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Blockaufnehmer für Metallstrangpressen
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Blockaufnehmer für Metallstrangpressen
mit einer Innenbüchse, einem diese umschließenden Mantel und ggfs. einer zwischen
Innenbüchse und Mantel angeordneten Zwischenbüchse, die aus Werkstoffen (Warmarbeitsstählen)
unterschiedlicher Festigkeit bestehen und mit zylindrischen oder konischen Umfangsflächen
aufeinander aufgeschrumpft sind. Blockaufnehmer dieser Art müssen entsprechend den
unterschiedlichen Verarbeitungsbedingungen der zu verpressenden Metalle in mehr
oder weniger weiten Grenzen temperierbar sein. Für das Verpressen von Schwermetall
gilt dabei, daß die durch die hohe Blocktemperatur, besonders im Bereich der Matrize,
zusätzlich eingebrachte Wärmemenge möglichst schnell abgeführt oder zumindest gut
verteilt werden muß, um die Temperaturbelastung des dafür empfindlichen Werkstoffs
der Büchsen herabzusetzen, während für das Verpressen von Leichtmetall eine über
die axiale Länge des Blockaufnehmers möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung
erwünscht ist.
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Da die Druckfestigkeit des Blockaufnehmers Büchsen aus hochfesten
Werkstoffen erfordert, hochfeste Warmarbeitsstähle als Werkstoff jedoch schlechte
Wärmeleiteigenschaften aufweisen, sind für die Temperierung und Verteilung der Temperatur
in Blockaufnehmern Heiz- und Kühlvorrichtungen entwickelt worden, z.B. in Form von
im Blockaufnehmer über dessen Länge
angeordneten Induktionsheizungselementen
mit Temperaturmeßfühlern, kühlflüssigkeitsdurchströmten Kühlkanälen und Steuereinrichtungen
(DE-AS 1 221 184, 1 029 327 und 2 024 462).
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Diese Vorrichtungen, deren Elemente z.B. im Mantel, in oder zwischen
den Büchsen angeordnet werden müssen, erfordern einen im Verhältnis zu der erzielten
Wirkung, insbesondere dann, wenn eine Temperierbarkeit des Blockaufnehmers in weiten
Temperaturgrenzen notwendig wird, außerordentlich hohen Herstellungsaufwand und
sind wegen der im Blockaufnehmer selbst angeordneten Heiz- und Kühlelemente störanfällig.
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Ausgehend von der Erkenntnis, daß sich der Aufwand an Heiz-bzw. Kühlelementen
und deren Steuerung erheblich verringern ließe, wenn die Wärmeleitfähigkeit des
Büchsenwerkstoffs größer wäre und daß sich die Verwendung solcher Werkstoffe jedoch
aus Festigkeitsgründen verbietet, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die
bekannten Blockaufnehmer so zu verbessern, daß die Wärmeleitfähigkeit der Büchsenanordnung
ohne Veränderung der Festigkeit des verwendeten Büchsenwerkstoffs erheblich vergrößert
wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Außenflächen der einen
oder beiden Büchsen mit einer oder mehreren Lagen hochwärmeleitenden Werkstoffs
beschichtet sind. Die Lagen können dabei mit den Außenflächen der Büchsen durch
Auftragsschweissung oder Auftragsspritzen verbunden sein.
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Durch die dadurch erreichte Kombination des hochfesten Warmarbeitsstahls
der Büchsen mit der auf die Außenflächen der Büchsen aufgebrachten Schicht hochwärmeleitenden
Werkstoffs
ergibt sich ein Blockaufnehmer, der sowohl den Festigkeitsanforderungen
für das Verpressen von Metallen genügt als auch durch die gute Wärmeleitfähigkeit
in Richtung der Pressenachse, den besonderen Anforderungen der Temperaturverteilung
genügt. Der Mantel des Blockaufnehmers mit allen darin angeordneten Einrichtungen,
auch den etwa noch notwendig werdenden Heiz- und Kühleinrichtungen verbleibt in
der bisher gebräuchlichen Form. Die Innenbüchsen werden, da ,sie als "dickwandiges
Rohr" auf ihren Außenflächen erheblich niedriger beansprucht werden, als auf den
Innenflächen, auf den Außenflächen durch die Beschichtung in hohem Maße wärmeleitfähig.
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Weist, wie die Erfindung weiter vorsieht, die Auftragsschicht des
hochwärmeleitenden Werkstoffs in Richtung der Achse der Büchse, einer vorgegebenen
Temperaturverteilung entsprecicnd, unterschiedliche Wanddicken auf, dann kann z.B.
mit einer in der Mitte der Büchse dicken und nach beiden Enden der Büchse hin dünner
werdenden Beschichtung eine Temperaturverteilung erreicht werden, die nach beiden
Enden der Büchse hin dem Verwendungszweck entsprechend abnimmt.
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Wenn, wie die Erfindung weiter vorsieht, die Außenflächen der Büchsen
im Bereich beider Stirnflächen flanschringartige Begrenzungsansätze aufweisen, deren
radiale Höhe etwa der Stärke der Auftragsschicht entspricht, dann wird die Auftragsschicht
im Schrumpfzustand der Büchsen beidseitig an den Rändern der Büchse so eingeklammert,
daß sie selbst bzw überhöhter Temperaturbelastung formstabil und lastübertragungsfähig
bleibt.
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Werden ferner, wie die Erfindung noch vorschlägt, auch die Stirnflächen
der einen oder beiden Büchsen und ggfs. des Mantels mit Lagen hochwärmeleitfähigen
Werkstoffs beschichtet, dann reduziert sich die Wärmedifferenz in den Elementen
des Blockaufnehmers auch in radialer Richtung.
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Der hochwärmeleitfähige Werkstoff besteht vorteilhafter Weise aus
der Legierungsgruppe 31 oder 32 nach DIN 8555.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des Blockaufnehmers
in der Teilansicht eines Axialschnitts durch Büchsen und Mantel und Fig. 2 ein weiteres
Ausführungsbeispiel des Blockaufnehmers ebenfalls in der Teilansicht eines Axialschnitts
durch Mantel und Büchsen.
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Der Blockaufnehmer 1 für eine (hier nicht dargestellte Metallstrangpresse)
besteht aus einer Innenbüchse 2 mit der Bohrung 3 für die Aufnahme des ebenfalls
nicht dargestellten Blocks, einer die Innenbüchse 2 umschließenden Zwischenbüchse
4 und einem die Zwischenbüchse 4 umgebenden Mantel 5. Auf die Außenfläche der Innenbüchse
2 ist eine Beschichtung 6 aus hochwärmeleitfähigem Werkstoff aufgebracht, die an
flanschringartige Begrenzungsansätze 2c und 2d der Innenbüchse 2 im Bereich der
beiden Stirnseiten 2a und 2b dieser Büchse angrenzt. Die Dicke d der Schicht entspricht
etwa der radialen Höhe h der Begrenzungsansätze. Auf diese Innenbüchse 2 mit der
Schicht 6 ist
die Zwischenbüchse 4 aufgeschrumpft. Diese Zwischenbüchse
4 weist ebenfalls flanschringförmige Begrenzungsansätze 4c und 4d auf, an die die
auf die Außenfläche der Zwischenbüchse 4 aufgebrachte Schicht 7 mit der Schichtstärke
d' angrenzt.
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Die radiale Höhe h' der Begrenzungsansätze 4c und 4d entspricht ebenfalls
etwa der Dicke d' der Schicht 7. Die Zwischenbüchse 4 wird wie bereits gesagt von
dem Mantel 5 umfaßt.
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Die Ausbildung des Blockaufnehmers nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen
der des bereits beschriebenen Blockaufnehmers 1 mit der Maßgabe, daß die Dicke d
bzw. d' der beiden Beschichtungen 6 der Innenbüchse 2 und 7 der Zwischenbüchse 4
über die Länge unterschiedlich ist und z.B. von der Mitte der axialen Länge beider
Büchsen zu den Stirnseiten hin gleichmäßig abnimmt.
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Auf die Stirnseiten 2a, 4a, 5a und 2b, 4b und 5b beider Büchsen 2,
4 und ggfs des Mantels 5 sind ebenfalls Schichten 8 und 9 aus hochwärmeleitenden
Werkstoffen aufgebracht.