DE2640746A1

DE2640746A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen extrusion

Info

Publication number: DE2640746A1
Application number: DE19762640746
Authority: DE
Inventors: Jun Francis Joseph Fuchs
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1975-09-12
Filing date: 1976-09-10
Publication date: 1977-03-17
Also published as: CA1034536A; BE845979A; NO146229B; JPS5432751B2; GR61614B; IE44536L; AU499513B2; IT1069662B; ES451401A1; NO146229C; CS212775B2; TR18956A; DK410376A; IL50445A; NL168728B; ATA674876A; PT65577A; JPS5236548A; PH16476A; CH622973A5

Description

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen

Extrusion

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verformung eines Werkstückes, und zwar speziell zur kontinuierlichen Extrusion eines endlosen Stranges oder einer endlosen Stange zur Erzeugung eines Endlosproduktes, also eines Produktes mit nicht bestimmter Längenabmessung.

Verfahren und Vorrichtungen zur mehr oder weniger kontinuierlichen Verformung eines Werkstückes in der Form eines Stranges oder einer Stange sind vielfach bekannt, so beispielsweise aus den US-PSen 2 642 280, 2 696 907, 2 736 425, 3 113 676, 3 415 088, 3 417 589, 3 423 983, 3 434 320, 3 440 849, 3 449 935, 3 526 115 und 3 765 216 sowie der SU-PS (Erfinderschein) 176 (1966).

In den eigenen US-PSen 3 667 267 bzw. US-Re-PS 28 373, 3 731 509, 3 738 138 und 3 738 145 des Erfinders ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen ständigen Extrusion eines Stranges oder einer Stange unbestimmter Länge erläutert, wobei die viskose Zugkraft von viskosen Flüssigkeitskreisläufen benutzt wird, die in Abschnitten entlang der Oberfläche der Stange strömen und so Spannungen in der Stange aufbauen und die Stange durch eine Extrusionsmatrize fördern.

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Aus der eigenen US-PS 3 696 652 des Erfinders ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Extrusion eines Stranges oder einer Stange unbestimmter Länge bekannt, wobei eine erste, an die Oberfläche der Stange anlegbare Spannbacke und ein die Stange aufnehmendes und verformendes Verformungsmittel gegeneinander und gegen eine stationäre zweite Spannbacke bewegbar sind, die an der Oberfläche der Stange anliegt, um so eine gewünschte Relativgeschwindig— keit zwischen der Stange und dem Verformungsinittel zu erzielen.

Aus der weiteren eigenen US-PS 3 740 985 bzw. US-Re-PS 28 des Erfinders ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen ständigen Extrusion eines Stranges oder einer Stange unbestimmter Länge mittels eines Verformungsmittels bekannt, wobei mehrere Züge von Greif element en an der Oberfläche der Stange angreifen und diese durch das Verformungsmittel fördern, wobei in der Stange ausgehend von einer Stelle in Förderrichtung vor dem Verformungsmittel bis zum Verformungsmittel Spannungen aufgebaut werden. Von diesem Konzept geht die vorliegende Erfindung im wesentlichen aus und schafft einen weitere/i Entwicklung schritt auf iam Gebiet d:-r Strsngextrusion.

Hauptaufgabe der Erfindung besteht somit in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Verformung eines langgestreckten Werkstückes unbestimmter Länge zur Erzeugung eines langgestreckten Produktes unbestimmter Länge, wie beispielsweise für die Extrusion einer Stange unbestimmter Länge in Endlosdrähte.

Im Prinzip ist erfindungsgemäß eine Anzahl von Zügen von. Greifelementen vorgesehen, die in einer entsprechenden Anzahl von Endlosbahnen bewegt werden, so daß die Greifelemente in entsprechenden Abschnitten der Endlosbahnen zur Bildung einer beweglichen Kammer zusammenlaufen, die einen Abschnitt eines

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Werkstückes unbestimmter Länge umgibt, und das Werkstück zu einem Verformungsmittel fördern. Hierbei kann eine Einrichtung zur Beaufschlagung oder Erfassung der Greifelemente, in zwei benachbarten Greifelementzügen mit einem gemeinsamen Antrieb vorgesehen sein, so beispielsweise mit einem gemeinsamen Antriebsgetriebe, welches gleichzeitig in Zahnreihen auf benachbarten Greifelementen eingreift, so daß die Greifelemente als Einheit ohne die Möglichkeit relativer Bewegungen angetrieben werden. Weiterhin kann eine Anzahl von endlosen Riemen vorgesehen sein, die jeweils einem der Greifelementzüge zugeordnet sind und zusammen mit den Greifelementen in Richtung auf das Verformungsmittel gefördert werden, wobei die Riemen von einer Anzahl von stationären Druckplatten Druck auf die vorbeilaufenden Greifelemente ausüben können. Weiterhin kann eine Anzahl von Führungselementen vorgesehen sein, welche sich entlang des Förderweges der bewegten Greifelemente erstrecken und gleichzeitig Abschnitte zweier benachbarter Greifelemente beaufschlagen, um die so beaufschlagten oder abgestützten Greifelemente während ihrer Bewegung zu führen.

Im einzelnen werden vier Züge von Greifelementquadranten kontinuierlich in \j.or endlosen 2ahnen bewegt und treffen sich entlang eines den vier Bahnen gemeinsamen Abschnittes des Förderweges, wo sie eine Folge von zur Mitte hin offenen Greifelementen bilden, welche sich, kontinuierlich in Richtung auf eine im gemeinsamen Bewegungsweg liegende Extrusionsmatrize bewegen. Die Greifelementquadranten werden durch Ritzel angetrieben, von denen jedes gleichzeitig in Zahnreihen an Greifelementquadranten in benachbarten Zügen eingreift, um die Quadranten gegeneinander zu verriegeln und jegliche Relatibewegungen der Quadranten in Förderrichtung zu vermeiden. Vier Führungselemente erstrecken sich entlang der Bahnen der Greifelemente und beaufschlagen gleichzeitig Abschnitte zweier benachbarter Greifelementquadrante, um die so beaufschlagten oder unterstützten Quadranten während ihrer Vorwärtsbewegung in Richtung auf die Matrize zu führen. Vier endlose Riemen laufen zusammen

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mit den Greifelementen in Richtung auf die Matrize und dienen zur übertragung von Druck von vier stationären Druckplatten auf die sich bewegenden Greifelemente.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den Ansprüchen.
Es zeigt

Fig. 1 eine isometrische Gesamtdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kontinuierlichen Extrusion einer Stange zur Erzeugung von Draht, wobei zur besseren Sichtbarmachung Teile weggebrochen sind,

Fig. 2 eine schematisch vereinfachte Teilansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 vom linken Ende, der Austrittsseite, her gesehen,

Fig. 3 eine perspektivische schematische Ansicht zur Veranschaulichung der Bewegungsbahnen der vier Greifelementquadranten und der Riemen relativ zur Stange und zur Extrus ionsmatriz e,

Flg. A eine teilweise geschrittene und teilweise schematised vereinfachte Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei verschiedene Teile, wie beispielsweise die Antriebsritzel, zur Verbesserung der Übersichtlichkeit weggelassen sind,

Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt durch einen Teil der Vorri chtung,

Fig. 6 eine vergrößerte isometrische Teilansicht zur Veranschaulichung der die Stange umgebenden und beaufschlagenden Greifelementquadranten, von Abschnitten der Druckplatten und der an den Außenoberflächen der Greifelementquadrant en liegenden Riemen, der Matrize und deren Düsenrohr, wobei die Darstellung um 45° gegenüber Fig. 1 gedreht ist, um bestimmte Einzelheiten klarer hervortreten zu lassen,

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Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Kalibrier- und Einwachseinrichtung am rechten Ende, dem Eintrittsende, der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Innenfläche einer Druckplatte mit den daran vorgesehenen Dichtungen,

Fig. 9; eine Draufsicht auf die Außenoberfläche der Druckplatte gemäß Fig. 8 mit den dort vorgesehenen Kühlkanälen,

Fig. 10 einen Querschnitt durch die Druckplatte gemäß Linie" 1Ό-Τ0 in Fig. 9 und

Fig. 11 einen Querschnitt durch eine alternarive Ausführung der Druckplatte. . .

Die in Fig. T insgesamt veranschaurichte Vorrichtung 10 kann zur kontinuierlichen dauernden Extrusion eines langgestreckten Werkstückes von unbestimmter, also unbegrenzter Länge wie etwa einer Stange. 11-zur. Bildung eines langgestreckten Produktes ebenfalls von unbestimmter und unbegrenzter Länge, wie eines Drahtes 12, verwendet werden.

Wie sich ergänzend zu Fig. 1 insbesondere aus den Fig. 3 bis 6 ergibt, weist die Extrusionsvorrichtung 10 vier Gruppen oder Züge von Greife!ementquadranten 13 auf. Die Greifelementquadrant en jedes Zuges können durch eine Anzahl von Ritzel 14 in einer Endlosbahn 16 angetrieben werden, die teilweise durch einen geraden Längenabschnitt 17 und durch gebogene Führungsabschnitte 18 gebildi \vird. Die Bahnen der vier Züge der Greifelementquadranten 1 3 laufen um die Stange 11 zusammen, die aus einer Kalibrier- und Einwachsanordnung 19 (vgl* Fig. 4) am eintrittsseitigen Ende 20 der Vorrichtung 10 austritt,

so daß aufeinanderfolgende Satze von vier Greifelementquadranten 13, und zwar einem Quadranten von jedem Zug, zur Bildung einer Folge von Greifelementen 24 (vgl. Fig. 3 und6)

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zusammenarbeiten, welche aufeinanderfolgende Abschnitte der Oberfläche der eingewachsten Stange umgeben. Die Greifelemente 21 dienen in der weiter unten noch näher erläuterten Weise zur Förderung der eingewachsten Stange 11 in einer X-Richtung durch eine Extrusionsmatrize 22 mit einem Düsenrohr 23, wobei der durch die Extrusion gebildete Draht 1 2 am Austrittsende der Vorrichtung 10 austritt. Die zusammenarbeitenden Greif- . element quadrant en 13 laufen in Förderrichtung hinter der Extrusionsmatrize 22 wieder auseinander und werden entlang, der zugehörigen Endlosbahnen 16 gefördert. Die Aufeinanderfolge der Greifelemente 21 zwischen der Eintrittsseite 20 und der Austrittsseite 24 bildet eine kontinuierliche bewegte Druckkammer die im Ergebnis eine mit dem Längenabschnitt der Stange 11 in der Vorrichtung bewegte Endloswand aufweist.

Die Vorrichtung 10 soll nachfolgend insbesondere anhand der Fig· 1» 5 und 6 näher erläutert werden. Es ist ein Block 26 mit einer im wesentlichen quadratischen mittleren Öffnung 27 vorgesehen, welche sich in Längsrichtung des Blockes 26, also in X-Richtung, von dem Eintrittsende 20 zum Aus trittsende 24 der Vorrichtung erstreckt. Die Öffnung 27 ist über den.größten Teil ihrer Länge durch zw^i ebene, parallele, eiuardftr gegenüberliegende Wände 28 und zwei ebene, parallele, einander gegenüberliegende Wände 29 begrenzt.

Vier Hydraulikantriebe 31, die vorzugsweise zu einem einheitlichen Antrieb von einer gemeinsamen, nicht näher dargestellten Druckmittelquelle aus zusammengeschaltet sind, sind am Block 26 in einer gemeinsamen, senkrecht zur X-Richtung liegenden Ebene in der Nachbarschaft des Eintrittsendes 20 der Vorrichtung 10 gelagert. Eine Anzahl zusätzlicher Sätze von jeweils vier Hydraulikantrieben, z.B. der Antriebe 32, 33 und 34, die ebenfalls für einen einheitlichen Antrieb von einer gemeinsamen, nicht näher dargestellten Druckmittelquelle aus zusammengeschaltet sind, sind am Block 26 in parallelen, je

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zur X-Richtung senkrechten Ebene in der Nachbarschaft der Antriebe 31 gelagert. Vier weitere Hydraulikantriebe 35, die vorzugsweise ebenfalls als Einheit von einer gemeinsamen, nicht näher dargestellten Druckmittelquelle aus angetrieben werden, sind am Block 26 in einer gemeinsamen, senkrecht zur X-Richtung liegenden Ebene in der Nachbarschaft des Austrittsendes 24 der Vorrichtung gelagert. Die Hydraulikantriebe 31, 32, 33, 34 und 35 arbeiten vorzugsweise umkehrbar, so daß sie im Bedarfsfälle als Pumpen benutzt werden können. Jeder Hydraulikantrieb 31, 32, 33, 34 oder 35 weist eine Ausgangswelle 36 (vgl. Fig. 5) auf, die drehbar in Lagern 37 in einer Bohrung 38 des Blocks 28 gelagert sind. Jede Welle 36 trägt, ein Ritzel 14, dessen Zähne sich in die mittlere Öffnung 27 im Stoßbereich zwischen zwei benachbarten Wänden 28 und 29 erstrecken.

Wie aus den Fig. 3, 5 und 6 ersichtlich ist, ist jeder Greifelementquadrant 13 im wesentlichen prismenförmig ausgebildet, wobei die Querschnittsform in einer senkrecht zur X—Richtung liegenden Y-Z-Ebene im wesentlichen ein rechtwinkliges gleichschenkliges Dreieck mit den beiden gleichen Seiten 41 und 42 und der Grunaseite 43 biluet. Jedes Greif element 2. ι vii'd durch vier solcher Greifelementquadranten 13, nämlich je einen aus einem der Züge gebildet, wobei die Greifelementquadranten entlang ihrer Seiten 41 und 42 aneinandergelegt sind. Wenn die vier Greifelementquadranten 13 so zur Bildung eines Greifelementes 21 zusammengeführt sind, so erstreckt sich eine Öffnung 44 durch die Mittelachse des Greifelementes senkrecht zur Y-Z-Ebene in dem Bereich, in dem die rechten Winkel der vier zusammengeführten gleichschenkligen Dreiecke aneimnderliegen. Die Größe und Form der mittleren Öffnung 44 ist eng der Größe und der Form der eingewachsten Stange 11 angepaßt. .

Vorzugsweise ist an jedem Greifelementquadranten 13 in dem

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die mittlere Öffnung 44 umgebenden Bereich eine Druckfläche vorgesehen. Diese Druckflächei 45ergeben eine innige Berührung zwischen benachbarten Greifelementen 21 um die eingewachste Stange 11 herum und bilden eine Berührungsfläche von begrenzter Größe, so daß jegliche Hochdruckflüssigkeit, die in die seitlichen Berührungsflächen eindringt, nur eine begrenzte Kraft in Richtung auf eine Trennung benachbarter Greifelemente in der X-Richtung aufbringen kann.

Entlang benachbarter Ecken der Greifelementquadranten 13, die nicht an der mittleren Öffnung 44 liegen, also entlang der Ecken, wo eine der Seiten 41 oder 42 an die Grundseite 43 des gleichschenkligen Dreieckes anschließt, ist eine sich senkrecht zur Y-Z-Ebene erstreckende Reihe von Zähnen 46 vorgesehen. Die quer zur Förderrichtung gemessene Breite jedes Zahnes 46 entspricht etwa der halben Breite der Zähne der Ritzel 14. Wie in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht ist, ist die Anordnung dabei so getroffen, daß die Reihe der Zähne 46 entlang einer Seite 41 eines Greifeiernentquadranten 13 und die Reihe der Zähne 46 entlang der benachbarten Seite 42 des benachbarten Greifelementquadranten 13 Seite an Seite liegen. Die Zähne 46 an benachbarten Ecken zweier benachbarter Greifelementquadranten 13 werden somit gleichzeitig durch ein gemeinsames Ritzel 14 beaufschlagt und als Einheit angetrieben, so daß das Ritzel zur Verriegelung der Quadranten gegeneinander während ihrer Förderung durch die Öffnung 27 im Block 26 dient, um zu vermeiden, daß irgendwelche Relativbewegungen der Greifelementquadranten 13 in der X-Richtung auftreten. Zusätzliche Hydraulikantriebe und Ritzel können zum Antrieb der vier Züge von Greifelementquadranten 1 3 entlang der geraden Längenabschnitte 17 und/oder der gebogenen Abschnitts außerhalb des Blockes 26 eingesetzt werden, während in den geraden Längenabschnitten 17 der Bahn geeignete Schaber oder Abstreifer zur Entfettung oder Entwachsung der Greifelementquadranten vorgesehen sein können.

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Vier vorzugsweise quadratfö^rmi ge Öffnungen 47 erstrecken sieh durch jedes Greifelement 21 senkrecht zur Y-Z-Ebene an geringfügig radial von den Zähnen 46 aus nach, innen in Richtung auf die mittlere Öffnung 44 liegenden Stellen. Jede.quadratförmige Öffnung 4? ist durch, zwei einander zugewandte V-förmige Nuten.in einer Seite eines Paares benachbarter Seiten 41 und 42 benachbarter Greifelementquadranten gebildet. Die quadratförmigen Öffnungen 47 sind so dimensioniert, daß sie eng den Außenabmessungen von vier Führungselementen 48 angepaßt sind, welche sich in X-Richtung durch die öffnung im Block-26 zwischen dem Eintrittsende 20 und dem Austrittsende. 24 der Vorrichtung.10 erstrecken, so daß eine präzise Ausrichtung und Positionierung, der Greif elemente 21 während ihres Durchlaufes durch die Öffnung 27mittels der Pührungsrelemente 48 gewährleistet ist. Zusätzliche Führungselemente (vgl. Fig. 2.und 4) können mit den geraden Längenabschnitten und den gebogenen Abschnitten 18 der Führungsbahn zusammenarbeiten,, um die einzelnen Greifelementquadranten 13 entlang der Endlosbahnen 16 außerhalb des Blockes.26 anhand der V-förmigen Nuten entlang den Seiten 41 und 42 der Quadrante zu führen., . ■-- ■ ·· - -· ·

Vier Druckplatten. 51 (vgl^ Fig. 6) erstrecken sich entlang der Wände 28 und 29 der Öffnung 27 im Block 26 radial außer-· halb der Greifelementquadranten 13 vom Eintrittsende 20 zum Austrittsende 24 der Vorrichtung 10. Jede Druckplatte 51 erstreckt sich seitlich, quer, über die gesamte Wand 28 oder 29 zwischen-den benachbarten Verbindungsbereichen 39. Eine Anzahl von Kühlkanälen 52 (vgl. Fig. 9) erstreckt sich entlang einer Außenfläche 53 der Druckplatte, in der Nachbarschaft der zugeordneten Wand 28 oder 29 und dient zur Ermöglichung einer Kühlmittelzirkulation aus einer nicht näher dargestellten Kühlmittelquelle« Eine Diehtanordnung 54 (vgl. Fig. 8) ist an einer Innenfläche 56 der Druckplatte vorgesehen.Wie insbesondere aus Fig. 8 ersichtlich ist, weist die Dichtanord-

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nung 54 eine Anzahl von Innendichtungen 57 auf, die durch äußere Dichtungen 58 umgeben sind.

Vier Endlosriemen 59 (vgl. Fig. 3 und 6) erstrecken sich durch die Öffnung 27 im Block 26 entlang den Innenflächen 56 der Druckplatten 51 . Die Endlos riemen bestehen aus einem Werkstoff wie beispielsweise einer Stahllegierung, die hohen Drücken, Temperaturen und Reibungskräften widerstehen kann. Jeder Riemen 59 erstreckt sich in X—Richtung entlang aufeinanderfolgender Grundlinienabschnitte 43 eines Zuges der Greifelementquadranten 1 3 und überdeckt vorzugsweise im wesentlichen die gesamte Breite zwischen den Zähnen 46 in der Nachbarschaft der Seiten 41 und 42 jedes Quadranten im Zug. Die Anordnung ist so getroffen, daß vier Riemen 59 durch R eibungs mitnähme angetrieben werden, wenn die Greifelementquadranten 13, von denen jeder in einer Endlosbahn umläuft, im wesentlichen einer der vier Endlosbahnen 16 der Greif element quadrante 13 folgen,wobei jedoch außerhalb des Blockes 26 vorzugsweise eine Trennung der Umlaufbahn der Riemen 59 von der Endlos— bahn 16 erfolgt, so daß eine verbesserte Kühlung sowohl der Riemen als auch der Greifelementquadranten erfolgen kann. .. Die endlosen Riemen 59 dienen zur ¥aiterleitung vci Greifoder Spanndruck von den stationären Druckplatten 51 zu den beweglichen Greif element quadrant en 13» wobei <iie Riemen sich zusammen mit den Quadranten durch den Block 26 bewegen. Die Riemen 59 weisen leicht austauschbare Verschleißoberflächen zwischen den Druckplatten und den Greif element quadrant en auf. Eine geeignete Einrichtung zum Einwachsen der Riemen 59 kann an irgendeinem geeigneten Abschnitt der Umlaufbahnen der Riemen, beispielsweise im Bereich des geraden Längenabschnittes 17, angeordnet warden.

Greif- oder Spanndruck kann mittels eines Hochdruckfluids, beispielsweise eines Schmiermittels wie Fett auf die Endlos— riemen aufgebracht werden, wofür das Fluid von einer nicht

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näher dargestellten Quelle über eine Anzahl von Druckmittelkanälen 61 (vgl. Fig. 6) im Block 26 und eine Anzahl von zusätzlichen Druckmittelkanälen 62 (vgl. Fig. 8 und 10) durch die Druckplatten 51 zugeführt werden kann, die mit Dichtanordnungen 54 in Verbindung stehen. Das Kühlmittel und das •Hochdruckfluid können durch bekannte Dichtmittel voneinander getrennt werden. Die Anordnung ist aber vorzugsweise so getroffen, daß.der Fluiddruck vom Eintrittsende 20 der Vorrichtung 10 aus in Richtung auf das Austrittsende 24, also in Förderrichtung der eingewachsten Stange 11, in jedem der aufeinanderfolgenden Druckmittelkanäle 62 und jedem der aufeinanderfolgenden inneren Dichtungen 57 in der X-Richtung anwächst. Die Außendichtungen 58 haben sich als vorteilhaft zur Bildung einer zwischengeschalteten"Druckzone zwischen den inneren Dichtungen 57 und dem Umgebungsbereich der Dichtanordnungen 54 erwiesen, wodurch jegliche Tendenz für eine 'Leckströmung des Hochdruckfluids vermindert wird.

Eine alternative Dichtanordnung ist in Fig. 11 veranschaulicht, die ebenfalls bei der erfindungsgemäßen Dichtvarrichtung eingesetzt werden kann und zusätzliche Dichtanordnungen an den Außenfläcnen 53 dex- Lruckplatxfc.a 5'* aufweise. Innere Kühlkanäle 52' ersetzen dabei die Kühlkanäle 52. Die Anordnung ist so getroffen, daß zusätzliche Dichtungen 58^f an den Außenflächen 53 der Druckplatten 51 größere Flächenbereiche einschließen als die Dichtungen 58 an den Innenflächen 56. Als Folge hiervon werden die Druckplatten radial nach innen in feste Anlage an die Greifelementquadranten 13 gedrückt, wenn Hochdruckfluid in die Druckmittelkanäle 61 und 62 eingelassen wird. Dies führt dazu, daß die Druckplatten 51 ihre Ränder gegen die Ränder der Zähne 56 auf den Greifelementquadranten 13 pressen, so daß jegliche Kipptendenz der Quadranten um die Achse der Stange 11 unterdrückt wird.

Es. ist bekannt, daß viele Metalle und andere Werkstoffe ihre

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Duktilität erhöhen oder ein erhöhtes Formänderungsvermögen ohne Bruch aufweisen, wenn sie unter hohen Druck gesetzt werden. Dieses Phänomen ist bekannt als "Bridgman Effect" und ist in der Veröffentlichung "Large Plastic Flow and Fracture" von P. ¥. Bridgman, veröffentlicht durch McGraw Hill (New York, 1952), erläutert. Die vorliegende Erfindung eignet sich ganz besonders zu einer Extrusion der Stange 11 unter derartig hohen Drücken. Wenn beispielsweise die Stange aus Aluminium besteht, so kann die Vorrichtung 10 so ausgelegt sein, daß der Druck auf die Stange 11 in der Nachbarschaft der Matrize 22 in der Größenordnung von 10500 bar (15OOOO psi) liegt, während bei einer Stange 11 aus Kupfer die Vorrichtung TO so ausgelegt sein kann, daß der Druck auf die Stange 11 in der Nachbarschaft, der Matrize 22 in der Größenordnung von 17500 bar (25OOOO psi) liegt. Diese Drücke liegen weit oberhalb der entsprechenden Fließ- oder Streckgrenzen von Aluminium bzw. Kupfer und erhöhen so die Duktilität oder das Formänderungsvermögen ohne Bruch dieser Werkstoffe. ^: - ^;

In Fig. 7 ist die Kalibrier- und Einwachsanordnung 19 veranschaulicht, die eine Kalibriermatrize 03 in Forderrxciicang vor einer Einwachskammer 64 aufweist. Ein geeignetes, Schubkräfte übertragendes Medium 66 wird kontinuierlich von einer nicht näher dargestellten Quelle in die Kammer 64 eingeführt. Das Schubkräfte übertragende Medium bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollte eine hohe Viskosität und eine hohe Scherfestigkeit aufweisen, eine Schmierung der Matrizen 22 und 63 ermöglichen, die Stange 11 gut benetzen und nur geringe Viskositätsschwankungen gegenüber Druck, Temperatur und Schubzahl aufweisen. Ein solches Medium ist ein viskoses Fluid und Beispiele hierfür sind etwa Bienenwachs oder Polyäthylenwachs. Die Bezeichnung "Wachs" im vorliegenden Zusammenhang dient somit zur Bezeichnung eines derartigen, Schubkräfte übertragenden Mediums.

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Die Kalibrier- und Einwachsanordnung 19 weist weiterhin einen Schaber 67 am Eingang zur Anordnung 19 und einen Abstreifer 68-zur Entfernung von Über schußwachs von der Stange 11 in Förderrichtung hinter der-Einwachskammer 64 sowie zugehörige Gehäuse- und Stützteile auf. Eine Anzahl von Kanälen 69 erstreckt sich durch die Kalibriermatrize 63 von der Einwachskammer aus in eine kleine Eintrittskammer 71, um eine Schmiermittelbeschichtung mit Fachs 66 auf der Stange 11 während der Kalibrierung oder ersten Durchmesserreduktion zu erhalten.

Bei der Durchführung des. erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. _; beim Betrieb der Vorrichtung wird zunächst ein kopfseitiger Längenabschnitt der Stange 11. von vorzugsweise vermindertem Radius zur Erleichterung der Einführung durch die Matrizen. und 63 zunächst von Hand in X-Richtung aus einem nicht näher dargestellten Speicher in die Kalibrier- und Einwachsanordnung 1 9 eingeführt, sodann in die Öffnung 27im Block 26 und dort in den Bereich, in dem die vier Züge der Greif elementquadrant en 13 zur Bildung der Greifelemente 21 zusammenlaufen. Bei dem Durchgang durch die Einwachskammer 64 wird der kopfseitige Längenabschnitt der Stange 11 mit einer Beschichtung aus Wach'* 66 versehen.

der kopfseitige Anfangsabschnitt der Stange ausreichend weit in die mittlere Öffnung 44 zwischen einigen der Greifelemente eingeführt worden. ist:>.so werden die verschiedenen Hydraulikantriebe 31 * 32_r 33, 34 und 35 in. Betrieb gesetzt und drehen die zugeordneten Ritzel 14. Es ist von Vorteil, wenn bestimmte der Hydraulikantriebe, wie etwa die Antriebe 35, reversibel arbeiten, so daß sie als Pumpen arbeiten, um einen ausreichenden Gegendruck in Förderrichtung hinter der Matrize zu erhalten, um die Greif element quadranten 13 jedes Zuges in der X-Richtung aneinander zu drücken und so zu vermeiden, daß Wachs 66 zwischen die Quadranten eindringt. Eine solche Umkehrung der Antriebe 35 kann mit einer Verb indungs schaltung

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der als Pumpe laufenden Antriebe 35 mit bestimmten Antrieben 31, 32, 33 oder 34 verbunden werden, so daß die als Pumpe arbeitenden Antriebe 35 zugeordnete Motore 31, 32, 33 oder 34 antreiben oder im Antrieb unterstützen.

Die vier Züge der Greifelementquadranten 13 werden durch die drehenden Ritzel 14 entlang der Bndlosbahn 16 gefördert, wobei die Greifelemente 21, welche die eingewachste Stange 11 umgeben,, eine Tendenz zum Ergreifen und Ziehen der eingewachsten Stange bei ihrer Bewegung in der X-Richtung aufweisen. Die Greifelemente werden bei ihrer Bewegung durch Zusammenarbeit der Führungselemente 48 und der Wände der Öffnungen 47 geführt. Die Bewegungsgeschwindigkeit der verschiedenen Züge von Greifelementquadranten 13 durch den Block 16 ist durch die Verriegelung gleichförmig gehalten, die durch jedes Ritzel 14 an den Zähnen 46 entlang benachbarten Außenseiten zweier benachbarter Greifelementquadrante erzeugt wird. Auf diese Weise ist jede Relativbewegung der Quadranten innerhalb der Öffnung 27 im Block 26 vermieden.

Wenn jedes neue Element der Stange 11 in X-Richtung auf das • Exiltrittsende 20 der Verrichtung 10 zuläuft, so trifft es zunächst auf den Schaber 67 (vgl. Fig. 7) beim Eintritt in die Kalibrier- und Einwachsanordnung 19. Der Schaber dient zur Entfernung von Oberflächenverschmutzungen wie Staub oder Schmutz von dem einlaufenden Stangenelement. Das Stangenelement erhält dann eine erste Wachsbes^chtung in der kleinen Eintrittskammer 71 und erhält eine erste Querschnittsreduktion beim Durchlauf durch die Kalibriermatrize 63, wird sodann in der Einwachskammer 64 neu eingewachst und erhält schließlich eine Wachsummantelung der gewünschten Dicke durch den Abstreifer 68, wenn das Stangenelement aus der Kalibrier- und Einwachs anordnung 19 austritt und in die mittlere Öffnung 27 im Block 26 eintritt. Die Größe und Form des eingewachsten Elementes der Stange'11 entspricht nun sehr eng der

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Größe und Form der mittleren Öffnung 44, welche sich in X-Richtung durch den Mittelteil der aneinander anliegenden Greifelemente 21 erstreckt.

Das Element der Stange 11 gelangt nun in den Bereich, in dem die vier Züge der Greifelementguadrante^ 13_rzusammenlaufen. Ein Satz-von vier weitergeförderten Quadranten gelangt, dabei in gegenseitige Anlage und bildet ein Greife!ement 21, welches das ,eingewachste Stangenelement umschließt. Die vier Riemen 59 liegen dabei an .den Grundlinien 43 -der vier das Greif element-_;»_:2%, bildenden Greif el ement guadrant.en 1 3 an, werden ,,durch-Reibungsmitnahme mt,-den. Quadranten_: mi t,gef ordert und .dienen, zur,Übertragung:_;- desGxeif- jDder Spanndruckes von den ,vier^. stationären Druckplatten Sicher auf die Quadranten. Schubkräfte ewer den in. .X-Ri chtung auf das Stangenelement üb ertragen;^/SO-cd^^dies es, mi^ Greif el ement , in Richtung auf die Matrizjs- 22 .mitläuft bzw.. mit ge.z^og.en wird. Gleichzeitig wachsen d.j.ie.,durch- die. Greifelementquadranten, .13 aufgebrachten radialen Druckkräfte, mit ..der Weiterbewegung der Greifelemente in X-Richtung an, da in den aufeinanderfolgenden Kanal en -^nd,den., aufeinanderfolgenden., inneren Di chtungen 5 7 doi DichtaiaQriixUniTen 54 der Druckpl3t+-er 5^Λ< zunehi"-»rul höhere Fluid4rüqke ^rrschen. Auf. diese Weise .baut .sich der durch die WaG^bes.qhichtung. auf das ,Stangenelement einwirkende Druck, in·. Horderri chtung vor der..Matriz.e 22 .so stark auf, daß dl^.-,p.uktilitä:t des., Stangenelementes wesentlich erhöht wird,--.wonach das ,St.ang^nelement durch die Matrize .22 geführt wird^n^, ^4rqs,tatischnur^Erzeugung. eines Elementes des"" Drahtes „,^2^-extru^ert^w^rd. Das _rdem sq. erzeugten Draht element zuggp^dne.%e. Grei.-B^.l^^ement 21 läuft in seiner ,Lage um das Drahtelement herum bis zu einer Stelle in Förderrichtung hinter.-derrMatriz^_i22.mit. An dieser Stelle laufen die vier einzelnen,Greifelementquadrante 13 auseinander, wobei jeder seiner eigenen.Endlosbahn 16 zurück zum Eintrittsende 20 der Vorrichtung 10 folgt, wo erneut die Zusammenführung mit den' anderen drei Quadranten erfolgt, um ein weiteres Element der

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einlaufenden Stange 11 aufzunehmen.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist klar, daß für die Extrusion oder sonstige Verformung der Stange oder irgendeines anderen langgestreckten Werkstückes von kreisförmigem oder anderem Querschnitt auch andere Ausführungsformen eingesetzt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So können beispielsweise weniger oder mehr als vier Züge der Greifelementteile verwendet werden, die in Endlosbahnen umlaufen und unter Bildung der Greifelemente zur Förderung des langgestreckten Werkstückes unbestimmter Länge zusammenarbeiten, welches in ein langgestrecktes Produkt unbestimmter Länge verformt werden soll, viele andere Abänderungen liegen im Rahmen der Erfindung.

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Claims

Patentanwalt
Dipl.- log-. Waiter Jackisch. -Ä Οζ fc 1

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^A^ 264074a

9. Sep. 197a

Patentansprüche

Verfahren zur kontinuierlichen Verformung eines langgestreckten Werkstückes Unbestimmter Länge zur Herstellung eines langgestreckten Produktes unbestimmter Länge, bei dem ein Zug von Greifelementen kontinuierlich in einer endlosen Bahn umläuft, die eine erste Station in Förderrichtung vor einem Verformungsmittei und eine zweite Station in Förderrichtung hinter dem Verformungsmittel aufweist, wobei die UmIaufrichtung des Zuges in der Endlosbahn von der ersten Station in Richtung auf die zweite Station ist, bei dem der bewegte Zug der Greifelemente kontinuierlich an der langgestreckten Oberfläche des langgestreckten Werkstückes zwischen der. ersten Station und dem Verformungsmittel angreift um so kontinuierlich Bewegungskraft entlang der langgestreckten Oberfläche des langgestreckten Werkstückes in Richtung auf das Verformungsmittel hin aufzubringen, und bei dem gleichzeitig ein Fluid unter Druck gesetzt wird, um einen Druckgradienten an denjenigen Oberflächen der Greifelemente aufzubringen, die zwischen der ersten Station und dem Verformungsmittel im Abstand von der langgestreckten Oberfläche des langgestreckten "Jsvks aielces liegen, wobei der Druckgradient von der ersten Station an in Richtung auf das Verformungsmittel ansteigt, so daß im langgestreckten Werkstück ein Axialspannungs gradient und ein Normalspannungsgradient, die beide von der ersten Station in Richtung auf das Verformungsmittel ansteigen, erzeugt werden und der Unterschied zwischen dem Axialspannungs gradient und dem Normalspannungsgradient an jeder Stelle zwischen der ersten Station und dem Verformungsmittel nicht die Fließ- oder Streckgrenze des Werkstückmaterials übersteigt, dadurch gekennzeichnet , daß ein endloser Riemen zwischen den von der langgestreckten Oberfläche des langgestreckten Werkstückes abliegenden Oberflächen der Greifelemente und dem unter Druck stehenden Fluid eingesetzt wird, und daß der Riemen kontinuierlich in derselben Richtung wie die Greifelemente in einer

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Af

Endlosbahn bewegt wird, in welcher die erste und die zweite Station liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem eine Mehrzahl von Zügen von Greifelementteilen vorgesehen ist und jeder der Züge in einer der Endlosbahnen angeordnet ist, wobei die erste Station allen Zügen der Greif elementteile gemeinsam und in Förderrichtung vor dem .Verformungsmittel angeordnet ist, und die zweite Station allen Zügen der Greifelementteile gemeinsam, und in Förderrichtung hinter dem. Verformungsmittel angeordnet ist, und wobai die Greifelementteile jedes der Züge zur Bildung einer sich zwischen der ersten Station und der zweiten Station erstreckenden Kammer zusammengeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein eigenes Antriebsglied aus einer Kehrzahl von Antriebsgliedern an den Greifelementteilen jedes benachbarten Paares von Zügen der Greifelementteile angreift und daß alle Antriebsglieder gleichzeitig betätigt werden, so daß der Angriff eines eigenen Antriebsgliedes an den Greifelementteilen jedes benachbarten Paares der GreifelementteiIe eine Bewegung der Züge der Greif elementteile als Einheit und so eine Bewegung der Kammer von der ersten Station am Ver-Jroriiiungsmittex vorbei zur zweiten 3tation

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem benachbarten Paar von Zügen der Greif el ementt eile zwischen der ersten Station und der zweiten Station ein gemeinsames Antriebsglied zum Antrieb beider Züge dieses benachbarten Zugpaares als Einheit angreift.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsames Antriebsglied an jedem benachbarten Paar von Zügen der Greifelementteile zwischen der ersten Station und dem Verformungsmittel angreift.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeich-

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net, daß das gemeinsame Antriebsglied an jedem benachbarten Paar von Zügen der Greifelementteile zwischen dem Verformungsmittel und der zweiten Station angreift.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekenn— ■ zeichnet, daß eine Mehrzahl von langgestreckten, sich zwischen der ersten Station und der zweiten Station erstreckenden Führungselementen vorgesehen ist und daß jedes der langgestreckten Führungselemente an Abschnitten der Greifelementteile in jeweils zwei benachbarten Zügen der Greifelementteile derart angreift, daß die langgestreckten Führungselemente die Zuordnung der Greifelementteile bei der Bewegung zwischen der ersten Station und der zweiten Station aufrechterhalten. '

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes

teil
Greifelement/ der Mehrzahl der Züge der Greifelementteile an

. seinem Umfang wenigstens.einen Vertiefungsbereich zum Angriff an einem der langgestreckten Führungselemente zur Führung während der Bewegung zwischen der ersten Station und der zweiten Station aufweist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von endlosen Riemen, von denen jeder einem anderen Zug der Greifelementteile zugeordnet ist, mit den zwischen der ersten Station und der zweiten Station geförderten Zügen der Greifelementteile mitgefördert wird, wobei jeder endlose Riemen an den Greifelementteilen des zugeordneten Zuges entlang deren von der endlosen mittleren offenen Kammer abgelegenen Oberflächen anliegt, und daß auf die endlosen Riemen so viel Druck aufgebracht und durch die endlosen Riemen den Greifelementteilen mitgeteilt wird, daß in dem mitbewegten langgestreckten Werkstück ein von der ersten Station zum Verformungsmittel hin ansteigender Druckspannungs-' gradient erzeugt wird.

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9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Verformungsmittel, mit einer Mehrzahl von Zügen von Greifelementteilen, die in jedem der sich bewegenden Züge so ausgebildet sind, daß sie zur Bildung einer mittleren offenen, sich zwischen der ersten Station und der zweiten Station erstreckenden und bewegenden Kammer zusammenwirken, wobei die sich bewegende Kammer in ihrer mittleren Öffnung das langgestreckte Werkstück aufnimmt und so ausgebildet ist, daß sie kontinuierlich auf die Oberfläche des langgestreckten Werkstückes zur kontinuierlichen Aufbringung einer Bewegungskraft auf die Oberfläche des langgestreckten Werkstückes in Richtung auf das Verformungsmittel zur kontinuierlichen Vorwärtsbewegung des langgestreckten Werkstückes zum Verformungsmittel und zur Erzeugung des langgestreckten Produktes einwirkt, und mit einer Mehrzahl von ersten Einrichtungen, die zur Erzeugung einer Endlosbahn des Zuges der Greifelementteile je einem der Züge der Greifelementteile zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von zweiten Einrichtungen (14) vorgesehen ist, von denen jede an einem benachbarten Paar der Züge zur Bewegung jedes benachbarten Paares der Züge von Greifelementteilen (13) i:': der ziijeorc^iet^rt Srtdlosbahr. vorbei an einer er·=ten Station in Förderrichtung vor dem Verformungsmittel in Richtung auf eine zweite Station in Förderrichtung hinter dem Verformungsmittel angreift, wobei die erste Station, die zweite Station und der Bereich zwischen den beiden Stationen allen endlosen Bahnen gemeinsam ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zweiten Einrichtungen (14) gemeinsame Antriebsmittel aufweist, die an benachbarten Umfangsflächen zweier benachbarter Züge der Greifelementteile (13) zum gemeinsamen Antrieb der beiden benachbarten Züge der Greifelementteile angreifen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Züge der Greifelementteile (13) eine Reihe von Zähnen (46)

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entlang wenigstens eines Umfangsbereiches des Zuges der Greifelementteile aufweist und daß der gemeinsame Antrieb Zahnräder (14) zum gleichzeitigen Eingriff in die Zähne entlang benachbarter Umfangsbereiche zweier benachbarter Züge der Greifelementteile aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von dritten Einrichtungen (48) vorgesehen ist, die sich wenigstens über einen Teil des Abstandes zwischen der ersten Station und der zweiten Station erstrecken und gleichzeitig an Abschnitten von Greifelementteilen (13) in je zwei benachbarten Zügen von Greifelementteilen angreifen, um die Greif elementteile während der Bewegung zwischen der ersten Station und der zweiten Station zu führen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12y dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehr zahl von Endlosriemen (59) vorgesehen ist, von denen jeder einem anderen Zug der Greifelementteile (13) zugeordnet und so angeordnet ist, daß er mit dem zugeordneten Zug der Greif elementteile von der ersten Station zur zweiten Station mitläuft und dabei an den Greifelementteilen des zugeordneten Zuges entlang der von der endlosem■mittleren offenen Kammer abliegenden Oberflächen angreift, und daß eine vierte Einrichtung (51» 54) zur Aufbringung eines solchen Druckes auf den Endlosriemen und durch den Endlosriemen auf die Greifelementteile vorgesehen ist, der einen von der ersten Station in Richtung auf das Verformungsmittel (22) hin ansteigenden Druckspannungsgradienten im langgestreckten Werkstück (11) erzeugt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von fünften Einrichtungen vorgesehen ist, welche sich entlang wenigstens eines Teiles des Abstandes zwischen der ersten Station und der zweiten Station erstrecken und dabei gleichzeitig an Abschnitten von Greifelementteilen (13) in jedem zweier benachbarter Züge der Greif--

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element teile angreifen, um die Greifelementteile während der Bewegung von der ersten Station zur zweiten Station zuführen»

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Einrichtung eine Mehrzahl von Druckmittelkanälen (61, 62) aufweist, die mit einer Oberfläche jedes der endlosen Riemen (59) an der dem zugeordneten Greifeiementteil (1 3) abgewandten Seite an einer Mehrzahl von im Abstand voneinander liegenden Stellen zwischen der ersten Station und der zweiten Station zur Aufbringung von unter Druck stehendem Fluid auf jede der im Abstand voneinander liegenden Stellen in Verbindung stehen, und daß eine Mehrzahl von feststehenden Dichtungen (58) vorgesehen ist, welche eine Mehrzahl der im Abstand voneinander liegenden Stellen entlang des daran anliegenden Endlosriemens umgibt und so bei der Bewegung des Endlosriemens entlang der Dichtung ein Ausströmen von unter Druck stehendem Fluid um die Dichtung herum verhindert.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Dichtungen (58) eine äußere Dichtung ist und daß die vierte Einrichtung eine Mehrzahl von festen inneren Dichtungen (57) aufweist, von denen wenigstens ein*= an jedem der Endlos riemen (59) anliegt und die je innerhalb einer der äußeren Dichtungen liegen und wenigstens eine der im Abstand voneinander liegenden Stellen entlang des anliegenden Endlosriemens umgeben.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der äußeren Dichtungen (58) eine Mehrzahl von inneren Dichtungen (57) umgibt und daß die Druckmittelkanäle (61, 62) Fluid mit unterschiedlichen Drücken wenigstens zwei unterschiedlichen inneren Dichtungen zuführen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der im Abstand voneinander liegenden Stellen

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von nur einer äußeren Dichtung (58) umgeben ist.

19» Vorrichtung nach Anspruch 13 in seiner Rückbeziehung auf Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Endlos— riemen (59) sich zwischen den Zähnen (46) entlang gegenüberliegenden Seiten des Greifelementteiles (13) quer über das zugeordnete Greifeiementteil erstreckt, daß die vierte Einrichtung eine Mehrzahl von Druckmittelkanälen (61, 62) zur , Aufbringung des Druckes auf eine von den zugeordneten Greifelementteilen abliegende Oberfläche jedes Endlosriemens aufweist und daß die vierte Einrichtung weiterhin eine Mehrzahl von Dichtungen (57» 58) aufweist, welche die Druckmittelkanäle umgeben und an den Endlosriemen anliegen, um die Druckmittelkanäle bei der Bewegung des Endlosriemens abzudichten.

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