DE2613793C3 - Verfahren zum Herstellen eines zum Strangpressen geeigneten Blockes durch Zusammenpressen von Abfällen stranggepreßter Profile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren 7,um Herstellen eines zum Strangpressen geeigneten Blockes durch Zusammenpressen von Abfällen stranggepreßter Profile.

Zum Herstellen von beispielsweise Aluminiumprofilstangen werden häufig Strangpreßverfahren angewandt. Die beiden Endabschnitte einer stranggepreßten Stange können jedoch gewöhnlich nicht verwendet werden, da diese Enden in der Regel in unerwünschtem Umfang deformiert oder verforml sind. Diese Endstüklce müssen daher abgeschnitten werden und fallen als Schrott bzw. Abfall an. Es sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, diesen Schrott bzw. Abfall, der etwa 20% der stranggepreßten Produkte ausmacht, wiederzugewinnen bzw. wiederzuverwenden.

Es ist bekannt (vergl. z.B. DE-AS 10 18 380), diese Abfälle wieder einzuschmelzen und zu Blöcken zu vergießen, die sich zum Strangpressen eignen. Dieses Verfahren ist jedoch nachteilig, da der Wiedereinschmelzprozeß zu einer Luftverschmutzung und zu Metallverlusten bis zu 4 und 5% führt. Bei den Wiedereinschmelzverfahren werden beträchtliche Energiemengen verbraucht, und es ist eine aufwendige Schmelzanlage erforderlich, wobei außerdem auch ein Transport des Schrotts bzw. Abfalls zu der Schmelzanlage, die häufig relativ weit von der Strangpreßanlage liegt, ins Gewicht fällt.

Gemäß anderen Verfahren werden die Abfälle bzw. Schrottstücke von stranggepreßten Gütern in kleine Stücken unterteilt (siehe ebenfalls DE-AS 10 18 380) und dann zu Metallspänen zerkleinert (veröffentlichte japanische Patentanmeldung 87 511/1974 und »The Engineer«, 24. Februar 1972, Seite 31—33). Bei diesen Verfahren werden die kleinen Metallstücke mittels einer geeigneten Presse zu Blöcken gepreßt, nachdem sie einem Reinigungsprozeß unterworfen worden sind. Anschließend wird der Block auf eine für das Strangpressen geeignete Temperatur erhitzt. Der erhitzte Block wird dann einem an eine Evakuierungsanlage angeschlossenen Block-Aufnehmer einer üblichen Strangpresse zugeführt und dem Strangpreßprozeß unterworfen. Bei diesem Verfahren wurde jedoch außer acht gelassen, daß die aus Metallspänen hergestellten Blöcke unvermeidbar Lufteinschlüsse enthalten müssen, die während des Zusammenpressen der Späne entstehen. Wenn derartige, Lufteinschlüsse enthaltende Blöcke mittels einer Strangpresse verarbeitet werden, besteht selbst bei Benutzung einer Evakuierungsanlage die Gefahr des Entstehens von Luftblasen oder Poren in den äußeren Bereichen der aus solchen Blöcken hergestellten Produkte.

Besonders nachteilig ist es, daß bei diesen bekannten

ίο Verfahren zusätzlich auch ein besonderer Apparat zum Zerkleinern der Schrott- bzw. Abfallstücke zu Spänen benötigt wird. Wenn ein aus Metallspänen hergestellter Block auf eine für das Strangpressen geeignete Temperatur erhitzt wird, können sich weiterhin an den Außenflächen des zusammengepreßten Blocks einzelne Späne ablösen, und zwar in Abhängigkeit von der Preßkraft, mit der die Metallspäne zu dem Block verdichtet bzw. zusammengepreßt worden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Verfahren zur Wiedergewinnung bzw. Aufbereitung von Abfall bzw. Schrott der oben beschriebenen Art zu schaffen, um ohne Wiedereinschmelzen oder Zerkleinern des Schrottes zu Metallspänen Blöcke zu erhalten, die bei einem nachfolgenden Strangpressen zu hochqualitativen Werkstücken bzw. Produkten verarbeitbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß man den Block aus länglichen, parallel zueinander verlaufenden, im

3U wesentlichen auf Blocklänge zugeschnittenen Abfallstücken durch eine senkrecht zur Blockachse wirkende Kraft zusammenpreßt.

Die Abfälle stranggepreßter Profile werden dabei zu Abfallstücken bzw. Stangen gleicher, vorgegebener Länge zugeschnitten. Mehrere dieser Abfallstücke werden in der Weise zu einem Bündel zusammengefaßt, daß die Enden dieser zugeschnittenen Abfallstücke in der gleichen Ebene liegen, so daß ein Schrottbündel vorgegebener Länge erhalten wird. Auf dieses Schrottbündel wird von außen her eine Kraft senkrecht zur Längsachse des Bündels ausgeübt, wobei das Verhältnis zwischen der Anzahl der zu dem Bündel zusammengefaßten Schrottstangen bzw. länglichen Abfallstücken und der von außen ausgeübten Kraft derart ausgewählt wird, daß, wenn der Querschnitt des Schrottbündels auf den Querschnitt des fertigen Blockes reduziert bzw. verdichtet ist, die einzelnen länglichen ^bfallstücke bzw. Schrottstangen fest mit benachbarten Abfallstücken bzw. Schrottstangen in Verbindung sind, wobei fernerhin die innerhalb des fertigen Blockes vorhandenen Zwischenräume in Längsrichtung des Blockes verlaufen ■und zur Atmosphäre hin offen sind.

Die länglichen Abfallstücke bestehen gewöhnlich aus den nicht verwendbaren Endstücken von stranggepreßten Profilstangen. Die nach dem Zuschneiden in Form von Stangen bestimmter Länge vorliegenden Abfallstücke sollten vorzugsweise einen unregelmäßigen Querschnitt haben, wie es üblicherweise bei Aluminiumprofilstangen typisch ist. Es lassen sich jedoch auch Abfallstücke mit regelmäßigen Querschnittsformen, etwa rund, oval und polygonal, verwenden.

Die Abfallstucke werden gereinigt, und zwar entweder vor oder nach dem Zuschneiden auf die bestimmten Längen, um öl oder andere an dem Abfall bzw. Schrott anhaftende Fremdstoffe zu entfernen. Gewöhnlich findet dieser Reinigungsprozeß nach dem Zuschneiden statt, indem die zugeschnittenen Abfallstücke in ein alkalisches Bad getaucht werden.

Die Preßkraft soll vorzugsweise derart hoch sein, daß die relative Dichte des fertigen Blockes, d.h. das prozentuale Verhältnis von Metall zu Lufteinschlüssen, im Bereich zwischen 70 und 90%, vorzugsweise in der Größenordnung zwischen 80 und 85%, liegt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Preßform zur Bildung eines zum Strangpressen gee^:gneten Blockes aus Abfall- bzw. Schrottstücken von stranggepreßteo Profilstangen;

Fig.2 eine perspektivische Ansicht eines mittels der Preßform gemäß der F i g. 1 hergestellten Blockes;

Fig.3 eine schematische Schnittansicht einer abgewandelten Preßform;

Fig.4 eine schematische Schnittansicht einer weiteren abgewandelten Preßform;

Fig.5 eine schematische Querschnittsansicht eines mit der Preßform gemäß F i g. 3 hergestellten Blockes;

Fig.6 eine schematische Querschniltsansicht eines mit der Preßform gemäß F i g. 4 hergestellten Blockes und

Fig. 7 die Querschnittsform eines unter Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Blockes stranggepreßten neuen Profils.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Verfahren wird der Block mittels einer Form hergestellt bzw. gepreßt, die eine Matrize 1 und eine Patrize 3 umfaßt. Die Matrize 1 ist mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden, im wesentlichen U-förmigen Kanal 2 versehen. Die Patrize 3 ist gleich lang wie die Matrize 1 und hat eine solche Breite, daß sie in den Kanal eingesetzt bzw. eingeschoben werden kann. Die Patrize 3 hai eine halbkreisförmige konkave Unterseite 4. Die Patrize 3 ist mittels eines nicht dargestellten Verstellmechanismus in den Kanal 2 absenkbar, bis zwischen der halbkreisförmigen Unterseite 4 der Patrize 3 und den gegenüberliegenden Wandabschnitten des Kanals 2 der Matrize ein zylindrischer Zwischenraum gebildet ist.

Die von den stranggepreßten Gütern anfallenden Abfälle werden auf eine Länge zugeschnitten, die gleich oder geringfügig kurzer ist als die Länge des Kanals 2 der Preßform. Die Länge der Abfallstücke sollte im wesentlichen gleich oder kürzer sein als die Länge des Vorlagebehälters der Strangpreßmaschine, in der die gebildeten Blöcke verarbeitet werden sollen. Die in Form von Stangen vorliegenden zugeschnittenen Abfallstücke 5 werden zu einem Abfall- bzw. Schrottbündel zusammengefaßt derart, daß die Längsachsen der einzelnen Schrott- bzw. Abfallstangen im wesentlichen parallel zur Längsachse des Kanals 2 vei laufen.

Bevor die länglichen Abfallstücke 5 in dem Kanal 2 zu einem Bündel zusammengefaßt werden, worden in den Kanal 2 in der in F i g. 1 dargestellten Weise in Abstand voneinander Metallbänder bzw. Metalldrähte 7 eingelegt. Die Bänder oder Dräb'e 7 bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Abfall- bzw. Schrottstücke. Die Bänder ('der Drähte 7 sind so in den Kanal 2 eingelegt, daß sie in¹ wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Bünde¹'· * ··.· aufen. Die Metallbänder bzw. -drähte 7 sind vor<ul;sweise langer als die Umfangslänge der späteren· fertigen Blöcke, so daß die gebildeten Blöcke mittels der Bänder oder Drähte 7 gebündelt und zusamrr'engehftlten werden können. Es besteht jedoch die Möglichkeit, die Abfall- bzw. Schrottstücke auch ohne die Metallbänder oder -drähte 7 direkt in dem Kanal 2 zu Einern Bündel zusammenzufassen.

Nach Einlegen der Schrott- oder Abfallstücke 5 in den Kanal wird die Patrize 3 abgesenkt, um das Abfall- bzw. Schrottbündel zu einem zylindrischen Block zusammenzupressen. Wenn die Patrize 3 in eine vorgegebene unterste Stellung abgesenkt wird, werden die einzelnen Abfall- bzw. Schrottstücke in einen derart engen Kontakt mit benachbarten Stangen gebracht, daß sie nicht mehr in einfacher Weise voneinander getrennt werden können. Da die Abfälle typischer stranggepreßter Güter relativ komplizierte unregelmäßige Querschnitte haben, werden die Abfallstücke 5 so zusammengepreßt, daß sie mit den benachbarten Abfallstücken an extrem unterschiedlichen Teilen in Kontakt kommen. So kann beispielsweise ein vorstehender Abschnitt eines Abfallstückes in eine Nut bzw. Ausnehmung eines benachbarten Abfallstückes eingedrückt werden, oder Abfallstücke mit mehreren Ausnehmungen werden im Bereich jeder dieser Ausnehmung zusammengepreßt bzw. miteinander vereinigt Die Abfallstücke 5 können somit in Abhängigkeit von dem vor der Patrize 3 ausgeübten Preßdruck innerhalb des gesamten Blockes dauerhaft miteinander vereinigt bzw. verbunden werden. Das Abfall- bzw. Schrottbündel wird jedoch nicht zu einem vollständig kompakten Körper zusammengepreßt, so daß zwischen den Abfallstücken Zwischenräume verbleiben, die sich im wesentlichen in Längsrichtung des Bündels bzw. des fertigen Blockes 6 erstrecken. Die in Längsrichtung verlaufenden Zwischenräume enden an den Stirnseiten des Bündels 5.

Nach dem Zusammenpressen der einzelnen Schrottbzw. Abfallstücke wird die Patrize 3 wieder in ihre Ausgangsposition angehoben und das zu einem Block verdichtete Abfallbündel wird aus der Matrize herausgenommen. Die Metallbänder 7 (Fig. 2) werden dann um den Block 6 herumgelegt und zusammengefügt.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform hat die Patrize 3 eine flache Unterseite. Der mittels der Preßformteile 1 und 3 gebildete Block hat demzufolge einen halbkreisförmigen Querschnitt. Zv ei dieser halbkreisförmigen Blockabschnitte 6a und 6b werden mittels Befestigungsbänder 7 (Fig. 5) zusammengefaßt bzw. zusammengefügt, um sie in einer solchen Reiativposition zueinander zu fixieren, daß diese beiden Blockabschnitte einen einzigen zylindrischen Block ergeben. Dieser zylindrische Block kann anschließend mittels einer Strangpresse stranggepreßt bzw. extrudiert werden. Bei der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform ist die Unterseite der Patrize 3 leicht konvex gekrümmt. Die mittels einer derartigen Patrize 3 gepreßten Blockabschnitte haben einen im wesentlichen halbmondförmigen Querschnitt. Zwei dieser halbmondförmigen Blockabschnitte 6a und 6t werden mittels Metallbändern 7 (Fig. 6) zusammengefügt, um sie in ihrer Relativposition zu fixieren, und der auf diese Weise gebildete Block kann anschließend stranggepreßt bzw. extrudiert werden. Bei den gemäß den Fig. 3 und 4 hergestellten halbkreis- oder halbmondförmigen Blockabschnitten 6a und 6b sind die einzelnen Abfall- bzw. Schrottstücke 5 fest miteinander vereinigt, wobei sich in Längsrichtung verlaufende Zwischenräume ausbilden.

Es versteht sich, daß die oben an Hand der Figuren beschriebenen Verfahrensweisen in verschiedenfacher V/eise modifiziert werden können. So kann die Matrize einen flachen Boden aufweisen, während die Patrize mit einer halbkreisförmigen Unterseite versehen ist. Der Querschnitt der gepreßten Blöcke braucht nicht rund zu sein, sondern kann jede andere für das anschließende

Strangpressen geeignete F^?orm haben, beispielsweise quadratisch, oval od. dgl.

Es ergibt sich aus der obigen Beschreibung, daß für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine Ausrüstungen zum Zerkleinern der Metallabfälle zu Metallspänen oder zum Schmelzen der Metallabfälle benötigt werden. Es ist daher möglich, sowohl die Anlagekosten als auch die Menge der für die Aufarbeitung notwendigen Energie zu reduzieren.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Blöcke lassen sich vorzugsweise in der folgenden Weise strangpressen:

Die Blöcke werden mit oder ohne die Metallbänder 7 erhitzt und dann in den Aufnehmer einer Strangpresse gegeben. Die in den in Längsrichtung verlaufenden Zwischenräumen befindliche Luft wird evakuiert, und die Blöcke werden innerhalb des Aufnehmers gegen die Umgebungsluft isoliert. Das Evakuieren des Aufnehmers erfolgt mittels einer Vakuum-Evakuierungsanlage, die an den Aufnehmer angeschlossen ist, um die Luft aus den Zwischenräumen innerhalb des Blockes abzusaugen. Da sich die Zwischenräume in Längsrichtung des einzelnen Blockes erstrecken, kann die Luft leicht aus diesen Zwischenräumen evakuiert werden und bleibt nicht innerhalb des Blockes eingeschlossen, so daß der mittels der Strangpresse zu verarbeitende Block im wesentlichen keine Lufteinschlüsse mehr enthält. Die erhaltenen stranggepreßten Güter aus den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Blöcken haben im wesentlichen keine Oberflächendefekte, die aus Lufteinschlüssen innerhalb des Blockes resultieren können. Falls einige wenige Oberflächendefekte auftreten, insbesondere am hinteren Ende der stranggepreßten Güter, hängt dieses von der Dichte bzw. dem Verdichtungsgrad der Blöcke und den Evakuierungsbedingungen ab.

Die mechanischen Eigenschaften von Gütern, die aus nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufbereiteten Abfällen bzw. Schrotteilen stranggepreßt worden sind, sind nicht geringer als bei Gütern, die aus gegossenen Blöcken stranggepreßt sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Beispiels beschrieben.

Beispiel

Abfall- bzw. Schrottstücke von stranggepreßten Profilen einer Aluminiumlegierung wurden unter Verwendung der in Fi g. 1 dargestellten Form aufbereitet. Es wurden 50 Abfallstücke auf eine Länge von 350 mm zugeschnitten. Die zugeschnittenen Stücke mit einem Gesamtgewicht von 18 kg wurden in eine Lösung

von 5% NaOH getaucht. Die Abfall- bzw. Schrottstücke wurden dann zur Bildung eines Bündels mit einer Länge von 350 mm in den Kanal der Matrize gegeben. Anschließend wurde die Patrize mit einer Preßkraft von 200 t in den Kanal 2 abgesenkt, bis ein Bündel mit einem zylindrischen Körper von 178 mm Durchmesser erhalten wurde. Die relative spezifische Dichte betrug 83%.

Das Strangpressen erfolgte unter den folgenden Bedingungen. Die Blöcke wurden auf eine Temperatur von 500°C vorerhitzt; die Temperatur des Block-Aufnehmers der Strangpresse betrug 400°C; der Aufnehmer hatte eine Länge von 730 mm und es waren vier Austrittsöffnungen vorhanden; die Strangpreß- bzw. Extrusionskraft betrug 180 t, das Vakuum im Vorlagebehalter lag bei 50 Torr, und der Querschnitt des stranggepreßten Profils ist in Fig. 7 dargeslelli. im Verlauf dieses Slrangpreßvorganges wurden Profilstangen mit einer Länge von 28 m erzeugt.
Verschiedene Probestücke der stranggepreßten Profilstangen wurden anodisch mit einem Farbüberzug versehen. Die Oberflächenqualitäten der erhaltenen Profile waren nicht geringer als bei Profilstücken, die unter Verwendung gegossener Metallblöcke hergestellt worden sind.

2^r> Die stranggepreßten Profilstangen wurden mit dem bloßen Auge auf an ihren Oberflächen vorhandenen Luftblasen bzw. Defekte untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, daß die vordere Stirnseite und die Seitenflächen jeder Profilslange vollständig frei von

ι» Poren größer als 1 mm waren, mit Ausnahme einer Seitenfläche im hinteren Abschnitt der Profilstange, und zwar in Strangpreßrichtung gesehen. Diese Seitenfläche, die etwa, ausgehend vom hinteren Ende jeder Stange, 10 m bedeckte, enthielt 2 oder 3 Poren, die

S5 größer als 1 mm waren. Die hintere Stirnseite wies im Durchschnitt sechs Luftblasen oder Poren auf.

Ein Probestück der Profilstangen wurden mit einer geeigneten Lösung behandelt und vergütet bzw. veredelt. Dieses Probestück wurde einer mechanischen

■ίο Untersuchung unterworfen, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden:

Zugfestigkeit
Streckgrenze bei 0,2%
Dehnung

20.8 kg/mm³
18.3 kg/mm³
8,1%.

Diese Werte entsprechen den Werten des JlS-Slan-

dards. gemäß dem die Zugfestigkeit nicht unter

15,0 kg/mm², die Streckgrenze bei 0,2% nicht weniger

als 11,0 kg/mm² und die Dehnung nicht unter 8% liegen sollen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines zum Strangpressen geeigneten Blockes durch Zusammenpressen von Abfällen stranggepreßter Profile, d a durch gekennzeichnet, daß man den Block (6; 6a, Sb) aus länglichen, parallel zueinander verlaufenden, im wesentlichen auf Blocklänge zugeschnittenen Abfallstücken (5) durch eine senkrecht zur Blockachse wirkende Kraft zusammenpreßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um einen Block (5) vor dem Pressen Metallbänder oder -drähte (7) teilweise herumgelegt werden, die nach dem Pressen zusammengespannt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei Teilblöcke (6a, 6b) herstellt, deren Querschnitt jeweils der Hälfte des Querschnittes des strangzupressenden Blockes entspricht.