DE2211650C3 - Anordnung zur Dornbefestigung bei einer hydrostatischen Strangpresse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Dornbefestigung bei einer hydrostatischen Strangpresse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Presse ist im wesentlichen bekannt aus der FR-PS 15 80 568.

Bei der bekannten Presse ist der Dorn gegen eine Bewegung zur Matrize hin dadurch gesichert, daß er an seinem hinteren Ende einen nach vorne sich verjüngenden kegeligen Abschnitt aufweist, mit dem er in der auf dem Distanzrohr ruhenden Platte eingehängt ist, welche eine entsprechende trichterförmige Aufnahmeöffnung hat. Durch die bei der Werkstoffumformung im so Matrizenbereich auf den Dorn ausgeübte Reibungskraft wird eine Zugkraft auf den Dorn ausgeübt. Gleichzeitig wirkt auf die Dornrückseite eine Kraft in Preßrichtung, die von der Platte aufgenommen wird, in die der Dorn eingehängt ist. Diese auf den Dorn wirkenden Kräfte ergeben eine erhebliche Beanspruchung des Domes und seiner Befestigungsanordnung, die zu einem Bruch des Domes führen kann.

Eine entsprechend hohe Werkstoffbeanspruchung in diesem Bereich tritt auch dann auf, wenn die Platte und der Dorn aus einem Stück bestehen. Auf Grund der Durchbiegung der Platte treten infolge Kerbwirkungiin am Übergang zum Dorn hohe mechanische Beanspruchungen auf, die ebenfalls zum Bruch des Dorncs führen können. Bei der bekannten Anordnung kann der Dorn über seine ganze Länge oder an seinem vorderen Ende konisch ausgebildet sein. Hierdurch wird erreicht, daß die Zugkraft im Dorn erheblich verringert wird. Der vom Werkstoff auf den Dorn wirkende Verformungsdruck und der hydrostatische Druck des Druckmittels üben auf Grund der Neigung der konischen Fläche eine nach rückwärts wirkende Kraft auf den Dorn aus, die der durch die Reibung hervorgerufenen Zugkraft entgegenwirkt. Dies führt jedoch nur zu einer begrenzten Abnahme der Beanspruchung im Dorn im Bereich seiner Befestigung und vor allem in der Befestigungsanordnung selbst.

Weiter ist es durch die US-PS 35 26 119 bekannt, auf eine Befestigung des Dorns an seinem hinteren Ende völlig zu verzichten.

Der Dorn ist in der Bohrung des Rohlings mit Spiel frei beweglich. Er besteht im wesentlichen aus einem rückwärtigen zylindrischen Dornteil, an den sich im Verformungsbereich ein in Preßrichtung konisch verjüngendes Vorderteil anschließt. Die Neigung des konischen Teiles ist so gewählt, daß die beim Fließen des Werkstoffes auftretenden Axialkomponenten der Druck- und Reibungskräfte, die durch den Werkstoff auf den Dorn ausgeübt werden, zusammen mit der Axialkomponente des ebenfalls auf den konischen Teil des Domes wirkenden hydrostatischen Druckes im Gleichgewicht stehen mit dem auf die Rückseite des Domes wirkenden hydrostatischen Druck. Da diese Gleichgewichtslage auf Grund der insbesondere schwer zu beeinflussenden Reibungseinflüsse auf den Dorn nur schwer einhaltbar ist, besteht die Gefahr der Axialverschiebung des Domes, die zu einer Änderung des Innendurchmessers des herzustellenden Rohres führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Anordnung zur Befestigung für den Dorn und/oder das Dornvorderteil zu schaffen, bei der nur eine geringe mechanische Beanspruchung auftritt unter Ausnutzung der bekannten Kompensation der Zugkräfte im Dorn durch ein in Preßrichtung konisch ausgebildetes Dornvorderteil.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung /ur Dornbefestigung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.

Durch die Dichtung wird ein Findringen des hydrostatischen Druckmittels zwischen die Anlagenflächen verhindert. Hierdurch wird erreicht, daß die Dornbefestigungsstelle die erhebliche nach vorne wirkende Kraft dank des Druckes des hydrostatischen Druckmittels nicht aufzunehmen braucht. Außerdem ist nur eine verhältnismäßig geringe Konizität des Dornvorderteiles notwendig, um die auf den Dorn ausgeübte Reibungskraft zu überwinden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die den Dorn fixierende Platte mit einer Einsenkung verschen, an der der Dorn bzw. der rückwärtige Dornteil über eine ringförmige Dichtung und einen Ring festklemmbar ist. Dank dieser Einsenkung wird eine gute Zentrierung des Domes erreicht. Ferner kann dank der Einsenkung eine keilförmige Nut zwischen Platte und Dornende gebildet werden, in die ein Dichtungsring eingelegt und festgeklemmt werden kann, wodurch eine sehr gute Dichtung mit einfachen Mitteln erreicht wird.

Bei einem Dorn, dessen Vorderteil als selbständiges Teil ausgebildet ist. kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Fuge zwischen dem rückwärtigen Dornteil und dem Vorderteil mittels einer mit Dichtungsringen versehenen Hülse abgedichtet sein. Bei dieser Ausbildung des Domes bietet eine die Fuge überdeckende Hülse ;ine einfache und sichere Möglich-

,. ^j₆ beiden Dornteile mit geringem Raumbedarf ^nmenzuhalten. Durch die Dichtungsringe am Ende JpHüise wird das Eindringen von Druckmittel säbifldert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Q_0n, mit einer durchgehenden axialen Bohrung !ersehen. Diese Bohrung gestattet eine Dränierung des

»glicherweise über die Dichtung in den Raum lochen den axialen Anlageflächen eingedrungenen Druckmittels.

An Hand der in den Figuren dargestellten Ausfüh-„,„gsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 und 2 bekannte Ausführungsformen von Dornbefestigungsanordnungen,

Fig.3 und 4 zwei Ausführungen einer Dornbefestiguhgsanordnung gemäß der Erfindung.

In den Figuren bezeichnet 1 eine Drickkammer, bestehend aus einem Hochdruckzylinder 2, einem in diesen einschiebbaren Kolben 3 und eine am entgegengesetzten Ende des Zylinders eingesetzte Matrize 4. Zwischen dem Kolben 3 und dem Zylinder 2 bzw. zwischen der Matrize 4 und dem Zylinder 2 liegen Dichtungen 5 bzw. 6. Im Druckkammerraum 7 ist ein Distanzrohr 8 angeordnet, das die Matrize 4 stützt. Ein Dorn 9 ist bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung an einer ringförmigen Platte 10 befestigt, die von dem Distanzrohr 8 gestützt wird, wodurch der Dorn im Verhältnis zu der Matrize axial fixiert wird. Der Don. ist an seinem hinteren Ende mit einem konischen Belestigungsteil 11 und die Platte 10 mn einem zu diesem Befestigungsteil passenden konischen ringförmigen Sitz 12 versehen. In der Druckkammer befindet sich ein rohrförmiger Rohling 13, der in dem Spalt 14 zwischen dem Dorn und der Matrize unter Einwirkung eines Druckmittels in dem Druckkammerraum 7 zu einem Rohr 15 geformt wird. Das Distanzrohr 8 hat öffnungen 16, so daß der Raum Ta zwischen dem Dorn 9. der Platte 10, dem Distanzrohr 8 und der Matrize 4 ständig mit dem Hauptteil des Druckkammerraumes 7 in Verbindung steht. Bei der Matrizenausfiihrung gemäß Fig.2 sind Dorn 17 und Platte 18 aus einem Stück gefertigt.

In dem Loch 20 des Rohres 15 beträgt der Druck 1 bar und in dem Druckkammerraum 7 10 bis 20 kbar. Aul den Dorn 9 wirkt dabei eine unbalancierte Kraft

P = ρ a = ρ ⁷' - .

wobei

P totale axiale Kraft,

ρ Druck in der Druckkammer.

a Dornquerschnitt in der Matrizenöffnung.

d Durchmesser des Dorns in der Matrizenöflnungist.

Die Kraft Pwird von der Platte 10 aufgenommen und von dieser auf das Distanzrohr 8 übertragen. Es hat sich gezeigt, daß der Dorn dazu neigt, an der Befestigungsstelle zu zerbrechen, auch wenn die Befestigung sorgfältig dimensioniert und ausgebildet ist. Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 bricht der Dorn gewöhnlich an dem konischen Teil 11 in der Entfernung ;( oberhalb der Kante 21 des konischen Sitzes 12 im Ring 10. Dies beruht wahrscheinlich darauf, daß man an diesem Querschnitt auf Grund der unbalancierten Kraft P eine sehr hohe zusammengesetzte Spannung erhält, nämlich den Kontaktdruck zwischen dem konischen Teil 11 des (f

Doms und dem Sitz 12 und Biegebeanspruchungen in dem konischen Teil 11, verursacht durch die Verformung des Rings 10 bei der Belastung P. Die Ausführung gemäß Fig. 2 hat ein noch größeres Bruchrisiko am Übergang zwischen dem Dorn 17 und der Platte 18.

Bei Ausführung und Befestigung eines Dorns gemäß der Erfindung, beispielsweise wie in F i g. 3 gezeigt, wird das Dornbruchrisiko vermindert. Ein Dorn 25 ist mit einem konischen Befestigungsteil 26 an seinem inneren Ende ausgebildet. Die Platte 27 besteht aus einem Stück und ist mit einer ausgedrehten Führung 28 für den konischen Befestigungsteil 26 des Dorns versehen. Ein Dichtungsring 31, z. B. ein O-Ring od. dgl., wird um den Befestigungsteil 26 gelegt und mittels eines ringförmigen Halters 29 gegen den Teil 26 und die Führung 28 gepreßt. Hierdurch erhält man eine Dichtung zwischen dem Dornteil 26 und der Platte 27, so daß das Druckmittel nicht in den Raum 30 zwischen dem Dorn und der Platte 27 eindringen kann. Die unbalancierte Kraft

wird direkt von der Platte 27 aufgenommen und wirkt somit nicht auf den Dorn 25, wodurch die Beanspruchung der Dornbefestigung vermindert wird. Die Befestigung muß die Zugkraft Faufnehmen können, die durch die Reibung zwischen dem Rohling 13 und dem vorderen Teil des Dorns 25 entsteht. Die Kraft kann bedeutend verringert werden, wenn der vordere Teil des Dorns konisch ausgebildet wird. Auf den konischen Teil 26 des Dorns wirkt das Druckmittel in Raum 7«·?. Hierdurch erhält man eine aufwärtsgerichtete Kraft Pi, die die Reibungskraft F ausbalanciert. Die Kraft Pi beträgt

P -J (dl - Ί-)

wobei

ρ Druck in der Druckkammer, c/i Dorndurchmesser,

d: Befestigungsdurchmesser ist.

Der Durchmesser di ist so zu wählen, daß P > F. Der Dorn kann mit einer Drainierungsbohrung 56 zum Drainieren des Raumes 30 versehen sein, so daß eventuell eindringendes öl die Stärke des Verbandes nicht gefährdet.

Bei der Ausführung gemäß F i g. 4 liegt der Übergang zwischen dem größeren und kleineren Querschnitt des Dorns nahe dem vorderen Ende, und die Erfindung wird ausgenutzt zur Befestigung einer Dornspitze aus verschleißkräftigem Material auf einem Dorn, der im übrigen aus anderem Material besteht. Eine Platte 40, die von dem Distanzrohr 8 gestützt wird, hat eine zylindrisch gedrehte Führung 41 mit einer Abschrägung 42. Ein zylindrischer Dornteil 43 ist mit einem Befestigungsring 44 versehen. Der Dornteil 43 wird mit ei.-, Jin an der Platte befestigten Ring 45 gegen die Platte 40 gepreßt. In dem dreieckigen Raum zwischen der Abschrägung 42. dem Dornieil 43 und dem Ring 44 liegt ein Dichtungsring 46, beispielsweise ein O-Ring. Der Dorn ist mit einer Spitze 47 versehen. Die Fuge zwischen dem Dornteil 43 und der Spitze 47 wird von einer Hülse 48 mit Dichtungsringen 49 und überbrückt, die zwischen der Hülse 48 und dem Dornteil 43 bzw. zwischen der Hülse 48 und der Spitze 47 liegen. Auf die konische Fläche 51 der Spitze wirkt ein

Druckmittel und verursacht eine axiale Kraftkomponente

P₃ = ρ -τ (d\ - d\),

ρ Druck in der Druckkammer, di größter Durchmesser der Dornspitze und des übrigen Dorns.

Oa kleinster Durchmesser der Dornspitze ist.
Die Kraftkoniponente Pt preßt die Spitze 47 gegen den Dornteil 43 und diesen gegen die Platte 40.

Die Räume 54 und 55 können durch die Kanäle 52 und aminiert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

22 Il Patentansprüche:

1. Anordnung zur Dornbefestigung bei einer hydrostatischen Strangpresse mit einer Druckkammer, einem in deren Bohrung verschiebbaren Druckstempel und einer Matrize, an der ein den Rohling koaxial umgebendes Distanzrohr befestigt ist, an dessen hinteren Ende mittels einer Platte der Dorn fixiert ist, dessen vordere die Innenkontur des ίο Profils bildende Spitze einen kleineren Querschnitt aufweist als der rückwärtige Dornteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (25) oder das als selbständiger Teil ausgebildete Vorderteil (47) des Domes mit seiner hinteren, gegenüber der Dornspitze vergrößerten Querschnittsfläche am rückwärtigen Dornteil (43) und/oder an einer Anlagefläche der Platte (27; 40) dicht anliegt.

2. Anordnung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß neben der Platte (27; 40) eine Einsenkung (28; 41) vorgesehen ist, an der der Dorn (25) bzw. das rückwärtige Dornteil (43) über eine ringförmige Dichtung (31; 46) und einen Ring (29; 45) festklemmbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2 mit einem als selbständiges Teil ausgebildeten Vorderteil des Domes, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuge zwischen dem rückwärtigen Dornteil (43) und dem Vorderteil (47) mittels einer mit Dichtungsringen (49, 50) versehenen Hülse (48) abgedichtet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (25; 43, 47) mit einer durchgehenden axialen Bohrung (52, 53; 56) versehen ist.

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