DE10145877C1 - Verfahren zum Strangpressen eines Hohlprofils od. dgl. Körpers aus einem Barren sowie Vorrichtung dafür - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Strangpressen eines Hohlprofils o. dgl. Körpers aus einem - in einer Rezipientenbohrung eines Aufnehmers geführten und mittels eines Pressstempels - einem Formgebungsquerschnitt eines Formwerkzeuges zugeführten Barren wird der Barrenwerkstoff mit der Oberfläche des Barrens in einer dem Formwerkzeug vorgeordneten, sich in Pressrichtung (x) querschnittlich erweiternden Kammer (78) mit zentralem Einlauf expandiert und die Oberfläche auseinandergerissen. Dafür wird eine Vorrichtung mit einem Rezipienten oder Aufnehmer sowie einem Formwerkzeug eingesetzt; zwischen diesen wird von der Werkzeugeinlaufseite dem Formwerkzeug in Pressrichtung zumindest ein scheibenartiges Vorsatzwerkzeug (80) mit einem etwa mittigen Einlauf (E) vorgeordnet, das jene sich in Pressrichtung (x) erweiternde Kammer (78) enthält, in deren Querschnitt die Pressrichtung (x) querende, Strömungshindernisse bildende Armansätze (88) o. dgl. Elemente einragen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strangpressen eines Hohlprofils od. dgl. Körpers aus einem Barren, der in einer Rezipientenbohrung eines Aufnehmers geführt und mittels eines Pressstempels in Pressrichtung einem Formge­ bungsquerschnitt eines Formwerkzeuges zugeführt wird; der Barrenwerkstoff wird unter Druck in einen Einlauf des Form­ werkzeuges eingebracht und dabei entstehende duktile Masse in Pressrichtung dem Formgebungsquerschnitt zugeführt. Zu­ dem erfasst die Erfindung eine für dieses Verfahren beson­ ders geeignete Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 4.

Der DE 198 42 291 A1 der Anmelderin ist zu entnehmen, dass beim Strangpressen der duktil gewordene Werkstoff eines - im Metallbereich etwa aus Bunt-, Sintermetallen oder Stahl, aber insbesondere aus einer Aluminiumlegierung vorgeformten - erwärmten Gussbarrens oder Walzstababschnittes von einem Stempel - oder beim hydrostatischen Strangpressen mittels einer Flüssigkeit - aus einem Rezipienten durch einen oder mehrere Formquerschnitte eines die Pressrichtung querenden Formwerkzeuges gepresst wird. Beim direkten oder Vorwärtsstrangpressen bewegt sich der Stempel in Richtung des Ablaufes des entstehenden Profils auf den Formquerschnitt zu, beim indirekten oder Rückwärts-Strang­ pressen wird der Werkstoff gegen die Stempelrichtung durch ein Werkzeug gedrückt, das am hohlen Stempel festgelegt ist.

Zur Erzeugung von Hohlprofilen werden für den Strangpress­ vorgang sog. Hohlprofilwerkzeuge mit Matrizenplatte einge­ setzt, wie sie beispielsweise die DE 24 46 308 A1 offen­ bart. Die Matrizenplatte ist zur Formgebung der Profil­ außenkontur in einen Dornteil integriert. In letzterem ist ein Dorn - bei Mehrkammerprofilen sind es mehrere Dorne - zur Formgebung der werdenden Innenkontur so festgelegt, dass der Dorn in die Matrizenplatte hinein und bis über deren formgebenden Bereich hinaus ragt. Bei diesem Verfah­ ren wird der duktile Werkstoff über Einläufe so in das Presswerkzeug geleitet, dass die Teilstränge der einzelnen Einläufe unter Dorntragarmen - in einer Schweisskammer - wieder zusammenfließen und miteinander verschweißen. Beim weiteren Pressvorgang fließt der Werkstoff bzw. die Alumi­ niumlegierung an dem Dorn und dem Matrizendurchbruch vorbei und nimmt dabei die vorgesehene Gestalt des Hohlprofils an. Die Einläufe sind stets außen um den Profilhohlraum - oder deren mehrere - herum angeordnet; die Aluminiumlegierung wird dem formgebenden Bereich des Werkzeuges von außen und vor allem über mehrere Einläufe zugeführt. Sollten im Falle von Mehrkammerhohlprofilen Hohlprofilinnenbereiche von außen nicht ausreichend gespeist werden können, werden auch Materialeinläufe zur Speisung zusätzlich im Innenbereich des Hohlprofils vorgesehen. Stets sind die Haupteinläufe um die Außenkontur des Profilhohlraumes angeordnet.

Die Größe eines herstellbaren Hohlprofiles - sein maximal möglicher Umkreisdurchmesser - ist dabei durch den Rezi­ pientendurchmesser und die Größe der außen um den Hohlraum angeordneten Einläufe sowie die Tragfähigkeit der erwähnten Dorntragarme begrenzt.

Im allgemeinen ist bei marktüblichen Strangpressen die mit diesen herstellbare Profilgröße durch die Pressengröße, den verwendeten Rezipientendurchmesser und die Werkzeugtragfä­ higkeit begrenzt. Mit der Dimensionierung letzterer bei Großhohlprofilen mit großer Dornfläche beschäftigen sich die erwähnte DE 24 46 308 A1 sowie die DE 28 12 690 A1 der Anmelderin. Auch die Güte der Pressnähte wird durch das Einfließen der Pressbolzenrandzone in die Außeneinläufe im Strangpresswerkzeug beeinflusst mit der möglichen Folge, zum Abdrehen des Pressbolzens vor dessen Einsatz gezwungen zu sein. Desweiteren wird die Formgebungsfähigkeit und Le­ bensdauer der Strangpresswerkzeuge durch die hohe Belastung der Werkzeugdornfläche und den durch diese hohe Belastung verursachten Kriechvorgang sowie die Durchbiegung erheblich vermindert.

Zu beachten ist auch, dass Metallbarren, insbesondere solche aus Aluminiumlegierungen, mit Verunreinigung - bei­ spielsweise Schmierstoffresten - sowie mit einer Oxid­ schicht überzogen sind. Vor allem die Oxidpartikel an der Barrenstirn haben sich als äußerst schädlich für das Gefüge des entstehenden Profils erwiesen; die durch sie entste­ hende Zone mit verunreinigenden Einschlüssen - auch als Querpressnaht bezeichnet - ist in Abhängigkeit von Profil­ form und Pressgeschwindigkeit verhältnismäßig lang und zwingt bei zunehmenden Qualitätsanforderungen dazu, immer längere Profilabschnitte als Abfall aus dem entstehenden Strang herauszunehmen mit allen sich daraus ergebenden Folgen abnehmender Wirtschaftlichkeit bei schrumpfendem Profilausstoß; wird der neue Barren verpresst, entsteht zwischen diesem sowie dem in den Einläufen des Werkzeuges verbliebenen Metall jene Querpressnaht. Diese ist im ausge­ pressten Profilstrang zungenförmig wieder zu finden. Die Güte der Querpressnaht ist von der Werkzeugauslegung und der "sauberen" Arbeitsweise beim Strangpressen abhängig, im Profilstrang aber nicht messbar, ohne diesen zu zerstören. Deshalb wird bei Profilen, die mechanisch beansprucht werden, der mehr oder weniger lange Querpressnahtbereich aus dem ausgepressten Profilstrang herausgeschnitten.

Um die beim Strangpressen insbesondere von Aluminiumlegie­ rungen auftretenden Verunreinigungsbereiche - die oben ge­ nannten Querpressnähte - am Übergang zweier benachbarter Blöcke oder Barren zu mindern, wurde durch die DE 196 05 885 A1 der Anmelderin vorgeschlagen, vor Eintritt des vor­ deren Barrenendes in den Formquerschnitt diesen Barren in Pressrichtung um ein geringes Kragmaß aus dem Aufnehmer zu schieben, einen dabei entstehenden scheibenartigen Ab­ schnitt jenes freien Barrenendes abzuscheren und zu entfer­ nen sowie letzteres anschließend an den Formquerschnitt bzw. das hintere Ende des zuvor verpressten Bolzens zu bringen. Durch das Entfernen dieses Frontabschnitts wird auch dessen Oxidhaut od. dgl. Verunreinigung beseitigt, so dass - ein schnelles Anschlagen der nun nahezu jungfräu­ lichen Barrenstirn am Werkzeug vorausgesetzt - Verunreini­ gungen durch Oxidpartikel dieser Barrenstirn zu vermindern sowie das Entstehen längerer Abfallabschnitte in einem Pro­ filstrang nach Möglichkeit hintanzuhalten.

Um nun die Zeitspanne zwischen Schervorgang und Beginn des Weiterpressens zu vermindern, soll das Entfernen der Bar­ renstirn etwa zeitglich mit dem üblichen Abscheren des Pressrestes vom Werkzeug erfolgen. Von diesem soll der Aufnehmer am Ende eines Pressvorganges axial weg bewegt werden; sind ihre benachbarten Stirnflächen zueinander fixiert, kann der Schervorgang für Pressrest und Barren be­ ginnen. Die beiden gescherten Oberflächen werden bereits nach etwas mehr als zehn Sekunden während des Pressvorgan­ ges zusammengefügt. Das heisst, die Scheroberflächen oxi­ dieren minimal, und es werden weitestgehend jungfräuliche Materialoberflächen in der Querpressnaht vereint als Vor­ aussetzung für das Erzeugen guter Querpressnähte.

Die Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend erörterten Verfahrens bietet ein Schermesser mit zwei in Abstand zu­ einander verlaufenden Scherklingen an, die gleichzeitig in einer radialen Bewegungsbahn über die Mündung der Rezi­ pientenbohrung und die Heckfläche des Werkzeuges geführt werden.

Es hat sich nun aber gezeigt, dass die Scheroberflächen - beispielsweise durch zunehmendes Anhaften kleinster Alumi­ niumreste am Schermesser - eine undefinierte Rauigkeit aufweisen. Beim Aufeinanderpressen der Scheroberflächen kann dabei in den Tälern der Riefen Luft eingeschlossen werden, die verhindert, dass jungfräuliche Flächen zusam­ mentreffen und über die gesamte Querpressnahtkontaktfläche eine gute Verschweißung stattfinden kann.

In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, herstellbare Profilweiten von der Pressengeo­ metrie möglichst weitgehend unabhängig werden zu lassen. Zudem sollen beim Strangpressen insbesondere von Aluminium­ legierungen auftretende Verunreinigungsbereiche unterbunden sowie verhindert werden, dass mit kleiner werdenden Ver­ pressungsverhältnissen und steigenden Wanddicken die Quer­ pressnahtgüte abnimmt.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre der unabhängigen Patentansprüche; die Unteransprüche geben günstige Ausge­ staltungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschrei­ bung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.

Erfindungsgemäß wird der Barrenwerkstoff mit der Oberfläche des Barrens in einer dem Formwerkzeug vorgeordneten, sich in Pressrichtung querschnittlich erweiternden Kammer mit zentralem Einlauf expandiert und dabei die Oberfläche aus­ einandergerissen. Das Pressgut gelangt also vor der Ein­ lauföffnung des Werkzeuges in eine das duktile Pressgut aufschließende Vorkammer; oxidierte oder mit Luft beauf­ schlagte Teile der Oberfläche werden vorteilhafterweise auseinandergerissen sowie jungfräuliche Oberflächenanteile zur Diffusion und Verschweißung geführt.

Im Rahmen der Erfindung liegt eine Strangpressvorrichtung - mit einem Rezipienten oder Aufnehmer für einen Barren, welch letzterer mittels eines Pressstempels in Pressrich­ tung dem Formgebungsquerschnitt eines Formwerkzeuges zuge­ führt wird -, bei der von der Werkzeugeinlaufseite dem Formwerkzeug in Pressrichtung zumindest ein - bevorzugt scheibenartiges - Vorsatzwerkzeug mit einem etwa mittigen Einlauf vorgeordnet ist, das eine sich in Pressrichtung er­ weiternde Kammer anbietet, in deren Querschnitt die Press­ richtung querende, ein Strömungshindernis bildende - be­ vorzugt als Armansätze ausgebildete - Elemente einragen; erfindungsgemäß sollen unter den Elementen bzw. Armansätzen Schweisskammern für einen gleichförmigen Materialfluss angeordnet sein.

Zudem hat es sich als günstig erwiesen, die Elemente bzw. Armansätze von einer sich in Pressrichtung trichterartig erweiternden Kammerwandung abragen zu lassen, d. h. sie be­ vorzugt mit der Kammerwandung einstückig herzustellen.

Diese Elemente oder Armansätze erzeugen im Materialstrom eine Verwirbelung, wirken also in der Art eines relativ zum Materialstrom bewegten Quirls. Zur Erhöhung der Wirkung dieses Quirls soll sich der Längs- und/oder der Querschnitt des - zur Mittelachse des Werkzeuges geneigte - Armansatzes von der Kammerwandung weg verjüngen sowie mit seinem freien Ende zur Mittelachse des Werkzeuges hin gerichtet sein.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, das Element bzw. den Armansatz als - in Pressrichtung gesehen - flache Rippe auszubilden, bei welcher der Abstand der bei­ den Flankenwände voneinander zum freien Ende des Elementes bzw. des Armansatzes hin abnimmt. Dabei soll die Front­ fläche des Elementes bzw. Armansatzes in Pressrichtung zur Mittelachse des Werkzeuges hin geneigt sein.

Die freien Enden jeweils zweier in die Kammer einragender Elemente bzw. Armansätze sollen in diametralem Abstand zu­ einander stehen, die freien Enden mehrerer Elemente bzw. Armansätze der Kammer eine Kreiskontur um die Mittelachse des Werkzeuges bestimmen. Die Armansätze begrenzen zwischen sich zwei radiale Spalträume.

Bei einer besonderen Ausgestaltung sind erfindungsgemäß die freien Enden zumindest einiger der Elemente bzw. Armansätze mit einer die Pressrichtung querenden Prallplatte verbun­ den, d. h. die radialen Spalträume zwischen den Armansätzen sind zur Mittelachse hin durch den Umfang dieser Prall­ platte begrenzt.

Eine andere Formgebung der Armansätze enthält seitliche rippenartige Anformungen, die von den Armansätzen abragen. Diese rippenartigen Anformungen - bevorzugt jeweils eine an einer Seite des Armansatzes - dienen als zusätzliche Strömungshindernisse und können gegebenenfalls eine um die Mittelachse des Werkzeuges gelegte Kreiskontur bestimmen; der Durchmesser dieser Kreiskontur entspricht bevorzugt etwa einem Drittel des größten Durchmessers der Kammer.

Eine weitere, den Wirbeleffekt erhöhende Formgebung an den Elementen bzw. Armansätzen ist jeweils ein gegen die Press­ richtung weisender, eingeformter Flachbereich, welcher durch einen endwärtigen Verbindungssteg mit der Prallplatte verbunden ist. Dieser Flachbereich beginnt auf dem Rücken des Armansatzes in Abstand zur Kammerwandung.

Die beschriebenen Armansätze sind - wie gesagt - an die sich trichterartig erweiternde Kammerwandung angeformt; an letztere schließt in Pressrichtung ein zylindrischer Ab­ schnitt an, der bevorzugt von der Innenfläche eines in das Vorsatzwerkzeug eingesetzten Begrenzungsringes gebildet wird und somit austauschbar gestaltet sein kann.

Dass die Werkzeugmittelachse Symmetrieachse für den Werk­ zeugquerschnitt - oder den Werkzeuglängsschnitt - ist, führt zu einer strömungstechnisch besonders günstigen Kam­ merform.

Die oben dargelegte Ausgestaltung der auch Quirlvorkammer genannten Kammer erlaubt wegen ihres engen Mitteneinlaufes das Herstellen von Profilen mit großen Umschlingungskreis­ durchmessern - insbesondere größeren als der Rezipien­ tendurchmesser -, dies auch aus Rezipienten für kleine Bolzendurchmesser mit hohen spezifischen Pressdrucken.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass das Pressgut stets aus der Bolzenmitte dem Formwerkzeug zugeführt wird. Pressgut aus dem verunreinigten Pressbolzenrandzonenbereich kann nicht in das Formwerkzeug einfließen; das Material des verunreinigten Randzonenbereiches wird im Pressrest gesammelt und dieser wird am Pressgangende abgeschert.

Besondere Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind:

• - Herstellung von Querpressnähten hoher Güte;
• - Herstellung von großen Profilen aus kleinen Rezipien­ ten;
• - Höhere Pressleistungen (Geschwindigkeiten) durch Nut­ zung kleiner Rezipienten- bzw. Bolzendurchmesser mit tieferen Presstemperaturen und hohen spezifischen Pressdrucken;
• - Erhöhung der Pressleistung und damit Reduktion der Her­ stellkosten.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 eine Schrägsicht auf einen Teil einer Strangpresse mit einem ho­ rizontal verlaufenden Pressstem­ pel;

Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 vergrö­ ßerten und geschnittenen Aus­ schnitt aus einer anderen Strangpresse;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen skizzenhaft dargestellten Auf­ nehmer der Strangpresse mit in Pressrichtung in Abstand vorge­ ordnetem Pressstempel und nach­ folgendem Formwerkzeug;

Fig. 4, 5 der Fig. 3 etwa entsprechende Wiedergaben von Pressstempel und Aufnehmer vor einem Formwerkzeug in unterschiedlichen Stellungen;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine andere Konzeption des Aufnehmers und des Formwerkzeuges;

Fig. 7 einen der Darstellung in Fig. 2 etwa entsprechenden Längsschnitt durch eine Ausgestaltung von Aufnehmer und Formwerkzeug mit zwischengeschaltetem sog. Vor­ satzwerkzeug;

Fig. 8, 10, 11 jeweils eine Frontansicht eines Vorsatzwerkzeuges;

Fig. 9 eine geschnittene Schrägsicht auf das Vorsatzwerkzeug der Fig. 8.

Eine Strangpresse 10 zum direkten Strangpressen von Profi­ len 12 weist gemäß Fig. 1 an einem Presszylinder 14 einen Pressstempel 16 auf, der in der Längsachse A einer einen Rezipienten oder Aufnehmer 18 durchsetzenden Bohrung 19 verläuft. Der Durchmesser einer Pressscheibe 17 an der freien Stirnfläche des Pressstempels 16 ist geringfügig kürzer als der freie Bohrungsdurchmesser einer sog. Rezi­ pientenbohrung, so dass der Pressstempel 16 in diese ein­ zutauchen vermag.

Der erwähnte freie Bohrungsdurchmesser d₁ wird in Fig. 3, 4 von der Innenfläche 20 einer in den Aufnehmer 18 bzw. des­ sen Bohrung 19 eingesetzten Rezipientenbüchse 21 begrenzt. Nachfolgend wird der Innenraum dieser Rezipientenbüchse 21 als Rezipientenbohrung 22 bezeichnet.

Der maximale Abstand zwischen einer stempelseitigen Rezi­ pientenfront 23 und der Pressscheibe 17 in - nicht darge­ stellter - Ruhelage des Pressstempels 16 ist so bemessen, dass der Rezipientenbohrung 22 ein bei 24 angedeuteter Block oder Barren aus Leichtmetall - insbesondere aus ei­ ner vorgewärmten Aluminiumlegierung - durch einen Lade­ schlitten 26 vorgesetzt und vom Pressstempel 16 in Press­ richtung x in die Rezipientenbohrung 22 eingeschoben werden kann.

Nahe einer dem Pressstempel 16 fernliegenden Rezipienten­ stirn 23 _a ruht in einem Matrizenhalter 28 an einem Quer­ haupt 30 eine plattenartige Matrize als Formwerkzeug 32. Dieser folgt in Fig. 1 - in Pressrichtung x - ein Aus­ tragskanal 34 des Querhauptes 30, durch den das in einem Formquerschnitt der Matrize 32 entstehende Profil 12 ent­ fernt wird. Oberhalb des Rezipienten 18 ist in Fig. 1 eine Hubeinrichtung 36 für ein Schermesser 38 mit zwei paralle­ len Scherklingen 39 zu erkennen, das radial zu einem - in Fig. 3 erkennbaren - Spalt 40 zwischen Aufnehmer 18 und Formwerkzeug 32 bewegbar vorgesehen ist.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist zwischen dem Rezi­ pienten 18 und der plattenartigen Matrize 32 ein Dornteil 33 zur Erzeugung einer Innenkontur eines entstehenden Pro­ fils 12 _a vorhanden. Der Matrizenplatte folgt in Pressrich­ tung x eine Druckplatte 42 in einem Druckplattenhalter 44. An jene Druckplatte 42 schließt ein Druckring 46 und an diesen ein Schleißring 48 im Querhaupt 30 an. Bei 50 ist eine Werkzeugaufnahme für den Matrizen- oder Werkzeughalter 28, den Druckplattenhalter 44 und den Druckring 46 ange­ deutet.

Am Ende eines Pressvorgangs findet sich am stempelfernen Ende der Rezipientenbohrung 22 an der dieser zugekehrten Werkzeugfläche ein sog. Pressrest 52, von dem sich die Pressscheibe 17 entfernt hat. Jene Werkzeugfläche bleibt dank eines vom Überstand h der Rezipientenbüchse 21 gebil­ deten Mündungskragens 54 in Abstand zur Rezipientenstirn 23 _a. Auch an der hinteren Rezipientenfront 23 umgibt die Rezipientenbohrung 22 ein Ringkragen 56 als Überstand der Rezipientenbüchse 21.

Beim Einschieben eines neuen Barrens 24 nähert sich das freie Barrenende dem Pressrest 52 einer beispielsweisen Dicke a von 80 mm. Der heckwärtige Barrenüberstand e be­ trägt höchstens 20 mm.

Nunmehr wird der Rezipient oder Aufnehmer 18 - wie in Fig. 5 beispielsweise um mehr als 450 mm - so weit zu­ rückgefahren, bis der Pressrest 52 frei steht. Der Barren 24 einer Gesamtlänge t ragt in einer Kraglänge von z. B. etwa 10 mm bis 60 mm über den Mündungskragen 54 der Rezi­ pientenbüchse 21 hinaus; der Barren 24 soll bei einem nach­ folgenden Schervorgang nicht durch das Schermesser 38 ver­ schoben werden können. Vor diesem Schervorgang wird der Aufnehmer 18 gegen die Pressrichtung x zurückgefahren, bis die hintere Werkzeugfläche des Formwerkzeuges bzw. der Ma­ trize 32 in einem Abstand zur Rezipientenstirn 23 _a steht. In dieser Stellung werden Aufnehmer 18 und Matrize 32 zeit­ weilig fixiert.

Durch Absenken einer in Fig. 1 angedeuteten Scherklinge des Schermessers 38 wird der Pressrest 52 oder eine - vom er­ wähnten Überstand der Kraglänge t des Barrens 24 bestimmte - Stirnscheibe des Barrens 24 - und damit dessen in Pressrichtung x weisende Stirnfläche 60 - entfernt; an dieser Barrenstirnfläche 60 hat sich vor den hier erörter­ ten Vorgängen eine Oxidschicht gebildet, deren Oxidpartikel bei Übernahme in das entstehende Profil 12, 12 _a, 70 störende Verunreinigungen erzeugen würden. Durch Entfernen der Stirnscheibe 58 mit der Barrenstirnfläche 60 entsteht eine oxidschichtfreie Barrenstirn.

Nach dem Schervorgang wird der Aufnehmer 18 wieder an die Matrize bzw. das Formwerkzeug 32 gefahren - der Pressvor­ gang kann von neuem beginnen.

In Fig. 6 ragt von der dem Pressstempel 16 fern liegenden Rezipientenstirn 23 _a in radialem Abstand zur Umfangskante der - hier ohne Rezipientenbüchse 21 verbleibenden - Boh­ rung 19 des Aufnehmers 18 _a ein Formkragen 62 axialer Länge h₁ mit radialer Oberfläche ab, der zur Längsachse A hin ge­ richtete Taschen 64 begrenzt. Diese sollen radial austre­ tende Presspartikel aufnehmen, welche störende Verunreini­ gungen enthalten können. Obwohl in der Zeichnung ein von der Rezipientenstirn 23 _a abragender ringförmiger Formkragen 62 dargestellt ist, kann diese Anformung bzw. ihre Oberflä­ che in weiteren Ausgestaltungen auch eine andere Form be­ sitzen. Ebenfalls trifft dies für eine Anformung an der hinteren Rezipientenfront 23 zu; in der Zeichnung umgibt die Rezipientenbohrung 19 ein - dort unmittelbar an deren Kante anschließender - Ringkragen 63.

In die Werkzeugeinlaufseite oder Matrizenstirn 31 des mehr­ teiligen Formwerkzeuges 32 ist eine flache Formmulde 66 ei­ nes beispielsweise der Rezipientenbohrung 19 etwa entspre­ chenden Umrisses eingebracht, an die ein in Pressrichtung x verlaufender Austragskanal 68 anschließt; durch diesen wird ein in einem Formgebungsquerschnitt 67 der Matrize 32 ent­ stehender Strang 70 als Profil ausgeschoben. Der Umriss der - ein mit dem Strang 70 verbundenes scheibenartiges Formstück 72 aufnehmenden - Formmulde 66 ist so gewählt, dass sie alle in Pressrichtung x verlaufenden, aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht dargestellten Einläufe des Werkzeuges 32 erfasst.

Während des Pressvorganges wird aus dem durch das Formwerk­ zeug 32 gedrückten Bolzen oder Barren 24 jener von dem scheibenartigen Formstück 72 ausgehende Strang 70 erzeugt; das Formstück 72 bildet sich in der oben beschriebenen Formmulde 66 der Matrize 32 und ist einstückig mit dem er­ wähnten von der Werkzeugeinlaufseite 31 gegen die Press­ richtung x abstehenden Pressrest 52 der Dicke a; dieser entsteht beim Pressvorgang im stempelfreien Stirnendbereich der Rezipientenbohrung 19, wenn der Aufnehmer 18 gegen die Pressrichtung x zurückgefahren wird. Die radial verlaufende Oberfläche des Formkragens 62 an der Rezipientenstirn 23 _a steht dann als zu dieser parallele Anschlagstirn in Abstand zur Werkzeugeinlaufseite oder Matrizenstirn 31. In dieser Stellung werden Aufnehmer 18 und Matrize 32 zeitweilig fixiert, um einen nachfolgenden Schervorgang zu ermög­ lichen. Dem Pressrest 52 wird ein neuer Bolzen oder Barren 24 vorgesetzt, und die einander zuzuordnenden Oberflächen des Barrens 24 und des Pressrestes 52 werden abgeschert, um in deren Bereich die Güte des Stranges 70 zu verbessern. Zwischen dem in den Einläufen des Formwerkzeuges 32 verbliebenen Metall und dem neuen Barren 24 entsteht eine sog. Querpressnaht.

Dazu werden durch Absenken der beiden in Fig. 1 angedeute­ ten Scherklingen 39 des Schermessers 38 gleichzeitig der Pressrest 52 und eine - von einem Überstand des Barrens 24 bestimmte - Stirnscheibe des Barrens 24 sowie damit dessen in Pressrichtung x weisende Stirnfläche 60 entfernt; an letzterer hat sich vor den hier erörterten Vorgängen eine Oxidschicht od. dgl. Verunreinigungen gebildet, deren Oxidpartikel bei Übernahme in den entstehenden Strang 70 dort die erwähnten Störungen in der Querpressnaht bilden würden.

Infolge des doppelten Schervorganges ist bei hohen Verpres­ sungsverhältnissen und kleineren Wanddicken die Güte der Querpressnaht so, dass diese im ausgepressten Profilstrang 70 verbleiben kann. Mit kleiner werdenden Verpressungsver­ hältnissen und steigenden Wanddicken nimmt die Querpress­ nahtgüte jedoch ab, weshalb dem Formwerkzeug 32 eine Kammer 78 in einem Vorsatzwerkzeug 80 vorgeordnet wird. Dessen Lage innerhalb der Strangpresse 10 ist Fig. 7 zu entnehmen.

Das tellerartige Vorsatzwerkzeug 80 des Durchmessers n von hier etwa 950 mm und der Höhe q von 270 mm zeigt Fig. 8 in Frontsicht. In die stempelferne Werkzeugstirn 82 als Ma­ trizenanlage ist ein Begrenzungsring 92 eingelassen, der mit seiner Innenfläche 93 eine kreisförmige Auslaufkontur K des Heckdurchmessers n₁ von hier etwa 475 mm bestimmt und dessen Höhe q₁ etwa der halben Werkzeughöhe q entspricht. An die Innenkante 94 dieses Begrenzungsringes 92 schließt eine - in einem Öffnungswinkel w von etwa 30° zur Werkzeugmittelachse M geneigte Kegelfläche 84 des Vorsatz­ werkzeuges 80 an, die eine - von einer einen Frontdurch­ messer n₂ bestimmenden Einlaufkontur begrenzte - Kammer 78 als sog. Mitteneinlauf kegelstumpfartiger Gestalt - mit der Werkzeugmittelachse M als Symmetrieachse - umgibt. Der Frontdurchmesser n₂ an der Frontfläche 86 des Vorsatzwerk­ zeuges 80 misst etwa 280 mm. Von der geneigten Kegel- oder Kammerwandfläche 84 stehen - in Winkelabständen w₁ ihrer Mittelachsen B von 60° - in Draufsicht radiale Armansätze 88 ab, deren Länge b in Draufsicht nach Fig. 8 etwa ein Drittel des Konturdurchmessers n₁ beträgt. Die Form dieser Armansätze 88 ist vor allem der Fig. 9 zu entnehmen; der nahezu rechteckige gestreckte Innenquerschnitt verjüngt sich von der Einlaufkontur E weg. Der Innenquerschnitt bildet eine Innenfläche 87 des Armansatzes 88, dessen Flankenflächen 89 etwa dreiecksförmig gestaltet sind. Der freie Diametralabstand z zwischen den freien Enden 90 zweier gegenüberliegender Armansätze 88 ist Durchmesser eines Kreises als geometrischer Ort aller dieser freien Enden 90.

Die Kammer 78 öffnet sich also trichterförmig in Pressrich­ tung x, so dass die erwähnte Querpressnahtoberfläche - während sie beim Pressvorgang die Kammer 78 durchwandert - expandiert und auseinandergerissen wird; oxidierte oder mit Luft beaufschlagte Teile der Querpressnahtoberfläche werden so auseinandergezogen, jungfräuliche Oberflächenanteile kommen zur Diffussion und Verschweißung zur Anlage.

Um die Querpessnahtoberfläche noch mehr auseinanderzurei­ ßen, ragen in den trichterförmig sich erweiternden Mate­ rialstrom die oben erwähnten Armansätze 88 ein, unter die­ sen Armansätzen 88 und vor dem eigentlichen Strangpress­ werkzeug sind genügend große - und zur Erreichung eines gleichförmigen Materialflusses dienende - Schweißkammern mit unterschiedlichen Höhen und Formen ausgebildet. Bei einer Ausgestaltung 80 _a des Vorsatzwerkzeuges nach Fig. 10 bestimmt der oben erwähnte kreisförmige geometrische Ort der freien Enden 90 der Armansätze 88 die Kontur einer scheibenartigen Prallplatte 96, an die schmale radiale Ver­ bindungsstege 98 der Armansätze 88 angeformt sind. Die Prallplatte 96 begrenzt mit den Armansätzen 88 und der Kam­ merwandung 84 radiale Öffnungen oder Spalträume 97 für den Materialfluss.

Die Verbindungsstege 98 gehen jeweils in einen - in Pressrichtung (x) weisenden - blattähnlichen Flachbereich 91 des Armansatzes 88 über, der in radialem Abstand f an der Innenfläche 93 des Begrenzungsringes 92 ansetzt und - wie beschrieben - an der Prallplatte 96 endet. Im Beispiel 80 _b der Fig. 11 ist beidseits des Flachbereiches 91 aus dem Armansatz 88 jeweils eine seitliche Rippe 99 herausgeformt; diese - hier zwölf - Rippen 99 liegen im dargestellten Beispiel zur Prallplatte 96 hin einer Kreiskontur K₁ an, deren Durchmesser d₂ etwa einem Drittel des Durchmessers n₁ der Auslaufkontur K entspricht.

Dank der beschriebenen Ausgestaltung der - auch Quirlvor­ kammer genannten - Kammer 78 des Werkzeuges 80, 80 _a, 80 _b mit ihrem engen Mitteneinlauf wird das Erzeugen von Profi­ len großen Umschlingungskreisdurchmessers ermöglicht, dies auch aus Rezipienten 18 für kleine Bohrungsdurchmesser mit hohem spezifischen Pressdruck.

Claims (30)

1. Verfahren zum Strangpressen eines Hohlprofils od. dgl. Körpers aus einem Barren, der in einer Rezipientenboh­ rung eines Aufnehmers geführt und mittels eines Pressstempels in Pressrichtung einem Formgebungsquer­ schnitt eines Formwerkzeuges zugeführt wird, wobei der Barrenwerkstoff unter Pressdruck in einen Einlauf des Formwerkzeuges eingebracht und die dabei entstehende duktile Masse in Pressrichtung dem Formgebungsquer­ schnitt zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Barrenwerkstoff mit der Oberfläche des Barrens in einer dem Formwerkzeug vorgeordneten, sich in Pressrichtung querschnittlich erweiternden Kammer mit zentralem Einlauf expandiert und die Oberfläche auseinandergerissen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass oxidierte oder mit Luft beaufschlagte Teile der Oberfläche auseinandergerissen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass jungfräuliche Oberflächenanteile zur Diffu­ sion und Verschweissung geführt werden.

4. Vorrichtung zum Strangpressen eines Hohlprofiles (12, 12 _a) od. dgl. Körpers aus einem Barren, der in einer Rezipientenbohrung (19) eines Rezipienten oder Auf­ nehmers (18) geführt und mittels eines Pressstempels (16) in Pressrichtung (x) einem Formgebungsquerschnitt (67) eines Formwerkzeuges (32, 32 _a, 32 _b) zugeführt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voraufgehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass von der Werkzeugeinlaufseite (62) dem Formwerkzeug (32, 32 _a, 32 _b)in Pressrichtung (x) zumindest ein Vorsatzwerkzeug (80) mit einem etwa mit­ tigen Einlauf (E) vorgeordnet ist, das eine sich in Pressrichtung (x) erweiternde Kammer (78) enthält, in deren Querschnitt die Pressrichtung (x) querende, ein Strömungshindernis bildende Elemente (88) einragen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsatzwerkzeug (80) scheibenartig gestaltet und die Lage seiner Kammer (78) bevorzugt durch die Werkzeugmittelachse (M) bestimmt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Elemente als die Pressrichtung (x) querende Armansätze (88) ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Elementen bzw. Arman­ sätzen (88) Schweisskammern für einen gleichförmigen Materialfluss angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente bzw. Armansätze (88) von einer sich in Pressrichtung (x) trichterartig erweiternden Kammerwandung (84) abragen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (n₂) der in Pressrichtung (x) vorderen Einlaufkontur (E) der Kam­ mer (78) etwa dem halben Durchmesser (n₁) der Auslauf­ kontur (K) der Kammer entspricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Elemente bzw. Armansätze (88) mit der Kammerwandung (84) einstückig sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Arman­ satzes (88) von der Kammerwandung (84) weg verjüngt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Armansatz (88) mit seinem freien Ende (90) zur Mittelachse (M) des Vorsatzwerk­ zeuges (80, 80 _a, 80 _b) hin gerichtet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Element bzw. der Armansatz (88) als flache Rippe ausgebildet ist, bei welcher der Abstand der beiden Flankenwände (89) voneinander zum freien Ende (90) des Elementes bzw. des Armansatzes (88) hin abnimmt (Fig. 8, 9).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontfläche (87) des Elementes bzw. Arman­ satzes (88) in Pressrichtung (x) zur Mittelachse (M) des Vorsatzwerkzeuges (80, 80 _a, 80 _b) hin geneigt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, dass die freien Enden (90) je­ weils zweier Elemente bzw. Armansätze (88) in diame­ tralem Abstand (z) zueinander stehen und die freien Enden mehrerer Elemente bzw. Armansätze eine Kreiskon­ tur um die Mittelachse (M) des Vorsatzwerkzeuges (80) bestimmen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 15, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Abstand (z) etwa dem halben Durch­ messer (n₂) der Einlaufkontur (E) entspricht.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, dass die freien Enden (90) der Elemente bzw. Armansätze (88) zumindest teilweise mit einer die Pressrichtung (x) querenden Prallplatte (96) verbunden sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente bzw. Armansätze (88) einerseits so­ wie die Kammerwandung (84) und die Prallplatte (96) anderseits radiale Spalträume (97) als Strömungsräume begrenzen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass von den Elementen bzw. Armansätzen (88) seitlich rippenartige Anformungen (94) abragen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch je­ weils eine rippenartige Anformung (99) an einer Seite des Armansatzes (88).

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die rippenartigen Anformungen (99) eine um die Mittelachse (M) des Werkzeuges (80 _b) gelegte Kreiskontur (K₁) bestimmen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d₁) der Kreiskontur (K₁) etwa einem Drittel des größten Durchmessers (n₁) der Kammer (78) entspricht.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Element bzw. der Armansatz (88) mit einem gegen die Pressrichtung (x) weisenden Flachbereich (91) versehen ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachbereich (91) durch einen endwärtigen Verbindungssteg (98) mit der Prallplatte (96) verbun­ den ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Ansatz des Flachbereiches (91) in Abstand (f) zur Kammerwandung (84) vorgesehen ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass an die sich trichterartig erwei­ ternde Kammerwandung (84) in Pressrichtung (x) ein zylindrischer Abschnitt (90) anschließt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Abschnitt von der Innenfläche (93) eines in das Vorsatzwerkzeug (80) eingesetzten Begrenzungsringes (92) gebildet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 27, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Durchmesser der Innenfläche (93) der Durchmesser (n₁) der Auslaufkontur (K) ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmittelachse (M) Sym­ metrieachse für den Werkzeuglängsschnitt ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmittelachse (M) Sym­ metrieachse für den Werkzeugquerschnitt ist.