DE2208861C3 - Presse zum hydrostatischen Strangpressen von langen Rohlingen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Presse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zum hydrostatischen Strangpressen von langen Rohlingen. Eine solche Presse ist bekannt aus der Zeichschrift »Konstruktion« 1966, Seite437, Bild 2.

Beim hydrostatischen Strangpressen wird ein in einem Aufnahmezylinder angeordneter Rohling unter Einwirkung allseitigen hydrostatischen Druckes durch die öffnung einer Matrize ausgepreßt. Dabei wird mit sehr hohen Drücken gearbeitet, meistens in einem Bereich von 10 bis 20 kbar, vorzugsweise 15 bis 20 kbar. Der Druck wird gewöhnlich mittels eines Stempels erzeugt, der von einem hydraulisch angetriebenen Kolben in den flüssigkeiisgefüllten Aufnahmezylinder gepreßt wird. Das ausnutzbare Preßvolumen wird dabei von der Länge des Druckerzeugungsstempels und dem Bohrungsdurchmesser des Aufnahmezylinders bestimmt. Die Länge des Druckerzeugungsstempels ist bei gegebenem Durchmesser von seiner Knickfestigkeit begrenzt. Das Preßvolumen hängt also im wesentlichen vom Durchmesser der Druckkammer ab.

Beim hydrostatischen Strangpressen von Material mit großem Verformungswiderstand, z. B. von Stahl, kann man bei einem Druck von 15 kbar aufgrund der Härte von Stahl nur ein Querschnittsreduktionsverhältnis von bis 8 erreichen. Beim Herstellen von Stahlprofilen kleinen Querschnittes ist daher ein Aufnahmezylinder mit nur verhältnismäßig kleiner Bohrung erforderlich.

Durch die von der Knicksteifigkeit her begrenzte Länge des Druckerzeugungsstempels einerseits und das geringe Querschnittsreduktionsverhältnis andererseits ist daher das. zu verpressende Rohlingsvolumen verhältnismäßig klein.

Um das Verpressen größerer, d. h. längerer Rohlinge bei entsprechend kleinerem Bohrungsdurchmesser des Aufnehmers zu ermöglichen, ist es bereits bekannt — vergleiche die eingangs näher bezeichnete Zeitschrift »Konstruktion« — den den Rohling enthaltenden Aufnahmezylinder von der eigentlichen Druckkammer zu trennen und beide über eine Bohrung für das Druckmittel miteinander zu verbinden. Durch diese getrennte Anordnung wird eine unabhängige Anpassung des Aufnahmezylinders an die Rohlingsabmessungen und der Druckkammer an den notwendigen Druekstempelduichmesser erreicht.

Bei dieser bekannten Presse ist der Aufnahmezylinder innerhalb des Pressengestells angeordnet und liegt mit seiner Längsachse senkrecht zur Längsachse der Druckkammer. Diese rechtwinklige Anordnung führt zu hohen mechanischen Spannungen in dem Verbindungsstück zwischen Druckkammer und dem Aufnahmezylinder. Der Aufnahmezylinder ist mittels Gewinde mit dem Verbindungsstück verbunden. Diese Verbindung, die zugleich druckmittelfest dichten muß, wird auf Zug beansprucht. Der Aufnahmezylinder selbst wird in radialer und axialer Richtung auf Zug beansprucht. Bei dieser Pressenanordnung kann daher nur mit einem maximalen Druck von etwa 7 kbar gearbeitet werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Presse der eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß die mechanische Beanspruchung der Pressenteile herabgesetzt wird und somit mit höheren Drücken gearbeitet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Presse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.

Durch die Anordnung von Druckkammer und Preßkammer in derselben Richtung kann mit Drücken von 15 bis 20 kbar gearbeitet werden. Dies ist beim Pressen von Stahl oder anderer, schwer zu verpressenden Metallen, die lange Preßkammern (5 bis 15 m) wegen ihres kleinen Querschnittsreduktionsverhältnisses (3 bis 8) erfordern, besonders vorteilhaft.

Während bei der bekannten Presse der Aufnahmezylinder auf Druck und Zug beansprucht wird und die dichtende Verbindung mit der Druckkammer ebenfalls auf Zug beansprucht wird, werden diese Zugkräfte bei der Presse nach der Erfindung von den Zugstangen und dem Matrizentisch aufgenommen. Der Aufnahmezylinder wird nur durch radiale Druckkräfte beansprucht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Durch die seitlich einschiebbare Anordnung einer Matrizenstütze wird erreicht, daß der Aufnahmezylinder schnell ausgewechselt werden kann, wenn ein anderer Durchmesser erforderlich ist. Es kann dadurch ein Rohling auch außerhalb der Presse in einen Aufnahmezylinder eingesetzt werden und beim Laden der Presse der bisherige Aufnahmezylinder durch den mit dem Rohling beschickten Aufnahmezylinder ersetzt werden.

Die Matrizenstütze kann auch von einem oder mehreren Kolben getragen werden oder aus einem Verschiebekolben bestehen, der in einem im Matrizentisch angeordneten Zylinder läuft. Der Verschiebekol-

ben kann zum Aufnahmezylinder hin verschoben und im Verhältnis zu dem festen Mairizemisch fixiert werden oder während des ganzen Preßvenuufs von einem Druckmittel mit so hohem Druck beeinfluß werden, daß die Kolbenkraft mit Sicherheit die in entgegengesetzter Richtung auf die Matrize wirkende Kraft übersteigt

Im letzteren Fall kann ein Spiel zwischen den Konstruktioiiselementen, d. h. bei Dehnung der Zugstangen, nicht auftreten. Hierdurch können einfache, zuverlässige Dichtungen verwendet werden, und man braucht die Zugstangen nicht überzudimensionieren, um die Verschiebung des festen Matrizentisches aufgrund der Belastung zu begrenzen. Ein fluchtend mit dem Aufnahmezylinder angeordneter Verschiebekolben muß natürlich einen Durchgang für das Preßprodukt haben und deshalb wie ein Differential- oder Ringkolben ausgeführt sein.

Aus der britischen Patentschrift 1172 212 ist es bereits beKannt, bei einer üblichen hydrostatischen Strangpresse, bei der der den Rohling enthaltende zo Aufnahmezylinder gleichzeitig zur Druckerzeugung dient, zum Beschicken des. Aufnahmezylinders die Matrize axial verschiebbar zu machen. Der Verschiebeantrieb besteht dabei aus einem Halter, in welchem ein zum Aufnahmezylinder fluchtender, die Matrize axial zum Aufnehmer bewegender Zylinder-Kolbenantrieb angeordnet ist. Der Kolben weist für den Strangdurchlauf eine Bohrung und einen den Zylinder nach hinten durchragenden Hohlschaft auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Presse,

F i g. 2 einen Matrizentisch mit einem als Differentialkolben ausgeführten Matrizenhalter,

Fig. 3 die Verbindung zwischen Druckkammer und Aufnahmebohrung und

Fig.4 die dem Antriebszylinder der Presse zugewandte Seite der Druckkammer.

In den Figuren bezeichnet 1 ein Gestell mit zwei Jochen 2, die von einem vorgespannten Bandmantel 3 zusammengehalten werden. In diesem Gestell sitzen ein Antriebszylinder 4 mit einem Differentialkolben 5, der einen Druckerzeugungsstempel 6 trägt, und eine Druckkammer 7 mit einem Zylinder 8, in den der Stempel 6 eintaucht. Die Kammer 7 liegt auf einer durchbohrten Scheibe 9 auf, die sich am Joch 2 abstützt. Zur Erzeugung eines Druckes in einem in der Kammer 7 eingeschlossenen Druckmittel, gewöhnlich Rizinusöl, wird der Stempel 6 in die Kammer 7 hineingeschoben, indem dem Raum 10 durch eine Leitung 11 aus einer nicht gezeigten Druckmittelquelle ein Druckmittel zugeführt wird. Der Stempel 6 wird zurückgeführt, indem dem Raum 12 des Zylinders 4 über einen Kanal 13 ein Druckmittel zugeleitet wird.

Gleichachsig und anschließend an die Druckkammer 7 liegt ein Aufnahmezylinder 15 mit der Bohrung 14. Ein Anschlußrohr 16 verbindet die Aufnahmebohrung 14 mit der Kammer 7. Eine Matrize 17 wird beim Pressen in den Aufnahmezylinder 15 eingeschoben.

Zur Presse gehört weiter ein Matrizentisch 18, der die beim Pressen auf die Matrize 17 wirkende Kraft aufnimmt. Der Matrizentisch ist durch mehrere Zugstangen 19 mit dem druckkammerseitigen Joch 2 des Gestells 1 verbunden. Im Matrizentisch 18 sitzt ein Verschiebezylinder 20 mit einem axial beweglichen Verschiebekolben 21, der eine Matrizenstütze 39 trägt fFig. 21 Der Verschiebekolben 21 hat die Form eines Differentialkolbens mit einem Kolben 21a und einem mit diesem verbundenen Hohlschaft 21 b. Beide Teile haben Bohrungen 22, 23 und 24, se daß das verpreßte Produkt durch den Verschiebekolben austreten kann. Die Matrizenstütze 39 ist mit Ringelementen 25 und 26 an dem Kolben 21.1 befestigt. Zwischen dem Verschiebezylinder 20 und dem Verschiebekolben 21 liegen Dichtungen 27 und 28, die mittels Ringe 29 und 30 bzw. 31 und 32 gehalten werden. Der Kolben 21a und der Hohlschaft 21 b sind über einen Ring 33 durch nicht gezeigte Bolzen miteinander verbunden. Der Verschiebekolben 21 wird gegen den Aufnahmezylinder 15 bewegt, indem dem Raum 34 durch einen Kanal 35, der durch nicht gezeigte Leitungen und Ventile mit einer Druckmittelquelle verbunden ist, Druckmittel zugeführt wird. Der Kolben wird mit Hilfe nicht gezeigter Antriebszylinder zurückgeführt.

Die Aufnahmebohrung 14 steht über Löcher 40 und 41 im Rohr 16 bzw. in der Scheibe 9 in Verbindung mit der Druckkammer 7. Zwischen der Scheibe 9 und dem Zylinder 8 liegt eine Dichtung 42. Das Längsspiel 43 zwischen dem Zylinder 9 und dem Rohr 16 bzw. das Längsspiel 44 zwischen dem Rohr 16 und dem Aufnahmezylinder 15, wird von den expandierenden Dichtungsringen 47 überbrückt, die mit O-Ringen 45 und 46 versehen sind.

Der Aufnahmezylinder 15 ist in der Regel stationär in der Presse angeordnet. Ein Rohling, der gepreßt werden soll, wird durch die Bohrungen 22, 23, 24 in der Matrizenstütze 39 und im Verschiebekolben 21a, 21b in die Aufnahmebohrung 14 geschoben. Anschließend wird die Matrize 17 vor die Öffnung des Aufnahmezylinders 15 gebracht. Der Verschiebekolben 21 schiebt die Matrize in den Aufnahmezylinder 15 und hält sie während des Pressens an ihrem Platz. Um ein dichtes Anliegen zwischen der Spitze des Rohlings und der Matrize 17 zu erreichen, kann man einen speziellen Rohlingshalter verwenden, der den Rohling gegen die Matrize drückt, beispielsweise eine in den Aufnahmezylinder 15 eingelegte Feder, die auf die Rohlingsrückseite drückt und die sich gegen eine Stütze im Verbindungsrohr 16 abstütz:. Es ist möglich, abwechselnd zwei Aufnahmezylinder 15 zu verwenden, wobei der jeweils außerhalb der Prosse befindliche Aufnahmezylinder mit einem neuen Rohling beschickt und mit einer Matrize versehen werden kann.

Zum Füllen und Entlüften der Druckkammer 7 und der Aufnahmebohrung 14 kann der linke Teil der Druckkammer wie in F i g. 4 ausgebildet sein. Die Druckkammer trägt an dem Ende, an dem der Druckerzeugungsstempel 6 in die Druckkammer 7 ragt, eine Stirnplatte 50. In dieser ist eine Dichtung 51 angeordnet, die zwischen Stirnplatte und Drucker/eugungsstempel abdichtet. Zwischen der Stirnplatte 50 und dem Zylinder 8 liegt eine Hochdruckdichtung 52, die zwischen dem Zylinder 8 und dem Stempel 6 abdichtet, wenn der Stempel 6 in die Druckkammer 7 geschoben wird und den für das Strangpressen erforderlichen Druck erzeugt. In der Stirnplatte sind auch zwei Kanäle 53 und 54 angeordnet, die zwischen den Dichtungen 51 und 52 münden. Die Druckkammer 7 wird vor dem Pressen mit einem Druckmittel von einer nicht gezeigten Druckmittelquelle gefüllt, die über eine Leitung und Ventile mit dem Kanal 55 in Verbindung steht. Der Kanal 54 ermöglicht das Entlüften der Druckkammer während des Füllens. Er ist an einer Leitung angeschlossen, die ein Ventil enthalten kann, das sich schließt, wenn die Luft aus der Druckkammer

gepreßt worden ist, d. h. diese mit einem flüssigen Druckmittel gefüllt ist. Der Druck kann dann bereits wesentlich erhöht werden, bevor der Druckerzeugungsstempel eingeschoben wird. Druckwerte zwischen 25 und 500 bar sind denkbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Presse zum hydrostatischen Strangpressen von langen Rohlingen mit einem Pressengestell, in welchem zwischen den beiden Jochen hintereinander abgestützt und fluchtend zueinander ein Antriebszylinder samt Druckerzeugungsstempel und eine Druckkammer angeordnet sind, und mit einem Aufnahmezylinder für das Preßgut, der mit der Druckkammer in Verbindung steht und der an einem Ende eine Matrize aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmezylinder (15) fluchtend zur Pressenlängsachse hinter dem druckkammerseitigen Joch (2) angeordnet ist und die Matrize (17) sich auf einen über Zugstangen (19) am druckkammerseitigen Joch (2) gehaltenen Matrizentisch (18) abstüzt.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Matrizentisch (18) und dem Aufnahmezylinder (15) eine Matrizenstütze (39) seitlich einschiebbar ist.

3. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizenstütze (39) über mehrere im Matrizentisch (18) angeordnete Verschiebekolben abgestützt ist.

4. Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (17) oder die Matrizenstütze (39) wie bekannt sich über einen fluchtend zum Aufnahmezylinder (15) angeordneten Verschiebeantrieb (20, 21a, 2ib) im Matrizentisch (18) abstützt, dessen Kolben (2IaJ eine Durchtrittsöffnung (23) für den Strang jnd einen den Verschiebezylinder (20) durchragenden Hohlschaft

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