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Verfahren zum Kühlen und Wärmeisolieren der Werkzeuge von
Strangpressen
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zu 14000C.
Trotzdem werden die Werkzeuge von Strang-und Rohrpressen zu Beginn einer Pressperiode, um ein Reissen durch zu grosse Temperaturunterschiede zu verhüten, vorgewärmt, u. zw. etwa bisauf3000bzw. 500 C. Im Verlauf der Pressperiode müssen die Werkzeuge jedoch gekühlt werden, weil sie von den heissenBlöckendurch Wärmestrahlung und Wärmeleitung bei jedem Pressvorgang Wärme aufnehmen. Eine Überhitzung der Werkzeug-Oberflächen führt zu ihrem frühzeitigen Verschleiss und soll deshalb durch die Kühlung vermieden werden.
Um die Werkzeuge während des Pressvorganges vor W rmeaufnahme zu schützen, ist vorgeschlagen worden, dünne Filme von wärmeisolierenden Materialien zwischen den heissen Block und die Werkzeuge zu bringen. Da diese Schichten nur dünn sind, können sie nur einen geringen Anteil der durch Strahlung und Berührung übergehenden Wärme von den Werkzeugen fernhalten.
Das Anbringen dieser Isoliermaterialien in Form von Scheiben, Formkörpern, Folien oder als pulverförmige oder gewebeförmige Ummantelungendesheissen Blockes oder des Dornes bei Rohrpressen bringt ausserdem ge. wisse Schwierigkeiten mit sich, weil die Isoliermittel vornehmlich auf den Block so aufzubringen sind, dass sie entweder mit einem unbestimmten Schmelzpunkt zähflüssig auf dem Block kleben oder aber mit einem bestimmten niedrigliegenden Schmelzpunkt bei Blocktemperatur flüssig werden müssen.
Die Erfindung bezweckt, die Oberschicht der Werkzeuge im Zeitabschnitt zwischen zwei Pressungen zu kühlen, den Wärmeübergang während der Pressung durch Anbringung einer Isolierschicht zu vermindern und ausserdem die Werkzeuge in ausreichender Menge mit Schmiermittel zu versehen. Zu diesem Zweck geht die Erfindung aus von einem Verfahren, bei dem eine Paste aus einem der Oxydation bei Blocktemperatur widerstehenden, gleitfähigen, wärmeisolierenden Stoff und einer unterhalb der Werkzeugtemperatur verdampfenden Flüssigkeit auf die dem Block zugewendeten Oberflächen der Werkzeuge aufgetragen wird.
Sie besteht darin, dass die Paste auf die Werkzeugoberflächen, kurz bevor der zu verpressende neue Block in den Aufnehmer gelangt, in mehreren Millimetern Stärke aufgetragen wird und dass der Flüssigkeitsanteil der Paste, sowie die Dauer des Wärmeüberganges vom Block auf die Werkzeugoberflächen und der Zeitpunkt der Einwirkung der Pastenflüssigkeit auf die Werkzeugoberflächen vor dem Einsetzeneines neuen Blockes so bemessen wird, dass die Pastenflüssigkeit, bis zu ihrem annähernd vollständigen Verdampfen, der Werkzeugoberfläche etwa diejenige Wärmemenge entzieht, welche ihr während des unmittelbar darauf folgenden Pressvorganges vom Block zugeführt wird.
Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren, das, unter Ausnutzung des Effektes der Wärmemengen, die notwendig sind, um eine bestimmte Flüssigkeitsmenge bis zum Verdampfungspunkt zu erwärmen
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dann auch noch zu verdampfen,Strahlung undBerührung an diesen Flächen übergetretene Wärmemenge an der Übertrittsstelle gleich wie- der entzogen wird. Wenn z. B. eine 500 C warme Aufnehmerbüchse von 20cm Innendurchmesser auf einer Länge von 71, 5 cm mit einer brei artigen Paste von 5 mm Stärke bestrichen wird und diese breiartige Paste
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Wassermenge in der Paste auf 100 C und das anschliessende Verdampfen dieser Wassermenge eine Wärme- menge von etwa 150 kcal entzogen.
Wird anschliessend in diese Aufnehmerbüchse ein um 30/0. im Durch- messer geringerer Stahlblock mit einer Temperatur von 12500C eingeführt, bei ebenfalls einer Länge von 71, 5 cm, dann gibt dieser Stahlblock während seiner Aufenthaltszeit von etwa 6 sec etwa 140 kcal wieder an die Innenfläche der Aufnehmerbüchse ab. Es ist also möglich, durch Dimensionierung des Feuchtig- keitsgehaltes und der Stärke einer Kühlpastenschicht und durch entsprechende Begrenzung der Wärmeüber- gangszeit eines im Durchmesser geringeren, warmen Blocks innerhalb der Aufnehmerbüchse die vom
Block in die Aufnehmerbüchse überführte Wärmemenge restlos durch die erforderliche Verdampfungswärme wieder zu entziehen.
Das gleiche gilt für die Oberfläche der Dorne einer Rohrpresse sowie für die
Oberflächen der Matrizen und Pressscheiben von Strang-und Rohrpressen.
Durch dieses Kühlverfahren wird es möglich, die Werkzeuge nach jeder Pressung immer wieder auf die günstigste Ausgangstemperatur herabzukühlen und den Werkzeugverschleiss, der in erster Linie durch Überhitzung der Berührungsfläche herbeigeführt wird, möglichst niedrig zu halten.
Das pastenförmige Kühl- und Isoliermittel muss selbstverständlich ein Trägermittel für die zur Ver- dampfung gelangende Flüssigkeitsmenge halten. Dieses Trägermittel soll bei dem anschliessenden Ver- pressungsprozess der heissen Blöcke keine zusätzliche-Reibung erzeugen und soll ein möglichst schlechter
Wärmeleiter sein. Es soll aus unbrennbaren, schlecht wärmeleitenden Bestandteilen bestehen, die unter dem Einfluss des Pressdruckes zwischen dem heissen Block und den Werkzeugen eine Gleitfähigkeitbehal- ten, die verhindert, dass eine zusätzliche Reibung zwischen den Werkzeugen und dem zu verpressenden
Blockentsteht. GeeigneteStoffe sind beispielsweise Asbest-Fasern oder-Pulver, Graphit oder Mikroglim- mer, AIQj oder andere bekannte Stoffe mit ähnlichen Eigenschaften.
Soweit beim vorliegenden Ver- fahren als Trägermittel Asbest Verwendung findet, handelt es sich um den am meisten gebräuchlichen
Serpentin-Asbest. Das Trägermittel soll bei einem höchstmöglichen Feuchtigkeitsgehalt, beispielsweise an Wasser, pastenförmig bleiben und beim Verdampfen des Feuchtigkeitsgehaltes bei der jeweiligen Werk- zeugtemperatur so zusammenbacken, dass es an den Werkzeugoberflächen festbackt und kleben bleibt.
Dazu werden geeignete Bestandteile, z. B. Glaspulver, Tonerde oder Silikate, in die Trägermasse aufge- nommen, diebeidenjeweiligen, bestimmten Werkzeugtemperaturen, z. B. 3000 bzw. 5000C klebrig, also zähflüssig sind.
Vorzugsweise werden Werkzeuge und Stahlblöcke einerseits und die Stärke der aufgetragenen Pasten- schicht anderseits so ausgeführt, dass der in den Aufnehmer der Presse eingeschobene neue Block einen grossen Teil der die Aufnehme ! innenwand be. deckender1 Innenschicht abschabt und als ringförmige klebri- ge Masse vor sich her gegen die Matrize schiebt, für die er dann während des Auspressvorganges einen zusätzlichen Gleit- und Wärmeschutz bildet.
Auf den Dorn der Presse, der dafür bestimmt ist, in die Bohrung eines Hohlblockes einzutreten, wird zweckmässigerweise nur eine so schwache Pastenschicht aufgebracht, dass sie durch die Pressscheibe wäh- rend des Pressens nicht abgeschabt wird, die Pressscheibe vielmehr über die Schicht frei hinweggeht. Da- gegen soll die in der Aufnehmerbohrung vorrückende Pressscheibe von der Innenwand des Aufnehmers die restliche Kühlmittelschicht bzw. Isolierschicht ziemlich vollständig abschaben und zwischen Blockende,
Dorn und Pressscheibe als zusätzliche Isolierschicht ansammeln, deren Stärke dadurch so gross wird, dass es möglich ist, in bekannter Weise den Block ohne Pressrest auszupressen. Zu diesem Zweck wird der Press- scheibendurchmesser dem Aufnehmerinnendurchmesser in an sich bekannter Weise annähernd angegli- chen.
Der Gedanke der Erfindung ist also, auf die zu kühlenden Werkzeugflächen in einem Kühlmittelträger
Kühlmittel aufzubringen, die durch die Wärme des Werkzeuges verdampfen, während der Kühlmittelträ- ger mit der Werkzeugoberfläche verklebt und dann eine Isolierschicht bildet, die den Wärmeübergang vomBlockaufdie Werkzeuge hemmt. Da alle Vorgänge, wie das Einbringen des Blockes, das Pressen und das Aufbringen des Kühlmittels auf die Werkzeuge sehr rasch erfolgen, spielt sich der Wärmeaustausch im allgemeinen nur in einer verhältnismässig dünnen Oberschicht der Werkzeuge ab, während der grösse- re Teildes Werkzeugesaufeiner annäherndkonstantenTemperaturgehalten bleibt.
Kühlwirkung und Wär- mezugang halten sich etwa die Waage, wobei die Wärmedämmung durch die ausgetrocknete Isolier-
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schiebt während der Anwesenheit des Blockes im Aufnehmer eine nicht unerhebliche Rolle spielt.
Die Zeichnungen dienen der Erläuterung einer Ausführungsweise der Erfindung, u. zw. zeigen : Fig. 1 einen Axialschnitt durch den Aufnehmer und die angrenzenden Teile einer Strangpresse, Fig. 2 im grösseren Massstab denselben Aufnehmer bei Beginn des Einschiebens eines heissen Blockes und Fig. 3 denselben Aufnehmer kurz nach Beginn des Auspressens des Blockes.
Gemäss Fig. l legt sich gegen einen ortsfesten Gegenhalter l, der mit einer zentralen Bohrung 2 zum Durchtritt eines ausgepressten Rohres versehen ist, eine Matrize 3. Gegen die Matrize 3 wird mit nicht dargestellten Mitteln, beispielsweise hydraulischen Kolben und Zylindern, ein Aufnehmer 4 gedrückt, der eine Aufnehmerbuchse 5 hat, welche sich mit einer Schrägfläche 6 gegen eineentsprechendeSchrägflächederMatrize 3 abstützt. In die Aufnehmerbuchse 5 und die Bohrung der Ma- trize 3 hineingeführt ist ein Dorn 7, so dass zwischen der Wandung der Matrizenbohrung und dem Dorn ein Ringraum 8 entsteht, aus welchem ein Rohr ausgepresst werden kann, das in Fig. 3 mit 9 bezeichnet ist. In die Aufnehmerbuchse 5 wird ein heisser Block 10 eingeschoben, dessen Aussen- durchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser der Buchse 5 ist.
Ausserdem hat der Block 10 eine Innenbohrung, die einen etwas grösseren Durchmesser hat als der Dorn 7. Das Einschieben und spätere Auspressen des Blockes 10 erfolgt durch einen hohlzylindrischen Pressstempel 11, der gegen eine Pressscheibe 12 drückt. Der Aussendurchmesser dieser Pressscheibe entspricht fast dem Innendurchmesser der Buchse 5, während der Innendurchmesser der Pressscheibe 12 nur um einen ganz kleinen Be- trag grösser als der Aussendurchmesser des Dornes 7 ist.
Wenn ein Pressgang beendet ist, sind die Buchse 5, die Matrize 3, und der Dorn 7 noch sehr heiss. Am heissesten sind diejenigen Schichten der genannten Werkzeuge, die den Hohlraum begrenzen, in welchem der Block 10 während des Auspressens gelegen hat. Um diese Schichten nun zu kühlen, wird auf die Innenwand der Buchse 5 eine Schicht 15 aufgebracht, die aus einer brei- oder pastenartigen Aufschwemmung eines gleitfähigen, wärmeisolierenden Stoffes besteht. Die Flüssigkeit dieser Aufschwemmungbesteht aus Wasser. Ihre festen Bestandteile können aus Asbestfasern oder Asbestpulver bestehen. Da die Temperatur des eingeschobenen Blockes etwa 6000C betragen hat, hat die innere Oberfläche der Buchse 5 eine Temperatur von beispielsweise 5000C. Die Schicht 15 möge eine Stärke von 5 mm haben.
Gleichzeitig wird auf den Dorn 7 eine Schicht 16. gleichen Materials aufgebracht, die bei- spielsweise eine Stärke von 2 mm haben möge. Sofort bei Aufbringung dieser pastenartigen Aufschwemmung beginnt der Abzug von Wärme aus den Oberschichten der Werkzeuge und eine Temperaturerhöhung der Paste, die zum Verdampfendes Wassergehaltes der Aufschwemmung führt. Durch die Verdampfung wird der Oberschicht der Buchse 5 und des Dornes 7 weiterhin Wärme entzogen, so dass die Oberschicht dieser Teile vorübergehend eine tiefere Temperatur annimmt als die inneren Schichten dieser Teile. SofortnachBeendigung der Verdampfung des grossen Wassergehaltes der Schichten 15 und 16 wird ein heisser Block 10 eingeschoben, der eine Temperatur von 6000C haben möge.
Sein Aussendurchmesser ist so gross, dass er einen Teil der Schicht 15 abschabt und an seiner Stirnfläche als Masse 15a vor sich herschiebt. Dadurch wird die Schicht 15 auf eine Stärke von etwa 2 mm vermindert. Die Abmessungen können auch so gewählt sein, dass die zurückbleibende Schicht 15b nur noch eine Stärke von 1, 50/0. des Durchmessers der Buchse 5 hat. Die Stärke der Schicht 15 ist zwar vermindert, sie ist aber immer noch so gross, dass sie eine erhebliche Wärmedämmung darstellt für die Wärme, die jetzt vom Block 10 auf die Buchse 5 durchstrahlung und direkten Übergang übergeführt wird. Auf diese Weise wird die Wärmemenge klein gehalten, die während des Auspressens des Blockes 10 vom Block auf die Buchse 5 übertritt. Der Innendurchmesser des Blockes 10 ist etwas grösser als der Aussendurchmesser der Schicht 16.
Die Schicht 16 bleibt also beim Einschieben des Blockes 10 etwa in der Stärke erhalten, welche die Schicht 15b aufweist. Daher wird auch die Wärme überführung vorn Block 10 auf den Dorn 7 verhältnismässig klein gehalten.
Kurz nachdem mit dem Auspressendes Blockes 10 begonnen ist, bietet sich ein Bild gemäss Fig. 3, wo bereits ein Rohr 9 zwischen Matrize 1 und Dorn 7 austritt. Zwischen dem Block 10 und der Buchse 5 befindetsich die Schicht 15b. Das Material, welches als Masse 15a vor dem Block 10 hergeschoben wurde, hat sich als Masse 15d vor der Matrize 1 angesammelt und schützt diese gegen übermässige Erhitzung. Während des weiteren Auspressens, das nun stattfindet, wird laufendeiniges von der Masse 15d abgetragenunddientalsSchmiermittelzwischen dem Blockmaterial und der Matrize l.
Beim Stauchen des Blockes 10 hat sich dieser von innen fest auf die Schicht 16 aufgedrückt, so dass dieseSchichtwährenddesAuspressens wärmedämmend zwischen Dorn und Block erhalten bleibt. Sie dient als Schmiermittel zwischen Block 10 und Dorn 7. Die Pressscheibe 12 ist so bemessen, dass sie mit ihrem Aussenrand 12a die Innenwand der Buchse 5 ziemlich sauber schabt, wobei sie das Ma-
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terialderSchicht 15b vorsichherschiebt. DiesesMaterialsammeltsich direkt vor der Scheibe 12 an, und wird zu allerletzt ausgepresst, so dass es auf diese Weise möglich ist, fast das gesamte Material des Blockes 10 auszupressen.
Da der Innendurchmesser der Scheibe 12 fast genau dem Aussendurchmesser des Dornes 7 entspricht, schiebt die Scheibe 12 die Schicht 16 ebenfalls vor sich her, wobei sich auch das Material der Schicht 16 vor der Scheibe 12 ansammelt und in gleicher Weise wie das Material der Schicht 15b dazu beiträgt, dass das Material des Blockes 10 fast restlos ausgepresst werden kann.
NachBeendigung der Auspressung des Blockes 10 kann nochmals mit einer besondere'1 Putzscheibe durch die Buchse 5 hindurchgefahren werden, die die letzten Reste der Schicht 15b entfernt. Ob man dies tut, hängt davon ab, wie stark die Schicht 15b nach dem Auspressen noch ist. Ausserdem wird der Dorn 7 zurückgezogen und gereinigt. Darauf wird auf den noch heissen Dorn 7 und in die noch heisse Buchse 5 eine neue pastenartige Schicht 15 bzw. 16 aufgebracht.
Bei dem Ausfiihrungsbeispiel gemäss den Fig. 4 und 5 ist auch die Matrize 3 mit einer Schicht 18, 19 versehen, u. zw. ist diese Schicht oben wesentlich stärker als unten, d. h. das Kühlmittel ist auf die Matrizenfläche mit stufenlos abnehmender bzw. zunehmender Stärke aufgetragen. Das Kühlmittel 15a gemäss Fig. 2 bzw. 4 wird beim Vorschub des Pressblockes 10 nach unten fallen, so dass vor Beginn des Auspressens die Schicht 19 durch diese Masse 15a verstärkt wird, wobei dann die Schicht von der Matrize oben und unten etwa gleich stark wird.
Ausserdem ist gemäss Fig. 5 auf die Pressscheibe 12 eine Schicht 20 aufgetragen, durch welche die Pressscheibe geschützt wird. Die Schicht 20, die im Pressverlauf durch Material der Schicht 15b noch verstärkt wird, erlaubt ein annähernd restloses Auspressen des Blockes 10.
PATENTANSPRÜCHE : l. Verfahren zum Kühlen und Wärmeisolieren der Werkzeuge. z. B. Aufnehmerbüchsen. Dorne, Press- scheiben und-Matrizen von Strangpressen, insbesondere bei Blocktemperaturen über 600 C, durch Auftragen einer Paste aus einem der Oxydation bei Blocktemperatur widerstehenden gleitfähigen, wärmeisoliei renden Stoff und einer unter Werkzeugtemperatur verdampfenden Flüssigkeit, z. B.
Wasser, auf die dem BIockzugewendeienOberflächenderWerkzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass die Paste aufdie Werkzeugoberflächen, kurz bevor der zu verpressende neue Block in den Aufnehmer gelangt, in mehrerenMillimetern Stärke aufgetragen wird und dass der Flüssigkeitsanteil der Paste sowie die Dauer des Wärmeüberganges vomBlockauf die Werkzeugoberflächen und der Zeitpunkt der Einwirkung derPastentlüssigkeit auf die Werkzeugoberflächen vor dem Einsetzen eines neuen Blockes so bemessen werden, dass die Pastenflüssigkeit, bis zu ihrem annähernd vollständigen Verdampfen, der Werkzeugoberfläche etwa diejenige Wärmemenge entzieht, welche ihr während des unmittelbar darauf folgenden Pressvorganges vom Block zugeführt wird.
2. VerfahrennachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dassdemwärmeisolierendenstoff, i z. B. Asbestpulver, vor der Verwendungsolche pulverförmige Isolier- und Gleitstoffe, die bei den Block- verpressungstemperaturen ihre feste Form beibehalten, z. B. Mikroglimmer, beigefügt werden.
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