DE4446815A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Auspressen eines Strangs aus einer Leichtmetall-Legierung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auspressen eines Strangs aus einer Leichtmetall-Legierung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, worin ein Strang aus einer Leicht­ metall-Legierung mit verringertem Widerstand ausgepreßt und mit niedriger Preßkraft in die gewünschte Form eines Produkts gebracht werden kann.

Bisher sind verschiedene Verfahren zum Auspressen einer Leichtmetall-Legierung be­ kannt, beispielsweise diejenigen, die offenbart sind in den Druckschriften US-A 4,550,584; US-A 4,773,251; US-A 4,829,802; JP-A 57-7,318; JP-A 4-59,174; JP-A 4-305,311 usw.

Unter anderem offenbart die Druckschrift JP-A 4-59,174 ein Verfahren, in dem eine Leichtmetall-Legierung ausgepreßt und in die Form einer Pleuelstange gebracht wird. Genauer gesagt, wird ein Rohmaterial in Form eines zu verarbeitenden Blocks, das eine Leichtmetall-Legierung umfaßt, zu einem stangenartigen Körper mittels einer Strang­ preßmatrize geformt, die eine Matrizenöffnung aufweist, die im Hinblick auf die äußere Konfiguration ähnlich einer Pleuelstange ist. Der so erhaltene stangenartige Körper wird in Stränge einer vorbestimmten Länge geschnitten, die anschließend mittels eines Gesenks zu den Pleuelstangen geformt werden.

In Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen Strangpreß-Verfahren gab es jedoch das Problem, daß das Rohmaterial einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als die maximale lichte Weite der Matrizenöffnung der Matrize, und aufgrund der erhöhten Quer­ schnittsfläche kann das Auspressen nicht ohne erhöhten Preßdruck durchgeführt werden, um die erforderliche Belastung pro Flächeneinheit für das Auspressen zu erreichen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt ein Verfahren zum Auspressen eines Strangs aus einer Leichtmetall-Legierung aus einer Matrizenöffnung in einer Matrize, welches die Schritte umfaßt, daß man

• - mittels eines Stempels einen Block mit einem Außendurchmesser, der kleiner ist als die maximale Weite an der eingangsseitigen Konfiguration der Matrizenöff­ nung, zu einem Strang auspreßt, wodurch ein vorgeformter Abschnitt, der größer ist als die eingangsseitige Konfiguration, am vorderen Endabschnitt des Strangs nahe dem Eingangsabschnitt der Matrizenöffnung gebildet wird; und
• - danach den Strang mittels der Matrizenöffnung in ein Strangpreßprofil bringt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Auspressen eines Strangs aus einer Leichtmetall-Legierung bereitgestellt, die umfaßt:

• - eine erste Matrize mit einer Matrizenöffnung, deren Form im wesentlichen diesel­ be wie die ausgepreßte Form des Strangs ist;
• - eine zweite Matrize auf der stromaufwärts gelegenen Seite der ersten Matrize, die eine Vorform-Öffnung einer Form aufweist, die größer ist als die ausgepreßte Form;
• - einen Behälter zum Aufnehmen eines Blocks auf der stromaufwärts gelegenen Seite der zweiten Matrize, der einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als die maximale Breite der ausgepreßten Form; und
• - einen Stempel zum Auspressen und Unter-Druck-Setzen des Blocks innerhalb des Behälters.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Block mit einem Außendurchmesser ver­ wendet, der kleiner ist als die maximale Weite an der eingangsseitigen Konfiguration der Matrizenöffnung der ersten Matrize. Der Block wird zu Beginn gegenüber der Matri­ zenöffnung in der zweiten Matrize angeordnet, so daß ein vorgeformter Abschnitt durch die Matrizenöffnung der zweiten Matrize auf der stromaufwärts gelegenen Seite der ersten Matrize gebildet wird. Der Block wird danach mittels der Matrizenöffnung in der ersten Matrize auf der stromabwärts gelegenen Seite in eine ausgepreßte Form gebracht.

Der Block weist eine verringerte Querschnittsfläche aufgrund seines Außendurchmessers auf, der kleiner ist als die maximale Weite an der eingangsseitigen Konfiguration der Matrizenöffnung in der ersten Matrize. So ist es möglich, den Strangpreßdruck (Auspreß­ druck) zu reduzieren, der zum Erreichen einer Einheitsbelastung für das Strangpressen erforderlich ist. Im Ergebnis ist es möglich, eine kompakte Anordnung der Produktions­ anlage zu realisieren, die weniger teuer und vorteilhaft aus Kostensicht ist. Diese Vorteile können mit einer einfachen Anordnung erreicht werden, indem man einen Außendurch­ messer des Blocks einstellt, der kleiner ist als die maximale Weite an der eingangsseitigen Konfiguration der Matrizenöffnung der ersten Matrize, und indem man auf der stromauf­ wärts gelegenen Seite der ersten Matrize eine zweite Matrize anordnet, die eine Vorform- Matrizenöffnung aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrie­ ben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnitt-Ansicht der Strangpreß-Vorrichtung gemäß der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnitts-Ansicht entlang der Linie I-I in Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnitts-Ansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1; und

Fig. 4 bis 8 die aufeinanderfolgenden Produktionsschritte des Strangpreß­ verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, worin

Fig. 4 eine Längsschnitt-Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem ein Block einem Behälter zugeführt und innerhalb dieses Behälters abgelegt wird;

Fig. 5 eine Längsschnitt-Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem der Block unter Druck gesetzt und mit einem vorgeformten Abschnitt auf seiner Vorderseite ausgebildet wird;

Fig. 6 eine Längsschnitt-Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem der Block weiter unter Druck gesetzt und mit einem ausgepreßten geformten Abschnitt ausgebildet wird;

Fig. 7 eine Längsschnitt-Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem der Behälter und die Matrize voneinander getrennt werden, um den geformten Abschnitt des Strangs zu entfernen und die Totzonen aus Metall am vorderen Ende des geform­ ten Abschnitts des Strangs und die Totzone aus Metall am entfernt liegenden Ende des vorgeformten Abschnitts des Strangs innerhalb der Matrizenöffnung wegzu­ schneiden; und

Fig. 8 eine Längsschnitt-Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem ein neuer Block zugeführt wird, um einen neuen Strangpreß-Prozeß durchzuführen.

Eine Ausführungsform des Strangpreß-Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der vor­ liegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Die Strangpreß-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist gebaut zur Bearbeitung von beispielsweise Aufhängearmen für ein Kraftfahrzeug und besteht aus einer aus zwei Stufen bestehenden Matrizen-Anordnung, die eine erste Matrize 1 und eine zweite Matrize 2 einschließt. Auf der stromaufwärts gelegenen Seite der zweiten Matrize 2 ist zum Unterbringen eines zylindrischen Blocks 3 ein Behälter 4 angeordnet, der eine zylindrische Bohrung 4a aufweist, in die der Block 3 hineinpaßt. Ein Stempel 5 ist in axialer Richtung verschiebbar in der zylindrischen Bohrung 4a angeordnet, um den Block 3, der in die zylindrische Bohrung 4a eingepaßt ist, herauszudrücken. Die stromaufwärts gelegene Endfläche der zweiten Matrize 2 ist mit einem Vorsprung 2b versehen, und die strom­ abwärts gelegene Endfläche des Behälters 4 ist mit einer Ausnehmung 4b ausgebildet, die mit dem Vorsprung 2b zum Einpassen gebracht werden kann, um den Behälter 4 und die zweite Matrize 2 axial demontierbar miteinander zu koppeln. Während des Strangpressens (Auspressens) sind die erste Matrize 1 und die zweite Matrize 2 und der Behälter 4 miteinander gekoppelt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

Die erste Matrize 1 ist - wie in Fig. 3 gezeigt - mit einer Matrizenöffnung 1a versehen. Die Matrizenöffnung 1a weist eine Konfiguration auf, die eine Größe größer ist als beispielsweise die Außenkonfiguration eines Aufhängearms für ein Kraftfahrzeug und die schwach konisch zulaufend ist, so daß der Durchmesser von der Eingangsseite her (der stromaufwärtigen Seite her) in Richtung auf die Ausgangsseite (Vorderseite der Matrize 1) ansteigt. Die Matrizenöffnung 1a in der veranschaulichten Ausführungsform hat eine Querschnittskonfiguration eines Aufhängearms, die - wie in Fig. 2 gezeigt - im wesentli­ chen C-förmig ist.

Andererseits ist die zweite Matrize 2 - wie in Fig. 2 gezeigt - mit einer Vorform-Öff­ nung 2a versehen, die eine Ausgangsseite aufweist, die der ersten Matrize 1 gegenüber­ liegt, und die eine Größe größer ist als die obengenannte Matrizenöffnung 1a in der ersten Matrize 1. Die Vorform-Öffnung 2a weist eine Eingangsseite auf, die dem Behälter 4 gegenüberliegt, und die eine Form aufweist, die im wesentlichen dieselbe ist wie die der zylindrischen Bohrung 4a des Behälters 4, um den Block 3 zu führen, wenn er der Matrizen-Anordnung zugeführt wird.

Die Vorform-Öffnung 2a weist eine Querschnittsform auf, die sich schrittweise von Kreis­ form auf der Eingangsseite zu im wesentlichen C-Form auf der Ausgangsseite 2d ändert.

Die zylindrische Bohrung 4a des Behälters 4 weist einen Innendurchmesser auf, der im wesentlichen übereinstimmt mit dem Außendurchmesser des Blocks 3 und dem Außen­ durchmesser des Stempels 5, so daß der Block 3 und der Stempel 5 festsitzend eingepaßt und in Axialrichtung verschiebbar innerhalb der zylindrischen Bohrung 4a sein können.

Der Block 3 weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als die maximale Weite (bei­ spielsweise der Durchmesser des umschriebenen Kreises) der Matrizenöffnung 1a in der ersten Matrize 1 und der größer ist als dessen minimale Weite (beispielsweise der Durch­ messer des eingeschriebenen Kreises). Wenn also der Block 3 in Richtung auf den Eingangsbereich der ersten Matrize 1 gedrückt wird, stößt wenigstens ein Teil der Endfläche des Blocks 3 gegen wenigstens einen Teil der Endfläche der ersten Matrize 1.

Das Strangpreß-Verfahren (Auspreß-Verfahren) mit der oben beschriebenen Vorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 8 beschrieben.

Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist der Stempel 5 in dem Anfangsschritt zurückgezogen und von der stromaufwärts gelegenen Seite des Behälters 4 beabstandet. Dann wird - wie in Fig. 4 gezeigt - ein erhitzter Block 3 eingeführt und in die zylindrische Bohrung 4a des Behälters 4 eingesetzt. Der Stempel 5 wird danach vorgeschoben und in die zylindrische Bohrung 4a eingepaßt, um den Block 3 in Richtung auf die Matrize 1 zu drücken. Fig. 4 zeigt einen Zustand, in dem der vordere Endabschnitt des Blocks 3 innerhalb der Matrizenöffnung 2a in der zweiten Matrize 2 gelegen ist, mit der vorderseitigen Fläche des Blocks 3 in Anlagerung mit der rückwärtigen Fläche auf der Eingangsseite der Matrizenöffnung 1a in der ersten Matrize 1.

Eine fortgesetzte Aufbringung des Drucks mittels des Stempels 5 führt dazu, daß der Block 3 in Richtung auf die erste Matrize 1 gedrückt wird. Da wenigstens ein Teil der vorderseitigen Fläche des Blocks 3 in Anlagerung an die Eintrittsfläche der ersten Matrize 1 angeordnet ist, ist die axiale Bewegung des Blocks 3 beschränkt. Im Ergebnis wird der vorderseitige Abschnitt des Blocks 3 - wie in Fig. 5 gezeigt - im Hinblick auf die Breite in der Matrizenöffnung 2a der zweiten Matrize 2 größer in Übereinstimmung mit der Matrizenöffnung 2a und bildet schließlich einen vorgeformten Abschnitt 3a, der mit der Matrizenöffnung 2a in der zweiten Matrize 2 als Vorform-Öffnung übereinstimmt. Ein solcher Zustand ist in Fig. 5 gezeigt.

Eine nachfolgende Aufbringung eines Drucks mit dem Stempel 5 führt dazu, daß der obengenannte vorgeformte Abschnitt 3a des Blocks 3 in die Matrizenöffnung 1a in der ersten Matrize 1 gedrückt wird und in Übereinstimmung mit der Matrizenöffnung 1a geformt wird. Der aus dem Block 3 entstehende Strang wird weiter in axialer Richtung aus der Öffnung 1a der ersten Matrize 1 unter Bildung eines ausgepreßten geformten Abschnitts 3b herausgedrückt. Ein solcher Zustand ist in Fig. 6 gezeigt.

In dieser Stufe wird der auf den Block 3 mittels des Stempels 5 aufzubringende Druck signifikant reduziert, verglichen mit dem Fall, in dem ein Block mit einer anfänglichen Querschnittsfläche herangezogen wird, die die gesamte Matrizenöffnung 1a abdeckt (bei­ spielsweise bei einem Durchmesser, der größer ist als der umschriebene Kreis).

Nach Abschluß des Auspressens - wie in Fig. 7 gezeigt - wird der Behälter 4 von der aus der ersten Matrize 1 und der zweiten Matrize 2 bestehenden Matrizenanordnung getrennt, und der geformte Abschnitt des Strangs 3, der aus der ersten Matrize 1 unter Zurücklassen des Strang-Abschnitts 3c innerhalb der Matrizenöffnungen 1a und 2a ausge­ preßt wurde, wird abgeschnitten. Der abgeschnittene geformte Abschnitt 3d des Strangs 3 hat an seinem vorderen Ende eine Totzone 3e aus Metall, die dann entfernt wird. Der restliche Strang-Abschnitt 3c, der innerhalb der Matrizenöffnungen 1a und 2a belassen wurde, weist an seinem nächstgelegenen Ende eine Totzone 3f aus Metall auf, die eben­ falls entfernt wird. Ein solcher Zustand ist in Fig. 7 gezeigt. Für die Wirtschaftlichkeit des Materialeinsatzes werden die entfernten Totzonen 3e und 3f aus Metall eingeschmol­ zen und wieder verwendet.

Danach wird die Matrizenanordnung 1, 2 erneut an den Behälter 4 gekoppelt, und ein neuer Block 31 wird dem Behälter zugeführt und in die zylindrische Bohrung 4a in dem Behälter 4 eingeführt. Durch Vorschieben des neuen Blocks 31 in axialer Richtung wird der restliche Strangabschnitt 3c, der in den Matrizenöffnungen 1a, 2a zurückgelassen wurde, ausgepreßt und zu dem gewünschten Querschnitt geformt. Fig. 8 zeigt einen Zustand unmittelbar vor einem erneuten Auspressen.

Bei Gelegenheit wird der ausgepreßte geformte Abschnitt 3d, der - wie in Fig. 7 ge­ zeigt - entfernt wurde, in Scheiben geschnitten, die jeweils zu Aufhängearmen nach Schritten des Zurichtens oder dergleichen - sofern dies erforderlich ist - geformt werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß bei dem Verfahren und der Vor­ richtung zum Auspressen eines Strangs aus einer Leichtmetall-Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Block verwendet wird, der einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als die maximale Weite an der eingangsseitigen Konfiguration der Matri­ zenöffnung. So wird ein breiterer vorgeformter Abschnitt in der Nähe des Eingangs- Abschnitts der Matrizenöffnung geformt, und die ausgepreßte Form wird danach geformt. Dadurch wird es möglich gemacht, die Querschnittsfläche des Blocks zu verringern und den Strangpreßdruck zu erniedrigen. Folglich ist es möglich, eine kompakte und weniger teure Anordnung der Herstellungsanlage zu realisieren. Es sollte angemerkt werden, daß diese Vorteile mit einem einfachen Aufbau dadurch erreicht werden können, daß man einen Außendurchmesser des Blocks einstellt, der kleiner ist als die maximale Weite der eingangsseitigen Konfiguration der Matrizenöffnung der ersten Matrize, und daß man auf der stromaufwärts gelegenen Seite der ersten Matrize eine zweite Matrize mit einer Vor­ form-Matrizenöffnung anordnet.

Claims (11)

1. Verfahren zum Auspressen eines Strangs aus einer Leichtmetall-Legierung aus einer Matrizenöffnung in einer Matrize, welches die Schritte umfaßt, daß man

• - mittels eines Stempels einen Block mit einem Außendurchmesser, der kleiner ist als die maximale Weite an der eingangsseitigen Konfiguration der Matrizenöff­ nung, zu einem Strang auspreßt, wodurch ein vorgeformter Abschnitt, der größer ist als die eingangsseitige Konfiguration, am vorderen Endabschnitt des Strangs nahe dem Eingangsabschnitt der Matrizenöffnung gebildet wird; und
• - danach den Strang mittels der Matrizenöffnung in ein Strangpreßprofil bringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin ein erhitzter Block als auszupressender Block für den zu formenden Strang verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin der Block mittels eines Stempels durch eine zylindrische Öffnung eines Behälters vor der Bildung des vorgeformten Abschnitts ausge­ preßt und so unter Druck gesetzt wird, daß die Bildung des vorgeformten Abschnitts kontinuierlich zusammen mit dem Formen des Blocks zu der ausgepreßten Form erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, welches außerdem die Schritte umfaßt, daß man in axialer Richtung vorwärts vor der Matrizenplatte einen geformten Abschnitt des Strangs, der die durch Auspressen erzielte Form aufweist, die durch die Matrizenöffnung gebildet wurde, auspreßt, eine stromabwärts gelegene Seite des geformten Abschnitts, der aus der Matrizenöffnung ausgepreßt wurde, abschneidet und ihn von der Matrize trennt und eine an der stromabwärts gelegenen Seite befindliche Totzone aus Metall an einem vorderseitig gelegenen Abschnitt des geformten Abschnitts entfernt und so ein ausge­ preßtes Teil bildet, das weiter zu verarbeiten ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin der geformte Abschnitt des Strangs eine strom­ aufwärts gelegene Seite aufweist, die in der Matrizenöffnung bleibt, und einen nächst­ gelegenen Endbereich aufweist, der weggeschnitten und als an der stromaufwärts gelege­ nen Seite befindliche Totzone aus Metall entfernt wird, wenn die stromabwärts gelegene Seite des Strangs von der Matrize abgetrennt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, worin der Block einen Durch­ messer aufweist, der kleiner ist als die maximale Weite der Matrizenöffnung, jedoch größer ist als die minimale Weite der Matrizenöffnung, und worin der Block eine End­ fläche aufweist, die wenigstens teilweise zum Anliegen mit wenigstens einem Teil einer Endfläche der Matrizenplatte gebracht wird, wenn der Block in die Eingangsseite der Matrizenöffnung hineingedrückt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin der Block zu einem Aufhängearm für ein Kraftfahrzeug mit im wesentlichen C-förmigem Querschnitt ausgepreßt wird.

8. Vorrichtung zum Auspressen eines Strangs aus einer Leichtmetall-Legierung, um­ fassend

• - eine erste Matrize (1) mit einer Matrizenöffnung (1a), deren Form im wesentlichen dieselbe ist wie die ausgepreßte Form des Strangs (3);
• - eine zweite Matrize (2) auf der stromaufwärts gelegenen Seite der ersten Matrize (1), die eine Vorform-Öffnung (2a) einer Form aufweist, die größer ist als die ausgepreßte Form;
• - einen Behälter (4) zum Aufnehmen eines Blocks (3) auf der stromaufwärts gelege­ nen Seite der zweiten Matrize (2), der einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als die maximale Breite der ausgepreßten Form; und
• - einen Stempel (5) zum Auspressen und Unter-Druck-Setzen des Blocks (3) in­ nerhalb des Behälters (4).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, worin der Behälter (4) eine zylindrische Öffnung mit einem Innendurchmesser einschließt, der im wesentlichen der gleiche ist wie der Außen­ durchmesser des Blocks und der Außendurchmesser des Stempels.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, worin der Block in eine zylindrische Öffnung des Behälters (4), die einen Innendurchmesser aufweist, der im wesentlichen der gleiche ist wie der Außendurchmesser des Blocks und der Außendurchmesser des Stempels, eingepaßt und darin untergebracht wird, und worin der Block (3) durch den Stempel (5) in Richtung auf die Matrizenöffnungen (1a, 2a) gedrückt und dadurch in die ausgepreßte Form gebracht wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, welche geeignet ist zum Auspressen des Blocks zu Aufhängearmen für Kraftfahrzeuge.