DE2712366A1

DE2712366A1 - Verfahren zum strangpressen eines verbundprofils sowie vorrichtung dazu

Info

Publication number: DE2712366A1
Application number: DE19772712366
Authority: DE
Inventors: Adolf Ing Grad Ames; Jean-Jacques Dipl Phys Theler; Alfred Ing Grad Wagner
Original assignee: Aluminium Walzwerke Singen GmbH
Current assignee: Constellium Singen GmbH
Priority date: 1977-03-22
Filing date: 1977-03-22
Publication date: 1978-09-28
Also published as: IT7821461A0; NL7803056A; FR2384561A1; DE2712366C2; JPS53118262A; US4290290A; NL182377B; NL182377C; JPS6224164B2; FR2384561B1; IT1094279B; CH627383A5; BE865113A; GB1584116A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strangpressen eines Verbundprofiles aus einem Trägerprofil, insbesondere aus einer Leichtmetall-Matrix, und mindestens einer wenigstens einen Teil von dessen Oberfläche bildenden Auflage aus Profilband eines anderen Metalles, während dessen das Trägerprofil durch Auspressen eines Blockes durch eine Matrize erzeugt wird und gleichzeitig das Profilband die Matrize im Formgebungsquerschnitt durchläuft. Darüber hinaus zielt die Erfindung auf ein Werkzeug zum Strangpressen von Verbundprofilen dieser Art.

Bei derartigen Verfahren bedient man sich eines Werkzeuges mit einem seitlichen Führungskanal, in dem das Profilband od. dgl. dem Formgebungsquerschnitt oder Matrizendurchbruch zugeleitet und in Preßrichtung umgelenkt wird. In der Praxis führen die hierzu bekannten Werkzeuge zumeist zu erheblichen Betriebsstörungen entweder durch ein Festfahren des Profilbandes im Werkzeug oder durch dessen Verschleiß.

Zudem ist die Wahl der Formen für derartige Verbundprofile auf solche mit wenigstens teilweise ebenen Oberflächen begrenzt.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit deren Hilfe Verbundprofile unterschiedlichster Form auf einfache und betriebssichere Weise hergestellt werden können. Darüber hinaus soll dank der Formgebung der Verbundprofile deren Einsatzgebiet erweitert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt ein Verfahren, während dessen das Profilband auf einer bewegten Fläche dem Formgebungsquerschnitt zugeführt wird. Dabei soll das Profilband während der Berührung mit der bewegten Fläche gegebenenfalls verformt werden.

Auf der im Preßwerkzeug vorgesehenen bewegten Fläche wird das Profilband unter Einfluß einer vernachlässigbar geringfügigen Reibung an die

Matrix herangetragen und dabei in Preßrichtung umgelenkt.

Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Profilband während der Berührung mit der bewegten Fläche querschnittlich verformt - dies sogar gegebenenfalls während des Preßvorganges am Formgebungsquerschnitt selbst; die bewegte Fläche wird im Hinblick auf die gewünschte Form des Verbundprofiles gestaltet, und das Profilband nimmt während des Überfahrens der Fläche spätestens unter Einfluß des Preßdruckes den von der bewegten Fläche vorgegebenen Querschnitt an.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, gleichzeitig mehrere Profilbänder zu gegebenenfalls unterschiedlichen Querschnitten zu verformen und so dem Formgebungsquerschnitt zuzufördern, was die Herstellung von zumindest dreischichtigen Verbundprofilen in bestechend einfacher Weise erlaubt.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bevorzugtermaßen Verbundprofile aus unplattierten Stahlbändern oder Buntmetallsträngen und einem Leichtmetallträgerprofil hergestellt.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, ein auf diesem Wege hergestelltes Verbundprofil aus einer Leichtmetall-Matrix mit einer Oberfläche aus anderem Metall nach dem Preßvorgang weiterzubehandeln und das Leichtmetallträgerprofil mit einem Gegenstand aus Leichtmetall zu verschweißen sowie gleichzeitig die Oberfläche aus einem anderen Metall mit einem Werkstück gleichartigen Werkstoffes thermisch zu verbinden. Das Einsatzgebiet von Verbundprofilen und deren Gestaltungsmöglichkeiten werden hierdurch erheblich erweitert.

Ein Werkzeug zum Strangpressen von Verbundprofilen der eingangs erwähnten Art mit einem Führungskanal für das seitlich in das Werkzeug eingeführte Profilband zeichnet sich dadurch aus, dass am dem Formgebungsquerschnitt oder Matrizendurchbruch benachbarten Ende des Führungskanals für das Profilband wenigstens eine sich zum Matrizendurchbruch hin bewegende Fläche vorgesehen ist, der das Profilband während des Preßvorganges etwa aufliegt.

Vorteilhafterweise können wenigstens zwei zum Matrizendurchbruch gerichtete Führungskanäle mit diesen zugeordneten bewegten Flächen zur Führung von mehreren Profilbändern vorgesehen sein.

Die bewegten Flächen werden von im Werkzeug vorgesehenen Rädern angeboten, welche -- nach einem anderen Merkmal der Erfindung -- im Werkzeug austauschbar angeordnet sind, um reparaturhalber oder zur Erzeugung einer anderen Profilbandform ausgewechselt werden zu können.

Die Matrix trifft während des Preßvorganges -- unter Zwischenschaltung des jeweiligen Profilbandes -- etwa tangential so auf die Umfangswandung des Rades, dass das Profilband und die Umfangswandung des Rades mitgenommen werden; infolge der ausgeglichenen Relativbewegung zwischen Profilband und Matrix wird eine metallische Verbindung der beiden Profilkomponenten begünstigt, d.h. ein rastenähnliches Ineinandergreifen der Gefüge.

Bei einigen Ausführungsformen des Werkzeuges hat es sich als günstig erwiesen, das Rad selbst an ein Antriebsaggregat anzuschließen, so dass es auch ohne den tangentialen Preßdruck gedreht werden kann. Die Unterstützung des Vorschubes des entstehenden Verbundprofiles durch getriebene Räder führt zu einer erheblichen Verschleißminderung - wenn nicht gar zur Ausschaltung jeglicher bedeutender Verschleißerscheinung am Matrizendurchbruch, wie sie bei üblichen Werkzeugen auftritt.

Zur Aufnahme jedes Rades weist das erfindungsgemäße Werkzeug eine Ausnehmung auf, welche zum Führungskanal und zum Matrizendurchbruch wenigstens teilweise offen ist.

Um den Einbau bzw. Austausch der Räder zu erleichtern, ist das Werkzeug in einem Matrizeneinsatz und einen Matrizenhalter geteilt, wobei die Führungskanäle für die Profilbänder von Nuten in der Oberfläche des Matrizeneinsatzes einerseits und der sie abdeckenden Fläche des Matrizenhalters anderseits gebildet werden; die Ausnehmungen -- und damit deren

Räder -- sind nach dem Trennen von Matrizenhalter und Matrizeneinsatz leicht zugänglich.

Das erfindungsgemäße Werkzeug erfasst sowohl Räder, deren axiale Breite geringer ist als die Breite der um sie laufenden Profilbänder, als auch eine Ausführungsform von Rädern mit seitlichen Führungskränzen, zwischen denen das Profilband sicher gehalten wird.

Von besonderer Bedeutung ist die Möglichkeit, die Umfangswandung des Rades zur Verformung des Profilbandquerschnittes heranzuziehen, beispielsweise der Umfangswandung die Gestalt einer Fläche 2. Ordnung zu geben. Entspricht die mit dem Profilband in Berührung kommende Radfläche etwa einem einschaligen Hyperboloid, so entstehen rinnenförmige Profilbänder und entsprechende Verbundprofiloberflächen.

Insbesondere bei etwas komplizierteren Querschnitten des Profilbandes kann es nützlich sein, dem Rad -- unter Bildung eines Führungsspalts -- ein Gegenrad zuzuordnen und das Profilband zwischen beiden zu führen. In einem solchen Falle können beide Räder vom Profilband bewegt werden, oder aber es ist zumindest eines von ihnen mit einem Antriebsorgan gekoppelt.

Um eine -- über den Querschnitt gesehen -- gleichbleibende Stärke des verformten Profilbandes zu erhalten, müssen die Umfangswandungen der Radpaare einander entsprechen; unterschiedlich geformte Umfangswandungen der Räder eines Führungskanales führen zu Profilbändern mit

-- ebenfalls im Querschnitt gesehen -- wechselnder Profilstärke.

Im Rahmen der zu lösenden Aufgabe liegt ein Rad mit beidseitigen Lagerzapfen, welche in schienenartigen Lagerelementen des Werkzeuges sitzen und dank dieser Anordnung mühelos auswechselbar sind.

Die Praxis hat erwiesen, dass sich gerade erfindungsgemäße Verbundprofile dank ihres Formgebungsreichtums besonders als Kupplungselemente zwischen Körper aus unterschiedlichen Werkstoffen eignen; man kann das Profilband aus Schwermetall oder Buntmetall mit einem entsprechenden Vorrichtungsteil thermisch verbinden und auch das Leichmetall-Trägerprofil mit beispielsweise Aluminiumaufbauten von Schiffen verschweißen. Der Einsatz solcher stranggepreßter Verbundprofile als Schweißkupplungen vereinfacht in unerwarteter Weise die Zusammensetzung von Bauwerken aus verschiedenen Metallteilen. So können nunmehr stranggepreßte Verbundprofile als Kupplungsorgane die bislang bekannten -- auf dem Wege des Explosionsschweißens hergestellten -- Verbundplatten kostenmindernd ersetzen.

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

Fig. 1: die Draufsicht auf ein Werkzeug zum Strangpressen von Verbundprofilen;

Fig. 2: den Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3: einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Werkzeug nach Fig. 1, 2 in Draufsicht;

Fig. 4: eine der Fig. 3 entsprechende Wiedergabe einer anderen Ausführungsform;

Fig. 5: eine Schrägsicht auf ein Detail des Werkzeuges zu einem weiteren Ausführungsbeispiel:

Fig. 6: ein gegenüber den Fig. 3 bis 5 vergrößertes Organ in Form eines Rades in veränderter Ausführung;

Fig. 7: die Ansicht eines Teiles des Rades nach Fig. 6 mit einem Gegenrad;

Fig. 8: die -- gemäß Linie VIII-VIII in Fig. 7 teilweise geschnittene -- Seitenansicht zu Fig. 7;

Fig. 9: eine Schrägsicht auf ein stranggepreßtes Verbundprofil.

Ein zylindrisches Werkzeug R zum Pressen von Verbundprofilen weist an einem Matrizenhalter 1 einen in dessen Ringwulst 2 eingefügten Matrizeneinsatz 3 auf.

Im Zentrum der in Fig. 1 hervorgehobenen Einlauffläche 4 des Matrizenhalters 1 ist eine -- im Ausführungsbeispiel grundrißlich rechteckige -- Einlaufkammer 5 zu erkennen, welche sich in Preßrichtung x bzw. entlang der Werkzeugachse M unter Bildung einer geneigten Gleitfläche 6 verjüngt. An letztere schließt ein ebenfalls rechteckiger Einlaufrahmen 7 an. Die dem Matrizeneinsatz 3 benachbarte Stirnfläche 8 des Matrizenhalters 1 erzeugt innerhalb jenes Ringwulstes 2 einen flachen Kegel mit in die Werkzeugachse M und den Einlaufrahmen 7 fallender Konstruktionsspitze.

Der Stirnfläche 8 des Matrizenhalters 1 liegt eine entsprechend eingeformte Kegelfläche 9 des Matrizeneinsatzes 3 an, in dessen Zentrum ein den Einsatzrahmen 7 -- mit diesem gegenüber engerem formgebendem Querschnitt -- fortsetzender Matrizendurchbruch 10 der Höhe h angeordnet ist. Dieser geht in einen sich zur Werkzeugkopfseite 11 trichterähnlich erweiterndem Auslaufkanal 12 über.

In die Kegelfläche 9 des Matrizeneinsatzes 3 sind (wie insbesondere im Bereiche des Ausschnittsfeldes F in Fig. 1 erkennbar) auf einem gemeinsamen

Werkzeugdurchmesser D der beispielsweisen Länge von 300 mm zwei flache Nuten 13 der Breite b (beispielsweise 20 mm) eingeformt, die zusammen mit der sie überspannenden Stirnfläche 8 des Matrizenhalters 1 Führungskanäle 14 für während des Preßvorganges dem Matrizendurchbruch 10 radial zuzuführende Profilbänder B ergeben.

An den Übergängen zwischen den Kanälen 14 und dem Matrizendurchbruch 10 sind in Ausnehmungen 15 Räder 16 angebracht, deren Umfangswandung 17 jene Profilbänder B während ihres Transportes durch das Werkzeug R im Bereiche eines Umschlingungswinkels w (Fig. 2) aufliegen.

Die Breite c des Profilbandes B sowohl in der Ausführungsform nach Fig. 3 mit zwei den Matrizendurchbruch 10 flankierenden Rädern 16 als auch gemäß Fig. 4 mit nur einem Rad 16 ist größer als deren achsparallele Länge e, so dass das Profilband B die Stirnfläche 18 des Rades 16 beidseits überragt und im Bereich des Matrizendurchbruches 10 die Ausnehmung 15 für das Rad 16 überdeckt.

Bei dem im Matrizendurchbruch 10 des Werkzeuges nach Fig. 4 entstehenden Verbundprofil P umgreift eine Leichtmetall-Matrix A das Profilband B aus unplattiertem Bandstahl seitlich, die Matrix A ist in Fig. 3 übersichtlichkeitshalber nicht dargestellt.

Das Rad 16[tief]a der Fig. 5 ist mit seitlichen Führungskränzen 19 für das zwischen diesen geführte Profilband B versehen; diese können bei einer nicht gezeichneten Ausführung des Werkzeuges R breiter sein als das Profilband B und in seitliche Ausweitungen der Ausnehmungen 15 einragen - die Länge e der Räder 16 ist größer als die Kanalbreite b.

Von den Führungskränzen 19 stehen axial Lagerzapfen 20 ab, die drehbar in Lagerstäben 21 etwa U-förmigen Querschnittes ruhen.

Mit Rädern 16[tief]b nach Fig. 6, deren Umfangswandung 17[tief]b eine Fläche 2. Ordnung darstellt -- beispielsweise ein einschaliges Hyperboloid -- können flache Profilbänder B vor Einlauf in den Matrizendurchbruch 10 oder in diesem selbst zu querschnittlich gekrümmten Bändern B[tief]1 verformt werden. Es entstehen z.B. Verbundprofile P[tief]1 mit konvexer Profilaußenfläche 30.

Dem Rad 16 ist bei einer weiteren Ausführungsform ein Gegenrad 31 zugeordnet, dessen Umfangswandung 32 querschnittlich der Umfangswandung 17 des Rades 16 angepaßt ist - also bei der in Fig. 7, 8 wiedergegebenen Paarung entsprechend dem von beiden äußeren Radien q zum kurzen Innenradius r einwärts gekrümmten Querschnitt des Rades 16[tief]b etwa ellipsoid geformt ist.

Beide Räder 16, 31 können entweder von dem durchlaufenden Profilband B oder aber durch in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebsmittel in Richtung y gedreht werden.

Mit dem Werkzeug R lassen sich beispielsweise sogenannte Schweißkupplungsprofile P[tief]2 besonders günstig herstellen, an deren gekrümmtes Stahlband B[tief]2 die entsprechend geformte Kante 39 eines

Stahlrahmens 40 angeschweißt ist. Die Leichtmetallkomponente A[tief]2 des Schweißkupplungsprofils P[tief]2 ist ihrerseits mit einem Leichtmetallkörper 41 unter Zwischenschaltung von Dichtungsstreifen 42 in Nuten 43 der Leichtmetallkomponente A[tief]2 verschweißt.

Claims

1. Verfahren zum Strangpressen eines Verbundprofiles aus einem Trägerprofil, insbesondere aus einer Leichtmetall-Matrix, und mindestens einer wenigstens einen Teil von dessen Oberfläche bildenden Auflage aus Profilband eines anderen Metalles, während dessen das Trägerprofil durch Auspressen eines Blockes durch eine Matrize erzeugt wird und gleichzeitig das Profilband die Matrize im Formgebungsquerschnitt durchläuft,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Profilband (3) auf einer bewegten Fläche (17) der Matrize (R) dem Formgebungsquerschnitt (10) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilband (B) während der Berührung mit der bewegten Fläche (17) verformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilband (B) während der Berührung mit der bewegten Fläche querschnittlich verformt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilband (B) während des Preßvorganges am Formgebungsquerschnitt (10) verformt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mehrere Profilbänder (B) zu gegebenenfalls unterschiedlichen Querschnitten verformt und dem Formgebungsquerschnitt (10) für das Verbundprofil (P) zugeführt werden.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilband (B) während des Preßvorganges mit dem Trägerprofil bzw. der Leichtmetall-Matrix (A) metallisch verbunden wird.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerprofil (A) und/oder das Profilband (B) nach dem Preßvorgang mit einem Gegenstand (41 bzw. 40) jeweils entsprechenden Werkstoffes thermisch verbunden wird.

8. Werkzeug zum Strangpressen von Verbundprofilen aus einem Trägerprofil, insbesondere aus einer Leichtmetall-Matrix, und mindestens einer wenigstens einen Teil von dessen Oberfläche bildenden Auflage aus Profilband eines anderen Metalls, welches durch einen Führungskanal einem Formgebungsquerschnitt oder Matrizendurchbruch des Werkzeuges von dessen Seite her zuführbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass an dem Matrizendurchbruch (10) benachbarten Ende des Führungskanals (14) für das Profilband (B) wenigstens eine sich zum Matrizendurchbruch hin bewegende Fläche (17, 32) vorgesehen ist, der das Profilband etwa aufliegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch wenigstens zwei zum Matrizendurchbruch (10) gerichtete Führungskanäle (14) und diesen zugeordnete bewegte Flächen (17, 32) zur Führung der Profilbänder (B).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch wenigstens ein zwischen Führungskanal (14) und Matrizendurchbruch (10) angeordnetes Rad (16 bzw. 21), dessen Umfangswandung die bewegte Fläche (17 bzw. 32) bildet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad bzw. die Räder (16 bzw. 31) im Werkzeug (R) austauschbar angebracht ist/sind.

12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch zumindest ein angetriebenes Rad (16, 31) mit das Profilband (B) führender Umfangswandung (16, 32).

13. Vorrichtung nach wenigstens einen der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Matrizendurchbruch (10) benachbarten Ende des Führungskanals (14) eine wenigstens ein Rad (16 bzw. 31) aufnehmende, zum Führungskanal (14) und/oder zum Formgebungsquerschnitt (10) wenigstens teilweise offene Ausnehmung (15) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (15) in die Oberfläche (9) eines Matrizeneinsatzes (3) eingeformt und an diese ein Matrizenhalter (1) angefügt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (14) von Nuten (13) in der Oberfläche (9) des Matrizeneinsatzes (3) einerseits und dem Matrizenhalter (1) anderseits gebildet sind.

16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (e) des Rades (16) geringer ist als die Breite (c) des Profilbandes (B).

17. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 15, gekennzeichnet durch ein Rad (16[tief]a) mit beidseits der Umfangswandung (17[tief]a) vorgesehenen Führungskränzen (19) für das zwischen diesen angeordnete Profilband (B).

18. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 17, gekennzeichnet durch ein querschnittlich und zu seiner Achse gegebenenfalls symmetrisch gekrümmtes Rad (16).

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein Rad (16), dessen Umfangswandung (17) eine Fläche 2, Ordnung darstellt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch ein Rad (16[tief]b), dessen Umfangswandung (17) etwa einem einschaligen Hyperboloid entspricht.

21. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rad (16) unter Bildung eines Führungsspaltes ein Gegenrad (31) zugeordnet und zwischen beiden das Profilband (B) geführt ist.

22. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Formen der Umfangswandungen (17 bzw. 32) der Radpaare (16, 31) einander entsprechen.

23. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (16 bzw. 31) beidseits Lagerzapfen (20) aufweist, welche in schienenartigen Lagerelementen (21) des Werkzeuges (R) sitzen.

24. Mit dem Werkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 23 stranggepreßtes Verbundprofil, dadurch gekennzeichnet, dass sein Profilband (B) mit dem Trägerprofil (A) metallisch verbunden ist.

25. Verbundprofil nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass sein Profilband (B) einerseits sowie sein Trägerprofil (A) anderseits mit jeweils zumindest einem Werkstück aus entsprechendem Werkstoff verschweißt sind.