DE2114587A1

DE2114587A1 - Verfahren zum hydrostatischen Strangpressen

Info

Publication number: DE2114587A1
Application number: DE19712114587
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl.-Ing.; Larker Hans Dipl.-Ing.; Robertsfors Nilsson (Schweden). P
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1970-04-30
Filing date: 1971-03-25
Publication date: 1971-11-18
Also published as: IE35173B1; GB1311037A; JPS4911988B1; NO141149B; SE339927B; AT308494B; FR2090992A5; DK140047B; US3702556A; DK140047C; CH526349A; BE761087A; IE35173L; NL7105806A; NO141149C

Description

Verfahren zum hydrostatischen Strangpressen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hydrostatischen Strangpressen von Rohlingen, insbesondere von Rohlingen mit hohen Temperaturen, d.h. mit Temperaturen, die wesentlich über Zimmertemperatur liegen.

Beim hydrostatischen Strangpressen wird ein Rohling in eine aus einem Zylinder bestehende Druckkammer gelegt. Der Zylinder hat eine Matrize mit einer öffnung, die dem Querschnitt des herzustellenden Produktes entspricht, und einen in den Zylinder einschiebbaren Druckerzeugungsstempel, der beim Einschieben in den Zylinder den zum Strangpressen erforderlichen hohen Druck in einem Druckmittel erzeugt, das den Rohling umgibt und somit allseitig auf diesen einwirkt. Das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche eines Rohlings und der Querschnittsfläche des in der Matrize geformten Produktes wird beim hydrostatischen Pressen Preßquote genannt. In der Regel soll die Preßquote einen hohen Wert haben. Die Wirtschaftlichkeit der Methode ist nämlich in

-2-

109847/1UT

21U587

hohem Grad von der Preßquote abhängig, da diese den Querschnitt des Rohlings begrenzt und damit die produzierte Menge je Arbeitszyklus. Die Größe der Preßquote ist abhängig von Material und Temperatur. Für Kupfer ist die Preßquote bei einem Brück von 15 kbar ca 50 bei Zimmertemperatur und ca 800 bei 300⁰C.

Die Preßquote nimmt also mit zunehmender Temperatur stark zu· Durch Warmstrangpressen kann man somit die Produktion wesentlieh steigern und die Kosten für hydrostatisches Strangpressen in den Fällen senken, in denen man mit solchem Material, solcher Ausrüstung und solchen Abmessungen der Preßprodukte arbeitet, daß die Preßquote und der Arbeitsdruck der Presse die Rohlingsgröße so begrenzt, daß das Preßkammervolumen schlecht ausgenutzt wird.

Beim hydrostatischen Strangpressen kommt ein flüssiges Druckmittel in direkten Kontakt mit dem erwärmten Rohling, der gepreßt werden soll. Das kann zu vielen Problemen führen, u.a. zum Kochen des Druckmittels. Bei der Erfindung hat man dieses Problem beim Einsetzen eines Rohlings in die Druckkammer dadurch ge- .· löst, daß man verhindert, daß das Druckmittel mit dem Rohling in Kontakt kommt, ehe die Druckkammer geschlossen ist. Die Erfindung geht von einer Presse mit einer Druckkammer aus, die aus einem in einem Pressengestell fnrial verschiebbaren Hochdruckzylinder besteht, weiter aus einer in den Zylinder einsetsbaren Matrize, einem in den Zylinder einschiebbaren Druckerzeugungsstempel zur Erzeugung eines zum Strangpressen erforderlichen

-3-109847/1U7

Druckes in Druckmittel, einem im Zylinder axial verschiebbaren Rohlingshalter, der die Druckkammer in zwei Räume unterteilt und ein Ventil enthält, das bei einem bestimmten Druckunterschied zwischen beiden Räumen dem Druckmittel erlaubt, von dem einen Raum zwischen dem Druckerzeugungsstempel und dem Rohlingshalter zu dem anderen Raum zwischen dem Halter und der Matrize zu fließen, aus mindestens einer an den Raum zwischen dem Druckerzeugungsstempel und dem Rohlingshalter anschließbaren Druckmittelquelle und aus Organen zum Einsetzen von Rohling und Matrize. Beim Strangpressen mit einer solchen Presse wird erfindungsgemäß so verfahren, daß der Hochdruckzylinder über den von einem Werkzeug gehaltenen Rohling geschoben wird, dem Raum des Zylinders zwischen dem Druckerzeugungsstempel und dem im Zylinder sitzenden Rohlingshalter Druckmittel mit einem Druck zugeführt wird, bei dem das Ventilorgan im Rohlingshalter noch nicht öffnet, der Rohlingshalter aber den Rohling und die Matrize gegen eine Matrizenstütze preßt, daß der Zylinder anschließend ganz über den Rohling und die Matrize geschoben wird, wobei der Raum zwischen dem Rohlingshalter und der Matrize geschlossen wird, daß der Druck des

das Druckmittels soweit erhöht wird, daß Druckmittel von dem Raum zwischen dem Druckerzeugungsstempel und dem Rohlingshalter zu dem Raum zwischen dem Rohlingshalter und der Matrize fließt und diesen Raum mit Druckmittel auffüllt, daß dann der Druckerzeugungsstempel in den Zylinder hineingeschoben wdboft,

-4-

109847/1U7

4 - 21U587.

die Verbindung zu der Druckmittelquelle unterbrochen und der Druck in der Druckkammer auf den zum Strangpressen erforderlichen Wert erhöht wird.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigen :

Fig. 1 den Zusammenhang zwischen Druck und Preßquote ""

beim hydrostatischen Strangpressen, Fig. 2 bis 9 schematisch eine Presse gemäß der Erfindung

in acht verschiedenen Betriebsstellungen während eines Arbeitszyklusses,
Fig. 10 ein System zur Versorgung der Druckkammer mit

Druckmittel,"
Fig. 11 und 12 alternative Lagen für das Betätigungsventil

des Systems gemäß Fig. 10 und Fig. 13 die Druckkammer im Schnitt.

In Fig. 1 ist der Zusammenhang zwischen Preßquote und Druck für Kupfer, Duräl und reines Aluminium bei Zimmertemperatur und erhöhter Temperatur gezeigt. Die Preßquote, die als Verhältnis der Querschnittsfläche des Rohlings und der Querschnittsfläche des gepreßten Produkts definiert ist, ist auf der Abszisse und der Preßdruck auf der Ordinate eingezeichnet.

In den Figuren bezeichnet 1 ein Pressengestell· In diesem ist ein axial beweglicher und horizontal liegender Hochdruckzylinder

109847/1U7

2 angeordnet. An dem einen Ende des Gestells 1 befindet sich ein Betätigungszylinder 3 mit einem Kolben 4, der die Form eines Differentialkolbens hat und mit einem Druckerzeugungsstempel 5 gekuppelt ist, der in den Hochdruckzylinder 2 hineingeschoben wird und den für das Strangpressen erforderlichen Druck in einer Druckkammer 6 erzeugt. Diese besteht aus dem Zylinder 2 und aus Stirnplatten 7 und 8. Sie nimmt den Stempel 5 auf und am entgegengesetzten Ende eine in diesen hineinragende: Matrize 9 und eine Matrizenstütze 10. Der Druckerzeugungsstempel 5 wird ' betätigt, indem Druckmittel von einer nicht gezeigten Druckmittelquelle entweder dem Raum 11 des Zylinders 3 oder dem Raum 12 zwischen diesem Zylinder 3 und seinem Kolben 4 zugeführt wird. Die Zufuhrleitungen sind mit 13 und 14 bezeichnet.

In der Druckkammer 6 befindet sich ein Rohlingshalter 15 in Form eines in der Zylinderbohrung frei beweglichen Kolbens. Der Rohlingshalter ist von der Art, wie in der deutschen Patentanmeldung P 18 00 514.6-14 (OE-PS 285 292, CH-PS 471 676) beschrieben ist. Der Rohlingshalter teilt den Raum in der Druckkammer in zwei getrennte Räume 16a und 16b. Der Rohlingshalter 15 hat einen Dichtungsring 17 (Fig. 13)» der gegen die Zylinderbohrung abdichtet, und ein Überströmventil 18 mit einem Ventilkegel 19, der von einer Feder 21, deren Spannung mit Hilf· einer Schraube 22 geregelt werden kann, gegen einen Ventilsitz 20 gepreßt wird. Der Ventilkegel 19 verschließt einen Kanal 23» der zum Raum 16a führt. D«r Ventilkegel liegt in einer Bohrung

1098A7/1U7

-6- 21U587

24, der durch Schlitze 25 am Umfang des Rohlingshalters und durch radiale Kanäle 26 mit dem Raum 16b verbunden ist, so daß das Druckmittel zu diesem Raum gelangen kann· Die dem Rohling 27 zugewandte Seite des Rohlingshalters hat die Form eines Kegels 28, durch den der Rohling zentriert wird. Die Stirnplatten 7 und 3 sind mit Bolzen oder Zugstangen an den Enden des Zylinders 2 befestigt. An beiden Enden der Druckkammer sind zwei Dichtungen 30, 31 bzw· 47» 48 mit einem gewissen Abstand voneinander angeordnet. Die Dichtungen 30 und 31 dichten zwischen dem Druckerzeugungsstempel 5 und der Stirnplatte 7 bzw. dem Zylinder 2. Die Dichtung 31 ist eine Hochdruckdichtung. In der Stirnplatte 7 ist ein Kanal 32, dessen Mündung zwischen den Dichtungen 30 und 31 liegt. Der Kanal 32 kann über eine Leitung 33, ein Ventil 34 und Λ±» Leitungen 35 bzw. 36 mit Druckmittelquellen 37 bzw. 38 verbunden werden, die über Leitungen 39 bzw. 40 in Verbindung mit einem Druckmittelbehälter 41 stehen. Die Druckmittelquellen bestehen aus Pumpen 37a und 38a und mit diesen verbundenen ) Antriebsmotoren 37b und 38b. Sin druckbegrenzendes Überströmventil 42 ist über eine Leitung 43 an der Leitung 35 angeschlossen. Zwischen dem Ventil 42 und dem Behälter 41 liegt •in· Dränier leitung 44. Zwischen dem Ventil 34 und einem Rückschlagventil 45 ist «in Druckakkumulator 46 an der Leitung angeschlossen. Sichtungen 47 und 48 dichten zwischen der Matriztnetütz· 10 und der Stirnplatte 8 bzw. dem Zylinder 2. Zwischen der Matrize 9 und der MatrizenstOtz· 10 liegt ein·

-7-

1 0 9 8 A 7 / 11A 7

21U587

Dichtung 49*· Die Stirnplatte 8 hat einen Kanal 50, der zwischen den Dichtungen 47 und 48 mündet. Der Kanal 50 kann über eine Leitung 51, ein Ventil 52 und eine Leitung 53 Bit einer Druck-Bittelquelle 54 verbunden werden, die aus einer Puape 54a und einem Motor 54b besteht. Ein Druckakkuaulator ist zwischen dem Ventil 52 und einem Rückschlagventil 56 an der Leitung 53 angeschlossen. Der Rohling 27 und die Matrize 9 werden Bit einer Hantieruichtung in die Presse eingesetzt. Nur die Greiforgane 58 und 59 sind gezeigt. In der Presse ist eine Trennscheibe 60 (Fig. 9) angeordnet, die ein gepreßtes Produkt 62 von einem Rohlingsrest 61 trennt, der nach dem Pressen in der Matrize zurückbleibt.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung werden zu Beginn eines Arbeitszyklusses ein erwärmter Rohling 27 und eine Matrize 9 mit Hilfe einer Hantierungsvorrichtung, von der nur die Greiforgane 58 und 59 gezeigt sind, zwischen dem einen Joch der Presse und dem Hochdruckzylinder 2, und zwar genau vor dessen Öffnung, gestellt. Der Zylinder 2 und der Druckerzeugungsstempel befinden sich in den in Fig. 2 gezeigten Lagen. Der Zylinder 2 wird nun nach rechts über den Rohling 27 geschoben, bis er die in Fig. 3 gezeigte Stellung einnimmt, das Ventil 34 wird von der in Fig. 12 gezeigten Lage in die in Fig. 10 gezeigte Lage gebracht. Da sich die Stirnfläche des Druckerzeugungsstempels zwischen den Dichtungen 30 und 31 befindet, besteht eine offene Verbindung zwischen dem Raum 16a und der Druckmittelquelle 37 über den Kanal 32, die Leitung 33, das Ventil 34

-8-109847/1U7

21U587

und die Leitung 35. Druckmittel mit einem Druck, der den Öffnungsdruck des Überströmventils 18 im Rohlinghalter 15 nicht überschreitet, wird dem Raum 16a zugeführt, wodurch der kolbenförmige Rohlingshalter 15 von dem Druckmittel gegen den Rohling 27 geschoben wird, so daß er diesen und die Matrize 9 gegen die Matrizenstütze 10 preßt. Durch das an <fer Leitung 35 angeschlossene Überströmventil 42 wird der Druck daran gehindert, den Öffnungsdruck des Ventils 18 zu überschreiten. Der Rohling 27 und die Matrize 9 werden nun durch die Kraft von dem Rohlingshalter 15 in ihrer Lage gehalten, wie in Fig. 4 gezeigt ist, die Greiforgane 58 und 59 der Hantierungsvorrichtung können also zurückgezogen und der Zylinder 2 weiter über den Rohling 27, die Matrize 9 sowie über die Matrizenstütze 10 geschoben werden, bis die Druckkammer 6 ganz geschlossen wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Während dieses Arbeitsganges wird der Druck in dem Raum 16a konstant gehalten. Das Ventil 34 wird nun von der in Fig. 10 gezeigten Lage in die in Fig. 11 gezeigte Lage umgestellt. Der Raum 16a erhält dabei Verbindung mit der Druckmittelquelle 38, deren Druck hoch ist. Der Druck des Druckmittels in dem Raum 16 wird nun wesentlich erhöht, und zwar bis zu einem Niveau, das bedeutend über dem öffnungsdruck des Ventils 18 im Rohlingshalter 15 liegt, wodurch das Ventil geöffnet wird und Druckmittel in den Raum 16b strömt und den Raum um den Rohling 27 ausfüllt. Die Luft in dem Raum 16b wird bei aus-

10984 7/1 U7

reichend hohem Druck so komprimiert, daß sie ein geringes Volumen bekommt und die Einschubstrecke des Druckerzeugungsstempels 5 bei Erhöhung des Druckes auf Strangpreßniveau, siehe Fig. 6, nicht nennenswert beeinflußt. Während des Schließens der Druckkammer ist somit der wärme Rohling von Luft umgeben, so daß er nicht wesentlich abkühlt. Außerdem wird eine Dampf- und Rauchentwicklung vermieden, die die Bedienung der Presse erschweren und ein Risiko für die die Presse Bedienenden bedeuten kann.

Fig. 7 zeigt die Presse in dem Augenblick, in dem das Pressen beendet wird. Danach wird der Druckerzeugungsstempel wieder nach links geschoben, so daß der Druck in der Druckkammer fällt und auch der Zylinder 2 wird nach links in die in Fig. 8 gezeigte Position geschoben. Nun befindet sich die Stirnfläche des Hatrizenstütze9zwischen den Dichtungen 47 und 48, so daß eine freie Verbindung zwischen dem Raum 16b und dem Ventil 52 über den Kanal 50 und die Leitung 51 besteht. Durch Umstellung des Ventils 52 wird eine Verbindung zu der Druckmittelquelle 54, geschaffen, deren Druck verhältnismäßig hochtf ist. Er sollte den Dampfdruck des in Raum 16b befindlichen Druckmittels bedeutend übersteigen und 25 Bar oder mehr betragen. Durch Einspritzen eines kalten Druckmittels in den Raum 16b wird das dort befindliche und von dem Rohling erhitzte Druckmittel so abgekühlt, daß man ein Herausströmen von heißer oder kochender Flüssigkeit vermeidet, wenn die Druckkammer ganz geöffnet wird. Man verhindert auch, daß warmes Druckmittel mit der Hochdruck-

-1Q-

1 0 9 8 A 7 / 1 U 7

21H587

dichtung in Kontakt kommt, was die Beanspruchung dieser empfindlichen Dichtung wesentlich verringert. Außerdem werden Rohlings-.restK und Matrize abgekühlt, so daß das Abtrennen des gepreßten Produkts und die Hantierung der Matrize 9 mit dem Rohlingsrest
61 erleichtert wird (Fig. 9).

- 11 -

1 0 9 8 4 7 / 1 U 7

Claims

Patentansprüche ;

M. J Verfahren zum hydrostatischen Strangpressen von Rohlingen unter Verwendung einer Presse mit einer mit einem Druckmittel gefüllten Druckkammer, bestehend aus einem in einem Pressengestell axial verschiebbaren Hochdruckzylinder, einer in den Zylinder einsetzbaren Matrize, einem in den Zylinder einschiebbaren Druckerzeugungsstempel zur Erzeugung eines zum Strangpressen erforderlichen Druckes im Druckmittel, einem im Zylinder axial verschiebbaren Rohlingshalter, der die Druckkammer in zwei Räume unterteilt und ein Ventil enthält, das bei einem bestimmten Druckunterschied zwischen beiden Räumen dem Druckmittel erlaubt, von dem einen Raum zwischen dem Druckerzeugungsstempel und dem Rohlingshalter zu dem anderen Raum zwischen dem Halter und der Matrize zu fließen, aus mindestens einer an den Raum zwischen dem Druckerzeugungsstempel und dem Rohlingshalter anschließbaren Druckmittelquelle und aus Organen zum Einsetzen von Rohling und Matrize, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochchrockzylinder (2) über den von einem Werkzeug (58) gehaltenen Rohling (27) geschoben wird, dem Raum (16a) des Zylinders (2) zwischen dem Druckerzeugungsstempel (5) und dem im Zylinder sitzenden Rohlingshalter (15) Druckmittel mit einem Druck zugeführt wird, bei dem das Ventilorgan (18) im Rohlingshalter (15) noch nicht öffnet, der Rohlingshalter (15) aber den Rohling (27) und die Matrize (9) gegen eine Matrizenstütze (10) preßt, daß der Zylinder (2) anschließend ganz über den Rohling (27) und die Matrize (9) geschoben wird, wobei der Raum (16b) zwischen

-12-1D9847/1U7

21H587

dem Rohlingshalter (15) und der Matrize (9) geschlossen wird, daß der Druck des Druckmittels soweit erhöht wird, daß das Druckmittel von dem Raum (16a) zwischen dem Druckerzeugungsstempel (5) und dem Rohlingshalter (15) zu dem Raum (16b) zwischen dem Rohlingshalter (15) und der Matrize (9) fließt und diesen Raum (16b) mit Druckmittel auffüllt, daß dann der Druckerzeugungsstempel (5) in den Zylinder (2) hineingeschoben, die Verbindung zu der Druckmittelquelle (37a) unterbrochen und der Druck in der Druckkammer (6) auf den zum Strangpressen erforderlichen Wert erhöht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung warmer Rohlinge (27).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Druckmittels in dem Raum (16a) zwischen dem Druckerzeugungsstempel (5) und dem Rohlingshalter (15) nach Schließen des Raumes (16b) zwischen dem Rohlingshalter (15) und der Matrize (9) auf ein Niveau erhöht wird, das den Dampfdruck des Druckmittels bei der Temperatur des Rohlings übersteigt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Druckmittels in dem Raum (16a) zwischen dem Druckerzeugungsstempel (5) und dem Rohlingshalter (15) nach Schließen des Raumes (16b) zwischen dem Rohlingshalter (15)

- 13 -109847/1U7

, 13 - 21H587-

und der Matrize (9) auf mindestens 10 Bar, vorzugsweise auf einen Wert zwischen 50 und 500 Bar erhöht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (16b) in dem Zylinder (2) zwischen dem Rohlingshalter (15) und der Matrize (9) mit einer Drupkmittelquelle (54) verbunden wird, deren Druck den Druck in dem genannten Raum (16b) übersteigt, bevor die Druckkammer (6) nach dem Pressen geöffnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel dem Raum (16a) des Zylinders (2) zwischen dem Druckerzeugungsstempel (5) und dem Rohlingshalter (15) über einen Kanal (32) zugeführt wird, der zwischen einer Hochdruckdichtung (31) für den Druckerzeugungsstempel (5) und einer vor dieser angeordneten Dichtung (30) mündet.

109847/1 H7

Leerseife