EP1644137B1 - Verfahren zur herstellung einer mehrzahl gekrümmter strangpressprofile - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer mehrzahl gekrümmter strangpressprofile Download PDF

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EP1644137B1
EP1644137B1 EP04740499A EP04740499A EP1644137B1 EP 1644137 B1 EP1644137 B1 EP 1644137B1 EP 04740499 A EP04740499 A EP 04740499A EP 04740499 A EP04740499 A EP 04740499A EP 1644137 B1 EP1644137 B1 EP 1644137B1
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extruded profiles
extrusion
curved
curvature
extruded
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Alf Birkenstock
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WKW Erbsloeh Automotive GmbH
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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, 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
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08—Making wire, rods or tubes
    • B21C23/12—Extruding bent tubes or rods

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a plurality of curved extruded profiles of light metal or a light metal alloy.
  • the extruded profiles may have a complex hollow profile cross-section, including in particular those with large differences in wall thickness, but also those that have a small wall thickness based on the circumscribing circle of the extruded profile, are understood.
  • profile pieces are used as construction elements, such as window frames and roof rails, or as decorative components, such as moldings and panels.
  • the object of the invention is to improve a method of the type mentioned above in such a way that the productivity of the extrusion device is increased.
  • the "sign" of the curvature of an extruded profile is understood here in the conventional mathematical sense, d. H. when moving in the pressing direction, an extruded profile is positively curved when it curves in the counterclockwise direction, while a negative curvature means a clockwise curvature.
  • a curvature of two extruded profiles of opposite sign thus means that an extruded profile is curved in the positive direction, while another extruded profile is curved in the negative direction.
  • the inventive method has the advantage that by extruding and bending several extruded profiles, the productivity in the production of extruded profiles can be increased. Since the extruded profiles are provided with a curvature such that the curvature of an extruded profile to the curvature of another extruded profile is opposite, a simultaneous curvature of the extruded profiles without mutual interference in the bending process is possible. By extruding and bending, for example, two extruded profiles by means of the method according to the invention is thus already expected in about a doubling of productivity.
  • the extruded profiles are curved with a curvature of the same size, but with an opposite sign.
  • size of a curvature is meant, as in the conventional mathematical sense, the reciprocal of the radius of a curvature.
  • a curvature of extruded profiles with opposite signs and the same size thus means that the extruded profiles are curved mirror-symmetrically. If the extruded profiles are still mirror-symmetrical in their cross-sectional shape can thus be produced from the extruded profiles advantageously mirror-symmetrical workpieces, such as left and right workpieces, or front and rear workpieces.
  • the extrusion die is designed so that at least two superimposed extruded profiles are formed.
  • the at least two superimposed extruded profiles are then curved simultaneously and with a curvature of the same sign.
  • the superimposed extruded profiles are exclusively positively or exclusively negatively curved.
  • two superimposed extruded profiles can have a positive curvature
  • the other two superimposed extruded profiles have a negative curvature.
  • the superimposed extruded profiles can advantageously not only have a curvature of the same sign, but also a curvature of the same size. In terms of process technology, this means that such superimposed extruded profiles in the same way and in particular with a single guide tool, which for processing designed by several extruded profiles, can be curved.
  • the extruded profiles are not bent, but rounded.
  • the extruded profiles are curved simultaneously with or immediately after the shaping extrusion process by a force acting on the profile transversely to the extrusion direction, which already causes a curvature of the profile upon exiting the extrusion die. More specifically, a reaction of the applied force through the extruded profile takes place in the forming zone, wherein a force component as a tensile or compressive force causes a curvature of the extruded profile in the plastic state as it exits the extrusion die.
  • Rounded curved workpieces have profile cross sections identical to those produced by straight extrusion. In particular, the rounding thus also allows a curvature of complex hollow profile cross sections.
  • the curved extruded profiles are cut to length by a single cutting tool, the cutting tool is conveniently placed in the extension of the press axis of the extrusion device.
  • the cutting tool for example, two exiting extruded profiles with a curvature of opposite sign can be cut to length by a mere pivotal movement of the separating tool on a rotary base.
  • the inventive method is particularly advantageous for increasing the productivity of extruded profiles of magnesium or its alloys or difficult to press aluminum alloys, since extruded profiles of these materials are characterized by a particularly low exit velocity from the extrusion die.
  • the extruded profiles are deflected at the exit from the die before bending such that the strand exit direction extends obliquely forward against the later curvature of a curved workpiece.
  • larger radii of curvature can be achieved given the dimensions of a press outlet, in particular the diameter of the opening cone of the counterstay.
  • an extrusion press 1 is shown with a counter-spar 2.
  • Extruded sections 4, 5 made of a light metal or a light metal alloy emerge from the opening cone 3 of the counterweight 2.
  • the extruded profile 4 is rounded by a guide tool 6 guided on a linear axis 7.
  • the extruded profile 5 is rounded by a guided on a linear axis 9 guide tool 8.
  • the guide tool 6 and 8 is exercised by the guide tool 6 and 8 on the extruded profile 5 and 4 simultaneously with or immediately after the shaping extrusion process by a transversely to the extrusion direction on the profile force acting, which causes a curvature of the profile already at the exit from the extrusion die. Since an action of the force acting on the extruded profile takes place in the forming zone, a force component as tensile or compressive force causes a curvature of the extruded profiles already in the plastic state when they exit from the extrusion die.
  • the two extruded profiles 4, 5 are thereby provided in a pressing direction containing the horizontal plane with a curvature opposite sign, d. H. the extruded profile 5 is positively curved in the press direction, while the extruded profile 4 is negatively curved.
  • the two extruded profiles 4, 5 are cut to length by a single, a dicing saw 10 supporting separation robot 11 in the desired manner.
  • the dicing saw 10 can by the swing arm, which is rotatably mounted on the rotary base 12 of the separating robot 11, between the two extruded profiles 4, 5 are pivoted.
  • the extruded profiles 4, 5 are guided after exiting the extrusion device 1 on the guide surfaces 13, 14 (discharge tables).
  • a lengthening of the extruded profiles 4, 5 takes place in the intermediate space between extrusion device 1 and guide surfaces 13, 14th

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl gekrümmter Strangpressprofile aus Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung. Die Strangpressprofile können einen komplexen Hohlprofilquerschnitt haben, worunter insbesondere solche mit großen Wanddickenunterschieden, aber auch solche, die eine geringe Wandstärke bezogen auf den umschreibenden Kreis des Strangpressprofils aufweisen, verstanden werden.
  • Beispielsweise im Automobilbau werden derartige Profilstücke etwa als Konstruktionselemente, wie Fensterrahmen und Dachreling, oder als dekorative Bauteile, wie Zierleisten und Blenden, eingesetzt.
  • Zur gleichzeitigen Erzeugung einer Mehrzahl von Strangpreßprofilen ist es aus WO 94/04291 A1 bekannt, eine Strangpreßmatritze mit vier spiegelsymmetrisch angeordneten Durchtrittsöffnungen für die Profile einzusetzen.
  • Bei der Herstellung von gekrümmten Strangpressprofilen werden herkömmlich Einzelstränge durch Runden oder Biegen gekrümmt. Nachteilig hierbei ist, dass die Produktivität bei der Herstellung von der beim Strangpressen eingesetzten Strangpressgeschwindigkeit abhängt. Einer Steigerung der Strangpressgeschwindigkeit sind jedoch durch die hierdurch erforderliche Erhöhung des Pressendrucks und der damit verbundenen Auslegung der Strangpressvorrichtung Grenzen gesetzt. Dies gilt insbesondere für schwer verpressbare Legierungen bzw. Legierungen mit einer geringen Austrittsgeschwindigkeit aus der Strangpressvorrichtung, wie z. B. Magnesium oder dessen Legierungen bzw. schwer pressbare Aluminiumlegierungen (z. B. 7000er-Legierungen).
  • Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren der oben genannten Art dergestalt zu verbessern, daß die Produktivität der Strangpressvorrichtung erhöht wird.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl gekrümmter Strangpressprofile aus Leichtmetall-oder einer Leichtmetalllegierung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Das "Vorzeichen" der Krümmung eines Strangpressprofils sei hier im herkömmlichen mathematischen Sinne verstanden, d. h. bei Bewegung in Pressrichtung ist ein Strangpressprofil positiv gekrümmt, wenn es sich im Gegenuhrzeigersinn krümmt, während eine negative Krümmung eine Krümmung im Uhrzeigersinn bedeutet. Eine Krümmung von zwei Strangpressprofilen mit entgegengesetztem Vorzeichen meint somit, dass ein Strangpressprofil in positiver Richtung gekrümmt wird, während ein anderes Strangpressprofil in negativer Richtung gekrümmt wird.
  • Bei der Definition des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde eine Betrachtungsebene eingeführt, da Strangpressprofile nicht nur innerhalb einer die Pressrichtung enthaltenden Ebene gleichsam zweidimensional gekrümmt werden können, sondern generell dreidimensional im Raum gekrümmt werden können.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass durch das Strangpressen und Krümmen mehrerer Strangpressprofile die Produktivität bei der Herstellung der Strangpressprofile erhöht werden kann. Da die Strangpressprofile mit einer Krümmung versehen werden, derart, dass die Krümmung eines Strangpressprofils zu der Krümmung eines anderen Strangpressprofils gegensätzlich ist, ist eine gleichzeitige Krümmung der Strangpressprofile ohne gegenseitige Behinderung beim Krümmungsvorgang möglich. Durch Strangpressen und Krümmen von beispielsweise zwei Strangpressprofilen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit bereits in etwa eine Verdoppelung der Produktivität zu erwarten.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Strangpressprofile mit einer Krümmung gleicher Größe, jedoch mit einem gegensätzlichen Vorzeichen gekrümmt. Unter "Größe" einer Krümmung sei, wie im herkömmlichen mathematischen Sinne, der Reziprokwert des Radius einer Krümmung gemeint. Eine Krümmung von Strangpressprofilen mit entgegengesetztem Vorzeichen und gleicher Größe bedeutet somit, dass die Strangpressprofile spiegelsymmetrisch gekrümmt werden. Falls die Strangpressprofile weiterhin in ihrer Querschnittsform spiegelsymmetrisch sind können aus den Strangpressprofilen somit vorteilhaft spiegelsymmetrische Werkstücke hergestellt werden, wie etwa linke und rechte Werkstücke, oder vordere und hintere Werkstücke. Im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem für gewöhnlich nur Einzelstränge nacheinander stranggepresst werden, wird ein zeit-und damit kostenintensiver Wechsel des Strangpresswerkzeugs zum seriellen Strangpressen von z. B. linken und rechten Profilstücken vermieden. Die Weiterverarbeitung und Lagerhaltung wird zudem vereinfacht, da in der Art links-rechts bzw. vornehinten zusammengehörende Profilstücke unmittelbar gemeinsam hergestellt, weiterverarbeitet und gelagert werden können. Weiterhin wird sichergestellt, dass zusammengehörende Profilstücke aus dem identischen Ausgangsmaterial und unter den gleichen Verfahrensbedingungen hergestellt werden, so dass etwaige Schwankungen in der Materialeigenschaften oder den Prozessbedingungen für zusammengehörende Profilstücke keine Auswirkungen zeigen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Strangpressmatrize so ausgebildet, dass wenigstens zwei übereinanderliegende Strangpressprofile geformt werden. Die wenigstens zwei übereinanderliegenden Strangpressprofile werden anschließend gleichzeitig und mit einer Krümmung gleichen Vorzeichens gekrümmt. Mit anderen Worten, die übereinanderliegenden Strangpressprofile werden ausschließlich positiv oder ausschließlich negativ gekrümmt. Werden beispielsweise insgesamt vier Strangpressprofile von der Strangpressmatrize geformt, so können zwei übereinanderliegende Strangpressprofile eine positive Krümmung aufweisen, während die anderen beiden übereinanderliegenden Strangpressprofile eine negative Krümmung aufweisen. Im Vergleich zu dem herkömmlichen Strangpressen von Einzelsträngen kann somit im wesentlichen eine Vervierfachung der Produktivität erzielt werden.
  • Die übereinanderliegenden Strangpressprofile können vorteilhaft nicht nur eine Krümmung gleichen Vorzeichens, sondern auch eine Krümmung gleicher Größe aufweisen. Verfahrenstechnisch bedeutet dies, dass derartige übereinanderliegende Strangpressprofile in der gleichen Weise und insbesondere auch mit einem einzelnen Führungsswerkzeug, welches für die Verarbeitung von mehreren Strangpressprofilen ausgelegt ist, gekrümmt werden können.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Strangpressprofile nicht gebogen, sondern gerundet. Beim Runden werden die Strangpressprofile gleichzeitig mit oder unmittelbar nach dem formgebenden Strangpressvorgang durch eine quer zur Strangpressrichtung auf das Profil einwirkende Kraft, welche eine Krümmung des Profils schon beim Austritt aus der Strangpressmatrize bewirkt, gekrümmt. Genauer betrachtet, tritt eine über das Strangpressprofil vermittelte Rückwirkung der einwirkenden Kraft in die formgebende Zone statt, wobei eine Kraftkomponente als Zug-oder Druckkraft eine Krümmung des Strangpressprofils im plastischen Zustand bei dessen Austritt aus der Strangpressmatrize bewirkt. Durch die einwirkende Kraft nimmt der Materialfluss an der Außenseite eines gekrümmten Strangpressprofils zu, während der Materialfluss an der Innenseite des gekrümmten Strangpressprofils abnimmt. Die durch Runden hergestellten, gekrümmten Werkstücke haben Profilquerschnitte, die identisch zu jenen sind, die beim geraden Strangpressen erzeugt werden. Insbesondere ermöglicht das Runden somit auch eine Krümmung komplexer Hohlprofilquerschnitte.
  • Das Runden von Werkstücken ist in dem europäischen Patent EP 0 706 843 B1 beschrieben, auf dessen Offenbarung hier in vollem Umfang Bezug genommen wird.
  • Fernen ist erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise möglich, dass die gekrümmten Strangpressprofile von einem einzigen Trennwerkzeug abgelängt werden, wobei das Trennwerkzeug praktischerweise in der Verlängerung der Pressachse der Strangpressvorrichtung angeordnet wird. Bei einer solchen Anordnung des Trennwerkzeugs können beispielsweise zwei austretende Strangpressprofile mit einer Krümmung entgegengesetzten Vorzeichens durch eine bloße Schwenkbewegung des Trennwerkzeugs auf einem Drehsockel abgelängt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Erhöhung der Produktivität besonders vorteilhaft beim Strangpressen von Strangpressprofilen aus Magnesium oder dessen Legierungen bzw. schwer pressbaren Aluminiumlegierungen einsetzbar, da sich Strangpressprofile aus diesen Materialien durch eine besonders niedrige Austrittsgeschwindigkeit aus der Strangpressmatrize auszeichnen.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Strangpressprofile beim Austritt aus der Matrize vor dem Biegen derart abgelenkt werden, dass die Strangaustrittsrichtung schräg nach vorne entgegen der späteren Krümmung eines gekrümmten Werkstücks verläuft. Hierdurch können bei gegebenen Abmessungen eines Pressenauslaufes, insbesondere des Durchmessers des Öffnungskegels des Gegenholms, größere Krümmungsradien erzielt werden. Ein solches Verfahren wird in der internationalen Patentanmeldung WO 01/58613 A1 , welche die Basis für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, vorgeschlagen, bei welchem bei einer Strangpressvorrichtung zur Herstellung von gekrümmten Werkstücken vorgesehen ist, dass die den austretenden Strang erzeugenden Führungsflächen von Matrize und/oder Dornteil entsprechend der Strangaustrittsrichtung schräg ausgebildet bzw. angeordnet sind. Auf die Offenbarung der WO 01/58613 A1 wird in vollem Umfang Bezug genommen.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügte Zeichnung genommen wird.
    • Fig. 1
    zeigt eine perspektivische Ansicht einer Anordnung zum Strangpressen und Runden einer Mehrzahl von Strangpressprofilen gemäß dem Verfahren der Erfindung.
  • In Fig. 1 ist eine Strangpressvorrichtung 1 mit einem Gegenholm 2 gezeigt. Aus dem Öffnungskegel 3 des Gegenholms 2 treten Strangpressprofile 4, 5 aus einem Leichtmetall bzw. einer Leichtmetalllegierung aus. Das Strangpressprofil 4 wird durch ein auf einer Linearachse 7 geführtes Führungswerkzeug 6 gerundet. Das Strangpressprofil 5 wird durch ein auf einer Linearachse 9 geführtes Führungswerkzeug 8 gerundet. Hierbei wird durch das Führungswerkzeug 6 bzw. 8 auf das Strangpressprofil 5 bzw. 4 eine gleichzeitig mit oder unmittelbar nach dem formgebenden Strangpressvorgang durch eine quer zur Strangpressrichtung auf das Profil einwirkende Kraft ausgeübt, welche eine Krümmung des Profils schon beim Austritt aus der Strangpressmatrize bewirkt. Da eine über das Strangpressprofil vermittelte Rückwirkung der einwirkenden Kraft in die formgebende Zone stattfindet, bewirkt eine Kraftkomponente als Zug- oder Druckkraft eine Krümmung der Strangpressprofile bereits im plastischen Zustand bei deren Austritt aus der Strangpressmatrize.
  • Die beiden Strangpressprofile 4, 5 werden hierdurch in einer die Pressrichtung enthaltenden horizontalen Ebene mit einer Krümmung gegensätzlichen Vorzeichens versehen, d. h. das Strangpressprofil 5 ist in Pressenrichtung positiv gekrümmt, während das Strangpressprofil 4 negativ gekrümmt ist.
  • Die beiden Strangpressprofile 4, 5 werden durch einen einzigen, eine Trennsäge 10 tragenden, Trennroboter 11 in gewünschter Weise abgelängt. Die Trennsäge 10 kann durch den Schwenkarm, welcher auf dem Drehsockel 12 des Trennroboters 11 drehbar gelagert ist, zwischen den beiden Strangpressprofilen 4, 5 verschwenkt werden. Die Strangpressprofile 4, 5 werden nach Austritt aus der Strangpressvorrichtung 1 auf den Führungsflächen 13, 14 (Auslauftische) geführt. Eine Ablängung der Strangpressprofile 4, 5 erfolgt im Zwischenraum zwischen Strangpressvorrichtung 1 und Führungsflächen 13, 14.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl gekrümmter Strangpressprofile (4,5) aus Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
    - gleichzeitiges Strangpressen von wenigstens zwei, in der Querschnittsform spiegelsymmetrischen, Strangpressprofilen (4,5) unter Einsatz einer Strangpressvorrichtung (1), welche ein Strangpresswerkzeug mit einer die wenigstens zwei Strangpressprofile formenden Strangpressmatrize umfasst,
    - gleichzeitiges Krümmen der wenigstens zwei Strangpressprofile (4,5), wobei, bei Betrachtung in Pressrichtung und in einer die Pressrichtung enthaltenden horizontalen Betrachtungsebene, wenigstens eines der Strangpressprofile (4,5) oder dessen Projektion in die Betrachtungsebene mit einer Krümmung gekrümmt wird, die ein entgegengesetztes Vorzeichen zu der Krümmung hat, mit welcher wenigstens ein anderes Strangpressprofil (4,5) oder dessen Projektion in die Betrachtungsebene gekrümmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangpressprofile (4,5) mit einer Krümmung gleicher Größe gekrümmt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei übereinanderliegende Strangpressprofile (4,5) von der Strangpressmatrize geformt und gleichzeitig mit einer Krümmung gleichen Vorzeichens gekrümmt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei übereinanderliegenden Strangpressprofile (4,5) mit einer Krümmung gleicher Größe gekrümmt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei übereinanderliegenden Strangpressprofile (4,5) mit einem einzigen Krümmungswerkzeug gekrümmt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strangpressprofile (4,5) mit oder unmittelbar nach dem querschnittsformgebenden Strangpressvorgang durch eine quer zur Strangpressrichtung auf die Strangpressprofile einwirkenden Kraft gerundet werden, wobei eine Kraftkomponente als Zug- oder Druckkraft beim Querschnittsformgebenden Strangpressvorgang eine Krümmung der Strangpressprofile bei dessen Austritt aus der Strangpressmatrize bewirkt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    dass die gekrümmten Strangpressprofile (4,5) von einem einzigen Trennwerkzeug (10) abgelängt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
    dass das Trennwerkzeug (10) in der Verlängerung der Pressachse der Strangpressvorrichtung (1) angeordnet ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung oder aus schwer verpressbaren Aluminiumlegierungen bestehende Strangpressprofile (4,5) stranggepresst werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strangpressprofile (4,5) beim Austritt aus der Matrize vor dem Biegen derart abgelenkt werden, dass die Strangaustrittsrichtung schräg nach vorne entgegen der späteren Krümmung eines gekrümmten Werkstücks verläuft.
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