EP3645183B1 - Brückenwerkzeug zur erzeugung von strangpressprofilen mit variierendem querschnitt - Google Patents

Brückenwerkzeug zur erzeugung von strangpressprofilen mit variierendem querschnitt Download PDF

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EP3645183B1
EP3645183B1 EP18745490.5A EP18745490A EP3645183B1 EP 3645183 B1 EP3645183 B1 EP 3645183B1 EP 18745490 A EP18745490 A EP 18745490A EP 3645183 B1 EP3645183 B1 EP 3645183B1
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EP
European Patent Office
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mandrel
bridge
wedge
inner displacement
shaped element
Prior art date
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EP18745490.5A
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French (fr)
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EP3645183A1 (de
Inventor
Sören Müller
Maik NEGENDANK
Vidal SANABRIA
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Technische Universitaet Berlin
Original Assignee
Technische Universitaet Berlin
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C25/00Profiling tools for metal extruding
    • B21C25/08Dies or mandrels with section variable during extruding, e.g. for making tapered work; Controlling variation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02Making uncoated products
    • B21C23/04Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08Making wire, bars, tubes
    • B21C23/085Making tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/21Presses specially adapted for extruding metal
    • B21C23/217Tube extrusion presses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C25/00Profiling tools for metal extruding
    • B21C25/04Mandrels

Definitions

  • the present invention relates to a bridge tool for producing extruded profiles with varying cross-sections.
  • Extrusion is a forming process for producing different geometries, especially bars, tubes and profiles.
  • a compact (block) heated to forming temperature is pressed through a die using a punch.
  • the block is enclosed by a recipient.
  • the external shape of the pressed strand is determined by the die.
  • the punch pushes the block along the inner surface of the container towards the die.
  • the container is closed on one side and the die, which is located on the head of a hollow punch, is pressed onto the block from the other side.
  • the strand passes through the punch hole. Its diameter thus limits the circumscribing circle of the profile cross-section.
  • the pressing force is not applied directly to the block by the punch, but via an active medium (water or oil).
  • Complex hollow profiles made of light metal can be produced using direct extrusion processes using chamber or bridge tools, whereby the bridge tools have a die part and a mandrel part include. As already explained, the outer contour is determined by the die and the inner shape by the mandrel.
  • the mandrel itself is not connected directly to the extrusion press, but rather to the mandrel part of the tool via support arms or bridges.
  • the block itself is first split into partial strands by the inlet chambers built into the mandrel part and then reconnected in the welding chamber of the die under high pressure and temperature.
  • JP-S57 130719 A which forms the basis for the preamble of claim 1, describes a bridge tool for a device for the direct extrusion of hollow profiles with variable wall thickness, comprising a die and a mandrel element with an axially movable inner sliding mandrel, wherein the end region of the sliding mandrel has different cross sections.
  • EN 10 02 18 81 A1 a device for extrusion, in which a mandrel is designed to be variable in the axial pressing direction and which has different cross-sections in its end region.
  • an annular gap with a different diameter is formed to form different profile cross-sections.
  • a mandrel according to EN 10 02 18 81 A1 is reduced.
  • Such a mandrel is subject to high thermo-mechanical stresses during use, which depend in particular on the pressing forces and forming temperatures that occur.
  • the long mandrel support arm in particular is exposed to changing tensile and bending forces, which can be superimposed by local thermal stresses.
  • the object of the present invention report is now to overcome the disadvantages of the prior art, and in particular to provide a device for producing profiles with a variable profile cross-section with high precision, since only with such high precision can over-dimensioning of the profiles be effectively avoided , whereby the device is designed and set up to optimally withstand the thermomechanical stresses.
  • the invention is based on the surprising finding that hollow profiles with varying inner diameters can be produced if the mandrel is constructed in several parts, wherein a movable inner sliding mandrel with different cross sections is included at its end regions, the axial movement of which results in a change in the inner cross section of the hollow profile.
  • the inner displacement mandrel has the smallest cross section at its first end, so that an axial displacement of the inner displacement mandrel in the direction of the die or into the die leads to a smaller wall thickness of the hollow profile, since the shaping gap between inner displacement mandrel and die reduced.
  • the disadvantages of the prior art are overcome by dividing the mandrel into at least two parts.
  • the inner sliding mandrel can be brought into operative connection with drive elements via short lever arms using connecting elements in order to enable axial displacement of the same, so that vibrations of the mandrel are minimized. It can also be provided that vibrations of the inner sliding mandrel can be almost completely prevented by special guide elements.
  • the inner displacement mandrel enables the creation of hollow profiles with varying cross-sections with high precision.
  • An axial displacement basically describes a displacement in the pressing direction or parallel to the pressing direction, a radial displacement a radial displacement relative to the pressing direction.
  • the mandrel element comprises at least one second axial recess which extends in the axial direction along the second end region of the inner displacement mandrel opposite the first end region of the inner displacement mandrel, wherein a transverse slide arranged perpendicular to the at least one mandrel element is included, which into which at least one second recess is inserted at least in sections, and wherein the cross slide is in operative connection with the inner displacement mandrel, in particular is firmly connected to the inner displacement mandrel.
  • Such a cross slide can be used to transmit a force from a drive device to the inner displacement mandrel, in which case the drive device can preferably be arranged outside the actual bridge tool, for example on the outer wall of the receiver or the holder of the bridge tool.
  • the cross slide can be brought into operative connection with at least one drive device directly or by means of at least one cross member, wherein the drive device is designed and configured to move the cross slide and the inner sliding mandrel in the axial direction.
  • a first cross member is arranged at a first radial end of the cross slide and a second cross member is arranged at a second radial end of the cross slide opposite the first radial end, wherein the first cross member can be or is operatively connected to a first drive device and/or the second cross member is operatively connected to a second drive device.
  • both cross beams can be connected or are connected to a single drive device.
  • first and/or the second drive device is designed in the form of a linear drive, in particular in the form of a hydraulic cylinder.
  • hydraulic cylinders in particular have proven to be particularly suitable for generating a linear force in order to enable an axial displacement of the inner displacement mandrel.
  • the inner sliding mandrel may also be advantageous for the inner sliding mandrel to have a trapezoidal or triangular cross-section in sections in the axial direction in the region of its first end.
  • the present invention is not limited to the trapezoidal or triangular cross-sections given as examples. Much more Their cross section is determined depending on the number of movable displacement elements.
  • the interior angle or pitch angle ⁇ of the trapezoidal or triangular cross-section has a value in the range from 5 to 25°, preferably from 8 to 15°, particularly preferably 10°.
  • the optimal angle can be adapted/selected according to the invention, even outside the preferred ranges, according to the drive or the available installation space to minimize the force requirement (small angle, long displacement path) or to minimize the installation space (large angle, short displacement path).
  • the further pitch angle of the side of the at least one wedge-shaped element facing the inner displacement mandrel is less than or equal to the pitch angle ⁇ of the cross section in the region of the first end in the axial direction of the inner displacement mandrel, so that an axial displacement of the inner Displacement mandrel is converted into a corresponding radial displacement of the at least one wedge-shaped element.
  • At least one wedge-shaped element can be used to change the inner cross section of a hollow profile, the radial displacement of which relative to the inner displacement mandrel directly influences the wall thickness of the hollow profile.
  • the inner cross section and the wall thickness of the hollow profile can be varied independently of the geometry of the inner sliding mandrel.
  • the wedge-shaped element can have different base areas and the acute angle of the wedge can be formed from two or more sides.
  • At least one second wedge-shaped element is arranged mirror-symmetrically to the first wedge-shaped element on the side of the inner sliding mandrel opposite the first wedge-shaped element.
  • the at least one wedge-shaped element is advantageously connected to the mandrel element by means of a first dovetail guide, wherein the at least one first dovetail guide enables a movement of the at least one wedge-shaped element exclusively in the radial direction, wherein the dovetail guide is formed in particular by the mandrel element and the at least one wedge-shaped element.
  • a first dovetail guide advantageously makes it possible for the at least one wedge-shaped element to be movable exclusively in the radial direction, but not in the axial direction. This leads in particular to the fact that an axial movement of the inner displacement mandrel with its cross section varying in the axial direction leads exclusively to a radial movement of the at least one wedge-shaped element. Furthermore, the tilting of the Wedge-shaped element is prevented and reproducibility of the implementation of the axial movement of the inner displacement mandrel in the radial movement of the at least one wedge-shaped element is ensured.
  • the inner displacement mandrel and the at least one wedge-shaped element are connected by means of a second dovetail guide designed in the axial direction, so that an axial movement of the inner displacement mandrel results in a radial movement of the at least a wedge-shaped element is transferred.
  • the second dovetail guide offers the particular advantage that a secure connection is provided between the inner sliding mandrel and the at least one wedge-shaped element. Furthermore, the second dovetail guide is particularly advantageous because it not only ensures that when the inner sliding mandrel moves towards or into the die, a radial movement of the at least one wedge-shaped element occurs outwards, but also that when the inner sliding mandrel moves in the opposite direction, tensile forces act on the at least one wedge-shaped element in order to reduce the radial spreading of the wedge-shaped element.
  • first recess of the mandrel element and the at least one inner displacement mandrel form a third dovetail guide in the axial direction, so that the inner displacement mandrel and the mandrel element are connected to one another by means of a dovetail guide.
  • the invention also provides a device for direct extrusion comprising a bridge tool according to the invention.
  • the invention provides a use of a bridge tool according to the invention for producing one or more extruded profiles with cross-sections that can be changed in the direction of extrusion in a device for direct extrusion.
  • the invention is therefore based on the surprising discovery that a change in the profile wall thickness during extrusion can be achieved while avoiding the disadvantages of the prior art by axially displacing an inner sliding mandrel by means of a cross slide, which in turn is connected to linear drives by means of two opposing cross beams. If the cross slide is moved axially, the inner sliding mandrel is thus displaced in the axial extrusion direction.
  • the wedge-shaped elements that are operatively connected to the inner sliding mandrel convert this axial movement, preferably by means of a second dovetail guide, into a radial movement arranged perpendicular to the axial movement. This leads to a spreading of the wedge-shaped element or elements, and this wedge movement reduces the shaping gap between the wedge-shaped element and the die and consequently reduces the wall thickness of the hollow profile.
  • the linear drives are moved back to the starting position, i.e. against the extrusion direction. This movement also causes the cross members including the cross slide to be retracted. As a result of this backward movement of the inner displacement mandrel, this displacement is transmitted to the wedge-shaped element or elements via the optional second dovetail guide, so that they move radially in the direction of the inner displacement mandrel. This increases the shaping gap again.
  • FIG. 1 a perspective view of an embodiment of a bridge tool according to the invention is shown.
  • This comprises a receiver 1, on the outside of which two linear drives 2 in the form of hydraulic cylinders are arranged.
  • Each of the linear drives 2 is connected to a cross member 3, which ends on two opposite sides of a cross slide 4 and is positively connected to it.
  • the gap between a mandrel element 5 and the die 6 defines the wall thickness of the hollow profiles to be produced.
  • the die 6 is attached to a pressure plate 7.
  • the mandrel element 5 also comprises wedge-shaped elements 8 and an inner sliding mandrel 9.
  • FIG 2 is the bridge tool according to Figure 1 shown in a sectional view. Together with the side view in section Figure 3 The operating principle of a bridge tool according to the invention is clearly visible.
  • the inner displacement mandrel 9 is arranged in a first recess 10, which extends in the axial direction and is followed by a second recess 11 for the cross slide 4.
  • a movement of the linear drives 2 leads to a displacement of the cross members 3 and the cross slide 4 and thus of the inner displacement mandrel 9 in the axial direction.
  • This axial displacement of the inner displacement mandrel 9 leads to a radial movement of the wedge-shaped elements 8 and thus to a change in the gap between the mandrel element 5 and the die 6. This change in the gap changes the cross section of the hollow profile to be produced.
  • first dovetail guides 13 for the wedge-shaped elements 8 and two second dovetail guides 14 are shown. These first dovetail guides 13 ensure that the wedge-shaped elements 8 can only move in the radial direction, while the second dovetail guides 14 make it possible for tensile forces to be transmitted from the inner sliding mandrel 9 to the wedge-shaped elements 8 in addition to compressive forces acting radially outward when the inner sliding mandrel 9 is moved.

Landscapes

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

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brückenwerkzeug zur Erzeugung von Strangpressprofilen mit variierendem Querschnitt.
  • Strangpressen ist ein Umformverfahren zum Herstellen von unterschiedlichen Geometrien, insbesondere von Stäben, Rohren und Profilen. Beim Strangpressen wird ein auf Umformtemperatur erwärmter Pressling (Block) mit einem Stempel durch eine Matrize gedrückt. Dabei wird der Block durch einen Rezipienten umschlossen. Die äußere Form des Pressstrangs wird dabei durch die Matrize bestimmt.
  • Es wird im Stand der Technik zwischen direktem Strangpressen, indirektem Strangpressen und hydrostatischem Strangpressen unterschieden.
  • Beim direkten Strangpressen schiebt der Stempel den Block entlang der Innenoberfläche des Rezipienten in Richtung der Matrize. Beim indirekten Strangpressen ist der Rezipient an einer Seite verschlossen, und von der anderen Seite wird auf den Block die Matrize gepresst, die sich am Kopf eines Hohlstempels befindet. Der Strang tritt durch die Stempelbohrung hindurch. Deren Durchmesser begrenzt somit den umschreibenden Kreiß des Profilquerschnitts. Beim hydrostatischen Strangpressen wird die Presskraft vom Stempel nicht unmittelbar, sondern über ein Wirkmedium (Wasser oder Öl) auf den Block aufgebracht.
  • Die Vorteile des Strangpressens sind dabei im Allgemeinen die geringen Werkzeugkosten und die Vielfalt der erzeugbaren Geometrien.
  • Komplexe Hohlprofile aus Leichtmetall können mittels direkten Strangpressverfahren über Kammer- bzw. Brückenwerkzeuge erzeugt werden, wobei die Brückenwerkzeuge ein Matrizen- und ein Dornteil umfassen. Dabei wird die äußere Kontur, wie bereits ausgeführt, durch die Matrize und die innere Formgebung durch den Dorn bestimmt.
  • Der Dorn selbst ist dabei nicht direkt mit der Strangpresse, sondern über Tragarme bzw. Brücken mit dem Dornteil des Werkzeugs verbunden. Dabei wird der Block selbst zunächst durch die in das Dornteil eingebrachten Einlaufkammern in Teilstränge gespalten und anschließend in der Schweißkammer der Matrize unter hohem Druck und Temperatur wieder verbunden.
  • Bei Brückenwerkzeugen treten dabei extreme mechanische und thermische Beanspruchungen auf, die insbesondere an den Dorntragarmen problematisch sind. Auch kann durch Kerbspannungen an den Wurzeln des Dorns eine Rissbildung entstehen.
  • Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Strangpressverfahren ist, dass nur Profile mit einem konstanten Profilquerschnitt erzeugt werden können. Dies führt dazu, dass die Profile an vielen Stellen überdimensioniert ausgebildet werden, da die Profile immer gemäß den Anforderungen an der Stelle der höchsten Belastung über ihre gesamte Länge ausgebildet werden müssen.
  • JP S57 130719 A , welche die Basis für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, beschreibt ein Brückenwerkzeug für eine Vorrichtung zum direkten Strangpressen von Hohlprofilen mit variabler Wanddicke, umfassend eine Matrize sowie ein Dornelement mit axial beweglichem inneren Verschiebedorn, wobei der Endbereich des Verschiebedorns unterschiedliche Querschnitte aufweist.
  • Zur Erzeugung von variierenden Querschnitten in einer Strangpresse lehrt außerdem DE 10 02 18 81 A1 eine Vorrichtung zum Strangpressen, bei dem ein Dorn in axialer Pressrichtung veränderbar ausgebildet und der in seinem Endbereich unterschiedliche Querschnitte aufweist. Je nach Anordnung der Endbereiche des dort beschriebenen Dorns relativ zu der Matrize wird ein Ringspalt mit unterschiedlichem Durchmesser zur Ausbildung verschiedener Profilquerschnitte ausgebildet.
  • Nachteilig an einer Lösung gemäß DE 10 02 18 81 A2 ist jedoch, dass zwar eine Vorrichtung umfassend ein Kammerwerkzeug offenbart ist, die einen variierenden Querschnitt des Strangpressprofils ermöglichen soll, jedoch der gesamte Dorn, der technisch bedingt eine große Länge aufweist, axial bewegt werden muss. Durch die daraus resultierenden langen Hebelarme entstehen relativ große Schwingungen des Dorns. Solche Schwingungen verhindern jedoch eine Herstellung von Profilen mit hoher Präzision und engen Toleranzanforderungen.
  • Des Weiteren ist es nachteilig, dass die Haltbarkeit eines Dorns gemäß DE 10 02 18 81 A1 reduziert ist. Ein solcher Dorn unterliegt im Einsatz hohen thermomechanischen Beanspruchungen, die insbesondere von den auftretenden Presskräften und Umformtemperaturen abhängen. Vor allem der lange Dorntragarm ist dabei wechselnden Zug- und Biegekräften ausgesetzt, denen sich lokale Wärmespannungen überlagern können.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindungsmeldung liegt nunmehr darin, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, und insbesondere eine Vorrichtung bereitzustellen, um mit hoher Präzision Profile mit einem variablen Profilquerschnitt herzustellen, da nur mit einer solch hohen Präzision eine Überdimensionierung der Profile wirksam vermieden werden kann, wobei die Vorrichtung gleichsam ausgelegt und eingerichtet ist, um den thermomechanischen Beanspruchungen optimal zu widerstehen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Brückenwerkzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Der Erfindung liegt dabei die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass eine Erzeugung von Hohlprofilen mit variierendem Innendurchmesser realisiert werden kann, wenn der Dorn mehrteilig aufbaut ist, wobei ein beweglicher innerer Verschiebedorn mit unterschiedlichen Querschnitten an seinen Endbereichen umfasst ist, dessen axiale Bewegung in einer Änderung des inneren Querschnitts des Hohlprofils resultiert.
  • Dabei kann es insbesondere vorteilhaft sein, dass der innere Verschiebedorn an seinem ersten Ende den geringsten Querschnitt aufweist, so dass eine axiale Verschiebung des inneren Verschiebedorns in Richtung der Matrize bzw. in die Matrize zu einer geringeren Wandstärke des Hohlprofils führt, da sich der formgebende Spalt zwischen innerem Verschiebedorn und Matrize verringert.
  • Dabei werden durch die mindestens Zweiteilung des Dorns die Nachteile des Stands der Technik überwunden. Der innere Verschiebedorn kann mittels Verbindungselementen über kurze Hebelarme mit Antriebselementen in Wirkverbindung gebracht werden, um die axiale Verschiebung desselben zu ermöglichen, so dass Schwingungen des Dorns minimiert werden. Auch kann es vorgesehen sein, dass durch spezielle Führungselemente Schwingungen des inneren Verschiebedorns nahezu vollständig verhindert werden können.
  • Der innere Verschiebedorn ermöglicht somit eine Erzeugung von Hohlprofilen mit variierendem Querschnitt mit hoher Präzision.
  • Bewegungen des inneren Verschiebedorns und weiterer Elemente des erfindungsgemäßen Brückenwerkzeugs werden dabei relativ zur Pressrichtung bezeichnet. Eine axiale Verschiebung beschreibt dabei grundsätzlich eine Verschiebung in Pressrichtung oder parallel zu der Pressrichtung, eine radiale Verschiebung eine radiale Verschiebung relativ zu der Pressrichtung.
  • Es kann vorteilhaft sein, dass das Dornelement mindestens eine zweite axiale Aussparung umfasst, die sich in axialer Richtung entlang des dem ersten Endbereich des inneren Verschiebedorns gegenüberliegenden zweiten Endbereichs des inneren Verschiebedorns erstreckt, wobei ein senkrecht zu dem mindestens einen Dornelement angeordneter Querschieber umfasst ist, der in die mindestens eine zweite Aussparung mindestens abschnittsweise eingeführt ist, und wobei der Querschieber mit dem inneren Verschiebdorn in Wirkverbindung steht, insbesondere fest mit dem inneren Verschiebedorn verbunden ist.
  • Ein solcher Querschieber kann zur Übertragung einer Kraft von einer Antriebsvorrichtung an den inneren Verschiebedorn zum Einsatz kommen, wobei dabei die Antriebsvorrichtung bevorzugt außerhalb des eigentlichen Brückenwerkzeugs, beispielsweise an der Außenwand des Aufnehmers oder des Halters des Brückenwerkzeugs, angeordnet sein kann.
  • Dabei kann es insbesondere vorteilhaft sein, dass der Querschieber direkt oder mittels mindestens einem Querträger mit mindestens einer Antriebsvorrichtung in Wirkverbindung bringbar ist oder steht, wobei die Antriebsvorrichtung ausgelegt und eingerichtet ist, den Querschieber und den inneren Verschiebedorn in axialer Richtung zu bewegen.
  • Es kann dabei ebenfalls vorteilhaft sein, wenn eine Kraftübertragung von der Antriebsvorrichtung auf den inneren Verschiebedorn nicht nur unter Zwischenschaltung des Querschiebers erfolgt, sondern wenn zusätzlich zwischen der Antriebseinrichtung und dem Querschieber ein Querträger angeordnet ist.
  • Des Weiteren kann es dabei bevorzugt sein, dass ein erster Querträger an einem ersten radialen Ende des Querschiebers angeordnet ist und ein zweiter Querträger an einem zweiten, dem ersten radialen Ende gegenüberliegenden, radialen Ende des Querschiebers angeordnet ist, wobei der erste Querträger mit einer ersten Antriebsvorrichtung und/oder der zweite Querträger mit einer zweiter Antriebsvorrichtung in Wirkverbindung bringbar ist oder steht.
  • Durch einen Einsatz von zwei an gegenüberliegenden Ende des Querschiebers angeordneten Querträgern kann eine gleichmäßige, parallele Kraftübertragung von den Antriebsvorrichtungen auf den inneren Verschiebedorn erfolgen und gleichzeitig ein Verkanten desselben verhindert werden. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass anstelle einer zweiten Antriebsvorrichtung beide Querträger mit einer einzigen Antriebsvorrichtung verbindbar oder verbunden sind.
  • Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, dass die erste und/oder die zweite Antriebsvorrichtung in Form eines Linearantriebs ausgebildet ist, insbesondere in Form eines Hydraulikzylinders.
  • Es hat sich gezeigt, dass sich insbesondere Hydraulikzylinder für eine Erzeugung einer linearen Kraft als besonders geeignet erwiesen haben, um eine axiale Verschiebung des inneren Verschiebedorns zu ermöglichen.
  • Auch kann es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft sein, dass der innere Verschiebedorn im Bereich seines ersten Endes in axialer Richtung abschnittsweise einen trapezförmigen oder dreieckförmigen Querschnitt aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung ist dabei nicht auf die beispielhaft angeführten trapezförmigen oder dreieckförmigen Querschnitte beschränkt. Vielmehr bestimmt sich deren Querschnitt in Abhängigkeit der Anzahl der beweglichen Verschiebeelemente.
  • Dabei kann es gemäß einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Innenwinkel bzw. Steigungswinkel β des trapezförmigen oder dreieckförmigen Querschnitts einen Wert im Bereich von 5 bis 25°, vorzugsweise von 8 bis 15°, besonders bevorzugt von 10° aufweist. Der optimale Winkel kann dabei, auch außerhalb der bevorzugten Bereiche, erfindungsgemäß entsprechend des Antriebs bzw. des zur Verfügung stehenden Bauraums zur Minimierung des Kraftbedarfs (kleiner Winkel, langer Verschiebeweg) oder zur Minimierung des Bauraums (großer Winkel, kurzer Verschiebeweg) angepasst/gewählt werden.
  • Dabei kann ebenfalls vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der weitere Steigungswinkel der dem inneren Verschiebedorn zugewandten Seite des mindestens einen keilförmigen Elements kleiner oder gleich dem Steigungswinkel β des Querschnitts im Bereich des ersten Endes in axialer Richtung des inneren Verschiebedorns ist, so dass eine axiale Verschiebung des inneren Verschiebedorns in eine korrespondierende radiale Verschiebung des mindestens einen keilförmigen Elements überführt ist.
  • Erfindungsgemäß kann zusätzlich zu dem axial beweglichen inneren Verschiebedorn zur Änderung des inneren Querschnitts eines Hohlprofils auf mindestens ein keilförmiges Element zurückgegriffen werden, dessen radiale Verschiebung relativ zum inneren Verschiebedorn die Wandstärke des Hohlprofils direkt beeinflusst.
  • Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass eine axiale Bewegung des inneren Verschiebedorns in Richtung oder weiter in die Matrize zu einer Spreizbewegung des mindestens einen keilförmigen Elements in radialer Richtung führt, da der kleinste Querschnitt des inneren Verschiebedorns an seinem ersten Ende angeordnet ist.
  • Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die auftretenden hohen Kräfte nicht ausschließlich vom inneren Verschiebedorn aufgenommen werden müssen, sondern auch von dem mindestens einen keilförmigen Element.
  • Des Weiteren kann durch eine nahezu freie Gestaltbarkeit des mindestens einen keilförmigen Elements auch unabhängig von der Geometrie des inneren Verschiebedorns der innere Querschnitt und die Wanddicke des Hohlprofils variiert werden.
  • Das keilförmige Element kann erfindungsgemäß verschiedene Grundflächen aufweisen und der spitze Winkel des Keils kann dabei von zwei oder mehr Seiten ausgebildet werden.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass mindestens ein zweites keilförmiges Element spiegelsymmetrisch zu dem ersten keilförmigen Element auf der dem ersten keilförmigen Element gegenüberliegenden Seite des inneren Verschiebedorns angeordnet ist.
  • Ein Einsatz zweier spiegelsymmetrisch angeordneter keilförmiger Elemente ermöglicht dabei eine gleichzeitige Änderung der Wandstärke an zwei Seiten eines Hohlprofils. Es ist dabei offensichtlich, dass auch mehr als 2 keilförmige Elemente zum Einsatz kommen können, die radial um den inneren Verschiebedorn gruppiert werden können.
  • Auch hat es sich gezeigt, dass vorteilhafterweise das mindestens eine keilförmige Element mittels einer ersten Schwalbenschwanzführung mit dem Dornelement verbunden ist, wobei die mindestens eine erste Schwalbenschwanzführung eine Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements ausschließlich in radialer Richtung ermöglicht, wobei die Schwalbenschwanzführung insbesondere von dem Dornelement und dem mindestens einen keilförmigen Element ausgebildet ist.
  • Durch eine erste Schwalbenschwanzführung wird vorteilhafterweise ermöglicht, dass das mindestens eine keilförmige Element ausschließlich in radialer Richtung beweglich ist, nicht jedoch in axialer Richtung. Dies führt insbesondere dazu, dass eine axiale Bewegung des inneren Verschiebedorns mit seinem in axialer Richtung variierenden Querschnitt ausschließlich zu einer radialen Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements führt. Des Weiteren wird ein Verkanten des keilförmigen Elements verhindert und eine Reproduzierbarkeit der Umsetzung der axialen Bewegung des inneren Verschiebedorns in die radiale Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements sichergestellt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat es sich zudem als besonders vorteilhaft erwiesen, dass der innere Verschiebedorn und das mindestens eine keilförmige Element mittels einer in axialer Richtung ausgebildeten zweiten Schwalbenschwanzführung verbunden sind, so dass eine axiale Bewegung des inneren Verschiebedorns in eine radiale Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements überführt ist.
  • Die zweite Schwalbenschwanzführung bietet insbesondere den Vorteil, dass eine sichere Verbindung zwischen dem inneren Verschiebedorn und dem mindestens einen keilförmigen Element bereitgestellt ist. Des Weiteren ist die zweite Schwalbenschwanzführung besonders vorteilhaft, da durch diese nicht nur sichergestellt wird, dass bei einer Bewegung des inneren Verschiebedorns in Richtung bzw. in die Matrize eine radiale Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements nach außen erfolgt, sondern auch, dass bei einer umgekehrten Bewegung des inneren Verschiebedorns Zugkräfte auf das mindestens eine keilförmige Element wirken, um die radiale Spreizung des keilförmigen Elements zu reduzieren.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die erste Aussparung des Dornelements und der mindestens eine innere Verschiebedorn eine dritte Schwalbenschwanzführung in axialer Richtung ausbilden, so dass der innere Verschiebedorn und das Dornelement mittels einer Schwalbenschwanzführung miteinander verbunden sind.
  • Dies hat insbesondere den Vorteil, dass ein Verkanten des inneren Verschiebedorns selbst bei einem Anliegen hoher Kräfte verhindert wird.
  • Auch liefert die Erfindung eine Vorrichtung zum direkten Strangpressen umfassend ein erfindungsgemäßes Brückenwerkzeug.
  • Schließlich liefert die Erfindung eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Brückenwerkzeugs zum Herstellen von einem oder mehreren Strangpressprofilen mit in Pressrichtung veränderlichen Querschnitten in einer Vorrichtung zum direkten Strangpressen. Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass eine Veränderung der Profilwanddicken während des Strangpressens unter Vermeidung der Nachteile des Stands der Technik dadurch erreicht werden kann, dass ein innerer Verschiebedorn mittels eines Querschiebers, der wiederum mittels zwei gegenüberliegend Querträgern mit Linearantrieben verbunden ist, axial verschoben werden kann. Wird der Querschieber axial bewegt, wird somit gleichsam der innere Verschiebedorn in axialer Strangpressrichtung verschoben. Die mit dem inneren Verschiebedorn in Wirkverbindung stehenden keilförmigen Elemente lenken dabei diese axiale Bewegung, bevorzugt mittels einer zweiten Schwalbenschwanzführung, in eine senkrecht zu der axialen Bewegung angeordnete radiale Bewegung um. Dies führt zu einem Aufspreizen des oder der keilförmigen Elemente und durch diese Keilbewegung wird der formgebende Spalt zwischen keilförmigen Element und Matrize verringert und folglich die Wandstärke des Hohlprofils reduziert.
  • Für eine nachträgliche Wanddickenerhöhung werden die Linearantriebe wieder in Ausgangsposition verfahren, also entgegen der Strangpressrichtung. Durch diese Bewegung werden auch die Querträger inklusive dem Querschieber zurückgezogen. In Folge dieser rückwärtigen Bewegung des inneren Verschiebedorns wird diese Verschiebung über die optionale zweite Schwalbenschwanzführung auf das oder die keilförmigen Elemente übertragen, so dass diese sich radial in Richtung des inneren Verschiebedorns bewegen. Hierdurch wird der formgebende Spalt wieder vergrößert.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen beispielhaft erläutert wird, ohne dadurch die Erfindung zu beschränken.
  • Dabei zeigt:
  • Fig. 1:
    Eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brückenwerkzeugs;
    Fig. 2
    Eine schematische Aufsicht auf das Brückenwerkzeug gemäß Figur 1;
    Fig. 3
    Eine schematische seitliche Schnittansicht auf das Brückenwerkzeug gemäß Figur 1; und
    Fig. 4
    Eine perspektive Ansicht einer Ausführungsform eines Dornelements eines erfindungsgemäßes Brückenwerkzeugs.
  • In Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brückenwerkzeugs dargestellt. Dieses umfasst einen Aufnehmer 1, an dessen Außenseiten zwei Linearantriebe 2 in Form von Hydraulikzylindern angeordnet sind. Jeder der Linearantriebe 2 ist dabei mit einem Querträger 3 verbunden, die an zwei gegenüberliegenden Seiten eines Querschiebers 4 enden und mit diesem formschlüssig verbunden sind. Der Spalt zwischen einem Dornelement 5 und der Matrize 6 definiert dabei die Wandstärke der zu erzeugenden Hohlprofile. Die Matrize 6 ist dabei an einer Druckplatte 7 befestigt. Das Dornelement 5 umfasst dabei zusätzlich keilförmige Elemente 8 sowie einen inneren Verschiebedorn 9.
  • In Figur 2 ist das Brückenwerkzeug gemäß Figur 1 in einer Aufsicht im Schnitt dargestellt. Gemeinsam mit der Seitenansicht im Schnitt in Figur 3 ist das Wirkprinzip eines erfindungsgemäßen Brückenwerkzeugs gut erkennbar. Der innere Verschiebedorn 9 ist dabei in einer ersten Aussparung 10 angeordnet, die sich in axialer Richtung erstreckt und an die sich eine zweite Aussparung 11 für den Querschieber 4 anschließt. Eine Bewegung der Linearantriebe 2 führt zu einer Verschiebung der Querträger 3 und des Querschiebers 4 und somit des innneren Verschiebedorns 9 in axialer Richtung. Diese axiale Verschiebung des inneren Verschiebedorns 9 führt dabei zu einer radialen Bewegung der keilförmigen Elemente 8 und somit zu einer Änderung des Spalts zwischen dem Dornelement 5 und der Matrize 6. Durch diese Veränderung des Spalts ändert sich der Querschnitt des zu erzeugenden Hohlprofils.
  • In Figur 4 sind zusätzlich zwei erste Schwalbenschwanzführungen 13 für die keilförmigen Elemente 8 sowie zwei zweite Schwalbenschwanzführungen 14 gezeigt. Diese ersten Schwalbenschwanzführungen 13 stellen sicher, dass sich die keilförmigen Elemente 8 ausschließlich in radialer Richtung bewegen können, während die zweiten Schwalbenschwanzführungen 14 ermöglichen, dass neben radial nach außen wirkenden Druckkräften bei einer Verschiebung des inneren Verschiebedorns 9 auch Zugkräfte von dem inneren Verschiebedorn 9 auf die keilförmigen Elemente 8 übertragen werden können.

Claims (13)

  1. Brückenwerkzeug für eine Vorrichtung zum direkten Strangpressen von Hohlprofilen mit variabler Wanddicke, umfassend eine Matrize (6) und mindestens ein Dornelement (5) mit einem der Matrizenöffnung zugewandten ersten Ende und einem gegenüberliegenden zweiten Ende, wobei die äußere Profilkontur eines Hohlprofils durch die Geometrie der Matrizenöffnung und der innere Querschnitt eines Hohlprofils durch das mindestens eine Dornelement festgelegt ist, wobei
    das mindestens eine Dornelement mindestens eine Aussparung (10) aufweist, in der in axialer Richtung beweglich gelagert ein innerer Verschiebedorn (9) angeordnet ist, wobei der innere Verschiebedorn in seinem zum ersten Ende des Dornelements zugewandten ersten Endbereich unterschiedliche Querschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
    der innere Verschiebedorn am oder im Bereich seines ersten Endbereichs mit mindestens einem keilförmigen Element (8) in Wirkverbindung steht, wobei eine axiale Verschiebung des inneren Verschiebedorns (9) zu einer radialen Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements (8) und somit zu einer Änderung des Spalts zwischen dem Dornelement (5) und der Matrize (6) führt.
  2. Brückenwerkzeug nach Anspruch 1, wobei der Steigungswinkel der dem inneren Verschiebedorn zugewandten Seite des mindestens einen keilförmigen Elements kleiner oder gleich dem Steigungswinkel β des Querschnitts im Bereich des ersten Endes in axialer Richtung des inneren Verschiebedorns ist.
  3. Brückenwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dornelement mindestens eine zweite axiale Aussparung (11) umfasst, die sich in axialer Richtung entlang des dem ersten Endbereich des inneren Verschiebedorns gegenüberliegenden zweiten Endbereichs des inneren Verschiebedorns erstreckt, wobei ein senkrecht zu dem mindestens einen Dornelement angeordneter Querschieber (4) umfasst ist, der in die mindestens eine zweite Aussparung mindestens abschnittsweise eingeführt ist, und wobei der Querschieber mit dem inneren Verschiebdorn in Wirkverbindung steht, insbesondere fest mit dem inneren Verschiebedorn verbunden ist.
  4. Brückenwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Querschieber direkt oder mittels mindestens einem Querträger (3) mit mindestens einer Antriebsvorrichtung (2) in Wirkverbindung bringbar ist oder steht, wobei die Antriebsvorrichtung ausgelegt und eingerichtet ist, den Querschieber und den inneren Verschiebedorn in axialer Richtung zu bewegen.
  5. Brückenwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
    ein erster Querträger an einem ersten radialen Ende des Querschiebers angeordnet ist und ein zweiter Querträger an einem zweiten, dem ersten radialen Ende gegenüberliegenden, radialen Ende des Querschiebers angeordnet ist, wobei der erste Querträger mit einer ersten Antriebsvorrichtung und/oder der zweite Querträger mit einer zweiter Antriebsvorrichtung in Wirkverbindung bringbar ist oder steht.
  6. Brückenwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass
    die erste und/oder die zweite Antriebsvorrichtung in Form eines Linearantriebs ausgebildet ist, insbesondere in Form eines Hydraulikzylinders.
  7. Brückenwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    der innere Verschiebedorn im Bereich seines ersten Endbereichs in axialer Richtung abschnittsweise einen trapezförmigen oder dreieckförmigen Querschnitt aufweist.
  8. Brückenwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens ein zweites keilförmiges Element spiegelsymmetrisch zu dem ersten keilförmigen Element auf der dem ersten keilförmigen Element gegenüberliegenden Seite des inneren Verschiebedorns angeordnet ist.
  9. Brückenwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das mindestens eine keilförmige Element mittels einer ersten Schwalbenschwanzführung (13) mit dem Dornelement verbunden ist, wobei die mindestens eine Schwalbenschwanzführung eine Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements ausschließlich in radialer Richtung ermöglicht, und wobei die Schwalbenschwanzführung insbesondere von dem Dornelement und dem mindestens einen keilförmigen Element ausgebildet ist.
  10. Brückenwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    der innere Verschiebedorn und das mindestens eine keilförmige Element mittels einer in axialer Richtung ausgebildeten zweiten Schwalbenschwanzführung (14) verbunden sind, so dass eine axiale Bewegung des inneren Verschiebedorns in eine radiale Bewegung des mindestens einen keilförmigen Elements überführt ist.
  11. Brückenwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die erste Aussparung des Dornelements und der innere Verschiebedorn eine dritte Schwalbenschwanzführung in axialer Richtung ausbilden, so dass der innere Verschiebedorn und das Dornelement mittels einer Schwalbenschwanzführung miteinander verbunden sind.
  12. Vorrichtung zum direkten Strangpressen umfassend ein Brückenwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  13. Verwendung eines Brückenwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Herstellen von einem oder mehreren Strangpressprofilen mit in Pressrichtung veränderlichen Querschnitten in einer Vorrichtung zum direkten Strangpressen.
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