EP0838276A1 - Extrusion die for the extrusion of metal - Google Patents

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EP0838276A1
EP0838276A1 EP96810718A EP96810718A EP0838276A1 EP 0838276 A1 EP0838276 A1 EP 0838276A1 EP 96810718 A EP96810718 A EP 96810718A EP 96810718 A EP96810718 A EP 96810718A EP 0838276 A1 EP0838276 A1 EP 0838276A1
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EP
European Patent Office
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tool
insert
thermal conductivity
extrusion
tool according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96810718A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Miroslaw Plata
Yves Krähenbühl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3A Composites International AG
Original Assignee
Alusuisse Lonza Services Ltd
Alusuisse Technology and Management Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to AU44496/97A priority patent/AU4449697A/en
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Priority to ZA9709363A priority patent/ZA979363B/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C29/00—Cooling or heating work or parts of the extrusion press; Gas treatment of work
    • B21C29/04—Cooling or heating of press heads, dies or mandrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C25/00—Profiling tools for metal extruding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C25/00—Profiling tools for metal extruding
    • B21C25/02—Dies
    • B21C25/025—Selection of materials therefor

Definitions

  • the invention relates to an extrusion tool for extrusion of metal.
  • One is also within the scope of the invention Use of the extrusion tool.
  • Too high local temperatures can also affect the surface properties those hardened, for example, by nitriding, change the shape of the die parts. This has a quick Wear of the die and possibly the mandrel part Episode.
  • the invention is therefore based on the object of an extrusion tool to create with which the heat flow and the temperature distribution within the press tool simple and inexpensive way can be controlled.
  • the solution to the problem according to the invention is that Tool for local control of the radial heat flow at least one insert made of a material with a different from the material of the tool Has thermal conductivity.
  • the extrusion tool according to the invention enables both a local elevation as well as a local humiliation of the heat flow, so that through an optimal design of the Insert the heat flow from the press tool into the this surrounding mounts with simultaneous homogenization the temperature distribution within the press tool done in the desired manner.
  • the material is used to increase the radial heat flow chosen for the insert so that its thermal conductivity is higher than the thermal conductivity of the tool even.
  • Hot work steel is usually used as the tool material, whose thermal conductivity is on the order of is about 25 W / m ⁇ ° K.
  • the thermal conductivity is preferably the insert at least 100 W / m ⁇ ° K, in particular at least 300 W / m ⁇ ° K.
  • Suitable materials for the insert are copper or copper alloys. Of course can also use other materials for the insert whose thermal conductivity is higher than the thermal conductivity of the tool material. So it is possible the heat flow from the press tool via the thermal conductivity of the material used for the insert control, for example, a desired temperature distribution to create.
  • the material is used to reduce the radial heat flow chosen for the insert so that its thermal conductivity is lower than the thermal conductivity of the tool itself.
  • the thermal conductivity of the insert is preferably at most 10 W / m ⁇ ° K, in particular at most 5 W / m ° K.
  • Suitable materials for the insert are ceramic Materials, preferably made of an oxide ceramic, in particular made of aluminum oxide ceramic. Basically you can here too, other than ceramic materials such as Metals be used for the insert, whose thermal conductivity is less than the thermal conductivity of the tool material.
  • the insert part preferably has a perpendicular to the tool axis arranged plate on, parallel to the tool axis protrude into the inside of the tool.
  • the Strength of the desired heat removal or inhibition of the Heat flow can be via the stud diameter as well the positioning of the individual bolts can be controlled.
  • the plate, which is arranged perpendicular to the tool axis, is used especially the control of the heat flow in the radial direction.
  • the individual insert parts are preferably formed in one piece and are expediently between two tool parts, preferably between a die and a mandrel part and / or inserted between the mandrel part and an antechamber.
  • An extrusion press not shown in the drawing for 1 has a production of metal profiles Recipients 10 with a chamber 12 for receiving on Press temperature preheated metal bolt.
  • the reception chamber 12 is on the profile exit side of the extrusion press limited by a pressing tool, from which the by pressing of the bolt pressed into a strand in the pressing direction Profile emerges.
  • the pressing tool whose tool axis x in the pressing direction lies in the present case - in the pressing direction seen - in order a prechamber 18, a mandrel part 16th and a die 14.
  • a prechamber 18 can be omitted.
  • the press tool in the simplest case, i.e. for example for the production of Full profiles, the press tool consists solely of the Die 14.
  • mandrel part 16, and prechamber 18 is usually Steel used, especially for dies CrMoV hot-work steel.
  • the die 14 has a cross-sectional shape that is to be produced Profiles corresponding die opening 20 on, to form hollow chambers each from the mandrel part 16 protruding mandrel tips 22 into the die opening 20 subscribe.
  • the mandrel part 16 comprises supply openings in addition to the actual mandrels 24, about which in the mandrel part 16 in individual Partial streams divided, generated by pressing the bolt Material flow fed to the die opening 20 becomes.
  • the profile 26 generated in the die opening 20 is in accordance with Fig. 2 is a multi-chamber hollow profile, the maximum width b practically over an entire diameter D of the die 14 extends and is a multiple of the maximum height h.
  • Such profiles 26 with an example width b of up to 700 mm are also referred to as large profiles.
  • the too matrices required for their manufacture, which are usually are made from a circular plate, accordingly a diameter D of, for example, 750 mm.
  • the distance s the broad side 28 of the profile 26 or the profile outline corresponding die opening 20 to the outer circumference 32 of the die 14 or the mandrel part 16 or the prechamber 18 is much larger than the corresponding distance t between the Narrow side 30 of the profile 26 or the die opening 20 and the outer circumference 32 of the pressing tool.
  • An insert part 40 is arranged between the die 14 and the mandrel part 16.
  • This insert part 40 consists of a material with a thermal conductivity ⁇ E which is higher than the thermal conductivity ⁇ W of the material used for the pressing tool.
  • a suitable material for this heat-conducting insert 40 is, for example, copper or a copper alloy such as CuAg or CuCr, which has a higher softening temperature than unalloyed copper and consequently a higher mechanical strength at elevated temperature.
  • the insert part 40 has a plate 42, of which in the pressing direction or in the direction of the tool axis x bolts 44, 46 protrude.
  • the plate 42 with a thickness d of, for example, 5 mm sits in a recess 34 on the back of the die 14 and the bolts 44, 46 projecting from the plate 42 are shown in FIG corresponding bores 36, 38 are fitted in the mandrel part 16.
  • the bolts 44 with a diameter e of 16, for example mm are in the pressing tool area between the broad side 28 of the profile 26 and the outer circumference 32 of the pressing tool arranged, the bolts 46 with a diameter f of, for example 8 mm are located near the broad side 28 of the Profile 26 and are between the feed openings 24 in Mandrel part 16 positioned.
  • the surface F of the plate 42 extends predominantly according to FIG. 2 over the between the broad side 28 of the profile 26 and the outer circumference 32 of the pressing tool Tool cross section and between the feed openings 24th
  • another insert 48 made of a heat insulating material, for example Alumina ceramic with a plate 50 and Bolt 52 in the same way between the die 14 and the mandrel part 16 arranged like the insert 40 described above made of thermally conductive material.
  • a heat insulating material for example Alumina ceramic with a plate 50 and Bolt 52 in the same way between the die 14 and the mandrel part 16 arranged like the insert 40 described above made of thermally conductive material.
  • This insert 54 shows how the insert 40, a plate 56 with bolts 58 projecting therefrom on.
  • the thermal conductivity ⁇ W of the steels commonly used for the production of press tools is approximately 24 W / m ⁇ ° K.
  • the thermal conductivity ⁇ E of the materials used to manufacture the insert parts is approximately 330 W / m ⁇ ° K for a copper alloy and approximately 4W / m ⁇ ° K for an aluminum oxide ceramic.
  • the dies are high during extrusion Exposed to temperatures and high pressure.
  • the already preheated Press stud becomes an extruded profile during its forming further increased by various friction processes.
  • the plastic one Deformation of the die or the mandrel part lead to a insufficient dimensional accuracy on the extruded semi-finished product as well as more wear on the die.
  • temperatures set in the peripheral area of the tool over the broad side 28 of the profile 26 for example 200 to 250 ° C and over the narrow sides 30 can be, for example, 350 to 400 ° C.
  • the insert parts described above made of a heat-conducting or heat-insulating material can influence the heat flow in the desired direction and be controlled.
  • the heat-conducting insert 40 above the broad side 28 of the profile 26 leads in total to the desired increase in thermal conductivity in this Direction.
  • the insert part 48 is made of heat-insulating Material to lower the desired Thermal conductivity in the area above the narrow side 30 of the Profile 26.

Landscapes

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

Abstract

The tool (14, 16, 18) for extrusion of metal is improved for purposes of local control of the heat flow, it is provided with at least one insert (40, 48, 54) consisting of a material which has a thermal conductivity differing from that of the tool material. Also claimed is an application of the proposed tool for production of profiles consisting of light and non-ferrous metals.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strangpresswerkzeug zum Strangpressen von Metall. Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Verwendung des Strangpresswerkzeuges.The invention relates to an extrusion tool for extrusion of metal. One is also within the scope of the invention Use of the extrusion tool.

Insbesondere beim Strangpressen von Grossprofilen aus Aluminiumlegierungen kann der für das Presswerkzeug verwendete Werkstoff unter dem Einfluss der Temperatur des vorgewärmten Metallbolzens sowie der weiteren Temperaturerhöhung aufgrund von Umform- und Reibungskräften im Presswerkzeug so stark erweichen, dass der Pressdruck zu plastischen Deformationen am Presswerkzeug führt. Hinzu kommt, dass beim Strangpressen von Grossprofilen eine stark asymmetrische Temperaturverteilung innerhalb des Presswerkzeuges auftritt, was unerwünschte mechanische Spannungen zur Folge haben kann. Eine plastische Verformung der Matrize führt zu einer ungenügenden Masshaltigkeit am stranggepressten Halbzeug.Especially when extruding large profiles from aluminum alloys can be the one used for the pressing tool Material under the influence of the temperature of the preheated Metal bolt and the further temperature increase due to of forming and frictional forces in the pressing tool greatly soften that the pressing pressure leads to plastic deformations leads on the pressing tool. In addition, the Extrusion of large profiles a highly asymmetrical Temperature distribution occurs within the press tool, resulting in undesirable mechanical stresses may have. A plastic deformation of the die leads to insufficient dimensional accuracy on the extruded semi-finished product.

Zu hohe lokale Temperaturen können zudem die Oberflächeneigenschaften der beispielsweise durch Nitrierung gehärteten, formgebenden Matrizenteile verändern. Dies hat eine rasche Abnutzung der Matrize und gegebenenfalls des Dornteils zur Folge.Too high local temperatures can also affect the surface properties those hardened, for example, by nitriding, change the shape of the die parts. This has a quick Wear of the die and possibly the mandrel part Episode.

Zur Beibehaltung einer ausreichenden mechanischen Festigkeit und Stabilität des Presswerkzeuges während des Strangpressens ist es bekannt, die Temperatur durch eine Gas- oder Flüssigkeitskühlung des Presswerkzeuges zu kontrollieren. Diese Art der Kühlung erfordert jedoch die Anordnung von entsprechenden Kanälen und Leitungen innerhalb sowie ausserhalb des Presswerkzeuges, was die Werkzeugherstellung insgesamt verteuert.To maintain sufficient mechanical strength and stability of the press tool during extrusion it is known to be the temperature by a gas or Check the liquid cooling of the pressing tool. However, this type of cooling requires the arrangement of appropriate ones Channels and lines inside and outside of the pressing tool, which is the total tool production more expensive.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Strangpresswerkzeug zu schaffen, mit welchem der Wärmefluss und die Temperaturverteilung innerhalb des Presswerkzeuges auf einfache und kostengünstige Weise gesteuert werden kann.The invention is therefore based on the object of an extrusion tool to create with which the heat flow and the temperature distribution within the press tool simple and inexpensive way can be controlled.

Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass das Werkzeug zur lokalen Steuerung des radialen Wärmeflusses wenigstens ein Einsatzteil aus einem Werkstoff mit einer gegenüber dem Werkstoff des Werkzeuges unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit aufweist.The solution to the problem according to the invention is that Tool for local control of the radial heat flow at least one insert made of a material with a different from the material of the tool Has thermal conductivity.

Das erfindungsgemässe Strangpresswerkzeug ermöglicht sowohl eine lokale Erhöhung als auch eine lokale Erniedrigung des Wärmeflusses, so dass durch eine optimale Auslegung der Einsatzteile der Wärmeabfluss aus dem Presswerkzeug in die dieses umgebenden Halterungen bei gleichzeitiger Homogenisierung der Temperaturverteilung innerhalb des Presswerkzeuges in der gewünschten Weise erfolgt.The extrusion tool according to the invention enables both a local elevation as well as a local humiliation of the heat flow, so that through an optimal design of the Insert the heat flow from the press tool into the this surrounding mounts with simultaneous homogenization the temperature distribution within the press tool done in the desired manner.

Zur Verstärkung des radialen Wärmeflusses wird der Werkstoff für das Einsatzteil so gewählt, dass dessen Wärmeleitfähigkeit höher ist als die Wärmeleitfähigkeit des Werkzeuges selbst.The material is used to increase the radial heat flow chosen for the insert so that its thermal conductivity is higher than the thermal conductivity of the tool even.

Als Werkzeugwerkstoff dient üblicherweise ein Warmarbeitsstahl, dessen Wärmeleitfähigkeit in der Grössenordnung von etwa 25 W/m·°K liegt. Bevorzugt beträgt die Wärmeleitfähigkeit des Einsatzteils mindestens 100 W/m·°K, insbesondere mindestens 300 W/m·°K. Geeignete Werkstoffe für das Einsatzteil sind Kupfer oder Kupferlegierungen. Selbstverständlich können auch andere Werkstoffe für das Einsatzteil verwendet werden, deren Wärmeleitfähigkeit höher ist als die Wärmeleitfähigkeit des Werkzeugwerkstoffes. So ist es möglich, den Wärmeabfluss aus dem Presswerkzeug über die Wärmeleitfähigkeit des für das Einsatzteil verwendeten Werkstoffes zu steuern, um beispielsweise eine gewünschte Temperaturverteilung zu erzeugen.Hot work steel is usually used as the tool material, whose thermal conductivity is on the order of is about 25 W / m · ° K. The thermal conductivity is preferably the insert at least 100 W / m · ° K, in particular at least 300 W / m · ° K. Suitable materials for the insert are copper or copper alloys. Of course can also use other materials for the insert whose thermal conductivity is higher than the thermal conductivity of the tool material. So it is possible the heat flow from the press tool via the thermal conductivity of the material used for the insert control, for example, a desired temperature distribution to create.

Zur Verminderung des radialen Wärmeflusses wird der Werkstoff für das Einsatzteil so gewählt, dass dessen Wärmeleitfähigkeit niedriger ist als die Wärmeleitfähigkeit des Werkzeuges selbst. Die Wärmeleitfähigkeit des Einsatzteils beträgt bevorzugt höchstens 10 W/m·°K, insbesondere höchstens 5 W/m·°K. Geeignete Werkstoffe für das Einsatzteil sind keramische Werkstoffe, vorzugsweise aus einer Oxidkeramik, insbesondere aus Aluminiumoxidkeramik. Grundsätzlich können auch hier andere als keramische Werkstoffe wie z.B. Metalle für das Einsatzteil verwendet werden, deren Wärmeleitfähigkeit geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit des Werkzeugwerkstoffes.The material is used to reduce the radial heat flow chosen for the insert so that its thermal conductivity is lower than the thermal conductivity of the tool itself. The thermal conductivity of the insert is preferably at most 10 W / m · ° K, in particular at most 5 W / m ° K. Suitable materials for the insert are ceramic Materials, preferably made of an oxide ceramic, in particular made of aluminum oxide ceramic. Basically you can here too, other than ceramic materials such as Metals be used for the insert, whose thermal conductivity is less than the thermal conductivity of the tool material.

Das Einsatzteil weist bevorzugt eine senkrecht zur Werkzeugachse angeordnete Platte auf, von der parallel zur Werkzeugachse in das Werkzeuginnere gerichtete Bolzen abragen. Die Stärke des gewünschten Wärmeentzugs bzw. der Hemmung des Wärmeabflusses kann über den Bolzendurchmesser sowie über die Positionierung der einzelnen Bolzen gesteuert werden. Die senkrecht zur Werkzeugachse angeordnete Platte dient vor allem der Steuerung des Wärmeflusses in radialer Richtung.The insert part preferably has a perpendicular to the tool axis arranged plate on, parallel to the tool axis protrude into the inside of the tool. The Strength of the desired heat removal or inhibition of the Heat flow can be via the stud diameter as well the positioning of the individual bolts can be controlled. The plate, which is arranged perpendicular to the tool axis, is used especially the control of the heat flow in the radial direction.

Die einzelnen Einsatzteile sind bevorzugt einstückig ausgebildet und werden zweckmässig zwischen zwei Werkzeugteilen, vorzugsweise zwischen einer Matrize und einem Dornteil und/oder zwischen dem Dornteil und einer Vorkammer eingesetzt.The individual insert parts are preferably formed in one piece and are expediently between two tool parts, preferably between a die and a mandrel part and / or inserted between the mandrel part and an antechamber.

Besondere Vorteile ergeben sich durch die Verwendung des erfindungsgemässen Strangpresswerkzeuges zur Herstellung stranggepresster Profile aus Leicht- und Buntmetallen, insbesondere zur Herstellung von Grossprofilen aus Aluminiumlegierungen.Special advantages result from the use of the Extrusion tool according to the invention for production extruded profiles made of light and non-ferrous metals, in particular for the production of large profiles from aluminum alloys.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in

Fig. 1
einen Längsschnitt durch ein Presswerkzeug;
Fig. 2
einen Querschnitt durch das Werkzeug von Fig. 1 nach deren Linie I-I.
Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing; this shows schematically in
Fig. 1
a longitudinal section through a pressing tool;
Fig. 2
a cross section through the tool of Fig. 1 along the line II.

Eine in der Zeichnung nicht wiedergegebene Strangpresse zur Herstellung von Metallprofilen weist gemäss Fig. 1 einen Rezipienten 10 mit einer Kammer 12 zur Aufnahme von auf Presstemperatur vorgewärmten Metallbolzen auf. Die Aufnahmekammer 12 ist an der Profilaustrittsseite der Strangpresse durch ein Presswerkzeug begrenzt, aus welchem das durch Verpressen des Bolzens in Pressrichtung zu einem Strang gepresste Profil austritt.An extrusion press not shown in the drawing for 1 has a production of metal profiles Recipients 10 with a chamber 12 for receiving on Press temperature preheated metal bolt. The reception chamber 12 is on the profile exit side of the extrusion press limited by a pressing tool, from which the by pressing of the bolt pressed into a strand in the pressing direction Profile emerges.

Das Presswerkzeug, dessen Werkzeugachse x in der Pressrichtung liegt, umfasst im vorliegenden Fall -- in Pressrichtung gesehen -- der Reihe nach eine Vorkammer 18, ein Dornteil 16 sowie eine Matrize 14. Eine derartige Anordnung wird beispielsweise zum Strangpressen von Hohlprofilen eingesetzt, wobei gegebenenfalls die Vorkammer 18 entfallen kann. Im einfachsten Fall, d.h. beispielsweise zur Herstellung von Vollprofilen, besteht das Presswerkzeug allein aus der Matrize 14. Als Werkstoff für die einzelnen Presswerkzeugteile Matrize 14, Dornteil 16, sowie Vorkammer 18 wird üblicherweise Stahl verwendet, für Matrizen insbesondere ein CrMoV-Warmarbeitsstahl.The pressing tool, whose tool axis x in the pressing direction lies in the present case - in the pressing direction seen - in order a prechamber 18, a mandrel part 16th and a die 14. Such an arrangement is, for example used for extruding hollow profiles, where appropriate, the pre-chamber 18 can be omitted. in the simplest case, i.e. for example for the production of Full profiles, the press tool consists solely of the Die 14. As material for the individual press tool parts Die 14, mandrel part 16, and prechamber 18 is usually Steel used, especially for dies CrMoV hot-work steel.

Die Matrize 14 weist einen der Querschnittsform des herzustellenden Profils entsprechenden Matrizendurchbruch 20 auf, wobei zur Bildung von Hohlkammern jeweils vom Dornteil 16 abragende Dornspitzen 22 in den Matrizendurchbruch 20 einragen.The die 14 has a cross-sectional shape that is to be produced Profiles corresponding die opening 20 on, to form hollow chambers each from the mandrel part 16 protruding mandrel tips 22 into the die opening 20 subscribe.

Das Dornteil 16 umfasst neben den eigentlichen Dornen Zuführungsöffnungen 24, über die der im Dornteil 16 in einzelne Teilströme aufgeteilte, durch Verpressen des Bolzens erzeugte Materialfluss dem Matrizendurchbruch 20 zugeführt wird.The mandrel part 16 comprises supply openings in addition to the actual mandrels 24, about which in the mandrel part 16 in individual Partial streams divided, generated by pressing the bolt Material flow fed to the die opening 20 becomes.

Das im Matrizendurchbruch 20 erzeugte Profil 26 ist gemäss Fig. 2 ein Mehrkammerhohlprofil, dessen maximale Breite b sich praktisch über einen ganzen Durchmesser D der Matrize 14 erstreckt und ein Vielfaches der maximalen Höhe h beträgt. Derartige Profile 26 mit einer beispielsweisen Breite b von bis zu 700 mm werden auch als Grossprofile bezeichnet. Die zu ihrer Herstellung benötigten Matrizen, die üblicherweise aus einer kreisrunden Platte gefertigt sind, weisen demzufolge einen Durchmesser D von beispielsweise 750 mm auf.The profile 26 generated in the die opening 20 is in accordance with Fig. 2 is a multi-chamber hollow profile, the maximum width b practically over an entire diameter D of the die 14 extends and is a multiple of the maximum height h. Such profiles 26 with an example width b of up to 700 mm are also referred to as large profiles. The too matrices required for their manufacture, which are usually are made from a circular plate, accordingly a diameter D of, for example, 750 mm.

Insbesondere aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass der Abstand s der Breitseite 28 des Profils 26 bzw. des dem Profilumriss entsprechenden Matrizendurchbruchs 20 zum äusseren Umfang 32 der Matrize 14 bzw. des Dornteils 16 oder der Vorkammer 18 viel grösser ist als der entsprechende Abstand t zwischen der Schmalseite 30 des Profils 26 bzw. des Matrizendurchbruchs 20 und dem äusseren Umfang 32 des Presswerkzeugs.2 that the distance s the broad side 28 of the profile 26 or the profile outline corresponding die opening 20 to the outer circumference 32 of the die 14 or the mandrel part 16 or the prechamber 18 is much larger than the corresponding distance t between the Narrow side 30 of the profile 26 or the die opening 20 and the outer circumference 32 of the pressing tool.

Zwischen Matrize 14 und Dornteil 16 ist ein Einsatzteil 40 angeordnet. Dieses Einsatzteil 40 besteht aus einem Werkstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit λE die höher ist als die Wärmeleitfähigkeit λW des für das Presswerkzeug verwendeten Werkstoffes. Ein geeigneter Werkstoff für dieses wärmeleitende Einsatzteil 40 ist beispielsweise Kupfer bzw. eine Kupferlegierung wie CuAg oder CuCr, die gegenüber unlegiertem Kupfer eine höhere Erweichungstemperatur und demzufolge eine höhere mechanische Festigkeit bei erhöhter Temperatur aufweist.An insert part 40 is arranged between the die 14 and the mandrel part 16. This insert part 40 consists of a material with a thermal conductivity λ E which is higher than the thermal conductivity λ W of the material used for the pressing tool. A suitable material for this heat-conducting insert 40 is, for example, copper or a copper alloy such as CuAg or CuCr, which has a higher softening temperature than unalloyed copper and consequently a higher mechanical strength at elevated temperature.

Das Einsatzteil 40 weist eine Platte 42 auf, von der in Pressrichtung bzw. in Richtung der Werkzeugachse x Bolzen 44, 46 abragen. Die Platte 42 mit einer Dicke d von beispielsweise 5 mm sitzt in einer Ausnehmung 34 an der Rückseite der Matrize 14 und die von der Platte 42 abragenden Bolzen 44, 46 sind in entsprechende Bohrungen 36, 38 im Dornteil 16 eingepasst. The insert part 40 has a plate 42, of which in the pressing direction or in the direction of the tool axis x bolts 44, 46 protrude. The plate 42 with a thickness d of, for example, 5 mm sits in a recess 34 on the back of the die 14 and the bolts 44, 46 projecting from the plate 42 are shown in FIG corresponding bores 36, 38 are fitted in the mandrel part 16.

Die Bolzen 44 mit einem Durchmesser e von beispielsweise 16 mm sind im Presswerkzeugbereich zwischen der Breitseite 28 des Profils 26 und dem äusseren Umfang 32 des Presswerkzeugs angeordnet, die Bolzen 46 mit einem Durchmesser f von beispielsweise 8 mm befinden sich nahe der Breitseite 28 des Profils 26 und sind zwischen den Zuführungsöffnungen 24 im Dornteil 16 positioniert.The bolts 44 with a diameter e of 16, for example mm are in the pressing tool area between the broad side 28 of the profile 26 and the outer circumference 32 of the pressing tool arranged, the bolts 46 with a diameter f of, for example 8 mm are located near the broad side 28 of the Profile 26 and are between the feed openings 24 in Mandrel part 16 positioned.

Die Fläche F der Platte 42 erstreckt sich gemäss Fig. 2 überwiegend über den zwischen der Breitseite 28 des Profils 26 und dem äusseren Umfang 32 des Presswerkzeugs liegenden Werkzeugquerschnitt sowie zwischen die Zuführungsöffnungen 24.The surface F of the plate 42 extends predominantly according to FIG. 2 over the between the broad side 28 of the profile 26 and the outer circumference 32 of the pressing tool Tool cross section and between the feed openings 24th

Im Bereich zwischen der Schmalseite 30 des Profils 26 und dem äusseren Umfang 32 des Presswerkzeugs ist ein anderes Einsatzteil 48 aus einem wärmeisolierenden Werkstoff aus beispielsweise Aluminiumoxidkeramik mit einer Platte 50 und Bolzen 52 in gleicher Weise zwischen Matrize 14 und Dornteil 16 angeordnet wie das vorstehend beschriebene Einsatzteil 40 aus wärmeleitendem Werkstoff.In the area between the narrow side 30 of the profile 26 and the Outer periphery 32 of the press tool is another insert 48 made of a heat insulating material, for example Alumina ceramic with a plate 50 and Bolt 52 in the same way between the die 14 and the mandrel part 16 arranged like the insert 40 described above made of thermally conductive material.

Gemäss Fig. 1 ist auch zwischen dem Dornteil 16 und der Vorkammer 18, gleicherweise wie zwischen Matrize 14 und Dornteil 16, ein Einsatzteil 54 aus einem wärmeleitenden Werkstoff angeordnet. Dieses Einsatzteil 54 weist, wie das Einsatzteil 40, eine Platte 56 mit hiervon abragenden Bolzen 58 auf.1 is also between the mandrel part 16 and the prechamber 18, in the same way as between the die 14 and the mandrel part 16, an insert 54 made of a heat-conducting material arranged. This insert 54 shows how the insert 40, a plate 56 with bolts 58 projecting therefrom on.

Die Wärmeleitfähigkeit λW der zur Herstellung von Presswerkzeugen üblicherweise verwendeten Stähle liegt etwa bei 24 W/m·°K. Die Wärmeleitfähigkeit λE der zur Herstellung der Einsatzteile verwendeten Werkstoffe liegt für eine Kupferlegierung etwa bei 330 W/m·°K, für eine Aluminiumoxidkeramik etwa bei 4W/m·°K.The thermal conductivity λ W of the steels commonly used for the production of press tools is approximately 24 W / m · ° K. The thermal conductivity λ E of the materials used to manufacture the insert parts is approximately 330 W / m · ° K for a copper alloy and approximately 4W / m · ° K for an aluminum oxide ceramic.

Die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen, wärmeleitenden bzw. wärmeisolierenden Einsatzteile wird nachstehend anhand der Fig. 2 näher erläutert.The mode of operation of the heat-conducting described above or heat-insulating insert parts is shown below explained in more detail with reference to FIG. 2.

Während des Strangpressens sind die Presswerkzeuge hohen Temperaturen und hohem Druck ausgesetzt. Der bereits vorgewärmte Pressbolzen wird während seiner Umformung zum Strangpressprofil durch verschiedene Reibungsvorgänge weiter erhöht. Insbesondere an Stellen mit starker Umlenkung des Materialflusses sowie hoher Umformung des Presswerkstoffes treten lokale Temperaturerhöhungen auf und führen zu einer Erweichung des Presswerkzeugs, welches unter dem hohen Pressdruck zu plastischer Verformung neigt. Die plastische Verformung der Matrize oder des Dornteils führen zu einer ungenügenden Masshaltigkeit am stranggepressten Halbzeug sowie zu einer stärkeren Abnützung der Matrize. Bei einem Presswerkzeug, wie es vorstehend beschrieben zur Herstellung von Grossprofilen eingesetzt wird, führt beispielsweise eine Temperatur von 590°C im Zentrumsbereich des Werkzeugs bereits zu einer erheblichen plastischen Verformung, währenddem beispielsweise eine Temperatur von 520°C gerade noch tolerierbar ist.The dies are high during extrusion Exposed to temperatures and high pressure. The already preheated Press stud becomes an extruded profile during its forming further increased by various friction processes. Especially in places where the flow of material is strongly diverted as well as high forming of the press material occur local temperature increases and lead to a Softening of the pressing tool, which is under the high Press pressure tends to plastic deformation. The plastic one Deformation of the die or the mandrel part lead to a insufficient dimensional accuracy on the extruded semi-finished product as well as more wear on the die. At a Pressing tool as described above for the production of large profiles is used, for example a temperature of 590 ° C in the center area of the tool already a considerable plastic deformation, while, for example, a temperature of 520 ° C just now is still tolerable.

Wegen der verhältnismässig schlechten Wärmeleitfähigkeit von Stahl kann die im Zentrumsbereich der Matrize durch starke Umform- und Reibungskräfte entstehende Wärme nicht rasch genug aus dem Presswerkzeug abfliessen. Dies führt neben einer lokal erhöhten Temperatur im Presswerkzeug auch zu lokal unterschiedlichen Temperaturen an der Peripherie des Werkzeugs, was zu unerwünschten Spannungen führen kann. An einem Presswerkzeug mit den vorstehend beschriebenen Dimensionen stellen sich Temperaturen ein, die im Peripheriebereich des Werkzeugs über der Breitseite 28 des Profils 26 beispielsweise 200 bis 250°C und über den Schmalseiten 30 beispielsweise 350 bis 400°C betragen können.Because of the relatively poor thermal conductivity of steel can in the central area of the die through strong Forming and frictional forces do not generate heat quickly drain enough from the press tool. This leads alongside a locally elevated temperature in the pressing tool locally different temperatures at the periphery of the Tool, which can lead to undesirable tensions. On a pressing tool with the dimensions described above temperatures set in the peripheral area of the tool over the broad side 28 of the profile 26 for example 200 to 250 ° C and over the narrow sides 30 can be, for example, 350 to 400 ° C.

Mit der Verwendung der vorstehend beschriebenen Einsatzteile aus einem wärmeleitenden bzw. wärmeisolierenden Werkstoff kann der Wärmefluss in der gewünschten Richtung beeinflusst und gesteuert werden. Das wärmeleitende Einsatzteil 40 oberhalb der Breitseite 28 des Profils 26 führt insgesamt zur erwünschten Erhöhung der Wärmeleitfähigkei in dieser Richtung. Entsprechend führt das Einsatzteil 48 aus wärmeisolierendem Werkstoff zur gewünschten Erniedrigung der Wärmeleitfähigkeit im Bereich über der Schmalseite 30 des Profils 26.With the use of the insert parts described above made of a heat-conducting or heat-insulating material can influence the heat flow in the desired direction and be controlled. The heat-conducting insert 40 above the broad side 28 of the profile 26 leads in total to the desired increase in thermal conductivity in this Direction. Accordingly, the insert part 48 is made of heat-insulating Material to lower the desired Thermal conductivity in the area above the narrow side 30 of the Profile 26.

Claims (12)

Strangpresswerkzeug zum Strangpressen von Metall,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkzeug (14,16,18) zur lokalen Steuerung des radialen Wärmeflusseswenigstensein Einsatzteil (40,48, 54) aus einem Werkstoff mit einer gegenüber dem Werkstoff des Werkzeuges unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit (λE) aufweist.Extrusion tool for extruding metal,
characterized in that
the tool (14, 16, 18) for local control of the radial heat flow has at least one insert (40, 48, 54) made of a material with a different thermal conductivity (λ E ) than the material of the tool. Strangpresswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit (λE) des Einsatzteils (40,54) zur Verstärkung des radialen Wärmeflusses höher ist als die Wärmeleitfähigkeit (λW) des Werkzeuges.Extrusion tool according to claim 1, characterized in that the thermal conductivity (λ E ) of the insert (40,54) for increasing the radial heat flow is higher than the thermal conductivity (λ W ) of the tool. Strangpresswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit (λE) des Einsatzteils (40,54) mindestens 100 W/m·°K, vorzugsweise mindestens 300 W/m·°K, beträgt.Extrusion tool according to claim 2, characterized in that the thermal conductivity (λ E ) of the insert (40, 54) is at least 100 W / m · ° K, preferably at least 300 W / m · ° K. Strangpresswerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (40,54) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.Extrusion tool according to claim 3, characterized in that that the insert (40,54) made of copper or a copper alloy. Strangpresswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit (λE) des Einsatzteils (48) zur Verminderung des radialen Wärmeflusses niedriger ist als die Wärmeleitfähigkeit (λW) des Werkzeuges.Extrusion tool according to claim 1, characterized in that the thermal conductivity (λ E ) of the insert (48) for reducing the radial heat flow is lower than the thermal conductivity (λ W ) of the tool. Strangpresswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit (λE) des Einsatzteils (48) höchstens 10 W/m·°K, vorzugsweise höchstens 5 W/m·°K, beträgt.Extrusion tool according to claim 5, characterized in that the thermal conductivity (λ E ) of the insert (48) is at most 10 W / m · ° K, preferably at most 5 W / m · ° K. Strangpresswerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (48) aus einer Oxidkeramik, vorzugsweise Aluminiumoxidkeramik, besteht.Extrusion tool according to claim 6, characterized in that that the insert (48) is made of an oxide ceramic, preferably aluminum oxide ceramic. Strangpresswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (40,48, 54) eine senkrecht zur Werkzeugachse (x) angeordnete Platte (42,50,56) aufweist.Extrusion tool according to one of claims 1 to 7, characterized in that the insert (40, 48, 54) one arranged perpendicular to the tool axis (x) Plate (42,50,56). Strangpresswerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass von der Platte (42,50,56) parallel zur Werkzeugachse (x) in das Werkzeuginnere gerichtete Bolzen (44,46,52,58) abragen.Extrusion tool according to claim 8, characterized in that from the plate (42,50,56) parallel to the Tool axis (x) directed into the tool interior Protrude bolts (44,46,52,58). Strangpresswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (40,48, 54) zwischen zwei Werkzeugteilen, vorzugsweise zwischen einer Matrize (14) und einem Dornteil (16) und/oder zwischen dem Dornteil (16) und einer Vorkammer (18) eingesetzt ist.Extrusion tool according to one of claims 1 to 9, characterized in that the insert (40, 48, 54) between two tool parts, preferably between a die (14) and a mandrel part (16) and / or between the mandrel part (16) and an antechamber (18) is used. Strangpresswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug aus Stahl, insbesondere aus einem Warmarbeitsstahl, besteht.Extrusion tool according to one of claims 1 to 10, characterized in that the tool is made of steel, consists in particular of a hot-work steel. Verwendung eines Strangpresswerkzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Herstellung stranggepresster Profile aus Leicht- und Buntmetallen, insbesondere zur Herstellung von Grossprofilen aus Aluminiumlegierungen.Use of an extrusion tool according to one of the Claims 1 to 11 for the production of extruded Profiles made of light and non-ferrous metals, especially for Manufacture of large profiles from aluminum alloys.
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