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Verfahren zum Spritzen (Strangpressen) voller und hohler Körper aus
Messing und ähnlichen Kupferlegierungen Die Erfindung betrifft ein, Verfahren zum
Spritzen (Strang pressen) voller und hohler Körper aus Messing und ähnlichen Kupferlegierungen,
bei dem das vorgewärmte Ausgangswerkstück mittels eines starken, schlagartigen Druckes
ausgepreßt wird. Bei den bekannten Preß- oder Warmspritzverfahren. dieser Art sollen
die Werkstücke, die aus Kupferlegierungen, insbesondere Messing aller Art, bestehen,
bei einer über 700' C liegenden Temperatur, also über der Rekristallisationsgrenz@e,
verformt werden. Die vorgewärmten Werkstücke werden mit geeigneten Werkzeugen dem
Ofen entnommen und in die Verformungswerkzeuge eingelegt. Dabei findet an den Berührungsstellen
der Greifwerkzeuge und an jenen der Verformungswerkzeuge mit dem heißen Werkstück
eine gewisse Abkühlung statt, so daß das Werkstück bei Beginn des Verformungsvorgangs
keine in allen seinen Teilen gleichmäßige Temperatur besitzt. Da ferner auch noch
eine gewisse Abkühlung des Werkstücks durch die Luft eintritt, muß das Werkstück
von vornherein so hoch über die eigentliche Verformungstemperatur von 700° C vorgewärmt
werden, daß bei Beginn des Verformungsvorgangs ungefähr die Temperatur im Werkstück
herrscht, die für die Verformung die günstigste ist. Man muß dabei den Nachteil
mit in Kauf nehmen, daß durch diese Übererwärmung bei Kupferlegierungen eine Oxydierung
der Oberfläche eintritt, wodurch dann die Werkzeuge leiden. Trotz dieses vorsorglichen
Wärmeüberschusses hat man aber kein vollkommen gleichmäßig erwärmtes Werkstück als
Ausgangsmaterial für die Verformung.
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Beim Kaltspritzverfahren, das hauptsächlich zur Verformung von Aluminium,
Zinn und Blei verwendet wird, werden die Werkstücke bei gewöhnlicher Raumtemperatur
in die Preßwerkzeuge eingelegt. Ein vorheriges Anwärmen findet hier nicht statt.
Beim Auftreffen des Stempels auf das nicht vorgewärmte Werkstück entsteht durch
Umsetzung eines Teiles der der Maschine innewohnenden Energie Wärme, die das Werkstück
gleichmäßig in allen seinen Teilen erhitzt und es dadurch auf eine Temperatur bringt,
bei der das Werkstück .eine niedrigere Festigkeit hat. Je nach der Intensität des
Schlages kann die Erwärmung höher getrieben werden, so daß Entfestigungstemperaturen
erreicht werden. bei denen der nicht in Wärme umgesetzte Betrag der mechanischen
Energie den Spritzvorgang einleiten und durchführen kann. Je höher nun die Entfes,tigungstemperatur
liegt, um ein so höherer Energiebetrag muß aufgewendet werden, um beim Auftreffen
des Stempels auf dem Werkstück die Entfestigungstemperatur zu erreichen. Dies bedingt
jedoch bei schwer verformbaren Metallen, wie Kupferlegierungen, außerordentlich
hohe spezifische Flächendrücke, denen die Stahlstempel
nicht lange
standzuhalten vermögen, so daß ein wirtschaftliches Arbeiten ausgeschlossen ist.
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Um diese Nachteile, nämlich Wärmeverluste, ungleichmäßige Wärmebeschaffenheit
des zu spritzenden Ausgangswerkstücks, Oxydation des Werkstücks, Beschädigung der
Werkzeuge, zu vermeiden, beschreitet die Erfindung einen neuen Weg: Die Vorwärmung
wird beibehalten, aber die Vorwärmetemperaturen werden wesentlich gesenkt, und zwar
bis auf ungefähr aoo bis 65o° C, d. i. unter die Rekristallisationstemperatur. Der
schlagartige Druck wird vorteilhaft derart stark gewählt, daß die durch die Schlagenergie
erzielte innere Aufheizung des Werkstücks während des Verformungsvorgangs dessen
gleichmäßige Erwärmung herbeiführt auf eine Temperatur, die etwas über der Einlegetemperatur
liegt. Ein ähnlicher Vorschlag, nämlich die Vorwärmetemperatur niedriger zu halten
als die Verformungstemperatur, bei der das Pressen oder Spritzen am günstigsten
durchzuführen wäre, ist beim Verpressen von Preßzink bereits gemacht worden. Veranlaßt
wurde dieser Vorschlag dadurch, daß bei Anwendung höherer Temperaturen das Zink
erfahrungsgemäß in seiner Güte durch die Rekristallisation bis zur Unbrauchbarkeit
verschlechtert wird im Gegensatz zu den bekannten Warmpreßverfahren für Kupferlegierungen,
die mit hohen, über der Rekristallisationsgrenze liegenden Vorwärmetemperaturen
arbeiten. Die Maßnahme, bei Zink niedrigere Temperaturen anzuwenden, erfolgt also
aus ganz anderen Gründen wie bei dem Verfahren nach der Erfindung und aus. den Erfahrungen,
die man mit Zink gemacht hat, konnte nicht ohne weiteres geschlossen werden, daß
es möglich sei, auch bei Kupferlegierungen mit niedrigen Vorwärmetemperaturen und
entsprechend groß gewähltem schlagartigem Druck noch unter vorzugsweise gleichmäßiger
Erwärmung besonders günstige Verhältnisse zu erreichen.
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Nach den vorgenommenen Versuchen schwanken gemäß der Erfindung die
unterhalb der Rekristallisationsgrenze liegenden Vorwärmetemperaturen des Ausgangswerkstücks
je nach Art der Kupferlegierung zwischen aoo bis 65o° C; liegen aber vorzugsweise
zwischen 3oo bis 6oo° C. In diesen Grenzen ist das Temperaturgefälle zwischen dem
vorgewärmten Ausgangswerkstück und den Werkzeugen naturgemäß geringer als bei höheren
Vorwärmetemperaturen, infolgedessen wird auch die ungleichmäßige Abkühlung des Werkstücks
nicht erheblich, so daß es möglich ist, durch die Schlagenergie mindestens eine
so große innere Aufheizung des Werkstücks herbeizuführen, daß es in allen seinen
Teilen gleichmäßig erwärmt wird und somit die für die Verformung günstigste Beschaffenheit
erreicht.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung findet ebenso wie beim Kaltspritzen
während des Preßvorgangs im allgemeinen eine Wärmeaufnahme statt, so daß das Werkstück
am Ende des Preß- oder Spritzvorgangs eine etwas.höhere Temperatur besitzt als die
Einlegetemperatur. Eine Verformung eines in allen seinen Teilen gleichmäßig warmen
Werkstücks muß sich auf die Güte des Materials günstiger auswirken als eine Verformung
eines Werkstücks, das erstens ungleichmäßig erwärmt ist und zweitens während der
Verformungsvorgänge abkühlt. Dazu kommen noch die Vorteile der geringeren Oxydation
der Oberfläche und damit die Schonung der Werkzeuge.
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Der Spritzvorgang findet in der Regel bei einer Temperatur statt,
bei der noch keine Rekristallisation eintritt. In manchen Fällen ist es jedoch erwünscht,
daß das Enderzeugnis ein rekristallisiertes Gefüge zeigt, also weich wird. Dann
wird nach der Erfindung die Verformungsgeschwindigk@eit so weit gesteigert, daß
die Temperatur des Werkstücks beim Pressen über die Rekristallisationstemperatur
erhöht wird.