DE2414178A1

DE2414178A1 - Verfahren zur herstellung von verbundprofilen sowie vorrichtung zu dessen durchfuehrung

Info

Publication number: DE2414178A1
Application number: DE2414178A
Authority: DE
Inventors: Hermann Kidratschky; Alfred Ing Grad Wagner
Original assignee: Aluminium Walzwerke Singen GmbH
Current assignee: Constellium Singen GmbH
Priority date: 1974-03-23
Filing date: 1974-03-23
Publication date: 1975-10-09
Also published as: AT339113B; GB1456808A; US4030334A; JPS50133119A; JPS6213088B2; DE2414178C2; ATA219275A; CH587086A5; NL7503421A; SE7503238L; IT1034496B

Description

DIPL.-ING. GERHARD F. HIEBSCH

PATENTANWALT

D-7700 SINGEN

Erzbergerstraße Sa

Telegr. / Cables:

iJLLyJ? W_A_L_Z_W_E_R_K_E Bodenseepatent

Telefon

SINGEN GmbH (0773i)6ii35

7700 SINGEN

Mein Zeichen:

Myref./Man§f.: AL-lol

14. 3. 1974

Datum / Date

Verfahren zur Herstellung von Verbundprofilen sowie Vorrichtung zu dessen Durchführung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbundprofilen aus zumindest zwei Profilkomponenten durch Strangpressen, insbesondere für eine Leichtmetallmatrix, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens..

Ein derartiges Verfahren samt zugehöriger Strangpreßmatrize beschreibt die DT-AS 22 08 859 für das Plattieren von Metallprofilen mit härteren Metallen, d.h. für das Auftragen einer Außenschicht auf einen Metallstrang. Hierbei wird ein Metallband durch einen seitlichen Spalt des Preßwerkzeugs an den Matrizenrahmen herangeführt und - ihn berührend - an diesem mit dem Preßstrom entlanggeschoben. Weder dieses Verfahren noch die dazu verwendete Gerätschaft eignen sich zu mehr als zu einer Oberflächenbeschichtung; das Anwendungsgebiet bleibt somit eng begrenzt.

2 509841/0048

Auch wurde eine Vorrichtung zum Strangpressen von Kabelmänteln bekannt, bei der ein Hohldorn zur Führung der isolierten Kabelseele schräg von der Werkzeugwand in das Zentrum der Preßdüse ragt. Diese bereits 1948 entwickelte Vorrichtung kann ausschließlich bei der Verarbeitung von Kunststoffen von Bedeutung gewesen sein; in die metallverarbeitende Industrie hat sie jedenfalls keinen Eingang gefunden; zur Lösung der vom Erfinder gesehenen Aufgabe vermag sie nichts beizutragen, der - vornehmlich für Leichtmetalle - bei kontinuierlichem Preßvorgang das Einbringen von stabilisierenden Einsatzkernen in geradlinige Verbundstrangpreßprofile auf günstigem Weg erreichen will, zudem eine innige Verbindung der beiden - oder mehr -Komponenten. Dabei soll auch das beobachtete Auftreten von Spannungen durch einseitige thermische Beeinflussung hintangehalten werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt der Gedanke, in den Preßstrom beidseits dessen Achse im Bereich der Preßmatrize zumindest jeweils einen Einsatzkern einzuleiten und durch allseitigen Druck am Umfang mit dem Preßwerkstoff, vornehmlich mit einer Leichtmetallegierung,zu ummanteln. Dabei soll die Förderung oder der Vorschub der Einsatzkerne ohne Berührung der Matrize erfolgen.

Erfindungsgemäß werden die Einsatzkerne Im Bereich der Matrize radial zum kontinuierlichen Preßstrom und zu dessen Achse etwa symmetrisch eingeleitet. Dank der beidseitigen symmetrischen Anordnung können geradlinige Verbundstrangpreßprofile gefertigt werden, was bei bislang bekannten Vorrichtungen nicht zu erreichen war. Wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten beim Abkühlen nach dem Pressvorgang

509841/0048

24H178

entstehende thermische Spannungen bleiben hier ebenso symmetrisch wie das Fließverhalten des Leichtmetalls in der Werkzeugvorkammer und im Schweißkanal.

Der Verbund zwischen der Leichtmetall- bzw. Legierungsmatrix und den Einsatzkernen kann sowohl mechanisch als auch metallisch oder in Kombination entstehen. Da der metallische Verbund von den Diffusionsvorgängen und der Konfiguration intermetallischer Verbindungen an der Phasengrenze abhängt , kann erfindungsgemäß die Zwischenschaltung eines dritten Metalls z.B. als Mantel der Einsatzkerne von Vorteil sein. Für den mechanischen Verbund eignen sich vor allem formschlußfordernde Profilierungen, beispielsweise Schwalbenschwanzkehlungen.

Die Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß in einen Matrizenrahmen zu diesem in Abstand die Mündungen von zumindest zwei Zufuhrkanälen fUr Einsatzkerne einragen und diese Zufuhrkanäle etwa radial von der Matrizenaußenseite zum Matrizenrahmen gefuhrt sowie in dessen Bereich etwa parallel zum Preßstrom gerichtet sind. Eine in den Rahmen dieser Erfindung fallende Gestaltung der Vorrichtung mit einem einzigen Zuführkanal wird nach den gegenwärtigen Erfahrungen als verschlechterte Ausfuhrungsform angesehen, die eine symmetrische Belastung nicht zuläßt.

Als besonders günstig hat sich die Zuordnung der Zuführkanäle zu einem zentrischen Preßdorn erwiesen, welcher die Fertigung von Hohlprofilen mit Randbewehrung gestattet, wie sie beispielsweise als Stromschienen bevorzugt dienen.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist der Werkzeugsatz für dieses Verfahren aus mehreren Einzelstücken zusammengefügt , die zum einen eine gUnstige Fertigung dieser

509841/0048 _₄_

24H178

Einzelstücke selbst als Gußteile erlauben und zum anderen die Handhabung sehr erleichtern. Insbesondere die Ausgestaltung der Zufuhrkanäle und deren Reinigung wird in überraschender Weise durch zwei tellerartige Teile vereinfacht; diese schließen zwischen sich diese Zufuhrkanäle ein, die sich nach dem Auseinanderziehen der Teile als einfache Nuten anbieten.

Als besonders günstig hat sich ein Werkzeugsatz aus einer Einlaufplatte, einem Dornteller und einem Matrizenhalter erwiesen sowie sechs zwischen Einlaufplatte und Dornteller aufsteigenden Zufuhrkanälen; deren Mündungen ragen in den um den Dorn laufenden Schweißkanal ein, wo die aus den Zuführkanälen austretenden Einsatzkerne rundum vom Preßmaterial gefaßt werden und durch den Matrizenrahmen in Preßrichtung austreten.

Bevorzugtermaßen werden zwei Anwendungsgebiete für dieses Verfahren gesehen, nämlich sog. Verschleißprofile zum einen sowie armierte Profile zum anderen zu fertigen. Verschleißprofile sind vornehmlich Stromschienen und Gleitbauteile, deren Abriebfläche verschleißfest sein muß. Hier helfen Verbundprofile mit eingebetteten Seelen aus Stahl, Kupfer oder dergl.. Verstärkte Profile können etwa als Trägerbalken mit Aluminiumaußenhaut Verwendung finden.

Als hervorzuhebender Vorteil sei noch vermerkt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nahezu unbegrenzte Längen der Preßstränge erreicht zu werden vermögen.

509841/0048

24U178

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 : eine teilweise geschnittene axonometrische Darstellung eines auseinandergezogenen mehrteiligen Werkzeuges;

p. /> * ) vergrößerte und teilweise geschnittene

_. * ) Detailaufrisse nach Figur 1; Fig. 4 :

Fig. 5 : den Teilschnitt nach Linie C in Figur 1;

Fig. 6 : die Draufsicht auf das teilweise geschnittene Werkzeug;

Fig. 7 : den Querschnitt durch ein mit dem Werkzeug

nach den Figuren 1 bis 6 hergestelltes Hohlprofil.

Ein im wesentlichen zylindrischer Werkzeugsatz R zum Verbundstrangpressen weist - in Preßrichtung X gesehen -nach einer Einlaufplatte 1 einen Dornteller 2 auf, dem ein Matrizenhalter 3 angefügt ist.

Die Einlaufplatte 1 besteht aus einem Boden 4 mit diesen umgebendem Ringkragen 5 des Innenradius d.. Aus dem Boden 4 . ist ein zentrischer Kegelstumpf 6 herausgeformt und an zwei gegenüberliegende! Seiten parallel zur Hauptachse A des Werkzeugsatzes R unter Erzeugung etwa halbovaler Flankenebenen 7 geschnitten. Letztere verlaufen zueinander in einem Abstand e (Figur 5) und bilden beidseits des Kegelstumpfes 6 jeweils eine Randseite von Boden-Durchbrüchen 8.

Im Bereich der den Flankenebenen 7 parallelen Querachse B finden sich auf jeder Seite des Kegelstumpfes 6 im Ringkragen 5 drei radiusparallele Durchlauföffnungen 9, die unmittelbar an den Boden 4 angrenzen.

509841/0 048

Dem Kegelstumpf 6 der Einlaufplatte 1 entspricht eine sich querschnittlich trichterartig verjüngende Einformung im Dornteller 2, in deren Wandung Π beidseits der Hauptachse A jeweils drei Nuten 13 mit abwärts gekrümmtem Nutengrund 14 einschneiden; diese Nuten 13 schließen bei Einsatz der Einlaufplatte 1 an deren Durchlauföffnungen 9 an und werden - gemäß Detail 1 in Figur 3 - von der Oberfläche 15 des Kegelstumpfes 6 so abgedeckt, daß sie dann gekrümmte Kanäle 16 bilden, die - von den seitlichen Durchlaßöffnungen 9 kommend - den Dornteller 2 achsparallel durchsetzen und an dessen in der Zeichnung abwärts gerichteten Unterfläche als kaminartige Mündungsbüchsen 18 rechteckigen Querschnitts enden. Im Übrigen durchsetzen auch den Dornteller 2 zwei die Bodendurchbrüche 8 fortführende Aussparungen 19.

Die Mündungsbüchsen 18 flankieren den im Dornteller 2 zentrierten Dorn 2o, den im zusammengesetzten Zustand des Werkzeugsatzes R ein Schweißkanal 3o umgibt.

In Matrizenhalter 3 findet sich ein zentrisches Kaliberloch 4o mit eingesetztes Matrizenrahmen 41, die im Betriebszustand auf seitlichen Schultern 21 des Dornes 2o aufsitzt.

Wie in den Figuren 2 bis 4 erkennbar, gleicht der obere Außenradius d« des Dorntellers 2 etwa dem Innenradius d. der Einlaufplatte 1, so daß beide Werkzeugteile 1,2 klemmend ineinandergefügt zu werden vermögen; entsprechend verhält es sich mit dem Außenradius d« des unteren Teiles des Dorntellers 2 gegenüber dem Innenradius d. des Kragenringes 43 am Matrizenhalter 3. Zusätzlich werden die einzelnen Werkzeugteile 1 bis von Bolzen 44 oder Schrauben zusammengehalten, die in vorhandene Bolzenlöcher 44, eingreifen.

Während des Einpressens eines nicht dargestellten Strangpressblockes aus einer Aluminiumlegierung durch die von den BodendurchbrUchen 8 der Einlaufplatte 1 und den anschließenden

509841/0048

24U178

Aussparungen 19 des Dorntellers 2 gebildeten FUllkanäle wird dem Werkzeugsatz R seitlich'eine Mehrzahl von Einsatzkernen beispielsweise aus Stahl zugeführt und durch die radiusparallel ansetzenden Kanäle 16 eingeleitet. In diesen gleiten die Einsatzkerne an den Kanalwänden entlang und werden von letzteren um etwa 9o in eine achsparallele Richtung gewiesen, bis sie aus den beschriebenen Mündungsbüchsen 18 austreten.

Durch allseitigen Druck am Umfang im Schweißkanal 3o werden die Einsatzkerne von Leichtmetall ummantelt und ohne Berührung der Werkzeuglauffläche bzw. des Matrizenrahmens 41 ausgepreßt.

Es entsteht ein Verbundhohlprofil P aus einem Alurniniumkörper 45 mit zentrischem Profilkanal 4ό und an den beiden Schmalseiten 47 integrierten Einsatzkernen 48 (siehe dazu 18 in Figur 6), beispielsweise aus verschleißfestem Werkstoff. Derartige Verschleißprofile P finden vornehmlich als Stromschienen oder Gleitbauteile mit verschleißfesten Abriebflächen Verwendung. Diese Abriebfläche entsteht nach dem Abtragen einer Leichtmetallschicht 49 bis zur Linie F-F in Figur 7.

Durch die doppelseitige Anordnung der Einsatzkerne 48 kann das Verbundprofil P auch doppelseitig benützt werden; erfolgt die Verwendung beider Seiten nacheinander, so verdoppelt sich evidentermaßen die Lebensdauer der Stromschiene. Durch die einwnadfreie Einbettung der Einsatzkerne 48 wird eine mögliche Kontaktkorrosion vermieden; darüberhinaus kann eine Beschichtung der Einsatzkerne 48 - beispielsweise Zink auf Stahl als zusätzlicher Korrosionsschutz h erangezogen werden.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß durch einfache Änderung dex- Höhe des Domes 2o statt des dargestellten Hohlprofiles P auch Vollprofile mit Einsatzkernen 48 gepreßt werden können.

509841/ 0 0A8

Claims

PATENTANWALT DIPL-iNG. HIEBSCH - 77SINGZN, den 14,3.1974 A.Z. AL-ToI Blatt Al

24U178

1. Verfahren zur Herstellung von Verbundprofilen aus zumindest zwei Profilkomponenten durch Strangpressen, insbesondere für eine Leichtmetallmatrix, dadurch gekennzeichnet,

daß in den Preßstrom (χ) beifeeits dessen Achse (A) im Bereich der Preßmatrize (41) zumindest jeweils ein Einsatzkern (48) od.dgl. eingeleitet und durch allseitigen Druck am Umfang vom Preßwerkstoff ummantelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderung der Einsatzkerne (48) ohne Berührung der Matrize (41) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzkerne (48).im Bereich der Matrize (41) radial zum kontinuierlichen Preßstrom (χ) und zu dessen Achse (A) symmetrisch eingeleitet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzkerne (48) mit einem dritten Metall beschichtet und metallisch mit der Matrix verbunden werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzkerne (48) formschlußfördernd vorgestaltet werden.

- A2 -

509841/0048

- ΑδΤ-

24 ΊΑ Ί

6. Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Matrizenrahmen (41) zu diesem in Abstand die Mündungen (IS) von ZufUhrkanälen (16) fUr Einsatzkerne (41) einragen und jene Zufuhrkanäle etwa radial von der Vorrichtungsaußenseite zum Matrizenrahmen gefuhrt sowie in dessen Bereich etwa parallel zum Preßstrom gerichtet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrkanäle (16) etwa symmetrisch zum Preßstrom (x) gerichtet sind.

8« Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrkanäle (16) beidseits eines Preßdornes (2o) und zu diesem in Abstand angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zumindest zwei Formteilen (.1 bis 3) zusammengefügt ist und zwei Formteile die Zufuhrkanäle (16) begrenzen.

lo· Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Matrizenrahmen (41) benachbarter Vorrichtungsteil (2) eine sich zum Zentrum hin wenigstens teilweise konisch verjüng-ende und von achsparallelen Ausnehmungen (19) flankierte Vertiefung (lo) aufweist, in deren Wandung (11) einen Teil,der Zufuhrkanäle (16) bildende Nuten (13) eingeformt sind.

11· Vorrichtung nach Anspruch lo, gekennzeichnet durch mehrere radiusparallele Nuten (13).

.12. Vorrichtung nach Anspruch Io oder 11, gekennzeichnet durch drei radiusparallele Nuten (13) je Vorrichtungsseite.

509841/0048 "^A3~

13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche

6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (13) einen achswörtig gekrümmten Nutengründ (14) aufweisen und in etwa achsparallele geschlossene Kanäle Übergehen.

14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vertiefung (ίο) eine deren Wandung (11) dicht anliegende Deckenfläche (15) eingefügt ist, welche die Nuten (13) zu geschlossenen Kanälen ergänzt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckenfläche (15) von der kegelstumpfartigen Anformung (6) eines Aufsatzstückes (1) angeboten wird, welches das die Nuten (13) aufweisende Vorrichtungsstück (2) übergreift und mit nach außen gerichteten Durchlaßöffnungen (9) für die Zuführkanäle (16) versehen ist.

16. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 6 bis 15, gekennzeichnet durch einen auf das die Nuten (13) aufweisende Vorrichtungsstuck (2) aufgesetzten tellerartigen Matrizenhalter (3) nit zentrischer Ausnehmung (4o) für den ,u.. Matrizenrahmen·

17· Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 16, gekennzeichnet durch dem Dorn (2o) zugeordnete «chulterartige Ansätze (21), auf denen der Matrizenrahmen teilweise aufsitzt.

509841/0048