DE1777197C3

DE1777197C3 - Verfahren zur Herstellung von Verbundmaterial durch hydrostatisches Strangpressen und Ausgangswerkstück zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1777197C3
Application number: DE19681777197
Authority: DE
Inventors: Martin Oeverklinten Burstroem; Jan Robertsfors Nilsson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1967-09-27
Filing date: 1968-09-23
Publication date: 1980-03-27
Also published as: NO128142B; DK136517B; IE32383B1; NL154437B; ES358562A1; IE32383L; DK136517C; FR1585274A; GB1240154A; NL6813287A; BE720914A; CH509113A; FI52530B; FI52530C; DE1777197B2; DE1777197A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Verbundmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Ausgangswerkstück zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, durch hydrostatisches Strangpressen einen Draht oder eine Stange aus einem harten Material mit einem Mantel aus weicherem Material zu umgeben. Bei diesem bekannten Verfahren benutzt man einen Draht oder Kern mit einem kleineren Durchmesser als das fertige Verbundprodukt und reduziert nur den Mantel beim Strangpressen. Zu diesem Zweck wird der Draht oder die Stange, die den Kern im fertigen Produkt bildet, in einen im wesentlichen rohrförmigen Mantel gesteckt, wonach der vordere Teil des rohrförmigen Mantels am Draht oder an der Stange festgedrückt wird, während auf dem größten Teil der Länge ein ringförmiger Spalt zwischen Draht oder Stange und Mantel vorhanden ist. Das Druckmittel wird somit in Kontakt mit den Flächen sein, die im fertigen Produkt, wenn möglich, zusammengefügt sein sollen. Demzufolge kann sich auf den Flächen eine Schicht bilden, die das Anhaften erschwert.

Es sind auch Versuche gemacht worden, Draht oder stangenförmiges Verbundmaterial bei gleichzeitiger Querschnittsreduktion sowohl des Kerns als auch des Mantels im verwendeten Ausgangswerkstück herzustellen. Das Resultat war nicht befriedigend. Die Reduktion des Kerns und des Mantels war verschieden von Ausgangswerkstück zu Ausgangswerkstück. Zuweilen wurde nur der Kern oder nur der Mantel durch die Matrize herausgepreßt.

Aus der CH-PS 4 28 630 ist ein hydrostatisches Strangpreßverfahren bekannt, bei welchem das Ausgangswerkstück aus einem mit Pulver gefüllten Rohr besteht, welches Rohr an seinen beiden Enden verschlossen ist. Bei einem solchen Ausgangswerkstück ist es zwingend erforderlich, das Mantelrohr an seinen beiden Enden zu verschließen, da anderenfalls das Pulver aus dem Mantel herausfließen, in dem Druckmittel aufgeschwemmt und durch die Matrize herausgeblasen werden würde. Das bei Verwendung eines Ausgangswerkstücks mit festem Kern auftretende Problem des Gleitens zwischen Mantel und Kern gibt es bei einem pulvergefüllten Ausgangswerkstück nicht. Bei dem bekannten Verfahren werden auch nicht so hohe Drücke verwendet, daß das Rohr bereits vor dem Passieren der Matrize um die Füllung herum zusammengedrückt wird. Ein solcher Druck ist bei dem bekannten Ausgangswerkstück nicht zulässig, da der Mantel nur zu 60% mit Pulver gefüllt ist. Das Rohr würde nämlich

infolge der geringen Dichte der Füllung bei sehr hohem Druck ungleichmäßig zusammengefaltet werden.

Aus der DE-PS 5 60 343 ist ein mechanisches Strangpreßverfahren bekannt, bei dem ein Ausgangswerkstück verwendet wird, welches aus einem massiven Kern und einem aus anderem Material bestehenden Mantel besteht Der Mantel wird festhaftend auf den Kern aufgezogen und kann an seinem Ende radial nach innen umgebördelt sein. Diese Umbördelung hat den Zweck, eine Verschiebung zwischen Kern und Mantel zu verhindern. Demgegenüber ist das Ausgangswerkstück bei dem hydrostatischen Strangpreßverfahren, auf welches sich die Erfindung bezieht, mit einem deutlichen Spalt zwischen Kern und Mantel versehen. Bei Verwendung des Ausgangswerkstückes des bekannten mechanischen Strangpreßverfahrens in einem hydrostatischen Strangpreßverfahren würde ein Eindringen des Druckmittels zwischen Mantel und Kern durch die Umbördelung nicht verhindert werden. Außerdem könnte diese Umbrödehing nicht eine axiale Verschiebung zwischen dem Mantel und dem Kern während des Auspressens verhindern. Beim mechanischen Pressen liegt am Ende des Ausgangswerkstückes ein Preßstempel an, der ein axiales Verschieben zwischen Mantel und Kern verhindert

Aus der DE-PS 6 22 506 ist ein mechanisches Strangpreßverfahren bekannt, bei welchem die dem Ausgangswerkstück zugewandte Seite des Preßstempels so ausgebildet ist, daß sie bei Kontaktaufnahme mit dem Ausgangswerkstück das Kernmaterial radial nach außen gegen das Mantelmaterial drückt. Diese Kruft ist deshalb erforderlich, weil zu Beginn des Preßvorganges — anders als beim hydrostatischen Strangpreßverfahren — keine in Längsrichtung wirkende Kraft auf den Mantel ausgeübt wird. Die Verwendung einer ebenen Fläche für den Preßkolben, der bei dem bekannten mechanischen Strangpreßverfahren gleichzeitig auf Kern und Mantel drücken würde, ist dort offenbar deshalb nicht möglich, weil an dem Hauptkolben ein Dorn enthalten ist der für die Herstellung von Rohren erforderlich ist.

Es sind Versuche gemacht worden, Aluminiumleiter mit einem Kupfermantel zu versehen, indem man Kupferband um eine Aluminiumstange geschweißt und dann diese Stange durch eine Anzahl Ziehscheiben zu Draht gezogen hat Bisher hat diese Methode ein Produkt mit schlechtem Anhaften zwischen Aluminium und Kupfer und harten Legierungen von Aluminium und Kupfer in der Grenzschicht ergeben, die u. a. das Ziehen durch die Ziehscheiben erschwert haben.

Die Herstellung von Verbundmaterial ist insbesondere von Bedeutung für kupferummantelte Aluminiumleiter in der elektrotechnischen Industrie; es ist aber auch für andere Materialkombinationen von Bedeutung. Die Verwendung von Aluminium als Leitermaterial wird wegen der günstigeren Flohstoffkosten im Vergleich zu Kupfer angestrebt. Andererseits hat Leitermaterial aus Aluminium gegenüber Kupfer den Nachteil, daß Aluminium an der Luft schnell oxydiert, was die Kontaktherstellung an Verbindungsstellen erschwert. Übergangsstellen von Alum'pium- zu Kupferleitern erfordern spezielle Kuppiungshülsen und Kupplungsgeräte. Alle diese Umstände machen kupferüberzogenes Aluminium zu einem wirtschaftlich und technisch wertvollen Leitermaterial.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahrer zur Herstellung von Verbundmaterial der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei welchem die Mantelschicht gleichmäßiger und fester als bei dem bekannten Verbundmaterial auf dem Kern sitzt. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ausgangswerkstück zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zu schaffen.

Zur Lösung des erstgenannten Teils der Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkma-Ie hat

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 genannt
Zur Lösung des zweiten Teils der Aufgabe werden Ausgangswerkstücke vorgeschlagen, welche gemäß den Uiiteransprüchen 4 bis 14 ausgebildet sind.

Bei der Erfindung werden die Druckkräfte des hydrostatischen Druckmittels dazu verwendet bereits in der Druckkammer einen starken Reibungskontakt zwischen dem Mantel und dem in den Mantel gesteckten Kern herzustellen. Dadurch werden die durch die Unterschiede des Formungswiderstandes der beiden Materialien verursachten axialen Kräfte zwischen dem Kern und dem Mantel übertragen und ein Gleiten zwischen Kern und Mantel verhindert. Wesentlich für die Herstellung dieser Verklammerung zwischen Mantel und Kern, und damit wesentlich für die Erfindung, ist es, daß der Spalt zwischen dem Mantel und dem Kern am Ende des Ausgangswerkstücks

jo verschlossen wird, was in vielen verschiedenen Weisen erreicht werden kann. Die am Ende des Ausgangswerkstücks anzubringenden Dichtungsmittel müssen das Eindringen des Druckmittels in den Spalt zwischen Mantel und Kern verhindern. Dadurch preßt das

J5 Druckmittel den Mantel mit großer Kraft gegen den Kern, so daß durch die Reibung zwischen dem Kern und dem Mantel erhebliche axiale Kräfte zwischen beiden Teilen übertragbar sind.

Zur Erzielung der Dichtung kann der Kern mit einer ringförmigen Nut an seinem hinteren Ende versehen werden, in welche ein Dichtungsring, z. B. ein O-Ring, eingelegt wird. Auch eine mit Flanschen versehene Dichtungsplatte aus elastischem Material oder Metall kann über das Ende des Ausgangswerkstücks gezogen

•π werden, so daß der Flansch über die Außenseite des Mantels hinausragt und sich dichtend an diesen anschließt Wenn eine Platte aus Metall benutzt wird, kann die Dichtung dadurch erreicht werden, daß der Flansch der Platte und des Mantels des Ausgangswerk-Stücks durch Löten oder Schweißen zusammengefügt werden, oder dadurch, daß ein Dichtungsring zwischen Flansch und Mantel eingelegt wird. Der Kern kann in den Mantel in einer solchen Lage angeordnet werden, daß seine hintere Stirnfläche in einem gewissen Abstand von der hinteren Stirnfläche des Mantels und völlig innerhalb derselben liegt, so daß sich eine Vertiefung bildet In diese kann eine mit einem Flansch versehene Platte oder ein Ring mit L-förmigem Querschnitt eingelegt werden, der sowohl gegen die innere Fläche

bo des Mantels als auch die Stirnfläche des Kerns dichtet. Auch bei dieser Ausführung der Stirnfläche des Ausgangswerkstücks kann eine flanschenversehene Dichtungsplatte aus Metall verwendet werden, und die P'chtung zwischen dem Flansch und dem Mantel wird

bi durch Schweißen oder Löten erhalten. Es ist auch möglich, eine Dichtungsplatte mit einer ringförmigen Nut für einen Dichtungsring zu benutzen, welche Platte in die Vertiefung hineingeschoben wird, wobei der

Dichtungsring gegen die Innenfläche des Mantels zwischen den Endflächen des Kerns und des Mantels dichtet.

Da das Druckmittel daran gehindert wird, zwischen den Kern und dem Mantel des Ausgangswerkstücks einzudringen, wird das Druckmittel mit großer Kraft, von der Größenordnung 10—20 kbar, den Mantel gegen den Kern drücken. In gewissen Fällen wird die Reibungskraft zwischen Kern und Mantel so groß, daß sie ausreichend ist zum Zusammenfügen von Mantel und Kern, so daß ein Gleiten zwischen diesen Teilen während des Strangpressens verhindert wird. In der Regel ist es jedoch zweckmäßig, in irgendeiner Weise die Zusammenfügungskraft zu erhöhen. Diese Verbesserung der Zusammenfügung kann bei Verwendung der genannten Platte dadurch erreicht werden, daß der Kern oder die dem Kernende zugekehrte Seite der Platte so ausgebildet wird, daß die Platte und der Kern zusammen eine ringförmige Nut bilden, in welche der Mantel durch isostatisches Pressen hineingedrückt wird.

Bei den anderen zuvor genannten Dichtungen wird der Kern an seinem hinteren Ende mit mindestens einer ringförmigen Nut versehen, in die der Mantel mittels isostatischen Pressens hineingedrückt wird. Es ist auch denkbar, den Kern anstelle einer ringförmigen Nut mit mindestens einer spiralenförmigen Nut längs eines größeren oder kleineren Teils der Kernlänge oder mit einer Anzahl Vertiefungen längs des Umkreises an einer oder mehreren Stellen der Kernlänge zu versehen. Das isostatische Einpressen kann bei Erhöhen des Druckes bis auf den für Strangpressen erforderlichen Wert ausgeführt werden, somit in Zusammenhang mit den Strangpressen oder als ein besonderer und vom eigentlichen Strangpressen getrennter Arbeitsschritt.

Eine andere Möglichkeit zum Sichern einer gleichzeitigen und gleichmäßigen Begwegung des Kerns und des Mantels besteht darin, eine steife Platte über den hinteren Teil des Ausgangswerkstücks anzubringen, welche Platte die Stirnflächen sowohl des Kerns als auch des Mantels bedeckt, und einen oder mehrere Dichtungsringe anzuordnen, die das Druckmittel am Eindringen zwischen Platte und Stirnfläche des Ausgangswerkstücks hindern. Wenn die Stirnflächen des Kerns und des Mantels an verschiedenen Höhenlagen angebracht werden und die eine Seite der Platte so ausgebildet ist, daß sie zu der hierdurch gebildeten Stirnfläche des Ausgangswerkstücks paßt, erhält man eine Führung, die eine seitliche Verschiebung der Platte verhindert. Das Dichtungsorgan kann ein Ring oder ein Hut mit einem Flansch sein, der über das Ausgangswerkstück gezogen und so befestigt wird, daß er die Verbindungsstelle zwischen der Platte und dem Mantel überbrückt. Wenn die Reibungskraft zwischen Mantel und Kern zum Zusammenfügen von Mantel und Kern zu klein sein sollte, da deren Stirnflächen direkt oder über leicht deformierbare Dichtungsorgane vom Druckmittel beeinflußt werden, bietet die biegungsfeste Druckplatte eine Möglichkeit, die auf die hintere Fläche der Platte wirkende Kraft zwischen Kern und Mantel so zu verteilen, daß diese dadurch zusammengefügt werden.

Bei dem Ausgangswerkstück gemäß der Erfindung ist dank des Verschlusses des Spaltes am Ende des Ausgangswerkstückes eine Berührung zwischen Kern und Mantel nicht erforderlich. Das Spiel zwischen Kern und Mantel kann mehrere Millimeter betragen. Hierdurch wird bei der Erfindung die Schwierigkeit beseitigt, die sich daraus ergibt, daß als Mantel verwendete weichgemachte Kupferrohre nur schwer gleichzeitig gerade und rund zu halten sind.

Die Querschnittsverminderung, die beim hydrostat! sehen Strangpressen gewöhnlich Reduktionsverhältnii

genannt und als —f- definiert wird, wobei A₀ der

Λ

ursprünglichen Querschnitt des Rohlings und A der Querschnitt der erhaltenen Stange oder des erhaltener Drahtes angibt, muß 50 übersteigen, wenn Kupfer ir dem Mantel und Aluminium im Kern enthalten ist. In dei ίο Regel liegt das Reduktionsverhältnis zwischen 200 unc 1000, vorzugsweise zwischen 450 und 700.

Die Dicke des Mantels des Ausgangswerkstücks kanr innerhalb weiter Grenzen variieren. Sie liegt abei gewöhnlich zwischen 1 bis 10%. vorzugsweise zwischer 2 und 6% seines Außendurchmessers.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, in dieser zeigt

F i g. 1 den Zusammenhang zwischen dem Strang

preßdruckpund dem Reduktionsverhältnis-

F i g. 2 schematisch einen Schnitt durch eine Druck kammer während des Strangpressens eines eingelegtei Ausgangswerkstücks,

F i g. 3 bis 11 verschiedene Ausführungen voi Ausgangswerkstücken gemäß der Erfindung.

In F i g. 1 ist der Zusammenhang zwischen den

Strangpreßdruck und dem Reduktionsverhältnis fü Stahl, reines Kupfer, eine Aluminiumlegierung nacl DIN 1725 (ALZnMgCul,5) und reines Aluminiun angegeben. Der Druck ρ ist auf der lotrechten Achse ii

linearem Maßstab und das Reduktionsverhältnis -^- ir

logarithmischem Maßstab auf der horizontalen Achs« aufgetragen. Der Zusammenhang kann somit auch mi folgender Gleichung ausgedrückt werden:

P =

+ k₂ log ^-

worin A"j und fo materialabhängige Konstanten sind.

Aus dem Diagramm geht hervor, daß der Druck bis zi 15 kbar betragen muß, damit Kupfer bei einen

Reduktionsverhältnis —%■ =80 stranggepreßt werdei kann. Bei demselben Druck kann beim Strangpresse! von reinem Aluminium ein Reduktionsverhältnis von es 10 000 erreicht werden. Der Unterschied des Formungs Widerstandes ist somit wesentlich und hat bewirkt, dal das Strangpressen von Verbundmaterial früher keim

so zufriedenstellenden Produkte ergeben hat So ist ζ. Ε das eine Material schneller ais das andere herausge preßt worden, so daß das Verhältnis zwischen dei Querschnitten der verschiedenen Materialien läng einer hergestellten Stange verschieden war. Da erfindungsgemäße Zusammenfügen eines Mantels um eines Kerns aus verschiedenem Material bedeutet, dal man das gleiche Reduktionsverhältnis bei den beidei Materialien trotz großer Unterschiede des Formungs Widerstandes erreichen kann. Man kann auch Reduk tionsverhältnisse erhalten, die früher als praktiscl unerreichbar für ein Material betrachtet wurden, ζ. Ε das Reduktionsverhältnis 400 für Kupfer, wenn dieses ii einem Verbundmaterial enthalten ist Beim Strangpres sen von Verbundmaterial, z.B. Stangen, mit einen Mantel aus einem Material um einen Kern aus einen anderen Material ist nämlich bei einem gewisse: Reduktionsverhältnis ein StrangpreBdruck erforderlich der irgendwo zwischen den Drücken liegt, die bein

Strangpressen jedes der enthaltenen Materialien bei dem gleichen Reduktionsverhältnis gelten. Ungefähr der folgende Zusammenhang zwischen den Drücken gilt:

Ax

Pk = -— P_x

A γ

Py .

wobei

Pk der erforderliche Preßdruck für das Strangpressen eines Verbundmaterials bei dem Reduktionsverhältnis 5 ist,

Px der erforderliche Preßdruck für das Strangpressen eines Ausgangswerkstücks χ bei dem Reduktionsverhältnis S,

p_y der erforderliche Preßdruck für das Strangpressen eines Ausgangswerkstücks y bei dem Reduktionsverhältnis 5,

A_x der Querschnitt des Materials x,

Ay der Querschnitt des Materials y.

Au —Ax + Ay.

Beim Strangpressen von Verbundmaterial mit Kupfer in dem Mantel und Aluminium im Kern kann man aus einem Ausgangswerkstück mit einer Kupferhülle mit 200 mm Außendurchmesser und einer Dicke des Guts von 6 mm, d. h. einem Kupferquerschnitt von 6% des Gesamtquerschnitts, einen Draht mit 10 mm Durchmesser herstellen, was ein Reduktionsverhältnis von 400 bedeutet.

Das Strangpressen findet mit einem Druck zwischen 12 bis 15 kbar statt, wenn für elektrische Zwecke geeignete Kupfer- und Aluminiumqualitäten gepreßt werden. Der Mantel kann aus weichgeglühtem Kupfer nach DIN 1787 ECu 58 bestehen und der Kern aus Aluminium nach DIN 1712 AL 99,5. Rizinusöl ist ein zweckmäßiges Druckmittel.

Die bei diesem Strangpressen hergestellten kupferbelegten Aluminiumdrähte haben außerordentlich gute Eigenschaften. Beim Pressen durch die Matrizenöffnung werden die Kupferhülle und der Aluminiumkern zusammengeschmiedet oder -geschweißt, so daß das Anhaften außerordentlich gut wird, wenn das Reduktionsverhältnis groß genug ist. Dieses muß 50 übersteigen, sollte aber mindestens 100 erreichen, damit eine wünschenswerte Bindung erhalten wird. Der Draht kann in Ziehscheiben zu gewünschtem Maß gezogen oder zu platten Schienen gewalzt werden. Die Produkte können gebogen, zusammengefügt und im übrigen in derselben Weise wie gegenwärtig verwendete Drähte und Schienen aus Massivkupfer behandelt werden, ohne daß der Kupfermantel sich löst Sie können sogar in sehr großem Maße Schienen und Draht aus massivem Kupfer ersetzen. Die Ersparnis ist wesentlich, da der Kupferquerschnitt nur 5 bis 20% des Gesamtquerschnittes beträgt

In den F i g. 2 bis 13 bezeichnet 1 einen Preßtisch und 2 einen Druckerzeugungskolben, die beide in einer im übrigen nicht gezeigten hydraulischen Presse angeordnet sind, in der ein Zylinder für Betätigung des Kolbens 2 vorhanden ist Als Preßkammer wird ein Hochdruckzylinder 3 benutzt der aus einem Stahlzylinder 4, einem Bandmantel 5 aus unter Vorspannung aufgewickelten Bändern mit rechteckförmigem Querschnitt von großer Festigkeit und aus Stirnplatten 6 aufgebaut ist Zwischen den Platten 6 und einer im Zylinder angebrachten Distanzhülse 7 sind Dichtungen 8 und 9 angeordnet die zwischen dem Preßzylinder 4 und der Preßmatrize 10 bzw. dem Kolben 2 dichten. In der Preßkammer sitzt ein Ausgangswerkstück 11, das aus einem Kern 13, z. B. aus Aluminium, und einem umgebenden rohrförmigen Mantel 13, z. B. aus Kupfer, besteht Das hintere Ende des Kerns hat eine ringförmige Nut 14, in der ein Dichtungsring 15, z. B. ein sogenannter O-Ring, liegt, der das Druckmittel am Eindringen zwischen Mantel und Kern hindert. Demzufolge drückt das Druckmittel um das Ausgangswerkstück 11 mit großer Kraft den

ίο Mantel gegen den Kern, Kern und Mantel werden wirksam zusammengekuppelt, so daß axiale Kräfte zwischen Kern und Mantel übertragen werden können. Am hinteren Ende des Kerns gibt es eine weitere ringförmige Nut 16. Der Mantel äst durch äsostatisches Pressen in Verbindung mit Erhöhen des Drucks in der Druckkammer auf den für Strangpressen erforderlichen Wert in die Nut 16 gedruckt worden. Hierdurch wird die Bindung von Kern und Mantel weiter verbessert. Ein aus dem Rohling 11 stranggepreßter Draht ist mit 17 bezeichnet.

Fig.3 zeigt das Ausgangswerkstück 11 vor dem Einsetzen in die Druckkammer und somit vor dem Einpressen des Mantels 13 in die Nut 16. Hier ist der Kern zugespitzt seine Spitze 60 hat ungefähr denselben Spitzenwinkel wie die konische Eingangsöffnung der Matrize 10. Der Mantel 13 ist so weit vorgezogen, daß seine Kante 18 zu Beginn des Pressens dichtend an der Matrize anliegt

F i g. 4 bis 9 zeigen andere Ausführungsformen von

jo Ausgangswerkstücken nach der Erfindung. Das Ausgangswerkstück nach Fig.4 hat als Dichtungsorgan eine flanschenversehene Platte 19 aus elastischem Material mit einem Flansch 20, der federnd um den Rohling greift und gegen die Außer.fläche des Mantels 13 dichtet Eine ähnliche flanschenversehene Platte aus Blech kann auch benutzt werden, aber dann ist eine elastische Dichtung zwischen Flansch und Mantel oder eine dichtende Verbindung zwischen Flansch und Mantel durch Schweißen oder Löten notwendig. Der Kern hat eine Spitze 60. Der Mantel hat am vorderen Teil eine Abschrägung 48, so daß die Dicke der vorderen Stirnfläche 49 nur ein Bruchteil der Dicke des übrigen Teils des Mantels ist Das gezeigte Einpressen des Mantels 13 in die Nut 16 ist durch hydrostatisches Pressen in einem besonderen vorbereitenden Arbeitsschritt ausgeführt worden. Ein Einpressen durch Walzen ist auch denkbar. Bei den Ausführungen nach F i g. 5 bis 9 liegt die hintere Stirnfläche des Kerns 12 ein Stück innerhalb der Stirnfläche des Mantels 13. In der Vertiefung am Ende des Ausgangswerkstücks sind Dichtungsorgane angebracht In Fig.5 besteht die Dichtung aus einer flanschenversehenen Platte 21 aus elastischem Material, deren Flansch 22 federnd an der Innenfläche des Mantels anliegt, in Fig.6 aus einer Platte 23 aus metallischem Material, deren Flansch 24 dichtend mit dem Mantel durch eine Schweißnaht 25 oder eine Lötfüge verbunden ist in F i g. 7 aus einem Dichtungsring 26, dessen Flanschen 27 und 28 an der Stirnfläche des Kerns 12 bzw. der Innenfläche des Mantels 13 anliegen, in F i g. 8 aus einem Dichtungsring 29, der in eine Nut 30 in einer Platte 31 eingelegt ist die ein Stück außerhalb der Stirnfläche des Mantels 13 herausragt und auf der herausragenden Partie mit einer konischen Fläche 33 ausgeführt ist und in F i g. 9 aus einem Dichtungsring 34 in einer Nut 35 und einem Endstück 36, das ein Stück außerhalb der Stirnfläche 32 des Mantels 13 herausragt und mit einem der Stirnfläche 32 des Mantels zugekehrten Ansatz 37 versehen ist In

der Ausführung nach F i g. 8 haben entweder die Platte 31 oder der Kern 12 einen Teil mit einem kleineren Durchmesser als dem Innendurchmesser in dem Mantel 13, so daß sich an der Teilungsfläche eine Nut 38 bildet, in die der Mantel zwecks Zusammenfügen von Mantel und Kern eingepreßt wird. In der Ausführung nach Fig.9 ist das hintere Ende des Kerns mit einer konischen Vertiefung 39 ausgeführt und das Endstück 36 mit einem zu dieser Vertiefung passenden konischen herausragenden Teil 40. Alle gezeigten Ausgangswerkstücke können Kerne alternativ mit ringförmigen Sperrnuten nach F i g. 5 bis 6 und F i g. 8 bis 9 oder eine oder mehrere spiralförmige Sperrnuten 47, wie in F i g. 7 gezeigt, haben.

In den Fig. 5 bis 9 ist zugleich angedeutet, wie bei einem Ausgangswerkstück nach der Erfindung der Schrottanfall vermindert werden kann. Indem man die Spitze 60 des Kerns mit einem Mantel mit konisch auslaufender Spitze 41 überzieht, kann bereits mit Beginn des Pressens ein brauchbares Produkt erzielt werden. Am Anfang des ausgepreßten Verbundmaterials entsteht dann also praktisch kein Abfall. Die am Ende des Preßvorganges verbleibenden Reste Hb der Ausgangswerkstücke können als Spitze in neuen Ausgangswerkstücken durch Zusammenfügen des Mantels 136 des Reststückes mit einem neuen zylindrischen Mantel 13a mittels einer Schweißnaht 42 weiter "erwendet werden. In den Mantel 13a wird ein neuer Kern 12a bis zum Kontakt mit dem Reststück eingeschoben. Dies zeigen die F i g. 6 bis 9. Dabei kann die Verbindung zwischen den beiden Kernteilen 12a und 12/) durch einen glatten zylindrischen Zapfen 43 (Fig.6), einen Gewindezapfen 44 (Fig. 7) oder einen doppelkonischen Zapfen 45 (F i g. 8) hergestellt werden. Es kann auch der Kern an seinem vorderen Ende mit einer Spitze 46 und an seinem hinteren Ende mit einer kongruenten Vertiefung 39 versehen werden, so daß der neue Kern 12a in die Vertiefung im Kern \2b des Restausgangswerkstückes hineinragt.

Damit das gepreßte Produkt eine gleichmäßige und gute Qualität, vor allem gute Flächenfeinheit und gutes Anhaften zwischen Kupfer und Aluminium aufweist, ist es erforderlich, daß der Mantel und der Kern des Ausgangswerkstücks gut gereinigt sind. Eine beim Glühen gebildete Oxydschicht, Glühschale auf der Oberfläche der Kupferhülle, muß — z. B. durch Beizen in Salzsäure — entfernt werden. Außerdem müssen sowohl der Mantel als auch der Kern vor dem Zusammensetzen zu einem Rohling sandstrahlgereinigt

ίο werden.

Die Ausgangswerkstücke in den Fig. 10 und 11 sind mit dichten, steifen Endplatten 61 und 62 versehen, die den Druck vom Druckmittel aufnehmen und die axial wirkende Kraft übertragen. Die Platten sind so steif, daß sie ohne nennenswerte Deformation den größeren Teil der axialen Kraft auf einen einen Aluminiumkern umgebenden Kupfermantel übertragen können, so daß Kern und Mantel zusammengefügt werden und sich während des Strangpressens gleichzeitig und mit derselben Geschwindigkeit in Richtung auf die Matrize zu bewegen. Im Ausgangswerkstück nach Fig. 10 befindet sich die Stirnfläche des Kerns 12 innerhalb der Stirnfläche des Mantels 13. Die eine Seite der Platte 61 ist mit einem zentral herausragenden Teil 63 ausgebildet, der in die Vertiefung am Ende des Ausgangswerkstücks hineinragt. Hierdurch erhält man eine sichere Fixierung der Platte 61 im Verhältnis zum Ausgangswerkstück. Der hintere Teil des Ausgangswerkstücks ist von einer ringförmigen elastischen Dichtung 64

jo umgeben, die die Verbindungsstelle 65 zwischen der Platte 16 und Mantel 13 überbrückt. Im Ausgangswerkstück nach Fig. 11 befinden sich die Stirnflächen des Kerns 12 und des Mantels 13 auf demselben Niveau und die Platte 62 ist ganz flach. Über das Ende des Ausgangswerkstücks ist eine hutförmige Dichtung 66 aus elastischem Material gezogen, deren axial herausragender Teil 67 über den hinteren Teil des Mantels 13 hinausragt, die'Verbindungsstelle zwischen Platte und Mantel überbrückt und an dem Mantel dichtend anliegt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Verbundmaterial in Form von Stangen oder Draht durch hydrostatisches Strangpressen aus einem Ausgangswerkstück, das einen massiven Kern aus einem ersten Werkstoff, der in einen hohlen Mantel aus einem zweiten Werkstoff gesteckt ist, umfaßt, und bei dem dieses Ausgangswerkstück unter der ι ο Wirkung eines Druckmittels durch eine Matrize ausgepreßt wird, gekennzeichnet durch ein Ausgangswerkstück, bei dem der zwischen Kern und Mantel vorhandene Spalt an dem in Verarbeitungsrichtung hinteren Ende dicht verschlossen ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangswerkstück an seinem hinteren Ende mit einem iormschlüssigen Kupplungshilfsmittel zwischen Kern und Mantel versehen ist. μ

3. Verfahren zum Erzeugen eines formschlüssigen Kupplungshilfsmittels zwischen Kern und Mantel im Rahmen eines Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel beim Pressen in Vertiefungen des Kerns am hinteren Ende des 2i Ausgangswerkstücks gedrückt wird.

4. Ausgangswerkstück zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (12) am hinteren Ende mit einer ringförmigen Nut (14) versehen ist, in der ein Dichtungsring (15) angeordnet ist (F i g. 3).

5. Ausgangswerkstück zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an seinem hinteren Ende eine Druckplatte (62) angeordnet ist, die die Stirnflächen des Kerns r>

(12) und des Mantels (13) überdeckt, wobei die Fuge (65) zwischen der Druckplatte (62) und dem Mantel

(13) abgedichtet ist (F ig. U).

6. Ausgangswerkstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am hinteren Ende der Mantel 4ο (13) über den Kern (12) hinausragt, wobei die einander zugewandten Stirnflächen von Kern (12), Mantel (13) und Druckplatte (61) gegeneinander anliegen (F i g. 10).

7. Ausgangswerkstück zur Ausübung des Verfah- v> rens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am hinteren Ende der Mantel (13) über den Kern (12) hinausragt, wobei in den gebildeten Hohlraum eine flanschversehene Dichtung (21) aus elastischem Material eingelegt ist, deren Flansch (22) ->» an der inneren Fläche des Mantels (13) anliegt (F ig. 5).

8. Ausgangswerkstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung als Ring (26) mit L-förmigem Querschnitt ausgebildet ist, dessen Flansche (27,28) sowohl an der Endfläche des Kerns (\2a) als auch an der Innenfläche des Mantels (13a) anliegen (F i g. 7).

9. Ausgangswerkstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (36) mit einer t,o Ringnut (35) zum Einlegen eines Dichtungsringes (34) versehen ist (F i g. 9).

10. Ausgangswerkstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Druckplatte (31) und Kern (12a;die Ringnut (30) gebildet ist (F i g. 8). μ

11. Ausganswerkstück nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (12) am hinteren Ende mit mindestens einer Nut (16) oder einer Anzahl Vertiefungen versehen ist, in die der Mantel (13) eingedrückt ist (F i g. 3 bis 9).

12. Ausgangswerkstück nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine ringförmige Nut (16) oder mehrere (F i g. 3 bis 6,8,9).

13. Ausgangswerkstück nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine spiralförmige Nut (47) (F ig. η

14. Ausgangswerkstück nach einem der Ansprüche 5, 6 und 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß von außen über die Fuge ein hut- oder ringförmiges Dichtungselement (19, 66) aus elastischem Material gestülpt ist (F i g. 4 und 11).