DE901529C - Verfahren zum Strangpressen von Metallen, insbesondere Leichtmetallen - Google Patents

Verfahren zum Strangpressen von Metallen, insbesondere Leichtmetallen

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DE901529C
DE901529C DED9595D DED0009595D DE901529C DE 901529 C DE901529 C DE 901529C DE D9595 D DED9595 D DE D9595D DE D0009595 D DED0009595 D DE D0009595D DE 901529 C DE901529 C DE 901529C
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DE
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temperature
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DED9595D
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Dr-Ing Theo Muenker
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THEO MUENKER DR ING
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THEO MUENKER DR ING
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C31/00Control devices, e.g. for regulating the pressing speed or temperature of metal; Measuring devices, e.g. for temperature of metal, combined with or specially adapted for use in connection with extrusion presses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Description

  • Verfahren zum Strangpressen von Metallen, insbesondere Leichtmetallen Es ist beim Strangpressen von Metallen allgemein und von Leichtmetallen im besonderen erwünscht, die Preßgeschwindigkeit so hoch wie irgend möglich zu nehmen, um eine möglichst weitgehende Ausnutzung der Maschinen zu bekommen, sofern nicht besondere Anforderungen an die Gütewerte der Preßerzeugnisse es zweckmäßig erscheinen lassen, mit geringeren Preßgeschwindigkeiten zu arbeiten. Als höchstmöglichste Preßgeschwindigkeit wurde die Gesdhwindig'keit angesehen,, bei der unter den gegebenen Verhältnissen von Maschine, Block und Strang das Preßerzeugnis gerade noch einwandfrei, d. h. ohne Einriß die Strangpresse verläßt. Diese Geschwindigkeit hat man in der Praxis für jede Legierung durch Versuchspressungen ermittelt; es wurden mehrere Blöcke bei einer bestimmten Blockeinsatztemperatur und einem bestimmten Temperaturzustand der Maschine auf,das gewünschte Profil verpreßt, wobei die Geschwindigkeit von Block zu Block gesteigert wurde, bis sich an dem ausgepreßten Strang Anrisse zeigten. Als Höchstgeschwindigkeit wurde die Preßgeschwindigkeit angesehen, bei der der Strang gerade nach einwandfrei aus der Strangpresse herauskam. Mit .der praktisch in Betracht kommenden Preßgeschwindigkeit blieb man; unter dieser so ermittelten Höchstgeschwindigkeit, und zwar meistens einen recht beachtlichen Betrag, weil man vermeiden mußte, Üaß bei den im Betrieb auftretenden Schwankungen in der Temperatur von Block und Maschine schadhafte Preßstränge anfielen. Für jedes Erzeugnisanderer Abmessung wurde .in dieser `''eise d!ie günstigste Preßgeschwindigkeit festgestellt.
  • Die günstigste Preßgeschwindigkeit wurde nun in der Praxis gewalhnliie'lh nicht über dem gesahnten Preßvorgang in gleicher Höhe eingehalten. Beim Vorwärtspressen von hochfesten Aluminiumlegierungen in liegenden Strangpressen z. B. ist der höchste Widerstand zu Beginn des Preßvorganges zu überwinden, «-o der Preßblock mit seiner gesamten Länge an der Innenwandung des Aufnehmers anliegt. Das Pressen mit gleichbleibendem Preßdruck, insbesondere dem höchsten Preßdrudk, der am Anfang der Pressung erforderlich ist, würde mit fortschreitendem Preßvorgang zu einer Steigerung der Preßgeschwindigkeit und der Temperatur in der Matrize und damit zu einem Rissig-werden des Stranges führen. Die Gefahr der Bildung von Anrissen; ist also am S.trangernde am größten. Die praktisch ermittelte 'höchste bzw. günstigste Preßgeschwindigkeit entsprach,aliso der Geschwindigkeit am Ende des Preßvorganges.
  • In der Praxis g:ht nun der Preßvorgang so vor sich, daß der Pressenführer zunächst das Drosselventil für die Zuführung des Preßwassers so weit aufdreht, :daß der Preßblock zu fließen beginnt und der Preßvorgang in Gang kommt. Dann schließt er das Drosselventil so weit, daß der Strang etwa mit der günstigsten Geschwindigkeit austritt und vor allem gegen Ende des Preßvorganges keinesfalls eine zu holhe Geschwindigkeit und, damit Anrisse bekommt. Der Pressenführer stellt also das Drosselventil nach .dem Anlaufvorgang etwa auf die versuchsmäßig ermittelte Endstellung des Drosselventils für den Schduß des. Preßvorganges ein. Der Preßvorgang geltet diahei zunächst mit geringerer Geschwindigkeit vor sich, die sich allmählich immer mehr steigert und schließlich gegen Ende des Preßvorganges ihren 'höchsten Wert, die versuchsmäßig ermittelte günstigste Preßgeschwindig keit, erreicht. Der Pressenführer kann aber auch so arbeiten, daß er den Druck nach dem Anlaufvorgang nur so weit abdro,sselt"d.aß,der Strang mrit möglichst gleichbleibender Gesdh,#vindigkeit, und zwar der versuchsmäßig ermittelten günstigsten Geschwind.igkeit aus der Maschine herauskommt und dabei auch gegen Ende des Preßvorganges diese nicht überschreitet.
  • Es sind auch Regelvorrichtungen bekanntgeworden, mit -denen man eine :gleichbleibende Preßgeschwindi,gkeit zu erreichen versuchte, wobei man sieh mit der Preß@geschivindigkeit wiederum nach der als güns.tigst ermittelten,höchstzulässigen, tatsächlichen Geschwindigkeit,am Ende,des Preßvorganges richtete.
  • Man hat nun versucht, bei der geschilderten Arbeitsweise die Ausbringung der Strangpresse durch Veränderung aller möglichen Einflußgrößen zu steigern, indem man beispielsweise die Blocktemperatur oder die Temperaturen der Maschinenteile, mit denen der Preßblock oder der Preßstran:g in Berührung kam, durch Heizung oder Kühlung beeinflußte. Alle diese Maßnahmen konnten zwar gewisse Erfolge zeitigen, sie konnten aber nicht der Veränderung der Preßbedingungen während des einzelnen Preßvorganges Rechnung tragen. Der Erfolg wurde auch insbesondere dadurch in Frage gestellt, daß zufällig eine der Einflußgrößen aus irgendeinem Grunde nicht den zur Festlegung des Preßprogramms zugrunde gelegten Vorbedingungen entsprach.
  • Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Ausbringung d,--r Strangpresse dadurch zu steigern, daß beim Pressen eines jeden Blockes die Veränderung der Preßbedingurngen im Laufe des Preßvorganges und beim Pressen verschiedener Blöcke den zufälligen betrieblichen Schwankungen der verschiede en Einfluß:größen weitgehend Rechnung getragen wund,.
  • Aus zahlreichen Versuchen hat sich nämlich ergeben, daß man sich .diesen veränderlichen Verhältnissen anpassen und die jeweils höchstmöglichen Preßgeschwindigkeitenherausholen kann, wenn man beim Strangpres,sen gemäß der Erfindung ,die Preßgeschwin.digkeitgesetzmäßig regelt.
  • Das Verfahren zum Strangpressen von Metallen, insbesondere von Leichtmetallen, wie hochfesten Aluminium- und Magnesiumlegierungen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Preßgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur des austretenden Stranges sogesteuert wird, daß die Strangtemperatur unmittelbar nach dem Austritt aus der Matrize stets möglichst gleich hoch und dicht, zweckmäßig ro bis 30°' C, unterhalb der Temperatur bleibt, bei der in .der zu verpressenden Legierung Schmelzerscheinungen einzelner Gefügebestandteile, sogenannte Verbrennungen, auftreten. Es ist also lediglich erforderlich, die Temperatur des Stranges unmittelbar nach dem Austritt aus der Matrize zu messen und die Preßgeschwindigkeit beim Absinkender Strangtemperatur von der festgelegten. Stran.gaustrittstemperatur zu steigern, beim Überschreiten der festgelegten St.rangaustrittstemperatur zu vermindern. Auf diese Weise ist es möglich, den sich ändernden Preßbedingungen, welche auch eine Änderung der Strangaustrittstemperatur zur Folge haben, Rechnung zu tragen und ihnen die Preßgeschwindigkeit so .anzupassen, daß die höchstmögliche Ausbr.ingung erzielt wird. Insbesondere ist es möglich, beimVorwärtspresisen inliegenden Strangpressen im ersten Teil des Preßvorganges starke Geschw.indigkeitssiteigerun.gen und damit eine Abkürzung ider Preßzeiten zu erreichen, was bisher mangels einer brauchbaren Arbeitsvorschrift nicht durrJhführbar war, ohne Gefahr zu laufen, Anrisse zu bekommen und den Strang verwerfen zu müssen. In gleicher Weise ist es ohne Schwierigkeit möglich, auch den betrieblichen Schwankungen in der Temperatur von Bilock und Maschine sich so anzupassen, daß trotzdem jeweils die höchstmögliche Preßgeschwindigkeit und damit die höchstmögliche Ausbringung erreicht wird.
  • Zweckmäßig .ist es, mit der Strangtemperatur dicht an die Verbrennungstemperatur der zu verpressendern Legierung 'heranzugehen, da sich bei Versuchen gezeigt hat, daß gerade die letzten hohen Temperaturbereiche verhältnismäßig starke Steigerungen der Preßgeschwindigkeit erzielen lassen. So ergab sich beispielsweise bei einer Blockeinsatztemperatur von d.80° C für eine Strangaustrittstemperatur von 42o° C eine Strarngaustrittsgeschwi.ndigkeit von rund i,o m@min, bei einer Strangaustrittstemperatur von 45o°C eine solche von rund 11,5 m/min,bei einerStrangaustrittstemperatur von 470° C, die etwa 2o° C unter der Verbrennungstemperatur der betreffenden Legierung lag, eine Strangaustrit:tsgeschwinidigkeit von rund 2,4 m#rn.in. Bei einer Blockeinsatztemperatur von 390°C waren für Strangaustrittstemperaturen von 380 bzw. 450 bzw. 47o° C die entsprechenden Strangaustrittsgeschwind'igkeiten 1,o bzw. 2,5 bzw. 3,8 m/min. Außerdem zeigt der Vergleich dieser Versuche, daß es im Hiniblick auf die Ausbringung zweckmäßig ist, mit niedriger Blockeinsatztemperatur zu arbeiten, wobei die untere Grenze selbstverständlich durch die Leistungsfähigkeit -der Strangpresse gegeben ist.
  • Es ist natürlich, notwendig, sich bei, der Anwendung d er durch die Erfindung gegebenen: Regel darüber Rechenschaft zu geben, an welcher Stelle des Strangumfanges man die Strangaustrittstemperatur messen muß und wie nahe man an die Verbrennungstemperatur herangehen kann. Dieses ist insbesondere notwentdig bei Profilen, die sehr unterschiedliche Querschnittsformenhaben und bei denen die örtl.ichauftretendenStrangaustrittsteunperaturen in der Matrize ebenfalls unterschiedlich sind. Man mußdann nach Möglichkeit die (höchste Temperatur im Querschnitt abtasten und zur Steuerung des Preßvorganges benutzen. Beispielsweise ist es möglich, daß an der dicken Stelle eines solchen Profils noch eine unterhalb -der Verbrennungstemperatur liegende Temperatur unmittelbar nach dem Austritt aus der Matrize gemessen wird, während an einem dünnen Steg bereits Anrisse auftreten. Es ist auch durchaus möglich, daß kurz hinter der Matrize die Temperatur an diesem dünnen Steig infolge der starken Wärmeabgabe an die umgebende kalte Luft ebenfalls unterhalb der Verbrennungstemperatur liegt. Das Auftreten der Anrisse ist dann darauf zurückzuführen, daß die Verbrennungstemperatur in der Matrize überschritten ist, weil in diesem dünnen Steg eine außerordentlich starke Verformung und damit Temperatursteigerung vorliegt. Man muß dann in solchenFällen die gemessene, zur Steuerung des Preßvorganges benutzte Strangaustrittstemperatur entsprechend tiefer wählen.
  • Es genügt im einfachsten Falle, wenn die Strangaustrittstemperatur während des Pressens in 'kürzeren Abständen beispielsweise mit einem Stechpyrometer gemessen und dementsprechend die Preßgesc!hwindigkeit gesteigert oder verringert wird:.
  • Besser ist es, wenn die Temperatur des austretenden Stranges laufend', beispielsweise mit einem unmittelbar hinter der Matrize auf den Strang aufliegenden, .schleifenden oder rollenden Thermoeleanent gemessen und auf ein vor dem Pressenführer angebrachtes Anzeigeinstrument übertragen wird, so d-aß dieser bei Unter- bzw. Überschreitu ng der Solltemperatur des Steuerventils die Presse im Sinne einer Geschwindigkeitssteigerung bzw. -verminderung betätigen kann.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn diie Steuerung der Preßgeschwindigkeit selbsttätig erfolgt. Hierzu wird die Temperatur des austretenden Stranges unmittelbar nach dem Austritt aus der Matrize durch ein die Temperatur laufend. messeniles Gerät, z. B. Thermoelemen.t, abgetastet, welches auf ein Anzeigegerät wirkt, an dem die Strangtemperatur mit dem zulässigen Schwankungsbereich durch Anschläge eingegrenzt und der jeweiligen Legierung und Form dies Preßerzeugnisses entsprechend eingestellt ist. Beim Absinken bzw. Ansteigen der Strangtempieratur aufdie untere bzw. obereBegrenzungdes eingestellten Temperaturbereiches werden Vorrichtungen betätigt, die die Steuerung der Strangpresse und damit die Preßgeschwindigikeit so verändern, daß die Strrangtemperatur innerhalb des gewünschten eingestellten Temperaturbereiches bleibt.
  • Der Erfolg,des Verfahrens gemäß der Erfindung sei. im folgenden an einem Beispiel im Vergleich zu dem früheren Arbeitsverfahren dargelegt: Aus einer Legierung mit etwa 3 % Cu, 1,5 % Mn, Rest Aluminium mit handelsüblichen Verunreinigungen, insbesonldcre je etwa 0,3% Fe und Si, wurden Gußblöcke von etwa 29o mm 0 auf eine Rundstange von 8o mm 0 entsprechend einem Verpressungsgrad von 8i % verpreßt.
  • Nach dem alten Verfahren ergab sich bei einer Blockeinsa:tztemperatu-r von 42o° C bei einer mittleren Preßgeschwindigkeit von 43 m/min für eine io m lange Rundstange eine Preßzeit (einschließlich Anfahrzeit) von 7,7 min. Dabei waren die tatsächlichen Preßgeschwindigkeiten am Anfang des Preßvorganges rund (i;3 4-min, in der Mitte etwa 1,35 Amin und am Ende etwa 1,4 m/min und, die Strangaustrittstemperatur 4q.0, 450 und 46o° C. Wurde der Strang bei derselben Blockeinsatztemperatur mit einer konstanten Preßgeschwindigkeit von 1,4 m/min erzeugt, so ergab sich eine Preßzeit von 7,3 m/min. Dabei: waren die Strangaustrittstemperaturen am Anfang, Mitte und Ende des Preßvorganges 440, 455 und 465°C. Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wurde bei derselben Blockeinsatztemperatur die Preßgeschwindigkeit so geregelt, daß die Strangaustrittstemperatur bei etwa 465 ± 5° C, während des ganzen Preßvorganges gleich hoch lag und gleichmäßig blieb. Für den io m langen Preßstrang wurde hierbei lediglich eine Preßzeit von 4,7 m/mingebraucht. Die Verkürzung ,der Preßzeit ist vor allem auf die Steigerung der Preßgeschwindigkeit am Anfang und in der Mitte des P-reßvorganges auf 2,75 bzw. 2,15 m/min zurückzuführen, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erreicht werden konnte; die mittlere Preßgeschwindigkeit errechnete sich zu etwa 2,15 m/min.
  • Aus (dieser Gegenüberstellung vergibt sich, daß die Preßzeit bei dem Verfahren gemäß der Erfindung nur etwa 60% der nach dem alten Verfahren erforderlichen PreBzeit ausmacht und selbst gegenüber dem Pressen mit gleichbleibender Gesc'hwindigkeit noch um etwa 35% kürzer ist, d. h. etwa 65 019 (der hierfür benötigten Preßzeit ausmaeht.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Strangpressen von Metallen, insbesondere von Leichtmetallen, wie hochfesten Aluminium- und Magnesiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßgeschwindigkeit in Abhängigkeit von ,der Temperatur des austretenden Stranges so gesteuert wird, daß bei Absinken der Strangtemperatur unmittelbar nach Austritt aus der Matrize unter eine festgelegte Strangaustrittstemperatur die Preßgeschwindigkeit gesteigert, bei Überschreiten der festgelegten. Strangaustrittstemperatur die Preßgeswc'hwindigkeit vermindert wird, so daß die Strangt:mperatur unmittelbar nach Austritt aus der Matrize stets möglichst gleich hoch bleibt.
  2. 2. Verfahren noch Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangaustrittstemperatwr dicht, zweckmäßig io- bis 3'0° C, unterhalb der Temperatur bleibt,, bei :der in .der zu. verpressenden Legierung Schmelzerscheinungen einzelner GefügEbestandteile (Verbrennungen) auftreten.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Preßgeschwindigkeit selbsttätig erfolgt, indem ein ,die Temperatur des austretenden Stranges unmittelbar nach Austritt aus der Matrize laufend messendes Gerät, z. B. Thermoelement, auf ein den gewünschten Bereich der Strangtempieratur eingrenzendes, einstellbares Anzeigegerät, z. B. Voltmeter, wirkt, welches bei Absinken bzw. Ansteigen der Stran.gtemperatur auf die untere bzw. obere Begrenzung des eingestellten Temperaturbereiches Vorrichtungen betätigt, die die Steuerungder Strangpresse und: damit die Preßgeschwintdigkeit so verändern, daß die Strangtemperatur innerhalb des gewünschten eingestellten Temperaturbereiches bleibt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1229973B (de) * 1960-06-23 1966-12-08 Fuchs Otto Messeinrichtung an Metallstrangpressen zur UEberwachung der Werkstoff- bzw. Strangtemperatur
WO1993019862A1 (en) * 1992-04-06 1993-10-14 Torben Bredal Method for the extrusion of metal or plastic profiles and apparatus for working method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1229973B (de) * 1960-06-23 1966-12-08 Fuchs Otto Messeinrichtung an Metallstrangpressen zur UEberwachung der Werkstoff- bzw. Strangtemperatur
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