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Vorrichtung zum Auspressen von Strängen aus Aluminiumlegierungen Das
allgemein übliche. Verfahren des Pressens von Metallsträngen läßt sich kurz so beschreiben,
daß der metallische Gußbolzen von zylindrischer Gestalt im hohlzylindrischen Aufnehmer
durch eine unter dem Druck der Presse vorangetriebene plane Scheibe gegen die feststehende
plane, die Austrittsöffnung enthaltende Matrizenscheibe gepreßt und so zum Ausfließen
durch dieselbe gezwungen wird. Es ist das sogenannte direkte Preßverfahren.
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Im Anfang des Preßvorganges fließen bevorzugt die der Matrizenöffnung
gegenüberliegenden Teile aus dem Kern des Gußbolzens aus, während dessen Umfang
infolge der Reibung an der Wand des Aufnehmers und an der Stirnfläche der Matrize
zurückgehalten wird. So findet sich im Anfang des Preßstranges vornehmlich Metall
aus dem Kern des Gußblockes und im Preßende aus dem Umfang. Daraus ergeben sich
Unterschiede sowohl in der chemischen Zusammensetzung als auch in der Gefügeausbildung
zwischen Preßanfang und Ende.
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Da die Aluminiumlegierungen zur umgekehrten Blockseigerung neigen,
werden sich am Preßende diejenigen Legierungsbestandteile angereichert finden, die
im Blockumfang des Gußbolzens angereichert waren. Besonders deutlich tritt der stärkere
Kupfergehalt der Durlegierungen am Strangende in Erscheinung.
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Die Neigung zur umgekehrten Blockseigerung läßt sich durch Ausbildung
geeigneter Gießverfahren weitgehend oder ganz vermeiden. Dagegen ist ein wirklich
befriedigendes Mittel zur Verhinderung unterschiedlicher Gefügeausbildung noch nicht
bekannt. Zu Anfang der Pressung weist das austretende Kernmetall, weil es nur verhältnismäßig
wenig
verknetet ist, die Gußstruktur noch ziemlich unverändert auf. Im Laufe des weiteren
Preßvorganges wird auch das im Umfang des Gußbolzens befindliche Metall zum Mitfließen
in Richtung auf die Matrizenöffnung gezwungen, nachdem es vorher durch das Stauchen
des Blockes schon verformt war. Durch die weitaus stärkere Verknetung werden die
Bestandteile des Gußblockumfanges stark zerrieben und verlieren das charakteristische
Gußgefüge um so mehr, je weiter sich die Pressung ihrem Ende nähert.
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Es tritt auf diese Weise im Verlauf der Pressung und über die Länge
des Preßstranges eine charakteristische Erscheinung auf, die sich von der Oberfläche
des Stranganfanges gegen Ende der Pressung mehr und mehr auf den Querschnitt des
gepreßten Stranges ausbreitet. Nach der Rekristallisationsglühung zeigt sich im
Ätzbild ein ausgeprägtes, mehr oder weniger grobes Randkorn, das mit der gelängten
Gußfaser im vorderen Teil und im Kern des letzten Teils des Preßstranges nichts
mehr gemein hat. Es hat geringere Längsfestigkeit und neigt bei schwacher Verformung
und insbesondere bei höherer Temperatur zur Bildung von Riesenkorn, das aus Festigkeitsgründen
nicht zulässig ist. Der Verband zwischen dem Kernrand und dem Kern wird, wenn der
Rand sich scharf absetzt, nach praktischen Erfahrungen auch nicht als so zuverlässig
fest angesehen wie zwischen den Teilen gleichartiger Gefügeausbildung.
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Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Ausbildung dieses störenden
Randgefüges zu verhindern. Die gestellte Aufgabe kommt im wesentlichen darauf hinaus,
den Abbau des Gußbolzens im Verlauf des Preßvorganges gleichmäßig zu gestalten,
so daß das Metall schichtenweise vom Umfang bis in den Kern abgetragen wird und
die der Stirnfläche des Bolzens parallelen Schichten möglichst gleichzeitig in Fluß
auf die Matrizenöffnung geraten. Das umgekehrte oder indirekte Preßverfahren, bei
welchem die Matrize beweglich ist und gegen den Preßbolzen gedrückt wird, ergibt
diese Folge ohne weiteres. Jedoch hat sich das indirekte Preßverfahren wegen schwerwiegender
Nachteile nicht durchsetzen können.
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Es führt zu gleichem Erfolg, wenn man die Matrizenscheibe nicht plan
ausbildet, sondern zu einem Trichter gestaltet, an dessen engstem Teil die Austrittsöffnung
liegt. Je schlanker dieser Trichter ausgebildet ist, um so mehr wird verhindert,
daß Teile aus dem Umfang des Preßbolzens zurückbleiben.
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Die Anwendung derartiger =Matrizen bedeutet einen erheblichen Verbrauch
an hochwertigem Matrizenstahl; die Matrizen werden außerdem ungefüge und lassen
sich vor allem nur sehr schlecht von dem Preßrest trennen, so daß betriebliche Verzögerungen
und Leistungshemmnisse entstehen. Man hat daher in der Industrie von dem Gebrauch
solcher Matrizen Abstand genommen.
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Um das Metall des Bolzenumfanges beim Strangpressen zur sofortigen
Teilnahme an der Strangbildung ohne Ausbildung einer Verformungszone zu zwingen,
wird erfindungsgemäß ein trichterförmiger Ring, der auf seinen Innenflächen konvex
gestaltet ist, in den Aufnehmer oder Mundringhalter eingesetzt, so daß er entweder
direkt hinter die Matrize zu liegen kommt oder zwischen der letzteren und dem trichterförmigen
Ring zusätzlich noch Scheiben vorhanden sind.
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Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, zusammengesetzte Matrizen,
die aus einzelnen Einsätzen bestehen, in Verbindung mit einem Ring, dessen Querschnitt
ein rechtwinkliges, ungleichschenkliges Dreieck ist, zu verwenden. Hierdurch sollte
aber nicht der eingangs geschilderte Mangel behoben, sondern nur dem erhöhten Verschleiß
entgegengetreten werden, um die Lebensdauer der Matrizen zu erhöhen und außerdem
eine leichte Auswechselbarkeit der der Abnutzung in sehr verschiedenem Maße unterworfenen
Teile zu ermöglichen. Der dem Block zugekehrte Einsatzring mit dreieckigem Querschnitt
ist weiterhin aber auch nicht geeignet, beim Verpressen von Aluminiumlegierungen
zu ververhindern, daß ein für die Weiterverarbeitung des Preßblockes ungünstiges
Randkorn entsteht. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß der Ring eine ganz bestimmte
Neigung, nämlich mehr als 27°, gegenüber dem senkrechten Abschluß des Aufnehmers
aufweisen muß und außerdem eine konvexe Ausbildung erforderlich ist, wenn die Grobkornzone
nicht entstehen soll.
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Die Abbildung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel.
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In den Rezipienten a einer Strangpresse ist ein Ring b eingesetzt,
der trichterförmige Gestalt aufweist und dessen innere Flächen konvex ausgebildet
sind. Dieser Ring liegt vor der Matrize c, die in bestimmter Weise gehalten wird.
Sie sitzt im Kopf d eines Mundringeinsatzes e, der von dem Mundringhalter f umfaßt
ist. Der Preßstrang ist mit g bezeichnet. Der Gußblock ist nicht besonders dargestellt.
Er wird mittels einer Preßscheibe h durch den Ring b sowie die Matrize und deren
Halteteile in der Pfeilrichtung bewegt.
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Indem die Erfindung das Auftreten einer Grobkornzone verhindert, gelingt
es, die Abfallmenge zu verringern, weil der Preßstrang bis zu seinem letzten Ende
voll brauchbar ist, während bei den bekannten Verfahren der grobkörnige Teil des
Stranges weitgehend abgetrennt werden mußte.
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Auch läßt sich bei der Anwendung der Erfindung die Preßleistung um
etwa 1o bis 40°l0 steigern, weil die Austrittsgeschwindigkeit des Preßstranges erhöht
werden kann. Zwar steigt bei der Erhöhung der Preßgeschwindigkeit die Preßtemperatur
infolge adiabatischer Aufheizung des Preßbolzens durch Reibungsenergie. Die Folge
erhöhter Preßtemperatur wäre bei Nichtbenutzung des erfindungsgemäßen trichterförmigen
Ringes bestimmter Konizität und konvexer Ausbildung eine stärkere Vergröberung des
Randkornes, weil sich im kritischen Bereich jede Temperaturerhöhung wie eine Verminderung
der Verformung auswirkt. Gerade aber durch die Anwendung der Erfindung wird die
Verformung auch der äußeren Zone des Preßbolzens
nunmehr aber in
den unterkritischen Bereich verlegt. Eine Temperaturerhöhung wirkt sich in diesem
Fall günstig aus, und die Bildung der Verformungszone wird noch stärker zurückgedrängt.
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Besonders vorteilhaft ist die Erfindung dann, wenn der zu pressende
Strang verhältnismäßig große Abmessungen aufweist und die Gefahr der Grobkornbildung
groß ist.
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Wesentlich für die Erfindung ist ferner auch die Zweiteilung von Matrize
und trichterförmigem Ring. Würden beide Teile aus einem Stück bestehen, so wäre
es sehr umständlich, den Preßrückstand aus diesem Werkzeug zu entfernen. Die gepreßte
Stange wird bekanntlich nach vorn aus der Matrize herausgezogen. Ist jedoch das
Preßwerkzeug einteilig, so hindert der Rückstand im Einsatzring diese betriebliche
Notwendigkeit. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ist dagegen nur nötig, den Strang
in an sich bekannter Weise hinter der Matrize abzutrennen und ihn nach vorn herauszuziehen,
während der Einsatzring ohne weiteres vom Preßrest abgenommen werden kann.