DE102015216904B4 - Verfahren, Matrize und Anlage zur Herstellung von Strangpressprofilen aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen, sowie hiermit hergestelltes Hohlprofil - Google Patents

Verfahren, Matrize und Anlage zur Herstellung von Strangpressprofilen aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen, sowie hiermit hergestelltes Hohlprofil Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen (M1, M2) bestehenden Strangpressprofils (300), bei dem auf einer Strangpressanlage ein aus mehreren Teilblöcken (110, 120) unterschiedlicher Metallwerkstoffe (M1, M2) zusammengesetzter Block (100) durch eine formgebende Matrize (200) gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung eines gleichmäßigen Materialflusses der verschiedenen Metallwerkstoffe (M1, M2) die Teilblöcke (110, 120) beim Strangpressen unterschiedliche Temperaturen (T1, T2) aufweisen und die Matrize (200) im Inneren mit zusätzlichen Gleitflächenabschnitten (235) ausgebildet ist, mit denen beim Strangpressen voreilende Strangteile gezielt gebremst werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen bestehenden Strangpressprofils.
  • Aus dem Stand der Technik sind Strangpressprofile mit bereichsweise unterschiedlichen Eigenschaften bekannt. Die verschiedenen Bereiche weisen bspw. unterschiedliche Festigkeiten, Risszähigkeiten und/oder Korrosionsbeständigkeiten auf. In der DE 10 2005 015 880 A1 wird u. a. die Herstellung eines Strangpressprofils aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen beschrieben, bei dem ein aus zwei Aluminiumlegierungen gebildeter Pressling (Block) durch eine Düse (Matrize) gedrückt wird, deren Öffnungsgeometrie in etwa der Querschnittsgeometrie des herzustellenden Profils entspricht. Infolge des innerhalb der Düse herrschenden hohen Drucks ergibt sich beim entstehenden Profil eine feste Verbindung zwischen den Legierungsbereichen.
  • Die nächstliegende DE 10 2014 109 764 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils durch Verbundstrangpressen eines strangpressbaren Basismaterials zusammen mit oder unter Hinzufügung von einem Zusatzmaterial, wobei das metallische Bauteil als stranggepresstes Verbundbauteil in einem Strangpressvorgang hergestellt wird und dabei unter Nutzung der durch das Strangpressen auftretenden Umformwärme das Zusatzmaterial mit dem Basismaterial verbunden wird.
  • Zum Stand der Technik wird ergänzend auch noch auf die DE 1 046 552 A , US 2,023,498 A , DE 82 22 460 U1 und US 5,056,209 A hingewiesen.
  • Beim Strangpressen eines aus unterschiedlichen Metallen gebildeten Blocks kommt es in der Matrize zu einem ungleichmäßigen Materialfluss der unterschiedlichen Werkstoffe, so dass das entstehende Strangpressprofil Fehler aufweist. Bspw. führen voreilende und nachlaufende Strangteile zu einer Strangkrümmung, einer Faltenbildung und/oder einer minderen Verbindungsqualität.
  • Die Erfindung will hier Abhilfe leisten.
  • Dies gelingt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen.
  • Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen bestehenden Strangpressprofils, wobei auf einer im Wesentlichen konventionellen Strangpressanlage ein aus mehreren Teilblöcken unterschiedlicher Metallwerkstoffe zusammengesetzter Block durch eine formgebende Matrize gedrückt wird und wobei der Öffnungsquerschnitt der Matrize in etwa der Querschnittsgeometrie des herzustellenden Strangpressprofils entspricht, sieht vor, dass die den Block bildenden Teilblöcke beim Strangpressen unterschiedliche Temperaturen aufweisen und dass die Matrize im Inneren mit zusätzlichen Gleitflächenabschnitten ausgebildet ist, mit denen beim Strangpressen voreilende Strangteile gezielt gebremst werden.
  • Die einen Block bzw. Pressling bildenden Teilblöcke sind aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen gebildet. Ein solcher Block kann auch als Hybridblock bezeichnet werden. Bspw. handelt es sich um eine Kombination verschiedener Aluminiumlegierungen, z. B. aus der 5000er, 6000er und/oder 7000er Legierungsgruppe (gemäß dem International Alloy Designation System). Ebenso kann es sich um eine Kombination verschiedener Magnesiumlegierungen oder um eine Kombination aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen handeln. Ferner sind bspw. auch Kombinationen aus Aluminiumlegierungen und Kupferlegierungen denkbar.
  • Das herzustellende und originär aus mehreren Metallwerkstoffen gebildete Strangpressprofil, wobei ein solches Strangpressprofil auch als Hybridprofil bezeichnet werden kann, kann gezielt auf seine spätere Verwendung, bspw. als Rahmenteil in einer Kraftfahrzeugkarosserie, eingestellt werden. Die 5000er Aluminiumlegierungen sind gut schweißbar, die 6000er Aluminiumlegierungen haben gute Korrosionseigenschaften und die 7000er Aluminiumlegierungen weisen hohe Festigkeiten auf. Ein aus Legierungen dieser drei Legierungsgruppen erzeugtes Strangpressprofil weist demnach Bereiche mit entsprechend unterschiedlichen Eigenschaften auf. Im Übrigen ist auch eine Gewichtsoptimierung erreichbar.
  • Durch die unterschiedlichen Temperaturen wird auf das Verformungsverhalten der verschiedenen Metallwerkstoffe Einfluss genommen, um dadurch bspw. am Öffnungsquerschnitt der Matrize einen gleichmäßigen Materialfluss der verschiedenen Metallwerkstoffe, die intrinsisch unterschiedliche Verformungseigenschaften aufweisen, zu erzielen. Die optimalen Temperaturen können durch Versuche oder Simulationen ermittelt werden. Bei einer Kombination aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen können die Aluminiumteilblöcke bspw. auf eine Temperatur von ca. 300 °C und die Magnesiumblöcke auf eine Temperatur von ca. 350 °C erwärmt werden.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen bestehenden Teilblöcke unterschiedlich vorgewärmt und erst danach zu einem Block zusammengesetzt werden, welcher sodann in den Aufnehmer der Strangpressanlage eingelegt wird. D. h, die Teilblöcke werden erst erwärmt und dann zum Block gefügt. Die Teilblöcke können dabei, bezüglich der Strangpressrichtung, sowohl nebeneinander als auch hintereinander zusammengesetzt werden. Der zusammengesetzte Block kann also im Hinblick auf die Zielsetzung (spätere Verwendung des Strangpressprofils) in Längsrichtung und/oder in Querrichtung in Teilblöcke unterteilt sein. Um ein zügiges und sicheres Zusammensetzen der unterschiedlich erwärmten Teilblöcke zu ermöglichen, können diese mit korrespondierenden Formschlusselementen ausgebildet sein. Bevorzugt handelt es sich dabei um integrierte Formschlusselemente, die bspw. eine Schwalbenschwanzverbindung oder dergleichen zwischen den Teilblöcken ermöglichen. Der zusammengesetzte Block wird bevorzugt lediglich durch diese ineinandergreifenden Formschlusselemente zusammengehalten, ohne dass dies den Pressvorgang wesentlich beeinflusst.
  • Der aus der Matrize austretende Strang kann ferner von einer zur Strangpressanlage gehörenden Zugvorrichtung (Puller) gerade gerichtet werden, wozu die Zugvorrichtung bspw. das Strangende erfasst bzw. greift und auf den aus der Matrize austretenden Strang eine Zugkraft aufbringt. Die Zugvorrichtung kann insbesondere auch eine schräge, d. h. nicht axial wirkende Zugkraft auf den Strang aufbringen. Außerdem kann sich die Zugrichtung während des Strangpressens variabel ändern.
  • Eine nicht erfindungsgemäße Strangpressmatrize zur Herstellung eines aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen bestehenden Strangpressprofils auf einer Strangpressanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass diese im Inneren mit zusätzlichen Gleitflächenabschnitten, d. h. mit wenigstens einem zusätzlichen Gleichflächenabschnitt, ausgebildet ist, mit denen beim Strangpressen voreilende Strangteile gezielt gebremst werden können. Gleitflächen sind innere Werkzeugoberflächen (Werkzeuginnenflächen) die mit den durch die Matrize gedrückten Metallwerkstoffen in direkten Kontakt kommen (gegebenenfalls unter Schmierstoffeinwirkung) und daher eine Reibwirkung hervorrufen. Zusätzliche Gleitflächenabschnitte sind innere Werkzeugoberflächenabschnitte, der für die eigentliche Strangumformung und/oder Strangführung keine oder nur untergeordnete Funktion haben. Durch das Vorsehen zusätzlicher bedarfsgerecht angeordneter Gleichflächenabschnitte kann die Reibwirkung lokal erhöht und dadurch eine örtliche, insbesondere auf einen voreilenden Strangteil gerichtete, Bremswirkung erzielt werden. Zusätzliche Gleitflächenabschnitte können daher anschaulich als ergänzende Reib- oder Bremsflächenabschnitte verstanden werden.
  • Bevorzugt weist die Matrize einen Einlaufbereich mit getrennten und unterschiedlich ausgebildeten (d. h. nicht identischen) Einlaufkammern und eine sich dem Einlaufabschnitt bzw. den Einlaufkammern anschließende und noch vor dem Öffnungsquerschnitt liegende Verbundkammer auf. Beim Strangpressen kann der durch die Matrize gepresste Strang im Einlaufbereich der Matrize in werkstoffhomogene Teilstränge aufgeteilt (entsprechend der Anordnung von Teilblöcken im Pressling) und das Fließverhalten dieser Teilstränge durch entsprechende Ausgestaltung der Einlaufkammern (bspw. hinsichtlich der Querschnittsgröße und/oder Länge) beeinflusst, bspw. harmonisiert, werden. Insbesondere können durch Vorsehen zusätzlicher Gleitflächenabschnitte in den Einlaufkammern, bspw. durch Einbringen wenigstens eines Querstegs, die betreffenden Teilstränge gebremst und somit deren Voreilen verhindert werden. Die durch die Einlaufkammern getrennten Teilstränge werden in der Verbundkammer noch vor dem Öffnungsquerschnitt an gewünschten Stellen miteinander in Kontakt gebracht, wobei eine innige und sich sodann durch die hohen Drücke im Öffnungsquerschnitt verfestigende Verbindung mit hoher Verbindungsqualität entsteht. Im Weiteren wird auf die ausführlicheren Erläuterungen in der Figurenbeschreibung verwiesen.
  • Mit der Erfindung können Strangpressprofile mit prinzipiell beliebiger Querschnittsgeometrie hergestellt werden. Bevorzugt findet die Erfindung jedoch Anwendung bei der Herstellung von Flachprofilen oder Hohlprofilen. Bei dem mittels des nebengeordneten Patentanspruchs beanspruchten stranggepressten Hohlprofil handelt es sich insbesondere um ein originär einstückig erzeugtes Mehrkammerprofil, das aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen gebildete Bereiche bzw. Zonen aufweist. Ein solches Hohlprofil kann auch als „tailored pressed tube“ bezeichnet werden. Die Verbindungsnähte zwischen den verschiedenen Metallwerkstoffen können dabei auch im Profilinneren liegen, d. h. an Stellen, die für nachträgliche Schweißverfahren nicht zugänglich sind. Die wenigstens eine Kammer wird in an und für sich bekannter Weise mithilfe eines Dorns erzeugt, wobei der Dorn und/oder die Dornhalterung (Steg) durch entsprechende Ausgestaltung, insbesondere durch Vorsehen wenigstens eines zusätzlichen Gleitflächenabschnitts, zugleich zur Beeinflussung des Fließverhaltens wenigstens eines Teilstrangs verwendbar ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die schematischen und nicht maßstabsgerechten Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch losgelöst von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung weiterbilden.
    • 1 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines aus zwei unterschiedlichen Metallwerkstoffen bestehenden Strangpressprofils.
    • 2 zeigt einen aus zwei Teilblöcken zusammengesetzten Pressblock für die Herstellung eines aus zwei unterschiedlichen Metallwerkstoffen bestehenden Strangpressprofils.
    • 3 zeigt in mehrere Einzeldarstellungen eine Matrize zur Herstellung eines aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen bestehenden Strangpressprofils.
  • 1 zeigt eine Strangpressmatrize 200 mit einem Öffnungsquerschnitt 220. Die Matrize 200 ist in die Matrizenaufnahme einer nicht dargestellten Strangpressanlage eingebaut. 1 zeigt ferner einen zylindrischen Pressblock bzw. Pressling 100, der aus zwei halbzylindrischen Teilblöcken 110 und 120 zusammengesetzt ist, wobei der erste Halbblock 110 aus einem ersten Aluminiummaterial M1 der 7000er-Gruppe und der zweite Halbblock 120 aus einem zweiten Aluminiummaterial M2 der 5000er- oder 6000er Gruppe gebildet ist (die Bolzenaufteilung ist hälftig, d.h. 50%-50%). Der Block 100 kann aus mehr als zwei Teilblöcken gebildet sein und sowohl in Längsrichtung (wie gezeigt) als auch in Querrichtung unterteilt sein. Der Block 100 ist in einem Aufnehmer der Strangpressanlage aufgenommen und wird mithilfe eines Stempels in der mit F angegebenen Richtung durch die Matrize 200 gepresst, wobei ein Strangpressprofil 300 erzeugt wird, dessen Querschnittsgeometrie dem Öffnungsquerschnitt 220 der Matrize 200 entspricht und das aus unterschiedlichen Metallmaterialien M1 und M2 gebildete Bereiche aufweist. Zusätzlich kann eine Zugvorrichtung (Puller) eingesetzt werden, der den aus der Matrize 200 austretenden Strang greift und unter Zugbelastung den Profilaustritt unterstützt und/oder den Strang bzw. das Strangpressprofil 300 gerade richtet.
  • Bei dem Strangpressprofil 300 handelt es sich beispielhaft um ein U-Profil, das ein Profilmittelstück 310 und zwei davon abragende Schenkel 320 aufweist. Das in einem Fertigungsschritt hergestellte Strangpress- bzw. U-Profil 300 weist unterschiedliche Metallwerkstoffe M1 und M2 auf und ist durch gemeinsame Umformung der beiden im Block 100 enthaltenen Metallwerkstoffe M1 und M2 einstückig ausgebildet, wobei die im Querschnitt tropfenförmigen Verbindungsnähte 330 zwischen den beiden Metallwerkstoffen M1 und M2 in gleichbleibender definierter Lage durch die Profilschenkel 320 verlaufen. Die beiden Metallwerkstoffe M1 und M2 sind an der Naht 330 form- und stoffschlüssig miteinander verbunden. Eine Nachbearbeitung des Profils 300 nach dem Pressen (wie z. B. ein Überschleifen der Verbindungsnähte 330) ist nicht notwendig, d. h., dass Strangpressprofil 300 ist typischerweise nachbearbeitungsfrei. Gleichwohl kann bspw. eine Wärmebehandlung vorgesehen sein.
  • Das Strangpressprofil 300 wird bspw. für den Aufbau einer Kraftfahrzeugkarosserie verwendet und dient z. B. als Stoßfängerhalter oder Dachquerträger bzw. Dachspriegel mit hohen Crashanforderungen. Das Profilmittelstück 310 ist durch die besonders feste Aluminiumlegierung M1 der 7000er-Gruppe gebildet. Die als Fügeflansche dienenden Profilschenkel 320 sind, zumindest an ihren Enden, aus der Aluminiumlegierung M2 der 5000er- oder 6000er Gruppe gebildet, die gut schweißgeeignet ist bzw. die gut über mechanische Fügetechniken (bspw. Direktverschrauben mittels FDS-Schrauben) mit einem Fügepartner verbunden werden kann. Bislang bestehen für Strangpressprofile aus 7000er Al-Legierungen wegen der vergleichsweise schlechten Fügeeigenschaften mitunter starke Verwendungseinschränkungen (selbiges gilt bspw. auch für Mg-Profile). Die erfindungsgemäß erzeugte Materialkombination mit angepressten Flanschen 320 aus einem anderem Aluminiummaterial M2 schafft fügetechnisch beste Voraussetzungen für das Fügen des Profils 300 mit einer anderen Komponente bzw. einem anderen Bauteil. Durch die bedarfsgerechte Werkstoffverteilung im Strangpressprofil 300 können die mechanischen Werkstoffeigenschaften der unterschiedlichen Metallwerkstoffe M1 und M2 optimal genutzt werden. Ferner kann in einem beachtlichen Maße Bauteilgewicht eingespart werden.
  • Die Teilblöcke 110 und 120 werden vor dem Verpressen auf unterschiedliche Temperaturen T1 und T2 erwärmt, dann erst zu dem Block 100 zusammengesetzt, in den Aufnehmer der Strangpressanlage eingesetzt und im Wesentlichen mit diesen Temperaturen T1 und T2 stranggepresst. Der erste Teilblock 110 wird bspw. auf eine Temperatur T1 von ca. 320 °C erwärmt. Der zweite Teilblock 120 wird bspw. auf eine Temperatur T2 von ca. 300 °C erwärmt. Durch die unterschiedlichen Temperaturen T1 und T2 wird auf das Verformungsverhalten der unterschiedlichen Aluminiummaterialien M1 und M2 Einfluss genommen, um das Voreilen und Nachlaufen von Strangteilen zu verhindern und am Öffnungsquerschnitt 220 der Matrize 200 einen homogenen Materialfluss zu erzielen.
  • Um die Teilblöcke 110 und 120 nach dem Erwärmen schnell und problemlos zum Block 100 zusammensetzten zu können, sind diese mit an- bzw. eingeformten Formschlusselementen 115 und 125 ausgebildet, wie in 2 gezeigt. Die gezeigten Fügeelemente 115 und 125 ermöglichen eine schwalbenschwanzartige Verbindung zwischen den Teilblöcken 110 und 120, wozu die korrespondierend ausgestalteten Fügelemente 115 und 125 durch Querverschieben der Teilblöcke 110 und 120 in Eingriff gebracht werden. Das Fügen des Blocks 100 gestaltet sich dadurch recht einfach. Die Fügelemente 115 und 125 sind so ausgelegt, dass diese trotz der unterschiedlichen Temperaturen T1 und T2 zunächst ein verklemmungsfreies Fügen ermöglichen und dass dann bei geringer Abkühlung eine den Zusammenhalt verbessernde Verklemmung eintritt.
  • Zur Herstellung des aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen M1 und M2 bestehenden Strangpressprofils 300 kann alternativ oder ergänzend zu den vorausgehend erläuterten Maßnahmen auch die Werkzeugtechnik angepasst werden, wie nachfolgend anhand der 3 erläutert. Die in 3 gezeigte Matrize 200 kann, insbesondere auch ohne die beschriebene Temperaturdifferenz T1-T2 zwischen den Teilblöcken 110 und 120, für das vorausgehend erläuterte Verfahren verwendet werden.
  • Die in 3a in einem Viertelschnitt gezeigte Matrize 200 ist mehrteilig ausgebildet (sogenanntes Matrizenpaket) und weist eine Matrizenscheibe 210 mit integriertem Öffnungs- bzw. Austrittsquerschnitt 220 und einen vor der Matrizenscheibe 210 angeordneten Kammerring 230 auf. Der in der gezeigten Ausführung einstückig ausgebildete Kammerring 230 umfasst zwei (oder mehr) unterschiedlich große Einlaufkammern 231 und 232 die durch einen Trennsteg (Brücke) 233 getrennt sind und die in eine vor der Matrizenscheibe 210 befindliche Verbundkammer 236 münden. Der durch die Einlaufkammern 231 und 232 gebildete Bereich kann als Einlaufbereich bezeichnet werden. Der durch die Matrizenscheibe 210 gebildete Bereich kann als Auslaufbereich bezeichnet werden. Die Verbundkammer 236 befindet sich somit zwischen dem Einlauf- und dem Auslaufbereich. Sowohl die Matrizenscheibe 210 als auch das Kammerring 230 sind aus Werkzeugstahl gebildet.
  • Beim Strangpressen wird der durch die Matrize 200 gepresste Strang durch die Einlaufkammern 231 und 232 in werkstoffhomogene Teilstränge aufgeteilt (entsprechend der Werkstoffanordnung im Block 100). D. h., die Matrize 200 weist für die unterschiedlichen Metallwerkstoffe M1 und M2 des Blocks 100 getrennte Einläufe auf (unterer Einlauf 231 für den Werkstoff M1 und oberer Einlauf 232 für den Werkstoff M2), die auch als Vorkammern bezeichnet werden können. Durch unterschiedliche Ausgestaltung der Einlaufkammern 231 und 232 (bspw. hinsichtlich der Querschnittsgröße, Länge und/oder Querschnittsveränderung über der Länge) wird das Fließverhalten der Teilstränge beeinflusst und bspw. harmonisiert. Insbesondere kann das Voreilen eines Teilstrangs verhindert und/oder der Volumenstrom dieses Teilstrangs eingestellt werden.
  • Um den durch die Einlaufkammer 232 fließenden Teilstrang (M2) abzubremsen, ist in dieser Einlaufkammer 232 ein Quersteg 234 angeordnet, der einen zusätzlichen Widerstand darstellt und an dem zusätzliche, die Reibung erhöhende Gleitflächenabschnitte 235 (siehe auch 3c) ausgebildet sind. Solche zusätzlichen Gleitflächenabschnitte können auch an anderen Stellen der Einlaufkammer 232 (oder auch in der anderen Einlaufkammer 231) angeordnet werden. Ferner können solche zusätzlichen Gleitflächenabschnitte auch im Auslaufbereich vorgesehen sein. Bspw. kann durch gezieltes Verlängern eines Bereiches der Gleitflächen im Austrittsquerschnitt 220 ein Teil des Stranges gezielt gebremst und dadurch das Voreilen dieses Strangteils verhindert und/oder der Volumenstrom eingestellt werden.
  • Wie vorausgehend erläutert, können die durch Einlaufkammern 231 und 232 gebildeten Einläufe sowie der Trennsteg 233 je nach herzustellender Profilgeometrie, Fließverhalten der Metallwerkstoffe und Werkstoffverhältnis im Pressblock 100 angepasst werden (bspw. über Variation der Durchbruchgröße). In den Einlaufkammern 231 und 232 kann zudem eine weitere Aufteilung der durchfließenden Werkstoffströme erfolgen, bspw. mithilfe des Querstegs 234. Die Anpassung der Einlaufkammern 231 und 232 erfolgt insbesondere aber auch im Hinblick auf eine optimale Verbindung der durchfließenden Teilstränge in der Verbundkammer 236, derart, dass eine gezielte Steuerung der Metallwerkstoffe bzw. Teilstränge an die jeweiligen Positionen des Matrizendurchbruchs 220 erfolgt, entsprechend der gewünschten Werkstoffverteilung im herzustellenden Strangpressprofil 300. D. h., der Metallwerkstoff M1 wird zu dem Mittelstück 310 und den Schenkelübergängen gesteuert, wohingegen der Metallwerkstoff M2 zu den Schenkelenden der Profilschenkel 320 gesteuert wird. Die Werkstoffe M1 und M2 kommen so an die richtigen Plätze im Profil 300. U.a. hierzu ist der Quersteg 234 durchgängig bis zur Matrizenscheibe 210 ausgebildet. Zugleich kann dadurch der Quersteg 234 auch an der Innenseite der Matrizenscheibe 210 abgestützt werden.
  • Die durch die Einlaufkammern 231 und 232 getrennten Werkstoffteilstränge werden also noch in der Verbindungs- bzw. Verbundkammer 236 an definierten Stellen des Matrizendurchbruchs 220 (d. h. vor Eintritt in diesen) in Kontakt gebracht, wobei es zu einer festen Verbindung (Schweißverbindung) zwischen den unterschiedlichen Metallwerkstoffen M1 und M2 kommt (Mischverbindung), die sich im Weiteren durch die hohen Drücke im Öffnungsquerschnitt 220 verinnigt und verfestigt. Hierdurch wird zum einen die Entstehung einer oxidfreien oder zumindest annähernd oxidfreien Verbindungsnaht 330 an der gewünschten Position ermöglicht. Zum anderen kann über die geometrische Ausgestaltung der Verbindungskammer 236 die Verweildauer beider in Kontakt gelangender Werkstoffteilstränge und der Verbindungsdruck angepasst und darüber eine fehlerfreie Verbindung der Werkstoffteilstränge erreicht werden. Die Metallwerkstoffe M1 und M2 werden also gezielt an vorbestimmte Stellen des herzustellenden Profils 300 gebracht. Durch die beschriebenen Maßnahmen kann auch ein Auswandern der Verbundzone bzw. ein Wandern der Verbindungsnaht 330 eliminiert werden. Das hergestellte Strangpressprofil 300 weist somit über seiner axialen Längserstreckung sowohl eine gleichmäßige Profilform als auch regelmäßige Nahtverläufe 330 auf. Die beschriebenen Maßnahmen sind auch für Metallwerkstoffe mit erheblich unterschiedlichen Fließ- und Umformverhalten sowie für komplexere Profilformen (bspw. Hohlprofile und insbesondere Mehrkammerprofile) und Werkstoffverteilungen (bspw. auch unsymmetrische Verteilungen) geeignet.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Block (Pressling)
    110
    Teilblock
    115
    Formschlusselement
    120
    Teilblock
    125
    Formschlusselement
    200
    Matrize
    210
    Matrizenscheibe
    220
    Öffnungsquerschnitt
    230
    Kammerring
    231
    Einlaufkammer
    232
    Einlaufkammer
    233
    Trennsteg
    234
    Quersteg
    235
    zusätzlicher Gleitflächenabschnitt
    236
    Verbundkammer
    300
    Strangpressprofil
    310
    Profilmittelstück
    320
    Profilschenkel
    330
    Verbindungsnaht
    F
    Strangpressrichtung
    M1
    Metallwerkstoff
    M2
    Metallwerkstoff
    T1
    Temperatur
    T2
    Temperatur

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung eines aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen (M1, M2) bestehenden Strangpressprofils (300), bei dem auf einer Strangpressanlage ein aus mehreren Teilblöcken (110, 120) unterschiedlicher Metallwerkstoffe (M1, M2) zusammengesetzter Block (100) durch eine formgebende Matrize (200) gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung eines gleichmäßigen Materialflusses der verschiedenen Metallwerkstoffe (M1, M2) die Teilblöcke (110, 120) beim Strangpressen unterschiedliche Temperaturen (T1, T2) aufweisen und die Matrize (200) im Inneren mit zusätzlichen Gleitflächenabschnitten (235) ausgebildet ist, mit denen beim Strangpressen voreilende Strangteile gezielt gebremst werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilblöcke (110, 120) unterschiedlich vorgewärmt und erst danach zu dem Block (100) zusammengesetzt werden, welcher sodann in den Aufnehmer der Strangpressanlage eingelegt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilblöcke (110, 120) sowohl nebeneinander als auch hintereinander zu dem Block (100) zusammengesetzt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilblöcke (110, 120) mit korrespondierenden Formschlusselementen (115, 125) ausgebildet sind.
  5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Matrize (200) austretende Strang (300) von einer Zugvorrichtung gerade gerichtet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Matrize (200) getrennte und unterschiedlich ausgebildete Einlaufkammern (231, 232) und eine sich den Einlaufkammern (231, 232) anschließende Verbundkammer (236) aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer der Einlaufkammern (231, 232) wenigstens ein Quersteg (234) angeordnet ist.
DE102015216904.9A 2015-09-03 2015-09-03 Verfahren, Matrize und Anlage zur Herstellung von Strangpressprofilen aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen, sowie hiermit hergestelltes Hohlprofil Active DE102015216904B4 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2023498A (en) 1932-07-21 1935-12-10 Dow Chemical Co Method of producing composite wrought forms of magnesium alloys
DE1046552B (de) 1956-10-20 1958-12-18 Ver Leichtmetallwerke Gmbh Rohling fuer das einseitige Plattieren von Profilstangen durch Strangpressen
DE8222460U1 (de) 1982-08-09 1986-06-05 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zum Herstellen eines schichtförmigen Halbzeuges
US5056209A (en) 1988-12-09 1991-10-15 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Process for manufacturing clad metal tubing
DE102005015880A1 (de) 2005-04-06 2006-10-12 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zur Wärmebehandlung eines Profils, Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines Profils sowie Profil
DE102014109764A1 (de) 2014-07-11 2016-01-14 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils, metallisches Bauteil und Vorrichtung zur Herstellung eines metallischen Bauteils

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2023498A (en) 1932-07-21 1935-12-10 Dow Chemical Co Method of producing composite wrought forms of magnesium alloys
DE1046552B (de) 1956-10-20 1958-12-18 Ver Leichtmetallwerke Gmbh Rohling fuer das einseitige Plattieren von Profilstangen durch Strangpressen
DE8222460U1 (de) 1982-08-09 1986-06-05 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zum Herstellen eines schichtförmigen Halbzeuges
US5056209A (en) 1988-12-09 1991-10-15 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Process for manufacturing clad metal tubing
DE102005015880A1 (de) 2005-04-06 2006-10-12 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zur Wärmebehandlung eines Profils, Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines Profils sowie Profil
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