DE1080953B - Strangpressmatrize - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Strangpreßmatrize, deren profilierte Durchtrittsöffnung bzw. -Öffnungen verschieden große Ausflußwiderstände des Preßmetalls längs der Öffnung bzw. Öffnungen zur Folge haben, die durch vergrößerte Einzugsgebiete im Bereich größerer Ausflußwiderstände ausgeglichen sind.

Es ist von Winkelpreßköpfen für Kabelummantelungspressen her bekannt, der Matrize eine Vorsatzplatte vorzuschalten, die einen ungleich geneigten und ungleich weit von der Matrizenöffnung zurücktretenden Hohlkegel hat, um den Preßgutzufluß zur Durchtrittsöffnung zu vergleichmäßigen.

Es ist auch bekanntgeworden, den Eintrittsbereich von Matrizenöffnungen mit verschieden großen Krümmungen auszuführen und dadurch Einzugsgebiete zu schaffen, die an denjenigen Stellen größer sind, an denen der Ausflußwiderstand des Metalls längs des Umrisses der Öffnung bzw. Öffnungen infolge ihres Profils und ihrer Lage zur Matrizenachse größer ist. Hierbei wird es für wichtig gehalten, daß die in Preßrichtung auslaufenden Einzugslinien stetige Kurven sind. Diesen Einzugsgebieten mit stetig verlaufenden Krümmungen wird die Wirkung zugeschrieben, die Grobkornbildung hintanzuhalten. Die Einzugsgebiete können in einer Vorsatzplatte liegen.

Zur Vermeidung der Grobkornbildung ist femer eine Matrize mit stufenweise sich verengendem Querschnitt vorgeschlagen worden. Hierbei soll die erste, weitere Stufe zur Ausbildung des Preßstranges und eine oder mehrere engere, nachgeordnete Stufen dazu dienen, ihn in seiner der Oberfläche nächstliegenden Schicht zu verformen und das Grobkorn zu zerreiben. Die erste Stufe kann als Vorsatzplatte ausgebildet sein.

Offenbar besteht zwischen Einzugsgebieten mit Krümmungen, deren Stetigkeit ausschlaggebend ist, um die Bildung von Grobkorn zu unterdrücken, und der Zurückbildung von Grobkorn in einer abgestuften Matrize keine WirkungsVerwandtschaft. Daher ist es überraschend, daß stetig gekrümmte Einzugsflächen, die dort, wo sie größer sind, auch tiefer in die Durchtrittsöffnung hineinreichen und durch entsprechende Verringerung ihrer geraden Führungslänge die Verminderung des Ausflußwiderstandes wesentlich mitbeeinflussen, sich durch Einzugsgebiete ersetzen lassen, die im Gegensatz dazu scharf abgesetzt und überall gleich tief sind.

Auf dieser Erkenntnis beruht die Erfindung. Sie besteht 'darin, daß die Vorsatzplatte der Matrize in an sich bekannter Weise nach Art einer Stufenmatrize mit scharfen Eintrittskanten und achsparallelen Mantellinien der Durchtrittsöffnung ausgebildet ist, die jedoch in den Bereichen größerer Ausflußwiderstände weiter von der scharfkantigen Matrizenöffnung Strangpreßmatrize

Anmelder:

The Dow Chemical Company,
Midland, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing, K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom. 18. Dezember 1953

Clare Stebbins Harris, Midland, Mich.,

und Clifton John Huffman, Ferguson, Mo. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

*·

zurücktreten als in den übrigen Bereichen. Der Begriff scharf schließt geringfügige, gleichmäßige Abrundungen der Kanten ein, ebenso der Begriff achsparallel geringfügige Neigungen der Mantellinien.

Eine derartige Vorsatzplatte, deren Öffnung oder Öffnungen nur achsparallele Mantellinien haben, läßt sich ohne großes handwerkliches Können und auch aus einem Material herstellen, das nicht unbedingt Spitzenqualität haben muß. Da eine derartige technisch einfach herzustellende Vorsatzplatte kein nennenswertes Wertobjekt ist, spielt es auch keine Rolle, die Vorsatzplatte notfalls schon nach kurzer Zeit durch eine billig herzustellende, neue Vorsatzplatte zu ersetzen. Bei mindestens gleicher Leistung werden also die Betriebskosten wesentlich herabgesetzt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist

Fig. 1 ein senkrechter Schnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 5 durch den schematisierten Teil einer Strang-

presse mit Aufnehmer und Strangpreßmatrize,

Fig. 2 eine Ansicht der in Fig. 1 enthaltenen Vorsatzplatte von der Eintrittsseite aus,

Fig. 3 eine Ansicht der in Fig. 1 enthaltenen Preßmatrize, ebenfalls von der Eintrittsseite aus,

Fig. 4 eine Ansicht der in Fig. 1 enthaltenen Druckplatte,

Fig. 5 eine Sicht auf die aufeinanderliegende Vorsatzplatte und Matrize von der Eintrittsseite aus,
Fig. 6 ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5,

009 508/146

Fig. 7 ein Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 5,

Fig. 8 die schaubildliche Ansicht eines stranggepreßten Winkelträgers, hergestellt mit der Einheit nach Fig. 1 bis 7,

Fig. 9 ein vergrößerter Teilschnitt einer Vorsatzplatte und Matrize mit Abmessungsbezeichnungen,

Fig. 10 die Ansicht einer Vorsatzplatte vor einer Matrize mit einer einfachen rechteckigen Öffnung von der Eintrittsseite, ■-.:.■.

Fig. 11 die gleichartige Ansicht einer Vorsatzplatte von einer Matrize zur Herstellung eines Rohres mit dünnen Rippen und

Fig. 12 die gleichartige Ansicht einer Vorsatzplatte vor einer Matrize mit mehreren Öffnungen.

Die Matrizeneinheit nach Fig. 1 bis 7 dient zum Strangpressen der in Fig,.8 dargestellten Winkelschiene. Diese Winkelschiene hat zwei verhältnismäßig dünnwandige Flansche 12 und 13, die an einem dickeren Scheitel 14 miteinander verbunden sind. Wird das Metall lediglich durch eine Matrize 15 mit einer entsprechend geformten Matrizenöffnung 16 (Fig. 3) hindurchgepreßt, so wird die Geschwindigkeit des Metallstromes ungleichförmig. Das den Scheitel 14 bildende Metall, durchströmt ungehindert und daher am raschesten den breitesten Bereich der Matrizenöffnung, weil der Durchfluß an dieser Stelle den geringsten Widerstand findet. Dagegen bewegt sich das die Flansche 12 und 13 bildende, insbesondere nahe den außenliegenden Kanten durchtretende Metall durch verengte Bereiche der Matrizenöffnung hindurch, die dem Durchfluß einen höheren Widerstand bieten und strömt daher mit einer geringeren Geschwindigkeit. Dieser Unterschied der Strömung verursacht Spannungen, die unter Umständen sehr starke Unvollkommenheiten des. Erzeugnisses zur Folge haben. Die dargestellte Vorsatzplatte 17 ist ein einfaches Mittel, um an allen Stellen der Matrizenöffnung den Durchfluß des Metalls gleichförmig zu gestalten.

Wie ersichtlich, ist die Preßmatrize 15 lediglich eine mit planparallelen Flächen versehene Scheibe aus Werkzeugstahl. -Diese Scheibe kann eine Dicke von weniger als ein Zwanzigstel ■ des Durchmessers haben und gewöhnlich nicht dicker als 3 mm bis 6 mm sein. In die Matrize-15 ist die Durchtrittsöffnung 16 eingefräst, die dem Querschnitt des strangzupressenden Erzeugnisses entspricht. Diese öffnung hat auf der Eintritts- und Austrittsseite (Fig. 9) scharfe Kanten von- 90°, abgesehen etwa ■ von geringfügigen Abrundungen. Die öffnung 16 wird mit parallelen Wänden hergestellt, obwohl auch eine kegel- oder keilartige Erweiterung nach hinten möglich ist.

Die Matrize 15 (Fig. 1) wird zusammen mit der Vorsatzplatte 17 und einer Druckplatte 18 dicht in einen Matrizentragring 19 eingepaßt. Der Ring 19 wird gegen das Ende des Aufnehmers bzw. der Aufnehmerbüchse 20 der Strangpresse gedrückt, die mit einem Preßstempel 21 und mit einer Preßscheibe 22 ausgerüstet ist. Ein Preßblock aus irgendeinem Metall, z. B. aus Magnesiumlegierung, wird in den Raum 23 eingebracht. Der Preßdruck auf die Matrizeneinheit wird von einem Widerlager 24 aufgenommen.

Die Vorsatzplatte 17 ist eine Stahlscheibe gleicher Größe wie die Matrize 15 und im allgemeinen etwas dicker als diese, obwohl dies nicht immer notwendig ist; bevorzugt wird eine Dicke von etwa 9 mm. Die Platte 17 hat ebenfalls planparallele Flächen und liegt an der Matrize an. In die Vorsatzplatte 17 ist die öffnung 25 eingefräst, deren nachstehend beschriebene Form ein wesentliches Kennzeichen der Erfindung ist. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist diese Öffnung 25 mit der Öffnung 16 der Matrize ausgerichtet, jedoch weiter als diese. In jeder Richtung ist der Querschnitt der öffnung 25 größer als der entsprechende der Matrizenöffnung 16., so daß die Matrizenöffnung 16 also durchgehend eine Verengung bedeutet. Die Öffnung der Vorsatzplatte ist im wesentlichen achsparallel durch sie hindurchgeführt, d. h. mit Flächen,

ίο die geradlinig senkrecht zu jeder Plattenfiäche stehen, wie dies dargestellt ist. Sie kann jedoch auch nach vorn oder hinten etwas geneigt sein.

Die Druckplatte 18 ist eine Stahlscheibe gleichen Durchmessers wie die Matrize 15. Sie hat planparallele Flächen und liegt an der Hinterfläche der Matrize an. Die Druckplatte 18 hat eine Öffnung 26, die mit der Matrizenöffnung ausgerichtet und größer als diese ist, so daß das stranggepreßte Erzeugnis frei hindurchtreten kann. Die Druckplatte 18 liegt am Widerlager 24 an und ist so dick, daß eine merkbare Verformung unter dem Preßdruck nicht eintritt.

Um eine Drehung der Vorsatzplatte 17 gegenüber der Matrize 15 und der Druckplatte 18 zu \^rerhüten, sind Bohrungen 27, 27 a und 27 & mit Verriegelungsstiften 28 vorgesehen.

Der Umriß der Vorsatzplattenöffnung verläuft mit dem Umriß der Matrizenöffnung nirgends völlig abstandsgleich; er ist vielmehr so gewählt, daß die Weite der Vorsatzplattenöffnung sich gegenüber der entsprechenden Weite der Matrizenöffnung längs des Umfanges der Öffnung ständig ändert. Der Unterschied dieser Weiten ist an' den Stellen größer, an denen ein hoher Widerstand gegen den Durchfluß des Metalls durch die Matrizenöffnung vorhanden ist, und geringer an den Stellen geringeren Widerstandes. Für die in Fig. 3 dargestellte Matrize ist der größte Widerstand gegen den Durchfluß des Metalls durch die Öffnung 16 an den äußeren Enden der öffnung vorhanden, während sich der geringste Widerstand am Scheitel 14 befindet. Demgemäß ist die öffnung 25 der Vorsatzplatte im Verhältnis zur Matrizenöffnung am weitesten an ihren äußeren Enden und am engsten nahe dem Scheitel, so· daß auf diese Weise die in Fig. 2 dargestellte Form entsteht. Das Erweiterungsverhältnis der Vorsatzplattenöffnung zur Matrizenöffnung ist am besten aus Fig. 5 ersichtlich. Der zu wählende Umriß der Öffnung 25 ist derjenige, der die Geschwindigkeit des Metalldurchflusses an allen Stellen der Matrizenöffnung 16 gleicherhält. Die öffnung der Vorsatzplatte erweitert sich im wesentlichen im umgekehrten Verhältnis zu dem Widerstand gegen den Metalldurchfluß.

Diese Abmessungsverhältnisse sind aus Fig. 9 ersichtlich. Die · Matrize 15 mit der Dicke t hat eine öffnung 16 mit der Weite w. An der gleichen Stelle hat die Vorsatzplatte 17 mit der Dicke f eine öffnung 25 mit der Weite α/'. Der Abstand zwischen der Kante bzw. der Wand der Vorsatzplattenöffnung 25 und der Kante bzw. der Wand der Matrizenöffnung 16 ist der Rücksprung 0.

Das Verhältnis von w' zu w ändert sich von Stelle zu Stelle längs des Umfanges der Matrizenöffnung, wobei diese Änderung gerade so groß wie nötig ist, um die Durchflußgeschwindigkeiten des Metalls auszugleichen. Die Querschnitte werden senkrecht zur Achse der Vorsatzplatte gemessen. Das Verhältnis von w' zu w und der Rücksprung 0 sind in den Zonen der Matrizenöffnung, in denen der Widerstand gegen das Fließen des Metalls größer ist, größer als in den Zonen niedrigeren Widerstandes. In denjenigen Ab-

schnitten der Matrizenöffnung, in denen der Widerstand gegen Fließen am größten ist, soll der Rücksprung ο wenigstens gleich der Vorsatzplattendicke t' sein. So soll beispielsweise der Rücksprung 12 mm oder mehr sein, wenn die Vorsatzplattendicke 12 mm beträgt. Hierbei ist die Eintrittskante der Öffnung der Vorsatzplatte so weit von der öffnung der Matrize entfernt, daß das fließende Metall nur wenig Widerstand findet. Das Metall strömt in die Matrizenöffnung fast unbehindert ein. In denjenigen Abschnitten der Matrizenöffnung dagegen, in denen der Widerstand gegen das Fließen des Metalls am geringsten ist, wird der Rücksprung ο vorteilhaft geringer als die halbe Dicke der Vorsatzplatte gemacht und kann in Fällen von außergewöhnlich großen Strömungsunterschieden in einer Matrize ein Drittel bis ein Viertel der Vorsatzplattendicke betragen. Bei dieser geringen Größe des Rücksprungs befindet sich die Wand der Vorsatzplattenöffnung so nahe an der Wand der Matrizenöffnung, daß das fließende Metall einen beträchtlichen Widerstand findet, der seine Strömungsgeschwindigkeit entsprechend herabsetzt.

Bei der Wahl der genauen Größe des Rücksprunges 0 müssen eine Reihe von Faktoren berücksichtigt werden. Hat die Matrizenöffnung keine gleichförmige Weite, so sind die Abschnitte höchsten Widerstandes gegen das Fließen des Metalls immer nahe bei den Abschnitten, in denen die Öffnung am engsten ist. Der Rücksprung 0 wird daher im allgemeinen dort am größten gemacht, wo die Öffnungsweite w am geringsten ist, und dort am geringsten, wo die öffnung w am weitesten ist. Bei einer Matrizenöffnung gleichförmiger Weite, beispielsweise bei einer rechteckigen öffnung, ist unter anderem der Abstand von der Aufnehmerwand zu berücksichtigen. In einem solchen Falle wird der Rücksprung 0 nahe den Enden der Matrizenöffnung größer gemacht als in der Mitte, wie in Fig. 10 dargestellt ist, in der die Matrizenöffnung 16 a rechteckig ist, während die Vorsatzplattenöffnung 25 α an j edem Ende Ausbuchtungen hat.

Für unterschiedliche Querschnittsprofile der Matrize kann der Einfluß der verschiedenen Faktoren nicht immer theoretisch vorausbestimmt werden. Dann wird die Vorsatzplattenöffnung zuerst angenähert hergestellt und nach einem Versuch auf Grund des Ergebnisses nachkorrigiert.

Die Erfindung ist zwar in erster Linie von Nutzen bei der Herstellung von Vollprofilen, wie besonders Winkelprofilen, die einen dickeren und einen dünneren Schenkel aufweisen; sie kann jedoch auch zur Herstellung von nicht einfach profilierten, rohrförmigen Erzeugnissen verwendet werden. Beispielsweise ist die in Fig. 11 dargestellte Matrizeneinheit zur Herstellung eines Rohres mit zwei sich gegenüberstehenden dünnwandigen Rippen geeignet. Hierbei hat die Matrize eine kreisförmige öffnung mit zwei Umfangsschlitzen 16 b. In die kreisförmige öffnung ragt ein von einem (nicht dargestellten) Dornhalter getragener Dorn 29. Die Vorsatzplattenöffnung 25 b hat einen kleinen Rücksprung im Bereich der kreisförmigen Matrizenöffnung und einen größeren Rücksprung im Bereich der Schlitze.

Ein anderes Anwendungsgebiet der Erfindung sind Matrizen mit mehreren öffnungen. Bei derartigen Matrizen wird die Geschwindigkeit des Metallstromes zum Teil von den Abständen der verschiedenen Öffnungen von der Wand des Aufnehmers beeinflußt. Befindet sich eine von mehreren gleichen Matrizenöffnungen näher an der Wand des Aufnehmers als eine andere Öffnung, so ist die Geschwindigkeit des Metallstromes größer an der von der Wand weiter weg liegenden Öffnung. In diesem Falle wird vor die Matrize eine Vorsatzplatte gesetzt, deren öffnungen mit den entsprechenden Matrizenöffnungen fluchten, jedoch um so weiter sind, je näher die Matrizenöffnungen der Aufnehmerwand zu gelegen sind. Eine derartige Einheit ist in Fig. 12 dargestellt, bei der die Matrize drei gleich große Öffnungen 16 c hat, von denen die eine Öffnung in der Mitte der Matrize liegt, während die beiden anderen Öffnungen außermittig sind. Die zu den außermittigen Öffnungen gehörenden Vorsatzplattenöffnungen 25 c werden größer gemacht als die zur Mittelöffnung der Matrize gehörende Öffnung 25 d der Vorsatzplatte.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Strangpreßmatrize, deren profilierte Durchtrittsöffnung bzw. -öffnungen verschieden große Ausflußwiderstände des Preßmetalls längs der Öffnung bzw. Öffnungen zur Folge haben, die durch in eine Vorsatzplatte der Matrize verlegte, vergrößerte Einzugsgebiete im Bereich größerer Ausflußwiderstände ausgeglichen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsatzplatte (17) der Matrize (15) in an sich bekannter Weise nach Art einer Stufenmatrize mit scharfen Eintrittskanten und achsparallelen Mantellinien der Durchtrittsöffnung ausgebildet ist, die jedoch in den Bereichen größerer Ausflußwiderstände weiter von der scharfkantigen Matrizenöffnung zurücktreten als in den übrigen Bereichen.

2. Strangpreßmatrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Vorsatzplatte in den Bereichen größten Widerstandes mindestens um ein der Dicke der Vorsatzplatte gleiches Maß zurücktritt, in den Bereichen geringen Widerstandes um weniger als die halbe Dicke der Vorsatzplatte.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 618 446, 639 539, 743 559;

deutsche Patentanmeldungen K 10181 Ib/7b (bekanntgemacht am 9. 7.1953), V2577 It>/7b (bekanntgemacht am 19. 3. 1953, Patent Nr. 938 184), V 2578 Ib/7b (bekanntgemacht am 16.7.1953), V2678Ib/7b (bekanntgemacht am 16. 7. 1953);

»Auszüge deutscher Patentanmeldungen«, Vol. 20, S. 94, 7b, J747801;

britische Patentschrift Nr. 546 446.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 0O9 50S/146 4.