DE2848274C2 - Kammerwerkzeug für Strangpressen, insbesondere für Aluminium-Profile - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kammerwerkzeug für Strangpressen, insbesondere zur Herstellung von HohlproFilen aus Aluminium oder dessen Legierungen, bestehend aus einer zweiteiligen Matrize, deren eines w Teil eine oder mehrere die Außenkontur des Profiles bestimmende Durchtrittsöffnungen und deren anderes Teil einen oder mehrere über Brückenstege mit einem Grundkörper verbundenen Dornzapfen aufweist, deren Mantelflächen den Innenquerschnitt des Profiles be- J5 stimmen.

Bei Strangpreßmatrizen 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 Außenmantelfläche des gepreßten Profiles bestimmt. Das andere Matrizenteil besteht aus einem Grundkörper, der über Flügel oder Brückenstege einen Dorn trägt, der durch die -r> Durchtrittsöffnung des Matrizengegenteiles einragt und damit die Innenfläche des zu pressenden Profils bestimmt. Zwischen dem Dorn, den Flügeln (Brückenstegen) und dem Grundkörper sind Hohlräume vorgesehen, die sich in Preßrichtung erstrecken und ίο damit dem zu verpressenden Material erlauben, in den verbleibenden Spalt zwischen dem Dorn und dem Rand der Durchtrittsöffnung hindurchzufließen.

Derartige Strangpreßwerkzeuge sind aus der DE-OS 22 39 660, aus der Zeitschrift »Metall«, 4. Jahrgang, August 1950, Heft 15/16, Seiten 311 -316, oder aus der Zeitschrift »Drahtwelt«, Heft 4, 1978, Seiten 137-142 bekannt. Diesen Strangpreßwerkzeugen haftet aber der Nachteil verkürzter Standzeiten durch Rißbildungen an. Außerdem zeigen die Werkzeuge unerwünschte, plasti- m> sehe Verformungen, die die Maßhaltigkeit des zu fertigenden Profils ungünstig beeinflussen.

Die Ursache liegt darin, daß die vorbekannten Werkzeuge Brückenstege mit senkrecht zur Preßachse verlaufenden Stirnflächen aufweisen. Im Betrieb greift μ an den Stirnflächen des Dorns und der Brückenstege die Druckkraft des Preßwerkstoffes an, die zufolge der vorgenannten Flächenausrichtung in Strangpreßrichtung wirkt In dieser Richtung greifen am Dorn und an den Brückenstegen auch Reihkräfte an, die an deren Seitenflächen durch den vorbeifließenden Preßwerkstoff hervorgerufen werden.

Die sich addierenden Druck- und Reibkräfte beaufschlagen das den Dorn tragende Matrizenteil inittig und können nur am außenseitigen Rand des Matrizenteils abgestützt werden. Dadurch erfährt dieses Matrizenteil ein hohes Biegemomeni mit einer entsprechenden Verformung.

Die mit dem Moment verbundenen Biegespannungen wirken auf den unteren Übergang zwischen Dorn und Brückenstegen ein. An dieser Stelle sind die Brückenstege aus strömungstechnischen Gründen im Querschnitt sich verjüngend gestaltet. Die hohen Spannungen führen in Verbindung mit dem verringerten tragenden Querschnitt dann zu plastischen Verformungen und Rissen an der Übergangsstelle.

Die Brückenstege, an denen der Dorn aufgehängt ist, biegen sich unter der Belastung in Preßrichtung und lassen den Dorn tiefer als geplant in die Durchtrittsöffnung des anderen Matrizenteils eintauchen. Dabei kann es auch vorkommen, daß der Dorn sich in der Öffnung seitlich verlagert. In beiden Fällen sind unerwünschte Wanddickenänderungen am herzustellenden Profil die Folge. Kommt es außerdem an der Übergangsstelle zwischen Dorn und Brückenstegen zu plastischen Verformungen, kann der Dorn auch nach Entlastung nicht mehr in seine Ausgangslage zurückkehren.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Kammerwerkzeug so zu gestalten, daß das Biegemoment und die Verformungen vermindert und Standzeit sowie Maßhaltigkeit verbessert werden.

Ausgehend von den bekannten Kammerwerkzeugen besteht das Wesen der Erfindung darin, daß die oberen Stirnflächen der Brückenstege von der Bodenfläche des Dorns ausgehend schräg gegen die Preßrichtung ansteigend ausgebildet sind.

Dei Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß der senkrecht auf die Stirnflächen wirkende Druck des Preßmaterials eine nach außen gerichtete Komponente aufweise Die resultierende Druckkraft ist direkt in die Stützfläche zwischen den beiden Matrizenteilen gerichtet und vermindert das Biegemoment. Außerdem verringert sich die Reibungsfläche an den Brückenstegen im Dornzapfenbereich und damit die unmittelbar am Dornzapfen angreifende Kraft. Dadurch wird einerseits die eingangs erwähnte schädliche Durchbiegung der Matrize verhindert und andererseits der Dornsteg von Belastungen 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.

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 führen dazu, daß die beiden Matrizenhälften auf längere Zeit hinweg plan miteinander verbunden bleiben. Andererseits entlasten diese schräg nach außen verlaufenden Kräfte die Brücke im Dornzapfenbereich, die somit nicht plastisch verformt wird.

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. 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 Kegelrnantelflächen 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.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß Randbereiche der Einlauflcammer von parallel zur Preßrichtung sich erstreckenden Durchbrüchen in dem den Dorn tragenden Grundkörper durchsetzt sind, die mit einem Teilbereich an der Stirnfläche des die Durchtrittsöffnung aufweisenden Matrizenteils und mit einem anderen, vorzugsweise größeren Teilbereich in eine zwischen den Matrizenteilen befindliche, den Dorn umschließende Kammer münden. Diese Kammer, die man auch Schweißkammer nennt, ist an sich bekannt.

Eine dicke Dornplatte vermindert die Reibungskräfte im kritischen Bereich und dadurch die Rißgefahr.

Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Strangpreßwerkzeug,

Fig.2 eine Draufsicht auf das Werkzeug gemäß Fig. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt durch das Werkzeug entlang der Linie III-1II gemäß Fig. 1 und

Fig.4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV durch das Strangpreßwerkzeug gemäß F i g. 1.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist eine Strangpreßmatrize für die Herstellung von Hohlprofilen aus Aluminium, beispielsweise Aluminiumlegierungen, dargestellt, die aus den Matrizenteilen 1 (Brücke) und 2 (Matrize) besteht, welche miteinander verschraubt sind. Beide Matrizenteile 1, 2 stoßen an der Stirnfläche 14 miteinander zusammen und sind zueinander zentriert. Mit 4 ist die Preßrichtung bezeichnet, in welcher das angewärmte Material durch den üblichen 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.

An der Einlaufseite des Matrizenwerl.zeuges 1, 2 befindet sich eine Einlaufkammer 8, die im Matrizenteil 1 angeordnet ist. Wenn man davon ausgeht, daß ein im Querschnitt kreisförmiges oder quadratischen Strangpreßprofil hergestellt wird, liegt die Achse der Einlaufkammer 8 zentrisch zur Achse des zu pressenden Profiles.

Die Brücke 1 weist einen Dornzapfen 6 auf, der über Brückenstege 7 (Flügel) mit einem Grundkörper 13 verbunden ist. Die Brückenstege 7 sind auf ihrer oberen Stirnseite angefast oder abgerundet, wps durch radial verlaufende Lichtkanten zum Ausdruck gebracht wird. Das untere Ende des Dornzapfens 6 bestimmt mit seinem Querschnitt die Innenmaritelfläche des herzustellenden Profiles.

Die Matrize 2 weist eine Durchtrittsöffnung 5 auf, deren Rand die Außenmantelfläche des zu pressenden Profiles bestimmt. Zwischen den miteinander verschraubten Matrizenteilen 1, 2 befindet sich eine Kammer 15, die in der Praxis als Schweißkammer bezeichnet wird.

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 Zufolge der schrägen Brückensteg-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.

Das Material fließt durch die Durchbrüche 12 zwischen den Brückenstegen in die Schweißkammer 15, vereinigt sich dort und strömt entlang der Außenmantelfläche des Dornzapfens 6 durch die Durchtrittsöffnung 5 und bildet somit den Querschnitt des strangzupressenden Profiles.

Im Beispiel der F i g. 1 weist die Einlaufkammer 8 zunächst eine in Preßrichtung 4 sich erweiternde Mantelfläche 11 und sodann eine sich verengende Brückenstegf.ächc 10 auf. Diese Ausbildung hat zur Folge, daß das Matrizenteil 1 im Einlaufbereich eine nach außen gerichtete Druckkomponente erfährt, welche die seitliche Ausweichbewegung des Dornzapfens 6 verhindert und andererseits im Bereiche der gemeinsamen Stirnfläche 14 aufgefangen wird.

Anstelle der sich erweiternden Mantelfläche 11 kann auch eine zylindrische Fläche vorgesehen werden, ohne daß dadurch die angestrebte Wirkung des Preßwerkzeuges beeinträchtigt wird.

Die Ausläufe der Durchbrüche 12 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 I₁ 2 vorgesehen ist. Dabei können die Durchbrüche 12 so gelegt sein, daß sie in den Außenbereich des Dornzapfens 6 segmentförmig eingreifen. In diesem Falle laufen die Durchbrüche 12 auslaufseitig in hohlkehlenförmige Querschnittserweiterung aus, während der Dornzapfen 6 im Bereiche der Durchtrittsöffnung 5 eine Dornerweiterung 17 besitzt. Dadurch werden radiale Kräfte auf den Dornzapfen 6 ausgeübt, die zu dessen Zentrierung führen und eine plastische Verformung vermeiden. Voraussetzung ist allerdings, daß die Durchbrüche 12 gleichmäßig um den Dornzapfen 6 verteilt angeordnet sind.

Wie bei den bekannten Werkzeugen sind die Brückenstege 7 in Richtung zum Matrizenteil 2 sich verjüngend ausgebildet, um den Fluß des Materials nicht zu unterbrechen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kammerwerkzeug für Strangpressen, insbesondere zur Herstellung von Hohlprofilen, aus Aluminium oder dessen Legierungen, bestehend aus einer zweiteiligen Matrize, deren eines Teil mindestens eine die Außenkontur des Profiles bestimmende Durchtrittsöffnung und deren anderes Teil mindestens einen über Brückenstege mit einem Grundkörper unter Bildung von Durchbrüchen verbundenen Dornzapfen aufweist, dessen Mantelflächen den Innenquerschnitt des Profiles bestimmt, wobei an der dem Rezipienten zugekehrten Seite eine, bezogen auf den Dornzapfen zentrische Einlaufkammer vorgesehen ist, deren Bodenfläche von der in Preßrichtung zurückversetzten Stirnfläche des Dornzapfens gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Stirnflächen (10) der Brückenstege (7) von der Bodenfläche (9) ausgehend schräg in Richtung zum Rezipienten (3) ansteigend bis zur Wandung der Einlaufkammer (8) ausgebildet sind.