Vorrichtung zum Strangpressen eines Profils od. dgl. Stranges aus einem Bolzen oder Barren sowie Vorrichtung dafür
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strangpressen
•eines Profiles od. dgl. Stranges aus einem Bolzen oder
Barren, der in einer Rezipientenbohrung eines Rezipienten oder Aufnehmers geführt und mittels eines Pressstempels in
Pressrichtung durch einen Formgebungsquerschnitt eines Formwerkzeuges gepresst wird, wobei vor Eintritt in den Formgebungsquerschnitt der Barren in Pressrichtung um ein Kragmaß aus dem Aufnehmer geschoben wird, dann ein dabei entstehender scheibenartiger Abschnitt des freien Barrenendes zusammen mit einem an der gegen die Pressrichtung weisenden Werkzeugfläche eines voraufgegangenen Barrens verbleibenden Pressrest abgeschert und entfernt werden; der unter Druck - nämlich Press- und Stauchdruck — entstandene Anschlussbereich der Barrenenden wird anschließend an den Formquerschnitt gebracht. Zudem erfasst die Erfindung eine dafür besonders geeignete Vorrichtung mit relativ zum Aufnehmer axial beweglichen sowie in Abstand dazu einstellbar und fixierbar ausgebildeten Formwerkzeug; der letzteren zugekehrten Rezipientenstirn des Aufnehmers ist ein Schermesser zugeordnet.
Beim Strangpressen wird der duktil gewordene Werkstoff eines -- im Metallbereich etwa aus Bunt-, Sintermetallen oder Stahl, aber insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, vorgeformten -- erwärmten Gussbarrens oder Walzstababschnittes von einem Stempel -- oder beim hydrostatischen Strangpressen mittels einer Flüssigkeit -- durch einen oder mehrere Formquerschnitt/e eines die Pressrichtung querenden Formwerkzeuges gepresst. Beim direkten oder Vorwärtsstrangpressen bewegt sich der Stempel in Richtung des Ablaufes des entstehenden Profils auf den Formquerschnitt zu, beim indi-
rekten oder Rückwärts-Strangpressen wird der Werkstoff gegen die Stempelrichtung durch ein Werkzeug gedrückt, das am hohlen Stempel festgelegt ist.
Ist beispielsweise beim direkten Strangpressen die Stirn des Stempels in Pressrichtung an das Formwerkzeug herangekommen, so verbleibt zwischen beiden an der hinteren Werkzeugfläche ein sog. Pressrest des verpressten Barrens als mehr oder minder scheibenartiges Gebilde. Dieses wird übli- cherweise durch ein radial am Werkzeug bewegtes Schermesser entfernt, bevor der nachfolgende Barren — von dem inzwischen zurückgefahrenen Stempel im Aufnehmer verschoben — an jene Werkzeug läche schlägt und der eigentliche Formvorgang fortgesetzt werden kann.
Metallbarren, insbesondere solche aus Aluminiumlegierungen, sind mit Verunreinigung — beispielsweise Schmierstoffresten -- sowie mit einer Oxidschicht überzogen. Vor allem die Oxidpartikel an der Barrenstirn haben sich als äußerst schädlich für das Gefüge des entstehenden Profils erwiesen; die durch sie entstehende Zone mit verunreinigenden Einschlüssen — auch als Querpressnaht bezeichnet — ist in Abhängigkeit von Profilform und Pressgeschwindigkeit verhältnismäßig lang und zwingt bei zunehmenden Qualitäts- anforderungen dazu, immer längere Profilabschnitte als Abfall aus dem entstehenden Strang herauszunehmen mit allen sich daraus ergebenden Folgen abnehmender Wirtschaf lichkeit bei schrumpfendem Profilausstoß; wird der neue Barren verpresst, entsteht zwischen diesem sowie dem in den Einlaufen des Werkzeuges verbliebenen Metall jene Querpressnaht. Diese ist im ausgepressten Profilstrang zungenförmig wieder zu finden. Die Güte der Querpressnaht ist von der Werkzeugauslegung und der „sauberen" Arbeitsweise beim Strangpressen abhängig, im Profilstrang aber nicht messbar, ohne diesen zu zerstören. Deshalb wird bei
Profilen, die mechanisch beansprucht werden, der mehr oder weniger lange Querpressnahtbereich aus dem ausgepressten Profilstrang herausgeschnitten.
Um die beim Strangpressen insbesondere von Aluminiumlegierungen auftretenden Verunreinigungsbereiche — die oben genannten Querpressnähte -- am Übergang zweier benachbarter Blöcke oder Barren zu mindern, wurde durch die DE 196 05 885 Cl der Anmelderin vorgeschlagen, vor Eintritt des vor- deren Barrenendes in den Formquerschnitt diesen Barren in Pressrichtung um ein geringes Kragmaß aus dem Aufnehmer zu schieben, einen dabei entstehenden scheibenartigen Abschnitt jenes freien Barrenendes abzuscheren und zu entfernen sowie letzteres anschließend an den Formquerschnitt bzw. das hintere Ende des zuvor verpressten Bolzens zu bringen. Durch das Entfernen dieses Frontabschnitts wird auch dessen Oxidhaut od. dgl. Verunreinigung beseitigt, so dass -- ein schnelles Anschlagen der nun nahezu jungfräulichen Barrenstirn am Werkzeug vorausgesetzt — Verunreini- gungen durch Oxidpartikel dieser Barrenstirn zu vermindern sowie das Entstehen längerer Abfallabschnitte in einem Profilstrang nach Möglichkeit hintanzuhalten.
Um nun die Zeitspanne zwischen Schervorgang und Beginn des Weiterpressens zu vermindern, soll das Entfernen der Barrenstirn etwa zeitglich mit dem üblichen Abscheren des Pressrestes vom Werkzeug erfolgen. Von diesem soll der Aufnehmer am Ende eines Pressvorganges axial weg bewegt werden; sind ihre benachbarten Stirnflächen zueinander fixiert, kann der Schervorgang für Pressrest und Barren beginnen. Die beiden gescherten Oberflächen werden bereits nach etwas mehr als zehn Sekunden während des Pressvorganges zusammengefügt. Das heisst, die Scheroberflächen oxi- dieren minimal, und es werden weitestgehend jungfräuliche
Materialoberflächen in der Querpressnaht vereint als Voraussetzung für das Erzeugen guter Querpressnähte.
Die in der genannten DE 196 05 885 Cl vorgestellte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bietet ein Schermesser mit zwei in Abstand zueinander verlaufenden Scherklingen an, die gleichzeitig in einer radialen Bewegungsbahn über die Mündung der Rezipientenbohrung und die Heckfläche des Werkzeuges geführt werden.
Es hat sich nun aber gezeigt, dass die Scheroberflächen — beispielsweise durch zunehmendes Anhaften kleinster Aluminiumreste am Schermesser — eine Undefinierte Rauigkeit aufweisen. Beim Aufeinanderpressen der Scheroberflächen kann dabei in den Tälern der Riefen Luft eingeschlossen werden, die verhindert, dass jungfräuliche Flächen zusammentreffen und über die gesamte Querpressnahtkontaktfläche eine gute Verschweissung stattfinden kann.
In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, das oben erörterte Verfahren -- einschließlich einer Vorrichtung dafür -- weitergehend zu verbessern und die nach wie vor zwischen den beiden zusam- mengeführten Barrenenden entstehende Querpressnaht als Fehlerquelle auszuschalten.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildun- gen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.
Erfindungsgemäß wird nach dem Aufsetzen der beiden durch Abscheren entstandenen Scheroberflächen aufeinander an diesen vorhandene Luft od. dgl. Strömungsmittel — zusammen mit zwischen den Scheroberflächen gelöst angeordneten Verunreinigungen während des Druckaufbaus etwa radial abgeführt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird — ebenfalls vor dem Zusammenfahren beider Scheroberflächen -- zumindest die barrenseitige Scheroberfläche verformt, wobei wenigstens ein Teil des Randbereiches der Scheroberfläche gegen die Pressrichtung zurückgenommen wird; d.h. dieser Randbereich ist von der anderen Scheroberfläche weiter entfernt als ein innenliegender, gegebenenfalls zentraler Oberflächenabschnitt. Dazu hat es sich als günstig erwiesen, entweder eine längsschnittlich satteldachartige beidseits eines etwa radialen, gegebenenfalls auch horizontalen Firstgrates gegen die Pressrichtung abgewinkelte -- Scheroberfläche auszuformen oder aber diese beispielsweise längsschnittlich teilelliptisch zu gestalten; im letztgenannten Fall fließen Metallteile radial ab und bilden dann randwärts einen Ringrand.
Durch eine entsprechende Gestaltung der Scherober läche -- bei gleichzeitiger Nutzung geeigneter Pressparameter wie Temperaturprofil über die Bolzenlänge — soll zum einen nach dem Zusammenfügen der Scheroberflächen beim folgenden Druckaufbau die Luft seitlich zwischen Matrize- und Rezi- pientenanlage und — wenn erforderlich — an der Bol- zenoberfläche zur Pressscheibe hin verdrängt sowie gleichzeitig die minimal oxidierte Querpressnaht-Oberfläche aufgerissen werden. Dabei muss auf der Matrizenseite eine geschlossene Scheroberfläche entstehen, was nach der Erfindung durch zumindest eine entsprechend ausgebildete
Materialeintrittsöffnungen in der Matrize und eine geeignete Schermessergeometrie erreicht wird.
Das erwähnte seitliche Abführen der Verunreinigungen er- folgt von der -- plan oder unplan gescherten -- Scheroberfläche seitlich zwischen Rezipient und Matrize in geeignete -- gegebenenfalls einen Ring formierende — Aufnahmetaschen an der Rezipientenstirnseite, so dass nur eine schweissnahtbildende Querpressnahtoberfläche in den Press- sträng gelangt.
Damit die Luft um den Querpressnahtbereich entfernt werden kann, sollen an der Rezipientenstirnseite kleine Nuten eingebracht werden, durch welche die Luft — aber kein Press- gut — austreten kann. Von besonderer Bedeutung ist, dass die beim Stauchvorgang eingeschlossene Luft auch zwischen Barrenoberfläche und Rezipientenbohrung zur Pressscheibe hin zu entweichen vermag. Dazu wird der Bolzen mit einem Temperaturprofil so aufgeheizt, dass die an der Press- scheibe anliegende Bolzenseite kälter ist als die sich an die Matrize anschmiegende Bolzenseite.
Dem Entfernen von Luft od. dgl. gilt auch ein weiterer Schritt, bei dem vor dem Aufsetzen der beiden Scherober- flächen zumindest die Oberfläche des Barrens vorgegeben definiert aufgeraut, insbesondere in die Scheroberfläche zumindest eine — Verunreinigungen seitlich austragende -- Einformung eingebracht wird; bevorzugt wird wenigstens eine Zahnungsfläche eingeformt, etwa ein Sägezahnprofil.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen — besonders in externen Fertigungsfällen wie beim Reib- oder Stumpfschweissen — die Pressnahtoberflächen auf eine hohe Temperatur gebracht und nach Erreichen der Solltemperatur gegeneinander gedrückt werden; dabei wird die kontaminierte
Pressnahtoberfläche seitlich verdrängt. Die Querpressnahtoberflächen werden also aufgeheizt, bevor sie unter Druck zusammengefügt und die kontaminierte Querpressnahtoberflächen aus dem zu nutzenden Schweißbereich verdrängt werden.
Das Aufheizen der beiden Querpressnahtoberflächen wird durch ein auf hohe Temperatur gebrachtes, zum Erreichen der gewünschten Scherform entsprechend gestaltetes Schermesser beim Schervorgang über eine zu wählende Aufheizzeit erreicht, über die das Schermesser die Querpressnahtoberfläche kontaktiert.
Eine weitere erfindungsgemäße Form der Aufheizung der die Querpressnähte bildenden Oberflächen kann nach dem Schervorgang durch eine geeignete Heizeinrichtung — beispielsweise einen Hochleistungsgasbrenner -- erfolgen, die/der in die Strangpresse nach jedem Schervorgang eingefahren wird, aber auch in die Schere integriert sein kann.
Bei der Anwendung jeder der drei oben erörterten Verfahrenselemente — oder bei kombinierter Nutzung nach jedem Pressgang -- geschieht durch das Ausstoßen des Pressrestes sowie den folgenden Pressrest-Schervorgang ein Selbstreini- gen der Strangpresse; eine Addition von Verschmutzungsvorgängen wird vermieden.
Als günstig hat es sich auch erwiesen, dass entweder am Umfang der feststehenden — oder auch losen -- Pressscheibe Luftaustrittsnuten angebracht sind, die nach jedem Pressgang von anhaftendem Aluminium gereinigt werden.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, dass die Pressscheibe mit einem sie umfangenden Ringkragen an einen Stempeleinsatz angeschlossen ist, der in einen axialen Innenraum des
Pressstempels eingreift. Dieser Stempeleinsatz soll einen- in den Innenraum des Pressstempels eingreifenden Sockelkörper sowie einen Tragabschnitt aufweisen; der Innenraum des Pressstempels ist mit einer axialen Sackboh- rung der Pressscheibe durch einen Kanal des Stempeleinsatzes verbunden.
Von besonderer Bedeutung ist die Lagerung der Pressscheibe; diese ist zum Stempeleinsatz abstandsveränderlich vorgesehen, kann also — je nach Betriebsstellung — mit diesem einen Spaltraum begrenzen. Die Scheibenaußenfläche bildet zeitweise mit der Innenfläche des Ringkragens einen Ringspalt. Auf diese Weise entsteht eine „atmende" Pressscheibe, die der besseren Führung halber nahe ihrer Stirnfläche konisch erweitert sein kann.
Der Stempeleinsatz enthält -- wie erwähnt -- einen axialen Kanal, in welchem erfindungsgemäß ein Einsatzstempel verläuft, der endwärts an die Pressscheibe anschließt -- bevorzugt in eine in dieser vorgesehene Sackbohrung eingreift -- und gegebenenfalls mit einer am Sockelkörper des Stempeleinsatzes anschlagbaren Sockelscheibe ausgerüstet ist.
Dieser Einsatzstempel soll entweder von einem axial wirkenden Federelement beaufschlagt werden oder aber durch ein zugeordnetes hydraulisches System.
Im Rahmen der Erfindung liegt zum Aufrauen der Bolzenober- fläche ein dem einstellbaren Spalt zugeordnetes Schermesser mit einem bevorzugt schwalbenschwanzartig geformten Flächenabschnitt aus zwei Schenkelflächen; letztere sollen zwischen sich einen Winkel von bevorzugt etwa 140° bis 160° bestimmen. An die Schenkelflächen sollen nach außen hin ge- gebenenfalls miteinander fluchtende ebene Endabschnitte je-
ner Seitenfläche anschließen. Dieses Schermesser kann zumindest eine -- eine profilierte Außen- oder Seitenfläche aufweisende — Scherklinge enthalten, die mit einer Firstplatte einen L-förmigen Querschnitt des Schermessers bestimmt, wobei dann diese Außen- oder Seitenfläche die erwähnten Schenkelflächen enthält.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung sind die Schenkelflächen als Zahnungsflächen mit sägezahnartigem Profil aus- gebildet, dessen Zähne etwa rechtwinkelig zur zugeordneten Längskante der Firstplatte verlaufen. Als günstig hat es sich erwiesen, die Zähne jeweils mit einer zur Mittellinie der Firstplatte etwa parallelen Zahnflanke auszubilden, wobei die zur Mittellinie parallele Zahnflanke mit der anderen Zahnflanke des Zahnes einen Winkel von etwa 60° bestimmen soll.
Die oben beschriebenen Merkmale ergeben — einzeln oder in Kombination -- eine solche Verbesserung der Querpressnahtgüte, dass diese sog. Querpressnaht auch bei hochbeanspruchten Profilen im Profilstrang verbleiben kann. Zudem wird eine entsprechende und wesentliche Senkung der Profilherstellungskosten erreicht .
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese, zeigt in
Fig. 1,3: jeweils einen Längsschnitt durch einen skizzenhaft dargestellten Aufnehmer oder Rezipienten einer Strangpresse mit in Pressrichtung einem Bolzen oder Barren vorgeordnetem Pressstempel und in Abstand nachfolgendem Werkzeug;
Fig. 2: eine axiale Sicht auf den Rezipienten der Strangpresse nach dem Abscheren einer Stirnscheibe des Bolzens oder Barrens;
Fig. 4: den Längsschnitt durch den Aufnehmer mit dem an dessen Rezipientenstirn stehenden Werkzeug;
Fig. 5, 6: zwei weitere Längsschnitte durch einen Rezipienten mit unterschied- liehen Formen von Bolzen;
Fig. 7: einen Längsschnitt durch einen Teil eines Pressstempels mit Pressscheibe;
Fig. 8: zwei weitere Ausgestaltungen von
Pressstempeln in Teillängsschnitten;
Fig. 9: den Längsschnitt durch einen Pressstempel;
Fig. 10, 11: jeweils einen Endabschnitt einer anderen Ausgestaltung zu Fig. 9;
Fig. 12, 17: jeweils eine Schrägsicht auf ein Schermesser;
Fig. 13, 18: die Draufsicht auf das Schermesser der Fig. 12 bzw. 17;
Fig. 14, 19: eine Seitenansicht des Schermessers der Fig. 12 bzw. 17;
Fig. 15, 16: die Querschnitte durch Fig. 13, 14 nach deren Linien XV-XV bzw. XVI-XVI;
Fig. 20: den Querschnitt durch Fig. 19 nach deren Linien XX-XX;
Fig. 21: einen vergrößerten Ausschnitt aus
Fig. 18.
Eine nicht wiedergegebene Strangpresse zum direkten Strang- pressen von Profilen weist an einem Presszylinder einen Pressstempel 10 auf, der in der Längsachse A einer einen Rezipienten oder Aufnehmer 14 durchsetzenden Bohrung 16 verläuft. Der Durchmesser d einer Pressscheibe 12 an der aufnehmerseitigen freien Stirnfläche des Pressstempels 10 ist geringfügig kürzer als der freie Bohrungsdurchmesser, so dass der Pressstempel 10 in die sog. Rezipientenbohrung 16 einzutauchen vermag. Der erwähnte freie Bohrungsdurchmesser kann gegebenenfalls von der Innenfläche einer in den Aufnehmer 14 bzw. dessen Bohrung 16 eingesetzten — in der Zeichnung vernachlässigten - Rezipientenbüchse begrenzt werden; in diesem Falle wird der Innenraum dieser Rezipientenbüchse als Rezipientenbohrung 16 bezeichnet.
Der maximale Abstand zwischen einer stempelseitigen Rezi- pientenfront 18 und der Pressscheibe 12 in — nicht dargestellter -- Ruhelage des Pressstempels 10 ist so bemessen, dass der Rezipientenbohrung 16 ein bei 30 angedeuteter Bolzen oder Barren aus Leichtmetall, insbesondere aus einer
vorgewärmten Aluminiumlegierung, vorgesetzt und vom Pressstempel 10 in Pressrichtung x in diese Rezipientenbohrung 16 eingeschoben werden kann.
Von der dem Pressstempel 12 fern liegenden Rezipientenstirn 20 ragt in radialem Abstand a zur Umfangskante 17 der Rezipientenbohrung 16 ein Formring 22 mit radialer Oberfläche 23 ab, der zur Längsachse A hin gerichtete Taschen 24 begrenzt. Obwohl in der Zeichnung ein von der Rezipienten- stirn 20 abragender Formring 22 dargestellt ist, kann diese Anformung bzw. ihre Oberfläche 23 in weiteren Ausgestaltungen auch eine andere Form besitzen. Ebenfalls trifft dies für eine Anformung an der hinteren Rezipientenfront 18 zu; in der Zeichnung umgibt die Rezipientenbohrung 16 ein -- dort unmittelbar an deren Kante 17 anschließender — Ringkragen 26.
In Abstand n zur Rezipientenstirn 20 ruht -- in einem nicht skizzierten Matrizenhalter — eine axial mehrteilige Matrize 38 als Formwerkzeug mit einer in ihre aufnehmer- seitige Werkzeugfläche 40 eingebrachten flachen Formmulde 42 — der Tiefe b und eines beispielsweise der Rezipientenbohrung 16 etwa entsprechenden Umrisses — sowie mit einem in Pressrichtung x verlaufenden Austragskanal 44, durch den ein in einem Formquerschnitt 46 der Matrize 38 entstehender Strang 50 ausgeschoben wird. Der Umriss der -- ein mit dem Strang 50 verbundenes scheibenartiges Formstück 52 aufnehmenden — Formmulde 42 ist so gewählt, dass sie alle in Pressrichtung x verlaufenden, aus Gründen der Übersicht- lichkeit in der Zeichnung nicht dargestellten Einlaufe des Werkzeuges 38 erfasst.
Oberhalb der Längsachse A ist in Fig. 1 an der Rezipientenstirn 20 eine Hubeinrichtung 54 für ein Schermesser 56 zu erkennen, das radial zu einem -- vom Abstand n bestimmten - - Spalt 28 zwischen Aufnehmer 14 und Matrize 38 bewegbar vorgesehen ist.
Während des Pressvorganges wird der Bolzen oder Barren 30 durch das Formwerkzeug 38 gedrückt und so jener von dem scheibenartigen Formstück 52 ausgehende Strang 50 erzeugt; das Formstück bildet sich in der oben beschriebenen Form- mulde 42 der Matrize 38 und ist einstückig mit einem von der Werkzeugfläche 40 gegen die Pressrichtung x abstehenden Pressrest 60 der Dicke e; dieser entsteht beim Pressvorgang im stempelfreien Stirnendbereich der Rezipientenbohrung 16, wenn der Aufnehmer 14 gegen die Pressrichtung x zurückge- fahren wird. Die Oberfläche 23 der Anformung 22 an der Rezipientenstirn 20 steht dann als zu dieser parallele Anschlagstirn in jenem Abstand n zur Werkzeugfläche 40. In dieser Stellung werden Aufnehmer 14 und Matrize 38 zeitweilig fixiert, um einen nachfolgenden Schervorgang zu er ög- liehen.
Ein neuer Block oder Barren 30 wird dem Pressrest 60 vorgesetzt, und die einander zuzuordnenden Oberflächen des Blockes oder Barrens 30 und des Pressrestes 60 werden abge- schert, um in deren Bereich die Güte des Stranges 50 zu verbessern. Zwischen dem in den Einlaufen des Werkzeuges 38 verbliebenen Metall und dem neuen Barren 30 entsteht eine sog. Querpressnaht.
Dazu werden durch Absenken zweier in Fig. 1 angedeuteter Scherklingen 58, 58a des Schermessers 56 gleichzeitig der Pressrest 60 und eine -- von einem Überstand des Barrens 30 bestimmte — Stirnscheibe 32 der Dicke f des Barrens 30 sowie damit dessen in Pressrichtung x weisende Stirnfläche 34 entfernt; an der Barrenstirnfläche 34 hat sich vor den hier erörterten Vorgängen eine Oxidschicht od. dgl. Verunreinigungen gebildet, deren Oxidpartikel, Luft- oder Schmutzeinschlüsse bei Übernahme in den entstehenden Strang 50 dort die erwähnten störenden Verunreinigungen bilden würden. Es ergeben sich so einander zugeordnete Scheroberflächen 36, 62 (Fig. 2, 1) , die ergänzend durch ein auf hohe Temperatur gebrachtes — zum Erreichen einer gewünschten Scherform entsprechend gestaltetes — Schermesser 56
beim Schervorgang über eine zu wählende Aufheizzeit, über die das Schermesser 56 die Querpressnahtoberfläche kontaktiert, aufgeheizt werden können. Bereits nach 10 bis 15 Sekunden können dann die so entstandenen Scheroberflächen 36 und 62 zusammengefügt werden.
Statt des Einsatzes beheizter Scherklingen 58, 58a -- oder zusätzlich zu diesen -- ist es auch möglich, nach dem Schervorgang gemäß Fig. 3 und zwischen die einander gegen- überstehenden Scheroberflächen 36, 62 eine Heizeinrichtung 64 mit beidseitigen Heizquellen 66 — beispielsweise einen Hochleistungsgasbrenner 64 mit Flammstellen 66 — radial in den Spalt 28 einzuschieben, um die Querpressnaht- oder Scheroberflächen 36, 62 aufzuheizen, bevor sie unter Druck zusammengefügt und dabei die kontaminierte Oberfläche für die Querpressnaht seitlich aus dem zu nutzenden Schweissbe- reich verdrängt wird; dieser Austrag von Teilen jener Querpressnahtoberfläche gelangt dann radial in die Aufnehmertaschen 24 am Formring 22.
Durch die Gestaltung der Scheroberfläche 36, 36a, 36^ des Bolzens oder Barrens 30 bei gleichzeitiger Nutzung geeigneter Pressparameter -- wie ein Temperaturprofil über die Bolzenlänge t, i — soll nach dem Zusammenfügen der Scheroberflächenpaarungen beim folgenden Druckaufbau die Luft seitlich nach außen und/oder an der Bolzenoberfläche entlang zur Pressscheibe 12 hin verdrängt sowie gleichzeitig die minimal oxidierte bzw. kontaminierte Oberfläche für die Querpressnaht aufgerissen werden.
Matrizenseitig rαuss eine mit der Werkzeugfläche 40 fluchtende und geschlossene Scheroberfläche 62 entstehen, was durch entsprechend gestaltete Materialeintrittsöffnungen in der Matrize 38 und eine geeignete Schermessergeometrie erreicht wird. Um jener Luft auch die Möglichkeit eines seitlichen Austritts zu geben, sind an der Rezipientenstirn 20 in der Zeichnung nicht erkennbare Nuten angebracht,
durch welche die Luft abgeführt werden — aber kein Pressgut austreten — kann.
Die Behandlung der erwähnten, die Querpressnaht bildenden Oberflächen kann — neben der beschriebenen Temperaturerhöhung -- in einer besonderen Formgebung der zueinander weisenden Scheroberflächen bestehen; so ist beispielsweise die Scheroberfläche 36a gemäß Fig. 5 etwa satteldachförmig mit radial horizontalem Firstgrat 35 gestaltet, die Scheroberfläche 36b in Fig. 6 längsschnittlich als flache Teilellipse. Der hier dargestellte Zustand betrifft bereits einen ersten Pressschritt, in welchem ein Druckaufbau erfolgt ist; durch radiale Ausflüsse des Metalls entsteht dann ein umlaufender Ringrand 37.
Bei Durchführung der beschriebenen Verfahrensweise kann nach jedem Pressgang durch Ausstoßen des Pressrestes 60 und dem folgenden Pressrestschervorgang eine Art von Selbstreinigung der Strangpresse erfolgen sowie eine Addition von Verschmutzungsvorgängen vermieden werden.
Die bei dem die einander axial gegenüberstehenden Scheroberflächen 36, 36a, 36b und 62 verbindenden Stauchvorgang eingeschlossene Luft muss — wie bereits erwähnt - be- vorzugt radial entweichen können, gegebenenfalls aber auch zwischen der Oberfläche des Barrens 30 und der Rezipientenbohrung 16 zur Presscheibe 12 hin. Dazu wird der Bolzen 30 mit einem Temperaturprofil so aufgeheizt, dass die sich an die Pressscheibe 12 anschmiegende Bolzenheckfläche 33 kälter ist als die zur Matrize bzw. dem Werkzeug 38 weisende Bolzenstirn 34. Zudem müssen am Umfang der feststehenden -- oder gegebenenfalls auch losen -- Pressscheibe 12 Luftaustrittsnuten angebracht sein, wie eine einzelne bei 80 in Fig. 4 lediglich angedeutet ist.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung einer festen Pressscheibe 12a mit einer in diese eingelassenen, mechanisch oder hydraulisch gesteuerten Ventileinrichtung,
die nach einem dem Stauchhub folgenden Entlastungshub des Pressstempels 10 geöffnet wird, um die eingeschlossene Luft entweichen zu lassen.
Dazu ist gemäß Fig. 7 , 8 in einem sich konisch erweiternden Endabschnitt 11^ eines axialen Innenraumes 11 des Pressstempels 10a ein Sockelbereich oder Sockelkörper 68 eines Stempeleinsatzes 70 axialer Länge g von etwa 440 mm bei 69 mit einem ein Innengewinde anbietenden Endkragen 9 des Pressstempels 10 verschraubt. Im Falle eines einen Dorn für die Erzeugung eines Hohlprofils bedingenden Pressvorganges fehlt dieser Stempeleinsatz.
An den Sockelkörper 68 des Stempeleinsatzes 70 ist ein -- sich vom Durchmesser di des Gewindebereiches 69 radial bis zum Durchmesser d2 von 540 mm des Außenumfangs des Pressstempels 10 konisch erweiternder -- Tragabschnitt 72 angeformt mit einer an die Pressscheibe 12a anschließenden Stirnfläche 74. Im Stempeleinsatz 70 findet sich ein durch- gehender Axialkanal 76, den eine Sackbohrung 78 in der Pressscheibe 12a fortsetzt.
In der freien Umfangsflache 73 des Tragabschnitts 72 münden -- gegen die Pressrichtung x nach innen in einem Winkel y von etwa 25° zu dieser Umfangsflache 73 geneigte — Randbohrungen 81 des Stempeleinsatzes 70, in die als Verdrehsicherung Bronzekerne 82 eingesetzt und durch Federeinsätze 83 festgelegt sind.
Die Pressscheibe 12a ist von einem axialen Ringkragen 84 der Länge h von 300 mm umgeben, dessen Stirnkante 86 mit der Pressscheibenstirnfläche 13 die eigentliche Pressfläche bestimmt und mittels zumindest eines gemeinsamen Passstiftes 85 an die Stirnfläche 74 des Stempeleinsatzes 70 ange- schlössen ist. Die an sich zylindrische Pressscheibe 12a erweitert sich zu ihrer Scheibenstirn hin im Bereich eines Kragenabschnitts der Länge hi von etwa 100 mm konisch nach außen; dem so in einem Winkel yx von 30° geneigten
Konusumfang 15 der Pressscheibe 12a entspricht ein äußerer Neigungsumfang 87 des Ringkragens 84 mit einem Außendurchmesser d3 von 560 mm der erwähnten Pressfläche, die sich aus der Scheibenstirnfläche 13 und der Stirnkante 86 des Ringkragens 84 zusammensetzt, in dessen Außenfläche wenigstens eine Luftaustrittsnut 80 eingebracht ist.
Die im Rezipienten 14 herrschende Temperatur von beispielsweise 450 °C führt zu temperaturbedingten Formänderungen an der Pressscheibe 12a, die sich axial „atmend" bewegt; in einer der Endlagen dieser Bewegung entsteht gemäß Fig. 8 zwischen der Stirnfläche 74 des Stempeleinsatzes 70 und der Pressscheibe 12a ein Spaltraum 88 und ein dessen Höhe von etwa 1,0 mm entsprechender Überstand zwischen Stirnkante 86 und Stempelstirn 13. Nur angedeutet ist ein zeitweiliger Ringspalt 89 zwischen der Außenfläche der Pressscheibe 12a und der Innenfläche des Ringkragens 84, dessen Weite etwa 1 bis 1,5 mm isst; diese geht am Konusfang in eine Weite von 0,2 bis 0,4 mm über. So entsteht das oben erwähnte Luftventil .
Fig. 8 bietet beidseits der Längsachse A jeweils eine Hälfte zweier Ausgestaltungen von Haltestangen oder Einsatzstempeln 90, 90a für den Axialkanal 76 an, deren jede/r in die Sackbohrung 78 der Pressscheibe 12a eingreift.
Oberhalb der Längsachse A ist eine Haltestange 90 mit Axialbohrung 91 im Stempelschaft 92 und heckwärtiger Endscheibe 93 angedeutet; letztere stützt sich mittels einer anschließenden Sockelscheibe 94 am Sockelkörper 68 des Stempeleinsatzes 70 ab; bei 67 ist ein Spalt angedeutet, der zeitweise durch den oben beschriebenen Atrαungsvorgang der Pressscheibe 12a zwischen Stempeleinsatz 70 und Fußscheibe 94 entsteht.
Die unterhalb der Längsachse A skizzierte Haltestange 90a besteht aus einem bohrungslosen Stempelschaft 92a mit angeformter Sockelscheibe 94a. An dem in Fig. 8 rechten Ende
des Axialkanals 76 befindet sich in einer radialen Einformung 77 ein den Stempelschaft 92a umfangender — den sog. AtmungsVorgang unterstützender -- Kraftspeicher 96 des unter der Längsachse A skizzierten Ausführungsbeispiels.
Die Haltestange 90b eines Pressstempels 10b der Gesamtlänge ai von etwa 1620 mm enthält nach Fig. 9 innerhalb des Axialkanals 76 zwei den Bohrungsquerschnitt ausfüllende Bundbereiche 97. Diese Haltestange 90b endet heckwärts mit einer rohrartigen Mutter 98, an der außenseitig radial eine mit dem Stempelkörper verschraubte Passfeder 99 angreift; eine weitere Passfeder 99a ist im Mutterinnenraum zu erkennen.
Andernends trägt der Pressstempel 10b in einem Ringkragen 84 des Außendurch essers d3 von hier 355 mm die Pressscheibe 12a, an deren Sackbohrung 78 ein stirnwärtiger Kalottenraum 79 anschließt. Auch bei diesem Beispiel entsteht der oben geschilderte Atmungsvorgang an der axial bewegten Pressscheibe 12a. Gleiches gilt für die Ausführungen nach den Fig. 10, 11.
Die Haltestange 90c in Fig. 10 ist mit einem Axialstift 100 verbunden, der einen am Stempel 10c sitzenden Heckteller 102 durchsetzt und diesem mit einem Stifthaupt 101 außenseitig anliegt. Den Axialstift 100 umfängt eine Feder als Kraftspeicher 96a. Die Haltestange 90d der Fig. 11 ist mit einem Kolbenteller 104 ausgestattet und wird hydraulisch bewegt.
Die Fig. 12 bis 16 stellen einen Teil eines die in Fig. 5 skizzierte Dachform der Scheroberfläche 36a herstellenden Schermessers 110 L-förmigen Querschnitts mit an eine Firstplatte 112 etwa rechteckigen Umrisses — der Länge q von hier 730 mm und der Breite i von 230 mm — angeformter Scherklinge 114 vor.
Die in Fig. 12, 17 vordere Längskante 116 der Firstplatte 112 weist einen in Draufsicht schwalbenschwanzartig geformten Mittelbereich auf; die von der Gestalt dieser Längskante 116 bestimmte Seitenfläche 118 der Scherklinge 114 setzt sich aus zwei beidseits einer Mittellinie M zueinander in einem Winkel k von etwa 160° stehenden, den Schwalbenschwanzbereich der Länge qi von 540 mm bildenden Schenkelflächen 120 gleicher rechteckiger Gestalt sowie aus zwei nach außen anschließenden, miteinander fluchtenden ebenen Endabschnitten 122 der Länge q2 von 95 mm zusammen. Diese Seitenfläche 118 bestimmt die Form der Scherklinge 114 einer Höhe z von etwa 150 mm dieses Schermessers 110.
Nahe der gegenüberliegenden -- linearen — Längskante 116a ist ein mittig angeordneter Durchbruch 124 zum Anschluss der Hubeinrichtung 54 vorgesehen. Die Unterfläche 126 der Firstplatte 112 ist querschnittlich geneigt und endet an einer Längsstufe 128.
Um die Scheroberfläche 36 bzw. 62 von Lufteinschlüssen zu befreien, sind bei der Ausführung des Schermessers 110a nach Fig. 17 bis 21 in die Scherklinge 114a die Schenkelflächen des schwalbenschwanzförmig gestalteten Mittelbereiches der Seitenfläche 118a als Zahnungsflächen 130 mit vertikalen Zähnen 132 dreiecksförmigen Querschnitts ausgestaltet; die Endabschnitte oder Endbereiche 122 der Seitenfläche 118a sind auch hier -- miteinander fluchtend -- eben ausgebildet. Der Winkel w der beiden in Draufsicht zur Mittellinie M hin geneigten Schenkel- oder Zahnungsflächen 120, 130 mit der geraden Längskante 116a beträgt etwa 20°.
Wie vor allem Fig. 21 zeigt, wird jeder Zahn 132 von einer zu jener Mittellinie M parallelen inneren Zanflanke 134 und einer äußeren Zahnflanke 136 gebildet, die in Draufsicht mit der anderen Zahnflanke 134 einen Winkel x von 60° bestimmt; der Abstand c der von jeweils einer Geraden gebildeten Zahnspitzen 138 voneinander beträgt 10 mm. Die Zahn-
flanken 134 bzw. 136 jeder Zahnfläche 130 sind gleichgerichtet .
An der Mittellinie M sind in Fig. 21 zwei diese flankie- rende mittlere Zähne 132a zu erkennen, die beidseits dieser Mittellinie M etwa symmetrisch verlaufen mit zu dieser in Draufsicht beidseits geneigten Zahnflanken.