DE2716627A1

DE2716627A1 - Presse zum hydrostatischen strangpressen von rohren und vollprofilerzeugnissen

Info

Publication number: DE2716627A1
Application number: DE19772716627
Authority: DE
Inventors: Sven-Goeran Dipl In Gustafsson; Jan Dipl Ing Nilsson; Pertti Syvaekari
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1976-04-22
Filing date: 1977-04-15
Publication date: 1977-11-03
Also published as: SE7604613L; FR2348759A1; JPS52130462A; GB1572008A; US4081984A

Description

Vasteras/Schwoden

Presse zum hydrostatischen Strangpressen von Rohren und Vollprofi 1 e r ζ e u μ, η i s s e η

Die Erfindung bezieht sich auf eine Presse zum hydrostatischen Strangpressen von Rohren und Vollprofilerzeugnissen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Beim hydrostatischen Strangpressen von Rohren oder Vollprofilerzeugnissen aus einem lüetallischen Rohling ist der Rohling von einem Druckmittel umgeben, welches den erforderlichen Druck ausübt, um das Rohlingsmaterial unter Bildung eines rohr- oder stangenförmigen Erzeugnisses durch die Matrize der Presse hindurchzupressen. Die dabei gewöhnlich zur. Anwendung kommenden Pressen haben eine Druckkammer für das Druckmittel, welche aus dem Aufnehmer, einer in dessen einen Öffnung angeordneten Matrize zum Formen des Rohlingsfiiaterials und einem in dessen andere Öffnung einschiebbaren Druckerzeugunsssteiiipels zur Erzeugung des erforderlichen Druckmitteldruckes gebildet wird. Der Aufnehmer wird dabei inwendig sehr großen und stark veränderlichen Beanspruchungen aus-

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gereizt, die zu einer Ermüdung des unmittelbar an den Druckkii.JMorraum grenzenden Materials des Aufnehmers führen. Der Aufnchner ist daher gewöhnlich an seiner Innenseite mit einem rohrfüniigon Fu Lter (Liner) ausgekleidet, das austauschbar ist und durch ein neues F¹U ti err ohr ersetzt werden kann, wenn das bisherige durch Erinüdungsbrüche verschlissen ist oder solche Ermüdungsbrüche zu erwarten sind. Damit das Futterrohr gegenüber den Beanspruchungen so widerstandsfähig wie möglich ist, wird es gewöhn-1'ch aus hochfestem Stahl hergestellt und in der Regel unter Ausnutzung der umgebenden Teile des Aufnehmers stark vorgespannt.

Der Erfindung 1 i.egt die Aufgabe zugrunde, Pressen der genannten Art in der Welse weiterzuentwickeln, daß die Widerstandskraft des Futterrohres gegen Erniüdungsverschleiß bedeutend verbessert und df-mit seine Lebensdauer wesentlich erhöht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Presse nach dem Oberbegriff des Vnspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Durch die Erfindung erzielt man also bessere Ergebnisse dadurch, /•nan

daß zumindest diejenigen Bereiche der der Druckkammer zugewandten Oberflache des Futterrohres, die Erinüdungsbrüchen besonders ausgesetzt sind, mit einem Überzug aus einem organischen Polymer

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und mit einem zu diesem Überzug konzentrischen mechanischen Schutz für den Überzug versieht. Die dadurch erzielte Erhöhung der Lebensdauer des Futterrohres ist besonders groß beim Verpressen von vorgewärmten Rohlingen mittels Pflanzenöl als Druckmittel.

Eine mögliche Erklärung für die günstige Wirkung der erfindungsgernäßen Kaßnahine besteht darin, daß der Überzug aus Polymer und der konzentrische Schutz gemeinsam dazu beitragen, daß das Futter gegen Korrosionsangriffe des Druckmittels und der während des Preßvorgangs gebildeten Zersetzungsprodukte des Druckmittels geschützt wird. Dadurch kann eine sonst auftretende Verschlechterung der Oberfläche des Futters und eine als Folge dieser Verschlechterung auftretende Ermüdung herabgesetzt werden. Ein Überzug aus Polymer kann mit guter Haftung auf der Futteroberfläche aufgebracht werden und kann dank seiner Dehnbarkeit der relativ großen Dehnung des Futters, die beim Betrieb der Presse auftritt, gut folgen.

Die vorliegende Erfindung ist besonders gut geeignet beim Verpressen von Rohlingen aus Kupfer und'Kupferlegierungen, insbesondere dann, wenn die Rohlinge auf mindestens 200° C vorgewärmt sind. Mit Kupferlegierungen sind hier Legierungen gemeint, die mindestens 55 Gewichtsprozent Kupfer enthalten. Als Beispiel für solche Legierungen sei eine Legierung genannt, die 63 Gewichtsprozent Cu und 37 Gewichtsprozent Zn enthält, oder eine Le-

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gierung, die 71 Gewichtsprozent Cu, 28 Gewichtsprozent Zn und 1 Gewichtsprozent Sn enthält, oder eine Legierung, die 77 Gewichtsprozent Cu, 21 Gewichtsprozent Zn und 2 Gewichtsprozent Al enthält.

Die Erfindung wirkt sich auch vorteilhaft beim Verpressen von Rohlingen aus anderen Metallen aus, wie z.B. Aluminium und Aluminiumlegierungen, insbesondere, wenn diese auf mindestens 200° C vorgewärmt sind. Mit Aluminiumlegierungen sind hier Legierungen gsmeint, die mindestens 85 Gewichtsprozent Aluminium enthalten. Als Beispiel für solche Legierungen sei eine Legierung genannt, die 5,5 Gewichtsprozent Cu, 0,5 Gewichtsprozent Pb, 0,5 Gewichtsprozent B und als Rest Al (AA 2011) enthält, oder eine Legierung, die 4,5 Gewichtsprozent Cu, 1,5 Gewichtsprozent Mg, 0,6 Gewichtsprozent Mn und als Rest Al (AA 2024) enthält, oder eine Legierung, die 5,5 Gewichtsprozent Zn, 2,5 Gewichtsprozent Mg, 1,5 Gewichtsprozent Cu, 0,3 Gewichtsprozent Cr und als Rest Al (AA 7075) enthält.

Als Beispiel für geeignete Druckmittel für die Presse nach der Erfindung können Pflanzenöle, wie Rizinusöl, Palmöl und Rapsöl genannt werden.

Das organische Polymer im Überzug kann aus einem härtbaren Kunststoff, wie z.B. Polyimid, Polyesterimid, Polyäthylenkohlenstoffterephtalat, Polyuretan, Silikon und Epoxyharz, aus einem Thermo-

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plast wie z.B. Polysulfon, Polyphenylsulfid und Polytetrafluorethylen, oder aus einem Elast, wie z.B. Polyuretan und Silikon bestehen. Beispiele für anwendbare spezielle Polymere sind Polyimide mit dem Handelsnarnen Fyre - ML Wire Enamel von Du Pont de Neumours, USA, Polysulfone mit dem Handelsnamen Udel Polysulfone von Union Carbide Corp., USA sowie Polyphenylsulfid mit dem Handelsnamen Intercoat PPS/1 von Färg AB International, Schweden.

Bei der Rohrherstellung hat es sich als besonders wichtig erwiesen, wenigstens den Teil der Oberfläche des Futters, der in demjenigen Bereich der Druckkammer liegt, in dem der Stempel eingeschoben werden kann, mit dem organischen Polymer zu überziehen und dort einen konzentrischen Schutz für den Überzug anzubringen.

Der konzentrische Schutz kann entweder an den Überzug anliegen oder so angeordnet sein, daß zwischen dem Überzug und dem Schutz ein für das Druckmittel zugänglicher Spalt vorhanden ist.

Anhand der in den Figiaren gezeigten jAusführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Presse nach der Erfindung zur Herstellung von Rohren,

Fig. 2 eine Abwandlung der Presse nach Fig. 1

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In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Druckkammer, die aus einem Aufnehmer 2, einem Druckerzeugungsstempel 3 und einer Matrize 4 gebildet wird, die an einer Matrizenstütze 5 anliegt. Der Aufnehmer 2 umfaßt ein Stahlrohr 6, das von einem nicht dargestellten vorgespannten Bandmantel umgeben ist, sowie ein Futter in Form eines Rohres 7 (Liner) aus hochfestem Stahl, wie SIS 2242 (C 0,35-0,42 %; Si 0,8-1,2 %; Mn 0,3-0,6 %; Cr 5,0-5,5 %; Mo 1,2-1,6 %; V 0,85-1,15 %; P max 0,03 %, S n?ax 0,02 %). Das Futterrohr 7 ist durch konisches Einpressen in das Rohr 6 radial vorgespannt und ist austauschbar. Zum Aufnehmer gehören ferner die Stirnwände 8 und 9· Diese Stirnwände bilden eine Stütze für die Dichtungen 10 und 11 zum Abdichten der Druckkammer an den Stirnwänden sowie an der Matrize und dem Druckerzeugungsstempel. Das Futterrohr ist an seiner gesamten der Druckkammer zugeandten Oberfläche mit einem Überzug 60 aus einem organischen Polymer versehen, das aus einer ungefähr 25 /um dicken Schicht eines Polyimide (Pyre - ML Wire Enamel RC-5044 von Du Pont de Neumours USA) besteht. Vor dem Überzug 60 und konzentrisch zu diesem ist im Abstand des Spaltes 61 ein Schutzrohr 62 aus Kohlenstoffstahl oder rostfreiem Stahl angeordnet. Die Teile 60-62 bilden den Gegenstand der vorliegeiden Erfindung. In ripm Aufnehmer befindet sich eine Einheit 13, die aus einem Distanzrohr 14, einem Dorn 15, einer Platte 16, welche die Kräfte vom Dorn zum Distanzrohr überträgt, einem Deckel 17, Federn 18, die den Dorn in der Platte 16 fixieren, und einem Rohlingshalter 12, der im Rohr 14 und längs des Dorn 15 axial beweglich ist, be-

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steht. Diese zentriert den Dorn 15. Während des Fressens wird die auf den Dorn wirkende Kraft über die Platte 16 und das Distanzrohr 14 zur Matrize 4 übertragen. Die Einheit 13 ist während der übrigen Abschnitte eines Arbeitszyklusses durch die Befestigungsringe 19 und 20 im Schutzrohr 62 fixiert. Ein gewisses axiales Spiel ist vorhanden. Durch den Deckel 17 und die Platte 16 geht ein Kanal 21.

Der Rohlingshalter 12 teilt die Druckkammer 1 in zwei Räume 22 und 23. Der Raum 22 zwischen dem Druckerzeugungsstempel 3 und dem Rohlingshalter 12 wird durch die Platte 16 in zwei Teilräurae 22a und 22b unterteilt. Im Raum 23 zwischen dem Rohlingshalter 12 und der Matrize 4 befindet sich der zu verpressende Rohling 27, der mit einer zentralen Bohrung versehen ist, durch welche sich der Dorn 15 erstreckt. Der Rohlingshalter enthält ein Teil 28 mit zwei ringförmigen VorSprüngen 29 und 30, die dichtend an der Endfläche des Rohlings 27 anliegen und einen Raum.31 von den Spalträumen 32 und 33 zwischen dem Rohling 27 und dem Distanzrohr 14 bzw. dem Dorn 15 abgrenzen. Der Rohlingshalter ist somit mit bekannten Organen versehen, damit er mit dem Rohling zusarnmengekuppelt werden kannj Ferner ist der Rohlingshalter mit einer Führung 34 und Vorsprüngen 35 zur Zentrierung des Rohlings 27 und mit Rillen 36 versehen. Im Rohlingshalter 12 befindet sich ein Strömungsweg für das Druckmittel, der aus dem Kanal 37, dem Ventilgehäuse 38 mit einem Ventilkörper 39 und einer

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Ventilfeder 40, und den Kanälen 41 und 42 besteht. Dieser SLrömungsweg ermöglicht bei einer vom Ventilorgan 39, 40 abhängigen Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Rohlingshalters dem Druckmittel den Durchtritt vom Raum 22b zu dfn Spalträumen 32 und 33. Es gibt auch einen Rückstrom, der aus den Kanälen 45 und 46, dem Vaitilgehäuse 47 mit dem Ventilkörper 48 und den Federn 49 und dem Kanal 50 besteht. Über diesen Rückstromweg kann das Druckmittel in entgegengesetzter Richtung strömen, wenn das Volumen der Spalträume beim Pressen kleiner wird. Im Rohlingshalterteil 28 befindet sich eine Bohrung 51, in der eine Buchse 52 angeordnet ist, die durch einen Befestigungsring 53 a>ial fixiert ist. Zwischen der Bohrung und der Buchse ist ein Spiel, so daß sich die Buchse 52 im Verhältnis zum Rohlingshalterteil 28 radial bewegen kann. 54 ist ein Kanal für die Zufuhr von Druckmittel, das im Ausführungsbeispiel aus Rizinusöl besteht, zur Druckkammer.

Wenn der Rohling 27 in dem Aufnehmer 2 plaziert wird, ist der Aufnehmer von der ortsfesten Matrizenstütze 5 weit genug im Sinne der Figur nach links entfernt, um den Rohling an seinen Platz bringen zu können. Im Ausführungsbeispiel besteht der Rohling aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einer Temperatur von ungefähr 550 C. Auch die Matrize 4, die vorzugsweise ebenfalls erwärmt ist, wird an ihrem Platz vor dem Rohling angebracht, bevor Aufnehmer und Druckerzeugungsstempel in Richtung auf die Matrizenstütze in die in der Figur gezeigten Lage verschoben

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werden. Danach wird Druckmittel über den Kanal 54 zum Raum 22 geleitet. Der Druck des Druckmittels ist hoch genug, damit es zu verschiedenen Teilen des Raumes 23 weitergeleitet wird. Das Druckmittel strömt über radiale Nuten 55 und 56 im Schutzrohr 62 ebenfalls in den Spalt 61. Das Herauspressen eines Rohres aus dem Rohlingsmaterial durch die Matrize 4 erreicht man dadurch, daß der Stempel 3 in Richtung auf die I'atrize verschoben wird. Bei dieser Verschiebung wird der Kanal 54 für das Druckmittel verschlossen.

In der in Fig. 2 gezeigten Abwandlung der Presse nach Fig. 1 werden für dieselben Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Gemäß Fig. 2 ist der Überzug 63 aus dem Polymer nur auf dem Teil der Oberfläche des Futterrohres 7 angebracht, der in demjenigen Bereich der Druckkammer 1 liegt, in den der Stempel hineinschiebbar ist, d.h. um den Raum 22a herum. Es hat sich nämlich gezeigt, daß Schaden vor allem in diesem Teil des Futterrohres auftreten. Ein mit dem Überzug konzentrisches Schutzrohr 64 steht in direktem Kontakt mit dem Überzug. Es ist jedoch auch möglich, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 einen Spalt zwischen Überzug und Schutzrohr vorzusehen. Umgekehrt ist es möglich, bei der Presse nach Fig. 1 das Schutzrohr in direktem Kontakt mit dem Überzug anzuordnen. In der Ausführungsform nach Fig. 2 können die Platte 16, das Distanzrohr 14 und der radial außerhalb der Matrize 4 liegende Ring direkt an das Futterrohr 6 anliegen oder vorzugsweise im Ab-

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stand eines Spaltes 67, der über die Nut 66 im Distanzrohr 14 für das Druckmittel zugänglich ist. Wenn man in der Ausführungsform nach Fig. 2 den Überzug aus Polymer längs der gesainten nach innen gerichteten Fläche des Futterrohres aufbringt, dann übernehmen die Teile 16, 14 und 65 die Funktion des Schutzrohres für die Polymerschicht. Die in Fig. 1 und gezeigten Maßnahmen gegen eine Ermüdung des Futters können natürlich auch in Pressen zum Pressen von Vollprofilerzeugnissen, wie Stangen oder Draht, getroffen werden. Die dabei verwendeten Pressen sind bedeutend einfacher, da sie keinen Dorn und auch nicht die übrigen Teile der Einheit 13 enthalten.

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Claims

Patentansprüche :

1.jPresse zum hydrostatischen Strangpressen von Rohren und Vollprofilerzeugnissen aus Metall mit einer Druckkammer, die aus einem Aufnehmer, einer die eine Öffnung des Aufnehmers verschließenden Matrize mit einer Öffnung zum Formen eines Rohres oder eines Vollprofilerzeugnisses und einem in die andere Öffnung des Aufnehmers einschiebbaren Druckerzeugungsstempels gebildet wird, wobei der Aufnehmer inwendig mit einem austauschbaren Futterrohr ausgekleidet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der der Druckkammer (1) zugewandten Oberfläche des Futterrohres (7) mit einem Überzug (60, 63) aus einem organischen Polymer versehen ist und daß ein mit dem Überzug konzentrischer mechanischer Schutz für den Überzug vor der der Druckkammer zugewandten Oberfläche des Überzugs angeordnet ist.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Schutz aus einem einzigen, sich über die ganze Länge der Druckkammer erstreckenden Rohr· (62) besteht.

3. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Schutz aus mehreren in Längsrichtung der Druckkammer hintereinander angeordneten rohr- oder ringförmigen Körpern (64, 16,6

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besteht.

4. Fresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Teil der der Druckkammer (1) zugewandten Oberfläche des Futterrohres (7), der in demjenigen Bereich der Druckkammer liegt, in den der Druckerzeugungsstempel (3) einschiebbar ist, mit dem Überzug (63) aus organischem Polymer versehen ist.

5. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der konzentrische mechanische Schutz so angeordnet ist, daß er an dem Überzug anliegt.

6. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Überzug und dem konzentrischen mechanischen Schutz ein Spalt (61, 67) vorhanden ist.

7. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Polymer ein Polyimid ist.

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