DE2512844B2 - Strangpresse für stangenförmiges Preßgut - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Strangpresse für stangenförmiges Preßgut mit einem einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweisenden Aufnehmer für das Preßgut, dessen eines Ende für die Materialzufuhr offen ist und dessen anderes, die Matrizen tragende Ende, durch ein Verschlußstück abgeschlossen ist, das zusammen mit einem Teil der die Seiten des Aufnehmers bildenden Begrenzungswände ortsfest ist und demgegenüber die anderen Begrenzungswände parallel zum Aufnehmer bewegbar sind. eo

Eine Strangpresse dieser Art ist aus der Zeitschrift »Journal of the Institute of Metals«, 1972, Heft 100, Seiten 295 bis 300, bekannt.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Strangpresse für stangenförmiges Preßgut mit einem einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweisenden Aufnehmer für das Preßgut, dessen eines Ende für die Materialzufuhr offen ist und dessen anderes, die Matrize tragende Ende, durch ein Verschlußstück abgeschlossen ist, das zusammen mit einem Teil der die Seiten des Aufnehmers bildenden Begrenzungswände ortsfest ist, und demgegenüber die anderen Begrenzungswände aus endlos umlaufenden Flächen bestehen.

Eine Strangpresse dieser Art ist aus der DE-OS 22 11 696 bekannt

Bei diesen bekannten Strangpressen wird das Preßgut auf drei Seiten von drei Begrenzungswänden des bewegbaren Aufnehmerteils im Reibschluß erfaßt Die dritte Begrenzungswand des Aufnehmers ist ortsfest Bei der Relativbewegung der beiden Aufnehmerteile ist daher die Reibungskraft zwischen dem bewegten Aufnehmerteil und dem Preßgut größer als die Reibungskraft zwischen dem ortsfesten Aufnehmerteil und dem Preßgut, so daß das Preßgut vom bewegten Aufnehmerteil gegen die Matrize mitgeführt wird. Die aufzubringende Extrusionskraft bzw. PreCkraft in Richtung der Matrize, um das Preßgut durch die Matrize zu pressen, muß jedoch auch die Reibungskraft zwischen Preßgut und ortsfestem Aufnehmertsi! überwinden. Sie ist daher verhältnismäßig hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Strangpressen der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei denen eine geringere Preßkraft erforderlich ist

Die erfindungsgemäße Lösung bei der Strangpresse der ersten gattungs^emäßen Art besteht darin, daß zwei einander gegenüberliegende Begrenzungswände ortsfest angeordnet und mit einer Schmiermittelschicht bedeckt sind.

Die erfindungsgemäße Lösung bei der Strangpresse der zweiten gattungsgemäßen Art, die ein kontinuierliches Strangpressen ermöglicht, besteht darin, daß zwei einander gegenüberliegende Begrenzungswände ortsfest angeordnet sind, zur Aufnehmerachse parallel liegen und mit einer Schmiermittelschicht bedeckt sind, und daß die übrigen Begrenzungswände voneinander zugekehrten Umfangsabschnitten zweier gegenläufiger, endloser Bänder oder Walzen gebildet sind.

Bei beiden Lösungen ist die Reibungskraft zwischen den Begrenzungswänden und dem Preßgut durch das Schmiermittel erheblich reduziert, so daß sich insgesamt eine geringere Preß- bzw. Preßleistung ergibt Gleichzeitig braucht das Preßgut an nur zwei sich gegenüberliegenden Seiten unter einem mindestens der Fließgrenze des Preßguts entsprechenden Druck eingespannt zu werden. Für unterschiedliche Preßgutquerschnitte brauchen gegebenenfalls nur die ortsfesten Begrenzungswände gewechselt zu werden. Die bewegbaren Begrenzungswände können durch einfache Änderung ihres Abstandshalters unterschiedlichen Preßgutquerschnitten angepaßt werden. Auf die gleiche einfache Weise lassen sich Abnutzungs- oder Herstellungstoleranzen auf Seiten der beweglichen Begrenzungswände ausgleichen. Ferner ist die Abnutzung der ortsfesten Begrenzungswände aufgrund der Schmierung geringer.

Bei beiden Lösungen können Schmiermittelbohrungen in den ortsfesten Begrenzungswänden vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine direkte Schmierung der relativ zueinander bewegbaren Flächen.

Bei der zweiten Lösung können die Bänder Plattenbänder sein. Dies ergibt einen hohen Reibungskoeffizienten zwischen dem Preßgut und den Bändern.

Ferner können die Bänder im Bereich des Aufnehmers durch Druckbalken abgestützt sein. Auf diese Weise sind die Antriebsräder der Bänder von Einspannkräften entlastet.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbei-

spiele der erfindungsgemäßen Strangpressen anhand schematischer Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Strangpresse,

Fig,2 eine andere perspektivische Darstellung der Strangpresse nach F i g. 1 zur Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips,

Fig.3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Strangpresse nach der Erfindung in perspektivischer Darstellung,

F i g. 4 die Schnittansicht 4-4 der F i g. 3,

F i g. 5 einen Ausschnitt einer Vertikalschnittansicht der Strangpresse nach F i g. 3 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 6 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform des ortsfesten Aufnehmerteils,

F i g. 7 einen Teil eines anderen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Strangpresse in perspektivischer Darstellung,

Fig.8 eine Längsschnittansicht der Strangpresse nach F i g. 7,

F i g. 9 eine perspektivische Teilansicht ei; es weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Strangpresse,

Fig. 10 eine Querschnittsansicht des mittleren Teils der Strangpresse nach F i g. 9 und

F i g. 11 die Schnittansicht 11-11 der F t g. 9.

Die Strangpresse nach F i g. 1 weist zwei bewegbare Begrenzungswände in Form von Platten 10 und 12 mit sich gegenüberliegenden Flächen 14 und 16 zum Einspannen des Preßgutes auf. Zwischen diesen Flächen ist eine ortsfeste Gabel 18 mit der Dicke ii und zwei Begrenzungswände bildenden Schenkeln 20 und 22 angeordnet, die sich gegenüberliegende Flächen 24 und 26 aufweisen. Eine Matrize 28 ist an einem Ende der Schenkel 22, 20 eingesetzt und hat eine öffnung 29, deren Form das Profil des herzustellenden Stranges bestimmt Das joch der Gabel bildet ein Widerlager für die Matrize. In dieser Lage werden die Platten 10 und 12 gegeneina adergedrückt und relativ zur Gabel 18 verschoben.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser Strangpresse wird auf F i g. 2 Bezug genommen. Das Preßgut F wird an zwei sich gegenüberliegenden Seiten bzw. Oberflächen A und B zwischen Begrenzungswände bildende/i Backen 10' und 12' eingespannt, die Drücke P\ auf die Flächen A und B ausüben. Die Drucke P₁ liegen mindestens in der Größenordnung der Fließgrenze des Materials des Preßgutes F, weil die Anfangsdicke h des Preßgutes vor dem Einspannen größer als die Dicke t\ der Gabel und des Preßgutes nach dem Einspannen ist. Die Verhältnisse sind gerade so gewählt, daß dennoch eine Relativbewegung zwischen der Gabel 18 einerseits und den Backen 10' und 12' andererseits ausgeführt werden kann.

Über Kanäle 21 und 23, die in Vorschubrichtung des Preßgutes F gesehen hinter dem gestauchten Abschnitt mit der Länge / die Schenkel 20 und 22 der Gabel durchsetzen, wird ein Schmiermittel in den Raum zwischen den nicht eingespannten Flächen des Preßgutes und der Schenkel der Gabel eingespritzt Zur Erläuterung sei angenommen, daß die Gabel 18 nach rechts (in der Darstellung) gedrückt wird und die Backen 10' und 12', zwischen denen das Preßgut F eingespannt ist, feststehen. Wenn die Stirnfläche 28' der Matrize 28 gegen das Preßgut F stößt, wird eine axiale Druckkraft auf das Treßgut ausgeübt Während die Gabel weiter nach rechts verschoben wird, nimmt die axiale Druckkraft so lange zu, bis die Fließ- oder Streckgrenze des Preßgutes überschreitet und das Preßgutmaterial anfängt zu fließen und gestaucht wird, so daß es den lichten Querschnitt der Gabel zwischen

'i den Flächen 24,26 und den Oberflächen 14 und 16 der Spannbacken (siehe Fig. 1) ausfüllt Das Preßgut füllt dann den gesamten Querschnitt vor der Matrizenstirnfläche aus, und wenn die Gabel weiter nach rechts bewegt wird, entsteht ein hinreichend hoher Druck an

ίο der Matrizenstirnfläche, der bewirkt, daß das Preßgut durch die öffnung in der Matrize herausgepreßt wird. Das Preßgut wird dabei über eine Stauchlänge / (siehe Fig.2) zwischen den Flachen 24, 26 der Gabel eingezwängt Die durch die Einspannkraft der Spann backen 10' und 12* zwischen diesen und dem Preßgut hervorgerufene Reibungskraft ist hinreichend groß, um der auf die Gabel 18 ausgeübten Vorschubkraft zu widerstehen.

Es ist bereits in der Literatur darauf hingewiesen

worden (z. B. in der Zeitschrift »Joi'mal of the Institute of Metals«, 1972, Heft 100, S, 2ä6). daß der auf das Preßgut im Bereich der Matrize ausgeübte Druck die Fließgrenze des Preßgutes übersteigt, so daß das Preßgut anfängt zu fließen und gestaucht wird wid den Kanal unmittelbar vor der Matrize über einen Teil seiner Länge vollständig füllt Für diese Stauchlänge 4 die Kanalweite W, den Druck P an der Stirnfläche der Matrize beim Herauspressen und die Fließgrenze (oder Fließfestigkeit) Y kann dann die folgende Beziehung aufgestellt werden:

IjW = P\Y.

(D

Wie Untersuchungen gezeigt haben, nimmt der Druck längs des Stauchgutes in der Nähe der Matrize exponential ab. Für den mittleren Druck über die Länge /gilt daher angenähert

P + 2Y

(2)

Um den Druck zu ermitteln, der an der Stirnfläche der Matrize zum Auspressen aus ein::r Strangpresse erforderlich ist, bei der das Preßgut an zwei Seiten eingespannt ist und die nicht eingespannten Flächen freiliegen, so daß sie gegen die Schenkel einer Gabel gedruckt werden, sei zunächst angenommen, daß die Dicke des Preßgutes gleich t\ ist, nachdem die beiden Seiten eingespannt sind (siehe Fig.2), und daß der Abstand zwischen den Schenkeln der Gabel gleich W ist Zur Vereinfachung der Rechnung sei angenommen, dab t\ = Wist Weiter sei angenommen, daß das Preßgut feststeht und die Gabel nach rechts gedrückt wird, so daß das Preßgut nach links ausgepreßt wird. Für die Kraft, die erforderlich ist, um die Gabel nach rechts zu drücken, kann dann folgende Beziehung aufgestellt werden:

F₀ = P_n W² +

in der P₀ der Druck ist, der zum Auspressen erforderlich wäre, wenn keine Reibung zwischen dem gestauchten Abschnitt des Preßgutes und den Schenkeln der Gabel vorhanden wäre, und Fr die Kraft ist, die zur Oberwindung der Reibung zwischen dem gestauchten

Abschnitt des Preßgutes und den Schenkeln der Gabel die Reibung zwischen dem gestauchten Preßgut und erforderlich ist Ferner gilt dem Schuh beeinflußt wird, so daß sich ergibt

K- = P_m ■ 2 ■ I ■ W

(4)

P₁. W

wobei /> der Koeffizient der Reibung zwischen dem Preßgut und den beiden Schenkeln ist. Damit

F₀ = P„ W¹ + P_m ■ 2 ■ I ■ W ■ ,//. (5)
Für den Druck an der Matrizenstirnfläehe gill

Und da P gleich P₁, ist, ist

P. + 2 Y

• m — ■ — , .

(10)

(6)

Die Kraft zur Überwindung der Reibung im .Stauchabschnitt mit der Länge / kann wie folgt i"> angegeben werden

so dall sich ergibt P = P₀ + P_m ■ 2 I ■ u/W und damit y_K= P_1n-I- W- μ,

v\ /τι ..\ so daß man für die insgesamt zum Auspressen

(7) erforderliche Kraft erhält:

F,χ = P.. W¹ + P_n,-I- W-„. (II) Aus Gleichung(l) erhält man P = IYjW. Diese

Beziehung eingesetzt in Gleichung (7) ergibt Setzt man die Gleichungen (9) und (10) in die

Gleichung(11) ein,dann ergibt sich schließlich:

²"^₊(4,-3,νΐ ₊ 3Η.Ρ. =0. » ,·,.,- P.. ^ + P. K* fy+2); _(l2)

Eine sinnvolle Lösung dieser Gleichung ist

VV

/= " [(3 - 4 /,) — i (3 -4)² -24,,PJY] (8)

4 Ii

Diese Gleichung läßt erkennen, warum es vorteilhaft ist, die nicht eingespannten Flächen zu schmieren. Es sei beispielsweise angenommen, daß Aluminium als Preßgut verwendet werden soll und die nicht eingespannten Flächen nicht geschmiert werden sollen. Der Reibungskoeffizient μ liegt hier bei etwa 0,47. Ferner sei P_n = 3 Y. Setzt man diese Werte in Gleichung (8) ein, dann ergäbe sich eine komplexe Lösung mit einem Imaginärteil. Dies bedeutet, daß die Stauchlänge / sich niemals stabilisieren, sondern ständig zunehmen würde, während das Joch der Gabel weiter nach rechts gedrückt wird. Nimmt man dagegen an, daß die nicht eingespannten Flächen geschmiert sind, so daß sich der Reibungskoeffizient μ auf 0,05 verringert, dann erhält man als Lösung der Gleichung (8)

/=3,70 W

Dies bedeutet, daß sich ein stabiler Wert einstellt
Setzt man diesen Wert von /in die Gleichung (1) ein,

dann ergibt sich als Druck an der Stirnfläche der Matrize

Setzt man wieder an P_n=ZY und μ = 0,47. was ein ίο typischer Wert für Aluminium ist, das auf Stahl reibt, dann erhält man durch Einsetzen dieser Werte in Gleichung (12) schließlich

F₁ ν = 5.35 Y W¹

(13)

Für die zum Auspressen erforderliche Kraft die gleich dem Produkt von Matrizenstimflächendruck und Matrizenstirnfläehe ist, ergibt sich dann

Wie die DE-OS 22 11 696 zeigt ist dort nur eine Reibungsfläche (der Schuh) an Stelle zweier Reibungsflächen (den Schenkeln der Gabel), wie hier, vorhanden. Ferner wird der Reibungseffekt des Schuhs dadurch aufgehoben, daß die gegenüberliegende Seite (der Boden des Kanals) in Richtung auf die Matrize bewegt wird. Dies bedeutet daß die Stauchlänge / nicht durch Wie man sieht, ist nach der Erfindung eine geringere Kraft zum Auspressen erforderlich als bei den bekannten Strangpressen. Da die Leistung gleich der Preßkraft multipliziert mit der Preßgutgeschwindigkeit ist, benötigt die vorliegende Strangpresse eine geringere Leistung, um das Preßgut mit einer bestimmten Geschwindigkeit auszupressen.

Die F i g. 3, 4 und 5 stellen ein anderes Ausführungsbeispiel der Strangpresse dar, die in kontinuierliches Strangpressen ermöglicht. Dies wird einfach dadurch erreicht daß die flachen Backen 10' und 12' nach F i g. 2 durch Backen 30 und 31 in Form von Walzen ersetzt werden, die jeweils auf gegensinnig rotierenden Wellen 32 und 33 befestigt sind. Eine Gabel 35 der Dicke /i mit einer eingesetzten Matrize 36 ist zwischen den beiden rotierenden Backen angeordnet und wird durch halter 38, 39, die die Gabel einfassen, in der Betriebslage gehalten. Wie der F i g. 5 zu entnehmen ist drücken die rotierenden Backen das Preßgut Fmit der Anfangsdicke r₂ in die Gabel, wobei sie die Dicke des Preßgutes von h auf fi verringern. Die Dicke t₂ des Preßgutes ist so gewählt, daß, wenn das Preßgut auf die Dicke U zusammengepreßt ist auf die sich gegenüberliegenden Sehen, auf die die kreisförmigen Backen 30,31 drücken, ein Druck ausgeübt wird, der die Fließgrenze des Preßgutmaterials überschreitet Diejenigen Flächen des Preßgutes, an denen die Spannbacken nicht angreifen, werden über Kanäle 41 und 43 geschmiert Während die Backen rotieren, wird das Preßgut gegen die Matrizen-

&5 stirnfläche 37 gedrückt so daß es nach F i g. 4 über eine Länge / gestaucht und durch die Einsatzmatrize 36 hindurch angepreßt wird.
Fig.6 stellt eine durch die Erfindung ermöglichte

Vereinfachung der Gabelform dar. Diese Gabel 45 hat zwei Schenkel 46, 47 und eine Endwand 48. Eine StrangpreBmatrizenöffnung 50 ist in mindestens einem Schenkel vorgesehen, und das plastisch verformte PreBgut wird gestaucht und durch die Matrizenöffnung 50 ausgepreßt. Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen sind auch hier Schmierkanäle 51,52 vorgesehen. Dip 7 i g. 7 und 8 stellen ein weiteres Ausführungsbeispiel zu'.n kontinuierlichen Strangpressen dar. Der die Fließgrenze des Preßgutmaterials überschreitende Einspanndruck wird durch eine Folge "on Backen ausgeübt, die miteinander zu endlosen Bändern 70, 72 verbunden sind. Diese Bänder 70, 72 laufen zwischen angetriebenen Scheiben 74, 76 und leer laufenden Scheiben 73,75 um und werden durch zwei Druckbalken bildende Führungen 78 (von denen in F i g. 7 nur eine dargestellt ist) gegen das Preßgut /-"gedrückt. Durch das Andrücken der EinspannelecieMe an das Preßgut F wird Hip Oirlcp ein* Prrltaiilps von t, auf /» vprrinaprt Πίρ

Antriebsscheiben 74, 76 rotieren in Richtung der Pfeile und sorgen so für einen Vorschub der Einspannelemente und des Preßgutes in der dargestellten Richtung. Besonders günstig ist es. wenn zwischen den Einspannelementen und der anluvenden Führungsform ein Schmiermittel eingespritzt wird, um die Reibung zu verringern. Ansonster, entspricht dieses Ausführungsbeispiel im wesentlichen dem Ausführungsbeispiei nach den F i g. I und 2. Auch hier sind Schmierkanäle 21', 23' vorgesehen.

Die F i g. 9 bis 11 stellen eine weitere Ausführungsform einer kontinuierlichen Strangpresse dar. Bei dieser Ausfuhrungsform sind zwei Druckbalken bildende Backen 80, 82 mit Nuten 81, 83 vorgesehen. Zwischen den Bakeken ist eine Gabel 18" angeordnet, die Her Gabel 18 nach Fig. 1 ähnlich ist und eine Anschlag lache für eine Einsatzmatrize 28" sowie Kanäle 21" urd 23" zum Schmieren der nicht eingespannten Flächt π des Preßgutes aufweist. Zwei flexible Bänder 84,86 sind über Antriebsscheiben 89, 91 und Leerlaufscheiben 88, 90 und durch die Nuten 81, 83 geführt. Die Scheiben werden durch nicht dargestellte Mittel angetrieben und verschieben das Preßgut F in Richtung des Pfeils 92 gegen die von der Gabel gehaltene Matrize. Die Backen 80,82 klemmen die Gabel 18" zwischen sich ein und sind durch geeignete Mi'.'.e!, ?.. B. Schrauben 96, verspannt, um der Trennkraft zu widerstehen, die ausgeübt wird, wenn das Preßgut über seine Fließgrenze hinaus zusammengepreßt wird. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 7, ist es auch hier besonders vorteilhaft, zwischen jedes Band und die angrenzende Backe ein Schmiermittel zu spritzen, für das Kanäle 94 und 95 vorgesehen sind.

Hierzu Λ Blatt /eiehnuimen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Strangpresse für stangenförmiges Preßgut mit einem einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweisenden Aufnehmer für das Preßgut, dessen eines Ende für die Materialzufuhr offen ist und dessen anderes, die Matrizen tragende Ende, durch ein Verschlußstück abgeschlossen ist, das zusammen mit einem Teil der die Seiten des Aufnehmers bildenden Begrenzungswände ortsfest ist und demgegenüber die anderen Begrenzungswände parallel zum Aufnehmer bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander gegenüberliegende Begrenzungswände (20,22) ortsfest angeordnet und mit einer Schmiermittelschicht bedeckt sind.

2. Strangpresse für stangenförmiges Preßgut mit einem einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweisenden Aufnehmer für das Preßgut, dessen eines Ende für oie Materialzufuhr offen ist und dessen anderes, die Matrize tragende Ende, durch ein Verschlußstück abgeschlossen ist, das zusammen mit einem Tei! der die Seiten des Aufnehmers bildenden Begrenzungswände ortsfest ist, und demgegenüber die anderen Begrenzungswände aus endlos umlaufenden Flächen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander gegenüberliegende Begrenzungswände (20', 22', 38,39) ortsfest angeordnet sind, zur Aufnehmerachse parallel liegen und mit einer Schmiermittelschicht bedeckt sind, und daß die übrigen Begr:nzungswände von einander zugekehrten Umfangsabschnitten zweier gegenläufiger, endloser Bänder (70, 72, 84, 86) oder Walzen (30, 31) gebildet sind.

3. Strangpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schmiermittelbohrungen (21, 23, 21', 21", 23", 41, 43) in den ortsfesten Begrenzungswänden (20, 22, 20', 22', 38, 39) vorgesehen sind.

4. Strangpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (70, 72) Plattenbänder sind.

5. Strangpresse nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (70, 72, 84, 86) im Bereich des Aufnehmers durch Druckbalken (78,80, 82) abgestützt sind.