DE1452488A1

DE1452488A1 - Verfahren und Vorrichtung fuer das hydraulische Strangpressen

Info

Publication number: DE1452488A1
Application number: DE19651452488
Authority: DE
Inventors: Derek Green
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1964-07-31
Filing date: 1965-07-28
Publication date: 1969-04-30
Also published as: FR1445035A

Description

PATENTANWALT

DIPL-ING. ERICH SCHUBERT // ^TeIefon: ^mn) ³²⁴⁰⁹

/ / Telegramm-Ach-.: Patschub, Siegen

^^^^_^ Postscheckkonten:

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Abs.: Patemonw» DtpL-!»Q. SCHUBERT, » Siegen, Eseroec StraÖe 227 Filialen Siegen u. Oberhausen (RhW.)

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65 QIb Ke/da 1452488

Dr. Expl

United Kingdom Atomic Energy Autliority, Patents Branch, 11 - 12, Charles II Street, London, Sv/1, England

diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr* 30276/64 vom 31.7.1964 beansprucht.

Verfahr en und Vorx-iehtung für das hydraulische »strangpressen

Die >lrfindung bezieht sich auf Strangpreßverfahren, insbesondere auf hydrostatische (hydraulische) Strangprefeverfahren, bei denen ein Werkstück unter der direkten Einwirkung eines hydraulischen Druckströaiunssjaittels durch eine Preß-

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matrize hindurch stranggepreßt wird. Eine bekannte Einrichtung zur Durchführung eines solchen hydrostatischen Strangpreßverfahrens weist z.B. eine aus Zylinder und Kolben bestehende Vorrichtung auf zum Unterdrucksetzen des hydraulischen Strömungsmittels sowie eine Preßmatrize, die am Ende des Zylinders so angeordnet ist, daß, wenn ein Werkstück oder ein (Halbzeug-) Barren oder Pfropfen nach dem Einbringen in den Zylinder vor der Preßmatrize liegt, die Bewegung des Kolbens in dem Zylinder die das Werkstück umgebende hydraulische flüssigkeit unter Druck setzt und das "Werkstück durch die Matrize treibt.

Spröde vVerkstoffe lassen sich im Strangpreßverfahreri schwer verformen, und zwar wegen der Oberflacnen-Rißbildung, die in solchen Materialien auftritt, wenn sie unter Entspannung auf Atmosphärendruck durch eine Matrize hindurch stranggepreßt werden. Man hat bereits festgestellt, daß sich beim Strangpressen eines spröden Werkstoffs die Rißbildung vermeiden läßt» wenn der Werkstoff beim Austritt aus der Matrize einem allseitigen hohen Strb'mungsmittel- bzw.. !flüssigkeitsgegendruck von beispielsweise 100 tohs/sq..in. (15700 at) und mehr ausgesetzt wird« Es hat sich dabei ergeben, daß der allseitige Flüssigkeitsgegendrucfc, der gegenüber dem Werkstoff beim Austritt aus der Matrize zur Wirkung gebracht wird, so groß sein müßte, daß dem Werkstoff ein hydrostatischer Druck übermittelt wird, der ausreicht, um die Zugspannungen in den

Außenschichten des Werkstoffs beim Austritt aus der Matrize zu neutralisieren oder sie wenigstens auf einen Wert unterhalb der Zugfestigkeit des Werkstoffs herabzusetzen. Die Flüssigkeit bzw. das Strömungsmittel für das Übermitteln eines solchen G-egendrucks auf den Werkstoff beim Austreten aus der Matrize wird im allgemeinen mit Hilfe einer Einrichtung unter Druck gesetzt, die unabhängig ist von der Einrichtung, welche die zum Auspressen des Werkstücks dienende flüssigkeit unter Druck setzt«,

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Strangpreßvorrichtung mit einer primären iiiederdruck-I?lüssigkeitsq.uelle zur Erzeugung hohen Drucks in einer hydraulischen flüssigkeit, die auf ein Werkstück wirkt, um dieses durch hydrostatische Kräfte durch eine Matrize hindurch strangzupressen, und zur gleichzeitigen Erzeugung eines mittleren bzw. zwis clienwirk end en Hochdrucks in einem hydraulischen Strömungsmittel} welches auf das Material des Werkstücks beim Austritt aus der Matrize einen Strömungsmittelgegendruck ausübt.

Es ist ferner eine Besonderheit der Erfindung, daß eine derartige Vorrichtung auch angewendet werden kann, wenn beim herkömmlichen Strangpressen das Werkstück in eine hydraulische Flüssigkeit hinein, die auf das ausgepreßte Material beim Austritt aus der Matrize einen G-egendruck ausübt _r stranggepreßt wird.

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Eine Strangpreßvorrichtung nach, der Erfindung weist auf einen Hauptdruckzylinder mit einer abgestuften Bohrung aus einem größeren Teil und einem kleineren Teil, dessen Durchmesser geringer ist als der des größeren Teils, ferner Mittel zum Unterdrucksetzen einer hydraulischen Flüssigkeit in dem größeren Teil der Bohrung des HauptZylinders, weiterhin ein Frei- bzw. Plugkolbenaggregat (Schwimmkolben) mit einem Hauptteil, der einen in den größeren Teil der Bohrung passenden Kolbenkopf aufw_jeist, wobei das Flugkolbenaggregat einen Hilfsfortsatz aufweist, dessen Durchmesser geringer ist als der des Kolbenkopfes und der sich in den kleineren Teil der Bohrung des HauptZylinders hinein erstreckt und in diesen hineinpaßt, weiterhin einen Sekundärzylinder im Hauptteil des Flugkolbenaggregats, dessen Längsachse in der Richtung der Längsachse des Flugkolbenaggregats verläuft, wobei dieser Sekundärzylinder mit einem Ende auf der dem kleineren Teil der Bohrung des HauptZylinders abgewandten Seite offen ist gegen den größeren Teil der Bohrung des Hauptzyliriders und an seinem anderen linde mit einer Preßkammer von gleicher -^rs tr eckung in Verbindung steht, die ebenfalls zum Hauptteil des Flugkolbenaggregats gehört und einen geringeren Durchmesser aufweist als der Sekun- ' därzylinder und wobei ferner die Preßkammer mit einem Kolben zusammenarbeitet, dessen Kopfteil in den Sekundärzylinder außerhalb der Preßkammer paßt, schließlich eine Preßmatrize,

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die in das dem Sekundärzylinder abgewandte Ende der Preßkanmier eingepaßt ist und mit dem kleineren Teil der Bohrung des Hauptzylinders über einen vom Ausgang der Matrize über den Hilfs-. fortsatz des Flugkolbenaggregats führenden Durchlaß in Verbindung steht β

Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Strangpreßvorrichtung im Längsschnitt, während 3?ig. 2 eine Abwandlung derselben veranschaulicht«

Die in Fig. 1 wiedergegebene Vorrichtung zeigt ein Hauptzylinderaggregat 1, das einen einteiligen oberen Zylinder 2 sowie einen unteren Zylinder 3 aufweist, der aus zwei ringförmigen Teilen zusammengesetzt ist»

Das Hauptzylinderag^regat 1 hat eine stufenweise zusammengesetzte Bohrung 4 mit einem oberen größeren 'l'eil 5 in dem oberen Zylinder 2 und einem unteren kleineren Teil 6, dessen Durchmesser geringer ist als der des größeren Teils 5, in dem unteren Zylinder 3.

In dem oberen Teil 5 der Hauptzylinderbohrung 4 ist ein Druckstempel 7 angeordnet.

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Bin Schwimm- bzw, Flugkolbenaggregat 8 in der Hauptzylinderbohrung 4 weist einen Hauptteil 9 mit einem Kolbenkopf 10 auf, der in den Oberteil 5 der Haupt zylinderboiirung 4 hineinpaßt bzw» eingepaßt ist. Bas Kolbenaggregat 8 hat einen Hilfsfortsatz 11 von kleinerem Durohmesser, der sich von dem Kolbenkopf 10 aus nach unten erstreckt und in den unteren Teil 6 der Hauptzylinderbohrung 4 hineinpaßt. Der Hauptteil 9 des Plugkolbenaggregats 8 weist einen Sekundär-Zylinder 12 auf, der oberhalb einer Auspreßkammer 13 angeordnet ist ο Der Sekundärzylinder 12 ist mit seinem oberen Ende offen gegen den oberen Teil 5 der Hauptzylinderbohrung 4 ausgebildet und steht mit seinem unteren Ende mit der Preßkammer 13 in Verbindung, deren Innendurchmesser geringer ist als der des Sekundärzylinders 12o

Ein Kolben 14 erstreckt sich vom Sekundärzylinder 12 aus in die Auspreßkammer 13. Sein Kopfstück 15 ist in den Sekundärzylinder 12 eingepaßt·

Eine Preßmatrize 16 oder -formvorrichtung ist am unteren Ende der Preßkammer 13 angeordnet. Die Matrize 16 ist in einem Matrizenfuß 17 befestigt,der seinerseits mit dem Kolbenkopf 10 des Kolbenaggregats 8 verbunden ist.

Ein in den Matrizsnfuß 17 geschraubtes Führungsrohr 18 bildet einen Durchlaß, der von der Preßmatrize 16 über den

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Hilfsfortsatz 11 des Flugkolbenaggregats 8 nach, dem unteren Teil 6 der Hauptzylind erb ohrung 4- führt.

Der Matrizenfuß 17 sitzt auf dem Kolbenkopf 10 des Jb¹Iugkolbenaggregats 8 und ist mit der Preßkammer 13 über eine Kupfermansohette 19 verbunden. Die Preßkammer 13 und der einen Teil des Flugkolbenaggregats 8 bildende Sekundärzylinder 12 sind miteinander über eine Kupfermanschette 20 verbunden.

Das untere Ende der Hauptzylinderbohrung 4 ist mit einem Stopfen 21 verschlossen, der in die Hauptzylinderbohrung 4 mittels eines Kupferrings 22 und einer ^wO-Ring^ttGrummidichtung 23 eingedichtet ist. Ein Behälter 24 zur Aufnahme des ausgepreßten Materials ist oberhalb des Stopfens 21 in dem unteren Teil 6 der Hauptzylinderbohrung 4 angebracht* Er ist von zylindrischer Gestalt und weist im Innern ein konisches Führungsteil 25 auf«

Der Druckstempel 7 ist in den oberen Teil 5 der Hauptzylinderbohrung 4 mit Hilfe eines Kupferrings 26 und einer ^w0-Ring"-Gummidichtung 27 verschiebbar eingedichtet. Das Flugkolbenaggregat 8 ist in den oberen Teil 5 der Hauptzylinderbohrung 4 am Kolbenkopf 10 mit Hilfe eines Kupferrings 28 und einer "O-Ring"-Grummidichtung 29 verschiebbar eingedichtet. Der Hilfsfortsatz 11 des Flugkolbenaggregats 8 ist in den unteren Teil 6 der Hauptzylinderbohrung 4 mit Hilfe eines Kupferrings 30 und einer

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"0-Rlug"-Gummidichtung 31 verschiebbar eingedichtet. Der Kolben 14 ist in die Bohrung der Preßkammer 13 mittels eines Kupferrings 32 und einer "O-Ring"-Gummidichtung 33 verschiebbar eingedichtet. Der Kopf 15 des Kolbens 14 ist in die Bohrung des Sekundärzylinders 12 mittels eines Kupferrings 34 und einer "O-Ring"-Gummidichtung 35 verschiebbar eingedichtet. Die Preßmatrize 16 endlich ist in das untere Ende der Bohrung der Preßkammer 13 mittels eines Kupferrings 36 und einer "O-Ring^w-Gummidichtung 37 verschiebbar eingedichtet_o Die gesamte Anordnung ruht auf einem robusten Gitterwerk 38₀

Bei Verwendung der in Pig. 1 wiedergegebenen Einrichtung wird der strangzupressende Barren oder Propfen 39 in die Preßkammer 13 eingebracht, wobei sein Ende zur Einführung in die Preßmatrize 16 zugespitzt ist. Der Raum im oberen Teil 5 der Hauptzylinderbohrung 4 oberhalb des Flugkolbenaggregate b ist mit einer hydraulischen Flüssigkeit 40 gefüllt, ebenso der den Barren 39 umgebende Kaum in der Preßkammer 13 sowie der Raum im oberen Teil 6 der Hauptzylinderbohrung 4 unterhalb des Hilfs-' fortsatzes 11 des Flugkolbenaggregats 8. Der Druckstempel 7 wird mittels einer geeigneten Preßvorrichtung so nach unten gedruckt, daß er die hydraulische Flüssigkeit 40 in der Hauptzylinderbohrung 4 oberhalb des Flugkolbenaggregats 8 unter Druck, setzt. Die hydraulische Flüssigkeit 40 über dem Flugkolbenaggre-

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gat 8 wird z.B. auf einen Druck von 50 t/sq.in. (7850 at) gebracht; dieser Druck wirkt somit auf das Kopfstück 15 des Kolbens. H in dem Sekundärzylinder 12 des Flugkolbenaggregats sowie auf das Flugkolbenaggregat 8 als Ganzes. Wenn z.B. die Querschnittsfläche des Kopfstücks 15 des Kolbens 14 dreimal so groß ist wie die Querschnittsfläche des Kolbens 14 selbst, dann wird die den Barren 39 in der Preßkammer 13 umgebende hydraulische Flüssigkeit 40 auf einen Druck von 150 t/s q.. in. (23550 at) gebracht. Der Druck, den die hydraulische Flüssigkeit 40 in der Preßkammer 13 auf den Barren 39 ausgibt, treibt diesen durch die Preßmatrize 16 hindurch. Das aus aer Preßmatrize 16 in Drahtform austretende Material gelangt über das Führungsrohr 18 in den unteren 'i'eil 6 der Hauptzylinderbohrung 4. Das konische Führungsteil 25 in dem Behälter 24 formt den herausgepreßten Draht zu einer üpule in dem Behälter 24.

Bei der Unterdrucksetzung der hydraulischen Flüssigkeit 40 im Raum oberhalb des Flugkolbenaggregats 8 entsteht zugleich eine auf das Flugkolbenaggregat 8 als Ganzes wirkende nach unten gerichtete Kraft, so daß die hydraulische Flüssigkeit 4^U im unteren 'feil 6 der Haup tzyl inderb ohr ung 4 unterhalb des Hilfsfortsatzes 11 des Flugkolbenaggregats 8 unter Druck gesetzt wird und seinerseits auf das aus der Preßmatrize 16 austretende Material einen Gegendruck ausübet. Wenn z.B. die Querschnittsfläche des Kolbenkopfes 10 des Flugkolbenaggregate 8

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doppelt so groß iat wie die des Hilfsfortsatzes 11 des Flugkorb enaggregats 8, dann ergibt ein Druck der hydraulischen flüssigkeit 40 oberhalb des Plugkolbenaggregats 8 von 50 t/sq.in. (7850 at) in der hydraulischen Flüssigkeit 40 im unteren l'eil 6 der Haupt zylind erb ohruiig 4 unterhalb des Hilfsfortsatzes 11 des Flugkolbenaggregats 8 einen Druck von 100 t/qu_oin. (15700 at).

Die Einrichtung nach der Erfindung ist auch anwendbar beim herkömmlichen Strangpressen eines Barrens unter Verwaidung eines Gegendrucks, der von einer unter Druck gesetzten !Flüssigkeit ausgeübt wird_e

Figo 2 zeigt eine Strangpreßvorrichtung, die der in Fig. wiedergegebenen ähnlich ist, aber ein Flugkolbenag^regat 8 von abgewandelter Form aufweist» Bei dem in Hg« 2 dargestellten Flugkolbenaggregat 8 führt der Kolben 14 unmittelbar zu einer mechanischen Kompression des Barrens 39 in der Preßksmmer 13, wie bei einem herkömmlichen Strangpreßverfahren. Die Preßmatrize 16 ruht in einer Ausnehmung 41 im Matrizenfuß 17? das Kopfstück 10 des Flugkolbenaggregats 8, der Matrizenfuß 17 _f die Preßkammer 13 und der Sekundärzylinder '12 sind sämtlich durch eine einzige Kupfermanschette 42 miteinander verbunden.

steht Wie bei der Einrichtung nach lig« 1/der Bruckstempel

7 unter Druck, so daß er die hydraulische Flüssigkeit 40 in

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der Hauptzylinderboiirung 4 oberhalb des Flugkolbenaggregats 8 z.B. auf einen Druck von 50 t/sq.in. (7850 at), bringt. Die QuerschnittBflache des Kopfstücks 15 des Kolbens 14 ist beispielsweise viermal so groß wie die des Kolbens 14 selbst, so daß der Barren 39 einem Preßdruck von 200 t/sq.in. (31400 at) unterworfen ist. Wie bei der Einrichtung nach J?ig„ 1 bedeutet das Unterdrückeetzen der hydraulischen Flüssigkeit 40 in der Hauptzylinderbohrung 4 oberhalb des Flugkolbenaggregats 8 zugleich eine nach unten gerichtete Druckbelastung des ganzen Flugkolbenaggregats 8, so daß die hydraulische Flüssigkeit 4o im unteren Teil 6 der Hauptzylinderbohrung 4 unterhalb des Hilfsfortsatzes 11 des Flugkolbenaggregats 8 unter Druck gesetzt wird und auf das aus der Preßmatrize 16 austretende Material einen Gegendruck ausübt.

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche ilrfindungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Patentanspruch

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Claims

PATENTANWALT

DlPL-ING. ERICH SCHUBERT

IV Postscheckkonten:

Köln 106931, Essen 203 62

Bankkonten: Deutsche Bank AG.,

Abs.: Patentanwalt Dipl.-Ing. SCHUBERT, 59 Siegen, Eiserner Straße 227 Filialen Siegen u. Oberhausen (RhId.)

Postfach 325

65 075 Ke/da 1452488

Patentanspruch

Strangpreßvorrichtung, gekennzeichnet- durch einen liauptdruckzylinder mit einer abgestuften Bohrung aus einem größeren I¹ eil und einem kleineren Teil, dessen Durchmesser geringer ist als der des größeren Teils,ferner durch Mittel zum Un'terdrucksetzen einer hydraulischen Flüssigkeit in dem größeren Teil der Bohrung des HauptZylinders, weiterhin durch ein Flugkolbenag-regat mit einem Hauptteil, der einen in den größeren Teil der Bohrung passenden Kolbenkopf aufweist, wobei das Flugkolbenag-.jregat einen Hilfsfortsatz aufweist, dessen Durchmesser geringer ist als der des Kolbenkopfes und der sich in den kleineren Teil der Bohrung des HauptZylinders hinein erstreckt und in diesen, hineinpaßt,, weiterhin durch einen Sekundär zylinder im Kauptteil des fflugkolbenagöregats, dessen Längsachse in der Richtung der Längsachse des i'lugkolbenaggregats verläuft, wobei dieser 'Sekundärzylinder mit einem Ende auf der dem kleineren Teil der Bohrung des HauptZylinders abgewandten Seite offen ist gegen

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den größeren !Teil der Bohrung des Haupt cylinders und an seinem anderen Ende mit einer Preßkammer von gleicher Er Streckung in Verbindung steht, die ebenfalls zum Hauptteil des IPlugkolbenaggregats gehört und einen geringeren Durchmesser aufweist als der Sekundärzylinder und wobei ferner die Preßkammer mit einem Kolben zusammenarbeitet, dessen Kopfteil in den Sekundär zylinder außerhalb der Preükammer paßt, schließlich durch eine PreßmatrLze, die in das dem Sekundär zylinder abgewandte Ende der Preßkammer eingepaßt ist und mit dem kleineren Teil der Bohrung des HauptZylinders über einen vom Ausgang der Matrize über den Hilfsfortsatz dec jj'lugkolbena^vreoats führenden iJurchlaß in Verbindung steht©

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