DE3402300C2

DE3402300C2 - Vorrichtung zum Strangpressen eines im Querschnitt breiten Profils, insbesondere eines Mehrkammerprofiles aus Leichtmetall

Info

Publication number: DE3402300C2
Application number: DE3402300A
Authority: DE
Inventors: Adolf 7701 Hilzingen Ames; Ulf Dipl.-Ing. 7707 Engen Hodel; Alfred 7705 Steisslingen Wagner
Original assignee: Aluminium Walzwerke Singen GmbH
Current assignee: Constellium Singen GmbH
Priority date: 1984-01-24
Filing date: 1984-01-24
Publication date: 1987-03-26
Also published as: US4703642A; DE3402300A1; FR2558395A1; JPS60170524A

Abstract

Ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Herstellen eines Profiles, insbesondere eines Hohlprofiles, vor allem aus Leichtmetallbarren, auf dem Wege des Strangpressens, soll vor allem die Dimensionierung solcher Profile weitergehend erhöhen. Dazu werden gleichzeitig mehrere Barren durch einen gemeinsamen Formgebungsquerschnitt der Matrize gedrückt und zur Matrix für das Profil vereinigt. Hierfür sind einem Formgebungsquerschnitt (28) der Matrize (26) wenigstens zwei Bohrungen (15) des Rezipienten (10) zugeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Strangpressen eines im Querschnitt breiten Profils insbesondere eines Mehrkammerprofiles aus Leichtmetall, mit einer Matrize, sowie einem dieser zugeordneten Rezipienten, in dem Preßmaterial entsprechend der Breite des zu erzeugenden Profils angeordnet ist, das durch den Druck eines Preßstempels der Matrize zugeführt wird.
Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-PS 24 17 815 bekannt. Diese Schrift hat bereits das Strangpressen breiter, flacher Profile zum Gegenstand. Sie zeigt einen Rechteckrezipienten mit einer Bohrung langlochartigen Querschnitts mit von einer Futterbüchse umgebener Innenbüchse.
Dort werden bereits Maßnahmen am Blockaufnehmer selbst getroffen, die im Zusammenhang mit dem Herstellen breiter Profile stehen. Es werden dort durch gezielte Maßnahmen die durch den flachen Aufnehmer- Innenquerschnitt sich ergebenden maximalen Spannungen an den Randbereichen herabgesetzt indem in die Innenwandung der Formbüchse an deren die höchsten Spannungen aufnehmenden Bereichen wenigstens eine in Preßrichtung verlaufende Nut oder Rille eingeformt sowie mit einer sie ausfüllenden elastischen Schweißnaht verschlossen ist, deren Oberfläche einen Teil der Innenwandung bildet.
Breite und Höhe der Rezipientenbohrungen ergeben sich beim Leichtmetallstrangpressen aus den Vorgaben daß das Verhältnis von Querschnittsfläche zur Preßkraft größer als 400 N/mm² sowie die Breite etwa von 2,5-facher Höhe sein soll. Die eigentlichen Abmessungsgrenzen ergeben sich aus der Mindestforderung an den spez. Druck, der für das Verpressen von Leichtmetallprofilen erforderlich ist.
Als nachteilig haben sich bei derartigen Rechteckrezipienten unter anderem gegenüber runden Werkzeugteilen erhöhte Kosten bei der Herstellung von Preßscheibe, Preßstempel und Rezipientenbohrung erwiesen. Zudem entstehen - bedingt durch die geometrische Form der Büchse - Spannungskonzentrationen in den Mitten der Schmalseiten die an diesen Stellen insbesondere beim Pressen querschnittlich langgestreckter Profile zu Längsrissen und damit zum Ausfall des Rezipienten führen können.
Es sind also dieser Art des Blockaufnehmers mit einem "rechteckigen" Aufnehmer-Innenquerschnitt ab einer bestimmten Breite des herzustellenden Profiles Grenzen gesetzt, weil die Spannungen im schmalen Bereich der Bohrung sehr hoch werden. Diesen Spannungen kann jedoch nur noch durch entsprechend große Dimensionierung des Aufnehmers selbst begegnet werden, was zu einem hohen baulichen Aufwand führt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ausgehend von der DE-PS 24 17 815 eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die festigkeitsmäßige Beanspruchung des Rezipienten insbesondere im Bereich der schmalen Enden (oder Seiten) des Profiles vermindert wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Rezipient mit mehreren Bohrungen für jeweils einen Preßbarren versehen ist, die entsprechend dem Querschnittsverlauf des herzustellenden Profiles im Rezipienten angeordnet sind.
Erfindungsgemäß wird also die hohe Spannungskonzentration an den Schmalseiten dadurch beseitigt, daß einzelne zylindrische Bohrungen für je einen Block im Aufnehmer angebracht werden und die Bohrungen so angeordnet sind, daß sie in Preßrichtung gesehen dem Querschnitt des herzustellenden Flachprofiles vorgelagert sind. Durch das zwischen den einzelnen Bohrungen verbleibende Aufnehmermaterial werden die während des Preßvorganges herrschenden radialen Druckkräfte unmittelbar aufgenommen und dadurch eine festigkeitsmäßig günstige Anordnung erreicht.
Zwar ist es durch die US-PS 37 86 665 bekannt, mehrere Blockaufnehmer beim Herstellen großer Rohre vorzusehen und diese Aufnehmer entsprechend dem Querschnittsverlauf des herzustellenden Rohres anzuordnen, doch gilt es hierbei nicht Festigkeitsprobleme am Aufnehmer zu beseitigen, sondern die Preßkraft in Grenzen zu halten.
Auch die DE-OS 25 47 067 weist mit ihrer Aufnehmerausbildung zu einer festigkeitsmäßig günstigen Lösung beim Herstellen breiter Profile keinen Weg. Diese Schrift zeigt in Fig. 5 einen Aufnehmer mit mehreren nebeneinander liegenden Bohrungen. Dort werden gleichzeitig verschiedene Profile ausgepreßt und der Aufnehmer selbst ist quergeteilt, und die Teilungsebene führt durch die Längsachsen der einzelnen Aufnehmerbohrungen.
Nach der Erfindung tritt also an die Stelle des üblichen Rechteckrezipienten ein Rezipient mit mehreren Bohrungen bzw. eine entsprechende Anzahl von Barren für ein einziges Profil.
Insbesonders vorteilhafter Weiterbildung liegen die Achsen der Bohrungen des Rezipienten auf einer gemeinsamen Bezugsgeraden.
Durchmesser und Anzahl jener Bohrungen werden so bestimmt, daß ein vorgegebener spezifischer Druck erreicht wird, der sich nach dem Produktionspektrum richtet. Jeder Bohrung ist in üblicher Weise ein Preßstempel - in Preßrichtung - vorgeordnet, wobei alle Preßstempel für einen Formgebungsquerschnitt auf einem gemeinsamen Hauptstempel sitzen können.
Im Falle eines Hohlprofils wird über an sich bekannte Dorne stranggepreßt.
Extrem breite Profile, insbesondere sogenannte Hohlflachplatten für den Schienen- und Fahrzeugbau, werden bislang überlicherweise mit Hilfe von Rechteckrezipienten und Kammerwerkzeugen erzeugt. Rechteckrezipienten besitzen den Nachteil einer begrenzten Lebensdauer, da die Konzentration von Biege- und Druckspannungen in den Schmalseiten häufig zum vorzeitigen Ausfall der Innenbüchse führt.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird ein Teil der Aufgabe des Kammerwerkzeuges, nämlich die Aufteilung des Preßbarrens in Teilströme zur Umlenkung um die Dorne in den Rezipienten verlängert. Zur Durchführung bedarf es des Rezipienten mit mehreren nebeneinanderliegenden Bohrungen und einer entsprechenden Anzahl von Stempeln auf einem gemeinsamen Hauptstempel. Mit diesem Konzept ist es möglich, um ca. 70% breitere Profile bei gleichem spezifischem Druck herzustellen als in dem damit verglichenen konventionellen Rechteckrezipienten.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung näher erläutert; diese zeigt in:
Fig. 1: die Stirnansicht eines Rechteckrezipienten zur Herstellung eines gestreckten Hohlprofiles;
Fig. 2: einen Teil eines Rezipienten anderer Ausführung in Stirnansicht;
Fig. 3: die schematische Wiedergabe eines Teiles einer Strangpreßanlage;
Fig. 4: einen Teil der Strangpreßanlage in vergrößerter Draufsicht;
Fig. 5: ein Detail der Fig. 4, geschnitten nach deren Linie V-V.
Ein konventioneller Rechteckrezipient 1 einer in Fig. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Strangpresse weist in einer von einem Schrumpfring 11 umgebenen Innenbüchse 12 eine Rezipientenbohrung 13 einer Breite b von 750 mm und einer Höhe h von 250 mm auf. Die Rezipientenbohrung 13 wird trotz ihres langlochartigen Querschnittes Rechteckbohrung genannt und nimmt einen Leichtmetallbarren entsprechenden Querschnittes zur Herstellung eines Hohlprofils 2 einer Breite a ₂ von 700 mm auf.
In Fig. 2 ist ein flaches Hohlprofil in Form eines Mehrkammerprofils 3 geringer Höhe h wiedergegeben dessen Breite a ₃ mit 1200 mm nahezu das Doppelte der Breite a ₂ des Hohlprofils 2 nach Fig. 1 mißt. Das Mehrkammerprofil 3 besteht aus zwei parallelen Hauptwänden 7 sowie diese verbindenden Seitenwänden 8 und geneigten Querstegen 9.
Die Herstellung des Mehrkammerprofiles 3 auf dem Wege des Strangpressens erfolgt aus vier Preß-Barren B kreisförmigen Querschnittes die von runden Bohrungen 15 eines Rezipienten 10 aufgenommen werden. Der Durchmesser d der Bohrungen 15 beträgt 250 mm, ihr Abstand e voneinander 100 mm, so daß die gesamte Breite f der Bohrungen 15 mit 1300 mm anzugeben ist. Beidseits jenes Mehrkammerprofils 3 sind Seitenscheitelpunkte 16 der außenliegenden Bohrungen 15 in einem Abstand i von 50 mm zur Profilseitenwand 8 angeordnet.
Dem Rezipienten 10 (Fig. 3) mit seinen vier - auf einer gemeinsamen Bezugsgeraden A durch die Zentren M liegenden und mit den Preß-Barren B versehenen - runden Rezipientenbohrungen 15 ist in Preßrichtung x ein Hauptstempel 20 mit vier Preßstempeln 21 vorgeordnet, deren Preßscheiben 22 zu den Preß-Barren B in den Rezipientenbohrungen 15 weisen.
In Preßrichtung x hinter dem Rezipienten 10 befindet sich ein Werkzeugschieber 25 mit einer Matrize 26, in deren Stirnplatte 27 vier Gruppen von jeweils vier im Quadrat einer Rezipientenbohrung 15 zugehörigen Einlaufdurchbrüchen 30 zu erkennen sind. Die Matrize 26 stützt sich gegen eine Widerlagerscheibe 24.
Während des Preßvorganges wird die unter Preßdruck aus den Preß-Barren B entstehende Leichtmetallmatrix durch die Einlaufdurchbrüche 30 der Stirnplatte 27 in die in Fig. 3 nicht wiedergegebenen Abschnitte eines Formgebungsquerschnittes der Matrize gedrückt, aus dem das Mehrkammerprofil 3 austritt.
In Fig. 4 ist ein Teil eines Rezipienten 10 mit zwei von vier runden Bohrungen 15 dargestellt sowie hinter diesen die Stirnplatte 27 der Matrize 26 mit einem Formgebungsquerschnitt 28 für ein angedeutetes Mehrkammerprofil 4 mit Kammern 5 rechteckigen Querschnittes.
Konturen 31 sollen das Zusammenführen der Matrix zum entstehenden Mehrkammerprofil 4 veranschaulichen; Fig. 5 zeigt die Verjüngung in Preßrichtung x von Zwischenwänden 32 der Matrize 26 zwischen den Bohrungen 15.
Beispielsweise verfügen bisherige Rechteckrezipienten (Abmessungen von 750 x 250 mm) gemäß Fig. 1 in einer 8500 Mp-Presse über einen spezifischen Druck von 480 N/mm². Der nach dem Ersetzen des Rechteckrezipienten 1 durch einen Rezipienten 10 mit vier Bohrungen 15 eines Durchmessers d von 250 mm bei Bohrungsabständen e von 100 mm entstehende spezifischer Druck von 440 N/mm² reicht zur Herstellung von Hohlprofilen aus Aluminiumliegierungen noch völlig aus und führt zu einer Steigerung der möglichen Profilbreite a ₃ von 700 auf 1200 mm.
Der Abstand e der Bohrungen 15 zueinander ist gering wobei mehr als zwei Bohrungen 15 auf jener gemeinsamen, horizontalen Bezugsgerade A liegen sollen.
Bei einem einer Sinuslinie ähnelnden Profilquerschnitt etwa werden die Preß-Barren B zwar nicht in einer Geraden aber zu dieser in möglichst gleichen Abständen angeordnet; auch diese Bezugsgerade A verläuft bevorzugt horizontal.
Zwischen jeder Bohrung 15 und dem Formgebungsquerschnitt 28 befinden sich mehrere Einlaufdurchbrüche 30, die zu einer Durchbruchachse symmetrisch stehen.
Die beschriebene Art, ein Profil großer Querschnittsbreite auf dem Wege des direkten Strangpressens aus mehreren Preßbarren B zu erzeugen, ist nicht auf die beschriebenen Hohlprofile 3, 4 beschränkt; es ist nunmehr möglich, auch andere Profile mit großer Querschnittserstreckung einstückig zu fertigen, beispielsweise Profile für Fahrzeugbordwände, die bislang aus mehreren Einzelprofilen zusammengesetzt werden mußten.

Claims

1. Vorrichtung zum Strangpressen eines im Querschnitt breiten Profils, insbesondere eines Mehrkammerprofiles aus Leichtmetall, mit einer Matrize, sowie einem dieser zugeordneten Rezipienten, in dem Preßmaterial entsprechend der Breite des zu erzeugenden Profils angeordnet ist, das durch den Druck eines Preßstempels der Matrize zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezipient (10) mit mehreren Bohrungen (15) für jeweils einen Preßbarren (B) versehen ist, die entsprechend dem Querschnittsverlauf des herzustellenden Profiles (3, 4) im Rezipienten (10) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Bohrungen (15) des Rezipienten (10) auf einer gemeinsamen Bezugsgeraden (A) liegen.