DE60103875T2

DE60103875T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Pressen eines plastischen Deformiervorformlings

Info

Publication number: DE60103875T2
Application number: DE60103875T
Authority: DE
Inventors: Mark Jansson
Original assignee: MARKRAM AB
Current assignee: MARKRAM AB
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2021-02-15
Also published as: EP1255634B1; TR200401531T4; ES2222977T3; ATE264741T1; DE60102895D1; EP1272330A1; US20030011101A1; SE0000526L; ES2220712T3; EP1272330B1; TR200401534T4; WO2001060582A1; US6715330B2; DE60102895T2; AU2001232577A1; DK1272330T3; US6705146B2; AU2001232576A1; DK1255634T3; WO2001060583A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Strangpressen eines plastisch verformbaren Formlings, z.B. aus Metall, zu einem dreidimensionalen Teilstück mit einer vorherbestimmten Querschnittsfläche, umfassend eine feststehende Matrize mit einer darin gebildeten Öffnung, durch die der plastisch verformbare Formling gepresst werden soll, und mindestens eine Drehmatrize, die neben der Öffnung angeordnet ist und um eine Achse drehbar ist, die sich quer zu der Pressrichtung erstreckt, wobei die Matrize in ihrer Umfangsoberfläche eine oder mehrere Vertiefungen aufweist, um den Formling während der Drehung der Drehmatrize zu einem dreidimensionalen Teilstück mit quer verlaufenden Formteilen zu formen.
STAND DER TECHNIK
Beim Strangpressen eines plastisch verformbaren Formlings, z.B. eines erhitzten Metalls, wie etwa Aluminium, dem so genannten Extrudieren, geht der Formling durch eine Öffnung mit einer erwünschten Querschnittsfläche, wodurch ein Teilstück gebildet wird, dessen längsseitiger Querschnitt konstant ist. Es besteht eine grosse Nachfrage nach einer ununterbrochenen Fertigung von Teilstücken mit quer verlaufenden Formteilen, wie etwa Rahmen, Hohlprofile, usw.
Die internationale Patentschrift WO 97/12745 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, die von dem vorliegenden Erfinder erfunden wurden und deren Ziel es ist, das Extrudieren von Teilstücken mit Formteilen, die quer zu dem Teilstück hervorragen, zu ermöglichen. Laut dieser Druckschrift ist eine Drehmatrize angeordnet, um einen Teil der Öffnung zu bilden, durch die der Formling gepresst wird. So wie die Querschnitts fläche des Formlings reduziert wird, wird dieser gleichzeitig von der Drehmatrize gebildet. Die Drehmatrize kann ausgelegt sein, um Querbalken in dem Teilstück zu erzeugen, oder um einen erhabenen oder eingelassenen Firmennamen in dem Teilstück zu bilden.
Der Unterschied im Vergleich zu verschiedenen Arten des Prägedrucks mit drehenden Elementen ist zu beachten, wie z.B. in der DE 42 101 746 veranschaulicht, wo nur eine sehr beschränkte Formgebung des Formlings stattfindet. Erfolgt die Gestaltung nach der oben genannten Technik, wie sie die vorliegende Erfindung betrifft, so ist die Drehmatrize Teil des eigentlichen Extrusionsverfahrens.
Die Anwendung dieser Technik bei vorhandenen, weitgehend standardisierten Pressanlagen, wie hydraulischen Pressereien, Schraubenextrudern, normalen Strangpressen, usw., war bislang unmöglich. Einrichtungen der genannten Art umfassen normalerweise eine Werkzeuganordnung der in 2 gezeigten Art, mit einem Halter 5 für ein im Wesentlichen zylindrisches Werkzeug 3, das eine feststehende Matrize 1 umfasst. Um dieses Werkzeug herum ist wenig Platz, und die bei dem Pressen erzeugten Kräfte sind sehr stark.
Ausserdem ist es sehr wichtig, die Anzahl der Produktionsunterbrechungen zu reduzieren, da die Kosten ungenutzter Maschinenkapazität sehr hoch sind. Deshalb ist es wünschenswert, die Werkzeuge entsprechend der Pressbedürfnisse schnell austauschen zu können.
Seit die Patentschrift WO 97/12745 veröffentlicht wurde, ist die Nachfrage nach Teilstücken mit einer längsseitig wechselnden Querschnittsfläche, d.h. mit einem Querschnitt, der nicht nur quer verlaufende Formteile wie Balken, sondern auch einen wechselnden Querschnitt oder eine wechselnde Materialstärke an dem durchgehenden Teilstück aufweist, aufgekommen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Pressen dreidimensionaler Teilstücke bereitzustellen, die leicht auf Formen nach dem Stand der Technik anwendbar ist, ohne grössere Einstellungen zu benötigen.
Dieses Ziel wird mittels einer Vorrichtung und eines Verfahrens der eingangs beschriebenen Art erreicht, wobei die Drehmatrize unmittelbar unterhalb der Öffnung angeordnet ist, wodurch der Formling, wenn er durch die Öffnung 11 geht, im Wesentlichen auf die vorherbestimmte Querschnittsfläche reduziert wird, und dann geformt wird, wenn er durch die Drehmatrize geht, so dass die endgültige Form des dreidimensionalen Teilstücks bestimmt wird.
Anders als beim Stand der Technik wird die Fläche des Formlings somit im Wesentlichen bis auf seine endgültige Querschnittsfläche oberhalb der Drehmatrize reduziert, wodurch die auf die Drehmatrize wirkenden Kräfte möglichst gering gehalten werden können. Daraus ergeben sich kontrollierbare Auflagekräfte, so dass die Lager der Drehmatrize in der feststehenden Matrize enthalten sein können. Der Ausdruck "im Wesentlichen bis auf" heisst hauptsächlich bis auf zwischen 100 und 130 % der endgültigen, vorherbestimmten Querschnittsfläche.
Der Formling trifft auf die Drehmatrize radial innerhalb ihres mittleren Radius. Auf diese Art und Weise erfolgt an der Drehmatrize immer noch eine Flächenreduzierung, und somit eine gewisse Beschleunigung des Formlings bei diesem Durchgang, während das Material gleichzeitig die Hohlräume in der Drehmatrize ausfüllt.
Der Ausdruck "unmittelbar unterhalb" bedeutet, dass die Drehmatrize sich so nah an der Öffnung befindet, dass der Pressdruck bei der durch die Drehmatrize ausgeführten Gestaltung verwendet wird. Ist der Abstand zu gross, z.B. mehrfach die Diagonalabmessung des Teilstücks, blockiert sich der Formling angrenzend an die Drehmatrize selber wegen der Reibung, die oberhalb gegen die tragenden Flächen verursacht wird, wenn die Drehmatrize sich in einer Pressphase befindet.
Die Drehmatrize ist bevorzugt auf Lagern in einem quer verlaufenden Hohlraum, der in der Nähe der Öffnung gebildet ist, angebracht, wodurch sie um eine Achse herum drehbar ist, die sich quer zu der Pressrichtung erstreckt.
Diese Ausführung der feststehenden Matrize ermöglicht eine Platz sparende Lage der Drehmatrize in der Maschine. Ausserdem bedeutet dieser Aufbau, dass die Drehmatrize leicht zugänglich ist, da es relativ leicht ist, das Werkzeug in einer normalen Formpressmaschine zu lösen und zu entfernen. Somit ist es möglich, die Vorrichtung derart auszulegen, dass sie mit herkömmlichen Strangpressen kompatibel ist, um ein schnelles Austauschen von Werkzeugen ohne kostspieliges Anhalten der Produktion zu ermöglichen.
Dadurch, dass ein Hohlraum in der feststehenden Matrize gebildet wird, wird der Platz so gut wie möglich ausgenutzt, und zudem wird eine geringere Menge des gefestigten Materials für die feststehende Matrize benötigt, was die Kosten senkt.
Die Drehmatrize ist bevorzugt auf Lagern mit einem gewissen Axialspiel angebracht. Dieser Spielraum ermöglicht eine gewisse Wärmeausdehnung der Drehmatrize, ohne Festfressen hervorzurufen.
Die Drehmatrize kann feststehend auf einer Welle angeordnet sein, die auf Lagern in dem Hohlraum angebracht ist, wobei die Welle ein begrenztes Axialspiel aufweist. Somit wird die Welle durch diesen Aufbau axial von der Drehmatrize geführt. Da die Welle und ihre Lager in der feststehenden Matrize angeordnet sind, bildet dies eine Einheit, in der die Drehmatrize angeordnet ist, wobei die Einheit leicht auszuwechseln ist. Zudem kann die welle relativ kurz sein, was zu einem günstigen Lastaufnahmevermögen und einer geringeren Belastung der Lager führt.
Ein Wellenabschnitt, der sich durch die Drehmatrize erstreckt, kann aus einem Material mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Drehmatrize hergestellt sein, so dass der Wellenabschnitt, wenn die Matrize und die Welle während des Pressens erhitzt werden, sich mehr ausdehnt als die Drehmatrize, die dadurch an der Welle festgehalten wird. Durch die Verwendung dieser Technik zum Festhalten der Drehmatrize erübrigt sich die Notwendigkeit, die Elemente in der Welle und die Matrize festzuhalten.
Die Öffnung umfasst bevorzugt eine Vertiefung in der feststehenden Matrize auf der oberen Seite, die dazu gedacht ist, eine erste Querschnittsreduzierung des Materials zu verursachen, wobei die Vertiefung im Wesentlichen auf der Öffnungsseite gegenüber dem Hohlraum gebildet ist. Dadurch, dass die Vertiefung derart gebildet ist, wird die feststehende Matrize an dem Hohlraum, in dem die Drehmatrize angeordnet ist, weniger beansprucht. In einem Werkzeug herkömmlicher Art, bei dem die entsprechende Vertiefung normalerweise symmetrisch ist, kann das Material um den Hohlraum herum zu dünn werden.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung ferner Mittel, um die Querschnittsfläche unmittelbar oberhalb der Drehmatrize zu ändern. Mit anderen Worten ist die feststehende Matrize angeordnet, um eine Öffnung mit einem wechselnden Querschnitt auf zuweisen. Somit kann die auf die Drehmatrize zu gepresste Materialmenge zweckmässigerweise entsprechend der Form der Drehmatrize geändert werden.
Die Umfangsoberfläche der Drehmatrize kann z.B. Sektoren mit wechselndem Radius aufweisen, so dass Teilstücke mit wechselnder Querschnittsfläche gepresst werden können.
Mit "Umfangsoberfläche" ist hier die normalerweise kreiszylindrische Oberfläche gemeint, in der verschiedenartige Vertiefungen oder Vorsprünge bewerkstelligt wurden, um die Teilstücke zu bilden, z.B. die Oberfläche, die aus dem Teilkreisradius eines Zahnrads besteht. Die Tatsache, dass der Radius der Umfangsoberfläche unterschiedlich ist, könnte z.B. eine ovalförmige Matrize (wie etwa ein Zahnrad mit wechselndem Teilkreisradius) bedeuten, oder dass die Welle in Verbindung mit der Drehmatrize im Verhältnis zum Mittelpunkt der Matrize leicht versetzt angeordnet ist. Dies würde zu einem Teilstück führen, dessen durchgehende Materialstärke zyklisch wechseln würde, was wünschenswert ist, wenn man einen Balken wechselnder Stärke herstellt.
Die Mittel zum Ändern der Querschnittsfläche werden zweckmässigerweise auf die Drehmatrize abgestimmt und können aus tragenden Flächen bestehen, die quer zu der Pressrichtung beweglich sind.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung ist die Drehmatrize angeordnet, um in einer vorherbestimmten Stellung blockierbar zu sein. Somit kann die drehbare, bewegliche Matrize blockiert werden und dadurch im Wesentlichen zu einer feststehenden Matrize werden. Nun kann das Pressen erfolgen, indem es entweder durch eine Drehmatrize oder durch eine oder mehrere feststehende Matrizen geht, was bessere Möglichkeiten zur Änderung der gepressten Teilstücke bietet.
Die Drehmatrize kann zweckmässigerweise glatte Abschnitte aufweisen, die in der blockierten Stellung auf den Formling zu ausgerichtet sind, so dass der Formling in dieser Stellung durch die blockierte Matrize geht, um ein glattes Formsegment zu formen. Durch Ausrichten eines glatten Sektors, so dass er dem Formling gegenüberliegt, wenn die Drehmatrize blockiert wird, werden die auf die Drehmatrize wirkenden Kräfte in der blockierten Stellung möglichst gering gehalten. Das Blockieren der Drehmatrize in einer Stellung, in der die Vertiefungen oder Vorsprünge derart ausgerichtet sind, dass sie dem Formling gegenüberliegen, würde genau genommen eine grosse Blockierkraft benötigen und zudem ein Risiko bedeuten, dass sich beim Pressen lose Teile in den Hohlräumen der Matrize bilden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung soll nachstehend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, die beispielhaft bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung abbilden, genauer beschrieben werden.
1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Strangpresse.
2 ist eine auseinander gezogene Ansicht einer Werkzeuganordnung in einer Strangpresse.
3 ist eine perspektivische Hinteransicht einer Matrize nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine perspektivische Vorderansicht der Matrize in 3.
5 ist eine Querschnittsansicht der Matrize in 3.
6 ist eine Querschnittsansicht der Matrize in 3 entlang der Linie VI–VI in 5.
7 ist eine teilweise auseinander gezogene Ansicht einer Matrize nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
8 ist eine Seitenansicht im Querschnitt der Matrize in 7.
9a, b sind Querschnittsansichten einer Matrize nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei sich die Drehmatrize in zwei verschiedenen Stellungen befindet.
10a, b sind Querschnittsansichten einer Matrize nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei sich die Drehmatrize in zwei verschiedenen Stellungen befindet.
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 ist eine vereinfachte schematische Darstellung einer Maschine, die zum Extrudieren von Metallen, wie etwa Aluminium, die bis auf einen plastisch verformbaren Zustand erhitzt wurden, vorgesehen ist, wobei ein Pressstempel 6 mittels hydraulischer Stellglieder 8 angeordnet ist, um einen Formling 15 auf eine Werkzeuganordnung 7 hin zu drücken.
2 ist eine auseinander gezogene Ansicht der Werkzeuganordnung 7. Die Werkzeuganordnung umfasst eine Matrize 1, die zusammen mit einem tragenden Element 2 in einem ringförmigen Matrizenhalter 3 angeordnet ist, der sich vor einem oder mehreren hinteren Maschinenteilen 4 in einem Werkzeughalter 5 (auch "Hufeisen" genannt) befindet. Die Matrize 1 und das tragende Element 2 können durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung ersetzt werden, oder die Abmessungen der erfindungsgemässen Matrize 10 können alternativ derart sein, dass auch der Matrizenhalter 3 von der Werkzeuganordnung ausgeschlossen ist.
Die Matrizeneinheit nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist in 3 bis 6 gezeigt. Die Matrizeneinheit umfasst eine im Wesentlichen zylindrische, feststehende Matrize 10 mit einer Öffnung 11 und einer Drehmatrize 12. Ein Formling 15 soll durch die Öffnung 11 in einer Pressrichtung A gepresst werden. Zwischen der Drehmatrize 12 und einer gegenüberliegenden, bevorzugt ebenen, tragenden Fläche 18 aus dem Material der feststehenden Matrize 10 ist eine zweite Öffnung 17 festgelegt. Erfindungsgemäss weist die erste Öffnung 11 eine Querschnittsfläche auf, die im Wesentlichen wie die Querschnittsfläche der zweiten Öffnung 17 ist.
Der durch die Öffnung 11 gehende Formling 15 wird mit der Drehmatrize 12 ungefähr auf einer Höhe mit ihrem Innenradius r1, bevorzugt etwas innerhalb des Radius r1, in Kontakt gebracht. Wird wie in dem gezeigten Beispiel eine Drehmatrize 12 in Form eines Zahnrads 19 verwendet, so bezeichnet r1 den Teilkreisradius des Zahnrads, der eine Umfangsoberfläche bildet, von der aus sich die Zähne 21 erstrecken. Ungeachtet der Matrizenform 12 ist es wichtig, dass der Formling auf einer derartigen Höhe auf die Matrize trifft, dass der Formling 15 während des Durchgangs durch die Drehmatrize 12 plastisch verformt wird. Die Verformung des Formlings 15 wird in der vergrösserten Ansicht in 6 genauer gezeigt.
Hauptsächlich mit Bezug auf 5 wird gezeigt, wie die Drehmatrize 12 um eine Achse C herum drehbar ist. Genauer gesagt ist sie feststehend an einer Welle 23 angebracht, die auf Lagern in einem Hohlraum 20 in der feststehenden Matrize 10 angebracht ist. Der Hohlraum 20 besteht im Wesentlichen aus einer Querbohrung 25a bis c, die neben der Mittelachse B der Matrize gebildet ist und sich quer zu der Pressrichtung A erstreckt. Die Bohrung 25a bis c hat in den Bereichen 25a, 25b an den jeweiligen Enden, in Randnähe der Matrizeneinheit, einen grösseren Querschnitt. Unmittelbar innerhalb dieser Bereiche ist der Querschnitt der Bohrung kleiner, wobei er schliesslich in dem ganz mittleren Teil 25c wieder grösser wird. In den Bereichen 25a, 25b sind zwei Lager 26 angeordnet, z.B. Rollen- oder Gleitlager, durch die sich die Welle 23 über die gesamte Länge der Bohrung erstreckt. Die Matrize 12 ist in dem mittleren Bereich 25c angeordnet und seitlich durch Axiallager 27 befestigt, die in dem Bereich 25c angeordnet sind.
In dem gezeigten Beispiel sind Mittel zum Kühlen der Lager 26 in der Matrizeneinheit angeordnet. Die Mittel umfassen einen Keramikkörper 22, der axial ausserhalb jedes Lagers aufgesetzt ist, eine Dichtung 24, die sich ausserhalb des Körpers 22 befindet, und eine Versorgungsleitung 12 für ein Kühlmittel, wie etwa Stickstoff oder dergleichen.
Zweckmässigerweise wird die Matrize 12 aus einem Material hergestellt, das einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, als mindestens der mittlere Wellenbereich 23a, an den sie angelegt ist. Auf diese Art und Weise wird die Matrize 12 wirksam festgehalten, wenn die Temperatur der gesamten Matrize in Folge des Extrudierens ansteigt.
Mit Bezug auf 3, die eine perspektivische Vorderansicht der feststehenden Matrize 10 ist, d.h. von dem Punkt aus gesehen, von dem ab der Formling 15 gepresst wird, umfasst die Öffnung 11 eine Vertiefung 29 in der Matrize, wobei die Vertiefung beim Pressen eine erste Flächenreduzierung verursacht. Diese Vertiefung 29 ist im Verhältnis zu der Mittelachse B der Matrize asymmetrisch gestaltet, und ihr Hauptteil befindet sich auf der dem Hohlraum 20 gegenüberliegenden Seite. Eine derartige Gestaltung der Vertiefung 29 beschränkt diejenigen Abschnitte 31 der Matrize auf ein Minimum, die in Pressrichtung A sowohl durch den Hohlraum 20 als auch die Vertiefung 29 geschwächt werden (siehe 6).
Aus 4 ist ersichtlich, dass der Hohlraum 20 auch eine Öffnung 30 auf der Vorderseite der feststehenden Matrize 10 aufweist, durch welche die Drehmatrize 12 zu sehen ist. Die Drehmatrize 12 wird angebracht, indem sie durch die Öffnung 30 hindurch eingeführt wird, und dann dadurch, dass die Welle 23 durch die Bohrung 25 und durch die Drehmatrize 12 eingeführt wird.
Nach einer zweiten Ausführungsform (7 und 8) der Erfindung umfasst eine feststehende Matrize 110 zwei Drehmatrizen 12, 12', die jeweils auf einer Welle 23, 23' in einer Bohrung 25, 25' angeordnet sind. Dieser Aufbau ermöglicht das Pressen von Teilstücken, die sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite profiliert sind.
Die beiden Matrizen können auf beliebige Art und Weise aufeinander abgestimmt werden, z.B. dadurch, dass Zahnräder bereitgestellt werden, um die Wellen 23, 23' zusammenzufügen. Die Abstimmung verbessert die Verteilung der Lastaufnahme auf die Matrizen 12, 12'.
Die feststehende Matrize 110 umfasst ferner eine Kernmatrize 33, die feststehend auf der Matrize 110 angeordnet ist und sich durch die Öffnung 11 erstreckt, wobei die Öffnung in zwei Öffnungen 11, 11' unterteilt ist, wodurch das Pressen eines Hohlteilstücks ermöglicht wird. Die Kernmatrize 33, wie sie in der perspektivischen Ansicht von 7 gezeigt ist, umfasst in der gezeigten Ausführungsform einen kreuzförmigen Abschnitt 34, der dazu gedacht ist, anhand von Befestigungsmitteln 35, wie etwa Bolzen, feststehend auf der Matrize angeordnet zu werden, und einen länglichen Abschnitt 36, der dazu gedacht ist, sobald die Kernmatrize auf der Matrize angeordnet ist, sich durch die Öffnung 11 bis zur Mitte der Drehmatrizen oder darüber hinaus zu erstrecken. Die Seite 37 der Kernmatrize, die der Drehmatrize 12 gegenüberliegt, ersetzt somit die oben erwähnte tragende Fläche 18 als das Element, das die Öffnung 17 festlegt, während die gegenüberliegende Seite 37' gleichzeitig eine zweite Öffnung 17' festlegt.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wie in 9a und b gezeigt, umfasst die feststehende Matrize 210 eine bewegliche tragende Fläche 40 in Verbindung mit der Drehmatrize 12. Die bewegliche tragende Fläche 40 wird durch die Stellglieder 42 über Verbindungsmittel 41 gesteuert, die in 9a und b nur schematisch abgebildet sind, und wird angeordnet, um die Öffnung 11 je nach Grösse der Öffnung 17 zwischen der Drehmatrize 12 und der Kernmatrize 33 (alternativ der tragenden Fläche 18, wenn keine Kernmatrize 33 vorhanden ist) zu verstellen. Wie in 9a und 9b gezeigt, ist die tragende Fläche 40 zwischen einer ersten Ausgangsstellung (9a), in der die Öffnung 11 im Wesentlichen wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist, und einer zweiten abgesenkten Stellung (9b), in der die Öffnung 11 reduziert ist, bewegbar. Diese Anordnung kann in Fällen, bei denen die Umfangsoberfläche der Drehmatrize einen wechselnden Radius aufweist, notwendig oder zumindest vorteilhaft sein, z.B. wenn die Drehmatrize 12 aus einem ovalen Zahnrad besteht.
Bei der in 9a und 9b gezeigten Matrize 210 ist die Drehmatrize 12 von der gleichen Art wie in den obigen Beispielen, jedoch auf der Welle 23 etwas von dem Wellenmittelpunkt versetzt angeordnet. Wie in 9a abgebildet erhält somit das Material des gepressten Teilstücks einen grösseren Querschnitt T1, wenn der Mittelpunkt X1 der Drehmatrize sich oberhalb des Wellenmittelpunkts X2 befindet, wohingegen, wie in 9b abgebildet, das Material des gepressten Teilstücks einen kleineren Querschnitt T2 erhält, wenn sich der Mittelpunkt X1 der Drehmatrize unterhalb des Wellenmittelpunkts X2 befindet. Ziel der Anordnung der tragenden Fläche 40 zum Reduzieren der Öffnung 11 in 9b ist es, die Querschnittsfläche des auf die Öffnung 17 zu gepressten Formlings 15 an die veränderten Querschnitte anzupassen.
Ein anderer Fall, bei dem eine bewegliche tragende Fläche geeignet sein kann, ergibt sich, wenn eine wie in 10a und b gezeigte Matrize 310 verwendet wird. Diese Matrize wird mit einer Drehmatrize 312 bereitgestellt, die glatte Abschnitte 45 aufweist, die einen Winkelsektor einnehmen, das mehrfach grösser als die üblichen Vorsprünge (Zahnradzähne) ist. In dem gezeigten Beispiel wird ein glatter Abschnitt 45 in der Drehmatrize 312 gebildet, der ungefähr 30 Grad des Umfangs der Matrize 312 einnimmt. In 10a erfolgt das Pressen wie oben beschrieben, wobei die tragende Fläche 40 sich in der Ausgangsstellung befindet. In 10b hat der glatte Abschnitt jedoch die Öffnung 17 erreicht, die dadurch eine reduzierte Querschnittsfläche erhält. Um auch in dieser Stellung ein zufrieden stellendes Extrudieren zu erreichen, wird die tragende Fläche 40 durch die Stellglieder in eine abgesenkte Stellung bewegt, wodurch die Öffnung 11 reduziert wird.
Ferner kann die Matrize 312 in 10a und b angeordnet sein, um in der in 10b gezeigten Stellung blockierbar zu sein. Wenn sich die Matrize in dieser blockierten Stellung befindet, kann ein gerades Teilstück ohne quer verlaufende Formteile zwischen dem glatten Abschnitt 45 der Matrize 312 und der Kernmatrize 33, alternativ der tragenden Fläche 18, extrudiert werden.
Es ist zu beachten, dass 9 und 10 nur dazu gedacht sind, das grundlegende Prinzip der beschriebenen Ausführungsformen zu veranschaulichen. Der Fachmann erkennt, dass mehrere der in den Figuren gezeigten Abstände nicht der Wirklichkeit entsprechen, z.B. im Fall der Neigung der tragenden Fläche 40, die übertrieben ist, um das Verständnis zu erleichtern. In Folge dieser Übertreibung ist auch der Abstand zwischen der tragenden Fläche und der Drehmatrize 12, 312 etwas zu lang.
Die oben beschriebenen Drehmatrizen können nach Bedarf angeordnet werden, um angetrieben zu werden, wodurch das Extrusionsverfahren zusätzliche Leistung erhält. Der Fachmann kann diesen Antrieb bereitstellen, z.B. indem er die Welle 23, 23' an eine Antriebswelle anschliesst, die in dem Werkzeughalter 5 angeordnet ist. Insbesondere kann dieser Antrieb von Vorteil sein, wenn Teilstücke mit wechselnder Materialstärke, wie z.B. in 9a, 9b gezeigt, gepresst werden.
Man wird verstehen, dass Einzelheiten der in den Figuren gezeigten und oben beschriebenen Ausführungsformen beliebig kombinierbar sind. Die in 8, 9a und b und 10a und b gezeigte Kernmatrize 33 kann z.B. ausgeschlossen werden, wenn feste Teilstücke gepresst werden. Die Anzahl der Drehmatrizen kann bei allen Ausführungsformen unterschiedlich sein, und es ist hauptsächlich aus Gründen der Klarheit, dass die meisten Figuren nur eine Matrize zeigen.

Claims

Vorrichtung zum Strangpressen eines plastisch verformbaren Formlings (15) zu einem dreidimensionalen Teilstück mit einer vorherbestimmten Querschnittsfläche, umfassend: eine feststehende Matrize (10; 110; 210; 310) mit einer darin gebildeten Öffnung (11), durch die der plastisch verformbare Formling (15) gepresst werden soll, und mindestens eine Drehmatrize (12; 312), die neben der Öffnung (11) angeordnet ist und in ihrer Umfangsoberfläche eine oder mehrere Vertiefungen aufweist, um den Formling während der Drehung der Matrize zu einem dreidimensionalen Teilstück mit quer verlaufenden Formteilen zu formen, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmatrize (12, 312) unmittelbar unterhalb der Öffnung (11) angeordnet ist, wobei der Formling, wenn er durch die Öffnung (11) geht, im Wesentlichen auf die vorherbestimmte Querschnittsfläche reduzierbar ist, und dann formbar ist, wenn er durch die Drehmatrize (12, 312) geht, so dass die endgültige Form des dreidimensionalen Teilstücks bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der von der feststehenden Matrize hervorgerufene Extrusionsdruck zwischen der Öffnung und der Drehmatrize beibehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zwischen der Öffnung und der Drehmatrize im Wesentlichen kein Zwischenraum gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Formling, wenn er durch die Öffnung (11) geht, auf zwischen 100 % und 130 % der vorherbestimmten Querschnittsfläche reduzierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in der feststehenden Matrize (10; 110; 210; 310) ein Hohlraum (20) gebildet ist, der sich neben einer Seite der Öffnung (11) befindet, und wobei die Drehmatrize (12; 312) auf Lagern in dem Hohlraum (20) angebracht ist, wodurch sie um eine Achse (C) herum drehbar ist, die sich quer zu der Pressrichtung (A) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Drehmatrize (12; 312) axial auf Lagern mit begrenztem Axialspiel angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Drehmatrize (12; 312) feststehend auf einer Welle (23) angeordnet ist, die auf Lagern in dem Hohlraum (20) angebracht ist, wobei die Welle ein begrenztes Axialspiel aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Abschnitt (23a) der Welle (23), der sich durch die Drehmatrize (12; 312) hindurch erstreckt, aus einem Material mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Drehmatrize (12; 312) hergestellt ist, so dass der Wellenabschnitt (23a), wenn die Matrize und die Welle während des Pressens erhitzt werden, sich mehr ausdehnt als die Matrize, die dadurch an der Welle (23) festgehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die feststehende Matrize (10; 110; 210; 310) ferner eine Vertiefung (29) oberhalb der Öffnung (11) umfasst, die dazu gedacht ist, eine erste Querschnittsreduzierung des Formlings (15) hervorzurufen, wobei die Vertiefung im Wesentlichen auf der Seite der Öffnung (11) gegenüber dem Hohlraum (20) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend Mittel (40) um die Querschnittsfläche der Öffnung (11) unmittelbar oberhalb der Drehmatrize (12; 312) zu ändern.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Drehmatrize im Verhältnis zum Wellenmittelpunkt (X2) geringfügig versetzt auf der Welle (23) angebracht ist, so dass Teilstücke mit wechselndem Querschnitt gepresst werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Mittel (40) zum Ändern der Querschnittsfläche auf die Drehmatrize (12) abgestimmt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12, wobei die Mittel zum Ändern der Querschnittsfläche aus mindestens einer tragenden Fläche (40) bestehen, die quer zu der Pressrichtung (A) beweglich ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drehmatrize (312) angeordnet ist, um in einer vorherbestimmten Stellung blockierbar zu sein.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Drehmatrize (312) glatte Abschnitte (45) aufweist, die in der blockierten Stellung auf den Formling (15) zu ausgerichtet sind, so dass der Formling in dieser Stellung durch die blockierte Matrize (312) geht, um ein glattes Formsegment zu formen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drehmatrize (12; 312) angetrieben wird.
Verfahren zum Pressen eines plastisch verformbaren Formlings (15) zu einem dreidimensionalen Teilstück mit einer vorherbestimmten Querschnittsfläche, wobei der Formling durch mindestens eine Matrize (12; 312) gepresst wird, die in ihrer Umfangsoberfläche eine oder mehrere Vertiefungen aufweist, so dass der Formling durch die Drehung der Matrize geformt wird, wodurch die endgültige Form des dreidimensionalen Teilstücks bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man den Formling durch eine Öffnung (11) unmittelbar oberhalb der Drehmatrize (12; 312) gibt, wodurch der Formling (15), wenn er durch die Öffnung (11) geht, im Wesentlichen auf die vorherbestimmte Querschnittsfläche reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Querschnittsfläche der Öffnung (11) je nach der Form der Drehmatrize (12; 312) und der vorherbestimmten Querschnittsfläche des dreidimensionalen Teilstücks geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 17 bis 18, wobei die Drehmatrize (12; 312) in einer vorherbestimmten Stellung blockiert wird, so dass, während die Drehmatrize blockiert ist, der Formling (15) zu einem Teilstück ohne quer verlaufende Formteile gepresst wird.