Unterscheidungsmerkmale der Pulverpresstechnik für den Einsatz von hydraulischen, mechanischen und Hybrid-Pressen
Die grundsätzlichen Unterscheidungsmerkmale für hydraulische, mechanische und Hybrid-Pulverpressen leiten sich
ab von
- der Form und Größe der Presslinge,
- der benötigten Presskraft,
- der zu gewährleistenden Genauigkeit für den Formling und
- der umzusetzenden Stückleistung pro Minute.
1.Hydraulische Pulverpressen
Die Anwendungsvorteile der hydraulischen Pulverpressen sind insbesondere gekennzeichnet durch
- den großen verfügbaren Presskraftbereich bis 15.000 kN
-
die große Zahl wählbarer, frei programmierbarer Pressachsen, auch in Verbindung mit mehrachsigen
Werkzeug-Adaptern -
die Erreichung variabler Verfahrensweisen nach dem Ausstoß -( Gegenpress- ) oder
Matrizen-Abzugsverfahren -
die Umsetzung einer geschwindigkeitsproportionalen Verdichtung auf der Grundlage querschnittsbezogener
Füllhöhenzuordnungen und –korrekturen - die Möglichkeit der einstellbaren achszugeordneten Entlastungsphase
Damit lässt sich besonders für Presslinge mit mehrfach unterteilten Querschnitten eine hohe Gleichmäßigkeit in
der Dichteverteilung erreichen, die nach dem Sinter-und Kalibrierprozess zur Einhaltung sehr enger Toleranzbereiche
führt und mechanische Nachbearbeitungen oftmals dadurch vermieden werden können.
Die möglichen Hubzahlen richten sich nach der Teilegröße und den zu fahrenden Füll-und Presswegen und
liegen in der Regel zwischen 4…15 Hub / min.
Als Nachteil der hydraulischen Pressen sind der hohe Leistungsbedarf und die hohen Anschaffungskosten zu werten.
2. Mechanische Pulverpressen
Der Einsatz rein mechanischer Pulverpressen als Kurven-, Exzenter-oder Kniehebelpressen ist auf Presskräfte < 5000
kN begrenzt, wobei die Hauptanwendungen im Bereich < 2000 kN liegen.
Mechanische Pulverpressen arbeiten hauptsächlich nach dem Matrizen-Abzugsverfahren, weil durch den feststehenden
Werkzeug-Unterstempel die kinematischen Systeme für die Matrizenbewegung geringer dimensioniert werden können.
Die Anwendung dieser Pulverpressen bezieht sich auf einfache Teile mit geringen Querschnittsunterteilungen, die
ebenfalls in Ihren Abmessungen begrenzt sind.
Damit lassen sich Hubzahlen im Bereich von 12….40 Hub / min verwirklichen, wobei für Kleinstteile aber auch Werte bis
zu 100 Hub / min erzielt werden, wenn Rundtischpressen bei dieser Betrachtung ausgeschlossen sind.
Für einfache Teile werden Adapter mit federnd vorgehobenen Werkzeugstempeln verwendet, die sich in Pressstellung auf
mechanische Festanschläge abstützen und deren Zahl aber begrenzt ist.
Für qualitativ höhere Anforderungen werden
jedoch im Adapter zunehmend hydraulisch regelbare Achsen für die betreffenden Werkzeugstempel eingesetzt.
Kniehebelpressen haben im Vergleich zu Exzenterpressen den Vorteil, dass durch die verlängerte Verdichtungs-und
Entlastungsphase ein weicheres Pressen mit besserer Entlüftung und günstigerer Entspannung verwirklicht und somit
die Gefahr der Rissbildung verringert werden kann.
3. Hybridpulverpressen
Diese Art von Pulverpressen nehmen eine Zwischenstellung zwischen den hydraulischen und den rein mechanischen Pressen
ein, was sich insbesondere auf mögliche Querschnittsformen, Größen und Hubzahlen bezieht.
Man unterscheidet Hybridpulverpressen, bei denen die mechanische Hauptbewegung des Oberstempels mit einer
hydraulischen Antriebseinheit verbunden ist und dadurch die Vorteile des kinematischen Systems als auch die hohe
Flexibilität des hydraulischen Systems genutzt werden können.
Unterschiedlichste Funktionsverläufe für die
Oberstempelbewegung bis hin zum Reversierbetrieb können somit verwirklicht werden, d. h. eine ganz spezifische
Anpassung an die Erfordernisse des Presslings ist dadurch gegeben.
Zum anderen bezieht sich die hydraulische Ergänzung auf das Adaptersystem, indem durch Einsatz frei programmierbarer
hydraulischer Pressachsen höheren Genauigkeitsanforderungen des Presslings Rechnung getragen werden kann. Die
Grundfunktion bildet dabei die mechanische Oberstempelbewegung der Presse und alle hydraulischen Zusatzachsen im
Adapter werden nach dieser Funktion geregelt, so dass alle Pressstempel des Ober-und Unterstempelsystems
gleichzeitig die Pressstellung erreichen.
Wird dazu noch die Matrizenbewegung über einen hydraulischen Unterstempel geregelt realisiert, ließen sich mit einer
solchen Hybridpresse selbst 2-Stoffsysteme wirtschaftlich fertigen.
4. Presstechnische Schlussfolgerungen
Alle 3 vorerwähnten Pressentypen setzen für die Erzielung hoher Endgenauigkeiten des Presslings einen nahezu
gleichmäßige Füllung voraus, was jedoch entscheidend bestimmt wird durch die Art und die Eigenschaften der zu
verpressenden Masse und ihrer Fähigkeit das Matrizenhohl, trotz komplizierter Formgestaltung, gleichmäßig
auszufüllen.
Die Erzielung einer optimalen Verdichtung unterschiedlicher Presslingshöhen führt letztlich aber nur dann zum Erfolg,
wenn die Schüttdichte in allen Bereichen des Matrizenhohles gleich ist, unabhängig vom verwendeten
Pressentyp.
Eine erzeugnisabhängige hubzahlseitige Begrenzung ist ursächlich auf diesen Zusammenhang
zurückzuführen.
Deshalb müssen Maßnahmen zur Verbesserung der masse-und füllseitigen Bedingungen mit gleicher
Intensität vorangetrieben werden, wie dies für die pressen-und werkzeugseitigen Entwicklungsaspekte zur
Erzielung höherer Teilegenauigkeiten zutrifft.
Insbesondere zu letzterem wird für die mechanischen Pulverpressen das Matrizenabzugsverfahren bestimmend bleiben,
aber zunehmend werden differenzierte und der mechanischen Oberstempelbewegung zugeordnete hydraulische
Unterstempelansteuerungen in Hybridergänzung an Bedeutung gewinnen.
Ganz abgesehen davon, dass für einfache
geometrische Formen mit relativ geringer Teilegröße die rein mechanischen Pulverpressen aufgrund ihrer hohen
Wirtschaftlichkeit, geringen Anschaffungskosten und langer nutzbarer Betriebszeiten auch in Zukunft das Bild der
Pressenabteilungen mit prägen werden.
Im Gegensatz dazu werden sich die hydraulischen Pulverpressen durch eine weitergehende verfahrenstechnische
Variabilität und Flexibilität auszeichnen und auf der Grundlage frei programmierbarer Steuerungen mit hohen
Positioniergenauigkeiten unter Last wahlweise für das Abzugs-oder Ausstossverfahren bei zuordenbarer Unter-und
Oberstempelunterteilung vorteilhaft einsetzbar sein.