DE83388C

DE83388C -

Info

Publication number: DE83388C
Application number: DENDAT83388D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAM

·< in erhitztem Zustande.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Presse zur Herstellung von Draht, Stäben, Stangen u. s. w. aus Metall oder Metall-Legirun- j gen, welche bei höherer Temperatur plastisch : werden. Es eignen sich hierzu insbesondere ! solche Kupfer-Legirungen, welche bei einer i Temperatur von mindestens 400° C. rothwarm _: werden und welche so erwärmt plastisch und geschmeidig sind, wogegen sie abgekühlt den lür die daraus hergestellten Artikel nöthigen j Härtegrad besitzen. Zum Beispiel würden sich i Legirungen von Kupfer und Zink, Kupfer und Aluminium oder Kupfer und Zink in Verbindung mit geringen Mengen anderer Metalle, wie Eisen, Aluminium, Nickel, Mangan u. s. w., j in den nachstehend angeführten oder ähnlichen j Verhältnissen zusammengesetzt, für die Zwecke ; dieser Erfindung eignen

Kupfer

Zink

Eisen

58% 85% 4o°/o io°/o

90%

^λ Io
Aluminium ... — 5 °/₀ io°/₀

60%, 40%,

100% 100% 100% 100%.

Die Herstellung von Draht, Stangen, Stäben u. s. w. wird nun im wesentlichen dadurch bewirkt, dafs man das plastische Metall auf i folgende Weise behandelt, um es durch eine j Matrize hindurchzuquetschen oder zu spritzen: [

dafs man das durch die Wärme plastisch gemachte Metall während des Pressens in einem Cylinder in dem plastischen Zustand erhält,

dafs man, um Abkühlung zu vermeiden, einen erhitzten losen Stahlstempel anordnet, auf welchen eine Stange von geringerem Durchmesser, als die Bohrung des Cylinders ist, drückt,

dafs man den Prefskolben möglichst gut gegen das plastische Material abdichtet, indem man denselben nicht direct, sondern mittelst einer gewölbten oder gewellten Platte auf das warme, plastische Material drücken läfst. und

dafs man schliefslich eine Matrize während des Pressens vor dem einen Cylinderende festhält und dieselbe, nachdem das plastische Material zum gröfsten Theil oder vollständig aus dem Cylinder hinausgedrückt ist, freigiebt, zum Zweck, die Matrize und das hinter dieser noch befindliche Metall, sowie die an dem Metall haftende, ursprünglich gewölbte Platte und den losen Stahlstempel aus dem Cylinder hinauszudrücken und diesen zu einer neuen Operation wieder geeignet zu machen.

Alle bisherigen Versuche, Metalle und Metall-Legirungen, und zwar speciell Kupfer-Legirungen, welche bei einer Temperatur von mindestens 400⁰ C. rothwarm werden, zu Draht, Stäben und Stangen mit Hülfe eines Prefscylinders und einer Matrize zu pressen, sind daran gescheitert, dafs das Metall leicht durch Abkühlung in einen festeren, durch Prefsverfahren nicht bearbeitungsfä'higen Zustand übergeht, dafs sich ferner während des Pressens infolge mangelhafter Dichtung das plastische Metall in dem unvermeidlichen Spiel-

raum zwischen Cylinderinnenwandung und Kolbenaufsenfläche festsetzt, daselbst erstarrt oder einfriert, wodurch die Widerstände beim Pressen ins Ungemessene wachsen, dafs schliefslich der Kolben mit seiner das plastische Metall berührenden Fläche an dem warmen Metall haftet und ein Zurückgehen des Kolbens infolge dieses Umstandes und wegen der allmäligen Erstarrung des metallischen Cylinderinhalts unmöglich wird.

Alle diese Uebelstände, welche beim Pressen von plastischen Metallen bei höherer Temperatur auftreten, werden bei vorliegender Presse in erfolgreicher Weise beseitigt, und ist es möglich, mit der neuen Presse aus einer Cylinderfüllung direct Draht, Stäbe und Stangen von Profil mit geringem Querschnitt herzustellen und dabei noch die hierdurch erhaltenen Producte in ihren Festigkeitseigenschaften und ihrer homogenen Beschaffenheit den WaIzvverksproducten gegenüber bedeutend zu verbessern und dabei die Herstellungskosten zu verbilligen.

In den beiliegenden Zeichnungen ist die zur Herstellung der Stangen u. s. w. geeignete Presse dargestellt.

A (Fig. ia) ist ein Prefscylinder, welcher an beiden Enden offen ist und je nach Erfordernifs wechselseitig gebraucht werden kann.

Dieser Prefscylinder ist aus Stahl oder anderem geeigneten Material hergestellt, welches den Hitzegrad aushält, der erforderlich ist, das Metall oder die Legirung, welche in denselben hineingelegt wird, in plastischem Zustande zu erhalten, und welches, so erhitzt, den hohen hydraulischen Druck aushält, mit welchem das Metall durch die Matrize geprefst, gequetscht oder gespritzt wird.

Der Prefscylinder wird mittelst eines geeigneten Koks- oder Gasofens B, der den Cylinder in seiner ganzen Länge umgiebt, von aufsen erwärmt, so dafs der Inhalt des Prefscylinders oder Behälters in den erforderlichen plastischen Zustand übergeführt wird und in demselben erhalten bleibt, bevor das Pressen beginnt und so lange das Pressen andauert.

Die ganze Vorrichtung ist in einem Gestell untergebracht, welches hinreichend stark ist» um dem angewendeten hohen hydraulischen Druck zu widerstehen. Der Prefscylinder selbst wird an einem Ende durch einen kräftigen Kreuzkopf C, in dem die Matrize befestigt ist, gehalten. An dem Kreuzkopf C, welcher in der Mitte eine runde Oeffnung besitzt, sind zwei Backen E und E¹ (Fig. ic) angebracht, welche um Bolzen drehbar und so beschaffen sind, dafs sie vermittelst einer Schraube oder auf andere geeignete Weise geöffnet oder geschlossen werden können; sie dienen dazu, die Matrize während des Pressens vor dem einen Cylinderende Festzuhalten, sowie dieselbe leicht und schnell einsetzen oder entfernen zu können.

Die Backen E und E¹ befinden sich während des Pressens in geschlossenem Zustande und werden nach beendeter Pressung zum Herausdrücken der Matrize geöffnet.

Die Matrize selbst ist aus Stahl oder anderem geeigneten Material hergestellt, und ist je na^h_Exford.ernifs.,_mit_einer oder mehreren. Oeffnungen versehen, welche die Form des Q_ü~erichnjtts_o~der dej Querschnitte des herzustellenden Drahtes, Stabes, Stange oderjJergL__ haEen. Die "Matrize ist an belcteTT" "Flächen, d. h. sowohl an der dem Cylinder zugekehrten, als auch der abgewendeten Fläche abgerundet, um beim Pressen das Metall allmälig zu verdichten und ihm den Durchgang durch die Matrize zu erleichtern, sowie jede unnöthige Reibung des fertigen Drahtes, Stabes, Stange oder dergl. zu vermeiden.

Auf den Prefscylinder A wirkt ein hydraulischer Kolben F ein, dessen Stange zwecks Vermeidung von Abkühlung von geringerem Durchmesser als die Bohrung des Cylinders ist und auf einen Eisen- oder Stahlstempel G drückt, der in den Prefscylinder oder Behälter an dem der Maschine entgegengesetzten Ende eintritt. Dieser Stahlstempel G, welcher eine der Stange entsprechende Vertiefung oder Erhöhung hat, kann von der Kolbenstange entfernt werden, um, wenn erforderlich, erhitzt zu werden. Um den Prefscylinder genau einzupassen und in die richtige centrische Lage zu bringen, sowie jede Bewegung desselben beim Vor- oder Rückgange des Stempels bezw. der Kolbenstange zu verhindern,, sind Stellschrauben HH¹, welche durch eine Traverse J des Gestelles gehen, angebracht; diese greifen in konische Vertiefungen an dem Ende des Prefscylinders und halten ihn so in der Mitte und sicher in der richtigen Lage.

Um Draht, Stangen oder Stäbe herzustellen, wird der Prefscylinder A vermittelst des vorerwähnten Ofens B auf annähernd die Temperatur des plastischen Metalles oder der Legirung von aufsen erwärmt, das zu pressende erhitzte Material in den Prefscylinder eingesetzt und dieses dann durch den Ofen in derselben Hitze und plastischen Beschaffenheit während der Dauer des Prefsverfahrens erhalten. Der Prefscylinder kann statt durch den Ofen auch durch einen heifsen Block oder Cylinder von Eisen oder Stahl erwärmt werden, welcher in den Prefscylinder gebracht und vor der Füllung des Prefscylinders wieder entfernt wird.

Nachdem die erforderliche Quantität Metall in den Prefscylinder eingesetzt und die nöthige plastische Beschaffenheit des Metalles erreicht ist, wird der Kolben allmälig voran bewegt und somit das Metall nach und nach durch die ■

Matrize in die gewünschte Form geprefst oder gedrückt.

Aus der Matrize tritt das Metall in Form von Stangen, ähnlich wie bei einem Walzwerk, aus, welche Stangen dem. oder den Querschnitten der Matrize entsprechen.

Um zu verhindern, dafs das weiche plastische Metall sich beim Vorangehen des Kolbens zwischen diesen und die Wände des Prefscylinders drückt und dadurch das Arbeiten erschwert oder ganz unmöglich macht, wird zwischen dem plastischen Metall im Cylinder A und dem Stempel G eine runde, gewölbte oder gewellte Metallplatte oder Scheibe K (Fig. 2) von geringer Dicke angeordnet, welche locker in die Oeffhung des Prefscylinders pafst, so dafs sie sich beim Pressen des Stempels G auf die runden Flächen ausdehnt und den Zwischenraum zwischen dem Stempel und der inneren Wand des Prefscylinders gegen das Eindringen des zu pressenden Metalles abschliefst. Diese Platte oder Scheibe K wird aus einem Metall hergestellt, welches bei der Temperatur, in der das Pressen stattfindet, steifer und weniger plastisch ist, als das im Prefscylinder befindliche und zum Pressen bestimmte Metall. Bei Kupfer-Legirungen wendet man z. B. Eisen, Stahl, Nickelsilber oder dergl. an.

Wenn das' zu bearbeitende Metall aus dem Prefscylinder herausgeprefst ist, werden die Backen EE¹ am Kreuzkopf, welche die Matrize festhalten, geöffnet und letztere und der Stempel durch die fortgesetzte Vorwärtsbewegung der Kolbenstange aus dem Cylinder herausgedrückt; hierauf wird die Kolbenstange zurückgezogen, der Prefscylinder aufs Neue mit plastischem Material gefüllt, die Matrize eingesetzt, und das oben beschriebene Prefsverfahren beginnt von neuem.

Auch kann das Metall aufser den oben beschriebenen Arten des Erwärmens in dem Prefscylinder in geschmolzenem Zustande durch Eingiefsen eingefüllt werden, so dafs der Ofen in Fortfall kommen kann; statt dessen wird dann der Prefscylinder mit einem schlecht wärmeleitenden Mantel von Asbest, feuerfestem Thon oder dergl. umgeben; das geschmolzene Metall giebt dem Prefscylinder die erforderliche Temperatur, während das Metall sich so weit abkühlt, bis der richtige plastische Zustand erreicht ist, ehe die Bearbeitung beginnt.

Es soll in Nachstehendem unter Bezugnahme auf Fig. 4 a bis 8 der Zeichnungen die Herstellungsweise, bei welcher das flüssige Metall in den Prefscylinder eingegossen wird, näher erläutert werden.

In dem drehbar mittelst Zapfen aufgehängten Cylinder A, welcher beiderseits offen ist, wird, nachdem derselbe in eine verticale Lage gedreht und unten mit einem Deckel Z (Fig. 7 und 5 a) verschlossen ist, flüssiges Metall, z. B. eine Kupfer - Legirung (Deltametall), eingegossen. Das Drehen des (Zylinders A erfolgt mittelst einer im Gestell U gelagerten Kurbel durch Zahnräder Y¹ F² F³, wodurch der mit Zapfen im Gestell U gelagerte Cylinder in die jeweilig erforderliche horizontale und verticale Lage gedreht werden kann. Das Gestell U ruht auf zwei kräftigen Traversen T T¹, welche den Vordertheil C der Einrichtung mit der Presse verbinden.

Nachdem das Metall im Cylinder nach kurzer Zeit erstarrt ist und während dasselbe sich im rothwarmen Zustande befindet, wird der Cylinder A wieder in eine horizontale Lage (Fig. 4 a und 5 a) gebracht und der Verschlufsdeckel Z abgenommen. Es erfolgt dies bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel nach Lösung der rechtsseitigen Schraube (Fig. 5 a) und nach Drehen des Verschlufshebels V. In das vordere Ende des Cylinders A wird eine Matrize D hineingeschoben; in das hintere Ende des Cylinders A wird eine gewölbte Platte K (s. Fig. 2) eingesetzt, auf welche mittelst losen Kolbens G, welcher die Cylinderwandungen nicht berührt (s. Fig. 4a und 8), eine Prefskolbenstange -F wirkt. Bei einem Druck des Prefskolbens G auf die gewölbte Fläche (s. Fig. 4 a und 8) wird die gewölbte Platte K abgeflacht und dadurch fest an die Cylinderwandungen angeprefst, und es wird hierdurch die Dichtung während des Vorganges des Prefskolbens an der inneren Cylinderwandung hergestellt. Der Cylinder A stellt sich nach Eintritt des Prefsstempels selbstthätig in die horizontale Lage ein.

Bei Ausführung des Verfahrens haben sich gewölbte Stahlscheiben von ungefähr 5 mm Stärke als Dichtungsscheiben bewährt. Beim Pressen werden diese Scheiben platt gedrückt und haften fest an dem warmen Metalleinsatz. Nach beendeter Pressung wird das Ende bezw. der Kopf des Einsatzstückes abgetrennt, z. B. abgehauen oder- abgesägt, und die gewölbte Stahlscheibe K wird durch Abschmelzen des Kopfes der Kupfer-Legirung wieder gewonnen und mit Hülfe einer Matrize unter einem Dampfhammer von neuem zur weiteren Benutzung wieder mit der gewünschten Wölbung versehen.

Um den letzten Rest von Metall aus dem Cylinder A auspressen zu können, werden die Backen EE¹, welche den Matrizenhalter X halten, zur Seite geschoben, z. B. entweder von Hand mittelst Schrauben oder mittelst hydraulischen Druckes. Es ist alsdann möglich, den Matrizenhalter X zu entfernen, und die Matrize D mit dem Stahlstempel sowie die Scheibe können aus dem Cylinder A herausgedrückt und ebenso das etwa im Cylinder noch enthaltene Metall vollständig ausgepreist

werden. Nach Auspressen des Cylinderinhaltes geht die Kolbenstange wieder zurück und die Presse ist zum Beginn einer neuen Operation fertig.

Verwendet man eine getheilte Matrize D, so ist es¹ sogar möglich, z. B. Kolben und Kolbenstange oder ähnlich geformte Körper (Fig. 9) durch die Arbeit des Pressens herzustellen. Es ist nothwendig, die Matrizen vor dem Einbringen in die Presse und vor dem Durchpressen des warmen Metalles anzuwärmen. In der Matrize können die Oeffhungen dem herzustellenden Profil entsprechend geformt sein. Man kann runde, vierkantige, z. B. rechteckige (flache oder quadratische), dreikantige, I-förmige, fünf-, sechs- oder mehrkantige oder irgendwie geformte Oeffnungen in die Matrize einarbeiten. Es können in der Matrize nur eine oder auch mehrere Oeffnungen zum Durchlassen des rothwarmen plastischen Metalles angeordnet sein, wodurch zugleich beim Pressen verschiedene Stäbe hergestellt werden können. Auch kann man in eine Matrize verschieden profilirte Querschnitte einarbeiten.

Die aus der Matrize ausgepreisten Stäbe kufen entweder über Seilrollen (Fig. 4 a) oder auch lediglich in einer [_|-förmigen Führung. Es geschieht letzteres, wenn zugleich mehrere Stäbe ausgepreist werden.

Das Pressen auf den losen Kolben geschieht am besten durch hydraulischen Druck. Durch das Pressen des warmen Metalles unter Druck wird dasselbe comprimirt und dadurch homogener gemacht. Es wird dadurch die Festigkeit der geprefsten Stäbe ganz bedeutend erhöht. Es ist auf diese Weise möglich, in einfacher Weise mit geringen Kosten homogene Stäbe von hoher Festigkeit in kurzer Zeit herzustellen. Dabei übertreffen die durch das Pressen hergestellten Stäbe die durch Walzen hergestellten ganz bedeutend an Festigkeit und homogener Beschaffenheit. Im übrigen können die Stäbe nach dem Prefsverfahren viel billiger als nach dem Walzverfahren hergestellt werden, weil das Prefsverfahren an sich billiger ist und dazu weiter nichts gehört als eine hydraulische Presse. Auch ist es nach einfachem Einsetzen einer neuen Matrize in kürzester Zeit möglich, neue Profile zu pressen, was beim Walzen in gleich einfacher Weise nicht möglich ist. Das Walzen ist nur dann wirthschaftlich auszuführen, wenn man gröfsere Mengen auf einmal walzt.

Während beim Walzen ein kostspieliger Walzenpark nothwendig ist, ist bei dem neuen Prefsverfahren nur ein Matrizenlager nöthig, welches wenig Raum beansprucht. Weil es möglich ist, die erforderlichen Matrizen rasch und billig herstellen, sowie schnell in die Presse ein- und aussetzen zu können, ist es auf diese Weise auch möglich, bei eintretendem Bedarf schnell und billig solche Stangenprofile herzustellen, welche nicht auf Lager sind.

Anstatt die Matrize an dem dem Stempel gegenüberliegenden Ende des Prefscylinders anzubringen, _v kann dieses Ende des Prefscylinders auch durch einen Deckel oder auf andere Weise provisorisch verschlossen werden (Fig. 3 a), und wird in diesem Falle der Stempel G und der Kolben F hohl oder röhrenförmig hergestellt und die Matrize D mit dem letzteren in Verbindung gebracht, so dafs das geprefste oder gequetschte Metall sich durch die ebenfalls mit entsprechender Oeffnung versehene Verschlufsscheibe K und die Matrize hindurchdrückt und das fertige Stück, Draht, Stab, Stange oder dergl. in den hohlen Stempel und Kolben hineinragt. Nach Beendigung des Pressens wird der provisorische Deckel entfernt, so dafs der letzte Rest von Metall aus dem Cylinder herausgedrückt werden kann.

Zweckmäfsig wird in die Bohrung des hohlen Kolbens und der Kolbenstange M (Fig. ia) ein Rohr N eingeführt, dessen äufserer Durchmesser kleiner ist als die lichte Weite der Kolbenstange, wodurch ein Hohlraum O entsteht, in welchem .Luft, Dampf oder Wasser circulirt, um so die hergestellten Stäbe u. s. w. gleichmäfsig abzukühlen.

Anstatt den Prefscylinder feststehend und die Kolbenstange bezw. den Stempel beweglich anzuordnen, kann man auch eine Einrichtung treffen, bei welcher sich der Prefscylinder gegen den feststehenden Stempel bezw. die Matrize bewegt; doch sind die erstbeschriebenen Anordnungen dieser letzteren vorzuziehen.

Auf die obenbeschriebene Art und Weise ist man im Stande, geschwind und billig grofse Längen von Draht, Stangen oder Stäben in den verschiedensten Profilen herzustellen, und da die Anfertigung unter sehr hohem Druck stattfindet, erhält das Material eine ganz enorme Festigkeit und Dichtigkeit.

Claims

Pa tent-Ansprüche:

i. Eine Presse zur Herstellung von Stäben, Stangen, Draht u. s. w. verschiedenen Profils aus Metallen und Metall - Legirungen, welche, auf höhere Temperaturen erwärmt, plastisch und dehnbar werden, dadurch gekennzeichnet, dafs· das in einen beiderseits offenen' Prefscylinder gebrachte gewärmte Metall einerseits der Wirkung einer leicht auswechselbaren Matrize EE¹, welche mittelst zweier Backen während des Pressens gehalten und nach dem Auspressen des Cylinderinhaltes bei geöffneten Backen herausgedrückt wird, und andererseits dem Druck eines Prefskolbens unterliegt, welcher das plastische Metall durch eine Platte K aus widerstandsfähigem Metall nach der Prefsmatrize hinausschiebt.

Die Presse nach Anspruch ι, gekennzeichnet durch eine runde, gewölbte oder gewellte, aus einem bei der angewendeten Temperatur widerstandsfähigerem Material als das zu pressende Metall bestehende Platte K zwischen dem Prefskolben und dem zu pressenden plastischen Material, welche Platte lose in die Oeffnung des Prefscylinders pafst, so dafs sie sich beim Pressen ausdehnt und den Zwischenraum zwischen Prefskolben und Cylinderwand gegen das Eindringen des zu pressenden Metalles abschliefst.

Eine Presse nach den Ansprüchen ι und 2, gekennzeichnet durch die Anordnung eines lose in die Cylinderöffnung eingesetzten Stempels G zwischen der Platte K und der Kolbenstange F, welcher Stempel mit einer Vertiefung oder Erhöhung versehen ist, in welche die Kolbenstange F eingreift, so dafs letztere behufs Vermeidung einer Abkühlung mit der Cylinderwandung nicht in Berührung kommen kann.
Eine Abänderung der Presse nach Anspruch ι, gekennzeichnet dadurch, dafs das zu pressende Material in einen an seinem hinteren Ende verschlossenen Oy^Q linder eingesetzt wird und beim Einpressen l\ %ßk, des Stempels durch Oeffnungen in diesem Jn₁^ **" Stempel und die mit dem Kolben verbun- i/ dene Matrize hindurchgeprefst wird, so dafs das fertige Stück (Draht, Stab, Stange oder dergl.) in den hohlen Stempel und Kolben hineinragt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.