergestellt. Weitere Versuche ohne Schwingungsüberlagerung dienen als Referenz. Der kraftgesteuerte Betrieb der eingesetzten Presse wurde gewählt, um eine Überlastung der vergleichsweise empfindlichen Piezoaktoren auszuschließen. Bereits anhand der aufgenommenen Kraft-Weg-Verläufe lässt sich erkennen, dass für den gleichen Verfahrweg des Pressstempels bei einer Schwingungsüberlagerung geringere Kräfte benötigt werden. In Bild 3 sind beispielhaft Kraft-Weg-Verläufe bei einer maximalen Presskraft von 250 kN dargestellt. Der wellenförmige Verlauf der Kurve für 90 Hz ergibt sich technologisch bedingt, da sich bei der Verwendung von www.utfscience.de IV/2009 Behrens, et. al.: Untersuchung zum schwingungsüberlagerten Pressen..., S. 3/8 Verlag Meisenbach GmbH, Franz-Ludwig-Str. 7 a, 96047 Bamberg, www.umformtechnik.net
Seite 1: Experimentelle Untersuchungen zum s
Seite 5 und 6: Im Falle der Schwingungsüberlageru
Seite 7 und 8: Die Ergebnisse der lokalen Dichteme

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