CH639012A5 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen verformen eines laenglichen werkstuecks unbegrenzter laenge. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Verformen eines länglichen Werkstücks unbegrenzter Länge zwecks Herstellung eines länglichen Erzeugnisses unbegrenzter Länge, bei dem das längliche Werkstück in einen ersten Abschnitt einer Ringnut eingeführt wird, welche in einer von zwei zusammenpassenden Flächen vorhanden ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zur Verformung länglicher Werkstücke unbegrenzter Länge zwecks Herstellung länglicher Erzeugnisse unbegrenzter Länge bedient man sich im Stand der Technik u.a. kontinuierlicher, hydrostatischer Extrusionstechniken (siehe beispielsweise US-PS 3 740 985, 3 985 011 und Re. 28 795). Bei den dort beschriebenen Vorrichtungen sind umlaufende Endlosbänder aus Greifersektoren vorgesehen, um über geeignete, schwerkraftübertragende Medien an Werkstücke unbegrenzter Länge Kräfte anzulegen, welche sowohl die Werkstückduktilität durch Vergrösserung des Druckgradienten erhöhen als auch das Werkstück durch eine Fliess-pressmatrize hindurchtreiben.

Es ist ferner bekannt (US-PS 3 765 216 und 3 872 703), zur Extrusion eines länglichen Erzeugnisses ein Werkstück längs einer gekrümmten Bahn gegen und durch eine Matrize zu bewegen, und zwar unter Verwendung eines einzigen Rotationsorgans mit einer genuteten, radialen Aussenfläche. Zum Festhalten des Werkstücks innerhalb der Nut des Rotationsorgans ist bei den beiden letztgenannten Patentschriften ein stationäres Organ vorgesehen. Hierdurch unterliegt das Werkstück zwangsläufig aufgrund der Berührung mit der Oberfläche des stationären Organs einem Reibungswiderstand, welcher den Vorschub des Werkstücks gegen die Matrize hemmt und damit eine Verlustquelle in dem Ex-trusionsvorgang darstellt. Des weiteren ist das stationäre Organ nicht in der Lage, einen kontinuierlich steigenden Kompressionsdruck während der hydrostatischen Extrusion auf das Werkstück auszuüben.

Zur Beseitigung des dargelegten Problems mit dem Reibungswiderstand ist in der US-PS 3 911 705 vorgeschlagen, zwischen dem stationären Organ und dem Werkstück ein flexibles Band vorzusehen, welches zusammen mit dem Rotationsorgan und dem Werkstück vorwärtsbewegt wird und auf seiner, dem stationären Organ zugewandten Oberfläche mit einem Schmiermittel versehen ist, um den auf das Werkstück ausgeübten Reibungswiderstand zu minimisieren. Bei dieser Vorrichtung fehlt jedoch eine Möglichkeit, um die Bandkanten wirksam abzudichten und damit einerseits einen Schmiermitteleintritt in die Nut des Rotationsorgans verbunden mit einer Verunreinigung und/oder einem Werkstückschlupf zu verhindern, und anderseits eine Gradmetall-extrusion um den Bandumfang bei hohen Drucken zu verhindern. Darüber hinaus begrenzt die Verwendung eines verhältnismässig dünnen, nur bis zu einem bestimmten Zug belastbaren flexiblen Bandes den maximalen Extrusionsdruck, den die Vorrichtung aufnehmen kann.

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Bei zwei weiteren bekannten Verfahren (US-PS 3 922 898 und US-Zeitschrift «Wire Journal», Juli 1975, Seite 73) sind zwei kreisförmige Blöcke oder Walzen vorgesehen, welche achsenparallel zueinander montiert sind, so dass ihre radial äussersten Flächen unter Ausbildung eines dazwischenliegenden Bereichs zum Erfassen eines länglichen Werkstük-kes zusammenwirken. Durch eine gleichzeitige Drehung der Walzen wird ein längliches Werkstück tangential zu den Walzen vorwärtsbewegt und durch eine geeignet positionierte Matrize hindurchextrudiert. Zusätzlich ist in der letztgenannten Literaturstelle ein Vorsprung auf der radial äussersten Fläche einer der Walzen beschrieben, die mit einer Nut auf der radial äussersten Fläche der anderen Walze zusam-menpasst, um die Werkstück-Greifzone zu bilden. Die Berührungslänge zwischen dem Werkstück und den kreisförmigen Blöcken bzw. Walzen ist jedoch bei diesem Verfahren verhältnismässig begrenzt, woraus sich eine entsprechende Begrenzung des maximalen Extrusionsdrucks ergibt, der an das vorrückende Werkstück angelegt werden kann.

Zur hydrostatischen Extrusion eines länglichen Werkstücks unbegrenzter Länge zwecks Herstellung eines länglichen Erzeugnisses unbegrenzter Länge ist es aus der deutschen Patentanmeldung P2 709 416.2 bekannt, einen ersten Rotor mit einer Ringnut in einer radial verlaufenden Oberfläche und einen zweiten Rotor vorzusehen, welcher um eine von der Rotationsachse des ersten Rotors unterschiedliche Rotationsachse derart gelagert ist, dass eine radial verlaufende Oberfläche des zweiten Rotors nur einen Teil der Ringnut des ersten Rotors bedeckt. Bei gleichzeitiger Drehung der beiden Rotoren in gleicher Drehrichtung wird ein längliches zuvor mit einem hydrostatischen Medium ummanteltes Werkstück in den unbedeckten Ringnutabschnitt eingeführt und durch den bedeckten Ringnutabschnitt hindurchtransportiert, bis es am Ende des bedeckten Ringnutabschnittes unter Erzeugung des länglichen Produktes durch eine Ex-trusionsmatrize hindurchtritt. Der zweite Rotor ist vorzugsweise unter einer leichten Neigung bezüglich der Einbaulage der Extrusionsmatrize angebracht, um in dem länglichen Werkstück und in dessen Ummantelung einen Druckgradienten aufzubauen, welcher mit zunehmendem Vorschub des länglichen Werkstücks innerhalb des bedeckten Ringnutabschnittes gegen die Extrusionsmatrize hin zunimmt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art einen wesentlich höheren Extrusionsdruck und damit eine entsprechend höhere Extrusionsgeschwindigkeit und/oder ein entsprechend erhöhtes Querschnitts-Reduk-tionsverhältnis zu erzielen.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass die beiden Oberflächen von der Aussenfläche eines inneren Rotationsorgans und der Innenfläche eines äusseren Rotationsorgans gebildet werden, dass die gegenseitige Lage der beiden Rotationsorgane so gewählt ist, dass sich ihre zugeordneten Achsen unter einem solchen Winkel schneiden, dass ein zweiter Abschnitt der Ringnut von der passenden Fläche des ungenuteten Rotationsorgans bedeckt ist, während der erste Abschnitt der Ringnut von der passenden Fläche des ungenuteten Rotationsorgans unbedeckt bleibt, und dass die beiden Rotationsorgane so ausgebildet sind, dass sie gleichzeitig um ihre zugeordneten Achsen in einer solchen Richtung rotieren,

dass das längliche Werkstück von dem ersten Ringnutabschnitt zu dem zweiten Ringnutabschnitt weiterbewegt und beim erneuten Erreichen des ersten Ringnutabschnittes in eine Verformungsvorrichtung unter Erzeugung des länglichen Erzeugnisses unbegrenzter Länge hineinbewegt wird. In bevorzugter Weise wird der Aussenumfang des länglichen

Werkstücks vor dessen Einführen in den zweiten Ringnutabschnitt oder nach dessen Vorrücken in den zweiten Ringnutabschnitt mit einem hydrostatischen Medium umkleidet. In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass das innere Rotationsorgan toroid- oder scheibenförmig ausgebildet ist und dass das äussere Rotationsorgan eine toroidförmige Ausnehmung aufweist. Die Ringnut kann wahlweise in der Aussenfläche des inneren Rotationsorgans oder in der Innenfläche des äusseren Rotationsorgans angebracht sein. Die Achsen der beiden Rotationsorgane sind zweckmässigerweise so zueinander orientiert, dass sie sich in einer Mittelebene der Aussenfläche des inneren Rotationsorgans schneiden.

Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung lassen sich Werkstücke unbegrenzter Länge mit einem im Vergleich zum eingangs dargelegten Stand der Technik wesentlich erhöhten Druck ex-trudieren, woraus eine höhere Extrusionsgeschwindigkeit und/oder ein höheres Querschnittsreduktionsverhältnis resultieren.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 zwei teilweise geschnittene, schematische Ansichten des Grundprinzips zweier verschiedener Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, welche nach dem in Fig. 1 dargestellten Grundprinzip arbeitet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist ein inneres, toroid- bzw. scheibenförmiges Rotationsorgan 11 sowie ein äusseres Rotationsorgan 12 vorgesehen, das eine toroid-för-mige Ausnehmung aufweist, in welcher das innere Rotationsorgan 11 derart angeordnet ist, dass eine Aussenfläche 13 des inneren Rotationsorgans 11 und eine Innenfläche 14 des äusseren Rotationsorgans 12 aufeinanderliegende Flächen bilden. Die Form der Aussenfläche 13 und der Innenfläche 14 ist so gewählt, dass sich die beiden Flächen 13,14 bei Drehung der Organe 11,12 relativ zueinander bewegen können. Am Aussenumfang des inneren Rotationsorgans 11 befindet sich eine Ringnut 15. Die gegenseitige Orientierung der Organe 11,12 ist derart gewählt, dass sich eine fixierte Achse 16 des inneren Rotationsorgans 11 und eine fixierte Achse 17 des äusseren Rotationsorgans 12 unter einem Winkel a schneiden. Beispielsweise beträgt bei einem Aussen-durchmesser des inneren Rotationsorgans 11 von 30,48 cm der Winkel a 3°. Infolge der gegenseitigen Neigung der Achsen 16 und 17 wird ein erster Abschnitt 18 der Ringnut 15 von der Innenfläche 14 des äusseren Rotationsorgans 12 nicht bedeckt, wohingegen ein zweiter Abschnitt 19 der Ringnut 15 von der Innenfläche 14 des äusseren Rotationsorgans 12 bedeckt wird. Diese gegenseitige Lage der Rotationsorgane 11 und 12 bleibt bei deren Drehung um die Achsen 16 bzw. 17 erhalten.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ein inneres, to-roid- oder scheibenförmiges Rotationsorgan 21 sowie ein äusseres Rotationsorgan 22 mit einer toroid-förmigen Ausnehmung vorhanden, in welchem sich das innere Rotationsorgan 21 befindet. Die Rotationsorgane 21,22 gleichen im wesentlichen den Rotationsorganen 11 bzw. 12 gemäss Fig. 1. Dabei bilden ebenfalls die Aussenfläche 23 des inneren Rotationsorgans 21 und die Innenfläche 24 des äusseren Rotationsorgans 22 übereinanderliegende, zusammenpassende Flächen, welche bei einer Drehung der Rotationsorgane 21 und 22 eine relative Bewegung zueinander gestatten. Der Unterschied der Ausführungsform nach Fig. 2 gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 besteht darin,

dass bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die dort mit 25 bezeichnete Ringnut nicht am Aussenumfang des inneren

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Rotationsorgans, sondern am Innenumfang des äusseren Rotationsorgans 22 angebracht ist. Da sich auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die dort mit 26 und 27 bezeichneten fixierten Achsen des inneren Rotationsorgans 21 bzw. des äusseren Rotationsorgans 22 unter einem Winkel a schneiden, wird ein erster Abschnitt 28 der Ringnut 25 von der Aussenfläche 23 des inneren Rotationsorgans 21 nicht bedeckt, wohingegen ein zweiter Abschnitt 29 der Ringnut 25 von der Aussenfläche 23 des inneren Rotationsorgans 21 bedeckt wird. Diese gegenseitige Lage der Rotationsorgane 21 und 22 bleibt bei deren Drehung um die Achsen 26 bzw. 27 erhalten.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 30 zur kontinuierlichen Umformung eines länglichen Werkstücks W unbegrenzter Länge, beispielsweise eines erwärmten oder kalten Metallstempels zur Herstellung eines länglichen Erzeugnisses P unbegrenzter Länge, d.h. eines oder mehrerer Metalldrähte. Die Vorrichtung 30 macht Gebrauch von dem in Fig. 1 dargestellten Prinzip und umfasst ein mit 31 bezeichnetes inneres, toroid- oder scheibenförmiges Rotationsorgan sowie ein mit 32 bezeichnetes äusseres Rotationsorgan, in dessen toroid- oder scheibenförmiger Ausnehmung das innere Rotationsorgan 31 in gleicher Weise angeordnet ist wie das innere Rotationsorgan 11 in der Ausnehmung des äusseren Rotationsorgans 12 bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Alternativ zu der gezeigten Anordnung kann das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 auch von dem Prinzip gemäss Fig. 2 Gebrauch machen, wie nachstehend noch näher erläutert wird.

Im dargestellten Beispielsfalle wird das innere Rotationsorgan 31 derart von dem äusseren Rotationsorgan 32 aufgenommen, dass eine Aussenfläche 33 des inneren Rotationsorgans 31 und eine Innenfläche 34 des äusseren Rotationsorgans 32 übereinanderliegende, zusammenpassende Flächen bilden, welche bei einer Drehung der Rotationsorgane 31,32 eine gegenseitige Bewegung gestatten. Am Aussenumfang des inneren Rotationsorgans 31 befindet sich eine der Ringnut 15 gemäss Fig. 1 entsprechende Ringnut 35. Die Rotationsorgane 31 und 32 sind wiederum so gelagert, dass sich eine fixierte Achse 36 des inneren Rotationsorgans 31 und eine fixierte Achse 37 des äusseren Rotationsorgans 32 unter dem Winkel a schneiden. Dadurch bleibt ein erster Abschnitt 38 der Ringnut 35 von der Innenfläche 34 des äusseren Rotationsorgans 32 unbedeckt, während ein zweiter Abschnitt 39 der Ringnut 35 von der Innenfläche 34 des äusseren Rotationsorgans 32 bedeckt wird. Wie im Falle der Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 bleibt auch hier die gegenseitige Lage der Rotationsorgane 31 und 32 bei deren Drehung.um ihre Achsen 36 bzw. 37 erhalten.

Die Achse 36 des inneren Rotationsorgans 31 verläuft längs der Mittellinie einer Welle 41, auf welcher das innere Rotationsorgan 31 montiert ist. Die Welle 41 ist in zwei Lagern 42 drehbar gelagert und wird beispielsweise von einem

Riemen 43 angetrieben, welcher mit einer auf der Welle 41 befestigten Riemenscheibe 44 im Eingriff steht. Auf dem einen Ende der Welle 41 ist eine Platte 45 aufgeschraubt, damit das innere Rotationsorgan 31 seine Lage innerhalb des s äusseren Rotationsorgans 32 beibehält. Die Achse 37 des äusseren Rotationsorgans 32 verläuft längs der Achse eines Kugellagers 46, welches das äussere Rotationsorgan 32 umgibt und dessen Drehung um die Achse gestattet beispielsweise mit Hilfe von Reibungskräften, die über die übereinan-io derliegenden Flächen 33 und 34 von dem treibenden inneren Rotationsorgan 31 auf das getriebene äussere Rotationsorgan 32 übertragen werden. Anstelle dessen kann das äussere Rotationsorgan 32 angetrieben werden, welches über Reibungskräfte längs der Flächen 33 und 34 das innere Rotais tionsorgan 31 antreibt. Schliesslich können auch beide Rotationsorgane 31 und 32 unabhängig voneinander angetrieben werden. In die Ringnut 35 in der Aussenfläche 33 des inneren Rotationsorgans 31 ragt ein Matrizenhalter 47 hinein, welcher an einer Stelle im Bereich des unbedeckten, ersten 20 Ringnutabschnitts 38 angebracht ist. Der Matrizenhalter 47 trägt an seinem unteren Ende eine Extrusionsmatrize 48, welche sich zumindest teilweise in den bedeckten, zweiten Ringnutabschnitt 39 hineinerstreckt.

Nachstehend soll anhand der Vorrichtung 30 das erfin-25 dungsgemässe Verfahren erläutert werden.

Zunächst werden das innere Rotationsorgan 31 und das äussere Rotationsorgan 32 gleichzeitig um ihre Achsen 36 bzw. 37 in Richtung des Pfeils 49 über die Riemenscheibe 44 30 und die Welle 41 in Drehbewegung gesetzt. Anschliessend wird das längliche Werkstück W in den unbedeckten, ersten Ringnutabschnitt 38 des inneren Rotationsorgans 31 eingeführt. Das längliche Werkstück W, welches vorzugsweise zuvor mit einem geeigneten hydrostatischen Medium, wie bei-35 spielsweise einem Wachs ummantelt wurde, kann in den ersten Ringnutabschnitt 38 unterhalb des Matrizenhalters 47 eintreten. Die rotierenden Rotationsorgane 31 und 32 bewegen zusammen das längliche Werkstück W um den ersten Ringnutabschnitt 38 nach oben in den bedeckten, zweiten 40 Ringnutabschnitt 39 und anschliessend in die Matrize 48 hinein, sobald das vorrückende, längliche Werkstück W wiederum den ersten Ringnutabschnitt 38 erreicht. Das längliche Werkstück W tritt dabei durch eine oder mehrere geeignete Öffnungen der Matrize 48 hindurch und verlässt als un-45 geformtes Produkt P dann die Vorrichtung über den hohlen Matrizenhalter 47.

Anstelle der dargestellten Ausführungsform gemäss Fig. 3 kann die Vorrichtung 30 auch von dem Prinzip gemäss Fig. 2 Gebrauch machen, wobei das längliche Produkt so P in der Weise kontinuierlich erzeugt wird, dass das längliche Werkstück W in der Ringnut am Innenumfang des äusseren Rotationsorgans vorwärtsbewegt und durch eine geeignete Extrusionsmatrize hindurchgetrieben wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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1. Verfahren zum kontinuierlichen Verformen eines länglichen Werkstücks unbegrenzter Länge zwecks Herstellung eines länglichen Erzeugnisses unbegrenzter Länge, bei dem das längliche Werkstück in einen ersten Abschnitt einer Ringnut eingeführt wird, welche in einer von zwei zusammenpassenden Flächen vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Oberflächen von der Aussenfläche (13; 23; 33) eines inneren Rotationsorgans (11; 21; 31) und der Innenfläche (14; 24; 34) eines äusseren Rotationsorgans (12; 22; 32) gebildet werden, dass die gegenseitige Lage der beiden Rotationsorgane (11; 12; 21,22; 31, 32) so gewählt ist, dass sich ihre zugeordneten Achsen (16,17; 26,27; 36, 37) unter einem solchen Winkel (a) schneiden, dass ein zweiter Abschnitt der Ringnut (15; 25; 35) von der passenden Fläche des ungenuteten Rotationsorgans bedeckt ist, während der erste Abschnitt der Ringnut ( 15; 25; 35) von der passenden Fläche des ungenuteten Rotationsorgans unbedeckt bleibt, und dass die beiden Rotationsorgane (11,12; 21,22; 31, 32) gleichzeitig um ihre zugeordneten Achsen (16 bzw. 17; 26 bzw. 27; 36 bzw. 37) in einer solchen Richtung rotieren, dass das längliche Werkstück (W) von dem ersten Ringnutabschnitt zu dem zweiten Ringnutabschnitt weiterbewegt und beim erneuten Erreichen des ersten Ringnutabschnittes in eine Verformungsvorrichtung unter Erzeugung des länglichen Erzeugnisses (P) unbegrenzter Länge hineinbewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenumfang des länglichen Werkstücks (W) vor dessen Einführen in den zweiten Ringnutabschnitt mit einem hydrostatischen Medium umkleidet wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenumfang des länglichen Werkstücks (W) nach dessen Vorrücken in den zweiten Ringnutabschnitt mit einem hydrostatischen Medium umkleidet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

(a) Ein inneres Rotationsorgan (11 ; 21 ; 31 ) mit einer Aussenfläche (13; 23; 33);

(b) ein äusseres Rotationsorgan (12; 22; 32;) mit einer Innenfläche (14; 24; 34), wobei die Innen- und Aussenflächen zusammenpassend ausgebildet sind und in einer dieser Flächen eine Ringnut (15; 25; 35) vorgesehen ist;

(c) Mittel (41 bis 46) zur Drehlagerung der beiden Rotationsorgane derart, dass eine Achse (16; 26; 36) des inneren Rotationsorgans eine Achse (17; 27; 37) des äusseren Rotationsorgans unter einem solchen Winkel (a) schneidet, dass ein erster Ringnutabschnitt (18) von der passenden Fläche des ungenuteten Rotationsorgans unbedeckt ist, während ein zweiter Ringnutabschnitt (19) von der passenden Fläche des ungenuteten Rotationsorgans bedeckt ist;

(d) in der Nähe des ersten Ringnutabschnitts angeordnete Mittel zum Zuführen des länglichen Werkstücks (W) unbegrenzter Länge in den ersten Ringnutabschnitt;

(e) Mittel zum gleichzeitigen Drehen der beiden Rotationsorgane um ihre zugeordneten Achsen in einer solchen Drehrichtung, dass das längliche Werkstück (W) von den Zuführungsmitteln in den zweiten Ringnutabschnitt vorbewegt wird, und

(f) eine im zweiten Ringnutabschnitt angeordnete Matrize (48) zum Aufnehmen und Verformen des im zweiten Ringnutabschnitt vorrückenden länglichen Werkstücks unter Herstellung des länglichen Erzeugnisses (P) unbegrenzter Länge.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (15; 35) in der Aussenfläche (13; 33) des inneren Rotationsorgans (11; 31) angebracht ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (25) in der Innenfläche (24) des äusseren Rotationsorgans (22) angebracht ist. •

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen- und Aussenflächen (14,13; 24,23; 34, 33) sphärisch ausgebildet sind und dass sich die Achsen (16, 17; 26,27; 36,37) der beiden Rotationsorgane (11, 12; 21,22; 31, 32) in einer Mittelebene der Aussenfläche (14; 24; 34) schneiden.