DE2526818A1 - METHOD AND DEVICE FOR LUBRICATING A HEATED ALUMINUM COMPRESSION DURING EXTRUSION - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR LUBRICATING A HEATED ALUMINUM COMPRESSION DURING EXTRUSIONInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum Schmieren eines erhitzten Aluminiumpresslings beim Strangpressen.Method and device for lubricating a heated aluminum compact during extrusion.
Priorität: 17. Juni 1974, V.St.A., Nr. 480 047Priority: June 17, 1974, V.St.A., No. 480 047
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmieren eines erhitzten Presslings aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung in einer Strangpresse, bestehend aus einem Behälter mit einer an einem Ende angeordneten flachen Strangpressform sowie mit einem am gegenüberliegenden Ende angeordneten bewegbaren Presskolben, durch welchen der in den Behälter eingesetzte Pressling durch die Form drückbar ist.The invention relates to a method and a device for lubricating a heated compact from Aluminum or an aluminum alloy in an extrusion press, consisting of a container with one on one Flat extrusion mold arranged at the end and with a movable plunger arranged at the opposite end, through which the compact inserted into the container can be pressed through the mold.
Für die Formgebung von Aluminium wird im weiten Rahmen das Strangpressen verwendet. Bei dem direkten Strangpressen wird ein Aluminiumbolzen in einen zylindrischen Behälter eingebracht, der an einem Ende mit einer Strangpressform versehen ist, die eine Wand mit der geeigneten Abmessung für das Endprodukt aufweist. Gewöhnlich werden Strangpressformen mit einer ebenen Fläche verwendet. In dem Behälter wird vom gegenüberliegenden Ende ein Kolben durch Anlegen einer KraftExtrusion is widely used for shaping aluminum. In direct extrusion, an aluminum bolt is placed in a cylindrical container which is provided at one end with an extrusion die having a wall of the appropriate size for the end product. Extrusions with a flat surface are usually used. A piston is inserted into the container from the opposite end by applying a force
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bewegt, die ausreicht, um das Aluminium durch die Formöffnung in der Strangpressform zwangsweise fliessen zu lassen. Das Aluminium wird gewöhnlich bei einer Temperatur über seiner Rekristallisationstemperatur heiss extrudiert. Charakteristisch für das Aluminiumstrangpressen, welches mit Strangpressformen mit ebenen Flächen durchgeführt wird, ist, dass das Material, welches durch die Form fliesst, in den frühen Stadien des Strangpressprozesses aus der Mitte des Pressbolzens kommt. Die Oberfläche des Pressbolzens, die gewöhnlich mit Aluminiumoxyd verunreinigt ist, ist der letzte Teil des Pressbolzens, der extrudiert wird. Im allgemeinen wird der Strangpressvorgang unterbrochen, ehe der Oberflächenabschnitt des Pressbolzens extrudiert wird. Gewöhnlich wird ein kolloidales Graphitgemisch auf die Strangpressform vor dem Strangpressen gesprüht. Dieses Gemisch verhindert, dass der Pressbolzen an der Form anhaftet und verringert den für das Einleiten des Strangpressens erforderlichen Druck. Der Graphit ist jedoch als Schmiermittel nur für einen geringen Bruchteil des strangzupressenden Materials wirksam.moves enough to get the aluminum through the mold opening to be forced to flow in the extrusion mold. The aluminum is usually at one temperature extruded hot above its recrystallization temperature. Characteristic of aluminum extrusion, what is done with flat face extrusions is that the material that goes through the mold flows from the center of the extrusion billet in the early stages of the extrusion process. The surface of the extrusion bolt, which is usually contaminated with alumina is the last part of the extrusion bolt that is extruded. In general, the extrusion process is interrupted before the surface portion of the extrusion bolt is extruded will. Usually a colloidal graphite mixture is sprayed onto the extrusion die prior to extrusion. This Mixture prevents the extrusion billet from sticking to the mold and reduces that required to initiate extrusion Pressure. However, the graphite is only used as a lubricant for a small fraction of the material to be extruded effective.
Man möchte deshalb eine kontinuierliche Schmierung erreichen, so dass die für das Strangpressen erforderliche Kraft verringert werden kann, d.h. dass für das Einleiten und Vervollständigen des Strangpressens ein verringerter Druck erforderlich ist. Dies würde die Produktion von grösseren Strangpresslingen auf einer Presse gegebener Grosse ermög-It is therefore desirable to achieve continuous lubrication so that the force required for extrusion is reduced that is, reduced pressure is required to initiate and complete extrusion is. This would enable the production of larger extrusions on a press of a given size.
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Bei der üblichen Praxis erzeugt die Reibung des durch die Strangpressform fliessenden Aluminiums eine örtliche hohe Temperatur, insbesondere dann, wenn sich auf der Oberfläche der Form eine Anreicherung von Aluminium gebildet hat. Diese Temperatur kann ausreichen, um den Härtegrad der Form abzuschwächen. Sie kann ferner ein örtliches schnelles Kornwachstum in dem Material an der Oberfläche des stranggepressten Produktes herbeiführen. Die Kombination von höheren Temperaturen und einem Aluminiumaufbau der Form führt zu Rissbildung und schlechter Oberflächenqualität bei dem extrudierten Produkt. Da man das herkömmliche Metallfliessmuster des Pressbolzens beim Strangpressen beibehalten möchte, ist es nicht zweckmässig, ein Schmiermittel zwischen die Wand des Behälters und die Bolzenoberfläche einzubringen. Erfindungsgemäss v/erden diese Schwierigkeiten durch das erfindungsgemässe Schmierverfahren beim Strangpressen von Aluminium sowie mit Hilfe einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gelöst.In common practice, the friction of the aluminum flowing through the extrusion mold creates a localized high level of friction Temperature, especially when an accumulation of aluminum has formed on the surface of the mold. This temperature can be sufficient to reduce the hardness of the mold. It can also cause local rapid grain growth in the material on the surface of the extruded product. The combination of higher Temperatures and an aluminum structure of the mold lead to cracking and poor surface quality extruded product. Because you use the conventional metal flow pattern would like to maintain the extrusion bolt during extrusion, it is not advisable to use a lubricant between the Bring the wall of the container and the bolt surface. According to the invention, these difficulties are caused by the Lubrication process in the extrusion of aluminum and with the help of a device for implementation of the procedure solved.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Schmieren eines erhitzten Aluminiumpresslings beim Strangpressen anhaftenden vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden.The present invention is based on the object of the previously known methods and devices for lubrication to avoid the above-described disadvantages adhering to a heated aluminum compact during extrusion.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren gelöst, bei welchem eine dünne, gleichförmige Schicht eines erhitzten, flüssigen Schmiermittels dem spaltförmigen RaumThis object is achieved according to the invention by a method in which a thin, uniform layer of a heated, liquid lubricant the gap-shaped space
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- 4 zwischen dem stranggepressten Material und der Wand der Strangpressöffnung unter Anwendung von Druck zugeführt wird.- 4 is fed between the extruded material and the wall of the extrusion opening with the application of pressure will.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen kontinuierlichen, dünnen, radial gleichförmigen Schmiermittelfilm an dem spaltförmigen Raum zwischen der Formwand und dem stranggepressten Produkt, wobei das Schmiermittel bei Strangpresstemperatur flüssig ist, im wesentlichen mit dem Formmaterial nicht reagiert, unter Druck aufgebracht ist und eine gute Filmfestigkeit und Schmierfähigkeit hat.The device for carrying out the method is marked by a continuous, thin, radially uniform film of lubricant at the gap-shaped space between the mold wall and the extruded product, the lubricant being liquid at the extrusion temperature, im essentially does not react with the molding material, is applied under pressure and has good film strength and Has lubricity.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist eine der Oberflächen zwischen der Metallplatte und der ebenen Formfläche mit Riefen versehen bzw. gerändelt. In diesen durch die Riefelung bzw. Rändelung gebildeten Raum wird unter Druck ein geeignetes Schmiermittel eingebracht. Das Schmiermittel tritt aus dem durch die Riefen gebildeten Raum aus und fliesst in den spaltförmigen Raum zwischen der Strangpressform und dem stranggepressten Produkt.In a preferred embodiment of the device, one of the surfaces is between the metal plate and the grooved or knurled flat shaped surface. In this space formed by the corrugation or knurling a suitable lubricant is introduced under pressure. The lubricant emerges from the one formed by the grooves Space and flows into the gap-shaped space between the extrusion mold and the extruded product.
Erfindungsgemäss wird so ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einführen eines Schmiermittels zwischen die Oberflächen der Form des extrudierten Produktes beim heissen Strangpressen von Aluminium geschaffen. Weiterhin wird bei diesem Verfahren eine bevorzugte Technik für die Zuführung und Verteilung des Schmiermittels an der Trennfläche zwischen Form undAccording to the invention there is thus a method and a device for introducing a lubricant between the surfaces of the mold of the extruded product in hot extrusion made of aluminum. This method also becomes a preferred technique for delivery and distribution of the lubricant at the interface between the mold and
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Pressbolzen verwendet. Erfindungsgemäss wird für dieses Verfahren eine Reihe von Schmiermitteln für das Aluminiumstrangpressen verwendet. Weitere vorteilhafte Verfahrensbeispiele und Ausführungsformen der Vorrichtung sind aus der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.Press bolt used. According to the invention for this Process a number of lubricants used for aluminum extrusion. Further advantageous method examples and embodiments of the device are shown in FIG can be found in the following description.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the accompanying drawings.
Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt eine direkt wirkende Strangpresse.Fig. 1 shows schematically in section a direct-acting extruder.
Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Strangpressform, die der bei der Presse von Fig. 1 ähnlich ist.FIG. 2 shows in section an extrusion mold which is similar to that in the press of FIG. 1.
Fig. 3 zeigt schematisch ein Fliessmuster beim heissen Strangpressen und bei Verwendung einer Strangpressform mit einer ebenen Fläche.Fig. 3 shows schematically a flow pattern during hot extrusion and when using an extrusion mold with a flat surface.
Fig. 4 zeigt ein Metallfliessmuster beim Strangpressen unter Schmierung, wobei eine Strangpressform mit einer sich verjüngenden Fläche benutzt wird.Fig. 4 shows a metal flow pattern during extrusion under lubrication using an extrusion die with a tapered surface.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.5 shows an embodiment of the device according to the invention.
Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 6 shows a preferred embodiment of an embodiment of the invention.
Fig. 7 zeigt verschiedene Formen für die erfindungsgemässe Platte. Fig. 7 shows different shapes for the plate according to the invention.
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Fig. 8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform mit welcher ein gleichförmigerer Schmiermittelüberzug erreichbar ist.Fig. 8 shows a preferred embodiment with which a more uniform lubricant coating can be achieved.
Das erfindungsgemässe Verfahren sowie die erfindungsgemässe Vorrichtung sind bei herkömmlichen direkt wirkenden Strangpressen verwendbar, wie sie für das direkte Strangpressen von Aluminium und Aluminiumlegierungen bei hoher Temperatur unter Verwendung von Strangpressformen mit ebenen Flächen eingesetzt werden. Eine solche Presse ist schematisch in Fig. 1 gezeigt. Die Presse besteht aus einem hohlzylindrischen Behälter 1, die an einem Ende mit einer geeignet gestalteten Strangpressform 2 (bzw. Matrize) am anderen Ende mit einem beweglichen Kolben 3 versehen ist. Der Kolben bewegt sich entsprechend auf die Bewegung eines Stempels 4, dem seinerseits eine Kraft F gewöhnlich über irgendeine hydraulische Einrichtung erteilt wird. Der strangzupressende Bolzen 5 ist in dem Behälter 1 angeordnet. Wenn der Kolben 3 sich in den Behälter 1 bewegt, wird der Bolzen durch die Oeffnung in der Strangpressform gedruckt und das extrudierte Produkt 6 nimmt die Gesamtform der Strangpressformöffnung an.The method according to the invention and the method according to the invention Devices are useful in conventional direct-acting extrusions such as those used for direct extrusion of aluminum and aluminum alloys at high temperature using extrusion dies with flat surfaces can be used. Such a press is shown schematically in FIG. The press consists of a hollow cylindrical Container 1, at one end with a suitably designed extrusion mold 2 (or die) at the other end is provided with a movable piston 3. The piston moves accordingly to the movement of a punch 4, to which in turn a force F is usually given via some hydraulic device. The one to be extruded The bolt 5 is arranged in the container 1. When the piston 3 moves into the container 1, the bolt is through the Opening printed in the extrusion mold and the extruded product 6 assumes the overall shape of the extrusion mold opening.
Fig. 2 zeigt im Schnitt eine typische Strangpressform für Aluminium mit ebenen Flächen. Die Form 2 hat eine Oeffnung 7, die durch die Wände 8 der Form begrenzt ist. Die ebene Fläche der Form 9 steht in Kontakt mit dem strangzupressenden Bolzen. Diese Formflache erstreckt sich im wesentlichen senk-Fig. 2 shows in section a typical extrusion mold for Aluminum with flat surfaces. The mold 2 has an opening 7 which is delimited by the walls 8 of the mold. The flat surface the mold 9 is in contact with the bolt to be extruded. This shape area extends essentially
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- 7 recht zu der Mittellinie der Strangpressvorrichtung und trifft auf die Wand des Behälters unter einem Winkel von im wesentlichen 90 . Die Wand 8 der Strangpressform bildet im wesentlichen einen 90 -Winkel an der Formfläche und ist parallel zur Mittellinie der Strangpressvorrichtung angeordnet. - 7 right to the center line of the extruder and meets the wall of the container at an angle of essentially 90. The wall 8 of the extrusion mold essentially forms a 90 degree angle on the mold surface and is arranged parallel to the center line of the extrusion device.
Die vorstehend beschriebene Strangpressformgeometrie ist für das Heissstrangpressen von Aluminium charakteristisch.The extrusion die geometry described above is characteristic of the hot extrusion of aluminum.
Fig. 3 zeigt schematisch das Fliessbild bzw. Fliessmuster des Metalls beim heissen Strangpressen von Aluminium. Die am Pressbolzen 5 gezeigten Linien veranschaulichen die Verformung während eines Zwischenabschnittes des Strangpressens.Fig. 3 shows schematically the flow diagram or flow pattern of the metal during the hot extrusion of aluminum. the Lines shown on extrusion pin 5 illustrate the deformation during an intermediate section of the extrusion.
Diese Linien wurden auf den Pressbolzen in einem gleichförmigen quadratischen Muster vor dem Extrudieren aufgetragen. Man sieht, dass das zuerst extrudierte Metall aus der Mitte des Bolzens 10 kommt, während die äusseren Oberflächen 11 des Bolzens zuletzt extrudiert werden. In Fig. 3 ist eine Strangpressform D mit einer ebenen Fläche F gezeigt. Diese Verfahrensmassnahme ist erwünscht, da irgendwelche Oberflächenoxyde und andere Oberflächenverunreinigungen wirksam bis zum letzten Teil des extrudierten Produktes isoliert bleiben. Die Oberfläche 12 des Hauptteils des extrudierten Produktes 13 ist ein reines, helles Metall, welches keinerlei Beziehung zu dem ursprünglichen Oberflächenzustand des Pressbolzens hat.These lines were drawn on the die in a uniform square pattern prior to extrusion. It can be seen that the metal extruded first comes from the center of the bolt 10, while the outer surfaces 11 of the bolt are extruded last. In Fig. 3, an extrusion mold D with a flat surface F is shown. This procedural measure is desirable because any surface oxides and other surface contaminants remain effectively isolated to the last portion of the extruded product. The surface 12 of the main part of the extruded product 13 is a pure, light metal which has no relation whatsoever to the original surface condition of the extrusion bolt.
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Zur Gegenüberstellung zeigt Fig. 4 ein herkömmliches Heissstrangpressverfahren, wie es für die meisten, nicht aus Aluminium bestehenden Stoffe zum Einsatz kommt. Man sieht, dass bei diesem Verfahren die Oberfläche des Bolzens 11 grob gesehen mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Mitte 10 des Bolzens extrudiert wird und dass deshalb der Oberflächenzustand des Bolzens sich in dem Oberflächenzustand des extrudierten Produktes 13 widerspiegelt. Die Strangpressform D gemäss Fig. 4 hat eine sich verjüngende Fläche T anstatt der in Fig. 3 gezeigten ebenen Fläche.For comparison, Fig. 4 shows a conventional hot extrusion process, as it is used for most non-aluminum materials. One sees, that in this method, the surface of the bolt 11 roughly seen at the same speed as the center 10 of the bolt is extruded and that is why the surface condition of the bolt is reflected in the surface condition of the extruded product 13. The extrusion mold D according to FIG. 4 has a tapering surface T instead of the flat surface shown in FIG.
Bei diesen beiden Arten des Metallfliessens besteht ein grundsätzlicher Unterschied, was auf die Behälter- und Formgeometrie zurückzuführen ist, was jedoch auch durch das Vorhandensein eines Schmiermittels beeinflusst wird. Die Schmierung zwischen dem Bolzen und der Behälterwand führt dazu, dass man- das in Fig. 4 gezeigte Strangpress-MetallfHessen erhält, während das Fehlen des Schmiermittels zu dem Fliessmuster führt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Beim Strangpressen von Aluminium möchte man jedoch aus den vorstehend genannten Gründen das in Fig. 3 gezeigte Fliessmuster haben. Bisher ist man davon ausgegangen, dass es unpraktisch ist, irgendeine Form von Schmiermittel während des Strangpressens von Aluminium wegen der unerwünschten und unvermeidbaren Aenderung zu einem Metallfliessmuster hin, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, zuzugeben.With these two types of metal flow, there is a fundamental difference, which can be attributed to the container and shape geometry, but which is also due to the Presence of a lubricant is affected. The lubrication between the bolt and the container wall leads to the fact that one - the extrusion metal shown in Fig. 4 while the lack of lubricant results in the flow pattern as shown in FIG. At the Extrusion of aluminum, however, would like to have the flow pattern shown in FIG. 3 for the reasons mentioned above to have. Heretofore it has been thought that it is impractical to use any form of lubricant during extrusion of aluminum because of the undesirable and inevitable change to a metal flow pattern like it shown in Fig. 4 to admit.
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Für das Strangpressen von Metallen ist eine beträchtliche Kraft erforderlich. Man möchte deshalb die erforderliche Kraft sowohl unter dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit, nämlich der Reduzierung des Energieverbrauches, als auch unter dem Gesichtspunkt verringern, dass durch die Reduzierung der erforderlichen Kraft Strangpressprodukte mit grösseren Querschnitten auf bereits vorhandenen Strangpressen geformt werden können.Considerable force is required to extrude metals. One therefore wants the required Power both from the point of view of economy, namely the reduction of energy consumption, as well as reduce from the point of view that through the Reduction of the required force Extruded products with larger cross-sections on existing extrusion presses can be shaped.
Der Fluss von Metall durch die Strangpressform erzeugt eine beträchtliche Wärmemenge infolge der Reibungskräfte zwischen dem stranggepressten Metall und der Formwand. Diese Wärmeerzeugung ist aufgrund mehrerer Gesichtspunkte unerwünscht. Erstens ergibt sich ein beschleunigter Verschleiss der Strangpressform, wenn die Temperatur der Form übermässig ansteigt. Zweitens wird die Form, die gewähnlich aus wärmebehandeltem Stahl hergestellt ist, weich und verliert die gewünschten Eigenschaften, die durch die Wärmebehandlung erzielt wurden. Drittens kann die überschüssige Wärme zu einem verstärkten Kornwachstum an der Oberfläche des Stranggepressten Produktes führen, was eine unerwünschte Duplexstruktur ergibt, welche Probleme bei der w.eiteren Oberflächenbehandlung des stranggepressent Produktes hervorruft.The flow of metal through the extrusion die generates a significant amount of heat due to the frictional forces between the extruded metal and the mold wall. This generation of heat is undesirable for several reasons. Firstly, there is accelerated wear of the extrusion mold if the temperature of the mold is excessive increases. Second, the shape, usually made of heat-treated steel, becomes soft and loses its shape desired properties achieved by the heat treatment. Third, the excess heat can lead to one increased grain growth on the surface of the extruded product, resulting in an undesirable duplex structure shows what problems cause the further surface treatment of the extruded product.
Ein'weiteres Problem, das bei dem Strangpressen auftritt, besteht darin, dass das stranggepresste Metall dazu neigt, an der Formwand einen Auftrag zu bilden. Dieser Auftrag A 'further problem that occurs in extrusion, is that the extruded metal tends to form on the mold wall an order. this contract
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- Io führt zu einer Aenderung der Abmessungen sowie zu beanstan-- Io leads to a change in the dimensions as well as to objectionable
baren Oberflächenfehlern des stranggepressten Produktes.surface defects of the extruded product.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgeraässe Vorrichtung sehen nun ein Schmiermittel an den Wänden oder Flächen der Formöffnung vor. Durch Verwendung der Erfindung kann eine beträchtliche Verringerung der für das Erzeugen eines vorgegebenen Strangpresslings erforderlichen Kraft verwirklicht werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst eine Metallplatte mit einer Oeffnung, welche im wesentlichen der Grosse und Form der Strangpressöffnung entspricht. Die Metallplatte wird auf der Oberfläche der Strangpressform so angeordnet, dass die Strangpressformöffnung und die Oeffnung in der Platte miteinander fluchten. Wenigstens eine der aneinanderliegenden Oberflächen zwischen der Metallplatte und der Form hat ein Riefen- bzw. Rändelmuster, welches dazu dient, einen innigen Kontakt zwischen der Metallplatte und der Formfläche zu verhindern. In den Riefenraum wird zwangsweise unter Druck ein Schmiermittel eingeführt, welches so gerichtet und geführt wird, dass es austritt und die Formhohlraumwände überzieht, so dass die Reibung zwischen dem strangzupressenden Metall und der Formwand verringert wird. Diese Verringerung der Reibung führt zu einer Verringerung der Wärmeerzeugung in der Strangpressform und zu einer Reduzierung der Metallmenge, die sich auf der Strangpressformwand absetzt, sowie zu einer Verringerung des Formverschleisses.The method according to the invention and the method according to the invention Apparatus now provide a lubricant on the walls or surfaces of the mold opening. By using the invention can significantly reduce the force required to produce a given extrusion be realized. The device according to the invention comprises a metal plate with an opening which essentially corresponds to the size and shape of the extrusion opening. The metal plate is placed on the surface of the extrusion die so that the die opening and the opening in the plate align with each other. At least one of the abutting surfaces between the metal plate and the mold has a knurled pattern which serves to establish intimate contact between the metal plate and the mold surface to prevent. A lubricant is forced into the groove space under pressure, which is directed and guided so that it exits and coats the mold cavity walls, so that the friction between the metal to be extruded and the mold wall is reduced. This reduction in friction leads to a Reduction of heat generation in the extrusion die and a reduction in the amount of metal that is on the Extrusion mold wall settles, as well as a reduction in mold wear.
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In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt. An der Strangpressform 2 ist durch Befestigungseinrichtungen 17 eine Metallplatte 16 befestigt. Die Platte 16 sitzt zwischen der ebenen Fläche 9 der Strangpressform und dem strangzupressenden Bolzen. Wenigstens eine der zugeordneten Oberflächen der Metallplatte 16 und der Formfläche 9 hat ein Riefen- bzw. Rändelmuster 18, welches einen innigen Kontakt zwischen der Metallplatte 16 und der Formfläche 9 verhindert. Einzelheiten der gerieften Oberfläche v/erden später beschrieben.In Fig. 5, an embodiment of the invention is shown. On the extrusion mold 2 is by fastening devices 17 a metal plate 16 is attached. The plate 16 sits between the flat surface 9 of the extrusion mold and the bolt to be extruded. At least one of the associated surfaces of the metal plate 16 and the mold surface 9 has a grooved or knurled pattern 18 which provides intimate contact between the metal plate 16 and the mold surface 9 prevented. Details of the grooved surface will be described later.
Durch die Strangpressform 2 ist ein hohler Schmierkanal 19 so geführt, dass Schmiermittel dem Raum zwischen der Platte 16 und der Formfläche 9 zugeführt wird. Um den Schmiermittelstrom zu der Formwandoberflache 8 hin zu richten, wird eine Dichtung 20 verwendet, welche die Oeffnung zwischen dem gerieften Kanal 18 und der Behälterwand 1 abdichtet. Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform bedeckt die Platte 16 die ganze Formfläche 9.A hollow lubricating channel 19 is guided through the extrusion mold 2 in such a way that lubricant can enter the space between the plate 16 and the mold surface 9 is fed. In order to direct the flow of lubricant towards the mold wall surface 8, a Seal 20 is used, which seals the opening between the grooved channel 18 and the container wall 1. In the In the embodiment shown in FIG. 5, the plate 16 covers the entire mold surface 9.
In der Praxis wird beim Strangpressen der Behälter entfernt, um den nicht extrudierten Teil des Bolzenrestes zu entfernen, bevor ein neuer Bolzen extrudiert wird. Dadurch, dass es erforderlich ist, eine entfernbare Form vorzusehen, bevorzugt mani die Metallplatte 16 in die Formfläche 9, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, einzusetzen. Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführung hat die Formfläche 9 eine Ausnehmung unmittelbar angrenzend an die Formwand 8. Die Metallplatte 16 ist so be-In practice, during extrusion the container is removed in order to remove the non-extruded part of the bolt residue, before a new bolt is extruded. Preferred in that it is necessary to provide a removable mold mani the metal plate 16 in the mold surface 9, as shown in Fig. 6 is shown to use. In the embodiment shown in FIG. 6, the molding surface 9 has a recess directly adjacent to the mold wall 8. The metal plate 16 is so loaded
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messen, dass sie in diesen Einsetzabschnitt der Formfläche passt. Dann wird die Dichtung 20 zur Schaffung einer Abdichtung zwischen der Metallplatte 16 und der Form selbst verwendet. Bei dieser Ausführungsform kann die Form ohne Beeinträchtigung der Dichtung 20 entfernt werden. In Fig. 6 ist weiterhin der Schmierkanal 19, die Riefenfläche 18 und die Befestigungseinrichtung 17 gezeigt.measure that it fits into this insertion portion of the mold surface. Then the gasket 20 is used to create a seal used between the metal plate 16 and the mold itself. In this embodiment, the shape can be used without deterioration the seal 20 can be removed. In Fig. 6 is also the lubrication channel 19, the groove surface 18 and the Fastening device 17 shown.
Fig. 7 zeigt eine Vielzahl von möglichen Ausführungen des Randes der Metallplatte, der unmittelbar an die Formwand grenzt.Fig. 7 shows a variety of possible designs of the edge of the metal plate, which is directly on the mold wall borders.
Fig. 7A zeigt, dass der Rand der Oeffnung der Metallplatte 16 eine quadratische Form haben kann, also beispielsweise die Flachseiten der Metallplatte 16 rechtwinklig in die Begrenzungswand der Oeffnung übergehen. Bei dieser Ausführungsform dient dann die Metallplatte 16 hauptsächlich als Verlängerung der Form 2 selbst.Fig. 7A shows that the edge of the opening of the metal plate 16 can have a square shape, so for example Flat sides of the metal plate 16 at right angles into the boundary wall pass the opening. In this embodiment, the metal plate 16 then mainly serves as an extension the form 2 itself.
Fig. 7B zeigt eine Metallplatte mit einer abgerundeten Eintrittskante 21. Die abgerundete Kante verringert die Scherung des Aluminium, wenn es in die Form 2 eintritt, und reduziert so die Reibungskräfte, die auf das Aluminium ausgeübt werden, ehe es in den geschmierten Abschnitt der Form eintritt.7B shows a metal plate with a rounded leading edge 21. The rounded edge reduces and reduces the shear of the aluminum as it enters the mold 2 so are the frictional forces that are exerted on the aluminum before it enters the lubricated section of the mold entry.
Fig. 7C zeigt eine Metallplatte mit einer abgeschrägtenFig. 7C shows a metal plate with a beveled one
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Eintrittskante 22, die im wesentlichen die gleiche Funktion hat wie die abgerundete Kante von Fig. 7B.Leading edge 22 which has essentially the same function as the rounded edge of Fig. 7B.
In den Figuren 7A, 7B und 7C sind auch der Schmierkanal 19 und die Abdichteinrichtung 20 gezeigt.The lubrication channel 19 is also shown in FIGS. 7A, 7B and 7C and the sealing device 20 is shown.
Die Riefelung besteht aus einem Muster von feinen Nuten auf der Oberfläche eines festen Gegenstandes. Die Nuten sind im wesentlichen gerade und parallel. Es kann ein Muster oder es können mehrere Muster einander überlagert werden, so dass das gewünschte Muster erzeugt wird. Die Piofelung bzw. Rändelung wird herkömmlicherweise durch einen Prägeprozess erzeugt, jedoch sind unter dem hier verwendeten Ausdruck Riefelung alle Vertiefungen aufweisenden Muster zu verstehen, die nach irgendeinem Verfahren hergestellt werden. Die für die erfindungsgemässen Zwecke geeigneten Riefenmuster haben folgende Abmessungen: Die Tiefe der einzelnen Nuten liegt im allgemeinen zwischen 0.013 mm und 0.51 mm (0.0005 bis 0.020"). Die Anzahl der Nuten pro cm liegt zwischen 4 und 20 (10 bis 50 pro in). Die Funktion der Riefen besteht darin, das Schmiermittel gleichmässig um den Umfang des Strangpresslings herum zu verteilen. Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, dass dasSchmiermittel durch eine minimale Meng von Riefen hindurchgeht, ehe es mit dem Pressling in Kontakt kommt. Die minimale Mengevon Riefen, die erforderlich ist, um eine zufriedenstellende Schmiermittelverteilung zu erhalten, kann folgendermassen definiert werden: Der demThe corrugation consists of a pattern of fine grooves on the surface of a solid object. The grooves are in essentially straight and parallel. It can be a pattern or several patterns can be superimposed so that the desired pattern is generated. The Piofelung resp. Knurling is conventionally created by a stamping process, but are below the term used here Corrugation means all indented patterns made by any process. The groove patterns suitable for the purposes according to the invention have the following dimensions: The depth of the individual grooves is generally between 0.013 mm and 0.51 mm (0.0005 to 0.020 "). The number of grooves per cm is between 4 and 20 (10 to 50 per in). The function of the grooves is to keep the lubricant evenly around the circumference of the extrusion around to distribute. To achieve this, it is necessary that the lubricant is reduced to a minimum Meng von Riefen passes through it before it comes into contact with the pellet. The minimum amount of scoring required in order to obtain a satisfactory lubricant distribution can be defined as follows: The dem
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- 14 fluiden Schmiermittel beim Strömen durch die Riefen erteilte Druckabfall muss mehr als das Fünffache des Druckabfalls betragen, dem das Schmiermittel ausgesetzt ist, wenn es von dem Speicher zu den Riefen strömt. Eine gleichförmigere Schmiermittelverteilung kann dadurch erreicht werden, dass eine vergrösserte Nut vorgesehen wird, welche den gerieften Abschnitt umgibt und in welche das Schmiermittel eingeführt wird. Diese Ausführungsform ist in Fig. 8 gezeigt, bei welcher die Nut 15 den mit Riefen versehenen Abschnitt 13 umgibt. Eine gleichförmigere Schmiermittelverteilung wird auch dann erreicht, wenn Querkanäle vorhanden sind, welche die Riefennuten miteinander verbinden, wie dies bei einer bevorzugten Ausführungsform der Fall ist.- 14 dispensed fluid lubricant as it flowed through the grooves Pressure drop must be more than five times the pressure drop the lubricant is exposed to when it is flows from the reservoir to the grooves. A more uniform one Lubricant distribution can be achieved in that an enlarged groove is provided that the grooved Surrounds section and into which the lubricant is introduced. This embodiment is shown in Fig. 8, in which the groove 15 surrounds the section 13 provided with grooves. A more uniform lubricant distribution is also achieved when there are transverse channels which connect the groove grooves with one another, as in a preferred embodiment is the case.
Das Metall, aus dem die Platte hergestellt wirdi hat vorteilhafterweise annähernd die gleiche Zusammensetzung wie das, aus welchem die Form gefertigt ist, so dass man gleiche mechanische und gleiche thermische Eigenschaften, beispielsweise die gleiche Wärmeausdehnung, hat. Die Dicke der Platte liegt im allgemeinen zwischen 5 mm und 25 mm. Vorzugsweise besteht die Platte aus Stahl und ist nach dem Riefen wärmebehandelt. The metal from which the plate is made advantageously has approximately the same composition as that from which the mold is made, so one is the same mechanical and the same thermal properties, for example the same thermal expansion. The thickness of the plate is generally between 5 mm and 25 mm. Preferably the plate is made of steel and is heat treated after scoring.
Es gibt bereits eine Vielzahl von geeigneten Schmiermitteln. Im allgemeinen können diese Schmiermittel folgendermassen charakterisiert werden:A large number of suitable lubricants are already available. In general, these lubricants can be characterized as follows:
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1) Sie müssen bei der Strangpresstemperatur, gewöhnlich bei etwa 510 C (950 F) im Maximum bei dem Druck, bei welchem das Schmiermittel zugeführt wird, thermisch stabil sein.1) They must be at extrusion temperature, usually at about 510 C (950 F) at maximum at the pressure at which the lubricant is supplied, be thermally stable.
2) Sie müssen im Temperaturbereich zwischen 455 und 510 C (850 und 950°F) flüssig sein.2) They must be liquid in the temperature range between 455 and 510 C (850 and 950 ° F).
3) Sie müssen unter den in der Form herrschenden Bedingungen eine entsprechende Schmierfähigkeit und Filmfestigkeit haben oder sie müssen mit der Aluminiumoberfläche zur Bildung eines reaktionsfähigen Produktes reagieren, welches als ein Feststoffschmiermittel wirken kann.3) They must have adequate lubricity and film strength under the conditions prevailing in the mold have or they have to react with the aluminum surface to form a reactive product, which can act as a solid lubricant.
4) Zwischen dem Schmiermittel und dem Material der Form sollte keine Reaktion auftreten.4) There should be no reaction between the lubricant and the material of the mold.
Beispiele für anorganische Verbindungen, die diesen Kriterien genügen, sind v/asser freies B2O und Mischungen von Alkalimetall und Erdalkalichloriden, deren Liquidus nicht höher als bei 230 C (450 F) liegt. Systeme in diesem letzteren Bereich, die besonders günstig sind, sind KCl-LiCl, NaCl-MgCl2, LiCl-NaCl-MgCl3, LiCl-KCl-MgCl und NaCl-KCl-MgCl2 Zusätzlich können den vorstehenden Mischungen CaCl3, SnCl3, ZnCl2 und PbCl2 zugesetzt oder wahlweise ganz oder teilwiese einen der Bestandteile dieser Mischungen ersetzen. Es können auch stabile Alkalinitrate und Erdalkalinitrate verwendet werden. Den vorstehenden Kriterien können auch ausgewählte organische und metallorganische Verbindungen genügen. Organi-Examples of inorganic compounds which meet these criteria are water-free B 2 O and mixtures of alkali metal and alkaline earth chlorides, the liquidus of which is not higher than 230 C (450 F). Systems in this latter area, which are particularly favorable, are KCl-LiCl, NaCl-MgCl 2 , LiCl-NaCl-MgCl 3 , LiCl-KCl-MgCl and NaCl-KCl-MgCl 2. In addition, the above mixtures CaCl 3 , SnCl 3 , ZnCl 2 and PbCl 2 added or optionally replace one of the constituents of these mixtures in whole or in part. Stable alkali nitrates and alkaline earth nitrates can also be used. Selected organic and organometallic compounds can also meet the above criteria. Organizational
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sehe Verbindungen, die zu der allgemeinen polynuklearen Aromatenfamilie gehören, eignen sich wegen ihrer guten thermischen Stabilität. Beispiele sind C 22H14' CloH7NHCloH7' C1nH7C1nH7 sowie Verbindungen dieser allgemeinen Familie, welche Ester- oder Amidbindungen aufweisen, beispielsweise Tricresylphosphat.See compounds belonging to the general family of polynuclear aromatics are suitable because of their good thermal stability. Examples are C 2 2 H 14 ' C lo H 7 NHC lo H 7' C 1n H 7 C 1n H 7 and compounds of this general family which have ester or amide bonds, for example tricresyl phosphate.
Die meisten der vorstehenden Schmiermittel sind bei Raumtemperatur Feststoffe. Demzufolge müssen die festen Schmiermittel vor ihrer Anwendung beim Strangpressen geschmolzen werden. Dieses Erhitzen erfolgt vorzugsweise in einem Behälter. Das Schmiermittel wird dann der Strangpressform über eine isolierte Verbindungsleitung zugeführt. Wegen der Schwierigkeit beim Pumpen von geschmolzenem Material kann bei einer bevorzugten Ausführungsform Druckluft oder ein anderes Gas auf die Oberseite des Speichers aufgebracht werden, um die Flüssigkeit in die Strangpressform zu drücken. ■Dabei kann es erforderlich sein, die Form vorzuwärmen, um zu verhindern, dass sich das Schmiermittel in dem mit Riefen versehenen Raum verfestigt.Most of the above lubricants are at room temperature Solids. Accordingly, the solid lubricants must be melted prior to being used in extrusion molding will. This heating is preferably carried out in a container. The lubricant is then over the extrusion die an insulated connecting line supplied. Because of the difficulty in pumping molten material, it can in a preferred embodiment, compressed air or another gas is applied to the top of the memory to press the liquid into the extrusion mold. ■ It may be necessary to preheat the mold in order to to prevent the lubricant from solidifying in the grooved space.
Der erforderliche Schmiermitteldruck ändert sich stark, was von den Betriebsbedingungen und der Zusammensetzung des gewählten Schmiermittels abhängt. Der erforderliche DruckThe required lubricant pressure varies greatly, depending on the operating conditions and the composition of the chosen lubricant depends. The pressure required
2 liegt jedoch im allgemeinen über 35 kp/cm (500 psi). Der für ein zweckmässiges Arbeiten gemäss der Erfindung mögliche Schmiermitteldruck kann unter Verwendung des Kriteriums bestimmt werden, dass der Schmiermitteldruck grosser ist alsHowever, 2 is generally above 35 kgf / cm (500 psi). The one possible for an appropriate work according to the invention Lubricant pressure can be determined using the criterion that the lubricant pressure is greater than
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- 17 die Fliessspannung des Metalls unter den Bedingungen, die das Metall in der Strangpressformöffnung antrifft. Das bedeutet/ dass der gewünschte Schmiermitteldruck der Druck ist, der das unter Druck stehende Schmiermittel dazu bringt, das strangzupressende Aluminium zu verformen. Die kompressive Fliessspannung ändert sich abhängig von der Legierungs-- 17 the yield stress of the metal under the conditions encountered by the metal in the extrusion die opening. That means/ that the desired lubricant pressure is the pressure that causes the pressurized lubricant to to deform the aluminum to be extruded. The compressive flow stress changes depending on the alloy
zusammensetzung, der Korngrösse, der Temperatur und dem hydrostatischen Druck, dem die Legierung in der Form ausgesetzt ist. Im allgemeinen sind Drucke zwischen 35 undcomposition, grain size, temperature and hydrostatic pressure to which the alloy is exposed in the mold is. Generally prints are between 35 and
350 kp/cm (500 bis 5000 psi), gemessen an der Strangpress-350 kp / cm (500 to 5000 psi) as measured on the extrusion
formöffnung, und vorzugsv/eise zwischen 40 und 210 kp/cm" (600 bis 3000 psi) erforderlich.mold opening, and preferably between 40 and 210 kp / cm " (600 to 3000 psi) required.
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