DE2256816C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Kaltherstellen von konischen Tubenzwischenrohlingen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorfichlung zum Kallhcrsiellen von Tuben/wischenrohlingen mil /u ihrer Füllöffnung hin in zum Stapeln ausreichendem Maß zunehmendem Durchmesser durch Schlagfließpressen eines Rohlings aus weichem Metall mittels eines in eine Matrize eindringenden Fließpreßatcmpcls mit kreisförmiger Flicßprcßschulter. und f leichzeitiges, mehrstufiges Dehnen des Preßlings.

Eine Vorstufe der bekannten, vor allem /um Vcrpakken pasiöscn Füllgutes dienenden Mctulltubcn sind Tubcnzwischcnrohlinge, die im allgemeinen durch Kaltfließpressen, auch Rückwärts-Schlagflicßprcsscn ge- ίο nannt, aus Metall hergestellt werden, wobei zunehmend Aluminium und Aluminiumlcgierungen verwendet werden. Tubcnzwisehenrohlinge. die nach bekannten Verfahren des Schlagfließpressen und mil bekannten Vorrichtungen hergestellt sind, und die daraus durch Bc- 6j schneiden der Füllöffnung und spanende Bearbeitung des Tubenhalses erzeugten, fertigen Tuben haben einen zylindrischen Tubenmantel und weisen deshalb im ungefüllten Zustund den Nachteil auf, daß sie m ihrem Transport zwischen dem Werk, in dem sie hergestellt worden sind und dem Werk, in dem sie gefüllt werden sollen, nicht ineinnndcrsteekbur sind. Infolgedessen sind sperrige Verpackungsmittel, im allgemeinen Kartons, erforderlich, in denen jede dieser Tuben, die gegen geringsten Stoß empfindlich sind, in einer getrennten Zelle untergebracht ist. Der Preis der Tuben wird daher durch die Transport- und Lagerkosten beträchtlich erhöht. Man hat deshalb seit langem versucht, weichen Metalltuben eine leicht kcgelstumpfförmige Gestalt zu geben, um sie ineinanderschachteln zu können. Damit hat man einen doppelten Zweck erreicht, nämlich einmal das Volumen des für den Transport der ungefüllten Tuben erforderlichen Verpackungsmittels und zum an deren die Gefahr der Beschädigung der Tuben verringert.

Es ist bekannt, zum Herstellen von Tuben mit kegelförmigem Mantel zylindrische Tubenzwischenrohlinge einzeln in eine kegelige Matrize einzusetzen und sie 11111 einem aufblasbaren Schlauch zu weiten (deutsches Gebrauchsmuster I 820 24b) oder auch durch unmittelbares Einblasen von Luft, wobei die Füllöffnung der Tube mit einem kegelstumpfförmigen Bauteil verschlossen wird, das mit zunehmender Aufweitung der Füllöffnung weiter vorgeschoben wird (DT-AS 2 012 701). |edoch erleidet das Metall <:iner weichen zylindrischen Tube durch das Umformen in eine kegelförmige Gestalt eine gewisse Kaltverfestigung, die das Ausbilden des Verschkißfalzes an der Tube erschwert. Außerdem muli zur Durchführung dieses Arbeitsschritles eine /tisiit/li ehe Vorrichtung in die bereits lange Fertigungsstraße, in der Metallrohlingc zu vcrpackungsfcnigen Tuben umgeformt werden, eingefügt werden.

jeder Versuch, Tubenzwischenrohlinge mit in /um Stapeln ausreichendem Maß erweiterter Füllöffnung unmitielbar durch Schlagfließpressen herzustellen, ist bisher an der Tatsache gescheitert, daß man einen konischen fließpreßstempel nicht vci senden kann. Beim Schlagfließpressen fließt das Metall durch einen ringförmigen Spalt zwischen der Flicßpreß'-chulter des Fließpreßstcmpcls und der Matrize und steigt parallel zur Achse des Fließpreßstempcls in einem Abstand von der Größenordnung eines Zehniclmillimctcrs von der Stempelwand auf. Dieser Absland ist nowcndig. damit das Metall, das sich mit zunehmender Entfernung vom ringförmigen Spalt abkühlt, nicht auf den Flicßpreßstcmpel aufschrumpft, denn die dadurch entstehende Reibung würde das freie Fließen erschweren und den Fließpreßvorgang unkontrollierbar machen. Mit einem kegelförmigen Fließpreßstempel wäre ein Fließen des Metalls im Abstand parallel zur Stempclwand offensichtlich nicht möglich.

Man hat versucht, wahrend des Fließprcßvorgango eine Schmierung des Preßlings am Fließpreßsicmpc mit hochkomprimierter Luft herbeizuführen, die mat aus dem Innern des Flicßprcßsicmpcls durch in Höht der Flicliprcßschuller ausgebildete Öffnungen ausströ men ließ. Die Anzahl der dabei erhaltenen Fchlbildun gen. vor allem die Anzahl der in Längsrichtung gc schlitzten Tuben, verhinderte jedoch eine wirtschaft ehe Anwendung dieses Verfahrens.

Ferner ist bekannt (DT-OS I 452 509. DT-O! I b27 672 und US-PS 2 483 37b). Hohlkörper mit zu Füllöffnung abschnittsweise zunehmen Ilm Mantel durchmesser unmittelbar während eines Fließpreßvor ganges mit einem Flicßoreßsicmpcl zu erzielen, der an einem Teil seiner Läng·.· ringförmige Siege oder Schul

tern aufweist, tieren umhüllende vom Kopf des FließpreBstompels ausgehend sieh erweitert und einen Kegelstumpf bildet, dessen Achse mit der Achse des Fließprellstempels zusammenfällt. Hierbei ist jedoch nur eine begrenzte Anzahl von Siegen oder Schultern mög· lieh, da jede von ihnen eine plötzliche DurchmesservergröOerung bewirkt und daher dem fließenden Metall einen erheblichen Widerstand entgegengesetzt. Die Summe ulier dieser Widerstände überschreitet schließlich die Druckfestigkeit einer durch Fließpressen sich ausbildenden Tube, so daß diese sich nach Art einer Ziehharmonika faltet, ohne die erwünschte Länge zu erreichen.

Zum Herstellen von Flasehenkapseln aus Weichmetall ist es bekannt {US-PS 2 096 018), einen fließpreßartigen Preßvorgang in einem Werkzeug auszuführen, das eine Matrize mit sich kegelstumpfförrnig nach außen erweiterndem Hohlraum und einen in dem Hohlraum rotierenden Stempel aufweist. Am Stempel sind, parallel zu dessen Mantellinicn, mehrere schlanke RoI- ao Ieη gelagert, die das längs des Stempels ansteigende Metall an der konischen Innenwand der Matrize auswalzen. Ein FließpreDvorgang mit der dem Schlagfließpressen eigentümlichen hohen Fließgeschwindigkeit des Metalls ist mii Jiesem überdies aufwendigen und »5 verschleißanfälligcn V.'erkzeug nicht durchführbar.

Es ist also bisher in der Praxis nicht möglich gewesen, durch Schlagfließpressen Tuben mit einem Kegelwinkel auszuführen, der ausreichend ware, um die Tuben mit einer Teilung von etwa 20 mm, d. h. einem etwa der Höhe des Tubenhalses und der Tubenverschlußkappe entsprechenden Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rändern ineinanderschachteln zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein winichaftlieh, vor allem mit geringen Ausschußquoten durchführbares Verfahren zum Kaltherstellen von Tubenzwischenrohlingen aus weichem Metall mit zum Stapeln ausreichend kegelstumpfförmiger Gestall durch Rückwä.ts-Schlagfließpressen sowie eine Vorrichtung mit einem Fließprcßstempel zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen. Der Kegelwinkel der Tubcnzwischenrohlinge soll im allgemeinen zwischen I und 2 Grad liegen und kann bei Tuben sehr großen Durchmessers und großer Länge größer als 2 Grad lein.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf den Preßling in jedem /u seiner Achsrichtung rechtwinkligen Querschnitt nur auf einem Teil seilies Umfangs radiale Dehnkiäfte ausgeübt werden und die Angriffsstellen dieser Dehnkräfte von Querschnitt zu Querschnitt gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt sind.

Eine bevorzugte Vorrichtung zum Durchführen die ses Verfahrens mit einer ein- oder mehrteiligen Matrize und einem sich in Richtung zur Füllöffnung konisch erweiterndem Flicßpreßstempcl zeichnet sich dadurch iiiii, daß die Erweiterung aui einem oder mehreren wcndelförmigen Stegen gebildet ist.

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unleransprüchcn.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischcr Zeichnungen mehrerer Ausführungsbcispicle mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung ium Schlagfließpressen von Tubenzwischenrohlingen,

Fig.2 einen axialen Schnitt in stark vergrößertem Maßstab durch einen Teil des in F i g. I dargestellten Fließpreßstcmpels,

F i g. 3 eine Vorrichtung zum Glätten der mit der Vorrichtung gemäß F i g. I hergestellten Tubenzwischenrohlinge,

Fig.4 eine abgewandelte Ausführungsform des Fließpreßstempels.

Die in F i g. I dargestellte Vorrichtung weist eine Matrize I des Typs auf, der normalerweise beim Herstellen von Metalltuben durch Rückwärts-Sehlagfließprcssen verwendet wird. Der zugehörige Fließpreßstempel 2 ist entsprechend der für die Tube angestrebten Konizität leicht kegelstumpfförmig ausgebildet und weist an seiner Basis eine kreisförmige Fließpreßschulter J auf. Wegen der nach dem Fließpressen auftretenden Abkühlung und damit verbundenen Schrumpfung des Metalls ist der Durchmesser der Fließpreßschulter in Abhängigkeit vom Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metalls bei den vorkommenden Temperaturen vergrößert, normalerweise um 0,05 bis 0,1 mm.

Der in F'ießrichtung unmittelbar hinter, im dargestellten Beispiel einer senkrechte'. Fließpreßvorrichtung über der Fließpreßschulter vorn?ndene Abstand zwischen dem fließgepreßten Metall und dem Kern des Fließpreßsiempels muß auch auf der ganzen Länge des Fließppißsteinpels trotz dessen kegeliger Form eingehalten werden. Deshalb weist der Fiießpreßstempel einen oder mehrere wendeiförmige Stege 4 auf, die mit einer auf der Längsachse des Stempels senkrecht stehenden Ebene einen Wendelwinkel .1 von vorzugsweise etwa 20 Grad bilden. Damit das fließgepreßte Metall den nießpreßstempel 2 an keiner Stelle zwischen zwei wendelförmigen Stegen 4 berührt, ist die Höhe jedes Stegs 4 so bemessen, daß entlang jeder Mantellinie des Fließpreßstempels 2 die senkrechte Projektion des Fußes eines Steges 4 stets innerhalb des nach unten nächstfolgenden Steges fällt. Sind mehrere wendeiförmige Stege 4 vorhanden, so sollen diese gleichmäßig auf den Umfang des Fließpreßstempels 2 ver oilt und so geneigt sein, daß der Abstand zwischen zwei Stegen zwischen 12 und 20 mm beträgt, gemessen im rechten Winkel an den unter einem Winkel von etwa 20 Grad gegen die Waagerechte geneigten Stegen. Eine Bestimmungsgröße für die Anzahl der zueinander parallelen Stege 4 ist die Höhe dieser Stege, die im übrigen auf der ganzen Länge des Fließpreßstempels konstant ist.

I i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Steg 4, der als Ausführiingsbeispicl betrachtet sei. Der Querschnitt entspricht angenähert einem Trapez, jedoch bildet die große Basis dieses Trapezes mit der Achse des Fließpreßstcmpels 2 einen bestimmten Winkel, während die kleine Basis im wesentlichen parallel zur Stempelach.se verläuft. Die Höhe \ des Steges kann zwischen 0.2 und 0.5 mm betragen. Im gewählten Ausführungsbeispiel ist sie 0.3 mm.

Heim Fließpressen wandert das Metall in Richtung des Pfeiles 5 in F i g. 2 von unten nach oben und trifft zuerst auf eine I i.inke 6 des Stegs 4, welche den Metailfluß ablenkt. Die Flanke b ist gegen die Achse des Fließpreßstcmpels 2 um einen Winkel b geneigt, der so gewählt ist, daß die Flanke 6 das Gleiten des Metalls begünstigt, ohne jedoch eine längerdauernde Berührung des Metalls mit dem Steg 4 zu bewirken. In der Praxis hat sich ein Winke¹ von etwa 25 Grad gut bewährt. Die kleine Basis des Stcgquerschnitles soll verhältnismäßig schmal sein. Die einzelnen Abmessungen ergeben, sich im wesentlichen aus der Art des Werkstoffes des Fließpreßstcmpels und aus seiner Bcarbcii-

barkeil.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Eine Platine wird als Rohling in die Matrize 1 eingelegt und durch einen Schlag mit dem Fließpreßstcmpel 2 gequetscht. Das Metall, z. B. Aluminium, fließt entlang des Fließpreßstempels 2 und bildet einen Tu· ben/wischenrohling 7, indem es durch den Spalt /wischen der Fließpreßschulier 3 und der Matrize I austritt und parallel zur Achse des FlieBpreßstempels 2 wandert, bis es auf einen Steg 4 trifft. Wegen der wendelförmigen Gestalt dieses Steges 4 trifft das Metall von Mantellinic zu Mantellinie allmählich auf den Steg 4.

Die Flanke 6 des Steges 4 lenkt das fließende Metall in Richtung zur Außenfläche des Steges ab. wo das Me jj tall die anfängliche Fließrichtung parallel zur Achse des Fließpreßstempels 2 wieder aufnimmt, bis es auf den nächsten Steg 4 oder den nächsten Gewindegang desselben Steges trifft. Da diese Berührungen und Ablenkungen punktweise erfolgen, ist das Metall zu keinem ao Zeitpunkt einer merklichen Umfangsspannung ausgesetzt und der Durchmesser des Tubcnzwischenrohlings erweitert sich allmählich.

Nach dem Ende des Fließpreßvorganges weist der Tubenzwischenrohling, der vom Fließpreßstcmpel 2 as abgenommen wird, einen oder mehrere wcndclförmige Abdrücke des Siegs oder der Stege 4 auf.

Wenn der Tubenzwischenrohling aus ästhetischen Gründen oder zur Verbesserung seiner Stapclbarkcit geglättet werden soll, ist dazu eine zusätzliche Arbeitsstation in der Fertigungsstraße nicht erforderlich, da dieser Arbeitsgang gleichzeitig mit einer der normalerweise vorgenommenen Fertigbearbeitungen erfolgen kann, beispielsweise beim Kantentrimmen an der Einfüllöffnung, beim Entgraten oder beim Herstellen des Gewindes am Tubenhals.

Zum Glätten wird der Tubenzwischenrohling 7 auf einen Dorn 8 (F i g. 3) aufgesteckt, der die gleiche kegelige Form wie die Innenwand der fertigen Tube aufweist und mit einer Riemenscheibe 9 drehantreibbar ist.

Eine oder mehrere Rollen 10, die auf einer zur Erzeugenden des Domes 8 parallelen Achse II lose gelagert sind, sind in axialer Richtung bewegbar. Unter der Wirkung der Rollen 10 werden die wendclförmigcn Abdrücke im Tubenzwischenrohling eingeebnet.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausbildungsform kann die Glättung schon während der Entstehung des Tubenzwischenrohlings durchgeführt werden. Zu diesem Zweck weist ein abgewandelter Fließprcßstempel 12 einen zylindrischen Kern 13 auf. der an seinem freien Ende zu einer vollständigen Schlagflächc 14 mil Fließprcßschullcr 3 erweitert ist und einen Bund 15 als Abstützung für einen Mantel 16 bildet. Die Außenfläche des Mantels 16 ist in gleicher Weise wie der Fließ prcßstcmpcl 2 gestaltet, d.h. sie ist leicht kegelstumpf förmig und weist einen oder mehrere wcndelförmigc Stege 4 auf. Die Innenfläche des Mantels (6 ist zylindrisch.

Der Mantel 16 ist um den Kern 13 drehbar und wcisi an seinem dem Bund 15 entgegengesetzten Ende Ii eine Riemenscheibe 17 auf, die beispielsweise vor einem Motor 18 antreibbar ist.

Während des Fließpressens wird der Mantel 16 ir schnelle Drehung versetzt; die wendelförmigcn Ab drücke der Stege 4 im Tubenzwischenrohling wcrdcr dcwuilb sofort eingeebnet.

Die Drehrichtung des Mantels 16 ist. wie in Fig.* mit einem Pfeil angedeute', derart, daß der Mantel bc strebt ist, sich mit seinem Steg oder seinen Stegen 4 ir den Tubenzwischenrohling 7 hineinzuschrauben. Mi anderen Worten bedeutet dies, daß die Stege 4 auf da: Metall des Tubenzwischenrohlings eine Förderwirkunj ausüben, die den Fließpreßvorgang unterstützt.

Zwischen der Drehzahl η des Mantels 16 (gemcssei in Umdrehungen je Sekunde), der axialen Fließprcßge schwindigkeit (gemessen in mm je Sekunde) und de Steigung des bzw. jedes Stegs 4 (gemessen in mm Ab stand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schnitt punkten des Stegs mit einer bestimmten Mantcllinie besieht vorzugsweise die Beziehung n = v/h.

Hierzu 3 Blatt Zeichmingen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfuhren zum KnltherMellen von Tubenzwi- «chenrohlingen mit zu ihrer Füllöffnung hin in mm Siapeln'öusreichendem Maß zunehmendem Durchmesser, durch Schlagfließpressen eines Rohlings aus weichem Metall mittels eines in eine Matrize eindringenden Fließpreßstempels mit kreisförmiger Fließpreßschulter, und gleichzeitiges, mehrstufiges Dehnen des Preßlings, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Preßling in jedem zu seiner Achsrichtung rechtwinkligen Querschnitt nur auf einem Teil seines Umfangs radiale Dehnkräfie ausgeübt werden und die Angriffstellen dieser Dchnkräfte von Querschnitt zu Querschnitt gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt sind.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Preßling in mehreren Querschnitten jcwei!·! an zwei oder mehreren in gleichen Umfangsabstäncten gegeneinander versetzten Stellen radiale Dehnkräftc ausgeübt werden.

3. Vorrichtung zum Schlagfließpressen von Tu bcnzwischenrohlingen mit in zum Stapeln ausreichendem Maß erweiterter Füllöffnung, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2. mit einer Matrize und einem sich in Richtung zur Füllöffnung konisch erweiternden Fließpreßstempel, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung aus einem oder m< hreren wendclförmigcn Stegen (4) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Af. ipruch ). dadurch gekennzeichnet, daß der Wendel vinkel (.7) des oder der Stege (4) etwa 20° beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Steg (4) im Längsschnitt durch den Fließpreßstcmpel (2) eine in Fließrichtung des Metalls unter einem Winkel (b) von etwa 25° ansteigende Flanke (6) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß. wie an sich bckanm. der Flicßpreßitcmpel (2) drehbar ist, und daß die Drehrichtung dem Einschrauben des Flicßpreßstempcls (2) in den Preßling (7) entspricht.

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