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Kammerwerkzeug für Strangpressen, insbesondere
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für Aluminium-Profile Die Erfindung bezieht sich auf ein Kammerwerkzeug
für Strangpressen, insbesondere zur Herstellung von Hohiprofilen aus Aluminium oder
dessen Legierungen, bestehend aus einer zweiteiligen Matrize, deren oder mehrere
eines Teil ein4?die Außenkontur des Profiles bestimmende Durch-oder mehrere trittsöffnun
Hund deren anderes Teil ei; über Brückenstege mit zapfen einem Grundkörper verbundene
DorW aufweist, deren Mantelflächenden Innenquerschnitt des Profiles bestimmen.
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Bei vorbekannten Strangpreßmotrizen für die Herstellung von Hohlprofilen
ist es bekannt, die Matrize in zwei Teile zu trennen und die Teile miteinander durch
Verschraubung oder dgl. zu verbinden. Das in Strangpreßrichtung voraus liegende
Matrizenteil weist einen Durchbruch auf, dessen Kontur die AuBenmantelfläche des
gepreßten Profiles bestimmt. Das andere Matrizenteil besteht aus einem Grundkörper,
der über Flügel oder Brückenstege einen Dorn trägttder durch die Durchtrittsöffnung
des Matrizengegenteiles einragt und damit die Innenfläche des zu pressenden Profils
bestimmt. Zwischen dem Dorn, den Flügeln (Brückenstegen) und dem Grundkörper sind
Hohlröume vorgesehen, die sich in Preßrichtung erstrecken und damit dem zu verpressenden
Material erlauben, in den verbleibenden Spalt zwischen dem Dorn un.S dem Rand der
Durchtrittsöffnung hindurchzufließen.
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Das den Dorn aufweisende Matrizenteil erfährt eine Biegespannung,
die an beiden Enden des Dornes zum Dorn hin gerichtet ist und im Mittel bereich
des Dornes vom Dorn weg gerichtet ist Diese Biegespannung wirkt sich auch auf die
Verspannebene von Matrize und Bücke aus. Dies hat zur Folge, daß bei längerer Preßdauer
die
Stoßflächen von Matrize und Brücke nicht mehr plan aneinander
liegen. Dadurch entstehen unterschiedlich seitliche Kräfte auf den Dorn, der zufolge
der beim Strangpressen einwirkenden Kontraktionskräfte dazu neigt, sich aus seiner
zentrischen Lage plastisch zu verformen.
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Zwischen den beiden Werkzeugteilen befindet sich eine sog. Schweißkammer,
die außenseitig von dem den Durchbruch aufweisenden Matrizenteil. und innenseitig
von dem Dorn begrenzt ist. Im Bereiche dieser Schweißkammer fließen die Teilströme
des zu verpressenden Materials wieder zusammen und bilden ein homogenes Material,
welches durch den Spalt zwischen dem einen Matrizenteil und dem Dorn hindurchgepreßt
wird. Nimmt aber der Dorn zufolge der Verformungskräfte eine außerzentrische Lage
ein, dann ergeben sich zwangsläufig unterschiedliche Wanddicken im stranggepreßten
Profil.
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Darüberhinaus entsteht ein zusätzliches Problem dadurch, daß die unteren
Enden der Flbel bzw. Brückenstege keilförmig sich verjüngend gestaltet und abgerundet
sind. Am Übergang dieser Flügel in den Dorn entstehen in der Praxis häufig Rißbildungen,
wodurch eine verkürzte Standzeit der Strangpreßwerkzeuge bedingt ist.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Kammerwerkzeug so
zu gestalten, daß einerseits die Gefahr der Querschnittsveränderung des Strang zu
pressenden Profiles weitgehend vermindert und die Standzeit
des
Werkzeuges erhöht wird.
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Ausgehend von dom eingangs erwähnten, in der Praxis bekannten Kammerwerkzeug
besteht das Wesen der Erfindung darip, daß das Werkzeug an der mehrere der dem Rezipienten
zugekehrten Seite eine vorzugsweise in bezug auf die Durchtrittsöffnungen zentrische
Einlaufkammem aufweist, deren Bodenfläche von der in Preßrichtung zurückornzapfens
versetztenStirnfläche den und den daran angrenzenden,schrag zur Einlaufseite verlaufenden
Brückensteg-Stirnflächen gebildet ist.
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Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß der Preßdruck des durch
das Werkzeug hindurchgeführten Materials eine nach außen gerichtete Komponente aufweist,
die einerseits die eingangs erwähnte schädliche steig Durchbiegung der Matrize verhinWrt
und andererseits den Dor von Belasiesnnen befreit, die zur plastischen Verformung
führen würden.Die Folge dieser Maßnahme ist die Herstellung von Strangpreßprofilen,
insbesondere Hohlprofilen, mit gleichbleibenden Wandstärken und die Verlängerung
der Standzeit der Werkzeuge.
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Ursächlich für diese Wirkung ist die von der Mitte nach außen schräg
ansteigende Stirnfläche der Brückenstege. Diese leiten den Preßdruck nach außen
in der entsprechenden Komponente ab und fUhren dazu, daß die beiden Matrizenhälften
auf längere Zeit hinweg plan miteinander verbunden bleiben. Andererseits entlasten
diese schräg nach außen verlaufenden
Kräfte de Brücke im Dornzapfenbereich,
die somit nicht plastisch verformt wird.
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Im Rahmen von Ausführungsbeispielen der Erfindung ist vorgesehen,
daß jede Einlaufkammer einen von der Einlaufseite in Preßrichtung zunächst sich
erweiternden und dann wieder verjüngenden Querschnitt aufweist.
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Eine andere Variante der Erfindung besteht darin, daß die Einlaufkammer
einen von der Einlaufseite in Preßrichtung zunächst gleichbleibenden und sich dann
verjüngenden Querschnitt aufweist. Im ersteren Fall empfiehlt es sich, die Einlaufkammer
zentrisch anzuordnen und mindestens teilweise durch Kegelmantelflächen zu bilden.
Im zweiten Fall ist die Einlaufkammer zunächst zylindrisch ausgebildet und verjüngt
sich dann kegelmantelförmig. Wenn allerdings Strangpreßprofile vom kreis- oder quadratförmigen
Querschnitt abweichen, dann kann die Einlaufkammer im Querschnitt auch dementsprechend
anders ausgestaltet sein.
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Ein weiteres Aufiührungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß Randbereiche der Einlaufkammer von parallel zur Preßrichtung en sich erstreckendenDurchbrUcin
dem den Dorn tragenden Grundkörper durchsetzt sind, die mit einem Teilbereich an
der Stirnfläche des die Durchtrittsöffnung aufweisenden Matrizenteiles und mit einem
anderen, vorugsweise größeren Teilbereich in eine zwischen den Matrizenteilen befindliche,
den
Dorn umschließende Kammer münden. Diese Kammer, die man auch Schweißkammer nennt,
ist an sich bekannt. Ihre Querschnittsgestaltung im Sinne der Erfindung ist demgegenüber
neu.
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Die dicke Dornplatte vermindert die Reibungskräfte im kritischen Bereich
und dadurch die Rißgefahr.
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Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch und beispielsweise
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1: einen Längsschnitt durch ein Strangpreßwerkzeug,
Fig. 2: eine Draufsicht aufdas Werkzeug gemäß Fig. 1, Fig. 3: einen Querschnitt
durch das Werkzeug entlang der Linie III - III gemäß Fig. 1 und Fig. 4: einen Querschnitt
entlang der Linie IV - IV durch das Strangpreßwerkzeug gemäß Fig. 1.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist eine Strangpreßmatrize für die
Herstellung von Hohlprofilen s Aluminium, beispielsweise Aluminium-(Brücke) (Matrize)
legierungen, dargestellt, die aus den Matrizenteilen 1/und 2 und steht, welche miteinander
verschraubt sind. Beide Matrizenteile 1, 2 stoßen an der Stirnfläche 14 miteinander
zusammen und sind zueinander zentriert. Mit 4 ist die Preßrichtung baeichnet, in
welcher das angewärmte Material durch den ueblichen Rezipienten 3 und durch das
Matrizenwerkzeug 1, 2 hindurchgedrückt wird. Beim Ausführungsbeispiel wird davon
ausgegangen, daß ein im Querschnitt kreisförmiges Rohr hergestellt werden soll,
worauf allerdings die Erfindung nicht beschränkt ist.
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An der Einlaufseite des Matrizenwerkzeuges 1, 2 befindet sich eine
Einlaufkammer 8, die im Matrizenteil 1 angeordnet ist. Wenn man davon ausgeht, daß
ein im Querschnitt kreisförmiges oder quadratisches Strangpreßprofil hergestellt
wird, liegt die Achse der Einlaufkammer 8 zentrisch zur Achse des zu pressenden
Profiles.
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,zapfen Die Brücke 1 weist einen Dorn zu 6 auf, der über Brückenstege
7 (Flügel) mit einem Grundkörper 13 verbunden ist. Das untere Ende des apfens Dorn
6 bestimmt mit seinem Querschnitt die Innenmantelfläche des herzustellenden Profiles.
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Die Matrize 2 weist eine Durchtrittsöffnung 5 auf, deren Rand die
Außenmantelfläche des zu preseenden Profiles bestimmt. Zwischen
den
miteinander verschraubten Matrizenteilen 1, 2 befindet sich eine Kammer 15, die
in der Praxis als Schweißkammer bezeichnet wird.
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Das Material wird vom Rezipienten 3 aus in die Einlaufkammer 8 gedrückt,
von der aus ein geteilter Fluß des Materials durch Durchbrüche 12 in die Schweißkammer
15 erfolgt. Zuilge der schrägen Rückensteg-Stirnflächen 10, die von der Mitte nach
außen ansteigend verlaufen, wird eine seitliche Druckkomponente auf die Mantelbereiche
des Matrizenteiles 1 ausgeübt, die eine Durchbiegung dieses Matrizenteiles 1 im
Mittelbereich, wie bei den vorbekannten Werkzeugen, verhindert. Zugleich wird eine
feste und plane Anlage der Matrizenteile 1, 2 entlang der gemeinsamen Stirnfläche
14 herbeigeführt.
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Das Material fließt durch die Durchbrüche l2in die Schweißkammer 15,
vereinigt sich dort und strömt entlang der Außenmantelfläche des durch die Durchtrittsöffnung
5 und bildet somit den Querschnitt des Strang zu pressenden Profiles.
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Im BeispiS.der Fig. 1 weist die Einlaufkammer 8 zunächst eine in Preßsich
richtung 4 sich erweiternde Mantelfläche 11 und sodann eine verengende Brückenstegfläche
10 auf. Diese Ausbildung hat zur- Folge, daß das Matrizenteil 1 im Einlaufbereich
eine nach außen gerichtete Druckkomponenapfens.
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te erfährt, welche die eeitliche Ausweichbewegung des und andererseits
im Bereiche der gemeinsamen Stirnfläche 14 aufgefangen wird.
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Anstelle der sich erweiternden Mantelfläche 11 kann auch eine zylindrische
Fläche vorgesehen werden, ohne daß dadurch die angestrebte Wirkung des Preßwerkzeuges
beeinträchtigt wird.
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Die Ausläufe der DurchbrücheE treffen mit einem Teilbereich auf die
Stirnfläche 14 des Matrizenteiles 2 auf und üben dort einen zentrischen Druck aus.
Der größere Bereich der Durchbrüche 12 mündet in die Schweißkammer 15, die zwischen
den beiden Matrizenteilen 1,2 vorgesehen ist. Dabei können die Durchbrüche 12so
gelegt sein, daß apfens sie in den Außenbereich des Dorns 6 segmentförmig eingreifen.
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In diesem Falle laufen die Durchbrüche Eaudaufseitig in hohlkehlenzapfens
förmige Querschnittserweiterung aus, während der Dort 6 im Bereiche der Durchtrittsöffnung
5 eine Dornerweiterung 17 besitzt. Dadurch zapfen werden radiale Kräfte auf den
DorS 6 ausgeübt, die zu dessen Zentrierung führen und eine plastische Verformung
vermeiden. Voraussetzung ist allerdings, daß die Durchbrüchel2gleichmäBig um den
eapfen Dor 6 verteilt angeordnet sind.
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Wie bei den bekannten Werkzeugen sind die Brückenstege 7 in Richtung
zum Matrizenteil 2 sich verjüngend aueebildet, um den Fluß des Materials nicht zu
unterbrechen.