Luft-Impact-Verfahren

Allgemein

Dynamisches Formstoffverdichtungsverfahren für bentonitgebundenen Formstoff, bei dem durch die Expansion einer abgegrenzten Druckluftmenge über ein großflächiges Ventil in kürzester Zeit die Gesamtverdichtung des lose eingefüllten Formstoffes erreicht wird. Der Druck des Arbeitsmediums beträgt 0,4 bis 0,6 MPa (Niederdruckimpulsverfahren). Das Verdichtungsaggregat einer Luftimpulsanlage zeigt Bild  1. Kernstück der Verdichtungseinheit ist ein Schnellventil, das durch kurzzeitiges Öffnen beziehungsweise Schließen in Zusammenwirken mit dem Kesseldruck den Verdichtungsgradienten erzeugt. Der Ablauf der Impulsverdichtung lässt sich in drei wesentliche Etappen untergliedern (Bild 2):

1. Einwirkung einer schlagartig aufgebauten Druckwelle auf den Rücken (Oberseite) einer Formstoffschüttung. Zur Impulserzeugung ist ein Primärdruck (Kesseldruck pK) notwendig, der durch die Druckluft entsteht. Dieser Primärdruck erzeugt beim Öffnen des Schnellventils einen Sekundärdruck auf die Formstoffsäule, der als Verdichtungsdruck pV wirksam wird.

2. Der Beginn des Druckanstieges pV führt zur Beschleunigung des Formstoffes vom Formrücken aus. Dabei übt die Druckluft beziehungsweise der Gasstoß auf die Formstoffschicht (und damit auf jedes einzelne Sandkorn) einen zunehmenden Druck aus. Die Druckspannung steigt in Richtung der Formstoffbewegung an, da mit zunehmender Verdichtung die Gasdurchlässigkeit (Porosität) sinkt und damit der Strömungswiderstand steigt.

3. Die Formstoffsäule verhält sich bei der Impulsverdichtung wie ein quasidichter Körper und wird damit kompakt beschleunigt. Die Verdichtungsfront bewegt sich mit zunehmender Geschwindigkeit auf die Modellplatte zu. Beim Aufschlag auf die Modelleinrichtung erfolgt die Umwandlung der kinetischen Energie in Verdichtungsarbeit. Dabei treten im Formstoff hohe Wirkdrücke pW (Tertiärdruck) auf. Ein wesentliches Kennzeichen der Impulsverdichtung ist, dass der Wirkdruck den Verdichtungsdruck um ein Mehrfaches übersteigen kann.

Aus der Kinetik des Ablaufs resultiert die Verdichtungscharakteristik des Impulsformverfahrens (Bild  3). Die höchste Dichte wird in unmittelbarer Nähe des Modells erreicht. Der Abfall der Formeigenschaften in Richtung Formrücken ist zunächst gering. Das bedeutet, dass auch hohe Modelle gut und gleichmäßig verdichtet werden können. Der Abfall der Formeigenschaften in Richtung Formrücken ist zunächst gering. Erst im letzten Drittel der Formhöhe nimmt die Dichte gravierend ab. Die obersten Formpartien sind locker, sie werden durch Abstreifen entfernt. Gegebenenfalls kann auch eine Nachverdichtung dieser Schichten durch Pressen erfolgen.

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