DE971985C

DE971985C - Querkopf fuer Strangpressen, insbesondere Kabelmantelpressen, zur Verarbeitung von Aluminium od. dgl. Metall von hoeherer Festigkeit als Blei

Info

Publication number: DE971985C
Application number: DES6494D
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Hanff; Albrecht Dipl-Ing Kahmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1943-07-31
Filing date: 1943-07-31
Publication date: 1959-05-06

Description

Der Pressenkopf einer Kabelmantelpresse hat die Aufgabe, mit Hilfe der in ihm angeordneten Werkzeuge, z. B. eines Hohldornes und einer Matrize, den aus dem Aufnehmer mittels des Preßstempels ausgestoßenen Preßstoff um die einlaufende Kabelseele herumzuformen, um fortlaufend einen Ka1>elmantel zu erzeugen. Hierbei wird der Preßstoff bei neuzeitlichen Pressen in den meisten Fällen im Winkel, vorwiegend im rechten Winkel, umgelenkt. Da der Pressenkopf wegen seiner Fließkanalgestaltung hohen Beanspruchungen ausgesetzt ist, wird er regelmäßig aus einem hochwertigen Werkstoff, insbesondere aus einem hochvergüteten Stahl, hergestellt. Die bisher in der Kal>eltechnik benutzten Bleikabelpressen erforderten jedoch wegen der hohen Plastizität des Bleies nur einen verhältnismäßig kleinen Pressenkopf. Der Pressenkopf war in den meisten Fällen ein Würfel von etwa 450 bis 500 mm Kantenlänge. Wegen der hohen Plastizität des Bleies spielte auch die besondere Ausgestaltung des Pressenkopfes hinsichtlich seiner Festigkeitswerte keine entscheidende Rolle. Die Pressenköpfe genügten erfahrungsgemäß den an sie gestellten Anforderungen.

Wesentlich höhere Anforderungen an die Ausgestaltung des Pressenkopfes sind jedoch in dem Fall gestellt, daß die Kabelmäntel anstatt aus Blei aus einem Metall höherer Festigkeit, insbesondere

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Aluminium, hergestellt werden sollen. In diesem Fall treten erheblich höhere Preßdrücke auf als beim Vorpressen von Blei, und zwar können diese Preßdrücke bei einer bestimmten Preßtemperatur dreimal so hoch wie beim Verpressen von Blei sein. Entsprechend den höheren Preß drücken beim Verpressen von Aluminium od. dgl. ist die Verwendung eines stabileren Pressenkopfes erforderlich. Neue Erfahrungen bei der Verwendung¹ derartiger ίο Pressenköpfe haben aber gezeigt, daß es nicht allein genügt, die Wandstärken des Pressenkopfes zu vergrößern, wozu allerdings schon das räumliche Mißverhältnis der Größe des Pressenkopfes zu den schweren übrigen Bauteilen der Pressen veranlassen könnte, und sonst nur wie bisher die Gesamtgestaltung des Pressenkopfes der Form der Einbauteile, wie d'e-s Dorn- oder Matrizenhalters>, anzupassen, wobei sich eine in bezug auf die in ihm auftretenden Axial- und Radialdrücke unsymmetrische Gestaltung des Pressenkopfes ergibt. Bei bloßer Vergrößerung der Wandstärken des Pressenkopfes gegenüber den bei Pressenköpfen für Bleikabelpressen gewählten Wandstärken läßt es sich, wie ferner erkannt worden ist, nicht vermeiden, daß beim Preßvorgang unregelmäßige Verformungen des den Pressenkopf bildenden Stahlklotzes auftreten, die zu einer Verlagerung der Preßwerkzeuge, ζ. B. des Domes, oder zu einem Festklemmen dieser Werkzeuge im Pressenkopf führen können. Die Verlagerung der Preßwerkzeuge ist ungünstig, weil hierdurch die Maßhaltigkeit des zu erzeugenden Kabelmantels beeinträchtigt werden kann. Durch das Festklemmen der Preßwerkzeuge, ζ. Β. des Dorn- oder Matrizenhalters, im Pressenkopf wird außerdem die Auswechslung dieser Werkzeuge erschwert oder unmöglich gemacht.

Durch die Erfindung wird ein Querkopf für Strangpressen, insbesondere Kabelmantelpressen, zur Verarbeitung von Aluminium od. dgl. Metall von höherer Festigkeit als Blei geschaffen, bei dem die vorbeschriebenen Nachteile vermieden sind. Die Erfindung besteht darin, daß die Wandung des vorzugsweise ungeteilten Pressenkopf es in der Umgebung der Preßkammer so bemessen ist, daß ihre elastische Dehnung unter der Wirkung des beim Preßvorgang ausgeübten Druckes und unter Berücksichtigung der von innen durch den heißen Preßstoff und von außen durch eine besondere Wärmequelle herbeigeführten Beheizung des Pressenkopfes nach allen Richtungen gleichmäßig oder nahezu gleichmäßig ist. Konstruktiv bedeutet dies eine in bezug auf die in ihm auftretenden Axial- und Radialdrücke symmetrische Gestaltung des Pressenkopfes, ohne daß, wie bisher, die Anpassung an die Einbauteile die Gestaltung des Pressenkopfes zu maßgeblich beeinflußt. Der konstruktive Aufbau des Pressenkopfes ist nach Möglichkeit symmetrisch in dem Sinne zu gestalten, daß etwa unterbrochene Wandungen, ζ. B. am obenliegenden Preßstoffeintritt, oder sonstige durch die innere Formgebung und die Einbauteile bedingte Wandschwächungen nach außen hin in einem bestimmten errechenbaren Verhältnis zu den inneren Hohlräumen stehen und entsprechend zu bemessen sind, so daß durch solche Maßnahmen die Förderung nach allseitig gleichmäßigen oder nahezu gleichmäßigen Dehnungen erfüllt wird. Diese durch praktische Erfahrung gewonnene Erkenntnis bedingt in Anbetracht der im Pressenkopf auftretenden Kräfteverteilung eine von der bisherigen unterschiedliche Gestaltung, die gegebenenfalls auch zu äußerlich unsymmetrischer Form des Pressenkopfes führen kann.

In der Zeichnung ist ein Pressenkopf nach der Erfindung in einer Ausführungsform schematisch dargestellt.

Fig. ι ist ein senkrechter Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. 2;

Fig. 2 ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie C-D der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine schaubildliche Darstellung des Pressenkopfes.

Der dargestellte Pressenkopf hat ungefähr die Form eines Würfels und ist aus einem hochwertigen Werkstoff, vorzugsweise aus Stahl mit Zusätzen aus Chrom, Nickel, Molybdän, Mangan und Silizium, in solchen Mengen hergestellt, daß der Stahl unter der Wirkung von Druck und Wärme bei hoher Streckgrenze noch eine sehr kleine elastische Dehnung aufweist. Die zu wählenden Stahlsorten müsisen in erster Linie eine hohe Warmfestigkeit und Warmbeständigkeit bei geringster Dehnung besitzen. Die Betriebswärme beträgt beim Verpressen von Aluminium-Kabelmänteln vom Preßguteinsatz her gesehen im Mittel etwa 400⁰ C. Beim Pressen der Mäntel tritt jedoch im Verlaufe des Preßvorganges noch die Verformungswärme des Preßgutes hinzu, die besonders bei angestrengtem Betrieb im Bereich der Preßkammer eine wesentlich höhere Temperatur zur Folge haben kann, der der Stahl widerstehen muß. Dieser Würfel ist in gebräuchlicher Weise zwischen dem oberhalb des Würfels angeordneten Aufnehmer und der Grundplatte einer (nicht veranschaulichten) stehenden Kabelmantelpresse festgespannt. In die sich durch den Pressenkopf erstreckende, symmetrisch zu ihm liegende mittlere Bohrung sind von beiden Pressenkopfenden die Preßwerkzeuge, und zwar der Hohldorn 2 und die die Matrize 3 tragende Buchse 4, eingeschraubt. In der Mitte ist diese Bohrung zu der Preßkammer 5 ausgebildet, die im Querschnitt die Form eines liegenden Ovals hat (Fig. 1). Das verjüngte innere Ende des Hohldornes 2 und die Matrize 3 ragen in diese Preßkammer hinein. Oben sind an die Preßkammer 5 die Zuführungskanäle 6 für den Preßistoff, beispielsweise Aluminium, angeschlossen. Die Kanäle 6 stehen mit dem an der Oberseite des Pressenkopfes ι anliegenden Aufnehmer in Verbindung. In diesem Aufnehmer bewegt sich der Pressenstempel senkrecht hin und her, mit dessen Hilfe" in bekannter Weise der heiße Pneßstoff, z. B. Aluminium, durch die Kanäle 6 in die Preßkammer 5 getrieben wird. In der Kammer 5 ändert der Preßstoff seine Strömungsrichtung, d. h., er wird im rechten Winkel umgelenkt.

Hierbei wird der Preßstoff zwischen dem Hohldorn 2 und der Matrize 3 auf die durch diesen Dorn zugeführte Kabelseele geleitet und bildet auf ihr den Kabelmantel. Um eine Abkühlung des Pressenkopfes ι zu verhindern, sind durch ihn parallel zur mittleren Bohrung zu beiden Seiten der Preßkammer 5 und unterhalb dieser Kammer Heizkanäle7 hindurchgeführt, in denen elektrische Heizwicklungen angeordnet sind.

Die Wandung des Pressenkopfes I ist nach der Erfindung in der Umgebung der unter allseitigem Druck stehenden Preßkammer 5 so bemessen, daß ihre elastische Dehnung unter der Wirkung des beim Preßvorgang ausgeübten Druckes und unter Berücksichtigung der von innen durch den heißen Preßstoff und von außen durch die Heizvorrichtungen in den Heizkanälen 7 herbeigeführten. Beheizung nach allen Richtungen gleichmäßig oder nahezu gleichmäßig ist. Die Preßkammer und die Umlenkstelle für den Preßgutstrom liegen in bezug auf die auftretenden Drücke symmetrisch in dem Würfel, sind also nicht seitlich aus der Symmetrieebene verschoben. Auf diese Weise ist die Atmung des Preßkopfes unter der Wirkung des Preßdruckes und der Arbeitstemperatur überall gleichmäßig. Um hierbei die Dehnung der Pressenkopfwandung zugleich in möglichst engen Grenzen zu halten und andererseits die Menge des hochwertigen:, zum Aufbau des Pressenkopfes erforderlichen Werkstoffes möglichst zu verringern, ist die Wandstärke des Pressenkopfes in den höchstbeanispruchten, nicht von den Heizkanälen 7 durchbrochenen, in Fig. ϊ mit 8 bezeichneten Zonen zu beiden Seiten der Preßkammer 5 so bemessen, daß sie ungefähr die Hälfte der Breite dieser Kammer beträgt. Vorzugsweise ist auch die Wandstärke in der entsprechenden Zone unterhalb der Preßkammer 5 in ähnlicher Weise bemessen. Aus den gleichen Gründen besitzt der Pressenkopf an der Eintrittsseite des Preßstoffes, an welcher dieser Kopf von den Zuführungskanälen 6 durchsetzt ist, eine Wandstärke, die etwa zwei Drittel bis zur vollen Breite der Preßkammer 5 entspricht. Die bisher üblichen Pressenköpfe haben allgemein als untere Auflagefläche eine ebene volle Wandfläche. Die im vorstehenden geforderten Grundbedingungen, daß die Dehnung bzw. Atmung nach allen Seiten, hin um die Preßkammer herum gleichmäßig sein soll, bedingen, daß der Pressenkopf auch nach der unteren Seite hin eine Atmungsmöglichkeit besitzt. In der Zone der Preßkammer und der Einbauwerkzeuge ist der Stahlblock deshalb nach unten hin durch die Aussparung 9 entsprechend ausgespart, um atmen zu können, was bei voller Wandfläche und satter Auflage auf der Grundplatte der Presse nicht möglich ist, insbesondere wegen des von oben her wirkenden Preßdruckes, der den Pressenkopf fest gegen seine Unterlage drückt. Um eine seitliche Verschiebung des Pressenkopfes in. bezug auf den Aufnehmer zu verhindern, ist die Oberseite des Pressenkopfes mit einem ringförmigen Ansatz 10 versehen, der in die Aufnehmerbohrung greift, in der sich der Pressenstempel hin- und herbewegt.

Der Pressenkopf kann auch an den von den Heizkanälen 7 durchsetzten Seitenwänden zylindrisch oder nach Art einer Kugelkalotte ausgebaucht sein, um den Werkstoffaufwand bei der Herstellung des Pressenkopfes zu verringern. Idealgestalt des Presisenkopfes ist eine Kugel mit den nötigen geraden und rechtwinkligen Auflageflächen, z. B. zum festen Aufliegen auf dem Pressenunterbau und ferner zum Aufsetzen des Preßstoffaufnehmers auf den Pressenkopf sowie für die an den beiden Stirnflächen anzubringenden Verschraubunigen für die Einbauteile usw. Es wäre aber schon viel gewonnen und man würde den gegebenen Bedingungen auch Rechnung tragen, wenn hochbeanspruchte Wandungen, z. B. die beiden Seitenwandungen des Pressenkopfes, eine kugelige oder Teilzylinderform aufweisen wurden, beispielsweise wenn man aus einem ursprünglich zylinderförmigen Stahlblock mit geraden Stirnflächen an zwei gegenüberliegenden Stellen ein Segment abschneiden würde, um gerade Auflageflächen (oben und unten) zu gewinnen. Wenn der Pressenkopf, wie im Ausführungsbeispiel, elektrisch beheizt wird, wobei die gute Beherrschung der Heizregulierung sehr vorteilhaft ist, dürfen die für die Heizkörper erforderlichen Durchbohrungen des Pressenkopfes im Prinzip nur außerhalb des für die Festigkeit in An-Spruch genommenen Baustoffes liegen, da sonst der Stahlblock in seinen Festigkeitseigenschaften, d. h. Dehnungs- und Atmungseigenschaften, beeinträchtigt wird und die oben geforderten Bedingungen nicht mehr erfüllt sein, wurden. Im Ausführungsbeispiel ist aus diesem Grund an der Preßklotzunterseite nur eine Reihe von. Heizbohrungen vorgesehen, und die seitlichen Bohrungen liegen außerhalb der Beanspruchung auf Festigkeit.

Anstatt daß der Pressenkopf mit Bohrungen zur Aufnahme elektrischer Heizwicklungen versehen wird, können diese Bohrungen auch wegfallen, und es kann dafür der Pressenkopf an den Seiten von außen durch Gas oder durch elektrische Heizwicklungen beheizt werden, wobei die Gefahr der Wand-Schwächung durch Bohrungen nicht besteht. Die Wandstärke des Pressenkopfes würde auch in diesem Fall zwischen der Preßkammer 5 und den Seitenflächen des Kopfes ungefähr die Hälfte der Preßkammerbreite betragen, '

Durch die Erfindung ist ein Pressenkopf geschaffen, dessen Abmessungen in wirtschaftlichen Grenzen gehalten sind und der trotzdem den durch die Betriebsan.forderungen gegebenen Bedingungen in jeder Hinsicht genügt, d. h. l>ei dem namentlich eine schädliche Verlagerung der Preßwerkzeuge unter den auftretenden hohen Preßdrücken vermieden und ein Festklemmen der Preßwerkzeuge oder der Tragglieder für die Preßwerkzeuge in. dem Gewinde der mittleren Pressenkopfbohrung verhütet ist. Um den Zustand des Pressenkopfes im Betrieb zu überwachen, können bekannte Maßeinrichtungen in der Presse angebracht werden, mit denen man in der Lage ist, die durch den Preßdruck und die Temperatur sich ergebenden Aus-Weitungen des Pressenkopfes festzustellen, und den

Betrieb der Presse entsprechend den zugelassenen Dehnungswerten zu führen.

Claims

Patentansprüche:

1. Querkopf für Strangpressen, insbesondere Kabelmantelpressen, zur Verarbeitung von Aluminium od. dgl. Metall von höherer Festigkeit als Blei, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanr dung des vorzugsweise ungeteilten Pressenkopfes in der Umgebung der Preßkammer so bemessen ist, daß ihre elastische· Dehnung unter der Wirkung des beim Preßvorgang ausgeübten Druckes und unter Berücksichtigung der von innen durch den heißen Preßstoff und von außen durch eine besondere Wärmequelle herbeigeführten Beheizung des Pressenkopfes nadi allen Richtungen gleichmäßig oder nahezu gleichmäßig ist.

2. Pressenkopf nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Pressenkopfes in den höchstbeanspruchten, nicht von Heizkanälen durchbrochenen Zonen (8) zu beiden Seiten der Preßkammer (5) nicht geringer als etwa die Hälfte der Breite dieser Kammer ist.

3. Pressenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressenkopf an der Eintrittsseite des Preßstoffes in der Umgebung der Preßkammer (5) eine Wandstärke besitzt, die mindestens etwa zwei Drittel der Breite dieser Kammer entspricht.

4. Pressenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressenkopf an der dem Preßstoffeintritt gegenüberliegenden Seite in der Umgebung der Preßkammer (5) eine äußere Aussparung (9) besitzt, die auch an dieser Seite der Forderung nach gleichmäßiger Dehnung genügt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 526 188, 633 767,

691965. 731 767;

USA.-Patentschriften Nr. 2 177 681, 2194283, 210 157, 2 219 888;

Zeitschrift »Metallwirtschaft«, 18. Jahrgang (1939). Nr. 48, S. 966.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen