DE10329696B3

DE10329696B3 - Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl gekrümmter Strangpressprofile

Info

Publication number: DE10329696B3
Application number: DE10329696A
Authority: DE
Inventors: Alf Birkenstock
Original assignee: WKW Erbsloeh Automotive GmbH
Current assignee: WKW Engineering GmbH
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2023-07-03
Also published as: ATE369214T1; DE502004004593D1; WO2005002752A1; EP1644137B1; US20060156780A1; NO20060549L; CN100368105C; US7197907B2; CN1859987A; EP1644137A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl gekrümmter Strangpressprofile aus Leichtmetall- oder Leichtmetalllegierung ist gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: DOLLAR A - gleichzeitiges Strangpressen von wenigstens zwei, insbesondere in der Querschnittsform spiegelsymmetrischen, Strangpressprofilen unter Einsatz einer Strangpressvorrichtung, welche ein Strangpresswerkzeug mit einer die wenigstens zwei Strangpressprofile formenden Strangpressmatrize umfasst, DOLLAR A - gleichzeitiges Krümmen der wenigstens zwei Strangpressprofile, wobei, bei Betrachtung in Pressrichtung und in einer die Pressrichtung enthaltenden horizontalen Betrachtungsebene, wenigstens eines der Strangpressprofile bzw. dessen Projektion in die Betrachtungsebene mit einer Krümmung gekrümmt wird, die ein entgegengesetztes Vorzeichen zu der Krümmung hat, mit welcher wenigstens ein anderes Strangpressprofil bzw. dessen Projektion in die Betrachtungsebene gekrümmt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl gekrümmter Strangpressprofile aus Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung. Die Strangpressprofile können einen komplexen Hohlprofilquerschnitt haben, worunter insbesondere solche mit großen Wanddickenunterschieden, aber auch solche, die eine geringe Wandstärke bezogen auf den umschreibenden Kreis des Strangpressprofils aufweisen, verstanden werden.

Beispielsweise im Automobilbau werden derartige Profilstücke etwa als Konstruktionselemente, wie Fensterrahmen und Dachreling, oder als dekorative Bauteile, wie Zierleisten und Blenden, eingesetzt.

Zur gleichzeitigen Erzeugung einer Mehrzahl von Strangpreßprofilen ist es aus WO 94/04291 A1 bekannt, eine Strangpreßmatritze mit vier spiegelsymmetrisch angeordneten Durchtrittsöffnungen für die Profile einzusetzen.

Bei der Herstellung von gekrümmten Strangpressprofilen werden herkömmlich Einzelstränge durch Runden oder Biegen gekrümmt. Nachteilig hierbei ist, dass die Produktivität bei der Herstellung von der beim Strangpressen eingesetzten Strangpressgeschwindigkeit abhängt. Einer Steigerung der Strangpressgeschwindigkeit sind jedoch durch die hierdurch erforderliche Erhöhung des Pressendrucks und der damit verbundenen Auslegung der Strangpressvorrichtung Grenzen gesetzt. Dies gilt insbesondere für schwer verpressbare Legierungen bzw. Legierungen mit einer geringen Austrittsgeschwindigkeit aus der Strang pressvorrichtung, wie z. B. Magnesium oder dessen Legierungen bzw. schwer pressbare Aluminiumlegierungen (z. B. 7000er-Legierungen).

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren der oben genannten Art dergestalt zu verbessern, daß die Produktivität der Strangpressvorrichtung erhöht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl gekrümmter Strangpressprofile aus Leichtmetall- oder einer Leichtmetalllegierung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Das "Vorzeichen" der Krümmung eines Strangpressprofils sei hier im herkömmlichen mathematischen Sinne verstanden, d. h. bei Bewegung in Pressrichtung ist ein Strangpressprofil positiv gekrümmt, wenn es sich im Gegenuhrzeigersinn krümmt, während eine negative Krümmung eine Krümmung im Uhrzeigersinn bedeutet. Eine Krümmung von zwei Strangpressprofilen mit entgegengesetztem Vorzeichen meint somit, dass ein Strangpressprofil in positiver Richtung gekrümmt wird, während ein anderes Strangpressprofil in negativer Richtung gekrümmt wird.

Bei der Definition des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde eine Betrachtungsebene eingeführt, da Strangpressprofile nicht nur innerhalb einer die Pressrichtung enthaltenden Ebene gleichsam zweidimensional gekrümmt werden können, sondern generell dreidimensional im Raum gekrümmt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass durch das Strangpressen und Krümmen mehrerer Strangpressprofile die Produktivität bei der Herstellung der Strangpressprofile erhöht werden kann. Da die Strangpressprofile mit einer Krümmung versehen werden, derart, dass die Krümmung eines Strangpressprofils zu der Krümmung eines anderen Strangpressprofils gegensätzlich ist, ist eine gleichzeitige Krümmung der Strangpressprofile ohne gegenseitige Behinderung beim Krümmungsvorgang möglich. Durch Strangpressen und Krümmen von beispielsweise zwei Strangpressprofilen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit bereits in etwa eine Verdoppelung der Produktivität zu erwarten.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Strangpressprofile mit einer Krümmung gleicher Größe, jedoch mit einem gegensätzlichen Vorzeichen gekrümmt. Unter "Größe" einer Krümmung sei, wie im herkömmlichen mathematischen Sinne, der Reziprokwert des Radius einer Krümmung gemeint. Eine Krümmung von Strangpressprofilen mit entgegengesetztem Vorzeichen und gleicher Größe bedeutet somit, dass die Strangpressprofile spiegelsymmetrisch gekrümmt werden. Falls die Strangpressprofile weiterhin in ihrer Querschnittsform spiegelsymmetrisch sind können aus den Strangpressprofilen somit vorteilhaft spiegelsymmetrische Werkstücke hergestellt werden, wie etwa linke und rechte Werkstücke, oder vordere und hintere Werkstücke. Im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem für gewöhnlich nur Einzelstränge nacheinander stranggepresst werden, wird ein zeit- und damit kostenintensiver Wechsel des Strangpresswerkzeugs zum seriellen Strangpressen von z. B. linken und rechten Profilstücken vermieden. Die Weiterverarbeitung und Lagerhaltung wird zudem vereinfacht, da in der Art links-rechts bzw. vorne- hinten zusammengehörende Profilstücke unmittelbar gemeinsam hergestellt, weiterverarbeitet und gelagert werden können. Weiterhin wird sichergestellt, dass zusammengehörende Profilstücke aus dem identischen Ausgangsmaterial und unter den gleichen Verfahrensbedingungen hergestellt werden, so dass etwaige Schwankungen in der Materialeigenschaften oder den Prozessbedingungen für zusammengehörende Profilstücke keine Auswirkungen zeigen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Strangpressmatrize so ausgebildet, dass wenigstens zwei übereinanderliegende Strangpressprofile geformt werden. Die wenigstens zwei übereinanderliegenden Strangpressprofile werden anschließend gleichzeitig und mit einer Krümmung gleichen Vorzeichens gekrümmt. Mit anderen Worten, die übereinanderliegenden Strangpressprofile werden ausschließlich positiv oder ausschließlich negativ gekrümmt. Werden beispielsweise insgesamt vier Strangpressprofile von der Strangpressmatrize geformt, so können zwei übereinanderliegende Strangpressprofile eine positive Krümmung aufweisen, während die anderen beiden übereinanderliegenden Strangpressprofile eine negative Krümmung aufweisen. Im Vergleich zu dem herkömmlichen Strangpressen von Einzelsträngen kann somit im wesentlichen eine Vervierfachung der Produktivität erzielt werden.

Die übereinanderliegenden Strangpressprofile können vorteilhaft nicht nur eine Krümmung gleichen Vorzeichens, sondern auch eine Krümmung gleicher Größe aufweisen. Verfahrenstechnisch bedeutet dies, dass derartige übereinanderliegende Strangpressprofile in der gleichen Weise und insbesondere auch mit einem einzelnen Führungsswerkzeug, welches für die Verar beitung von mehreren Strangpressprofilen ausgelegt ist, gekrümmt werden können.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Strangpressprofile nicht gebogen, sondern gerundet. Beim Runden werden die Strangpressprofile gleichzeitig mit oder unmittelbar nach dem formgebenden Strangpressvorgang durch eine quer zur Strangpressrichtung auf das Profil einwirkende Kraft, welche eine Krümmung des Profils schon beim Austritt aus der Strangpressmatrize bewirkt, gekrümmt. Genauer betrachtet, tritt eine über das Strangpressprofil vermittelte Rückwirkung der einwirkenden Kraft in die formgebende Zone statt, wobei eine Kraftkomponente als Zug- oder Druckkraft eine Krümmung des Strangpressprofils im plastischen Zustand bei dessen Austritt aus der Strangpressmatrize bewirkt. Durch die einwirkende Kraft nimmt der Materialfluss an der Außenseite eines gekrümmten Strangpressprofils zu, während der Materialfluss an der Innenseite des gekrümmten Strangpressprofils abnimmt. Die durch Runden hergestellten, gekrümmten Werkstücke haben Profilquerschnitte, die identisch zu jenen sind, die beim geraden Strangpressen erzeugt werden. Insbesondere ermöglicht das Runden somit auch eine Krümmung komplexer Hohlprofilquerschnitte.

Das Runden von Werkstücken ist in dem europäischen Patent EP 0 706 843 B1 beschrieben, auf dessen Offenbarung hier in vollem Umfang Bezug genommen wird.

Fernen ist erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise möglich, dass die gekrümmten Strangpressprofile von einem einzigen Trennwerkzeug abgelängt werden, wobei das Trennwerkzeug praktischerweise in der Verlängerung der Pressachse der Strangpressvorrichtung angeordnet wird. Bei einer solchen Anordnung des Trennwerkzeugs können beispielsweise zwei austretende Strangpressprofile mit einer Krümmung entgegengesetzten Vorzeichens durch eine bloße Schwenkbewegung des Trennwerkzeugs auf einem Drehsockel abgelängt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Erhöhung der Produktivität besonders vorteilhaft beim Strangpressen von Strangpressprofilen aus Magnesium oder dessen Legierungen bzw. schwer pressbaren Aluminiumlegierungen einsetzbar, da sich Strangpressprofile aus diesen Materialien durch eine besonders niedrige Austrittsgeschwindigkeit aus der Strangpressmatrize auszeichnen.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Strangpressprofile beim Austritt aus der Matrize vor dem Biegen derart abgelenkt werden, dass die Strangaustrittsrichtung schräg nach vorne entgegen der späteren Krümmung eines gekrümmten Werkstücks verläuft. Hierdurch können bei gegebenen Abmessungen eines Pressenauslaufes, insbesondere des Durchmessers des Öffnungskegels des Gegenholms, größere Krümmungsradien erzielt werden. Ein solches Verfahren wird in der internationalen Patentanmeldung WO 01/58613 A1 vorgeschlagen, bei welchem bei einer Strangpressvorrichtung zur Herstellung von gekrümmten Werkstücken vorgesehen ist, dass die den austretenden Strang erzeugenden Führungsflächen von Matrize und/oder Dornteil entsprechend der Strangaustrittsrichtung schräg ausgebildet bzw. angeordnet sind. Auf die Offenbarung der WO 01/58613 A1 wird in vollem Umfang Bezug genommen.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügte Zeichnung genommen wird.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Anordnung zum Strangpressen und Runden einer Mehrzahl von Strangpressprofilen gemäß dem Verfahren der Erfindung.
In 1 ist eine Strangpressvorrichtung 1 mit einem Gegenholm 2 gezeigt. Aus dem Öffnungskegel 3 des Gegenholms 2 treten Strangpressprofile 4, 5 aus einem Leichtmetall bzw. einer Leichtmetalllegierung aus. Das Strangpressprofil 4 wird durch ein auf einer Linearachse 7 geführtes Führungswerkzeug 6 gerundet. Das Strangpressprofil 5 wird durch ein auf einer Linearachse 9 geführtes Führungswerkzeug 8 gerundet. Hierbei wird durch das Führungswerkzeug 6 bzw. 8 auf das Strangpressprofil 5 bzw. 4 eine gleichzeitig mit oder unmittelbar nach dem formgebenden Strangpressvorgang durch eine quer zur Strangpressrichtung auf das Profil einwirkende Kraft ausgeübt, welche eine Krümmung des Profils schon beim Austritt aus der Strangpressmatrize bewirkt. Da eine über das Strangpressprofil vermittelte Rückwirkung der einwirkenden Kraft in die formgebende Zone stattfindet, bewirkt eine Kraftkomponente als Zug- oder Druckkraft eine Krümmung der Strangpressprofile bereits im plastischen Zustand bei deren Austritt aus der Strangpressmatrize.
Die beiden Strangpressprofile 4, 5 werden hierdurch in einer die Pressrichtung enthaltenden horizontalen Ebene mit einer Krümmung gegensätzlichen Vorzeichens versehen, d. h. das Strangpressprofil 5 ist in Pressenrichtung positiv gekrümmt, während das Strangpressprofil 4 negativ gekrümmt ist.
Die beiden Strangpressprofile 4, 5 werden durch einen einzigen, eine Trennsäge 10 tragenden, Trennroboter 11 in gewünschter Weise abgelängt. Die Trennsäge 10 kann durch den Schwenk arm, welcher auf dem Drehsockel 12 des Trennroboters 11 drehbar gelagert ist, zwischen den beiden Strangpressprofilen 4, 5 verschwenkt werden. Die Strangpressprofile 4, 5 werden nach Austritt aus der Strangpressvorrichtung 1 auf den Führungsflächen 13, 14 (Auslauftische) geführt. Eine Ablängung der Strangpressprofile 4, 5 erfolgt im Zwischenraum zwischen Strangpressvorrichtung 1 und Führungsflächen 13, 14.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl gekrümmter Strangpressprofile aus Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte. – gleichzeitiges Strangpressen von wenigstens zwei, in der Querschnittsform spiegelsymmetrischen, Strangpressprofilen unter Einsatz einer Strangpressvorrichtung, welche ein Strangpresswerkzeug mit einer die wenigstens zwei Strangpressprofile formenden Strangpressmatrize umfasst, gleichzeitiges Krümmen der wenigstens zwei Strangpressprofile, wobei, bei Betrachtung in Pressrichtung und in einer die Pressrichtung enthaltenden horizontalen Betrachtungsebene, wenigstens eines der Strangpressprofile oder dessen Projektion in die Betrachtungsebene mit einer Krümmung gekrümmt wird, die ein entgegengesetztes Vorzeichen zu der Krümmung hat, mit welcher wenigstens ein anderes Strangpressprofil oder dessen Projektion in die Betrachtungsebene gekrümmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangpressprofile mit einer Krümmung gleicher Größe gekrümmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei übereinanderliegende Strangpressprofile von der Strangpressmatrize geformt und gleichzeitig mit einer Krümmung gleichen Vorzeichens gekrümmt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei übereinanderliegenden Strangpressprofile mit einer Krümmung gleicher Größe gekrümmt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei übereinanderliegenden Strangpressprofile mit einem einzigen Krümmungswerkzeug gekrümmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangpressprofile mit oder unmittelbar nach dem querschnittsformgebenden Strangpressvorgang durch eine quer zur Strangpressrichtung auf die Strangpressprofile einwirkenden Kraft gerundet werden, wobei eine Kraftkomponente als Zug- oder Druckkraft beim Querschnittsformgebenden Strangpressvorgang eine Krümmung der Strangpressprofile bei dessen Austritt aus der Strangpressmatrize bewirkt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmten Strangpressprofile von einem einzigen Trennwerkzeug abgelängt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwerkzeug in der Verlängerung der Pressachse der Strangpressvorrichtung angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung oder aus schwer verpressbaren Aluminiumlegierungen bestehende Strangpressprofile stranggepresst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangpressprofile beim Austritt aus der Matrize vor dem Biegen derart abgelenkt werden, dass die Strangaustrittsrichtung schräg nach vorne entgegen der späteren Krümmung eines gekrümmten Werkstücks verläuft.