WO1996036961A2 - Selected ceramic mouldings and process for selecting faultless ceramic mouldings - Google Patents
Selected ceramic mouldings and process for selecting faultless ceramic mouldings Download PDFInfo
- Publication number
- WO1996036961A2 WO1996036961A2 PCT/EP1996/001900 EP9601900W WO9636961A2 WO 1996036961 A2 WO1996036961 A2 WO 1996036961A2 EP 9601900 W EP9601900 W EP 9601900W WO 9636961 A2 WO9636961 A2 WO 9636961A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- focus
- spark
- underwater
- shock wave
- focused
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B17/00—Details of, or accessories for, apparatus for shaping the material; Auxiliary measures taken in connection with such shaping
- B28B17/0063—Control arrangements
- B28B17/0081—Process control
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/28—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using reflection, e.g. parabolic reflectors
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
- G10K15/04—Sound-producing devices
- G10K15/06—Sound-producing devices using electric discharge
Definitions
- Ceramic molded parts have a number of properties, such as temperature resistance, hardness, low density, low coefficient of thermal expansion, low thermal conductivity and corrosion resistance, etc., which they have for a large number of applications in the high temperature range, under temperature changes, even in a corrosive environment, etc predestine.
- the high brittleness of molded ceramic parts is a disadvantage. Due to the high brittleness, even the smallest material defects, especially in the case of moving ceramic components, e.g. as components of internal combustion engines, for their destruction.
- the technique of focused underwater shock waves has been developed especially for the area of kidney stone destruction and has been widely used.
- One possibility for generating focused underwater shock waves is to bring about a plasma explosion in the focal point of a rotation ellipsoid by means of a discharging spark gap, the pressure wave of the plasma explosion taking the form of a
- a focusing of the shock wave suitable for the proof test of ceramic components is still achieved with underwater spark gaps, with which an energy of 400 to 800 joules is released.
- the half-value surface of the focus lies in the range from 3 to 5 cm 2 .
- the half-value surface of the focus is to be understood as the closed area (approximately an ellipsoid) within which the pressure of the focused shock wave is greater than half the maximum pressure.
- the present invention accordingly relates to a method for generating a focused underwater shock wave by means of underwater spark discharge in a focus of a hollow ellipsoid, characterized in that the total spark discharge energy is released by at least two simultaneous spark discharges in one focus each of a focusing ellipsoid, the at least two Ellipsoids have a common second focus.
- At least three underwater spark discharges are preferably triggered simultaneously.
- the number of spark discharges to be triggered at the same time can only be increased by the geometry, i.e. limited by the expansion of the focusing ellipsoids. According to the invention, it is not excluded to focus up to 12 shock waves in one focus. The achievable according to the invention
- Maximum pressure in focus can be between 0.5 and 2.5 GPa.
- the present invention also relates to a device for generating a focused underwater shock wave with high energy density, comprising at least two confocal partial ellipsoids, in the other focus of which a spark gap is provided, and means for generating simultaneous spark discharges in the
- Part ellipsoids according to the invention are part-hollow rotational ellipsoids, the spark gap being in the focus within the part ellipsoid and the second focus outside the part ellipsoid. At least the partial ellipsoid should extend to a plane perpendicular to the major axis of the ellipsoid, which is twice the distance from the point of penetration of the major axis through the ellipsoid, like the focus. Due to the propagation behavior of the shock wave generated by the spark gap arranged parallel to and in the major axis of the ellipsoid, the energy bundling cannot generally be improved if the partial ellipsoid is larger than 1/2 ellipsoid.
- Spark discharges are usually generated by a capacitor bank using a capacitor charging unit at voltages of 10 is charged up to 50 kilovolts, and the discharge is ignited via a switching spark gap by means of a trigger generator, which generates a voltage peak in the switching spark gap.
- the means for generating simultaneous spark discharges can consist in the fact that the several spark gaps are connected in series.
- Another means of generating simultaneous spark discharges is to trigger the trigger generators for the spark discharges at the same time.
- Devices according to the invention are preferred which release a total energy of 1 to 5 kilojoules by means of underwater spark discharges, the half-value surface of the focus being less than 5 cm 2 , particularly preferably less than 3 cmr. This corresponds approximately to a focus diameter of 7 to 12 mm.
- the half-value surface is the ellipsoidal surface enclosing the location of the pressure surge maximum, on which the mean pressure is half the pressure maximum.
- the present invention also relates to a method for producing fault-free ceramic components by sintering green bodies, which is characterized in that each component is not subjected to a focused underwater shock wave which was generated by means of underwater spark discharge with an energy of 1 to 5 kilojoules before the sintering was carried out and wherein the half-value surface of the focus is less than 5 cm 2 , defective components being eliminated by destruction.
- the invention further relates to a ceramic molded part selected by exposure to at least one focused underwater shock wave, the underwater shock waves using an underwater spark discharge of an energy of
- the ceramic moldings are preferably after sintering and before
- the ceramic components preferably have dimensions in at least one dimension of 5 to 30 mm. Shaped parts that have larger dimensions in at least two dimensions must be subjected to the focused shock wave several times at different points, since otherwise their freedom from errors cannot be guaranteed with certainty. In larger molded parts, the shock wave propagates with weakening, so that points further away from the impinging focus are no longer subjected to sufficient energy.
- Partial ellipsoids are preferably used, the large elipsoid axis being between 15 and 25 cm and the axis ratio being 1.1 to 1.5, preferably up to 1.3.
- the spark discharge energy in the range from 1 to 5 kJ is selected in
- Suitable ceramic materials are Si 3 N 4 , A1N, BN, SiC, B 4 C, the transition metal carbides, nitrides, silicides, borides, the oxides Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiO 2 , La-O 3 , Rare earth oxides, Cr 2 O 3 , TiO 2 , titanates, ferrites and any mixtures of these
- Silicon nitride, aluminum oxide, zirconium oxide, silicon carbide and mixtures thereof are particularly preferred.
- the molded parts selected according to the invention can initially be characterized as 100% error-free.
- FIG. 1 shows a device according to the invention with which three underwater spark discharges are focused in a common focus.
- FIG. 2 shows a horizontal section AA through the device according to FIG. 1.
- Fig. 3 shows the principle of electrical spark discharge for the simultaneous triggering of two spark discharges.
- FIG. 4 shows an alternative embodiment of the electrical circuit for simultaneously igniting two spark discharges.
- FIG. 5 exemplifies the proof test for a valve stem made of silicon nitride.
- FIG. 6 shows an example of an embodiment of the device according to the invention with 6 confocal spark discharges.
- the device according to FIG. 1 consists of an upwardly open water tank 1 with a water surface 2 indicated, which in a corner has three circular openings 3 arranged at right angles to one another with respect to its longitudinal axis a and to which semi-ellipsoids 4 which are open from the outside of the container are flanged .
- a spark gap (not shown) is arranged through an insertion opening provided on the back of the ellipsoid.
- the second focus of each of the ellipsoids 4 is the common focus F c .
- the ceramic molding to be tested is arranged in the focus with a surface such that the focused shock waves triggered at the same time can enter the molding as evenly as possible.
- Fig. 2 shows a horizontal section AA through Fig. 1, which contains the two horizontal axes of the ellipsoids.
- the spark gap 6 is additionally indicated in these ellipsoids.
- Fig. 3 shows in principle the switching arrangement for generating the spark discharge.
- a capacitor battery 10 is provided, which is charged by means of a capacitor charging unit via the charging resistor 12, for example to a voltage of 40 kV.
- the trigger generator 13 generates a high-voltage pulse in the switching spark gap by means of an electrode 15, by means of which the switching spark gap is ionized, so that the total resistance in the circuit comprising the capacitor bank 10, the switching spark gap 14 and the two spark gaps 6 is reduced in this way that the spark gaps ignite.
- the fact that the two spark gaps 6 are connected in series ensures that they ignite at the same time. 4, the two spark gaps 6a and 6b have separate identical supply and switching units as shown in FIG. 3.
- the two trigger generators 13 are connected via a synchronization line 16.
- valve stem 20 shows as a ceramic component a valve stem 20 with the valve plate 21 and the integrally formed axis 22.
- the valve stem is arranged in the device according to FIG. 1 with suitable holding devices such that the common focus F c is in the region of the transition from the Valve plate to the valve axis is located.
- the three arrows I, II and III indicate the relative arrangement of the large ellipse axes from FIG. 1.
- FIG. 6 shows a device according to the invention with 6 spark gaps 6 arranged in a circular symmetry of the plane and the corresponding partial ellipsoids 4, which focus on the common focus F c .
- a cylindrical shaped part 3 with an axis perpendicular to the plane of the drawing is shown as an example.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Selektierte keramische Formteile und Verfahren zur Selektion fehlerfreier keramischer FormteileSelected ceramic molded parts and process for the selection of faultless ceramic molded parts
Keramische Formteile weisen eine Reihe von Eigenschaften auf, wie Tempera¬ turbeständigkeit, Härte, geringe Dichte, geringer Wärmeausdehnungskoeffizient, geringe thermische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit usw., die sie für eine Vielzahl von Anwendungen im Hochtemperaturbereich, bei Temperaturwechsel¬ beanspruchung, auch in korrosiver Umgebung usw. prädestinieren. Nachteilig ist die hohe Sprödigkeit von Keramik-Formteilen. Aufgrund der hohen Sprödigkeit führen kleinste Materialfehler, insbesondere bei bewegten keramischen Bauteilen, z.B. als Bauteile von Verbrennungsmaschinen, zu deren Zerstörung.Ceramic molded parts have a number of properties, such as temperature resistance, hardness, low density, low coefficient of thermal expansion, low thermal conductivity and corrosion resistance, etc., which they have for a large number of applications in the high temperature range, under temperature changes, even in a corrosive environment, etc predestine. The high brittleness of molded ceramic parts is a disadvantage. Due to the high brittleness, even the smallest material defects, especially in the case of moving ceramic components, e.g. as components of internal combustion engines, for their destruction.
Aufgrund des Herstellungsprozesses für keramische Bauteile, ausgehend von gegebenenfalls granulierten Pulvern, Formgebung durch Trockenpressen oder Spritzgießen, Ausheizen bzw. Ausbrennen des Formgebungshilfsmittels undDue to the manufacturing process for ceramic components, starting from possibly granulated powders, shaping by dry pressing or injection molding, heating or burning out the shaping aid and
Sintern sowie gegebenenfalls Nachbearbeitung der Oberfläche, lassen sich Materialfehler im fertigen Formteil nicht sicher vermeiden.Sintering and, if necessary, reworking the surface, material defects in the finished molded part cannot be reliably avoided.
Für kritische Einsatzgebiete ist es daher erforderlich, fehlerhafte Bauteile nach der Herstellung auszusondern.For critical areas of application, it is therefore necessary to reject faulty components after manufacture.
Hierzu wurden Verfahren der akustischen Klanganalyse, der Ultraschallanalyse sowie mechanische und thermische Schock-Tests entwickelt, die zerstörungsfrei Hinweise auf gegebenenfalls vorliegende Defekte im Bauteil liefern. Obwohl auf diese Weise ein großer Teil der defekt-behafteten Formteile aussortiert werden können, ist die Sicherheit der Identifizierung eines defekt-behafteten Bauteils für viele wünschenswerte Einsatzgebiete nicht ausreichend. So scheitert der breiteFor this purpose, methods of acoustic sound analysis, ultrasound analysis as well as mechanical and thermal shock tests were developed, which provide non-destructive information about any defects in the component. Although a large part of the defective molded parts can be sorted out in this way, the security of the identification of a defective component is not sufficient for many desirable areas of application. So the broad fails
Einsatz eines keramischen Ventil Schaftes im Kraftfahrzeugmotor an der noch unzureichenden Defektfreiheit derartiger Formteile. Für den Ventilschaft im Kraftfahrzeugmotor ist zu fordern, daß auf 1 Million derartiger Bauteile weniger als ein defekt-behaftetes kommt. Es besteht daher Bedarf nach einem "Prooftest", der es erlaubt, defekte Formteile mit nahezu absoluter Sicherheit zu erkennen und auszusortieren. Die Verbesserung der Herstellungsverfahren für keramische Formteile zur Vermeidung von Defekten ist im Vergleich hierzu eine lediglich die Wirtschaftlichkeit verbessernde Maßnahme, mit der die prinzipielle Einsetzbarkeit derartiger Bauteile nicht gewährleistet werden kann. Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, keramische Formteile nach dem Sintern mit einer fokussierten Unterwasserstoßwelle zu beaufschlagen, derart, daß defekt¬ behaftete Formteile durch die hierdurch erzeugten Druck- und Zugspannungen zerstört und aussortiert werden.Use of a ceramic valve stem in the motor vehicle engine on the still inadequate freedom from defects of such molded parts. For the valve stem in the motor vehicle engine, it must be demanded that for every million such components there is less than one defective one. There is therefore a need for a "proof test" that allows defective molded parts to be recognized and sorted out with almost absolute certainty. In comparison to this, the improvement of the manufacturing process for ceramic molded parts to avoid defects is only a measure that improves the economic efficiency and with which the basic usability of such components cannot be guaranteed. According to the invention, it is now proposed to apply a focused underwater shock wave to ceramic molded parts after the sintering, in such a way that defective molded parts are destroyed and sorted out by the compressive and tensile stresses generated thereby.
Die Technik der fokussierten Unterwasserstoßwellen ist insbesondere für das Gebiet der Zerstörung von Nierensteinen entwickelt worden und hat große Anwendung gefunden. Eine Möglichkeit zur Erzeugung von fokussierten Unterwasserstoßwellen besteht darin, in dem einen Brennpunkt eines Rotations¬ ellipsoids mittels einer sich entladenden Funkenstrecke eine Plasmaexplosion herbeizuführen, wobei sich die Druckwelle der Plasmaexplosion in Form einerThe technique of focused underwater shock waves has been developed especially for the area of kidney stone destruction and has been widely used. One possibility for generating focused underwater shock waves is to bring about a plasma explosion in the focal point of a rotation ellipsoid by means of a discharging spark gap, the pressure wave of the plasma explosion taking the form of a
Stoßwelle ausbreitet, an den Wänden des Ellipsoids reflektiert wird und im anderen Brennpunkt fokussiert wird. Die für die Nierensteinzerstörung zulässigen Funkenentladungsenergien liegen allerdings im Bereich von lediglich bis maximal 100 Joule, wogegen die für den Prooftets keramischer Bauteile erforderlichen Funkenentladungsenergien 4m Bereich von einigen Kilojoule liegen. EineShock wave propagates, is reflected on the walls of the ellipsoid and is focused in the other focal point. The spark discharge energies permitted for kidney stone destruction are, however, in the range of only up to a maximum of 100 joules, whereas the spark discharge energies required for the proof set of ceramic components lie in the 4 m range of a few kilojoules. A
Erhöhung der Funkenentladungsenergie in den geforderten Bereich ist jedoch nicht ohne weiteres möglich. Einerseits führt eine Erhöhung der Entladungsenergie zu einem verstärkten Abbrand der Elektroden der Funkenstrecke, ferner sind erhöhte Anforderungen an die Impedanzfreiheit der elektrischen Versorgung der Funkenstrecke zu stellen, um eine ausreichende Energiedichte zu gewährleistenHowever, increasing the spark discharge energy in the required range is not easily possible. On the one hand, an increase in the discharge energy leads to an increased erosion of the electrodes of the spark gap, furthermore, increased requirements must be placed on the impedance-free electrical supply of the spark gap in order to ensure a sufficient energy density
(kurze Entladungsdauer). Eine Erhöhung der Funkenentladungsenergie erfordert demgemäß eine Verlängerung des Abstandes der Elektroden, so daß die Entladung bei höherer Spannung ausgelöst wird. Eine Vergrößerung des Abstandes der Elektroden der Funkenstrecke führt aber zu einer Verbreiterung des Fokus, so daß die Energiedichte im Fokus nicht entsprechend ansteigt. Eine für den Prooftest keramischer Bauteile geeignete Fokussierung der Stoßwelle wird noch mit Unter¬ wasserfunkenstrecken erreicht, mit denen eine Energie von 400 bis 800 Joule freigesetzt wird. Die Halbwertsoberfläche des Fokus liegt bei solchen Entladungs¬ energien im Bereich von 3 bis 5 cm2. Unter Halbwertsoberfläche des Fokus soll dabei diejenige geschlossene Fläche (angenähert ein Ellipsoid) verstanden werden, innerhalb derer der Druck der fokussierten Stoßwelle größer ist, als die Hälfte des maximalen Druckes.(short discharge time). An increase in the spark discharge energy accordingly requires an extension of the distance between the electrodes, so that the discharge is triggered at a higher voltage. However, an increase in the distance between the electrodes of the spark gap leads to a broadening of the focus, so that the energy density in the focus does not increase accordingly. A focusing of the shock wave suitable for the proof test of ceramic components is still achieved with underwater spark gaps, with which an energy of 400 to 800 joules is released. With such discharge energies, the half-value surface of the focus lies in the range from 3 to 5 cm 2 . The half-value surface of the focus is to be understood as the closed area (approximately an ellipsoid) within which the pressure of the focused shock wave is greater than half the maximum pressure.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, mehrere gleichzeitige Funkenent¬ ladungen in dem einen Fokus jeweils eines Hohlellipsoides durchzuführen, wobei die mehreren Ellipsoide so angeordnet sind, daß sie einen gemeinsamen zweiten Fokus aufweisen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein Ver¬ fahren zur Erzeugung einer fokussierten Unterwasserstoßwelle mittels Unterwasserfunkenentladung in einem Fokus eines Hohlellipsoides, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamt-Funkenentladungsenergie durch mindestens zwei gleichzeitige Funkenentladungen in dem einen Fokus je eines Fokussierellipsoides freigesetzt wird, wobei die mindestens zwei Ellipsoide einen gemeinsamen zweiten Fokus aufweisen.According to the invention, it is therefore proposed to carry out several simultaneous spark discharges in the one focus of each hollow ellipsoid, the several ellipsoids being arranged such that they have a common second one Have focus. The present invention accordingly relates to a method for generating a focused underwater shock wave by means of underwater spark discharge in a focus of a hollow ellipsoid, characterized in that the total spark discharge energy is released by at least two simultaneous spark discharges in one focus each of a focusing ellipsoid, the at least two Ellipsoids have a common second focus.
Da die fokussierten Stoßwellen im gemeinsamen Fokus der Ellipsoide aufeinander¬ treffen, gelingt es, die Energiestoßdichte im Fokus zu erhöhen, ohne den Fokus zu verbreitern.Since the focused shock waves meet in the common focus of the ellipsoids, it is possible to increase the energy shock density in the focus without widening the focus.
Bevorzugt werden mindestens drei Unterwasserfunkenentladungen gleichzeitig ausgelöst. Nach oben ist die Zahl der gleichzeitig auszulösenden Funkenent¬ ladungen nur durch die Geometrie, d.h. durch die Ausdehnung der Fokussier- ellipsoide begrenzt. Erfindungsgemäß ist es nicht ausgeschlossen, bis zu 12 Stoßwellen in einem Fokus zu fokussieren. Das erfindungsgemäß erzielbareAt least three underwater spark discharges are preferably triggered simultaneously. The number of spark discharges to be triggered at the same time can only be increased by the geometry, i.e. limited by the expansion of the focusing ellipsoids. According to the invention, it is not excluded to focus up to 12 shock waves in one focus. The achievable according to the invention
Druckmaximum im Fokus kann zwischen 0,5 und 2,5 GPa betragen.Maximum pressure in focus can be between 0.5 and 2.5 GPa.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer fokussierten Unterwasserstoßwelle hoher Energiedichte enthaltend mindestens zwei konfokale Teilellipsoide, in deren anderem Fokus je eine Funkenstrecke vorgesehen ist, sowie Mittel zur Erzeugung zeitgleicher Funkenentladungen in denThe present invention also relates to a device for generating a focused underwater shock wave with high energy density, comprising at least two confocal partial ellipsoids, in the other focus of which a spark gap is provided, and means for generating simultaneous spark discharges in the
Teilellipsoiden.Partial ellipsoids.
Erfindungsgemäße Teilellipsoide sind Teil-Hohl-Rotationsellipsoide, wobei sich die Funkenstrecke im Fokus innerhalb des Teilellipsoids befindet und der zweite Fokus außerhalb des Teilellipsoides. Zumindest soll sich der Teilellipsoid bis zu einer Ebene senkrecht zur großen Achse des Ellipsoids erstrecken, die den doppelten Abstand vom Durchstoßpunkt der großen Achse durch den Ellipsoid hat, wie der Fokus. Aufgrund des Ausbreitungsverhaltens der durch die parallel zu und in der großen Achse des Ellipsoids angeordnete Funkenstrecke erzeugten Stoßwelle kann die Energiebündelung im allgemeinen nicht verbessert werden, wenn der Teilellipsoid größer ist als 1/2 Ellipsoid.Part ellipsoids according to the invention are part-hollow rotational ellipsoids, the spark gap being in the focus within the part ellipsoid and the second focus outside the part ellipsoid. At least the partial ellipsoid should extend to a plane perpendicular to the major axis of the ellipsoid, which is twice the distance from the point of penetration of the major axis through the ellipsoid, like the focus. Due to the propagation behavior of the shock wave generated by the spark gap arranged parallel to and in the major axis of the ellipsoid, the energy bundling cannot generally be improved if the partial ellipsoid is larger than 1/2 ellipsoid.
Die Erzeugung von Funkenentladungen erfolgt üblicherweise dadurch, daß eine Kondensatorbatterie mittels einer Kondensatorladeeinheit auf Spannungen von 10 bis 50 Kilovolt aufgeladen wird, und die Entladung über eine Schaltfunkenstrecke mittels Triggergenerator, der in der Schaltfunkenstrecke eine Spannungsspitze erzeugt, gezündet wird.Spark discharges are usually generated by a capacitor bank using a capacitor charging unit at voltages of 10 is charged up to 50 kilovolts, and the discharge is ignited via a switching spark gap by means of a trigger generator, which generates a voltage peak in the switching spark gap.
Das Mittel zur Erzeugung zeitgleicher Funkenentladungen kann darin bestehen, daß die mehreren Funkenstrecken hintereinandergeschaltet sind.The means for generating simultaneous spark discharges can consist in the fact that the several spark gaps are connected in series.
Ein weiteres Mittel zur Erzeugung zeitgleicher Funkenentladungen besteht darin, daß die Triggergeneratoren für die Funkenentladungen zeitgleich angesteuert werden.Another means of generating simultaneous spark discharges is to trigger the trigger generators for the spark discharges at the same time.
Bevorzugt sind erfindungsgemäße Vorrichtungen, die mittels Unterwasserfunken- entladungen eine Gesamtenergie von 1 bis 5 Kilojoule freisetzen, wobei die Halb- wertsoberfläche des Fokus weniger als 5 cm2, besonders bevorzugt weniger als 3 cπr beträgt. Dies entspricht etwa einem Fokusdurchmesser von 7 bis 12 mm.Devices according to the invention are preferred which release a total energy of 1 to 5 kilojoules by means of underwater spark discharges, the half-value surface of the focus being less than 5 cm 2 , particularly preferably less than 3 cmr. This corresponds approximately to a focus diameter of 7 to 12 mm.
Die Halbwertsoberfläche ist dabei diejenige den Ort des Druckstoßmaximums umschließende elipsoidförmige Oberfläche, auf der der mittlere Druck die Hälfte des Druckmaximums beträgt.The half-value surface is the ellipsoidal surface enclosing the location of the pressure surge maximum, on which the mean pressure is half the pressure maximum.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung fehlerfreier keramischer Bauteile durch Sintern geformter Grünkörper, das dadurch gekennzeichnet ist, daß jedes Bauteil nicht vor Durchführung des Sinterns mit einer fokussierten Unterwasserstoßwelle beaufschlagt wird, die mittels Unterwasserfunkenentladung einer Energie von 1 bis 5 Kilojoule erzeugt wurde und wobei die Halbwertsoberfläche des Fokus weniger als 5 cm2 beträgt, wobei fehlerhafte Bauteile durch Zerstörung ausgesondert werden.The present invention also relates to a method for producing fault-free ceramic components by sintering green bodies, which is characterized in that each component is not subjected to a focused underwater shock wave which was generated by means of underwater spark discharge with an energy of 1 to 5 kilojoules before the sintering was carried out and wherein the half-value surface of the focus is less than 5 cm 2 , defective components being eliminated by destruction.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung ein durch Beaufschlagung mit mindestens einer fokussierten Unterwasserstoßwelle selektiertes keramisches Formteil, wobei die Unterwasserstoßwellen mittels Unterwasserfunkenentladung einer Energie vonThe invention further relates to a ceramic molded part selected by exposure to at least one focused underwater shock wave, the underwater shock waves using an underwater spark discharge of an energy of
1 bis 5 Kilojoule erzeugt wurde und die Halbwertsoberfläche des Fokus weniger als 5 cm2 beträgt.1 to 5 kilojoules was generated and the half-value surface of the focus is less than 5 cm 2 .
Vorzugsweise werden die keramischen Formteile nach dem Sintern und vor derThe ceramic moldings are preferably after sintering and before
Bearbeitung durch mechanischen Abtrag dem Prooftest unterzogen, so daß die aufwendige mechanische Nachbearbeitung für die defekthaltigen Formteile unter- bleibt. Ferner ist es vorteilhaft, eventuelle mechanisch anzubringende Kerbungen, Gravuren oder andere querschnittsverengende mechanische Bearbeitungen erst nach dem Prooftest durchzuführen, da solche Querschnittsverengungen zu einer zu hohen Belastung durch den Prooftest führen können. Vorzugsweise weisen die keramischen Bauteile Abmessungen in mindestens einer Dimension von 5 bis 30 mm auf. Formteile, die in mindestens zwei Dimensionen größere Abmessungen aufweisen, müssen mehrfach an unterschiedlichen Stellen mit der fokussierten Stoßwelle beaufschlagt werden, da sonst ihre Fehlerfreiheit nicht mit Sicherheit gewährleistet werden kann. In größeren Formteilen breitet sich die Schockwelle unter Abschwächung aus, so daß vom auftreffenden Fokus weiter entfernte Stellen nicht mehr mit ausreichender Energie beaufschlagt werden.Machining by mechanical removal subjected to the proof test so that the complex mechanical post-processing for the defective molded parts remains. Furthermore, it is advantageous to carry out any notches, engravings or other mechanical machining operations that can be mechanically narrowed only after the proof test, since such cross-sectional constrictions can lead to excessive stress from the proof test. The ceramic components preferably have dimensions in at least one dimension of 5 to 30 mm. Shaped parts that have larger dimensions in at least two dimensions must be subjected to the focused shock wave several times at different points, since otherwise their freedom from errors cannot be guaranteed with certainty. In larger molded parts, the shock wave propagates with weakening, so that points further away from the impinging focus are no longer subjected to sufficient energy.
Vorzugsweise werden Teilellipsoide eingesetzt, wobei die große Elipsoidachse zwischen 15 und 25 cm mißt und das Achsenverhältnis 1,1 bis 1,5, vorzugsweise bis 1,3 beträgt.Partial ellipsoids are preferably used, the large elipsoid axis being between 15 and 25 cm and the axis ratio being 1.1 to 1.5, preferably up to 1.3.
Die Auswahl der Funkenentladungsenergie im Bereich von 1 bis 5 kJ erfolgt inThe spark discharge energy in the range from 1 to 5 kJ is selected in
Abhängigkeit von dem keramischen Material und der Form und Größe des Formteils.Dependence on the ceramic material and the shape and size of the molded part.
Als Keramikmaterialien geeignet sind Si3N4, A1N, BN, SiC, B4C, die Übergangs- metallcarbide, -nitride, -silicide, -boride, die Oxide Al2O3, ZrO2, SiO2, La-O3, Seltenerdoxide, Cr2O3, TiO2, Titanate, Ferrite sowie beliebige Mischungen dieserSuitable ceramic materials are Si 3 N 4 , A1N, BN, SiC, B 4 C, the transition metal carbides, nitrides, silicides, borides, the oxides Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiO 2 , La-O 3 , Rare earth oxides, Cr 2 O 3 , TiO 2 , titanates, ferrites and any mixtures of these
Verbindungen oder Mischphasen aus diesen Verbindungen, insbesondere wenn die entsprechenden Formkörper durch Sintern hergestellt wurden. Insbesondere bevorzugt sind Siliciumnitrid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Siliciumcarbid und Mischungen davon.Connections or mixed phases from these compounds, especially if the corresponding moldings were produced by sintering. Silicon nitride, aluminum oxide, zirconium oxide, silicon carbide and mixtures thereof are particularly preferred.
Die erfindungsgemäß selektierten Formteile können als anfänglich zu 100 % fehlerfrei charakterisiert werden.The molded parts selected according to the invention can initially be characterized as 100% error-free.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The invention is explained below with reference to the accompanying figures.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der drei Unterwasserfunken¬ entladungen in einem gemeinsamen Fokus fokussiert werden.1 shows a device according to the invention with which three underwater spark discharges are focused in a common focus.
Fig. 2 zeigt einen horizontalen Schnitt AA durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1. Fig. 3 zeigt das Prinzip der elektrischen Funkenentladung zur zeitgleichen Auslösung zweier Funkenentladungen.FIG. 2 shows a horizontal section AA through the device according to FIG. 1. Fig. 3 shows the principle of electrical spark discharge for the simultaneous triggering of two spark discharges.
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der elektrischen Schaltung zur zeit¬ gleichen Zündung zweier Funkenentladungen.4 shows an alternative embodiment of the electrical circuit for simultaneously igniting two spark discharges.
Fig. 5 erläutert beispielhaft den Prooftest für einen Ventilschaft aus Siliciumnitrid.FIG. 5 exemplifies the proof test for a valve stem made of silicon nitride.
Fig. 6 zeigt beispielhaft eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich¬ tung mit 6 konfokal fokussierten Funkenentladungen.6 shows an example of an embodiment of the device according to the invention with 6 confocal spark discharges.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus einem nach oben offenen Wassertank 1 mit angedeuteter Wasseroberfläche 2 der in einer Ecke drei bezüglich ihrer Längsachse a rechtwinklig zueinander angeordnete kreisrunde Öffnungen 3 aufweist, an die von außerhalb des Behälters zum Behälter hin offene Halbellipsoide 4 angeflanscht, sind. In dem Fokus F, jedes Halbellipsoides wird eine nicht gezeichnete Funkenstrecke durch eine auf der Rückseite des Ellipsoids vorgesehene Einführungsöffnung angeordnet. Der zweite Fokus jedes der Ellipsoide 4 ist der gemeinsame Fokus Fc. Das zu testende keramische Formteil wird in dem Fokus mit einer Fläche derart angeordnet, daß die gleichzeitig ausgelösten fokussierten Stoßwellen möglichst gleichmäßig in das Formteil eintreten können.The device according to FIG. 1 consists of an upwardly open water tank 1 with a water surface 2 indicated, which in a corner has three circular openings 3 arranged at right angles to one another with respect to its longitudinal axis a and to which semi-ellipsoids 4 which are open from the outside of the container are flanged . In the focus F of each half ellipsoid, a spark gap (not shown) is arranged through an insertion opening provided on the back of the ellipsoid. The second focus of each of the ellipsoids 4 is the common focus F c . The ceramic molding to be tested is arranged in the focus with a surface such that the focused shock waves triggered at the same time can enter the molding as evenly as possible.
Fig. 2 zeigt einen horizontalen Schnitt AA durch Fig. 1, die die beiden horizontalen Achsen der Ellipsoide enthält. In diesen Ellipsoiden ist die Funkenstrecke 6 zusätzlich angedeutet.Fig. 2 shows a horizontal section AA through Fig. 1, which contains the two horizontal axes of the ellipsoids. The spark gap 6 is additionally indicated in these ellipsoids.
Fig. 3 zeigt prinzipiell die Schaltanordnung zur Erzeugung der Funkenentladung. Hierzu ist eine Kondensatorbatterie 10 vorgesehen, die mittels einer Kondensator¬ ladeeinheit über den Ladewiderstand 12 z.B. auf eine Spannung von 40 kV aufgeladen wird. Zur Auslösung der Funkenentladung wird mit dem Trigger¬ generator 13 in der Schaltfunkenstrecke mittels einer Elektrode 15 ein Hochspannungsimpuls erzeugt, durch den die Schaltfunkenstrecke ionisiert wird, so daß der Gesamtwiderstand in dem Stromkreis aus Kondensatorbatterie 10, Schaltfunkenstrecke 14 und den beiden Funkenstrecken 6 derart herabgesetzt wird, daß die Funkenstrecken zünden. Dadurch das die beiden Funkenstrecken 6 hintereinander geschaltet sind, ist gewährleistet, daß diese gleichzeitig zünden. In der Darstellung gemäß Fig. 4 weisen die beiden Funkenstrecken 6a und 6b getrennte identische Versorgungs- und Schalteinheiten wie in Fig. 3 dargestellt, auf. Zur gleichzeitigen Zündung der Funkenentladung sind die beiden Trigger¬ generatoren 13 über eine Synchronisationsleitung 16 verbunden.Fig. 3 shows in principle the switching arrangement for generating the spark discharge. For this purpose, a capacitor battery 10 is provided, which is charged by means of a capacitor charging unit via the charging resistor 12, for example to a voltage of 40 kV. To trigger the spark discharge, the trigger generator 13 generates a high-voltage pulse in the switching spark gap by means of an electrode 15, by means of which the switching spark gap is ionized, so that the total resistance in the circuit comprising the capacitor bank 10, the switching spark gap 14 and the two spark gaps 6 is reduced in this way that the spark gaps ignite. The fact that the two spark gaps 6 are connected in series ensures that they ignite at the same time. 4, the two spark gaps 6a and 6b have separate identical supply and switching units as shown in FIG. 3. For the simultaneous ignition of the spark discharge, the two trigger generators 13 are connected via a synchronization line 16.
Fig. 5 zeigt als keramisches Bauteil einen Ventilschaft 20 mit dem Ventilteller 21 und der angeformten Achse 22. Der Ventilschaft wird mit geeigneten Halte¬ einrichtungen so in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 angeordnet, daß sich der gemeinsame Fokus Fc im Bereich des Übergangs vom Ventilteller zur Ventilachse befindet. Die drei Pfeile I, II und III deuten die relative Anordnung der großen Ellipsenachsen aus Fig. 1 an.5 shows as a ceramic component a valve stem 20 with the valve plate 21 and the integrally formed axis 22. The valve stem is arranged in the device according to FIG. 1 with suitable holding devices such that the common focus F c is in the region of the transition from the Valve plate to the valve axis is located. The three arrows I, II and III indicate the relative arrangement of the large ellipse axes from FIG. 1.
Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit 6 kreissymmetrischen der Ebene angeordneten Funkenstrecken 6 und den entsprechenden Teilellipsoiden 4, die auf den gemeinsamen Fokus Fc fokussieren. Beispielhaft eingezeichnet ist ein zylinderförmiges Formteil 3 mit zur Zeichnungsebene senkrechter Achse. FIG. 6 shows a device according to the invention with 6 spark gaps 6 arranged in a circular symmetry of the plane and the corresponding partial ellipsoids 4, which focus on the common focus F c . A cylindrical shaped part 3 with an axis perpendicular to the plane of the drawing is shown as an example.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19518408.4 | 1995-05-19 | ||
| DE1995118408 DE19518408C2 (en) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | Selected ceramic molded parts and process for the selection of faultless ceramic molded parts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO1996036961A2 true WO1996036961A2 (en) | 1996-11-21 |
| WO1996036961A3 WO1996036961A3 (en) | 1996-12-27 |
Family
ID=7762347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP1996/001900 Ceased WO1996036961A2 (en) | 1995-05-19 | 1996-05-07 | Selected ceramic mouldings and process for selecting faultless ceramic mouldings |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19518408C2 (en) |
| WO (1) | WO1996036961A2 (en) |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE375492C (en) * | 1923-05-14 | Siemens Schuckertwerke G M B H | Device on pendulum hammers for strength testing | |
| DE2348063A1 (en) * | 1973-09-25 | 1975-04-03 | Eberhard Prof Dr Haeusler | Press. wave pulse generator(s) - for shattering brittle inclusions in biological tissues, has wire-explosion generator(s) |
| DE2610061A1 (en) * | 1976-03-11 | 1977-09-22 | Johann Prof Dr I Kleinwaechter | Exploding wire shock wave focussing mirror - is used with circular wire loop and consists of torus with elliptical reflecting surface |
| DE2612809C3 (en) * | 1976-03-25 | 1978-10-12 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Procedure for testing filled glass containers |
| DE2718847C3 (en) * | 1977-04-28 | 1979-10-11 | Eberhard Prof. Dr.Rer.Nat. 6600 Saarbruecken Haeusler | Device for breaking kidney stones by means of one or more shock waves |
| US4421200A (en) * | 1981-12-16 | 1983-12-20 | Ferralli Michael W | Elliptically shaped transducer enclosure |
| DE3328068A1 (en) * | 1983-08-03 | 1985-02-21 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | DEVICE FOR CONTACTLESS CRUSHING OF CONCRETE |
| FR2559266B1 (en) * | 1984-02-02 | 1986-07-04 | Comp Generale Electricite | FOCUSED ACOUSTIC WAVE DEVICE FOR STUDYING THE STRUCTURE OF AN OBJECT |
| DE3524943A1 (en) * | 1984-04-12 | 1987-01-15 | Heye Hermann Fa | Device for testing glass containers |
| IT1178206B (en) * | 1984-12-13 | 1987-09-09 | Consiglio Nazionale Ricerche | IMPULSIVE ELECTROACOUSTIC SOURCE FOR HIGH RESOLUTION SEISMIC PROSPECTIONS |
| DE3527898C1 (en) * | 1985-08-03 | 1987-03-12 | Dornier System Gmbh | Device for extracting minerals from the surrounding material |
| IL76344A0 (en) * | 1985-09-09 | 1986-01-31 | Moshe Ein Gal | Apparatus for the disintegration of body calculi |
| DE3634046A1 (en) * | 1986-10-06 | 1988-04-14 | Siemens Ag | DEVICE FOR CRUSHING CONCRETE |
-
1995
- 1995-05-19 DE DE1995118408 patent/DE19518408C2/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-05-07 WO PCT/EP1996/001900 patent/WO1996036961A2/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19518408A1 (en) | 1996-11-21 |
| DE19518408C2 (en) | 1998-07-02 |
| WO1996036961A3 (en) | 1996-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0462311B1 (en) | Composite ultrasound transducer and fabrication process of a structured component from piezoelectric ceramic | |
| EP1597780B1 (en) | Electrical multilayered component and layer stack | |
| DE3049193C2 (en) | ||
| EP1254313B1 (en) | Method for producing a sequence of high-voltage ignition sparks and high-voltage ignition device | |
| EP0362213B1 (en) | Process for manufacturing a structured ceramic film or a ceramic object composed of such films | |
| DE102005026717B4 (en) | Piezoelectric multilayer component | |
| DE102010022911B4 (en) | Method for producing a piezoelectric actuator and piezoelectric actuator | |
| EP1994573B1 (en) | Electrical multilayer component | |
| DE202016008999U1 (en) | Device for generating a plasma comprising a piezoelectric transformer | |
| EP1235285B1 (en) | Manufacturing method for piezoceramic multilayer actuators | |
| DE102012207598A1 (en) | Method for electrically contacting an electronic component as a stack and electronic component with a contacting structure | |
| DE19518408C2 (en) | Selected ceramic molded parts and process for the selection of faultless ceramic molded parts | |
| DE2931765C2 (en) | Detonator without initial explosives | |
| DE102010006587A1 (en) | Piezoelectric component | |
| DE60303801T2 (en) | METHOD FOR POLARIZING FERROELECTRIC MATERIAL | |
| WO2004061987A2 (en) | Piezo actuator | |
| DE102016110216B4 (en) | Method for producing a plurality of piezoelectric multilayer components | |
| DE2811049A1 (en) | IC engine ignition system with several sequential sparks - has spaced electrodes on plugs around circumference and axis for complete combustion | |
| DE102016101315A1 (en) | METHOD AND TOOL FOR MANUFACTURING AN ISOLATOR FOR A STATE-OF-THE-BREAKING IGNITION CANDLE | |
| DE102011081279A1 (en) | Process for the electrical passivation of electromechanical components | |
| EP1769197A1 (en) | Glow plug and methods for the production thereof | |
| DE19736247A1 (en) | Piezoelectric component for activation of mechanical process | |
| DE102011090156A1 (en) | Piezo stack with passivation and process for passivating a piezo stack | |
| DE102005063652B3 (en) | Piezoelectric multilayer component | |
| DE102007040249A1 (en) | Piezo actuator manufacturing method for piezo injector, involves manufacturing piezo actuator by arrangement of external electrodes under simultaneous contact of inner electrodes on exposed contact areas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): JP US |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE |
|
| DFPE | Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101) | ||
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A3 Designated state(s): JP US |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A3 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| ENP | Entry into the national phase |
Ref country code: US Ref document number: 1997 952270 Date of ref document: 19971114 Kind code of ref document: A Format of ref document f/p: F |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |