EP0129010B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen von Hohlprofilen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen von Hohlprofilen Download PDF

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EP0129010B1
EP0129010B1 EP84103929A EP84103929A EP0129010B1 EP 0129010 B1 EP0129010 B1 EP 0129010B1 EP 84103929 A EP84103929 A EP 84103929A EP 84103929 A EP84103929 A EP 84103929A EP 0129010 B1 EP0129010 B1 EP 0129010B1
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EP
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die
extrusion
mandrel
recipient
hollow
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Rudolf Drach
Dieter Achenbach
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Vereinigte Aluminium Werke AG
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Vereinigte Aluminium Werke AG
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08—Making wire, rods or tubes
    • B21C23/085—Making tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/21—Presses specially adapted for extruding metal
    • B21C23/217—Tube extrusion presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C25/00—Profiling tools for metal extruding

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the extrusion of hollow profiles, which have graduated cross sections on the outside over the length of the profile, an ingot with the press disk being introduced into a recipient and pressed over a movable mandrel by means of a hollow punch through a die.
  • DE-C-969 393, in particular FIGS. 1/2, contains a two-stage pressing process, namely compression of a cross-sectional enlargement with a “die” (5, 5 ') closed at the end and subsequent pressing out via the die (4).
  • a metal extrusion press for producing hollow profiles in particular made of aluminum, is equipped with a plurality of matrices that can be released one behind the other, which enable the pressing of offset profiles.
  • the mandrel is set down at its tip in the die area and is arranged to be longitudinally movable in the press ram.
  • a plurality of releasable matrices arranged one behind the other are provided, which are held and released by resistance bearings that can be moved obliquely outwards.
  • the object of the present invention is to avoid the disadvantages described and to develop a method and a device which enables simple, low-wear production of stepped hollow profiles of high dimensional accuracy.
  • the closure plate is moved transversely to the strand direction and replaced with a pressure plate with a profiled opening.
  • quench sensitive alloys in particular of the type AIMgSi, AIMgMn, AICuMg, AIZnMgCu can also be used.
  • a one-piece die is used in the tool package. This guarantees greater dimensional accuracy and tool stability.
  • a hollow bar is introduced into the recipient, which has a temperature gradient in the pressing direction.
  • the temperature gradient must be designed so that the actual pressing temperature is between 400 and 500 ° C when using aluminum materials.
  • the mandrel moves through the die into a central closed position of the closed pressure plate (closing plate) when the press begins.
  • the central locking position ensures that the outer contour of the hollow profile remains absolutely true to size.
  • the method according to the invention also enables the use of a one-part rotationally symmetrical die. This reduces tool costs and has a favorable influence on the strength curve within the die.
  • the matrix can be moved together with the recipient. This reduces tool movements and idle times in the workflow and increases the pressing speed.
  • a further development feature of the device according to the invention is that the mandrel has at least one mandrel shoulder in the pressing direction, which brings about a reduction in cross-section compared to the mandrel outlet diameter of 30 to 50%.
  • the mandrel shoulder With this design of the mandrel shoulder, any contours of a hollow profile can be produced with high degrees of deformation.
  • the die is centered in the tool holder or in the pressure ring. This is particularly important since the dimensional accuracy of the profiles is not guaranteed when changing tools without centering.
  • the method for extruding hollow profiles begins with an ingot, preferably a hollow ingot 1, being introduced into the recipient 3 with the pressing disk 2.
  • the insert tool consisting of an undivided die 4, is supported in the pressed position against a closed pressure plate (closing plate 5) and is fastened in a tool holder 6.
  • the tool package with the profiled pressure plate 7 is in the waiting position.
  • Fig. 2 the insertion of the mandrel into the die is now shown.
  • the mandrel 8 is centered in a center hole 9 of the closed pressure plate 5 and cannot move even at high, eccentrically acting pressures.
  • Fig. 3 shows the upsetting of the flange at the start of the pressing process.
  • the material to be pressed flows over the mandrel 8 and completely fills out the insert tool, the die 4, which is closed by the closure plate.
  • the pressures are absorbed by the pressure plate 7 and the pressure ring 10.
  • the tool change is shown in FIG. 4.
  • the recipient 3 moves back with the mandrel 8 and the die 4 in the direction of the spar 11 or in the direction of the cylinder holder.
  • the tool package with the profiled pressure plate 7 which was previously in the waiting position now travels transversely to the extrusion direction in the pressing position.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Strangpressen von Hohlprofilen, die aussen über die Profillänge abgestufte Querschnitte aufweisen, wobei ein Barren mit der Pressscheibe in einen Rezipienten eingebracht und über einen beweglichen Dorn mit Hilfe eines Hohlstempels durch eine Matrize gepresst wird.
  • Die DE-C-969 393, insbesondere Figuren 1/2, beinhaltet einen zweistufigen Pressvorgang, nämlich Anstauchen einer Querschnittsvergrösserung mit endseitig verschlossener «Matrize» (5, 5') und anschliessendes Auspressen über die Matrize (4).
  • Eine Metallstrangpresse zum Herstellen von Hohlprofilen, insbesondere aus Aluminium, ist nach DE-A-21 23 528 mit mehreren hintereinander lösbaren Matrizen ausgerüstet, die das Auspressen von abgesetzten Profilen ermöglichen. Zur Erzielung von innen abgesetzten Hohlprofilen ist der Dorn an seiner Spitze im Matrizenbereich abgesetzt und im Pressstempel längsbeweglich angeordnet. Um zugleich über die Profillänge aussen abgesetzte Hohlprofile herstellen zu können, sind mehrere hintereinander angeordnete lösbare Matrizen vorgesehen, die durch schräg nach aussen bewegliche Widerstandslager gehalten und freigegeben werden.
  • Die Herstellung und Verwendung von mehreren hintereinander angeordneten lösbaren Matrizen ist kompliziert und aufwendig. Durch die Teilung der Matrizen können Massungenauigkeiten und ein vorzeitiger Verschleiss auftreten.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu entwickeln, die eine einfache, verschleissarme Herstellung von abgestuften Hohlprofilen hoher Masshaltigkeit ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Die besonderen Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens sind folgende:
    • 1. die ungeteilte Matrize ermöglicht sehr hohe Pressdrücke bei sehr hohen Werkzeugstandzeiten,
    • 2. Verringerung der Werkzeugbewegung und daher beschleunigte Pressgeschwindigkeit bzw. beschleunigter Ablauf des gesamten Pressvorgangs,
    • 3. durch den beschleunigten Ablauf wird es erst möglich, auch abschreckempfindliche Legierungen für ein solches Verfahren einzusetzen,
    • 4. Einhaltung hoher Massgenauigkeit,
    • 5. Herstellung gratfreier Profile,
    • 6. beliebige Aussenkontur,
    • 7. die Presstemperaturen liegen im Bereich von 400 bis 560 °C bei Verwendung von AI-Legierungen,
    • 8. Legierungen des Typs: Rein-AI, AlMgSi, AIMg, AIMgMn, AICuMg, AlznMgCu u.a. können verwendet werden.
  • Nach dem Anstauchen der Querschnittsvergrösserung und nach dem Verfahren des Rezipienten mit der Matrize wird die Verschlussplatte quer zur Strangrichtung verfahren und gegen eine Druckplatte mit profiliertem Durchbruch ausgewechselt. Durch die Querverfahrbarkeit wird ein beschleunigter Ablauf des Pressverfahrens ermöglicht, so dass auch abschreckempfindliche Legierungen, insbesondere vom Typ AIMgSi, AIMgMn, AICuMg, AIZnMgCu eingesetzt werden können.
  • Es wird eine einteilige Matrize im Werkzeugpaket verwendet. Dadurch kann eine grössere Masshaltigkeit und Werkzeugstandfestigkeit garantiert werden.
  • Es ist vorteilhaft, dass ein Hohlbarren in den Rezipienten eingebracht wird, der ein Temperaturgefälle in Pressrichtung aufweist. Das Temperaturgefälle ist so auszubilden, dass die eingentliche Presstemperatur bei Verwendung von Aluminiumwerkstoffen zwischen 400 und 500 °C liegt.
  • Es ist ferner besonders vorteilhaft, dass beim Pressbeginn der Dorn durch die Matrize in eine zentrische Verschlussstellung der geschlossenen Druckplatte (Verschlussplatte) einfährt. Die zentrische Verschlussstellung sorgt trotz hoher Pressdrücke dafür, dass die Aussenkontur des Hohlprofils absolut masshaltig bleibt.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht ferner die Verwendung einer einteiligen rotationssymetrischen Matrize. Dadurch werden die Werkzeugkosten herabgesetzt und der Festigkeitsverlauf innerhalb der Matrize günstig beeinflusst.
  • Es ist zweckmässig, dass die Matrize mit dem Rezipienten zusammen verfahrbar ist. Dadurch werden die Werkzeugbewegungen und die Nebenzeiten im Arbeitsablauf verringert und die Pressgeschwindigkeit erhöht.
  • Es ist ferner von besonderem Vorteil, dass in der Verschlussplatte eine Zentrierbohrung für den Dorn vorgesehen ist. Dadurch können Profile mit hoher Massgenauigkeit hergestellt werden, die eine gratfreie Oberfläche besitzen.
  • Ein Weiterbildungsmerkmal der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es, dass der Dorn in Pressrichtung mindestens einen Dornabsatz aufweist, der eine Querschnittsverringerung gegenüber dem Dornausgangsdurchmesser von 30 bis 50% herbeiführt. Mit dieser Ausbildung des Dornabsatzes sind beliebige Konturen eines Hohlprofils bei hohen Umformgraden herstellbar.
  • Durch die besondere Konstruktion des erfindungsgemässen Werkzeugpakets ist die Matrize im Werkzeughalter bzw. im Druckring zentrierbar gelagert. Dies ist besonders wichtig, da bei einem Werkzeugwechsel ohne Zentrierbarkeit keine Masshaltigkeit der Profile gewährleistet ist.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 = Teilquerschnitt durch die Strang- und Rohrpresse nach der Einfügung des Hohlbarrens vor Pressbeginn,
    • Fig. 2 = Teilquerschnitt nach Fig. 1 nach Einfahren des Domes,
    • Fig. 3 = Teilquerschnitt der Strangpresse beim Anstauchen des Flansches,
    • Fig. 4 = Prinzipbild beim Wechseln der Druckplatte,
    • Fig. 5 = Teilansicht der Strangpresse beim Anpressen des Rohres.
  • Das Verfahren zum Strangpressen von Hohlprofilen beginnt damit, dass ein Barren, vorzugsweise ein Hohlbarren 1, mit der Pressscheibe 2 in den Rezipienten 3 eingebracht wird. Das Einsatzwerkzeug, bestehend aus einer ungeteilten Matrize 4, stützt sich in Pressstellung gegen eine geschlossene Druckplatte (Verschlussplatte 5) ab und ist in einem Werkzeughalter 6 befestigt. Das Werkzeugpaket mit der profilierten Druckplatte 7 befindet sich in Warteposition.
  • In Fig. 2 ist nun das Einfahren des Dornes in die Matrize dargestellt. Dabei wird der Dorn 8 in eine Zentrierbohrung 9 der geschlossenen Druckplatte 5 zentriert und kann selbst bei hohen, exzentrisch wirkenden Pressdrücken nicht abwandern.
  • Fig. 3 zeigt das Anstauchen des Flansches beim Beginn des Pressvorganges. Das zu verpressende Material fliesst über den Dorn 8 und füllt das durch die Verschlussplatte geschlossene Einsatzwerkzeug, die Matrize 4, vollständig aus. Die Pressdrücke werden durch die Druckplatte 7 und den Druckring 10 aufgenommen.
  • In Fig. 4 ist der Werkzeugwechsel dargestellt. Der Rezipient 3 fährt mit dem Dorn 8 und der Matrize 4 zurück in Richtung Laufholm 11 bzw. in Richtung Zylinderhalter. Das vorher in Warteposition befindliche Werkzeugpaket mit der profilierten Druckplatte 7 fährt nun quer zur Strangpressrichtung in Pressposition.
  • Fig. 5 zeigt das Auspressen des Rohres durch Vorfahren des Hohlstempels 12 im Rezipienten 3.

Claims (9)

1. Verfahren zum Strangpressen von Hohlprofilen, die über die Profillänge abgestufte Querschnitte aufweisen, wobei ein Barren (1) mit der Pressscheibe (2) in einen Rezipienten (3) eingebracht und über einen beweglichen Dorn (8) mit Hilfe eines Hohlstempels (12) durch eine Matrize (4) gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Pressbeginn der Dorn (8) in eine endseitig verschlossene Matrize (4) einfährt, dass beim Anstauchen der Querschnittsvergrösserung der Hohlstempel (12) das zu verpressende Material über den Dorn (8) fliessen lässt, bis die endseitig verschlossene Matrize (4) vollständig gefüllt ist, dass der Rezipient (3) mit dem Dorn (8) und der Matrize (4) in Richtung Zylinderhalter zurückfährt, woraufhin ein profilierter Druckring (10) in Pressrichtung hinter die Matrize (4) in Pressposition gebracht und der Hohlprofilquerschnitt durch Vorfahren des Hohlstempels (12) ausgepresst wird, dass nach dem Verfahren des Rezipienten (3) mit der Matrize (4) die Verschlussplatte (5) quer zur Strangrichtung verfahren und gegen eine Druckplatte (7) mit profiliertem Durchbruch ausgewechselt wird und dass die Matrize (4) einteilig ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlbarren (1 ) in den Rezipienten (3) eingebracht wird, der ein Temperaturgefälle in Pressrichtung aufweist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Barren aus Aluminiumlegierungen die Presstemperatur zwischen 400 und 500 °C liegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Pressbeginn der Dorn (8) durch die Matrize (4) in eine zentrierbare Verschlussstellung der geschlossenen Druckplatte (Verschlussplatte 5) einfährt.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus einer Strangpresse mit Presszylinder, Pressstempel, Rezipienten (3), beweglichem Dorn (8) und mindestens einer Matrize (4), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Matrize (4) und Gegenhalter (15) ein Werkzeugpaket (14), bestehend aus Verschlussplatte (5) und Druckring (10), angeordnet ist, das quer zur Strangpressrichtung verschieblich ist, dass eine einteilige rotationssymetrische Matrize (4) verwendet wird und dass ein weiteres Werkzeugpaket in die Stellung des vorgenannten Werkzeugpaketes (14) bringbar ist, indem dieses quer aus der Presslinie heraus- und das weitere Werkzeugpaket quer in die Presslinie einfahrbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (4) mit dem Rezipienten (3) zusammen verfahrbar ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verschlussplatte (5) eine Zentrierbohrung (9) für den Dorn (8) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (8) in Pressrichtung mindestens einen Dornabsatz (13) aufweist.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (4) im Werkzeughalter (6) bzw. im Druckring (10) zentrierbar gelagert ist.
EP84103929A 1983-06-18 1984-04-09 Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen von Hohlprofilen Expired EP0129010B1 (de)

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