DE2362232A1

DE2362232A1 - Extrusionsmaschine

Info

Publication number: DE2362232A1
Application number: DE2362232A
Authority: DE
Inventors: Makoto Hayashi; Masanori Hinata
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1972-12-16
Filing date: 1973-12-14
Publication date: 1974-06-27
Also published as: FR2210450A1; GB1447652A; US3871201A; JPS4982557A; FR2210450B1; JPS518868B2

Description

12. Dezember 1973 IG/G S-2-1O918M

SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD.

No. 15, Kitahama 5-chome, Higashi-ku, 08RKRjJapan

Extrusionsmaschine

Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich und hydrostatisch arbeitende Extrusionsmaschine', deren Gehäuse einen Durchgang für ein drahtförmiges Erzeugnis aufweist, in den ein fließfähiger Hilfsstoff unter Druck eingepreßt ist·, so daß entlang dieses Durchganges der zu extrudierende Draht befördert bzw» gezogen wird, mit einem am Eingang des Drahtdurchganges vorhandenen Einlaßwerkzeuges bzw. Mundstückes, dessen Bohrungsdurchmesser kleiner als derjenige des· Änfangsformlinges, z.B. des Drahtes ist, und einem Äuslaßwerkzeug am Ausgang des Drahtdurchganges, dessen Bohrungsdurchmesser kleiner als derjenige des Einlaßwerkzeuges ist.

409826/0803

Die Erfindung bezweckt, bei solchen Extrusionsmaschinen ein hohes Formverringerungsvermögen zu erreichen. Es sind bereits Werkzeuge für Extrusionsmaschinen bekannt, bei denen dieses Vermögen etwa 20 % ausmacht, und diese Verringerung kann durch Versuche auf etwa 30 % gesteigert werden. Es hat sich aber gezeigt, daß, wenn man es über 30 % steigert, die Drähte bzw. die Fäden, brechen. Ferner ist als Nachteil festgestellt worden, daß eine solche Steigerung des Formverringerungsvermögens die Lebensdauer des verwendeten Werkzeuges herabsetzt.

Zwar ist es bereits beikannt, das Formverringerungsvermögen durch Einsatz des hydrostatischen Extrusionsverfahrenß zu erhöhen, wobei ein Draht .unter Einwirkung eines hohen Druckes durch, an Werkzeug extrudiert wird und der Druck um den Draht herum durch ein hochkomprimiertes Ärbeitsfluid (Flüssigkeit, Gas oder Dampf) aufgebaut wird. Für das bekannte Verfahren ist charakteristisch die Ausbildung eines Schmierfilmes dieses Ärbeitsfluid zwischen dem Werkzeug und dem Draht, so daß man abschätzen kann, daß eine beachtliche Verlängerung der Lebensdauer des Werkzeuges und eine gewünschte hohe Formverringerung erreicht wird. Diesen Vorteilen steht jedoch der Nachteil gegenüber, daß keine geeigneten Hilfsmittel zur Verfügung stehen, um den Draht vxm außen her der Extrusionsmaschine zuzuführen, als auch die hydrostatische Extrusion kontinuierlich durchzuführen.

4098 26/0803

Deshalb wird nach dem bekannten Verfahren ein Draht vorbestimmter Länge von vornherein in einen Hochdruckbehälter gesetzt. Deshalb wird das Verfahren zwangsläufig durch den sogenannten "Satzbetrieb" (batch operation) betrieben und führt' zu*.einer beachtlichen Verringerung des Formverhältnisses,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und von außen her einen Draht kontinuierlich zuzuführen, der der hydrostatischen Extrusion mit hohem Formverringerungsvermögen unterworfen werden kann, wobei die vordere Spannung geringer als die Streckgrenze des Drahtes ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Ziehwerkzeug im wesentlichen in der Mitte des Drahtdurchganges vorhanden ist, um den zugeführten Draht odgl. kontinuierlich durch das erste Werkzeug bzw. Mundstück zu ziehen, und zwar soviel bzw. in einem solchen Umfang, um die Rückspannung zu überwinden, welche auf den durchgehenden Draht infolge des Unterschiedes ausgeübt wird, der zwischen dem wirksamen Durchmesser des ersten Werkzeuges und eines zweiten" Werkzeuges, das am Ausgang der Maschine positioniert ist, vorhanden ist, und daß ferner außerhalb des Gehäuses mindestens ein Auffänger vorhanden ist, der dazu dient, kontinuierlich den schon gezogenen Draht durch das, zweite Werkzeug, synchron mit diesem Ziehwerkzeug, um so viel bzw.

409826/Q803

in einem solchen Umfang zu ziehen, um.eine vorbestimmte vordere Spannung an dem schon gezogenen Draht odgl. aufzubauen bzwt zu bilden und in Mitwirkung damit auf ihm den zweimal gezogenen Draht aufzunehmen.

Gemäß einer weiteren Äveführungsform der Erfindung ist die Maschine mit einem Spill, einer Winde odgl. versehen, durch den bzw. die der Draht kontinuierlich befördert werden kann, und die Winde odgl. rotierbar in dem Hochdruckbehälter angeordnet wird, wobei die Winde odgl. den Draht gegen eine Rückspannung .befördert, welche auf den Draht ausgeübt wird, durch die Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite dieses Behälters.

Die Erfindung kann auch so abgewandelt werden, daß bei dieser Extrusionsmaschine ein Schmierfilm aus dem komprimierten Arbeitsfluid zwischen Draht und diesen Werkzeugen vorgesehen wird, um die Lebensdauer letzterer zu erhöhen.

Diese Äusführungsformen gestatten, ein vorteilhaftes Ärbeitsverhältnis und eine leicht zu handhabende und vereinfachte Extrusionsmaschine zu schaffen.

Eine Äusführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und wird im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ist eine in Längsrichtung des Drahtes gezeigter Schnitt, mit Daratellung dee Hochdruckbehälters

" " 9¥267Ö803 ~ ~

der kontinuierlich arbeitenden hydrostatischen Extrusionsmaschine und

Fig. 2 eine Seitenansicht, mit Darstellung der Gesamtkonstruktion der erfindungsgemäßen kontinuierlich arbeitenden Hydrostatischen Extrusionsmaschine, zusätzlich mit der Antriebseinrichtung.

j Wenn auch die Erfindung nachfolgend anhand eines oder mehrerer J

j bevorzugter Äusführungsformen beschrieben wird, können jedoch, je nach Einzelfall, äquivalente Äusführungsformen zur Anwendung kommen.

Das Gehäuse hat zwei Gehäusehälften 8 u. 8'., zwischen welchen ein Aufnahmeraum Ä für die Winde odgl. vorgesehen wird, mit größerer lichter Weite als derjenigen der Winde 1. Ferner ist ebenfalls ein Rohrraum B dazwischen vorhanden, dessen Achse tangential zum Umfang der Winde.il angeordnet ist. Diese beiden Räume A und B bilden den Drahtdurchgang, durch den,der zu extrudierende und zu ziehende Draht laufen soll, Gehäusehälften 8 und 8' sind aneinander in geeigneter Weise durch

befestigt eine Anzahl von Bolzen odgl. 9, wobei der Windenraum A mit

der Winde 1 versehen wird. Die oberen und unteren Enden der Gehäusehälften 8 und 8^f sind ebenfalls an äußere Rahmenteile 10 und 10' mit Hilfe von Bolzen 18 befestigt. Am Einlaß bzw. Auslaß der Gehäusehälften 8 bzw. 8' sind Werkzeuge 2 bzw. 3 angeordnet, welche dort fest durch Änschlagteile k und 5

409826/0803

gehalten werden. Andererseits ist ein mit Druck beaufschlagter Durchgang ö in den Gehäusehäi.ften 8 und 8^r so ausgebildet, so daß ein Ärkeitsfluid (Flüssigkeit, Dampf oder Gas. oder Viskosemasse) unter Druck in den Windenraum Ä und den Rohrraum B eingeführt werden kann, Wie besser aus Fig. A ersichtlich, ist die Winde 1 an den mittleren Teil einer Antriebswelle 13 befestigt, welche drehbar in den Gehäusehälften 8 und 8' mit Hilfe der Lager 11, Dichtungen 12, Abstandshalter 19 und Stützen 20 gelagert ist. An das verlängerte Ende der Antriebswelle 13 ist ein Speichenrad odgl. 14 befestigt, welches von einem zweiten Speichenrad 15 über eine Kette odgl. 17 angetrieben ist, wobei das zweite Speichenrad an die Abtriebswelle eines Elektromotors 16 befestigt ist. Vorzugsweise kann dieser Elektromotor Ib eine Bauart haben, die es gestattet, die Geschwindigkeit leicht zu steuern, da er synchron mit einer (nicht dargestellten) Äufnahmeeinrichtung bzw. Aufnehmer rotieren soll. Eine Abwandlung kann jedoch vorsehen, daß Elektromotor 16 hiervon nicht abhängig ist, und in diesem Falle ist die Antriebswelle 13 durch den Erstantrieb der Äufnahmeeinrichtung über ein geeignetes Untersetzungsgetriebe angetrieben. Zwar

sie

ist in der Zeichnung Gewinde 1, welche das Ziehwerkzeug darstellt, nur in einer Stückzahl dargestellt, jedoch kann, je nach Einzelfall, die Zieheinrichtung eine Mehrzahl ähnlicher Winden odgl., wenn erwünscht, haben.

409826/0803

Die Extrusionsmascliiite arbeitet folgendermaßen:

^; Zunächst wird ein Draht 7, dessen Durehmesser um ein geringfügiges größer ist als der wirksame Durchmesser des ersten bzw. Einlaßwerkzeuges 2, über dieses werkzeug 2 durch den Mundring 4 zu einem Draht 7* gezogen, der hierdurch auf ,

' einen Durchmesser geformt wird, der gleich demjenigen des Einlaßwerkzeuges 2 ist. Der so gebildete Draht 7' wird dann \ weitergezogen und auf einer Winde 1 zumindest eiiaaal auf gewickelt, um nach außen durch das zweite bzw. Äuslaßwerkzeug weitergezogen zu werden und von hier in den Mundring 5- In ■

j dieser Ärbe its station sollte beachtet werden, dai der wirksame I

I- ■ ■"■■-..-" -. ^: ■ ■ ■ - - '

; Durchmesser des Äuslaßwerkzeuges 3 wesentlich kleiner als der Durchmesser des bereits einmal dem Zugvorgang unterworfenen Drahtes 7* ist bzw. ausgebildet wird, und daß dementsprechend sein VerringerungsverMltnis Alpha«£ wesentlich größer ist als das Verringerungsverhältnis Beta β des Drahtes 7 relativ zisBL Draht 7' . Auf grand des Unterschiedes in .dem wirksamen Durchmesser zwischen dem Einlaß- und Äuslaßwerkzeug 2 bzw. 3, wird eine unerwünschte Rückspannung auf den durchlauf enden Draht 7' ausgeübt, wenn das Druckarbeitsmittel in den Windenraum Ä und in den Sohrraom bzw. Pumpraum B über Druckleitung zugeführt bzw. eingeführt wird. Die Rückspannung F ist in Riehtung der Einlaßseite gerichtet und wird dargestellt als Produkt aus dem Druck P der Arbeit^flüssigkeit odgl. und aus der Differenz zwischen den wirksamen Flachen Fl und F2 der beiden Werkzeuge "2 und 3, namlidh als eine Formel F = P (S₁ -

4Ö982S/Ö&03

Rückspannung F dadurch zu überwinden, indem die Zugkraft- der 'Winde 1 ausgenutzt wird, welche durch den Elektromotor 16 über ein Speichenrad odgl. 15, eine Kette 17- unddas Speichenrad als auch die Antriebswelle 13 angetrieben wird. Ferner kann, erfindungsgemäß,* dem Draht 7" eine vorbestimmte vordere Spannung zugeführt bzw. aufgeprägt werden, und zwar mit Hilfe einer geeigneten Auffangvorrichtung, wie einer Haspel, einer Spule, einer Trommel odgl., derart, daß der Draht einer kontinuierlichen Extrusion, unter Erzielung eines hohen Wertes. AlphaX> , unterworfen werden kann.-

Wenn gemäß diesem Beispiel die Rückspannung F so wie sie ist bleibt, kann man die nachfolgende Wechselbeziehung erhalten

F-P (S₁-S₂) ί S/,

wobei Sigma & die auf den Draht 7" ausgeübte Zugspannung bezeichnet. Wenn ferner das Verhältnis der wirksamen Flächen der v/erkzeuge 2 und 3, nämlich S-, /S„ drei beträgt, dann wird die Formel

; ρ = 672

erhalten. Da in .diesem Beispiel die Zugspannung Sigma eine

2 ■

[ ' Größenordnung von 40 kg/mm für den aus hartem Kupfer bestehenden Draht 7 hat, beträgt der resultierende Dreck P, der auf die Arbeitsflüssigkeit odgl. auszuüben ist, weniger als 2000 kg/cm . Für praktische Betriebsverhältnisse kann jedoch die zulässige Spannung nicht die halfce Streckgrenzenspannung des Drahtes 7 übersteigen und dementsprechend ist der niedrigste

409826/080 3

maximale Wert des Druckes P etwa 1000 kg/cm .

Durch Versuche ist erhärtet worden, daß das Verhältnis S-, /S₂ der wirksamen Flächen vorzugsweise in der Größenordnung von 1,5 bei P = 1000 kg/cm sein soll. Für einen Draht, der eine größere Zugspannung Sigma hat, wird bevorzugt, das Extrudieren und den Ziehvorgang bei einem höheren Druck als 2000 kg/cm² auszuführen.

In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Äusführungsform des vorstehdnden Gehäuses nicht auf zwei Räume Ä und B eingeschränkt zu werden braucht, sondern es kann auch ein größeres Volumen, z.B. eine Äutoklave, verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden, bevorzugte experimentelle Werte darstellenden Äusführungsbeispiels weiter erläutert :

Drahtwerkstoff - weiches Kupfer

Durchmesser des zugeführten

Drahtes ."" 0,9 mm

Durchmesser des Einlaßwerkzeuges 0,Ö9 mm

Durchmesser des Äuslaßwerkzeuges 0,b4 mm

Druck des Arbeitsfluid

(Flüssigkeit odgl.) 1500 kg/an?

Vordere Spannung 2.0 kg/mm

Zuggeschwindigkeit 300 m/min

Verringerungsverhältnis

Beta am Einlaß 2 %

Verringerungsverhältnis Alpha

am Auslaß 47 %.

409826/0803

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Extrusionsmaschine, bei kontinuierlicher Arbeitsweise, ein hohes Formverringerungsvermögen bzw. Arbeitsverhältnis hat, und eine wesentliche Erhöhung aer Lebensdauer der Werkzeuge gewährleistet» Ferner ist vorteilhaft, daß die Maschine eine vereinfachte Gestalt hat und leichter zu handhaben ist, bei verbesserter Ausgangsleistung. Ferner ist von Vorteil, daß das Verringerungsverhältnis für ein Werkzeug wirksam wird, und dieser Vorteil wirkt sich besonders dann aus, wenn ein zusammengesetzter bzw. komplexer Draht extrudiert wirden soll.

40982 6/0803

Claims

12. Dezember 1973 IG/G S-2-10918M

SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD.

Patentansprüche

f 1.^Kontinuierlich und hydrostatisch arbeitende Extrusionsmaechine, .deren Gehäuse einen Durchgang für ein drahtförmiges Erzeugnis aufweist, in den ein fließfähiger Hilfsstoff unter Drück eingepreßt ist, so daß entlang dieses Durchganges der zu extradierende Draht befördert bzw. gezogen wird, mit einem am Eingang des Drahtdurchganges vorhandenen Einlaßwerkzeuges bzw. Mundstück, dessen Bohrungsdurchmesser kleiner als derjenige des Änfangsformlinges, z=B. des Drahtes jst, und einem Auslaßwerkzeug am Ausgang des Drahtdurchganges, dessen Bohrungsdurchmesser kleiner als derjenige des Einlaßwerkzeuges ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte des Drahtdurchganges (B) mindestens einZiehwerkzeug vorhanden ist, so daß der zugeführte Draht odgl. (7)

409826/0803 -

kontinuierlich durch das Einlaßwerkzeug {δ) in solchem Umfang gezogen ist, daß die Kückspannung überwunden ist, welche auf dem Draht(1')wegen des Durchmesserunterschiedes zwischen Einlaß-,una Auslaßwerkzeug {A bzw. 3) lastet und daß ferner außerhalb des Gehäuses (LO, 10') eine Auffangvorrichtung, wie eine Haspel odgl., vorhanden ist, durch die der bereits einmal gezogene Draht (7') kontinuierlich durch das Auslaßwerkzeug (3), aber synchron mit dem Ziehwerkzeug, und in einem solchen Kaß gezogen i-st, daß eine vorbestimmte vordere Spannung auf dem bereits einmal gezogenen Draht (V) aufgeprägt wird bzw. auf diesem lastet, und durch die Auffangeinrichtung gleichzeitig der zweimal gezogene Draht (7^#/) aufgenommen v.'ira,

Z. Extrusionsmaschine nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß das Ziehwerkzeug mindestens eine Winde, einen Spill odgl. (1) aufweist, eier zur Aufnahme des bereits einmal gezogenen Drahtes (7') dient.

3. Extrusionsmaschine nach Anspruch 1. oder A., dadurch gekennzeichnet, daß ihre Druckflüssigkeitsleitung (b) für die Zuführung des Druckarbextsmittels, z.B. einer Flüssigkeit als Hilfsstoff, unmittelbar mit dem Drahtdurchgang (.B) in Verbindung steht, und ein vorbestimmter Druckflüssigkeitspegel hier aufrecht erhalten ist.

409826/0803
BAD

Le ers ei te