DE2212767A1

DE2212767A1 - Matrize fuer hydrostatisches stangpressen mit einer profilierten oeffnung

Info

Publication number: DE2212767A1
Application number: DE19722212767
Authority: DE
Inventors: Bertil Dipl Ing Lundbaeck; Jan Dipl Ing Nilsson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1971-03-19
Filing date: 1972-03-16
Publication date: 1973-05-17
Also published as: CA987633A; FR2130376B1; IT953966B; CH530827A; BE779655A; DE2212767B2; FR2130376A1; GB1378575A

Description

DIPL.-ING. HELMUT MISSLING 63 giessen, 15.3.1972

_ ..,.__ ,-. — ,,, , , BISMARCKSTBASSE 11.3

DIPL.-.NG. RICHARD SCHLEE _τει.βρον_:toe*o

PATENTANWÄLTE Βθβ/Sn 11.099

Joachim Boecker

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget, Västeras /Schweden

Matrize für hydrostatisches Strangpressen mit einer profilierten Öffnung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Matrize für hydrostatisches Strangpressen mit einer profilierten Öffnung, beispielsweise mit Nuten zum Formen von Stangen mit auf einem Kernteil befindlichen Zähnen. Das Profil kann parallel oder schraubenförmig zur Längsachse des verpreßten Materials verlaufen. Die auf diese Weise hergestellten Endprodukte erhält man durch querschnittsparalleles Zerschneiden der gepreßten Stangprodukte. Beispiele solcher Endprodukte sind Keilwellen, Zahnräder mit gerader oder schräger Verzahnung, Pumpenrotoren und dergleichen.

Beim hydrostatischen Strangpressen von Profilen, beispielsweise von Stangen mit Zähnen und dazwischenliegenden Nuten, ist es schwierig, das Rohlingsmaterial dazu zu bringen, die Nuten in der Matrize, die die Zähne formen, vollständig auszufüllen, so daß die Zähne des verpreßten Materials den gleichen Querschnitt bekommen, wie die Öffnung in der Matrize. Diese Schwierig-

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keiten sind besonders groß, bei großer Zahnhöhe und führen zu großen Maßschwankungen bei den hergestellten Produkten. Die Ursache des unvollständigen Ausfüllens der zahnformenden Nuten der Matrize besteht darin, daß man zwischen dem größten Querschnitt der Matrizenöffnung, d.h. am Übergang zwischen einer konischen Einlaßfläche und dem Grund der zahnformenden Nuten, und dem kleinsten Querschnitt der Mairizenöffnung eine kräftige Verlängerung des zentralen Teils des Rohlings erhält, die zu einer Streckung des gebildeten Zahnteils führt, so daß dessen Höhe und Breite abnimmt, wenn das radiale Fließen des Rohlingsmaterials unzureichend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Matrize zum hydrostatischen Strangpressen von Profilmaterial zu entwickeln, bei der das durch die Matrize gepreßte Material den gesamten Matrizenquerschnitt voll ausfüllt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Matrize vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Teile der Wand der Matrizenöffnung, die radial außerhalb des zentralen Teils des Profilquerschnittes liegen, am Matrizeneingang eine zum Eingang gerichte querschnittserweiternde Neigung haben.

Bei einer Matrize zum Formen eines Stangeprofiles, das aus einem Kernteil mit darauf befindlichen Zähnen besteht, ist die Matrize gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet,"daß

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daß bei einer Matrize zum Formen eines Stangenprofiles, das aus einem Kernteil mit darauf befindlichen Zähnen besteht, die Nuten der Matrize zum Formen der Zähne derart ausgebildet sind, daß der Nutengrund eine sich in Richtung zum Matrizeneingang öffnende Neigung zur Längsachse der Matrize hat und/oder daß die Breite der Nuten von der Eingangsseite der Matrize bis zum kleinsten Querschnitt der Matrizenöffnung abnimmt.

Durch die Matrize nach der Erfindung erhält man eine radiale und/oder tangentiale Maßverminderung, die zu einem sukzessiven radialen und/oder tangentialen Ausgleich der Streckung der Verzahnung oder sonstiger querschnittsschwacher, radial außenliegender Teile bei Verlängerung des Materials des zentralen Teils des Rohlings führt. Bei Matrizen zum Pressen von Stangen mit spiralförmiger Verzahnung kann es zweckmäßig oder erforderlich sein, eine kleinere Steigung des ersten Teils der. Nuten der Matrize zu haben, also des Teils der Nuten, die vor dem kleinsten Querschnitt der Matrizenöffnung liegen. Es kann in gewissen Fällen auch zweckmäßig oder erforderlich sein, die Steigung der Matrizennnten etwas von der Steigung der Profilzähne abweichen zu lassen, um die gewünschte Steigung zu erhalten. Bei einer Ausführungsform der'Erfindung werden die Matrizenzähne im Bereich unmittelbar vor dem kleinsten Querschnitt der Matrizenöffnung abgeschrägt, wodurch die Beanspruchung an den Matrizenzähnen vermindert werden kann, so daß geringere Bruchgefahr besteht.

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Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden:

Fig. 1 und 2 zeigen zwei Beispiele stangenförmiger

Produkte, die mit Matrizen gemäß der Erfindung hergestellt werden.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine herkömmliche

Matrize mit einem teilweise "bereits geformten Rohling.

Fig. 4 zeigt die Ansicht der Matrize nach Fig. 3 von der Einlaßseite.

Fig. 5 zeigt eine entsprechende herkömmliche Matrize zum Pressen einer Stange mit demselben Querschnitt, aber mit schraubenförmiger Verzahnung.

Fig. 6 zeigt ein mit einer herkömmlichen Matrize gepreßtes Profil mit den auftretenden Maßabweichungen.

Fig. 7 zeigt einen perspektivischen Schnitt durch eine

Matrize nach der Erfindung mit radialem Ausgleich in den Sahnformenden Nuten.

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Fig. 8 Eeigt einen Schnitt durch eine Matrize gemäß Fig* 7 zum Formen eines Profiles mit vier Zähnen.

Fig* 9 zeigt eine Ansicht der linlaßseite der Matrize nach Fig» 8 mit in der Matrize befindlichem Rohling und Produkt,

Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch eine in der Matrize geformte Stange.

Fig. 11 zeigt eine Matrize mit tangentialem Ausgleich in den zahnformenden Nuten.

Fig. 12 zeigt eine Ansicht der Matrize nach Fig. 11 von der Einlaßseite.

Fig. 13 zeigt einen Schnitt durch eine Matrize mit radialem und tangentialem Ausgleich in den zahnformenden Nuten.

Fig. 14 zeigt eine Ansicht der Einlaßseite der Matrize nach Fig. 13.

Fig. 15 zeigt einen Schnitt durch eine Matrize zum Formen eines Profils mit spiralenförmiger Verzahnung mit radialem und tangentialem Ausgleich in den zahnformenden Nuten.

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Fig. 16 zeigt eine Ansicht der Einlaßseite der Matrize nach Pig· 15.

Fig. 17 zeigt einen Teilschnitt durch eine Matrize mit abgeschrägten Zähnen zwischen den Nuten»

Fig.18 zeigt eine Ansicht der linlaßseite der Matrize nach Fig. 17*

Fig· 1 zeigt eine Stange mit Zähnen 1.um einen Kernteil 2. Die Zähne 1 verlaufen parallel zu der Stange» Fig. 2 zeigt eine Stange mit spiralförmig verlaufenden Zähnen 3 um einen Kernteil 4. Die Verzahnung hat eine solche Form, daß die Stange als Rotor in einem Kompressor verwendet werden kann. Die Matrize 5 in den Figuren 3, 4 und 5 ist bekannter Art. Sie hat einen konischen Einlaßteil 6 und eine Öffnung 7 mit Nuten 8 und dazwischenliegenden Zähnen 9 zum Formen des in Fig. 6 gezeigten Profils 10, das aus einem Kernteil 11 und aus diesem herausragenden Zähnen 12 besteht. In Fig. 6 ist das Brofil der Matrizenöffnung mit gestrichelten Linien 13 dargestellt. In der Matrize ist ein Rohling 14 gezeigt, der zu dem Profil geformt wird. Die von dem Rohling 14 verdeckten Matrizenkanten sind gestrichelt dargestellt. In Matrizen zur Herstellung von Stangen mit geraden Zähnen 1, 12 verlaufen die Flanken der zahnformenden Nuten 8 parallel zu der Längsachse der Matrize, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt.In Matrizen gemäß Fig. 5 zur Her-

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stellung von Stangen mit spiralförmig verlaufenden Zähnen 3, 12 haben die Nutengründe einen konstanten Abstand von der Längsachse der Matrize und die Nutenflanken bilden über die gesamte Nutentiefe denselben Winkel zur Längsachse der Matrize. Beim Vorpressen des Rohlings 14 wird der Querschnitt im konischen Einlaßteil 6 der Matrize von dem Durchmesser D_Q gleichförmig auf den Durchmesser D>. reduziert, der dem größten Maß der Matrizenöffnung entspricht, somit innerhalb des vertikalen Abschnittes A (Fig. 3) liegt. In dem vertikalen Abschnitt B erhält das Material seine profilierte Form 10 mit einem Kern 11, vom Durchmesser Do und Zähnen 12. Schon im oberen Teil des Abschnittes B ist der äußere Teil der Zähne 12 fertig ausgebildet. Bei Verminderung des Querschnitts im Abschnitt B in der Matrize erhält man eine Verlängerung des Materials. Die äußeren fertigen Teile der Zähne werden dabei ebenso wie der übrige Teil des Materials verlängert. Um trotz Verlängerung den vollen Querschnitt zu erreichen, ist im Abschnitt B ein radialer Materialfluß erforderlich, um die Matrizennut 8 gefüllt zu halten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieser Materialfluß in vielen Fällen unzureichend ist, weshalb der Querschnitt der Zähne 12 kleiner wird als der Querschnitt der Nuten 8. Wie in Fig. 6 bekommen die Zähne am Kopf die Breite H, die kleiner als die entsprechende Breite C am Grund der Nuten 8 ist. Über die Zähne gemessen wird das Profilmaß D^-2A = D, und entspricht nicht dem Maß D^ zwischen den Gründen zweier Nuten 8«, Die Breite der Zähne am Zahnkopf beträgt C-2K = H und nimmt in

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Richtung zur Zahnwurzel sukzessive bis zum Wert C zu. Das Profil bekommt somit nicht dieselben Abmessungen wie die Matri zenöffnung.

Die Figuren 7» 8 und 9 zeigen Ausführungsformen von Matrizen gemäß der Erfindung, bei denen ein gepreßtes Profil denselben Querschnitt wie die Matrizenöffnung animmt, z.B. ein Profil 10 gemäß Fig. 10 mit vier längsgehenden Zähnen 12 an einem Kern 11. Bei dieser Ausführungsform verläuft der Nutengrund 15a der Nut 8 im Bereich L parallel zu der Längsachse der Matrize 5» aber der Grund 15b im oberhalb liegenden Bereich F hat zu der Achse eine Neigung E. Die Flanken 16a und 16b der Nut 8 verlaufen parallel zu der Längsachse. Dadurch, daß der radiale Abstand der Nut zum Matrizenzentrum in Preßrichtung abnimmt, erhält man einen sogenannten radialen Ausgleich, der zu einer radialen Einpressung des Materials in die Nuten 8 führt, die die Zähne 12 des Profils 10 formen. Am Anfang der Nuten 8 hat die Matrize einen Innendurchmesser D^, wodurch sie in ihrem oberen Teil M eine konische Fläche bekommt, an der das vordere Ende des Rohlings 14 vor Beginn des Pressens dichtend anliegt. Der Rohling muß einen Außendurchmesser D_Q haben, der größer ist als D^.

Die Figuren 11 und 12 zeigen eine Matrize mit zahnformenden Nuten 8, deren Grund 15 parallel zu der Längsachse der Matrize verläuft. Dagegen haben die Flanken der Nuten in dem Bereich F

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oberhalb des kleinsten Querschnittes der Matrizenöffnung eine Neigung zu der Längsachse der Matrize, so daß die Breite der Nut nach oben zunimmt. Innerhalb des Bereichs F wird das Material tangential zur Mitte der Nut gepreßt und man erhält einen Ausgleich für die Maßänderung, die von der Verlängerung der Zähne verursacht wird. Man kann hiervon tangentialer Kompensation sprechen.

Die Figuren 13 und 14 zeigen eine Matrize, die so ausgeführt ist, daß sowohl ein tangentialer als auch ein radialer Ausgleich eintritt. Die Flanken- und die Grundflächen der Nuten haben dieselben Bezeichnungen wie in den vorhergehenden Figuren,

Die Figuren 15 und 16 zeigen eine Matrize gemäß dem Prinzip der Figuren 13 und 14, die jedoch der Herstellung eines Profils mit vier spiralenförmig verlaufenden Zähnen dient.

Die Figuren 17 und 18 zeigen eine Matrize gemäß den Figuren 13 und 14, die jedoch derart modifiziert ist, daß der Zahn 9 der Matrize am libergang von der konischen Fläche der Matrize zu ihrer vertikalen Öffnungsfläche etwas abgeschrägt ist. Der Zahn 9 bekommt dadurch eine Fläche 19, die einen spitzeren Winkel zu der Matrizenachse bildet als die konische Einlaßfläche 6 der Matrize.

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Die Ausführungsformen der Matrizen gemäß der Erfindung sind für alle Arten von Profilen verwendbar. Insbesondere können Profile mit beliebig vielen Zähnen und beliebig geformten Zahnflanken durch Matrizen gemäß der Erfindung hergestellt werden. Die dargestellten Ausführungsbeispiele stellen nur mit Rücksicht auf die Vereinfachung der Erläuterung einfache Profile dar.

Es hat sich gezeigt, daß der radiale Ausgleich, d.h. die Ausführung mit einem abfallenden Nutengrund, aber mit parallelen Nutenflanken hinsichtlich der Schmierung am zweckmäß:jEBten ist. Der radiale Ausgleich durch einen abfallenden Nutengrund wird dadurch begrenzt, daß man am vorderen Teil der Einlaßöffnung der Matrize über einen Bereich M eine konische Dichtungsfläche gewisser Breite haben muß. Wenn die mögliche radiale Kompensation unzureichend ist, kann sie mit einer tangentialen Kompensation, d.h. mit abfallenden Nutenflanken, kombiniert werden.

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Claims

- 11 - 221276? . Patentansprüche;

1.) Matrize für hydrostatisches Strangpressen mit einer profilierten Öffnimg, beispielsweise mit Nuten zum Formen von Stangen mit auf einem Kernteil befindlichen Zähnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Wand der Matrizenöffnung, die radial außerhalb des zentralen Teils des Profilquerschnittes liegen, am Matrizeneingang eine zum Eingang gerichtete Querschnittserweiternde Neigung haben.

2. Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Matrize zum Formen eines Stangenprofiles, das ans .einem Kernteil mit darauf befindlichen Zähnen besteht, die Nuten (8) der Matrize (5) zum Formen der Zähne (12) derart ausgebildet sind, daß der Nutengrund eine sich in Richtung zum Matrizeneingang öffnende Neigung zur Längsachse der Matrize hat und/oder daß die Breite der Nuten von der Eingangsseite der Matrize bis zum kleinsten Querschnitt der Matrizen- ~öffnung abnimmt.

3» Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₉ daß die Nuten spiralenförmig verlaufen (Fig. 15» 16),

4. Matrize nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (9) der Matrize (5) am kleinsten Querschnitt der Matrize abgeschrägt sind, wodurch die auf das Zentral der

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Matrize gerichteten Flächen der Zähne einen spitzeren Winkel (19) mit der Län^sachne der Matrize bilden als die Flache des honischfcii Einlasses (6) (Fif,. 17, 1 ί3) -

BAD ORiGiNAL

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