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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Verbundwerkstoffen durch
Strangpressen Für die Herstellung von Verbundwerkstoffen durch gemeinsames Strangpressen
der Einzelwerkstoffe sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Das
einfachste Verfahren dieser Art besteht darin, daß in den Aufnehmer hinter der Matrize
eine Scheibe aus Plattierwerkstoff und daran unmittelbar anliegend der Block aus
Kernwerkstoff eingebracht «vird. Beide Werkstoffe werden dann gemeinsam durch die
gleiche Matrize hindurch zu dem fertigen Verbundstrang verpreßt. Dieses Verfahren
%\,eist \-erschiedene Nachteile auf. Da die Fließeigenschaften von Plattier- und
Kernwerkstoff im allgemeinen unterschiedlich sind und außerdem von der Temperatur
und anderen Faktoren stark abhängen, ist es an sich schon schwierig, insbesondere
bei verwickelter Querschnittsform, die Dicke von Scheibe und Block so zu bemessen,
daß der fertige Verbundstrang beim Hindurchpressen durch die den beiden Werkstoffen
ihre endgültige Form gebende lVatrize überhaupt eine bestimmte gewünschte Plattierschichtdicke
erhält. Vor allem <<ber hat dieses Verfahren den Nachteil, daß die Plattierschicht
niemals -über die ganze Länge des Preßerzeugnisses eine gleichmäßige Dicke besitzt,
sondern stets zu Beginn des Preßvorgangs am dicksten ausfällt und während der Preßvorgang
allmäh-
]ich immer dünner wird, so.daß am Ende des Preßerzeugnisses
häufig gar keine Plattierschicht mehr vorhanden ist.
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Um diesem Übelstand abzuhelfen, ist vorgeschlagen worden, dem aus
dem Grundwerkstoff bestehenden Kernblock eine bestimmte, durch Erfahrung und Versuche
festgelegte, den Fließeigenschaften der Werkstoffe und dem Fließvorgang angepaßte
Form zu geben und diesen mit Plattierwerkstoff zu umgießen. Dadurch kann zwar eine
etwas gleichmäßigere. Dicke der Plattierschicht bei dem fertigen Verbundstrang erreicht
werden, es müssen aber außer der immer noch bestehenden Herstellungsunsicherheit
umfangreiche und teure Vorarbeiten, wie das Abdrehen, Beizen und Umgießen des Kernblocks
in Kauf genommen werden.
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Durch die vorliegende Erfindung werden' alle diese Nachteile ausgeschaltet.
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Die Erfindung ist auf dem Grundgedanken aufgebaut, eine der Zahl der
Einzelwerkstoffe entsprechende Zahl von Matrizen zu verwenden. Jede Matrize schließt
einen für jeden Einzelwerkstoff vorgesehenen Raum in Richtung des austretenden Strangs
ab. Der Grundwerkstoff wird der Reihe nach durch alle hintereinanderliegenden Matrizen
hindurchgepreßt, wobei die Matrizen relativ zueinander bewegt werden können, d.
h. ihre Entfernungen voneinander werden entsprechend der Menge der aus den Räumen
ausgepreßten Werkstoffe immer geringer. Die erste Matrize sorgt dabei für entsprechende
Verformung des -Grundwerkstoffs, die zweite für Verformung eines aus Grund- und
einem Plattierwerkstoff bestehenden Verbundwerkstoffs, die dritte für Verformung
eines aus Grund- und zwei Plattierwerkstoffen bestehenden Verbundwerkstoffs usf.,
bis die endgültige Form des fertigen Preßerzeugnisses erreicht ist. Die Abmessungen
der verschiedenen Matrizenöffnungen richten sich nach der im fertigen Preßerzeugnis
gewünschten Form der Einzelwerkstoffe.
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Das sich daraus ergebende Verfahren zum Herstellen von Verbundwerkstoffen
durch gemeinsames Strangpressen der Einzelwerkstoffe besteht erfindungsgemäß darin,
daß der Grundwerkstoff nacheinander durch mehrere hintereinanderliegende, die Räume
für die Plattierwerkstoffe abschließende Matrizen hindurchgepreßt und das entsprechende
Preßerzeugnis in jeder einen Einzelraum in Richtung des austretenden Preßgutes abschließenden
Matrize mit dem in diesem .Raum enthaltenen Plattierwerkstoff in der im Verbundwerkstoff
gewünschten Dicke verschweißt wird.
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Soll das Verfahren gemäß der Erfindung zum Herstellen von aus zwei
Werkstoffen bestehenden Verbundwerkstoffen angewendet werden, so kann beispielsweise
der Grundwerkstoff zunächst durch eine im Aufnehmer beweglich angeordnete und anschließend
durch eine fest angeordnete Matrize hindurchgepreßt und in der letzteren mit dem
Plattierwerkstoff in der im Verbundwerkstoff gewünschten Dicke verschweißt werden.
Dabei wirkt die bewegliche Matrize auf den Plattierwerkstoff als Preßscheibe und
trennt während des ganzen Preßvorgangs die Räume für den Grund- und den Plattierwerkstoff.
Die feste Matrize ist im Ausgang des Aufnehmers angeordnet und schließt den Raum
für den Plattierwerkstoff in Preßrichtung ab.
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Es kann notwendig sein, beispielsweise wenn der Plattierwerkstoff
als Hohlblock ausgebildet ist, die bewegliche Matrize zu Beginn des Preßvorgangs
festzuhalten und erst nach einer gewissen Zeit freizugeben, nämlich etwa dann, wenn
der durch die bewegliche Matrize hindurchgepreßte Strang aus Grundwerkstoff die
fest angeordnete Matrize erreicht hat und den Hohlraum des Plattierblocks annähernd
ausfüllt.
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Eine andere Ausbildungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung zum
Herstellen von aus zwei Werkstoffen bestehenden Verbundwerkstoffen kann so ausgeführt
werden, daß der Grundwerkstoff zunächst durch eine im Aufnehmer fest angeordnete
Matrize und anschließend durch eine am Ausgang des Aufnehmers beweglich angeordnete
Matrize hindurchgepreßt und in der letzteren mit dem Plattierwerkstoff in einer
im Verbundwerkstoff gewünschten Dicke verschweißt wird. Dabei trennt die feste Matrize
die Räume für den Grund- und Plattierwerkstoff, während die bewegliche Matrize den
Raum für den Plattierwerkstoff in Richtung des austretenden Preßgutes abschließt
und auf den Plattierwerkstoff als Preßscheibe wirkt.
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Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
enthält in einer der Zahl der Einzelwerkstoffe entsprechenden Anzahl angeordnete
Matrizen. Sie liegen hintereinander, sind relativ zueinander beweglich und schließen
die Räume für die Einzelwerkstoffe in Richtung des austretenden Preßgutes ab. Die
aufeinanderfolgenden Matrizen sind mit einer etwa um die Dicke der jeweils hinzukommenden
Plattierschicht größeren Öffnung versehen.
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Es ist auch möglich, das Verfahren gemäß der Erfindung in einer Vorrichtung
auszuführen, bei der die Matrizen nicht beweglich, sondern fest angeordnet sind.
In diesem Fall können z. B. in jedem Einzelraum seitlich durch die Aufnehmerwandung
geführte Preßstempel vorgesehen sein, die den Preßdruck auf die Einzelwerkstoffe
ausüben.
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Soll eine Vorrichtung gemäß der Erfindung nur zum Herstellen von aus
zwei Werkstoffen bestehenden Verbundsträngen dienen, so kann beispielsweise ein
Aufnehmer außer mit einer ihn an einem Ende verschließenden, fest angebrachten Matrize
zusätzlich noch mit einer beweglichen Matrize ausgerüstet sein. In diesem Fall besitzt
die feste Matrize eine der Außenform des fertigen Verbundstrangs entsprechende Öffnung,
dagegen die bewegliche Matrize eine der Außenform des Kerns des fertigen Verbundstrangs
entsprechende Öffnung. Die bewegliche Matrize ist in den Aufnehmerhohlraum eingepaßt,
sie ist zu Beginn des Preßvorgangs festhaltbar und zwischen dem nach der festen
Mätrize hin liegenden Raum lür den Plattierwerkstoff einerseits und dem nach dem
Preßstempel hin liegenden Raum für den Kernwerkstoff anderseits angeordnet.
Zum
Festhalten der beweglichen Matrize können beispielsweise im Aufnehmer quer zur Aufnehmerachse
in Ausnehmungen bewegliche, in den Aufnehmerhohlraum einführbare, der beweglichen
Matrize zu Beginn des Preßvorgangs als Anschlag dienende, von außen her, zweckmäßig
hydraulische, zu betätigende Anschlagstücke angeordnet sein.
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Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Herstellen von aus zwei Werkstoffen
bestehenden Verbundsträngen kann auch so ausgebildet sein, daß im Innern desAufnehmers
eine feststehendeMatrize mit einer der Außenform des Kerns des fertigen Verbundstrangs
entsprechenden Öffnung und davor eine bewegliche, den Preßdruck auf den Plattierwerkstoff
ausübende, zweckmäßig hydraulisch betätigte Matrize mit einer der Außenform des
fertigen Verbundstrangs entsprechenden Öffnung angeordnet ist; die feststehende
Matrize ist dabei derart im Aufnehmer angeordnet, daß auf ihrer einen Seite ein
Raum zur Aufnahme des den Kern des Verbundstrangs bildenden, unter dem Druck des
Preßstempels stehenden Kernwerkstoffs und auf ihrer anderen Seite ein Raum zur Aufnahme
des die Plattierschicht bildenden, zweckmäßig mit einer Ausnehmung versehenen Plattierwerkstoffs
vorhanden ist. Die bewegliche Matrize ist in den Raum zur Aufnahme des Plattierwerkstoffs
eingepaßt und schließt diesen Raum in 4 Richtung des austretenden Preßgutes ab.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen einer Vorrichtung gemäß
der. Erfindung, die zum Herstellen von aus zwei Einzelwerkstoffen bestehenden Verbundwerkstoffen
geeignet sind, beispielsweise schaubildlich dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Teil
eines Aufnehmers mit einer feststehenden Matrize an einem Ende und mit einer beweglichen,
zu Beginn des Preßvorgangs festhaltbaren Matrize in seinem Hohlraum, im Längsschnitt,
Abb. 2 den gleichen Teil im Querschnitt nach Linie 11-1I der Abb. i, Abb. 3' den
gleichen Teil eines Aufnehmers in einer anderen Ausführung mit einer feststehenden
Matrize in seinem Hohlraum und mit einer beweglichen Matrize an seinem Ende, im
Längsschnitt.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. i und 2 ist der Aufnehmer i an seinem
Ende durch die im Matrizenhalter 2 fest angebrachte Matrize 3 verschlossen. Zusätzlich
zu dieser festen Matrize 3 ist noch eine in den Aufnehmer i eingepaßte, bewegliche
Matrize .I zwischen dem Plattierwerkstoff 5 und dem Kernwerkstoff 6 angeordnet.
Der PlattierwerkstOff 5 kann in Form eines Vollblocks oder auch eines Hohlblocks
eingelegt werden.
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Wird nun der Preßdruck auf den Kernblock 6 ausgeübt, so fließt zunächst
der Kernwerkstoff durch die Matrize .4 und bahnt sich seinen Weg durch den Plattierblock
5 hindurch. Gleichzeitig leitet aber die Matrize .4 den Druck weiter, da sie beweglich
in den Aufnehmer eingepaßt ist. Sie wirkt also als Preßscheibe auf den Plattierblock
5 und bringt diesen ebenfalls zum Fließen. Die Öffnung der Matrize 4 ist entsprechend
der Form des Kerns des fertigen Verbundstrangs gewählt, während die Öffnung der
Matrize 3 etwa um so viel größer ist, wie die im fertigen Verbundstrang gewünschte
Plattierschicht ausmacht. Dabei ist gegebenenfalls darauf Rücksicht zu nehmen, daß
der Kernwerkstoff beim Durchfließen der zweiten Matrize 3 unter Umständen noch eine
geringe Verformung erhalten kann, Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die bewegliche
Matrize 4 zu Beginn des Preßvorgangs festzuhalten, beispielsweise etwa so lange,
bis der Kernwerkstoff 6 die Matrize 3 erreicht hat oder bereits durchlaufen hat.
Zu diesem Zweck sind im Aufnehmer i quer zur Aufnehmerachse in Ausnehmungen 7 des
Aufnehmers bewegliche Anschlagstücke 8 vorgesehen. Die Wirkungsweise und Ausbildung
der Anschlagstücke 8 ist besonders aus der Abb. 2 ersichtlich. In der darin gezeichneten
Stellung ragen sie in den Aufnehmerhohlraum hinein und dienen der Matrize 4 als
Auflage. Wird nun auf den hydraulischen Zylinder 9 Druck gegeben, so werden mittels
des 'Stempels io über die Gestände i i die Anschlagstücke 8 so weit herausgezogen,
bis die Ausnehmungen 12 der Anschlagstücke 8 sich in denn Aufnehmerhohlraum befinden.
Da die Ausnehmungen 12 entsprechend der Form der Aufnehmerinnenwandung ausgebildet
sind, wird jetzt die bewegliche Matrize 4 freigegeben, wodurch sie den Preßdruck
auf den Plattierblock 5 überträgt.
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Eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
zeigt Abb. 3. In dem Aufnehmer 13 ist eine fest angebrachte Matrize 14 vorgesehen,
auf deren einer Seite sich der Raum zur Aufnahme des Kernwerkstoffs IS und auf der
anderen Seite sich der Raum zur Aufnahme des Plattierwerkstoffs 16 befindet. In
den vorderen Teil des Aufnehmers 13 ist die bewegliche Matrize 17 eingepaßt, die
entgegen der Fließrichtung des austretenden Preßgutes gegen den Plattierwerkstoff
16 gepreßt wird. Der hierzu notvyendige Druck wird von einer aus Zylinder 18, )Stempel
19 und Gestände 20 bestehenden hydraulischen Druckvorrichtung aufgebracht. Die Öffnung
der Matrize 14 entspricht der Form des Kerns des fertigen Verbundstrangs, die Öffnung
der Matrize 17 ist entsprechend der Dicke der im fertigen Verbundstrang gewünschten
Plattierschicht größer gewählt. Der Plattiervorgang verläuft analog dem Vorgang
bei der Vorrichtung nach Abb. i und 2.
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Mit beiden Vorrichtungen können plattierte Stränge hergestellt werden,
deren Plattierschichtdicke jede gewünschte Abmessung erreichen läßt und von Anfang
bis zum Ende des Verbundstrangs an allen Stellen gleichmäßig ist.