WO2003020454A1

WO2003020454A1 - Verfahren zum strangpressen eines hohlprofils od.dgl. körppers aus einem barren sowie vorrichtung dafür

Info

Publication number: WO2003020454A1
Application number: PCT/EP2002/009412
Authority: WO
Inventors: Bertram Geigges; Armin Huber; Dieter WÖMPNER; Adolf Ames
Original assignee: Alcan Technology and Management Ltd
Current assignee: 3A Composites International AG
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2003-03-13
Anticipated expiration: 2004-02-28
Also published as: CA2458775A1; EP1423217A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Strangpressen eines Hohlprofils od.dgl. Körpers aus einem in einer Rezipientenbohrung (22) eines Aufnehmers (18) geführten und mittels eines Presstempels (16) - einem Formgebungsquerschnitt eines Formwerkzeuges (32) zugeführten Barren (24) wird der Barrenwerkstoff mit der Oberfläche des Barrens (24) in einer dem Formwerkzeug (32) vorgeordneten, sich in Pressrichtung (x) querschnittlich erweiternden Kammer (78) mit zentralem Einlauf expandiert und die Oberfläche auseinandergerissen. Dafür wird eine Vorrichtung mit einem Rezipienten oder Aufnehmer sowie einem Formwerkzeug eingesetzt; zwischen diesen wird von der Werkzeugeinlaufseite dem Formwerkzeug in Pressrichtung zumindest ein scheibenartiges Vorsatzwerkzeug (80) mit einem etwa mittigen Einlauf (E) vorgeordnet, das jene sich in Pressrichtung (x) erweiternde Kammer (78) enthält, in deren Querschnitt die Pressrichtung (x) querende, Strömungshindernisse bildende Armansätze (88) od.dgl. Elemente einragen.

Description

Verfahren zum Strangpressen eines Hohlprofils od.dgl. Körpers aus einem Barren sowie Vorrichtung dafür

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strangpressen eines Hohlprofils od.dgl. Körpers aus einem Barren, der in einer Rezipientenbohrung eines Aufnehmers geführt und mittels eines Pressstempels in Pressrichtung einem Formgebungsquerschnitt eines Formwerkzeuges zugeführt wird; der Barrenwerkstoff wird unter Druck in einen Einlauf des Formwerkzeuges eingebracht und dabei entstehende duktile Masse in Pressrichtung dem Formgebungsquerschnitt zugeführt. Zudem erfasst die Erfindung eine für dieses Verfahren besonders geeignete Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 4.

Der DE 198 42 291 AI der Anmelderin ist zu entnehmen, dass beim Strangpressen der duktil gewordene Werkstoff eines -- im etallbereich etwa aus Bunt-, Sintermetallen oder Stahl, aber insbesondere aus einer Aluminiumlegierung vorgeformten -- erwärmten Gussbarrens oder Walzstababschnittes von einem Stempel — oder beim hydrostatischen Strangpressen mittels einer Flüssigkeit -- aus einem Rezipienten durch einen oder mehrere Formquerschnitt/e eines die Pressrichtung querenden Formwerkzeuges gepresst wird. Beim direkten oder Vorwärtsstrangpressen bewegt sich der Stempel in Richtung des Ablaufes des entstehenden Profils auf den Formquerschnitt zu, beim indirekten oder Rückwärts-Strang- pressen wird der Werkstoff gegen die Stempelrichtung durch ein Werkzeug gedrückt, das am hohlen Stempel festgelegt ist . Zur Erzeugung von Hohlprofilen werden für den Strangpressvorgang sog. Hohlprofilwerkzeuge mit Matrizenplatte eingesetzt, wie sie beispielsweise die DE 24 46 308 AI offenbart. Die Matrizenplatte ist zur Formgebung der Profil- außenkontur in einen Dornteil integriert. In letzterem ist ein Dorn -- bei Mehrkammerprofilen sind es mehrere Dorne -- zur Formgebung der werdenden Innenkontur so festgelegt, dass der Dorn in die Matrizenplatte hinein und bis über deren formgebenden Bereich hinaus ragt. Bei diesem Verfah- ren wird der duktile Werkstoff über Einlaufe so in das Presswerkzeug geleitet, dass die Teilstränge der einzelnen Einlaufe unter Dorntragarmen -- in einer Schweisskammer -- wieder zusammenfließen und miteinander verschweißen. Beim weiteren Pressvorgang fließt der Werkstoff bzw. die Alu- miniumlegierung an dem Dorn und dem Matrizendurchbruch vorbei und nimmt dabei die vorgesehene Gestalt des Hohlprofils an. Die Einlaufe sind stets außen um den Profilhohlraum -- oder deren mehrere -- herum angeordnet; die Aluminiumlegie- rung wird dem formgebenden Bereich des Werkzeuges von außen und vor allem über mehrere Einlaufe zugeführt. Sollten im Falle von Mehrkammerhohlprofilen Hohlprofilinnenbereiche von außen nicht ausreichend gespeist werden können, werden auch Materialeinläufe zur Speisung zusätzlich im Innenbereich des Hohlprofils vorgesehen. Stets sind die Hauptein- laufe um die Außenkontur des Profilhohlraumes angeordnet.

Die Größe eines herstellbaren Hohlprofiles -- sein maximal möglicher Umkreisdurchmesser -- ist dabei durch den Rezi- pientendurchmesser und die Größe der außen um den Hohlraum angeordneten Einlaufe sowie die Tragfähigkeit der erwähnten Dorntragarme begrenzt. Im allgemeinen ist bei marktüblichen Strangpressen die mit diesen herstellbare Profilgröße durch die Pressengröße, den verwendeten Rezipientendurchmesser und die Werkzeugtragfähigkeit begrenzt. Mit der Dimensionierung letzterer bei Großhohlprofilen mit großer Dornfläche beschäftigen sich die erwähnte DE 24 46 308 AI sowie die DE 28 12 690 AI der Anmelderin. Auch die Güte der Pressnähte wird durch das Einfließen der Pressbolzenrandzone in die Außeneinläufe im Strangpresswerkzeug beeinflusst mit der möglichen Folge, zum Abdrehen des Pressbolzens vor dessen Einsatz gezwungen zu sein. Desweiteren wird die Formgebungsfähigkeit und Lebensdauer der Strangpresswerkzeuge durch die hohe Belastung der Werkzeugdornfläche und den durch diese hohe Belastung verursachten Kriechvorgang sowie die Durchbiegung erheblich vermindert.

Zu beachten ist auch, dass Metallbarren, insbesondere solche aus Aluminiumlegierungen, mit Verunreinigung beispielsweise Schmierstoffresten -- sowie mit einer Oxid- schicht überzogen sind. Vor allem die Oxidpartikel an der Barrenstirn haben sich als äußerst schädlich für das Gefüge des entstehenden Profils erwiesen; die durch sie entstehende Zone mit verunreinigenden Einschlüssen -- auch als Querpressnaht bezeichnet -- ist in Abhängigkeit von Profil- form und Pressgeschwindigkeit verhältnismäßig lang und zwingt bei zunehmenden Qualitätsanforderungen dazu, immer längere Profilabschnitte als Abfall aus dem entstehenden Strang herauszunehmen mit allen sich daraus ergebenden Folgen abnehmender Wirtschaftlichkeit bei schrumpfendem Profilausstoß; wird der neue Barren verpresst, entsteht zwischen diesem sowie dem in den Einlaufen des Werkzeuges verbliebenen Metall jene Querpressnaht. Diese ist im ausge- pressten Profilstrang zungenförmig wieder zu finden. Die Güte der Querpressnaht ist von der Werkzeugauslegung und der „sauberen" Arbeitsweise beim Strangpressen abhängig, im Profilstrang aber nicht messbar, ohne diesen zu zerstören. Deshalb wird bei Profilen, die mechanisch beansprucht werden, der mehr oder weniger lange Querpressnahtbereich aus dem ausgepressten Profilstrang herausgeschnitten.

Um die beim Strangpressen insbesondere von 'Aluminiumlegie- rungen auftretenden Verunreinigungsbereiche -- die oben genannten Querpressnähte -- am Übergang zweier benachbarter Blöcke oder Barren zu mindern, wurde durch die DE 196 05 885 AI der Anmelderin vorgeschlagen, vor Eintritt des vorderen Barrenendes in den Formquerschnitt diesen Barren in Pressrichtung um ein geringes Kragmaß aus dem Aufnehmer zu schieben, einen dabei entstehenden scheibenartigen Abschnitt jenes freien Barrenendes abzuscheren und zu entfer- nen sowie letzteres anschließend an den Formquerschnitt bzw. das hintere Ende des zuvor verpressten Bolzens zu bringen. Durch das Entfernen dieses Frontabschnitts wird auch dessen Oxidhaut od.dgl. Verunreinigung beseitigt, so dass -- ein schnelles Anschlagen der nun nahezu jungfräu- liehen Barrenstirn am Werkzeug vorausgesetzt -- Verunreinigungen durch Oxidpartikel dieser Barrenstirn zu vermindern sowie das Entstehen längerer Abfallabschnitte in einem Profilstrang nach Möglichkeit hintanzuhalten.

Um nun die Zeitspanne zwischen Schervorgang und Beginn des Weiterpressens zu vermindern, soll das Entfernen der Barrenstirn etwa zeitglich mit dem üblichen Abscheren des Pressrestes vom Werkzeug erfolgen. Von diesem soll der Aufnehmer am Ende eines Pressvorganges axial weg bewegt werden; sind ihre benachbarten Stirnflächen zueinander fixiert, kann der Schervorgang für Pressrest und Barren beginnen. Die beiden gescherten Oberflächen werden bereits nach etwas mehr als zehn Sekunden während des Pressvorganges zusammengefügt. Das heisst, die Scheroberflächen oxi- dieren minimal, und es werden weitestgehend jungfräuliche Materialoberflächen in der Querpressnaht vereint als Voraussetzung für das Erzeugen guter Querpressnähte.

Die Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend erörterten Verfahrens bietet ein Schermesser mit zwei in Abstand zueinander verlaufenden Scherklingen an, die gleichzeitig in einer radialen Bewegungsbahn über die Mündung der Rezi- pientenbohrung und die Heckfläche des Werkzeuges geführt werden .

Es hat sich nun aber gezeigt, dass die Scheroberflächen -- beispielsweise durch zunehmendes Anhaften kleinster Aluminiumreste am Schermesser -- eine Undefinierte Rauigkeit aufweisen. Beim Aufeinanderpressen der Scheroberflächen kann dabei in den Tälern der Riefen Luft eingeschlossen werden, die verhindert, dass jungfräuliche Flächen zusammentreffen und über die gesamte Querpressnahtkontaktflache eine gute Verschweißung stattfinden kann.

In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, herstellbare Profilweiten von der Pressengeometrie möglichst weitgehend unabhängig werden zu lassen. Zudem sollen beim Strangpressen insbesondere von Aluminiumlegierungen auftretende Verunreinigungsbereiche unterbunden werden sowie verhindert wird, dass mit kleiner werdenden Verpressungsverhältnissen und steigenden Wanddicken die Querpressnahtgüte abnimmt.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre der unabhängigen Patentansprüche; die Unteransprüche geben günstige Ausgestaltungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale . Erfindungsgemäß wird der Barrenwerkstoff mit der Oberfläche des Barrens in einer dem Formwerkzeug vorgeordneten, sich in Pressrichtung querschnittlich erweiternden Kammer mit zentralem Einlauf expandiert und dabei die Oberfläche aus- einandergerissen. Das Pressgut gelangt also vor der zentrischen EinlaufÖffnung des Werkzeuges in eine das duktile Pressgut aufschließende Vorkammer; oxidierte oder mit Luft beaufschlagte Teile der Oberfläche werden vorteilhafterweise auseinandergerissen sowie jungfräuliche Oberflächen- anteile zur Diffusion und Verschweißung geführt.

Im Rahmen der Erfindung liegt eine Strangpressvorrichtung - - mit einem Rezipienten oder Aufnehmer für einen Barren, welch letzterer mittels eines Pressstempels in Pressrich- tung dem Formgebungsquerschnitt eines Formwerkzeuges zugeführt wird --, bei der von der Werkzeugeinlaufseite dem Formwerkzeug in Pressrichtung zumindest ein - bevorzugt scheibenartiges -- Vorsatzwerkzeug mit einem etwa mittigen Einlauf vorgeordnet ist, das eine sich in Pressrichtung erweiternde Kammer anbietet, in deren Querschnitt die Pressrichtung querende, ein Strömungshindernis bildende -- bevorzugt als Armansätze ausgebildete -- Elemente einragen; erfindungsgemäß sollen unter den Elementen bzw. Armansätzen Schweisskammern für einen gleichförmigen Materialfluss angeordnet sein.

Zudem hat es sich als günstig erwiesen, die Elemente bzw. Armansätze von einer sich in Pressrichtung trichterartig erweiternden Kammerwandung abragen zu lassen, d.h. sie be- vorzugt mit der Kammerwandung einstückig herzustellen.

Diese Elemente oder Armansätze erzeugen im Materialstrom eine Verwirbelung, wirken also in der Art eines relativ zum

Materialstrom bewegten Quirls. Zur Erhöhung der Wirkung dieses Quirls soll sich der Längs- und/oder der Querschnitt des - zur Mittelachse des Werkzeuges geneigte - Armansatzes von der Kammerwandung weg verjüngen sowie mit seinem freien Ende zur Mittelachse des Werkzeuges hin gerichtet sein.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, das Element bzw. den Armansatz als -- in Pressrichtung gesehen flache Rippe auszubilden, bei welcher der Abstand der beiden Flankenwände voneinander zum freien Ende des Elementes bzw. des Armansatzes hin abnimmt. Dabei soll die Frontfläche des Elementes bzw. Armansatzes in Pressrichtung zur Mittelachse des Werkzeuges hin geneigt sein.

Die freien Enden jeweils zweier in die Kammer einragender Elemente bzw. Armansätze sollen in diametralem Abstand zu- einander stehen, die freien Enden mehrerer Elemente bzw. Armansätze der Kammer eine Kreiskontur um die Mittelachse des Werkzeuges bestimmen. Die Armansätze begrenzen zwischen sich zwei radiale Spalträume.

Bei einer besonderen Ausgestaltung sind erfindungsgemäß die freien Enden zumindest einiger der Elemente bzw. Armansätze mit einer die Pressrichtung querenden Prallplatte verbunden, d.h. die radialen Spalträume zwischen den Armansätzen sind zur Mittelachse hin durch den Umfang dieser Prall- platte begrenzt.

Eine andere Formgebung der Armansätze enthält seitliche rippenartige Anformungen, die von den Armansätzen abragen. Diese rippenartigen Anformungen -- bevorzugt jeweils eine an einer Seite des Armansatzes -- können eine um die Mittelachse des Werkzeuges gelegte Kreiskontur bestimmen und dienen als zusätzliche Strömungshindernisse. Im übrigen entspricht der Durchmesser der Kreiskontur etwa einem Drittel des größten Durchmessers der Kammer. Eine weitere, den Wirbeleffekt erhöhende Formgebung an den Elementen bzw. Armansätzen ist jeweils ein gegen die Pressrichtung weisender, eingeformter Flachbereich, welcher durch einen endwärtigen Verbindungssteg mit der Prallplatte verbunden ist. Dieser Flachbereich beginnt auf dem Rücken des Armansatzes in Abstand zur Kammerwandung.

Die beschriebenen Armansätze sind -- wie gesagt -- an die sich trichterartig erweiternde Kammerwandung angeformt; an letztere schließt in Pressrichtung ein zylindrischer Abschnitt an, der bevorzugt von der Innenfläche eines in das Vorsatzwerkzeug eingesetzten Begrenzungsringes gebilde't wird und somit austauschbar gestaltet sein kann.

Dass die Werkzeugmittelachse Symmetrieachse für den Werkzeugquerschnitt -- oder den Werkzeuglängsschnitt -- ist, führt zu einer strömungstechnisch besonders günstigen Kammerform.

Die oben dargelegte Ausgestaltung der auch Quirlvorkammer genannten Kammer erlaubt wegen ihres engen Mitteneinlaufes das Herstellen von Profilen mit großen Umschlingungskreisdurchmessern -- insbesondere größeren als der Rezipientendurchmesser --, dies auch aus Rezipienten für kleine Bolzendurchmesser mit hohen spezifischen Pressdrucken .

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass das Pressgut stets aus der Bolzenmitte dem Formwerkzeug zugeführt wird. Pressgut aus dem verunreinigten Pressbolzenrandzonenbereich kann nicht in das Formwerkzeug einfließen; das Material des verunreinigten Randzonenbereiches wird im Pressrest gesammelt und dieser wird am Pressgangende abgeschert. Besondere Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind:

• Herstellung von Querpressnähten hoher Güte;

• Herstellung von großen Profilen aus kleinen Rezipien- ten;

• Höhere Pressleistungen (Geschwindigkeiten) durch Nützung kleiner Rezipienten- bzw. Bolzendurchmesser mit tieferen Presstemperaturen und hohen spezifischen Pressdrucken; • Erhöhung der Pressleistung und damit Reduktion der Herstellkosten.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 eine Schrägsicht auf einen Teil einer Strangpresse mit einem horizontal verlaufenden Pressstempel;

Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 vergrößerten und geschnittenen Ausschnitt aus einer anderen Strangpresse;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen skizzenhaft dargestellten Aufnehmer der Strangpresse mit in Pressrichtung in Abstand vorgeordnetem Pressstempel und nachfolgendem Formwerkzeug;

Fig. 4,5: der Fig. 3 etwa entsprechende Wiedergaben von Pressstempel und Aufnehmer vor einem Formwerkzeug in unterschiedlichen Stellungen;

Fig. 6: einen Längsschnitt durch eine andere Konzeption des Aufnehmers und des Formwerkzeuges;

Fig. 7: einen der Darstellung in Fig. 2 etwa entsprechenden Längsschnitt durch eine Ausgestaltung von Aufnehmer und Formwerkzeug mit zwischengeschaltetem sog. Vorsatzwerkzeug; Fig. 8, 10, 11 jeweils eine Frontansicht eines Vorsatzwerkzeuges ;

Fig. 9: eine geschnittene Schrägsicht auf das Vorsatzwerkzeug der Fig

Eine Strangpresse 10 zum direkten Strangpressen von Profilen 12 weist gemäß Fig. 1 an einem Presszylinder 14 einen Pressstempel 16 auf, der in der Längsachse A einer einen Rezipienten oder Aufnehmer 18 durchsetzenden Bohrung 19 verläuft. Der Durchmesser einer Pressscheibe 17 an der freien Stirnfläche des Pressstempels 16 ist geringfügig kürzer als der freie Bohrungsdurchmesser einer sog. Rezi- pientenbohrung, so dass der Pressstempel 16 in diese einzutauchen vermag.

Der erwähnte freie Bohrungsdurchmesser di wird in Fig. 3, 4 von der Innenfläche 20 einer in den Aufnehmer 18 bzw. des- sen Bohrung 19 eingesetzten Rezipientenbüchse 21 begrenzt. Nachfolgend wird der Innenraum dieser Rezipientenbüchse 21 als Rezipientenbohrung 22 bezeichnet.

Der maximale Abstand zwischen einer stempelseitigen Rezi- pientenfront 23 und der Pressscheibe 17 in -- nicht dargestellter -- Ruhelage des Pressstempels 16 ist so bemessen, dass der Rezipientenbohrung 22 ein bei 24 angedeuteter Block oder Barren aus Leichtmetall -- insbesondere aus einer vorgewärmten Aluminiumlegierung -- durch einen Lade- schütten 26 vorgesetzt und vom Pressstempel 16 in Pressrichtung x in die Rezipientenbohrung 22 eingeschoben werden kann .

Nahe einer dem Pressstempel 16 fernliegenden Rezipienten- stirn 23_a ruht in einem Matrizenhalter 28 an einem Querhaupt 30 eine plattenartige Matrize als Formwerkzeug 32. Dieser folgt in Fig. 1 -- in Pressrichtung x -- ein Aus- tragskanal 34 des Querhauptes 30, durch den das in einem Formquerschnitt der Matrize 32 entstehende Profil 12 entfernt wird. Oberhalb des Rezipienten 18 ist in Fig. 1 eine Hubeinrichtung 36 für ein Schermesser 38 mit zwei parallelen Scherklingen 39 zu erkennen, das radial zu einem — in Fig. 3 erkennbaren -- Spalt 40 zwischen Aufnehmer 18 und Formwerkzeug 32 bewegbar vorgesehen ist.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist zwischen dem Rezipienten 18 und der plattenartigen Matrize 32 ein Dornteil 33 zur Erzeugung einer Innenkontur eines entstehenden Profils 12_a vorhanden. Der Matrizenplatte folgt in Pressrichtung x eine Druckplatte 42 in einem Druckplattenhalter 44. An jene Druckplatte 42 schließt ein Druckring 46 und an diesen ein Schleißring 48 im Querhaupt 30 an. Bei 50 ist eine Werkzeugaufnahme für den Matrizen- oder Werkzeughalter 28, den Druckplattenhalter 44 und den Druckring 46 angedeutet .

Am Ende eines Pressvorgangs findet sich am stempelfernen Ende der Rezipientenbohrung 22 an der dieser zugekehrten Werkzeugfläche ein sog. Pressrest 52, von dem sich die Pressscheibe 17 entfernt hat. Jene Werkzeugfläche bleibt dank eines vom Überstand h der Rezipientenbüchse 21 gebildeten Mündungskragens 54 in Abstand zur Rezipientenstirn 23_a. Auch an der hinteren Rezipientenfront 23 umgibt die Rezipientenbohrung 22 ein Ringkragen 56 als Überstand der Rezipientenbüchse 21.

Beim Einschieben eines neuen Barrens 24 nähert sich das freie Barrenende dem Pressrest 52 einer beispielsweisen Dicke a von 80 mm. Der heckwärtige Barrenüberstand e beträgt höchstens 20 mm.

Nunmehr wird der Rezipient oder Aufnehmer 18 -- wie in Fig. 5 beispielsweise um mehr als 450 mm -- so weit zurückgefahren, bis der Pressrest 52 frei steht. Der Barren 24 einer Gesamtlänge t ragt in einer Kraglänge von z.B. etwa 10 mm bis 60 mm über den Mündungskragen 54 der Rezi- pientenbüchse 21 hinaus; der Barren 24 soll bei einem nachfolgenden Schervorgang nicht durch das Schermesser 38 verschoben werden können. Vor diesem Schervorgang wird der Aufnehmer 18 gegen die Pressrichtung x zurückgefahren, bis die hintere Werkzeugfläche des Formwerkzeuges bzw. der Matrize 32 in einem Abstand zur Rezipientenstirn 23_a steht. In dieser Stellung werden Aufnehmer 18 und Matrize 32 zeitweilig fixiert.

Durch Absenken einer in Fig. 1 angedeuteten Scherklinge des Schermessers 38 wird der Pressrest 42 oder eine -- vom erwähnten Überstand der Kraglänge t des Barrens 24 bestimmte -- Stirnscheibe 58 des Barrens 24 -- und damit dessen in Pressrichtung x weisende Stirnfläche 60 -- entfernt; an dieser Barrenstirn läche 60 hat sich vor den hier erörterten Vorgängen eine Oxidschicht gebildet, deren Oxidpartikel bei Übernahme in das entstehende Profil 12 störende Verunreinigungen erzeugen würden. Durch Entfernen der Stirnscheibe 58 mit der Barrenstirnfläche 60 entsteht eine oxidschichtfreie Barrenstirn.

Nach dem Schervorgang wird der Aufnehmer 18 wieder an die Matrize bzw. das Formwerkzeug 32 gefahren - der Pressvorgang kann von neuem beginnen.

In Fig. 6 ragt von der dem Pressstempel 12 fern liegenden Rezipientenstirn 23_a in radialem Abstand zur Umfangskante der -- hier ohne Rezipientenbüchse 21 verbleibenden -- Bohrung 19 des Aufnehmers 18_a ein Formkragen 62 axialer Länge hi mit radialer Oberfläche ab, der zur Längsachse A hin gerichtete Taschen 64 begrenzt. Diese sollen radial austretende Presspartikel aufnehmen, welche störende Verunreinigungen enthalten können. Obwohl in der Zeichnung ein von der Rezipientenstirn 23_a abragender ringförmiger Formkragen 62 dargestellt ist, kann diese Anformung bzw. ihre Oberfläche in weiteren Ausgestaltungen auch eine andere Form besitzen. Ebenfalls trifft dies für eine Anformung an der hinteren Rezipientenfront 23 zu; in der Zeichnung umgibt die Rezipientenbohrung 19 ein — dort unmittelbar an deren Kante anschließender -- Ringkragen 63.

In die Werkzeugeinlaufseite oder Matrizenstirn 31 des raehr- teiligen Formwerkzeuges 32 ist eine flache Formmulde 66 eines beispielsweise der Rezipientenbohrung 19 etwa entsprechenden Umrisses eingebracht, an die ein in Pressrichtung x verlaufender Austragskanal 68 anschließt; durch diesen wird ein in einem Formgebungsquerschnitt 67 der Matrize 32 ent- stehender Strang 70 ausgeschoben. Der Umriss der -- ein mit dem Strang 70 verbundenes scheibenartiges Formstück 72 aufnehmenden -- Formmulde 66 ist so gewählt, dass sie alle in Pressrichtung x verlaufenden, aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht dargestellten Einlaufe des Werkzeuges 32 erfasst.

Während des Pressvorganges wird aus dem durch das Formwerkzeug 32 gedrückten Bolzen oder Barren 24 jener von dem scheibenartigen Formstück 72 ausgehende Strang 70 erzeugt; das Formstück 72 bildet sich in der oben beschriebenen Formmulde 66 der Matrize 32 und ist einstückig mit dem erwähnten von der Werkzeugeinlaufseite 31 gegen die Pressrichtung x abstehenden Pressrest 52 der Dicke a; dieser entsteht beim Pressvorgang im stempelfreien Stirnendbereich der Rezipientenbohrung 19, wenn der Aufnehmer 18 gegen die Pressrichtung x zurückgefahren wird. Die radial verlaufende Oberfläche des Formkragens 62 an der Rezipientenstirn 23_a steht dann als zu dieser parallele Anschlagstirn in Abstand zur Werkzeugeinlaufseite oder Matrizenstirn 31. In dieser Stellung werden Aufnehmer 18 und Matrize 32 zeitweilig fixiert, um einen nachfolgenden Schervorgang zu ermöglichen. Dem Pressrest 52 wird ein neuer Bolzen oder Barren 24 vorgesetzt, und die einander zuzuordnenden Oberflächen des Barrens 24 und des Pressrestes 52 werden abgeschert, um in deren Bereich die Güte des Stranges 70 zu verbessern. Zwischen dem in den Einlaufen des Formwerkzeuges 32 verbliebenen Metall und dem neuen Barren 24 entsteht eine sog. Querpressnaht. Dazu werden durch Absenken der beiden in Fig. 1 angedeuteten Scherklingen 39 des Schermessers 38 gleichzeitig der Pressrest 52 und eine -- von einem Überstand des Barrens 24 bestimmte -- Stirnscheibe des Barrens 24 sowie damit dessen in Pressrichtung x weisende Stirnfläche 60 entfernt; ^' an letzterer hat sich vor den hier erörterten Vorgängen eine Oxidschicht od.dgl. Verunreinigungen gebildet, deren Oxidpartikel bei Übernahme in den entstehenden Strang 70 dort die erwähnten Störungen in der Querpressnaht bilden würden .

Infolge des doppelten Schervorganges ist bei hohen Verpres- sungsverhältnissen und kleineren Wanddicken die Güte der Querpressnaht so, dass diese im ausgepressten Profilstrang 70 verbleiben kann. Mit kleiner werdenden Verpressungsver- hältnissen und steigenden Wanddicken nimmt die Querpressnahtgüte jedoch ab, weshalb dem Formwerkzeug 32 eine Kammer 78 in einem Vorsatzwerkzeug 80 vorgeordnet wird. Dessen Lage innerhalb der Strangpresse 10 ist Fig. 7 zu entnehmen.

Das tellerartige Vorsatzwerkzeug 80 des Durchmessers n von hier etwa 950 mm und der Höhe q von 270 mm zeigt Fig. 8 in Frontsicht. In die stempelferne Werkzeugstirn 82 als Ma- trizenanlage ist ein Begrenzungsring 90 eingelassen, der mit seiner Innenfläche 91 eine kreisförmige Auslaufkontur K des Heckdurchmessers ni von hier etwa 475 mm bestimmt und dessen Höhe qi etwa der halben Werkzeughöhe q entspricht. An die Innenkante 92 dieses Begrenzungsringes 90 schließt eine -- in einem Öffnungswinkel w von etwa 30° zur Werkzeugmittelachse M geneigte Kegelfläche 84 des Vorsatzwerkzeuges 80 an, die eine -- von einer einen Frontdurchmesser n₂ bestimmenden Einlaufkontur begrenzte -- Kammer 78 als sog. Mitteneinlauf kegelstumpfartiger Gestalt -- mit der Werkzeugmittelachse M als Symmetrieachse -- umgibt. Der Frontdurchmesser n₂ an der Frontfläche 86 des Vorsatzwerkzeuges 80 misst etwa 280 mm. Von der geneigten Kegel- oder Kammerwandfläche 84 stehen -- in Winkelabständen wi ihrer Mittelachsen B von 60° -- in Draufsicht radiale Armansätze 88 ab, deren Länge b in Draufsicht nach Fig. 8 etwa ein Drittel des Konturdurchmessers n_x beträgt. Die Form dieser Armansätze 88 ist vor allem der Fig. 9 zu entnehmen; der nahezu rechteckige gestreckte Innenquerschnitt verjüngt sich von der Einlaufkontur E weg. Der Innenquerschnitt bildet eine Innenfläche 87 des Armansatzes 88, dessen Flankenflächen 89 etwa dreiecksförmig gestaltet sind. Der freie Diametralabstand z zwischen den freien Enden 90 zweier gegenüberliegender Armansätze 88 ist Durchmesser eines Kreises als geometrischer Ort aller dieser freien Enden 90.

Die Kammer 78 öffnet sich also trichterförmig in Pressrich- tung x, so dass die erwähnte Querpressnahtoberfläche -- während sie beim Pressvorgang die Kammer 78 durchwandert -- expandiert und auseinandergerissen wird; oxidierte oder mit Luft beaufschlagte Teile der Querpressnahtoberfläche werden so auseinandergezogen, jungfräuliche Oberflächenanteile kommen zur Diffussion und Verschweißung zur Anlage.

Um die Querpessnahtoberflache noch mehr auseinanderzurei- ßen, ragen in den trichterförmig sich erweiternden Materialstrom die oben erwähnten Armansätze 88 ein, unter die- sen Armansätzen 88 und vor dem eigentlichen Strangpresswerkzeug sind genügend große -- und zur Erreichung eines gleichförmigen Materialflusses dienende -- Schweißkammern mit unterschiedlichen Höhen und Formen ausgebildet. Bei einer Ausgestaltung 80_a des Vorsatzwerkzeuges nach Fig. 10 bestimmt der oben erwähnte kreisförmige geometrische Ort der freien Enden 90 der Armansätze 88 die Kontur einer scheibenartigen Prallplatte 96, an die schmale radiale Verbindungsstege 98 der Armansätze 88 angeformt sind. Die Prallplatte 96 begrenzt mit den Armansätzen 88 und der Kammerwandung 84 radiale Öffnungen oder Spalträume 97 für den Materialfluss . Die Verbindungsstege 98 gehen jeweils in einen -- ^' in Pressrichtung weisenden -- blattähnlichen Flachbereich 91 des Armansatzes 88 über, der in radialem Abstand f an der Innenfläche 93 des Begrenzungsringes 92 ansetzt und -- wie beschrieben -- an der Prallplatte 96 endet. Im Beispiel 80_b der Fig. 11 ist beidseits des Flachbereiches 91 aus dem Armansatz 88 jeweils eine seitliche Rippe 99 herausgeformt; diese -- hier zwölf -- Rippen 99 liegen zur Prallplatte 96 hin einer Kreiskontur Ki an, deren Durchmesser d₂ etwa einem Drittel des Durchmessers ni der Auslaufkontur K entspricht.

Dank der beschriebenen Ausgestaltung der -- auch Quirlvorkammer genannten -- Kammer 78 des Werkzeuges 80, 80_a,80_b mit ihrem engen Mitteneinlauf wird das Erzeugen von Profilen großen Umschlingungskreisdurchmessers ermöglicht, dies auch aus Rezipienten 18 für kleine Bohrungsdurchmesser mit hohem spezifischen Pressdruck.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Strangpressen eines Hohlprofils od.dgl. Körpers aus einem Barren, der in einer Rezipientenbohrung eines Aufnehmers geführt und mittels eines Pressstempels in Pressrichtung einem Formgebungsquerschnitt eines Formwerkzeuges zugeführt wird, wobei der Barrenwerkstoff unter Pressdruck in einen Einlauf des Formwerkzeuges eingebracht und die dabei entstehende duktile Masse in Pressrichtung dem Formgebungsquerschnitt zugeführt wird,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Barrenwerkstoff mit der Oberfläche des Barrens in einer dem Formwerkzeug vorgeordneten, sich in Pressrichtung querschnittlich erweiternden Kammer mit zentralem Einlauf expandiert und die Oberfläche auseinandergerissen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass oxidierte oder mit Luft beaufschlagte Teile der Oberfläche auseinandergerissen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jungfräuliche Oberflächenanteile zur Diffusion und Verschweissung geführt werden.

4. Vorrichtung zum Strangpressen eines Hohlprofiles (12, 12_a) od.dgl. Körpers aus einem Barren, der in einer Rezipientenbohrung (19) eines Rezipienten oder Aufnehmers (18) geführt und mittels eines Pressstempels (16) in Pressrichtung (x) einem Formgebungsquerschnitt (70) eines Formwerkzeuges (32, 32_a, 32t_>) zugeführt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voraufgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Werkzeugeinlaufseite (62) dem Formwerkzeug (32, 32_a, 32_b) in Pressrichtung (x) zumindest ein Vorsatzwerkzeug (80) mit einem etwa mittigen Einlauf (E) vorgeordnet ist, das eine sich in Pressrichtung (x) erweiternde Kammer (78) enthält, in deren Querschnitt die Pressrichtung (x) querende, ein Strömungshindernis bildende Elemente (88) einragen.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsatzwerkzeug (80) scheibenartig gestaltet und die Lage seiner Kammer (78) durch die Werkzeugmittelachse (M) bestimmt ist.

Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente als die Pressrichtung (x) querende Armansätze (88) ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Elementen bzw. Armansätzen (88) Schweisskammern für einen gleichförmigen Materialfluss angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente bzw. Armansätze (88) von einer sich in Pressrichtung (x) trichterartig erweiternden Kammerwandung (84) abragen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (n₂) der in Pressrichtung (x) vorderen Einlaufkontur (E) der Kammer (78) etwa dem halben Durchmesser (ni) der Auslaufkontur (K) der Kammer entspricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente bzw. Armansätze (88) mit der Kammerwandung (84) einstückig sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Armansatzes (88) von der Kammerwandung (84) weg verjüngt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Armansatz (88) mit seinem freien Ende (90) zur Mittelachse (M) des Werkzeuges (80, 80_a, 80_b) hin gerichtet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Element bzw. der Armansatz

(88) als flache Rippe ausgebildet ist, bei welcher der

Abstand der beiden Flankenwände (89) voneinander zum freien Ende (90) des Elementes bzw. des Armansatzes (88) hin abnimmt (Fig. 8, 9) .

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontfläche (87) des Elementes bzw. Armansatzes (88) in Pressrichtung (x) zur Mittelachse (M) des Werkzeuges (80, 80_a, 80_b) hin geneigt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden (90) jeweils zweier Elemente bzw. Armansätze (88) in diametralem Abstand (z) zueinander stehen und die freien Enden mehrerer Elemente bzw. Armansätze eine Kreiskontur um die Mittelachse (M) des Werkzeuges (80) bestimmen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (z) etwa dem halben Durchmesser (n₂) der Einlaufkontur (E) entspricht.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden (90) der Elemente bzw.. Armansätze (88) zumindest teilweise mit einer die Pressrichtung (x) querenden Prallplatte (96) verbunden sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente bzw. Armansätze (88) einerseits sowie die Kammerwandung (84) und die Prallplatte (96) anderseits radiale Spalträume (97) als Strömungsräume begrenzen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass von den Elementen bzw. Armansätzen (88) seitlich rippenartige Anformungen (94) abragen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die rippenartigen Anformungen (99) eine um die Mittelachse (M) des Werkzeuges (80_b) gelegte Kreiskon- tur (Ki) bestimmen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch jeweils eine rippenartige Anformung (99) an einer Seite des Armansatzes (88).

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (di) der Kreiskontur (Ki) etwa einem Drittel des größten Durchmessers (m) der Kammer (78) entspricht.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Element bzw. der Armansatz (88) mit einem gegen die Pressrichtung (x) weisenden Flachbereich (91) versehen ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachbereich (91) durch einen endwärtigen Verbindungssteg (98) mit der Prallplatte (96) verbunden ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz des Flachbereiches (91) in Abstand (f) zur Kammerwandung (84) vorgesehen ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass an die sich trichterartig erweiternde Kammerwandung (84) in Pressrichtung (x) ein zylindrischer Abschnitt (90) anschließt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Abschnitt von der Innenfläche (91) eines in das Vorsatzwerkzeug (80) eingesetzten Begrenzungsringes (90) gebildet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Innenfläche (91) der Durchmesser (ni) der Auslaufkontur (K) ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmittelachse (M) Symmetrieachse für den Werkzeuglängsschnitt ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmittelachse (M) Sym- metrieachse für den Werkzeugquerschnitt ist.