DD297780A5

DD297780A5 - PROCESS FOR HYDROSTATIC EXTRUSION OF ALUMINUM AND ALUMINUM ALLOYS

Info

Publication number: DD297780A5
Application number: DD31053287A
Authority: DD
Inventors: Karl Kutzsche; Gottfried Schreiter; Friedrich Schade; Joachim Klose; Peter Kurze; Klaus Radending; Waldemar Krysmann; Manfred Polster
Original assignee: Mansfeld Komb. Wilhelm Pieck,Fi Fuer Ne-Metalle,De; Tu Karl-Marx-Stadt,De
Priority date: 1987-12-16
Filing date: 1987-12-16
Publication date: 1992-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hydrostatischen Strangpressen von Aluminium und Aluminiumlegierungen. Sie bezieht sich auf das hydrostatische Strangpressen von Aluminium bei hoeheren Temperaturen. Die Erfindung ist vor allem fuer die Aluminiumlegierungen anwendbar, die bisher dem hydrostatischen Strangpressen nicht zugaenglich waren. Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist der Einsatz eines Oxidschichtverbundes als Schmiermittel fuer das Strangpressen von Aluminium und Aluminiumlegierungen. Durch die Anwendung dieses Schmiermittels ist es moeglich, im Temperaturbereich von 523-673 K zu arbeiten.{hydrostatisches Strangpressen; Aluminium; Aluminiumlegierungen; Schmiermittel; Oxidschichtverbund; Temperaturbereich 523-673 K}The invention relates to a method for the hydrostatic extrusion of aluminum and aluminum alloys. It refers to the hydrostatic extrusion of aluminum at higher temperatures. The invention is particularly applicable to the aluminum alloys that were previously not accessible to hydrostatic extrusion. The essential feature of the invention is the use of an oxide layer composite as a lubricant for the extrusion of aluminum and aluminum alloys. By using this lubricant, it is possible to work in the temperature range of 523-673 K. {hydrostatic extrusion; Aluminum; Aluminum alloys; Lubricant; Oxidschichtverbund; Temperature range 523-673 K}

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hydraulischen Strangpressen von Aluminium und Aluminiumlegierungen. Die Erfindung ist vor allem für die Aluminiumlegierungen anwendbar, die bisher dem hydraulischen Strangpressen nicht zugänglich waren.The invention relates to a method for the hydraulic extrusion of aluminum and aluminum alloys. The invention is particularly applicable to the aluminum alloys that were previously inaccessible to hydraulic extrusion.

Characteristics of the known state of the art

Beim hydrostatischen Strangpressen eines Rohling in der Strangpresse von einem Druckmittel umgeben, welches auf den Rohling einen solchen Druck ausübt, daß das Rohlingsmaterial unter Bildung eines stangen-, rohr- oder drahtförmigen Produktes durch die Matrize der Presse herausgedrückt wird.In the hydrostatic extrusion of a blank in the extruder surrounded by a pressure medium which exerts on the blank such a pressure that the blank material is pushed out to form a rod, tube or wire-shaped product through the die of the press.

Der Stand der Technik zum hydrostatischen Strangpressen von Aluminum wird durch zwei Verfahrensvarianten bestimmt, das Kaltpressen und das Warmpressen.The state of the art for hydrostatic extrusion of aluminum is determined by two process variants, cold pressing and hot pressing.

Das hydrostatische Strangpressen bei Temperaturen bis 473 K ist für alle Metalle, die sich bei niedrigen Temperaturen hydrostatisch umformen lassen, gut geeignet. Als Schmiermittel wird Bienenwachs eingesetzt. Deshalb sind hier technologische Veränderungen oder der Einsatz eines anderen Schmiermittels nicht nötig (ASEA-Firmenschrift).Hydrostatic extrusion at temperatures up to 473 K is well suited for all metals that can be hydrostatically formed at low temperatures. As a lubricant beeswax is used. Therefore, here technological changes or the use of another lubricant is not necessary (ASEA company publication).

Erfolgt das Strangpressen bei erhöhten Temperaturen, d. h. > 473 K, wird auf den vorgewärmten Rohling ein Schmiermittel aufgetragen, um während des Pressens einen wirksam schmierenden Film zwischen dem Rohlingsmaterial und dem Formwerkzeug aufrechtzuerhalten.If the extrusion at elevated temperatures, d. H. > 473 K, a lubricant is applied to the preheated blank to maintain an effective lubricating film between the blank and the mold during pressing.

Nach DE-OS 2849867 werden zum Pressen bei erhöhter Temperatur als Schmiermittel Polyäthylenwachse mit einem Molekulargewicht von 2000 bis 15000, Fp 130°C eingesetzt. Die Anwendung von Polyäthylenwachsen soll zwar die hydrostatische Umformung von Metallen bei Temperaturen von mindestens 473, vorzugsweise 473-673 K ermöglichen.According to DE-OS 2849867 are used for pressing at elevated temperature as a lubricant polyethylene waxes having a molecular weight of 2000 to 15,000, mp 130 ° C. Although the use of polyethylene waxes to allow the hydrostatic transformation of metals at temperatures of at least 473, preferably 473-673 K.

Bei der praktischen Nacharbeitung des in DE-OS 2849867 beschriebenen Verfahrens ergab sich ein maximal nutzbarer Temperaturbereich von 473-573 K. Bei Temperaturen > 573 K ist das Schmiermittel wegen Überschreitung der Temperaturbeständigkeit nicht mehr funktionswirksam.In the practical reworking of the process described in DE-OS 2849867, a maximum usable temperature range of 473-573 K resulted. At temperatures> 573 K, the lubricant is no longer effective because of exceeding the temperature resistance.

Auch das Auftragen des Schmiermittels, 15 Gewichtsteile Polyäthylenwachs in 85 Gewichtsteile Testbenzin gelöst, das auf 120°C erwärmt wird, bereitet erhebliche Schwierigkeiten, die nicht nur in der Einhaltung der Bestimmungen des Brand- und Gesundheitsschutzes begründet sind, sondern auch bei der Handhabung des Rohlings liegen, da der Schmiermittslfilm nicht verletzt werden darf. Das würde zu unbefriedigenden Oberflächenqualitäten beim Endprodukt führen, weil das Werkzeug sich in der nicht mit Schmiermittel benetzten Oberfläche festfrißt.Also, the application of the lubricant, 15 parts by weight of polyethylene wax dissolved in 85 parts by weight of white spirit, which is heated to 120 ° C, presents considerable difficulties, which are not only in compliance with the provisions of fire and health protection justified, but also in the handling of the blank lie, since the Schmiermittslfilm must not be injured. This would lead to unsatisfactory surface qualities in the end product because the tool will seize into the non-lubricated surface.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist das hydrostatische Strangpressen von Aluminium und Aluminiumlegierungen, dabei soll sich das stranggepreßte Halbzeug durch eine wesentlich verbesserte Oberflächenqualität auszeichnen.The aim of the invention is the hydrostatic extrusion of aluminum and aluminum alloys, while the extruded semi-finished product should be characterized by a significantly improved surface quality.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schmiermittel für das hydrostatische Strangpressen von Aluminium und Aluminiumlegierungen zu entwickeln, das das Warmpressen bei Temperatuten > 573K ermöglicht und anwendungsfreundlich ist.The invention has for its object to develop a lubricant for the hydrostatic extrusion of aluminum and aluminum alloys, which allows hot pressing at temperatures> 573K and is easy to use.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsbolzen vor dum hydrostatischen Stragpressen ein im Plasma erzeugter Oxidschichtverbund gleichmäßig aufgebracht wird. Der Oxidschichtverbund besteht aus einer metallseitig dichten kristallinen Oxidschicht und ein oder mehreren stark porösen und teilkristallinen phosphathaltigen Oxidschichten. Die Herstellung des Oxidschichtverbundes erfolgt so, daß das Plasma an der anodisch gepolten Oberfläche des Aluminium-Rohlings in einem wäßrigen Elektrolyten, einer gesättigten Ca(H₂PO₄)2-Lösung, im Temperaturbereich von 303-353 K mittels Impulsspannung mit Spannungsspitzen von 200-300V ausgebildet wird.According to the invention the object is achieved in that a plasma-produced oxide layer composite is applied evenly to the aluminum or aluminum alloy before dum hydrostatic impact presses. The oxide layer composite consists of a metal-side dense crystalline oxide layer and one or more strongly porous and partially crystalline phosphate-containing oxide layers. The production of the oxide layer composite is carried out so that the plasma on the anodically poled surface of the aluminum blank in an aqueous electrolyte, a saturated Ca (H ₂ PO ₄ ) 2 solution, in the temperature range of 303-353 K by means of pulse voltage with voltage peaks of 200 -300V is formed.

Der Oxidschichtverbund wirkt nicht nur als Schmiermittel, sondern dient auch gleichzeitig als Schmiermittelträger zur Aufnahme von zusätzlichen Schmiermitteln. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet as auch während der Herstellung des Oxidscblchtverbundes gleichzeitig Schmiermittel, x, B. Bornitrid, in den Verbund einzuarbeiten.The oxide layer composite not only acts as a lubricant, but also serves as a lubricant carrier for the absorption of additional lubricants. The process according to the invention also allows lubricant, x, B. boron nitride, to be simultaneously incorporated into the composite during the production of the oxide composite.

Es war nicht zu vermuten, daß mit dem orfindungsgemäß aufgetragenen Oxidschichtverbund ein Schmiermittel gefunden wurde, das es ermöglicht, Aluminium und Aluminiumlegierungen bei Temperaturen > 523-673 K im hydrostatischen Stranflpreßvert'ahran bei sehr guter Oberflächenqualität des Endproduktes zu verarbeiten.It could not be assumed that a lubricant was found with the orally applied oxide layer composite, which makes it possible to process aluminum and aluminum alloys at temperatures> 523-673 K in the hydrostatic Stranflpreßvert'ahran with very good surface quality of the final product.

Außerdem ist es möglich, Aluminiumlegierungen auf der hydrostatischen Strangpresse zu verarbeiten, die diesem Verfahren bisher nur begrenzt zugänglich waren, d.h. naturharte oder aushärtbare Aluminiumlegierungen. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt es, den Preßgrad zu steigern. Das ist ein besonderer Vorteil des Verfahrens.In addition, it is possible to process aluminum alloys on the hydrostatic extruder which have hitherto had limited access to this process, i. naturally hard or curable aluminum alloys. The use of the method according to the invention makes it possible to increase the degree of compression. This is a particular advantage of the process.

Eine weitere vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Oxidschichtverbund nach dem hydrostatischen Strangpressen noch auf dem Aluminiumhalbzeug vorhanden ist und die Weiterverarbeitung erleichtert.A further advantageous effect of the method according to the invention is that the oxide layer composite after the hydrostatic extrusion is still present on the aluminum semi-finished product and facilitates further processing.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung wird nachstehend an 2 Beispielen erläutert:The invention is explained below with 2 examples:

example 1

Preßbolzen aus Al 99,5 mit einem Außendurchmesser von 80mm werden anodisch gepolt und in einem gesättigten wäßrigen 49g/l Ca(H₂PO₄Ij enthaltenden Elektrolyten bei 335 K mit gepulster Gleichspannung von 100Hz und Spannungsspitzen von 280 V bei einer mittleren Stromdichte von 0,15 A/cm² beschichtet. Die Beschichtung ist beendet, wenn die Stromdichte auf 0,01 A/cm² abgefallen ist.Al 99.5 extruded bolts with an outer diameter of 80 mm are poled anodically and in a saturated aqueous 49 g / l Ca (H ₂ PO ₄ Ij containing electrolyte at 335 K with pulsed DC voltage of 100 Hz and voltage peaks of 280 V at an average current density of 0 , 15 A / cm ^2. The coating is finished when the current density has dropped to 0.01 A / cm ² .

Vor dem hydrostatischen Strangpressen werden die Bolzen auf 573 K induktiv vorgewärmt und mit einer zusätzlichen Beschichtung aus Bienenwachs/Graphit-Gemisch versehen und danach auf die Preßtemperatur von 603-623 K nachgewärmt.Before the hydrostatic extrusion, the bolts are inductively preheated to 573 K and provided with an additional coating of beeswax / graphite mixture and then reheated to the pressing temperature of 603-623 K.

Dia Bolzen werden dann auf einer hydrostatischen Strangpresse zu Draht mit einem Durchmesser von 10mm verpreßt. Bei dem damit vorliegenden Preßverhältnis R = 64 wird eine Strangaustrittsgeschwindigkeit von 46m/min erreicht. Bei gleichermaßen guter Oberflächenqualität bewirkt die zusätzliche Schmierung mit dem Bienenwachs/Graphit-Gemisch eine Reduzierung des Anpreßdruckes um 3-5%.Dia bolts are then pressed on a hydrostatic extruder to wire with a diameter of 10mm. In the thus existing pressing ratio R = 64, a strand exit speed of 46 m / min is achieved. With equally good surface quality, the additional lubrication with beeswax / graphite mixture reduces the contact pressure by 3-5%.

Example 2

Preßbolzen aus AIMg3 oder AIMg6 erhalten einen Oxidschichtverbund gemäß Beispiel 1. Die Preßbolzen werden mit einer Temperatur von 603-633 K auf einer hydrostatischen Strangpresse zu Draht verpreßt. Es sind Preßverhältnisse bis R = 400 erreichbar. Die Beschichtung ermöglicht in diesem Temperaturbereich eine sehr gute Strangoberflächenqualität.Press bolts made of AIMg3 or AIMg6 are given an oxide layer composite according to Example 1. The press studs are pressed into wire at a temperature of 603-633 K on a hydrostatic extruder. Pressing ratios up to R = 400 can be achieved. The coating enables a very good strand surface quality in this temperature range.

Somit können mit dem Oxidschichtverbund als Schmiermittel im Temperaturbereich von 330-360⁰C qualitative einwandfreie Stränge aus Aluminium-Legierungen mit hohen Preßverhältnissen hergestellt werden, womit eine rationelle Umsetzung der verfügbaren Preßkraft der Strangpreßanlage verbunden ist. Mit bisher bekannten Schmiermitteln war dieser Temperaturbereich nicht nutzbar.Thus, with the oxide layer composite as a lubricant in the temperature range of 330-360 ⁰ C qualitative flawless strands of aluminum alloys can be made with high compression ratios, whereby a rational implementation of the available compressive force of the extrusion is connected. With previously known lubricants of this temperature range was not available.

Claims

1. A method for hydrostatic extrusion of aluminum and aluminum alloys, characterized in that bolts made of aluminum alloys prior to the hydrostatic Strangprozessen with a plasma-generated oxide layer composite, consisting of a metallically dense oxide layer and one or more highly porous and partially crystalline phosphate-containing active oxide layers uniformly coated and then be extruded at temperatures 523-673 K.

2. The method according to claim 1, characterized in that the oxide layer composite by the plasma on the anodically poled surface of the aluminum bolt in an aqueous Ca (HaPO ₄ J ₂ saturated electrolyte at a temperature of 333-353 K by means of pulse voltage, with voltage peaks of 200-300 V, is produced.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that in addition to the active oxide layer lubricants are incorporated.