DE1758202C3

DE1758202C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Her stellung dichter Voll oder Hohlprofile durch pulvermetallurgisches Strangpressen

Info

Publication number: DE1758202C3
Application number: DE19681758202
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. 4100 Duisburg Wessel
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1968-04-23
Filing date: 1968-04-23
Publication date: 1973-12-06
Also published as: DE1758202B2; AT278479B; DE1758202A1

Description

des Stempelkopfes und/oder einer konkaven Ma- einem kompakten Fertigprodukt zu verpressen, bietet trizenfläche vor dem eigentlichen Süangpreßvor- bisher einige erhebliche Schwierigkeiten, die vor gang axial gepreßt wird, wobei eine im -jvesent- 15 allem durch die in den Poren bzw. zwischen den PuI-lichon radial fortschreitende Verdichtung erfolgt. verteuerten eingeschlossenen Gase verursacht werden. 2. Strangpreßblock zur Durchführung des Ver- Werden die Pulver oder die porösen Blöcke im Auffahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- nehmer der Stiangpresse einem Druck durch den net. daß mindestens eine Stirnfläche als Kegel- Stempel der Presse ausgesetzt, so erfolgt im allgestumpf ausgebildet ist. ao meinen erst eine Verdichtung, d. h. eine Verringerung

.*. Strangpreßblock nach Anspruch 2, dadurch der Porosität und anschließend beginnt der Fließvorgekennzeichnet, daß der Basiswinkel (<5) der kon- gang des verdichteten Blockes durch die Matri/envexen Stirnfläche 10 bis 30^c beträgt. öffnung. Die in den Poren zunächst orhandenen

4. Strangpreßblock nach einem der Ansprüche 2 Gase werden bei diesem Vorgang sehr stark kompri- und 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Verhält- as miert (5000 bis 15000 atü je nach zu verpressendem nis von Durchmesser zu Höhe höchstens 1 : 2,5 Werkstoff), falls sie nicht frühzeitig entweichen konnbeträgt, ten. Bei großen Pulverblöcken mit niedriger relativer

5. Vorrichtung zur Dui hführung des Verfah- Dichte sind in kurzer Zeit verhältnismäßig große rens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. Gasmengen unter ungünstigen Strömungsbedingungen daß der Basiswinkel (λ) der konvexen Druckfläche 30 (kleine Porenquerschnitte) zu entfernen. Das eingeil) des Stempelkopfes (2) 10 bis 30°, Vorzugs- schlossene Gas — meist handelt es sich um das zur weise 17 bis 22 , größer ist als der Basiswinkel Erhitzung benutzte Schutzgas — führt bei hohen {ß) der konkaven Matrizenfläche (4). Temperaturen, z. B. nach dem Heißpressen oder bei

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- einer späteren Erhitzung, zu Trennungen und Rissen kennzeichnet, daß der Basiswinkel (/*) der Ma- 35 im Fertigprodukt.

trizenfläche (4) 0 bis 15 . vorzugsweise 10^c, be- Das Entweichen der Gase aus dem Preßwerkzeug

trägt. wird jedoch durch die notwendigen engen Toleranzen

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 der Werkzeuge erschwert oder gar verhindert.

oder 6. dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Es ist bereits bekannt, den Einschluß von Gasen

Innenfläche des Rezipienten (9) gleitende Paß- 40 in stranggepreßten Profilen dadurch zu vermeiden, fläche (10) des Stempelkopfes (2) mit flachen daß die porösen Blöcke in Blechmäntel eingeschweißt, Nuten (11) versehen ist. anschließend evakuiert und verschlossen werden Die

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 Blechmäntel werden mit verpreßt und schützen die bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize Blöcke gegen Einwirkungen von Gasen und Schmier-(5) an den mit dem Rezipienten (9) in Berührung 45 mitteln. Das Verfahren ist sehr aufwendig und daher stehenden Flächen mit flachen Nuten(12) ver- für leicht reduzierbare Werkstoffe, wie z.B. Kupfer, sehen ist. Nickel und Eisen, nicht wirtschaftlich.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 Als weiterer Weg, Gaseinschlüsse zu vermeiden, ist bis 8, bei der zur Herstellung von Hohlprofilen bekannt (britische Patentschrift 1008 250), vorgeein Lochdorn mit kegelförmiger Spitze eingesetzt 50 preßte Blöcke mit möglichst kleinen Porenvolumen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel in die Strangpresse einzusetzen. Die porösen Blöcke (j-) an der Kegelspitze (8) 45 bis 70°, Vorzugs- sollen nach diesem Vorschlag aus Pulver mit einer weise 60°, beträgt. vorzugsweisen Teilchengröße von 10 bis 12 μΐη bestehen und eine gleichmäßige relative Dichte von

55 etwa 80 bis 90 Vo besitzen. Der schwerwiegende Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß eine bis zum

Kern durchgehende Behandlung der porösen Blöcke,

z. B. Reduktion von Oxiden in einer gasförmigen Atmosphäre, bei so hohen Dichten nicht mehr oder 60 nur mit unwirtschaftlich langer Dauer möglich ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, aus

Herstellung dichter Voll- und Hohlprofile durch umhüüungsfreien Blöcken mit durchgängigen Poren pulvermetallurgisches Strangpressen umhüllungsfreier durch Strangpressen Profile (Stäbe, Rohre u. a) ohne vorgepreßter Blöcke einer relativen Dichte von 50 Gaseinschlüsse herzustellen. Gelöst wird diese Aufbis 80% sowie einen Strangpreßblock υ"d eine Vor- 65 gäbe erfindungsgemäß dadurch, daß ein mit erharichtung zur Durchführung des Verfahrens. benen Stirnflächen versehener vorgepreßter Block

Die Verarbeitung von Metallpulvern oder daraus mittels einer ebenen Druckfläche des Stempelkopfes

vorgepreßten Blöcken durch Strangpressen stellt, so- bzw. ein mit ebenen Stirnflächen versehener Block

3 f 4

mittels einer konvexen Druckfläche des Stempel- An Hand der Zeichnungen soll die erfindungs-

kopfes und/oder einer konkaven Matrizenfläche vor gemäße Einrichtung im Prinzip erläutert werden.

dem eigentlichen Strangpreßvorgang axial gepreßt Fig. 1 zeigt dabei im Schnitt eine Seitenansicht

wird, wobei eine im wesentlichen radial fortschrei- der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Herstellung

tende Verdichtung erfolgt. Zur Durchführung des 5 von Hohlprofilen;

Verfahrens wird ein Strangpreßblock vorgeschlagen, F i g. 2 zeigt ebenfalls eine Seitenansicht im Schnitt

bei dem mindestens eine Stirnfläche als Kegelstumpf zur Erzeugung von Vollprofilen;

ausgebildet ist. Fig. 3 zeigt den ernndungsgemäß zur Anwendung

Der Basiswinkel der konvexen Stirnfläche beträgt kommenden Block.

dabei, nach einer Ausführung der Erfindung, 10 bis io Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung besteht aus

30°. Das Verhältnis von Durchmesser,zur Höhe soll der mit einer Bohrung versehenen Grundplatte 13.

dabei höchstens 1:2,5 betragen. die den Aufnehmer 9 und die Matrize 5 trägt. Im

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs- Aufnehmer 9 befindet sich über der Matrize 5 der

gemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß Block 6. Oberhalb des Blockes 6 ist der Stempel 3

der Basiswinkel der konvexen Druckfläche des Stern- 15 mit dem Stempelkopf und der erhaben ausgebildeten

pelkopfes 10 bis 30°, vorzugsweise 17 bis 22°, größer Stirnfläche 1 angeordnet. Die Paßfläche 10 des Stem-

ist als der Basiswinkel der konkaven Matrizenfläche. pelkopfes 2 ist mit flachen Nuten 11 zur Gasabfüh-

Der Basiswinkel der Matrizenfläche soll dabei nach rung versehen. Ebenso weist die Matrize 5 an der

einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung 0 bis 15', Berührungsfläche mit dem Aufnehmer 9 flache Nuten

vorzugsweise 10°, betragen. ao 12 auf. Die Matrizenfläche4 der Matrize5 ist geneigt.

Die auf der Innenfläche des Rezipienten gleitende Der Stempel 3 führt im Inneren einen Dorn 7. Erfin-Paßfläche des Stempelkopfes kann ebenso wie die dungsgemäß ist der Basiswinkel λ der erhabenen Matrize an den mit dem Rezipienten in Berührung Stirnfläche 1 des Stempelkopfes 2 10 bis 30' größer stehenden Flächen mit flachen Nuten versehen sein. als der Basiswinkel β der Matrizenfläche 4 der Ma-Durch den Unterschied in der Neigung der Stirn- 25 trize 5. Bevorzugt ist der Basiswinkel * des Stempelfläche des Stempelkopfes und der Matrizenfläche wird kopfes 2 17 bis 22° größer als der Basiswinkel β der beim Verdichten des porösen Blockes die erforder- Matrizenfläche 4. Der Basiswinkel β der Matrizenliche Kraft zunächst in einer zylindrischen Kernzone fläche 4 kann zwischen 0 bis 15'-' liegen. Er beträgi um die Längsachse des Blockes aufgebracht, von wo vorzugsweise 10-.

sich der Verdichtungsdruck während des Preßvor- 30 Zum Lochen oder Aufweiten des porösen

ganges von innen nach außen fortpflanzt. Dadurch Blockes 6, der eine relative Dichte von 50 bis 80" 0.

werden die in den Poren enthaltenen Gase gezwun- vorzugsweise 65 bis 75 ⁰O, aufweist, ist der Dorn 7

gen, fortschreitend mit der Verdichtung von innen mit einer kegelförmigen Spitze 8 versehen. Der Win-

nach außen zu entweichen. Das an der Oberfläche kel ;· der Kegelspitze beträgt etwa 60'. Fig. 1 zeigt

des Blockes sich sammelnde Gas wird dabei durch 35 den Dorn in der Ausgangsstellung 7, 8 und in der

die flachen Nuten abgeführt. Stellung nach dem Lochen oder Aufweiten 7', 8'.

Bei der Herstellung von Hohlprofilen ist die Preß- In Fi g. 2 st die Preßfläche 1 des Stempelkopfes 2

einrichtung in an sich bekannter Weise mit einem des Stempels3 als ebene Fläche ausgebildet. In diesem

Dorn versehen. Um jedoch den Block in erfindungs- Falle weist der Block 6, wie auch in F i g. 3 darge-

gemäßer Weise in der Strangpreßeinrichtung lochen 40 stellt, nach außen gewölbte Stirnflächen 14 auf. Die

zu können, weist die kegelförmige Spitze des Dornes Stirnflächen können als Kalotte oder als Kegelstumpf

erfindungsgemäß einen Winkel zwischen 45 bis 70 ausgebildet sein. Der Basiswinkel \ beträgt dabei 10

auf. Es hat sich auch hier herausgestellt, daß das be- bis 30 . Das Verhältnis von Durchmesser zur Höhe

vorzugte Winkelmaß der Kegelspitze 60" beträgt. des Blockes beträgt höchstens 1 : 2,5.

Es ist grundsätzlich aus der britischen Patentschrift 45 Es ist möglich, die Ausbildung der erfindungs-

1 008 250 bekannt, die Preßfläche des Stempelkopfes gemäßen Preßfiäche und der Matrizenfläche mit dem

erhaben auszubilden und auch der Matrizenfläche erfindungsgemäß ausgebildeten Block nach F i g. 3 zu

eine Neigung zu erteilen. Die Winkellage der Preß- kombinieren.

flächen gegeneinander ist jedoch derart ausgeführt D^:e überraschende Wirkung der erfindungsgemäßen worden, daß im Gegensatz zur Erfindung eine Ver- 50 Maßnahmen besteht darin, daß, ausgehend von einem

dichtung derart erfolgt, daß die Gase im Innern des Block mit hoher Porosität, ein vollkommen dichtes

Blockes eingeschlossen werden. und blasenfreies stranggepreßtes Profil erzielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

wohl wegen der dabei vorwiegend auftretenden für

Patentansprüche: poröse Körper günstigen Druckbeanspruchung, als

\ auch wegen der in einem Verfonnungsvorgang mög-

^f 1. Verfahren zur Herstellung dichter Voll- oder liehen großen Verformung, ein besonders geeignetes

Hohlprofile durch pulvermetallurgisches Strang- 5 Verfahren dar, das in neuerer Zeit immer mehr Anpressen umhüllungsfreier vorgepreßter Blöcke wendung findet (vergleichez.B. »Metallwirtschaft«23,. , einer relativen Dichte von 50 bis 8O°/o, da- 1944, S. 380/381; Eisenkolb, »Fortschritte der durch gekennzeichnet, daß ein mit er- Pulvermetallurgie«, 1963, S. 327).
habenen Stirnflächen versehener vorgepreßter Das Sirangpressen wird in kaltem Zustand, vor-

Block mittels einer ebenen Druckfläche des Stern- io wiegend jedoch oberhalb der Rekristallisationstempepeikopfes bzw. ein mit ebenen Stirnflächen ver-" ratur, durchgeführt.

sehener Block mittels einer konvexen Druckfläche Das Verfahren, einen porösen Block direkt zu