WO2018177581A1 - Method for producing an extrusion die - Google Patents

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WO2018177581A1
WO2018177581A1 PCT/EP2017/083910 EP2017083910W WO2018177581A1 WO 2018177581 A1 WO2018177581 A1 WO 2018177581A1 EP 2017083910 W EP2017083910 W EP 2017083910W WO 2018177581 A1 WO2018177581 A1 WO 2018177581A1
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channel
cooling
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Joachim Maier
Oliver Maier
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Wefa Singen Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an extrusion die, wherein such an extrusion die is provided and suitable in particular for the extrusion processing of an aluminum and / or aluminum alloy-containing extrusion material. Furthermore, the present invention relates to a multi-part extrusion die and a use of a generic extrusion die.
  • Extrusion tools especially for the processing of aluminum-containing extrusion materials, are well known in the art.
  • EP 1 01 1 885 B1 of the applicant discloses a method for producing an extrusion tool, in which a tool body usually produced by machining from a suitable hot-work steel is then provided with a coating which improves the abrasion properties in relation to the extruded material in the extrusion operation.
  • the special circumstances of the extrusion technology in particular of metallic extruded materials, namely a continuous, comparatively slow flow of the ductile extruded metal on the (stationary) tool surface under high pressure and at high temperature, require special properties of the tool with regard to wear resistance, but at the same time also elasticity.
  • EP 2 558 614 B1 of the applicant describes in the form of a so-called medium temperature (MT) coating a way in which the (CVD) coating can be applied at temperatures below about 950 ° C., with significantly more favorable properties with regard to Toughness and wear resistance.
  • MT medium temperature
  • extruding tools still have the problem that a usable extrusion or feed rate is limited in the extrusion operation and in particular an operation above a threshold leads to overheating of the extrusion die, again with adverse effects on the life and wear characteristics and the surface quality so produced extrusion tool or the extruded product in the press operation.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method for producing a (coated) extrusion die, in particular extrusion die for extrusion processing of extruded aluminum, in particular, which leads to the realization of an extrusion die, which at improved (increased) extrusion and feed speeds of processing extruded material can be operated without negative heat effects occur, so that in particular the efficiency of extrusion processes and thus the cost situation of such an extrusion process can be improved.
  • the object is achieved by the method for producing an extrusion die having the features of the main claim; advantageous developments of the invention are described in the subclaims.
  • the present invention proceeds to produce the (coated) extrusion die and thus to achieve improved heat transfer.
  • extrusion die cooling fluid eg a gas, typically N2, also liquid, alternatively a hydrocarbon or water-containing liquid
  • the present invention describes another way, namely the additive, preferably stratified building the tool substrate body of a powdery material which is at least proportionally metallic.
  • this buildup is carried out by layer-wise application of the powdery material and respective subsequent and at least partial melting, so that then constructed by a multiple implementation of this sequence, the body in layers, reaches its final shape and also the sufficient mechanical and thermal stability for the intended use as an extrusion tool.
  • This production technology which is known as such in the form of so-called SLM (Selective Laser Melting), EMB (Electron Beam Melting) or LBM (Layer Metal Deposition) methods, is possible it then, during the layer structure formulate or embed almost any cooling structures for the realization of the cooling channel, then with the completion of the tool substrate body usually (at least) creates a contact surface, which then forms a wall of the press channel in the extrusion operation of the finished tool, ie the one Passage, through which the ductile extrusion material flows during the extrusion process.
  • SLM Selective Laser Melting
  • EMB Electro Beam Melting
  • LBM Layer Metal Deposition
  • the present invention with the described effects of lowered tool temperature has the advantage that, for example in terms of geometry and design of an extrusion die, the press channels are optimized and can be advantageously adapted or modified in particular with regard to a Presskanalbine. This in turn brings the advantage of potentially reduced friction with the ductile extrusion material in extrusion mode, with the potential for additional temperature reduction.
  • the press channel contact surface is provided with a CVD coating, which, comprising carbon and nitrogen, formed by deposition of appropriate reaction gases in the CVD process;
  • a CVD coating which, comprising carbon and nitrogen, formed by deposition of appropriate reaction gases in the CVD process;
  • the invention also causes such a CVD coating to adhere favorably to or on the tool substrate body produced according to the invention from the powdery material.
  • the property of a CVD coating method proves to be advantageous to be able to penetrate narrow channels deep - known is the typical 10: 1 ratio of a penetration depth based on an opening width of the respective opening
  • a CVD cooling channel coating concentrated on an inlet or outlet region of the cooling channel effects the possibility of influencing the heat transfer from the substrate material to the cooling medium and thus - limited - a thermal insulation effect of the CVD coating to use);
  • the invention advantageously has the sintered body favorable toughness and elasticity properties for the intended task as an extrusion die, and the CVD coating process according to the invention does not deteriorate these material properties, but rather by the CVD deposition of the coating on the sintered body, a solid, hard and equally tough compound, which especially with regard to wear resistance and potential lifetime
  • the CVD coating it is not necessary for the CVD coating to be applied to an untreated surface of the tool substrate body, which is produced in particular directly as a result of the laser reflow. Rather, it is further preferred to spend such, at the end of the additive, layered structure of the substrate body resulting outer surface, in particular the pressing channel contact surface, before the subsequent application of the CVD coating by milling, eroding, grinding or the like post-processing steps in a suitable surface design which not only allows fine contouring and predetermination of the desired roughness of this surface (s), but also offers favorable adhesion and interface conditions for the CVD coating.
  • the ratio is even ⁇ 1, more preferably ⁇ 0.5, so that, according to this preferred embodiment, the cooling channel in the interior of the body can be formed according to close to the pressing channel contact surface.
  • the cooling channel along its extension with variable inner diameter or variable inner width to design would apply to these conditions that, based on a corresponding portion of the contact surface on the one hand and the cooling channel on the other hand, respective maximum inner diameter or maximum inner widths mean the given ratios, in which case the shortest distance is to be understood as the distance which is dimensioned by a facing the contact surface wall portion of the cooling channel.
  • variants of the invention can nevertheless provide for varying this cross-sectional contour with regard to cross-sectional shapes which are not circular, but approximately oval or otherwise sections are circular arc and / or polygonal, in addition potentially also have straight, planar sections in the cross-sectional contour, so in turn so far, in particular according to the respective requirements in the cooling area, in particular an optimized heat transfer coefficient, suitable adjustments are possible ,
  • This also includes the possibility of cooling the respective cooling channel sections as required with regard to geometric requirements of a product to be produced, and in particular thick and thin-walled sections there.
  • the inner diameter or the inner width of the cooling channel sections so that these dimensions are in inverse proportion to the distance to the contact surface, with others Words, a (relatively) larger distance of the cooling channel can be compensated in terms of homogeneous cooling conditions by a correspondingly widened cooling channel and vice versa, in addition also such diameter variations do not have to be made gradually, but also gradually (and not necessarily linear-gradual ).
  • cooling fluid is usually continuously heated along the cooling path from an inlet-side end into the cooling channel (cooling fluid inlet) in the direction of an exit-side end of the cooling channel (cooling fluid outlet), so that, given a constant cross-section of the cooling channel, heat dissipation in the tool towards the end of this cooling path would be lower as at the beginning.
  • This effect could be compensated for (to the extent of effecting a cooling effect which is homogeneous or uniform along the cooling path) by widening the effective cross-section or diameter of the cooling channel approximately along the cooling path, with the effect that a flow velocity develops in the course of the cooling path the cooling fluid corresponding to the expansion (gradually) reduced, in conjunction with an increased local (cooling liquid) volume.
  • This then in turn means that, despite relatively elevated local fluid temperature, a particularly constant, constant cooling effect along the cooling path can be ensured.
  • cooling fluid barriers and / ordefluidstaustellen in the cooling channel, with the purpose of selectively slowing the flow of the cooling fluid to produce turbulence or other flow effects, so then turn special Ein Signs- and heat dissipation possibilities in these places Consist tool.
  • congestion or barrier effects can be carried out particularly suitably by local or punctual constrictions, constrictions or similar flow cross-section reductions in the cooling channel.
  • the powdery metallic material is applied by the melting laser energy input, then in this applied layer portion of the cooling channel in the inventive Way is formed, and then in turn, for example, the underlying base body by means of suitable holes or the like can offer a cooling fluid coupling to a suitable fluid source.
  • the present invention again provides as a further variant to combine both CVD processes, such as in the way that an under Medium temperature (MT) applied to the sintering tool MT coating a so-called cover layer is applied, which, at temperatures of at least 1000 ° C, additional hardness properties allows and particularly preferably compounds such as TiO, AI2O3 or TiBN use to produce this outermost surface can.
  • MT Medium temperature
  • cover layer is applied, which, at temperatures of at least 1000 ° C, additional hardness properties allows and particularly preferably compounds such as TiO, AI2O3 or TiBN use to produce this outermost surface can.
  • individual of these CVD layers alternatively all CVD layers, can be doped in an otherwise known manner by means of suitably added elements;
  • An example of such a doping element that is particularly favorable in the present case is, for example, boron (B) or chromium (Cr).
  • Inertleitersfluidkanal with almost arbitrarily shapable, in particular variable inner contour is formed or aligned so that in these (suitably from external) zuertrockendes Inertmaschinesfluid, typically nitrogen, is directed to an outlet of the pressure channel and accordingly the inerting then
  • zuertrockendes Inertretesfluid typically nitrogen
  • compressed material emerging from the extrusion process can protect it against oxidation and other undesired influences in the sense of an inert gas operation.
  • the present invention makes it possible in a geometrically surprisingly flexible manner to realize an extrusion tool having a cooling channel structure which can be formed or formed in an almost arbitrary manner inside the tool body, which permits, in particular, tracking or bringing the cooling fluid near the surface in extrusion operation, so that, by improved cooling , significantly improved speed and thus efficiency properties of the extrusion operation are possible.
  • a cooling channel structure which can be formed or formed in an almost arbitrary manner inside the tool body, which permits, in particular, tracking or bringing the cooling fluid near the surface in extrusion operation, so that, by improved cooling , significantly improved speed and thus efficiency properties of the extrusion operation are possible.
  • Fig. 1 is a longitudinal sectional view through a two-part
  • the two-part tool shown in FIG. 1 and realized as a result of the manufacturing method according to the invention consists of a mandrel part 10 and a die plate 12 provided above it; Both tool parts are largely formed around a central axis of symmetry 14 around rotationally symmetrical.
  • ductile and suitably preheated aluminum extruded material chamber sections 17 and 19 press channels of the tool to an exit region 21, to which the (here profilformig designed) workpiece as a result of the extrusion process exit;
  • the feeding and pressing direction is from bottom to top.
  • FIG. 1 additionally shows cooling channels formed in the mandrel part 10 or in the die plate 12; in the case of the mandrel member, it is a channel extending in a cross-sectional and inverted U-shape from a coolant inlet 16 to a coolant outlet 18 formed, as will be explained in more detail below, by a fusing laser process in manufacturing the tool substrate body of FIG Dornteil 10 of a powdery recyclable material.
  • the cooling channel provided there has an inflow channel 26 or outflow channel 28 extending radially to the central axis 14.
  • the annular channel 24 in the mandrel part which is equally expanded by the U-shaped cooling channel fed, is also shown here in the right-hand area with a narrowing to the actual channel shape.
  • the complex cooling structure thus constructed is made possible by manufacturing both the mandrel part 10 and the die plate 12 by a method of selective laser melting (SLM), in which, in each case in layers with a layer thickness between typically 10 ⁇ and 150 ⁇ , in particular between 30 ⁇ and 50 ⁇ applied, metal powder was melted selectively and in an otherwise known manner under the action of lasers and thus connected at the relevant points to produce a solid.
  • SLM selective laser melting
  • Fig. 1 shown complex tool set, which, with otherwise large and dimensionally proportional representation of Fig. 1, including the widths of the channels, the cylindrical Outer diameter of the tool assembly shown in Fig. 1 is 100mm.
  • the extruded material contact surfaces, namely in particular the inner (22) and outer surface 20 of the press channel 19, by grinding to a roughness of 2 ⁇ Rmax (value of the largest single roughness, DIN EN ISO 4287) surface treated.
  • an (otherwise known) CVD coating was carried out at medium temperature, reference being made in this regard to the disclosure of the Applicant's EP 2 558 614 B1 (which in this respect and in particular with regard to the CVD coating as belonging to the invention to be included in the present disclosure).
  • the arrangement can receive a supplementary heat treatment, for example in the form of stress relief annealing and / or hardening and / or heat aging.
  • this cooling channel widens from W1 through W2 to W3 (ie W1 ⁇ W2 ⁇ W3), so assuming a constant conveying speed in 16 entering cooling fluids (this is typically at a temperature of -180 ° C to - 200 ° C introduced liquid nitrogen ) in the middle cooling channel region of the width W3 or the annular channel 24 of the width W connected thereto and running annularly around the axis 14, the flow velocity is the lowest.
  • W3>W4> W5 insofar as considering the fact that fluid flowing in the direction of the outlet 18 has been heated against incoming fluid, W4> W2.
  • W24 For a width W24 of the annular channel 24, W24> W3.
  • W6 is greater than a discharge-side width W7.
  • an inerting fluid channel 23 is formed in the die plate 12, directed to an outlet of the press channel 19, an inerting fluid channel 23 is formed;
  • this inertizing fluid channel makes it possible to bring inertizing fluid (for example nitrogen) brought in externally in the manner of an inert gas onto the outlet-side region of the pressure channel, so that the intended protective effect of the pressed material exiting there during operation can take place.
  • inertizing fluid for example nitrogen
  • the heavy wear on the channel walls 20, 22 exposed CVD coating proved surprisingly resistant and durable;
  • the (optionally surface-treated, so) SLM surface is particularly favorable and adhesive (at the same time elastic and thus durable) for applying and interacting with the CVD coating is suitable.
  • the present invention is not limited to the described embodiment. Rather, the present invention is suitable for almost any production near-contour cooling channels in extrusion dies by beneficial properties of a complex channel management synergistically cooperate with excellent and in particular for a favorable adhesion, taking advantage of the inventive method for producing the tool of powdery metal starting material (a CVD surface coating) positive coating properties just for the extrusion of ductile metal material.
  • a complex channel management synergistically cooperate with excellent and in particular for a favorable adhesion

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Abstract

The invention relates to a method for producing an extrusion die, in particular an extrusion die for the extrusion processing of a metallic extrusion material, in particular comprising aluminium and/or an Al alloy, wherein the method comprises - building up additively, in particular layer by layer, a tool substrate body (10; 12) from a powdered, at least partly metallic material by introducing laser energy that at least partially melts the material, in particular by an SLM, EBM and/or LBM method; - during the additive buildup, forming a cooling channel (16, 18; 26, 28) intended for conducting and guiding the flow of an extrusion-die cooling fluid through the die substrate body; - building up an extrusion-channel contact surface (20; 22) intended for interacting with the ductile extrusion material during an extrusion operation, on the additively built-up die substrate body and above and/or alongside the cooling channel such that at least one portion of the cooling channel in the die substrate body runs parallel or at a predetermined angle to a direction of extent of the contact surface and/or a portion of the cooling channel in the substrate body follows a contour or a contour profile of the contact surface; and - carrying out a CVD coating process for depositing a C- and N -containing coating on the extrusion-channel contact surface.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Strangpresswerkzeugs  Method for producing an extrusion tool
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Strangpresswerkzeugs, wobei ein derartiges Strangpresswerkzeug insbesondere für die Strangpressverarbeitung eines Aluminium und/oder eine Aluminiumlegierung aufweisenden Strangpressmaterials vorgesehen und geeignet ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein mehrteiliges Strangpresswerkzeug und eine Verwendung eines gattungsgemäßen Strangpresswerkzeugs. The present invention relates to a method for producing an extrusion die, wherein such an extrusion die is provided and suitable in particular for the extrusion processing of an aluminum and / or aluminum alloy-containing extrusion material. Furthermore, the present invention relates to a multi-part extrusion die and a use of a generic extrusion die.
Strangpresswerkzeuge, insbesondere für die Verarbeitung von aluminiumhaltigen Strangpressmaterialien, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. So offenbart etwa die EP 1 01 1 885 B1 der Anmelderin ein Verfahren zur Herstellung eines Strangpresswerkzeugs, bei welchem ein aus einem geeigneten Warmarbeitsstahl üblicherweise spanend hergestellter Werkzeugkörper dann mit einer die Abrasionseigenschaften gegenüber dem Strangpressmaterial im Strangpressbetrieb verbessernden Beschichtung versehen wird. Generell erfordern die besonderen Umstände der Strangpresstechnologie, insbesondere von metallischen Strangpresswerkstoffen, nämlich ein kontinuierliches, vergleichsweise langsames Entlangfließen des duktilen Strangpressmetalls an der (stationären) Werkzeugoberfläche unter hohem Druck und bei hoher Temperatur besondere Eigenschaften des Werkzeugs im Hinblick auf Verschleißfestigkeit, gleichzeitig jedoch auch Elastizität, Fähigkeit und Nachgiebigkeit des verwendeten Werkzeugs, wobei insbesondere hohe Prozesstemperaturen, typischerweise zwischen ca. 450°C und 630°C beim Strangpressen, zusätzliche Anforderungen die Anlassbeständigkeit und die Dauerwarmfestigkeit der eingesetzten Metalle für die Werkzeuge stellen. Die in der EP 1 01 1 885 B1 der Anmeldehn offenbarte Technologie zur Beschichtung eines Strangpresswerkzeugs mit einer bei hohen Temperaturen (typischerweise oberhalb von 1000°C) abgeschiedenen Beschichtungen führt gerade unter Verschleißgesichtspunkten zu guten Schichteigenschaften des Werkzeugs. Allerdings sorgen derartige hohe Beschichtungstemperaturen häufig auch dafür, dass die als Werkzeugsubstrat eingesetzten Warmarbeitsstähle überhitzen, mit nachteiligen Wirkungen im Hinblick auf Versprödung, Grobkornbildung, Korngrenzenbelegung und dgl. zähigkeitsmindernden Folgen, was angesichts der obigen Erfordernisse an ein ideales Strangpresswerkzeug - harte Beschichtung bei gleichzeitig flexiblem Metallsubstrat - potentiell nachteilig ist. Dies führt dann wiederum zu relativ schnellem Verschleiß von derartigen beschichteten Werkzeugen. Hinzu kommt das Problem, dass im Pressbetrieb die erreichbare Pressgeschwindigkeit faktisch begrenzt ist durch die dadurch bewirkte Erwärmung des Werkzeugs; diese führt zur Verminderung der Substratfestigkeit, damit verbunden ist eine Verschlechterung der Haftung der Beschichtung. Ferner erfolgt nachteilig eine Verschlechterung der Oberflächenqualität des Strangpressprodukts durch die diskutierte Temperaturproblematik. Extrusion tools, especially for the processing of aluminum-containing extrusion materials, are well known in the art. For example, EP 1 01 1 885 B1 of the applicant discloses a method for producing an extrusion tool, in which a tool body usually produced by machining from a suitable hot-work steel is then provided with a coating which improves the abrasion properties in relation to the extruded material in the extrusion operation. In general, the special circumstances of the extrusion technology, in particular of metallic extruded materials, namely a continuous, comparatively slow flow of the ductile extruded metal on the (stationary) tool surface under high pressure and at high temperature, require special properties of the tool with regard to wear resistance, but at the same time also elasticity. Ability and compliance of the tool used, in particular, high process temperatures, typically between about 450 ° C and 630 ° C during extrusion, additional requirements, the tempering resistance and the Dauerwarmfestigkeit the metals used for the tools. The technology disclosed in EP 1 01 1 885 B1 of the patent application for coating an extrusion die with coatings deposited at high temperatures (typically above 1000 ° C.) leads to good coating properties of the tool, especially from a wear point of view. However, such high coating temperatures often also cause the hot work tool steels used to overheat, with adverse effects in terms of embrittlement, coarse grain formation, grain boundary occupation and the like to reduce toughness consequences, which in view of the above requirements of an ideal extrusion tool - hard coating at the same time flexible metal substrate - is potentially detrimental. This in turn leads to relatively rapid wear of such coated tools. In addition, there is the problem that in pressing operation, the achievable pressing speed is limited in fact by the resulting heating of the tool; this leads to the reduction of the substrate strength, associated with a deterioration of the adhesion of the coating. Furthermore, there is a disadvantageous deterioration of the surface quality of the extruded product due to the discussed temperature problem.
Die EP 2 558 614 B1 der Anmelderin beschreibt in Form einer sogenannten Mitteltemperatur-(MT-)Beschichtung einen Weg, wie die (CVD-)Beschichtung bei Temperaturen unterhalb von ca. 950°C aufgebracht werden kann, mit deutlich günstigeren Eigenschaften im Hinblick auf Zähigkeit und Verschleißfestigkeit. Allerdings besitzen derartige Strangpresswerkzeuge nach wie vor das Problem, dass eine nutzbare Strangpress- bzw. Vorschubgeschwindigkeit im Strangpressbetrieb begrenzt ist und insbesondere ein Betrieb oberhalb eines Schwellwerts zu einer Überhitzung des Strangpresswerkzeugs führt, wiederum dann mit nachteiligen Auswirkungen auf die Lebensdauer und die Verschleißeigenschaften sowie die Oberflächenqualität des so hergestellten Strangpresswerkzeugs bzw. des Strangpressprodukts im Pressbetrieb. EP 2 558 614 B1 of the applicant describes in the form of a so-called medium temperature (MT) coating a way in which the (CVD) coating can be applied at temperatures below about 950 ° C., with significantly more favorable properties with regard to Toughness and wear resistance. However, such extruding tools still have the problem that a usable extrusion or feed rate is limited in the extrusion operation and in particular an operation above a threshold leads to overheating of the extrusion die, again with adverse effects on the life and wear characteristics and the surface quality so produced extrusion tool or the extruded product in the press operation.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines (beschichteten) Strangpresswerkzeugs, insbesondere Strangpresswerkzeug zur Strangpressverarbeitung von insbesondere Aluminium aufweisenden Strangpressmaterials, zu schaffen, welches zur Realisierung eines Strangpresswerkzeugs führt, das bei verbesserten (erhöhten) Strangpress- und Vorschubgeschwindigkeiten des zu verarbeitenden Strangpressmaterials betrieben werden kann, ohne dass negative Wärmeeffekte auftreten, so dass insbesondere die Effizienz von Strangpressvorgängen und damit im Ergebnis auch die Kostensituation eines derartigen Strangpressvorgangs verbessert werden kann. Die Aufgabe wird durch das Verfahren zum Herstellen eines Strangpresswerkzeugs mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Zusätzlich Schutz im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird beansprucht für ein Verfahren zum Herstellen eines Strangpresswerkzeugs nach dem unabhängigen Patentanspruch 14 sowie durch die erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte, insbesondere mehrteilige Strangpresswerkzeuge sowie eine Verwendung eines erfindungsgemäß hergestellten Strangpresswerkzeugs zur Verarbeitung eines Aluminium und/oder eine Aluminiumlegierung aufweisenden Strangpressmaterials. Auch in einer Realisierung als zwei- oder mehrteiliges Strangpresswerkzeug, etwa bevorzugt aufweisend ein Dornteil und ein Matrizenteil, von denen mindestens eines dieser Teile, bevorzugt beide Teile, durch das erfindungsgemäße Verfahren realisiert sind, lassen sich die Vorteile der Erfindung realisieren. The object of the present invention is therefore to provide a method for producing a (coated) extrusion die, in particular extrusion die for extrusion processing of extruded aluminum, in particular, which leads to the realization of an extrusion die, which at improved (increased) extrusion and feed speeds of processing extruded material can be operated without negative heat effects occur, so that in particular the efficiency of extrusion processes and thus the cost situation of such an extrusion process can be improved. The object is achieved by the method for producing an extrusion die having the features of the main claim; advantageous developments of the invention are described in the subclaims. Additional protection in the context of the present invention is claimed for a method for producing an extrusion tool according to independent claim 14 and by the inventive method, in particular multi-part extrusion tools and a use of an extrusion tool according to the invention for processing an aluminum and / or aluminum alloy having extrusion material. Even in a realization as a two-part or multi-part extrusion die, preferably having a mandrel part and a die part, of which at least one of these parts, preferably both parts, are realized by the method according to the invention, the advantages of the invention can be realized.
Die vorliegende Erfindung beschreitet zum Herstellen des (beschichteten) Strangpresswerkzeugs und damit zum Erreichen verbesserter Wärme- bzw. Temperatureigenschaften eines damit realisierten Werkzeugs im Betrieb den Weg, den Werkzeug-Substratkörper mit einem eingebetteten Kühlkanal zu versehen, durch welchen dann, mittels geeigneter Zu- bzw. Ableitungen, Strangpresswerkzeug-Kühlfluid (z.B. ein Gas, typischerweise N2, auch flüssig, alternativ eine kohlenwasserstoff- oder wasserhaltige Flüssigkeit) geleitet werden kann. The present invention proceeds to produce the (coated) extrusion die and thus to achieve improved heat transfer. In operation or temperature characteristics of a realized tool in operation the way to provide the tool substrate body with an embedded cooling channel through which then, by means of suitable supply and discharge lines, extrusion die cooling fluid (eg a gas, typically N2, also liquid, alternatively a hydrocarbon or water-containing liquid) can be passed.
Da mit konventionellen, typischerweise spanenden Fertigungsverfahren zum Herstellen des Werkzeug-Substratkörpers derartige Kühlkanäle nicht oder nur mit hohem Aufwand fertigbar sind (und, etwa bei einer Bohrungsstruktur, nur gewisse einfache Konturen realisierbar wären) beschreibt die vorliegende Erfindung einen anderen Weg, nämlich das additive, bevorzugt schichtweise Aufbauen des Werkzeug-Substratkörpers aus einem pulvrigen Werkstoff, welcher zumindest anteilig metallisch ist. In der Art eines Laser- Sinterprozesses erfolgt dieses Aufbauen durch schichtweises Auftragen des pulvrigen Werkstoffs und jeweiliges nachfolgendes und zumindest teilweises Aufschmelzen, so dass dann durch ein mehrfaches Durchführen dieser Abfolge der Körper schichtweise aufgebaut ist, seine Endform erreicht und auch die hinreichende mechanische und thermische Stabilität für den beabsichtigten Einsatz als Strangpresswerkzeug aufweist. Since with conventional, typically machining production methods for producing the tool substrate body such cooling channels are not or only with great effort manufacturable (and, about a bore structure, only certain simple contours could be realized), the present invention describes another way, namely the additive, preferably stratified building the tool substrate body of a powdery material which is at least proportionally metallic. In the manner of a laser sintering process, this buildup is carried out by layer-wise application of the powdery material and respective subsequent and at least partial melting, so that then constructed by a multiple implementation of this sequence, the body in layers, reaches its final shape and also the sufficient mechanical and thermal stability for the intended use as an extrusion tool.
Diese Fertigungstechnologie, welche als solche etwa in Form von sogenannten SLM-(Selective Laser Melting = selektives Laser- Schmelzen), EMB-(Electron Beam Melting = Elektronenstrahl-Schmelzen) oder LBM-(Layer Metal Deposition = Metallschichtablagerung)Verfahren bekannt ist, ermöglicht es dann, während des Schichtaufbaus nahezu beliebige Kühlstrukturen zur Realisierung des Kühlkanals einzuformen bzw. einzubetten, wobei dann mit dem Fertigstellen des Werkzeug- Substratkörpers üblicherweise (mindestens) eine Kontaktfläche entsteht, welche dann im Strangpressbetrieb des fertiggestellten Werkzeugs eine Wand des Presskanals ausbildet, also desjenigen Durchlasses, durch welchen der duktile Strangpresswerkstoff während des Strangpressvorgangs fließt. This production technology, which is known as such in the form of so-called SLM (Selective Laser Melting), EMB (Electron Beam Melting) or LBM (Layer Metal Deposition) methods, is possible it then, during the layer structure formulate or embed almost any cooling structures for the realization of the cooling channel, then with the completion of the tool substrate body usually (at least) creates a contact surface, which then forms a wall of the press channel in the extrusion operation of the finished tool, ie the one Passage, through which the ductile extrusion material flows during the extrusion process.
Diese Vorgehensweise führt dann erfindungsgemäß vorteilhaft nicht nur dazu, dass ein Strangpresswerkzeug mit nahezu beliebiger, im Inneren des Werkzeug körpers (Substratkörpers) ausgebildeter Kühlkanal-Kontur realisiert werden kann, auch ermöglicht es die vorliegende Erfindung, diesen Verlauf des Kühlkanals im Körperinneren konturnah (und damit hochgradig kühlungswirksam) an die Kontaktfläche heranzuführen, im günstigen Fall einen Verlauf bzw. einer Kontur dieser Kontaktfläche folgen zu lassen bzw., bei geradem Flächenverlauf, hierzu parallel zu verlaufen, so dass praktisch entlang eines Verlaufs der Presskanal-Kontaktfläche eine im Werkzeuginneren verlaufende Kühlkanalstruktur eine günstige Wärmeabfuhr gewährleistet. Damit wird dann insbesondere, besonders positiv für eine hohe Oberflächengüte des herzustellenden Strangpressguts, eine signifikante niedrigere Werkzeugtemperatur relativ zum duktilen Strangpresswerkzeug realisiert, so dass, zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe, das Potential für eine signifikante Erhöhung der Strangpressgeschwindigkeit und damit des Verarbeitungsvolumens bei zumindest gleichbleibender Qualität und/oder positivem Einfluss auf die Oberflächenqualität besteht. Zudem bietet die vorliegende Erfindung mit den beschriebenen Wirkungen der abgesenkten Werkzeugtemperatur den Vorteil, dass, etwa im Hinblick auf Geometrie und Konstruktion eines Strangpresswerkzeugs, die Presskanäle optimiert werden und vorteilhaft etwa insbesondere auch im Hinblick auf eine Presskanallänge angepasst bzw. modifiziert werden können. Dies wiederum bringt dann den Vorteil potentiell reduzierter Reibung mit dem duktilen Strangpressmaterial im Strangpressbetrieb, mit Potential zusätzlicher Temperaturabsenkung. This approach then according to the invention advantageously not only to an extrusion tool with almost any, inside the tool body (substrate body) trained cooling channel contour can be realized, also allows the present invention, this course of the cooling channel in the body konturnah (and thus highly effective for cooling) to the contact surface, in the favorable case to follow a course or a contour of this contact surface or, for a straight surface course, parallel thereto, so that virtually along a course of the press channel contact surface extending inside the tool cooling channel structure a ensures favorable heat dissipation. In this way, a significant lower mold temperature relative to the ductile extrusion tool is realized in particular, particularly positive for a high surface quality of the extruded product, so that, for solving the problem underlying the invention, the potential for a significant increase in the extrusion speed and thus the processing volume at at least constant quality and / or positive influence on surface quality. In addition, the present invention with the described effects of lowered tool temperature has the advantage that, for example in terms of geometry and design of an extrusion die, the press channels are optimized and can be advantageously adapted or modified in particular with regard to a Presskanallänge. This in turn brings the advantage of potentially reduced friction with the ductile extrusion material in extrusion mode, with the potential for additional temperature reduction.
Im Rahmen der Erfindung ist die Presskanal-Kontaktfläche mit einer CVD- Beschichtung versehen, welche, Kohlenstoff und Stickstoff aufweisend, durch Abscheiden entsprechend geeigneter Reaktionsgase beim CVD- Prozess gebildet ist; insbesondere bewirkt die Erfindung auch, dass eine derartige CVD-Beschichtung günstig am bzw. auf dem erfindungsgemäß aus dem pulvrigen Werkstoff hergestellten Werkzeug-Substratkörper haftet. In the context of the invention, the press channel contact surface is provided with a CVD coating, which, comprising carbon and nitrogen, formed by deposition of appropriate reaction gases in the CVD process; In particular, the invention also causes such a CVD coating to adhere favorably to or on the tool substrate body produced according to the invention from the powdery material.
Dabei hat es sich als vorteilhaft und günstig im Rahmen der Erfindung herausgestellt, den erfindungsgemäß additiv bzw. schichtweise durch das Aufschmelzen und Verfestigen des pulvrigen Werkstoffs hergestellten Werkzeug-Substratkörper zumindest auf seiner Presskanal-Kontaktfläche mit der CVD-Beschichtung zu versehen (weiterbildend auch auf Bereichen des Kühlkanals; hier erweist sich insbesondere die Eigenschaft eines CVD-Beschichtungsverfahrens als vorteilhaft, in schmale Kanäle tief eindringen zu können - bekannt ist etwa das typische 10:1 -Verhältnis einer Eindringtiefe bezogen auf eine Öffnungsweite der betreffenden Öffnung. Die Verschleißeigenschaften des Kühlkanals werden entsprechend verbessert. Auch bewirkt eine auf einen Einlass- bzw. Auslassbereich des Kühlkanals konzentrierte CVD-Kühlkanalbeschichtung die Möglichkeit, den Wärmetransfer vom Substratmaterial zum Kühlmedium zu beeinflussen und damit - begrenzt - eine Wärmeisolationswirkung der CVD-Beschichtung zu nutzen); erfindungsgemäß vorteilhaft weist der Sinterkörper günstige Zähigkeitsund Elastizitätseigenschaften für die vorgesehene Aufgabe als Strangpresswerkzeug auf, und der erfindungsgemäße CVD- Beschichtungsprozess verschlechtert nicht etwa diese Materialeigenschaften, vielmehr entsteht durch das CVD-Abscheiden der Beschichtung auf dem Sinterkörper eine feste, harte und gleichermaßen zähe Verbindung, welche insbesondere im Hinblick auf Verschleißfestigkeit und potentielle Standzeit des erfindungsgemäß hergestellten und beschichteten Werkzeugs herausragende Eigenschaften verspricht. Dabei ist es erfindungsgemäß weiterbildend nicht notwendig, dass die CVD-Beschichtung auf einer unbehandelten und insbesondere unmittelbar als Ergebnis des Laser-Aufschmelzens entstandenen Oberfläche des Werkzeug-Substratkörpers aufgebracht wird. Vielmehr ist es weiterbildend bevorzugt, eine derartige, am Ende des additiven, schichtweisen Aufbauens des Substratkörpers entstehende Außenfläche, insbesondere die Presskanal-Kontaktfläche, vor dem nachfolgenden Aufbringen der CVD-Beschichtung durch Fräsen, Erodieren, Schleifen oder dergleichen Nachbearbeitungsschritte in eine geeignete Oberflächenausgestaltung zu verbringen, welche nicht nur eine Fein-Konturierung und Vorbestimmung gewünschter Rauhigkeit dieser Fläche(n) ermöglicht, sondern gleichermaßen günstige Haft- und Schnittstellenbedingungen für die CVD- Beschichtung anbietet. Besonders bevorzugt ist es, im Rahmen bevorzugter Weiterbildungen der Erfindung den (kürzesten) Abstand des Kühlkanals zur Kontaktfläche so zu bemessen bzw. auszubilden, dass dieser im Verhältnis und bezogen auf einen lokalen (d.h. zugeordneten bzw. geometrisch entsprechenden) Kühlkanal-Innendurchmesser und/oder eine maximale lokale Kühlkanal- Innenweite, < 1 ,5 beträgt. Bevorzugt ist das Verhältnis sogar < 1 , weiter bevorzugt < 0,5, so dass, gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform, der Kühlkanal im Körperinneren entsprechend nah an die Presskanal- Kontaktfläche herangebildet werden kann. Insbesondere im Hinblick auf eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, den Kühlkanal entlang seiner Erstreckung mit veränderlichem Innendurchmesser bzw. mit veränderlicher Innenweite auszugestalten, würde für diese Verhältnisse gelten, dass, bezogen auf einen korrespondierenden Abschnitt der Kontaktfläche einerseits und des Kühlkanals andererseits, jeweilige maximale Innendurchmesser bzw. maximale Innenweiten die angegebenen Verhältniswerte bedeuten, wobei hier dann als kürzester Abstand derjenige Abstand zu verstehen ist, welcher von einem zur Kontaktfläche weisenden Wandabschnitt des Kühlkanals bemessen ist. It has been found to be advantageous and advantageous in the context of the invention to provide the inventively additive or layered by the melting and solidification of the powdery material tool substrate body at least on its press channel contact surface with the CVD coating (further education also on areas Here, in particular, the property of a CVD coating method proves to be advantageous to be able to penetrate narrow channels deep - known is the typical 10: 1 ratio of a penetration depth based on an opening width of the respective opening Also, a CVD cooling channel coating concentrated on an inlet or outlet region of the cooling channel effects the possibility of influencing the heat transfer from the substrate material to the cooling medium and thus - limited - a thermal insulation effect of the CVD coating to use); According to the invention advantageously has the sintered body favorable toughness and elasticity properties for the intended task as an extrusion die, and the CVD coating process according to the invention does not deteriorate these material properties, but rather by the CVD deposition of the coating on the sintered body, a solid, hard and equally tough compound, which especially with regard to wear resistance and potential lifetime of the inventively prepared and coated tool promises outstanding properties. According to the invention, it is not necessary for the CVD coating to be applied to an untreated surface of the tool substrate body, which is produced in particular directly as a result of the laser reflow. Rather, it is further preferred to spend such, at the end of the additive, layered structure of the substrate body resulting outer surface, in particular the pressing channel contact surface, before the subsequent application of the CVD coating by milling, eroding, grinding or the like post-processing steps in a suitable surface design which not only allows fine contouring and predetermination of the desired roughness of this surface (s), but also offers favorable adhesion and interface conditions for the CVD coating. It is particularly preferred in the context of preferred developments of the invention to dimension or form the (shortest) distance of the cooling channel to the contact surface such that it is in relation to and related to a local (ie associated or geometrically corresponding) cooling channel inner diameter and / or a maximum local internal cooling channel width, <1, 5. Preferably, the ratio is even <1, more preferably <0.5, so that, according to this preferred embodiment, the cooling channel in the interior of the body can be formed according to close to the pressing channel contact surface. In particular, with regard to an advantageous development of the invention, the cooling channel along its extension with variable inner diameter or variable inner width to design, would apply to these conditions that, based on a corresponding portion of the contact surface on the one hand and the cooling channel on the other hand, respective maximum inner diameter or maximum inner widths mean the given ratios, in which case the shortest distance is to be understood as the distance which is dimensioned by a facing the contact surface wall portion of the cooling channel.
Während es zwar im Rahmen der Erfindung günstig ist, eine zumindest abschnittsweise hohlzylindrische (und, in Bereichen einer Durchmesserveränderung, eine z. B. konusartige) Innenkontur auszubilden, können gleichwohl Varianten der Erfindung vorsehen, diese Querschnittskontur im Hinblick auf Querschnittsformen zu variieren, welche nicht kreisförmig, sondern etwa oval oder auf andere Weise abschnittsweise kreisbogenförmig und/oder vieleckig sind, ergänzend potentiell auch gerade, plane Abschnitte in der Querschnittskontur aufweisen, sodass insoweit wiederum, insbesondere entsprechend der jeweiligen Anforderungen im Kühlbereich, insbesondere einen optimierten Wärmeübergangskoeffizienten, geeignete Anpassungen möglich sind. Dies schließt auch die Möglichkeit ein, im Hinblick auf geometrische Erfordernisse eines herzustellenden Produkts, und dort insbesondere dick- und dünnwandige Abschnitte, die jeweiligen Kühlkanalabschnitte bedarfsgerecht zu kühlen. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es zudem vorteilhaft, zur Realisierung konstanter Kühl- bzw. Temperaturbedingungen an der Kontaktfläche den Innendurchmesser bzw. die Innenweite des Kühlkanals abschnittsweise so auszugestalten, dass diese Maße in einem inversen Verhältnis zum Abstand zur Kontaktfläche stehen, mit anderen Worten, ein (relativ) größerer Abstand des Kühlkanals kann im Hinblick auf homogene Kühlbedingungen durch einen entsprechend größer aufgeweiteten Kühlkanal ausgeglichen werden und umgekehrt, wobei zusätzlich auch derartige Durchmesservariationen nicht etwa stufenweise erfolgen müssen, sondern auch graduell (und hier auch nicht notwendigerweise linear-graduell) erfolgen können. Dabei ist es auch von der Erfindung umfasst, vorteilhaft weiterbildend und in Ergänzung der vorbeschriebenen Weiterbildungen, auch alternativ zu diesen, eine Aufweitung bzw. eine Verringerung eines Querschnitts bzw. eines Durchmessers des Kühlkanals so auszugestalten, dass entsprechend einer Erwärmung des Kühlfluids beim Hindurchfließen durch den Kühlkanal (welcher insoweit einen Kühlpfad ausbildet) durch Durchmesservariation eine Einwirkzeit des Kühlfluids verändert wird. Beispielsweise wird üblicherweise entlang des Kühlpfades von einem eintrittsseitigen Ende in den Kühlkanal (Kühlfluideinlass) in Richtung auf ein austrittsseitiges Ende des Kühlkanals (Kühlfluidauslass) das Kühlfluid kontinuierlich erwärmt, sodass, bei konstantem Querschnitt des Kühlkanals, eine Wärmeabfuhr im Werkzeug gegen Ende dieses Kühlpfades geringer wäre als beim Anfang. Kompensieren ließe sich dieser Effekt (insoweit zum Bewirken einer entlang des Kühlpfades homogenen oder vergleichmäßigten Kühlwirkung) dadurch, dass etwa entlang des Kühlpfades eine Aufweitung des wirksamen Querschnitts bzw. Durchmessers des Kühlkanals vorgesehen ist, mit der Wirkung, dass im Verlauf des Kühlpfades sich eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids entsprechend der Aufweitung (graduell) verringert, in Verbindung mit einem erhöhten lokalen (Kühl-Flüssigkeits-)Volumen. Dies führt dann wiederum dazu, dass, trotz relativ erhöhter lokaler Fluidtemperatur, eine insbesondere gleichbleibende, konstante Kühlwirkung entlang des Kühlpfades sichergestellt werden kann. While it is favorable in the context of the invention to form an at least partially hollow cylindrical (and, in regions of a change in diameter, eg cone-shaped) inner contour, variants of the invention can nevertheless provide for varying this cross-sectional contour with regard to cross-sectional shapes which are not circular, but approximately oval or otherwise sections are circular arc and / or polygonal, in addition potentially also have straight, planar sections in the cross-sectional contour, so in turn so far, in particular according to the respective requirements in the cooling area, in particular an optimized heat transfer coefficient, suitable adjustments are possible , This also includes the possibility of cooling the respective cooling channel sections as required with regard to geometric requirements of a product to be produced, and in particular thick and thin-walled sections there. In the context of a preferred embodiment of the invention, it is also advantageous for the realization of constant cooling or temperature conditions at the contact surface, the inner diameter or the inner width of the cooling channel sections so that these dimensions are in inverse proportion to the distance to the contact surface, with others Words, a (relatively) larger distance of the cooling channel can be compensated in terms of homogeneous cooling conditions by a correspondingly widened cooling channel and vice versa, in addition also such diameter variations do not have to be made gradually, but also gradually (and not necessarily linear-gradual ). It is also encompassed by the invention, advantageously further education and in addition to the above developments, also as an alternative to this, an expansion or a reduction of a cross section or a diameter of the cooling channel in such a way that corresponding to a heating of the cooling fluid during passage through the Cooling channel (which forms a cooling path so far) is changed by diameter variation an exposure time of the cooling fluid. For example, the cooling fluid is usually continuously heated along the cooling path from an inlet-side end into the cooling channel (cooling fluid inlet) in the direction of an exit-side end of the cooling channel (cooling fluid outlet), so that, given a constant cross-section of the cooling channel, heat dissipation in the tool towards the end of this cooling path would be lower as at the beginning. This effect could be compensated for (to the extent of effecting a cooling effect which is homogeneous or uniform along the cooling path) by widening the effective cross-section or diameter of the cooling channel approximately along the cooling path, with the effect that a flow velocity develops in the course of the cooling path the cooling fluid corresponding to the expansion (gradually) reduced, in conjunction with an increased local (cooling liquid) volume. This then in turn means that, despite relatively elevated local fluid temperature, a particularly constant, constant cooling effect along the cooling path can be ensured.
Im Rahmen bevorzugter Weiterbildungen der Erfindung liegt es zudem, im Kühlkanal Kühlfluidbarrieren und/oder Kühlfluidstaustellen vorzusehen, mit dem Zweck, punktuell den Fluss des Kühlfluids zu verlangsamen, Verwirbelungen oder andere Strömungseffekte zu erzeugen, sodass dann wiederum an diesen Stellen besondere Einwirkungs- und Wärmeabfuhrmöglichkeiten im Werkzeug bestehen. Besonders geeignet lassen sich derartige Stau- bzw. Barriereneffekte durch lokale bzw. punktuelle Einengungen, Einschnürungen oder dergleichen Flussquerschnittsverringerungen im Kühlkanal durchführen. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es zudem nicht notwendig, den Werkzeug-Substratkörper vollständig (und ausschließlich) durch das schichtweise Aufbauen aus dem pulvrigen Werkstoff zu realisieren, vielmehr ist es auch von der Erfindung umfasst, einen (etwa traditionell durch spanende Verfahren aus einem insbesondere hochwarmfesten und/oder dauerwarmbeständigen Stahlmaterial hergestellten) Basiskörper zu verwenden, auf welchem dann, insbesondere in Richtung auf die Presskanal-Kontaktfläche, der pulvrige metallische Werkstoff durch den schmelzenden Laser-Energieeintrag aufgebracht wird, wobei dann in diesem aufgebrachten Schichtabschnitt der Kühlkanal in der erfindungsgemäßen Weise eingeformt ist, und wobei dann wiederum beispielsweise der unterliegende Basiskörper mittels geeigneter Bohrungen oder dergleichen eine Kühlfluid-Ankopplung zu einer geeigneten Fluidquelle anbieten kann. In the context of preferred developments of the invention, it is also to provide cooling fluid barriers and / or Kühlfluidstaustellen in the cooling channel, with the purpose of selectively slowing the flow of the cooling fluid to produce turbulence or other flow effects, so then turn special Einwirkungs- and heat dissipation possibilities in these places Consist tool. Such congestion or barrier effects can be carried out particularly suitably by local or punctual constrictions, constrictions or similar flow cross-section reductions in the cooling channel. According to a preferred embodiment of the invention, it is also not necessary to realize the tool substrate body completely (and exclusively) by the layered build up of the powdery material, but it is also encompassed by the invention, a (about traditionally by cutting method from a In particular, in the direction of the pressing channel contact surface, the powdery metallic material is applied by the melting laser energy input, then in this applied layer portion of the cooling channel in the inventive Way is formed, and then in turn, for example, the underlying base body by means of suitable holes or the like can offer a cooling fluid coupling to a suitable fluid source.
In der weiteren Ausgestaltung bevorzugter Ausführungsbeispiele, insbesondere der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen CVD- Beschichtung, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, sowohl eine MT-CVD- Beschichtung zu nutzen (also üblicherweise in einem Temperaturbereich zwischen ca. 700°C und ca. 950°C abgeschieden, zur weiteren Erläuterung und für Details ist auf die EP 2 558 614 B1 zu verweisen), als auch, alternativ, die Hochtemperatur-CVD-Beschichtung, wie sie prinzipiell bereits aus der EP 1 01 1 885 B1 bekannt ist und wiederum ebenfalls insoweit als zur Erfindung gehörig in die vorliegende Offenbarung einbezogen gelten soll, insbesondere im Hinblick auf verfahrensmäßige und chemische Details zur Realisierung einer derartigen CVD- Beschichtung (wie auch die beschriebene Mitteltemperatur-CVD- Beschichtung). In the further embodiment of preferred embodiments, in particular the embodiment of the CVD coating according to the invention, it has proved to be advantageous to use both an MT-CVD coating (ie usually in a temperature range between about 700 ° C and about 950 ° C. deposited, for further explanation and for details reference should be made to EP 2 558 614 B1), as well as, alternatively, the high-temperature CVD coating, as it is already known in principle from EP 1 01 1 885 B1 and again also insofar to be considered as belonging to the invention in the present disclosure, in particular with regard to procedural and chemical details for the realization of such a CVD coating (as well as the described medium temperature CVD coating).
Auch sieht die vorliegende Erfindung wiederum als weitere Variante vor, beide CVD-Prozesse zu kombinieren, etwa in der Art, dass auf eine unter Mitteltemperatur (MT) auf das Sinter-Werkzeug aufgebrachte MT- Beschichtung eine sogenannte Deckschicht aufgebracht wird, welche, üblicherweise bei Temperaturen von mindestens 1000°C, zusätzliche Härteeigenschaften ermöglicht und besonders bevorzugt Verbindungen wie TiO, AI2O3 bzw. TiBN zur Herstellung dieser äußersten Oberfläche nutzen kann. Ergänzend können einzelne dieser CVD-Schichten, alternativ alle CVD-Schichten, in ansonsten bekannter Weise durch geeignet hinzuzufügende Elemente dotiert werden; exemplarisch für ein derartiges, gerade im vorliegenden Fall günstiges Dotierungselement ist z.B. Bor(B) oder Chrom (Cr). Also, the present invention again provides as a further variant to combine both CVD processes, such as in the way that an under Medium temperature (MT) applied to the sintering tool MT coating a so-called cover layer is applied, which, at temperatures of at least 1000 ° C, additional hardness properties allows and particularly preferably compounds such as TiO, AI2O3 or TiBN use to produce this outermost surface can. In addition, individual of these CVD layers, alternatively all CVD layers, can be doped in an otherwise known manner by means of suitably added elements; An example of such a doping element that is particularly favorable in the present case is, for example, boron (B) or chromium (Cr).
Zusätzlich vorteilhaft und entsprechend weiterbildend von der Erfindung umfasst ist die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Herstellen des Werkzeug-Substratkörpers durch das additive Aufbauen mittels des pulvrigen Werkstoffs zusätzlich zu nutzen, um, neben dem erfindungsgemäßen Kühlkanal, in den Werkzeug-Substratkörper einen Inertisierungsfluidkanal einzuformen. Ein derartigerAdditionally advantageously and correspondingly further developing of the invention is the possibility of additionally using the inventive production of the tool substrate body by the additive construction by means of the powdery material in order to mold, in addition to the cooling channel according to the invention, in the tool substrate body an inerting fluid channel. Such a
Inertisierungsfluidkanal, entsprechend im Rahmen der Erfindung mit nahezu beliebig gestaltbarer, insbesondere auch variabler Innenkontur, ist so eingeformt bzw. ausgerichtet, dass in diesen (geeignet von extern) zuzuführendes Inertisierungsfluid, typischerweise Stickstoff, auf einen Auslass des Presskanals gerichtet ist und entsprechend das Inertisierungsfluid dann dort im Pressbetrieb austretendes Pressgut (Strangpressprodukt) in ansonsten bekannter Weise vor Oxidation und anderen unerwünschten Einflüssen im Sinne eines Schutzgasbetriebes schützen kann. Diese erfindungsgemäße Weiterbildung, indem nämlich auch ein derartiger Inertisierungsfluidkanal durch das erfindungsgemäße additive, schichtweise Aufbauen realisiert ist, gestattet damit vor allem auch solche (Inertisierungs-)Kanalkonfigurationen, welche mit herkömmlichen Methoden, etwa Bohrwerkzeugen, nicht möglich wären, sei es etwa im Hinblick vorzusehende Querschnittsvariationen und/oder Kurven- bzw. Winkelverläufe eines derartigen Kanals. Auch wenn ein derartiger Inertisierungsfluidkanal bevorzugt als Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, ist es gleichwohl auch alternativ von der Erfindung umfasst, anstelle des erfindungsgemäßen Kühlkanals lediglich durch das erfindungsgemäße Verfahren einen Inertisierungsfluidkanal zu realisieren, entsprechend dem unabhängigen Patentanspruch. Im Rahmen dieses Aspekts der Erfindung sind dann wiederum die in den Unteransprüchen zum Hauptanspruch vorgesehenen Weiterbildungen als gleichermaßen eine derartige unabhängige Lösung weiterbildend als zur Erfindung gehörig offenbart anzusehen. Inertisierungsfluidkanal, according to the invention with almost arbitrarily shapable, in particular variable inner contour is formed or aligned so that in these (suitably from external) zuertührendes Inertisierungsfluid, typically nitrogen, is directed to an outlet of the pressure channel and accordingly the inerting then In the otherwise known manner, compressed material emerging from the extrusion process (extruded product) can protect it against oxidation and other undesired influences in the sense of an inert gas operation. This further development according to the invention, in that such an inerting fluid channel is also realized by the additive layered construction according to the invention, thus makes it possible above all to provide such (inerting) channel configurations which would not be possible with conventional methods, such as drilling tools, be it in terms of the approximation Cross-sectional variations and / or curve or angle profiles of such a channel. Although such an inerting fluid channel is preferably provided as a further development of the invention, it is nevertheless also alternatively encompassed by the invention to realize an inerting fluid channel instead of the cooling channel according to the invention only by the method according to the invention, according to the independent patent claim. In the context of this aspect of the invention then turn provided for in the dependent claims to the main claims further developments as equally such an independent solution further education as belonging to the invention belonging to disclosed.
Im Ergebnis ermöglicht die vorliegende Erfindung in geometrisch überraschend flexibler Weise die Realisierung eines Strangpresswerkzeugs mit im Inneren des Werkzeugkörpers nahezu beliebig ein- bzw. ausformbarer Kühlkanalstruktur, welche insbesondere das Nachführen bzw. das oberflächennahe Heranbringen des Kühlfluids im Strangpressbetrieb gestattet, so dass, durch verbesserte Kühlung, signifikant verbesserte Geschwindigkeits- und damit Effizienzeigenschafen des Strangpressbetriebs ermöglicht sind. Dabei ist zwar die Verarbeitung eines Al-haltigen Strangpressmaterials mit dem erfindungsgemäß hergestellten Strangpresswerkzeug bevorzugt, gleichermaßen geeignet sind jedoch auch andere strangpresstaugliche Materialien, etwa Buntmetalle, alternativ sogar Kunststoffe. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Figuren; diese zeigen in: As a result, the present invention makes it possible in a geometrically surprisingly flexible manner to realize an extrusion tool having a cooling channel structure which can be formed or formed in an almost arbitrary manner inside the tool body, which permits, in particular, tracking or bringing the cooling fluid near the surface in extrusion operation, so that, by improved cooling , significantly improved speed and thus efficiency properties of the extrusion operation are possible. Although the processing of an Al-containing extruded material with the extrusion tool according to the invention is preferred, but equally suitable are other extruded materials, such as non-ferrous metals, alternatively even plastics. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and with reference to the figures; these show in:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch ein zweiteiliges Fig. 1 is a longitudinal sectional view through a two-part
Strangpresswerkzeug für eine Aluminiumlegierung als Extrusion tool for an aluminum alloy as
Strangpressmaterial, im montierten und prinzipiell betriebsfähigen Zustand und hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Extruded material, assembled and in principle operable condition and manufactured according to the inventive method according to a first embodiment.
Das in Fig. 1 gezeigte und als Ergebnis des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens realisierte zweiteilige Werkzeug besteht aus einem Dornteil 10 und einer darüber vorgesehenen Matrizenplatte 12; beide Werkzeugteile sind weitgehend um eine zentrische Symmetrieachse 14 herum rotationssymmetrisch ausgebildet. In ansonsten bekannter Weise tritt, in der Figurenebene der Fig. 1 von unten, duktiles und geeignet vorerwärmtes Aluminium-Strangpressmaterial über Kammerbereiche 17 und Presskanäle 19 des Werkzeugs bis zu einem Austrittsbereich 21 , an welchem das (hier profilformig ausgestaltete) Werkstück als Ergebnis des Strangpressprozesses austritt; mithin ist bei dem in Fig. 1 gezeigten Werkzeug die Zuführ- und Pressrichtung von unten nach oben. The two-part tool shown in FIG. 1 and realized as a result of the manufacturing method according to the invention consists of a mandrel part 10 and a die plate 12 provided above it; Both tool parts are largely formed around a central axis of symmetry 14 around rotationally symmetrical. In an otherwise known manner occurs in the plane of the figure 1 from below, ductile and suitably preheated aluminum extruded material chamber sections 17 and 19 press channels of the tool to an exit region 21, to which the (here profilformig designed) workpiece as a result of the extrusion process exit; Thus, in the tool shown in Fig. 1, the feeding and pressing direction is from bottom to top.
Die Figur 1 zeigt zusätzlich im Dornteil 10 bzw. in der Matrizenplatte 12 gebildete Kühlkanäle; im Fall des Dornteils ist es ein sich querschnittlich und umgekehrt-U-förmig von einem Kühlmitteleinlass 16 zu einem Kühlmittelauslass 18 erstreckender Kanal, gebildet - wie nachfolgend im Detail zu erläutern sein wird - durch ein abschmelzendes Laser-Verfahren beim Herstellen des Werkzeug-Substratkörpers des Dornteils 10 aus einem pulvrigen Wertstoff. In der gegenüberliegenden Matrizenplatte 12 weist der dort vorgesehene Kühlkanal einen radial zur Mittelachse 14 verlaufenden Zuflusskanal 26 bzw. Abflusskanal 28 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dabei der (ringförmige, von in der Figur nicht gezeigten Radialstreben unterbrochene) Presskanal 19 mit seiner Dornteil-Innenwand 22 und seiner Matrizenplatten-Innenwand 20 jeweils im Werkzeuginneren benachbart umschlossen von ringförmigen Aufweitungen 24 bzw. 30. Der Ringkanal 30 ist, wie in der Fig. 1 gezeigt, im Hinblick auf die Matrizenplatte 12, innenseitig am Ende von Zufluss 26 bzw. Abfluss 28 ausgebildet (der Ringkanal 30 ist, im Bereich des Abflusses 28, mit einer Verengung bis auf die eigentliche Abflussdicke gezeigt). Der Ringkanal 24 im Dornteil, der gleichermaßen aufgeweitet durch den U-förmigen Kühlkanal gespeist wird, ist auch hier im rechtsseitigen Bereich mit einer Verengung auf die eigentliche Kanalform gezeigt. FIG. 1 additionally shows cooling channels formed in the mandrel part 10 or in the die plate 12; in the case of the mandrel member, it is a channel extending in a cross-sectional and inverted U-shape from a coolant inlet 16 to a coolant outlet 18 formed, as will be explained in more detail below, by a fusing laser process in manufacturing the tool substrate body of FIG Dornteil 10 of a powdery recyclable material. In the opposite die plate 12, the cooling channel provided there has an inflow channel 26 or outflow channel 28 extending radially to the central axis 14. In the embodiment shown here, the (annular, not shown in the figure radial struts interrupted) pressing channel 19 with its mandrel part inner wall 22 and its die plate inner wall 20 each adjacent within the tool enclosed by annular widenings 24 and 30. The annular channel 30, 1, with respect to the die plate 12, formed on the inside at the end of inflow 26 or outflow 28 (the annular channel 30 is, in the region of the outflow 28, with a narrowing to the actual outflow thickness shown). The annular channel 24 in the mandrel part, which is equally expanded by the U-shaped cooling channel fed, is also shown here in the right-hand area with a narrowing to the actual channel shape.
Die so aufgebaute komplexe Kühlstruktur ist ermöglicht durch das Fertigen sowohl des Dornteils 10, als auch der Matrizenplatte 12 durch ein Verfahren des selektiven Laserschmelzens (SLM), bei welchem, jeweils schichtweise mit einer Schichtdicke zwischen typischerweise 10μηη und 150μηη, insbesondere zwischen 30μηη und 50μηη, aufgetragen, Metallpulver selektiv und in ansonsten bekannter Weise unter Lasereinwirkung geschmolzen und damit an den betreffenden Stellen zum Herstellen eines Festkörpers verbunden wurde. Im konkreten Fall wurde, auf einer Anlage des Typs Selective Laser Melting SLM 280 der Firma SLM Solutions GmbH, Lübeck, pulverisierter Metallwerkstoff des Typs Inconel 718 (Herstellerin: Special Metals Cooperation, USA, in Deutschland vertreten als Special Metals Deutschland Ltd., Düsseldorf), eine nickelbasierte Metalllegierung, vor dem Sintern auf eine mittlere Korngröße von 40μηη (Verteilung nach Sieben: 25-50μηη) durch einen Pulververdüser pulverisiert. Alternative Werkstoffe sind Stähle des Typs 1 .2343, 1 .2344 oder 1 .2709. The complex cooling structure thus constructed is made possible by manufacturing both the mandrel part 10 and the die plate 12 by a method of selective laser melting (SLM), in which, in each case in layers with a layer thickness between typically 10μηη and 150μηη, in particular between 30μηη and 50μηη applied, metal powder was melted selectively and in an otherwise known manner under the action of lasers and thus connected at the relevant points to produce a solid. In the specific case, on a plant of the type SLM Selective Laser Melting SLM Solutions GmbH, Lübeck, powdered metal material of the type Inconel 718 (manufacturer: Special Metals Cooperation, USA, represented in Germany as Special Metals Germany Ltd., Dusseldorf) , a nickel-based metal alloy, pulverized by a Pulververdüser prior to sintering to a mean particle size of 40μηη (distribution to sieves: 25-50μηη). Alternative materials are steels of the type 1 .2343, 1 .2344 or 1 .2709.
Durch die sukzessive aufgebrachten und entsprechend der Werkzeugteil- und Kühlkanal-Kontur verbundenen Pulverpartikel lässt sich der exemplarisch in Fig. 1 gezeigte komplexe Werkzeugsatz herstellen, wobei, bei ansonsten großen- und abmessungsproportionaler Darstellung der Fig. 1 , eingeschlossen der Weiten der Kanäle, der zylindrische Außendurchmesser der in Fig. 1 gezeigten Werkzeuganordnung 100mm beträgt. By the successively applied and according to the Werkzeugteil- and cooling channel contour associated powder particles can be produced by way of example in Fig. 1 shown complex tool set, which, with otherwise large and dimensionally proportional representation of Fig. 1, including the widths of the channels, the cylindrical Outer diameter of the tool assembly shown in Fig. 1 is 100mm.
Vor dem Herstellen des wie in Fig. 1 gezeigten montierten Zustandes wurden insbesondere die Strangpressmaterial-Kontaktflächen, und zwar insbesondere die lnnen-(22) und Außenfläche 20 des Presskanals 19, durch Schleifen auf eine Rauhigkeit von 2μηη Rmax (Wert der größten Einzelrautiefe, DIN EN ISO 4287) oberflächenbehandelt. Zusätzlich erfolgte nach dieser Oberflächenbehandlung eine (ansonsten bekannte) CVD-Beschichtung bei Mitteltemperatur, wobei zur ergänzenden Erläuterung diesbezüglich auf die Offenbarung der EP 2 558 614 B1 der Anmelderin verwiesen wird (welche insoweit und insbesondere im Hinblick auf die CVD-Beschichtung als zur Erfindung gehörig in die vorliegende Offenbarung einbezogen gelten soll). Vor und/oder nach der CVD- Beschichtung kann die Anordnung eine ergänzende Wärmebehandlung erhalten, etwa in Form eines Spannungsarmglühens und/oder eines Härtens und/oder Warmauslagerns. Prior to producing the assembled state as shown in Fig. 1, in particular, the extruded material contact surfaces, namely in particular the inner (22) and outer surface 20 of the press channel 19, by grinding to a roughness of 2μηη Rmax (value of the largest single roughness, DIN EN ISO 4287) surface treated. In addition, after this surface treatment, an (otherwise known) CVD coating was carried out at medium temperature, reference being made in this regard to the disclosure of the Applicant's EP 2 558 614 B1 (which in this respect and in particular with regard to the CVD coating as belonging to the invention to be included in the present disclosure). Before and / or after the CVD coating, the arrangement can receive a supplementary heat treatment, for example in the form of stress relief annealing and / or hardening and / or heat aging.
Im Hinblick auf den zwischen Einlass 16 und Auslass 18 verlaufenden und, bis auf den umlaufenden Ringkanal 24, querschnittlich runden Presskanal mit entlang der Durchströmungsrichtung in Fig. 1 mit W1 ... W5 markierten Durchflussweiten (insoweit entsprechend einem lokalen Durchmesser des runden Presskanals) zeigt sich, dass dieser Durchmesser vorteilhaft in seiner Weite variiert ist. So weitet sich dieser Kühlkanal von W1 über W2 zu W3 auf (also W1 < W2 < W3), sodass, bei angenommener konstanter Fördergeschwindigkeit in 16 eintretenden Kühlfluids (dieses ist typischerweise bei einer Temperatur von -180°C bis - 200°C eingebrachter Flüssigstickstoff) im mittleren Kühlkanalbereich der Weite W3 bzw. dem daran angeschlossenen und um die Achse 14 ringförmig herumlaufenden Ringkanal 24 der Weite W24 die Flussgeschwindigkeit am geringsten ist. In Richtung auf den Auslass 18 verengt sich gleichwohl dann der Innenquerschnitt wieder, wobei W3 > W4 > W5 gilt, allerdings ist, insoweit zum Berücksichtigen des Umstandes, dass in Richtung auf den Auslass 18 fließendes Fluid gegenüber eintretendem Fluid erwärmt wurde, W4 > W2. Für eine Weite W24 des Ringkanals 24 gilt W24 > W3. Entsprechendes gilt für die Kühlung der Matrizenplatte 12 zwischen dem Einlass 26 und dem Auslass 28 mit wiederum um die Symmetrieachse 14 herumlaufendem matrizenplatten-seitigen Ringkanal 30. Hier ist eine optimierte zuflussseitige Weite W6 größer als eine abflussseitige Weite W7. Für eine Weite W30 des Ringkanals 30 gilt W30 > W6; im vorliegenden Beispiel ist W24 = W30. With regard to the between the inlet 16 and outlet 18 extending and, except for the circumferential annular channel 24, cross-sectionally round pressure channel marked along the direction of flow in Fig. 1 with W1 ... W5 flow rates (insofar corresponding to a local diameter of the round press channel) itself that this diameter is advantageously varied in its width. Thus, this cooling channel widens from W1 through W2 to W3 (ie W1 <W2 <W3), so assuming a constant conveying speed in 16 entering cooling fluids (this is typically at a temperature of -180 ° C to - 200 ° C introduced liquid nitrogen ) in the middle cooling channel region of the width W3 or the annular channel 24 of the width W connected thereto and running annularly around the axis 14, the flow velocity is the lowest. However, in the direction of the outlet 18, the inner cross-section then narrows again, wherein W3>W4> W5, however, insofar as considering the fact that fluid flowing in the direction of the outlet 18 has been heated against incoming fluid, W4> W2. For a width W24 of the annular channel 24, W24> W3. The same applies to the cooling of the die plate 12 between the inlet 26 and the outlet 28 with again about the symmetry axis 14 running around the die plate-side annular channel 30. Here is an optimized inflow-side width W6 is greater than a discharge-side width W7. For a width W30 of the ring channel 30, W30>W6; in the present example W24 = W30.
Zusätzlich ist in der Matrizenplatte 12, gerichtet auf einen Auslass des Presskanals 19, ein Inertisierungsfluidkanal 23 ausgebildet; dieser wird im Rahmen der Weiterbildung der Erfindung gleichermaßen durch das erfindungsgemäße schichtweise Aufbauen und Laser-Schmelzen des pulvrigen Werkstoffs realisiert, wie auch die in die Werkstoffkomponenten eingeformten Kühlkanäle. In ansonsten bekannter Weise ermöglicht es dieser Inertisierungsfluidkanal, extern herangeführtes Inertisierungsfluid (etwa Stickstoff) in der Art eines Schutzgases auf den auslassseitigen Bereich des Presskanals zu bringen, sodass insoweit dann der beabsichtigte Schutzeffekt des dort im Betrieb austretenden Pressgutes erfolgen kann. Im Betrieb zum Herstellen eines ringförmig-verstrebten Profils als aus dem Strangpresswerkstoff herzustellenden Strangpresserzeugnis hat sich eine auf die in Fig. 1 gezeigte Weise mit einer Kühlstruktur versehende Werkzeuganordnung als deutlich vorteilhaft gegenüber einem ungekühlten (oder lediglich mit Stichkanälen in Form von Bohrungen versehenen) Werkzeug erwiesen. Nicht nur lässt sich auf die gezeigte Weise eine deutliche Absenkung der Werkzeug-Oberflächentemperatur an den kritischen Presskanal-Kontaktflächen (hier insbesondere 20, 22) realisieren, sodass, effizienzerhöhend, gegenüber traditionellen und ungekühlten Werkzeugen bei ansonsten gleichen Pressbedingungen deutlich höhere Pressgeschwindigkeiten erzielbar sind (eine derartige Geschwindigkeitserhöhung ist im Bereich von 10% bis 30% ohne Qualitätseinbußen realistisch). Darüber hinaus hat sich, wiederum bei ansonsten gleicher Herstellung und gleichen Betriebsbedingungen, die starker Abnutzung an den Kanalwänden 20, 22 ausgesetzte CVD- Beschichtung als überraschend wiederstandsfähig und dauerhaft erwiesen; im Rahmen der Erfindung wird davon ausgegangen, dass, etwa gegenüber einem durch Fräsen aus einem Vollmaterial hergestellten Werkzeugteil, die (ggf. oberflächenbearbeitete, s.o.) SLM-Oberfläche besonders günstig und haftend (gleichzeitig elastisch und damit dauerhaft) für ein Aufbringen der und Zusammenwirken mit der CVD-Beschichtung geeignet ist. In addition, in the die plate 12, directed to an outlet of the press channel 19, an inerting fluid channel 23 is formed; This is realized in the development of the invention equally by the inventive layered building and laser melting of the powdery material, as well as the molded into the material components cooling channels. In an otherwise known manner, this inertizing fluid channel makes it possible to bring inertizing fluid (for example nitrogen) brought in externally in the manner of an inert gas onto the outlet-side region of the pressure channel, so that the intended protective effect of the pressed material exiting there during operation can take place. In operation for producing an annular-braced profile as an extruded product to be produced from the extruded material, a tool arrangement provided with a cooling structure in the manner shown in FIG. 1 has proved to be significantly advantageous over an uncooled (or only provided with branch channels in the form of bores) tool , Not only can a marked reduction of the tool surface temperature at the critical press-channel contact surfaces (here in particular 20, 22) be realized in the manner shown, so that efficiency-increasing, compared to traditional and uncooled tools under otherwise identical pressing conditions significantly higher press speeds can be achieved (a such speed increase is realistic in the range of 10% to 30% without sacrificing quality). In addition, again, at otherwise same production and same operating conditions, the heavy wear on the channel walls 20, 22 exposed CVD coating proved surprisingly resistant and durable; In the context of the invention, it is assumed that, for example compared with a tool part produced by milling from a solid material, the (optionally surface-treated, so) SLM surface is particularly favorable and adhesive (at the same time elastic and thus durable) for applying and interacting with the CVD coating is suitable.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr eignet sich die vorliegende Erfindung für das nahezu beliebige Herstellen konturnaher Kühlkanäle in Strangpresswerkzeugen, indem, unter vorteilhafter Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen des Werkzeugs aus pulvrigen Metall-Ausgangsmaterial, günstige Eigenschaften für eine komplexe Kanalführung synergistisch zusammenwirken mit exzellenten und insbesondere für ein günstiges Haften (einer CVD- Oberflächenbeschichtung) positiven Beschichtungseigenschaften gerade für das Strangpressen duktilen Metallmaterials. The present invention is not limited to the described embodiment. Rather, the present invention is suitable for almost any production near-contour cooling channels in extrusion dies by beneficial properties of a complex channel management synergistically cooperate with excellent and in particular for a favorable adhesion, taking advantage of the inventive method for producing the tool of powdery metal starting material (a CVD surface coating) positive coating properties just for the extrusion of ductile metal material.

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zum Herstellen eines Strangpresswerkzeugs, insbesondere Strangpresswerkzeug für die Strangpressverarbeitung eines metallischen, insbesondere Aluminium und/oder eine AI- Legierung aufweisenden, Strangpressmaterials, Method for producing an extrusion die, in particular an extrusion die for the extrusion processing of a metallic, in particular aluminum and / or an AI alloy, extruded material,
gekennzeichnet durch die Schritte:  characterized by the steps:
- additives, insbesondere schichtweises, Aufbauen eines Werkzeug-Substratkörpers (10; 12) aus einem pulverigen, zumindest anteilig metallischen Werkstoff durch einen den Werkstoff zumindest teilweise schmelzenden Laser- Energieeintrag, insbesondere durch ein SLM-, ein EBM- und/oder ein LMB-Verfahren;  - additive, in particular layer-by-layer, constructing a tool substrate body (10; 12) of a powdery, at least partially metallic material by a laser energy input at least partially melting the material, in particular by an SLM, an EBM and / or a LMB Method;
- Einformen eines zur Leitung und Flussführung eines Strangpresswerkzeug-Kühlfluids durch den Werkzeug- Substratkörper vorgesehenen Kühlkanals (16, 18; 26, 28) während des additiven Aufbaus;  - molding a cooling channel (16, 18; 26, 28) provided for guiding and guiding the flow of an extrusion die cooling fluid through the tool substrate body during the additive construction;
- Aufbauen einer zum Zusammenwirken mit dem duktilen Strangpressmaterial während eines Strangpressbetriebs vorgesehenen Presskanal-Kontaktfläche (20; 22) auf dem additiv aufgebautem Werkzeug-Substratkörper und oberhalb und/oder benachbart des Kühlkanals so,  Constructing a press channel contact surface (20; 22) provided for co-operation with the ductile extrusion material during an extrusion operation on the additively constructed tool substrate body and above and / or adjacent to the cooling channel,
dass zumindest ein Abschnitt des Kühlkanals im Werkzeug- Substratkörper parallel oder in einem vorbestimmten Winkel zu einer Erstreckungsrichtung der Kontaktfläche verläuft  in that at least one section of the cooling channel in the tool substrate body runs parallel or at a predetermined angle to an extension direction of the contact surface
und/oder ein Abschnitt des Kühlkanals im Substratkörper einer Kontur oder einem Konturverlauf der Kontaktfläche folgt; und and / or a section of the cooling channel in the substrate body follows a contour or a contour profile of the contact surface; and
- Durchführen eines CVD-Beschichtungsprozesses zum Performing a CVD coating process for
Abscheiden einer C- und N-haltigen Beschichtung auf der  Depositing a C- and N-containing coating on the
Presskanal-Kontaktfläche. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest abschnittsweise ein Verhältnis des kürzesten Abstands des Kühlkanals zur Kontaktfläche, bezogen auf einen lokalen Kühlkanal-Innendurchmesser und/oder eine maximale lokale Kühlkanal-Innenweite, < 1 ,5 bevorzugt < 1 , weiter bevorzugt < 0,5, ist. Press channel contact area. A method according to claim 1, characterized in that at least in sections a ratio of the shortest distance of the cooling channel to the contact surface, based on a local cooling channel inner diameter and / or a maximum local cooling channel inner width, <1, 5 preferably <1, more preferably <0 , 5, is.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal entlang seiner Erstreckung einen veränderlichen Innendurchmesser und/oder eine veränderliche Innenweite aufweist, wobei bevorzugt einem ersten, kleineren Abstand des Kühlkanals zur Kontaktfläche ein/e erste/r größere/r lokale/r Kühlkanal- Innendurchmesser bzw. Kühlkanal-Innenweite zugeordnet ist und, entlang des Kühlkanals versetzt, einem zweiten, größeren Abstand des Kühlkanals zur Kontaktfläche ein/e zweite/r kleinere/r lokale/r Kühlkanaldurchmesser bzw. Kühlkanalinnenweite zugeordnet ist. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling channel along its extension has a variable inner diameter and / or a variable inner width, wherein preferably a first, smaller distance of the cooling channel to the contact surface first / r larger local / r Cooling channel inside diameter or cooling channel inner width is assigned and, offset along the cooling channel, a second, larger distance of the cooling channel to the contact surface is assigned a second smaller local cooling channel diameter or cooling channel inner width.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand des Kühlkanals zur Kontaktfläche zumindest abschnittsweise so eingerichtet wird, dass in einem stationären Strangpress- und Kühlbetriebszustand des mit dem Verfahren hergestellten Strangpress-Werkzeugs bei durch den Kühlkanal fließendem gasförmigem oder flüssigem Kühlmittel eine Oberflächentemperatur der Kontaktfläche um mindestens 10°C, bevorzugt mindestens 20°C, weiter bevorzugt mindestens 50°C, kühler betrieben werden kann als eine lokale mittlere Temperatur des entlang der Kontaktfläche fließenden duktilen Strangpressmaterials. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a distance of the cooling channel to the contact surface is at least partially set up so that in a stationary extrusion and cooling operation of the extrusion tool produced by the method with flowing through the cooling channel gaseous or liquid coolant a surface temperature of the contact surface of at least 10 ° C, preferably at least 20 ° C, more preferably at least 50 ° C, can be operated cooler than a local average temperature of the ductile extrusion material flowing along the contact surface.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser und/oder eine Querschnittsweite des Kühlkanals zwischen einem Kühlfluideinlass und einem Kühlfluidauslass im Werkzeug-Substratkörper so ausgestaltet wird, dass der Durchmesser bzw. die Querschnittsweite in Richtung auf den Kühlfluidauslass zumindest abschnittsweise eine Aufweitung und/oder Vergrößerung erhält und insbesondere so ausgeweitet bzw. vergrößert wird, dass während eines Strangpressbetriebs im Kühlkanal fließendes Kühlfluid relativ zu einem Kühlkanal konstanter Innenweite eine langsame ansteigende und/oder vergleichsmäßige Kühlfluidtemperatur aufweist. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a diameter and / or a cross-sectional width of the cooling channel between a cooling fluid inlet and a cooling fluid outlet in the tool substrate body is configured such that the diameter or the cross-sectional width in the direction of the cooling fluid outlet at least partially widening and / or enlarging and in particular is expanded or enlarged so that during a extrusion operation in the cooling passage flowing cooling fluid relative to a cooling channel of constant inner width has a slow rising and / or comparative cooling fluid temperature.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal zumindest abschnittsweise eine von einer Kreisform abweichende Querschnittskontur aufweist, insbesondere flach und/oder oval und/oder gebogen und/oder vieleckförmig ausgebildet ist, wobei weiter bevorzugt ein Übergang zwischen Abschnitten unterschiedlicher Querschnittskontur eine konstante Querschnittsfläche erhält. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cooling channel has at least partially a deviating from a circular cross-sectional contour, in particular flat and / or oval and / or curved and / or polygonal shaped, more preferably a transition between sections of different Cross-sectional contour receives a constant cross-sectional area.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal abschnittsweise eine Kühlfluid- Staustelle und/oder Fluidbarriere, insbesondere ausgebildet als punktuelle Verengung, eingeformt aufweist. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cooling channel sections, a cooling fluid jam and / or fluid barrier, in particular formed as a point narrowing, molded.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeug-Substratkörper auf einem metallischen Basiskörper aufgebaut wird, der bevorzugt als hochwarmfestes und/oder dauerwarmbeständiges Stahlmaterial, weiter bevorzugt Werkzeugstahlmaterial, bereitgestellt wird. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the tool substrate body is constructed on a metallic base body, which is preferably provided as a high-temperature and / or durably resistant steel material, more preferably tool steel material.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der CVD-Beschichtungsprozess bei einer Temperatur im Bereich von 700°C bis 950°C zum Erzeugen der Beschichtung so durchgeführt wird, dass ein Verhältnis zwischen Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) in der Beschichtung C/N größer 1 beträgt und/oder die Beschichtung eine kolumnare und/oder stenglige Struktur mit einer Vielzahl von einander benachbarten, zueinander parallel und senkrecht zur Kontaktfläche ausgerichteten Gefügeabschnitten aufweist. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the CVD coating process at a temperature in the range of 700 ° C to 950 ° C for producing the coating is performed so that a ratio between Carbon (C) and nitrogen (N) in the coating C / N is greater than 1 and / or the coating has a columnar and / or columnar structure having a plurality of mutually adjacent, mutually parallel and perpendicular to the contact surface aligned structural sections.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeug-Substratkörper unmittelbar oder die Beschichtung mit einer CVD-Deckschicht versehen wird, die mit einer Abscheidetemperatur größer 950°C, insbesondere größer10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the tool substrate body is provided directly or the coating with a CVD cover layer having a deposition temperature greater than 950 ° C, in particular greater
1000°C, aufgebracht wird und/oder TiO, AI2O3 und/oder TiBN aufweist. 1000 ° C, is applied and / or TiO, Al 2 O 3 and / or TiBN has.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein innerer, Kühlfluid- führender Wandabschnitt des Kühlkanals mit einer durch einen CVD- Beschichtungsprozess abgeschiedenen, Kohlenstoff und Stickstoff aufweisenden Beschichtung versehen wird. Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least one inner, Kühlfluid- leading wall portion of the cooling channel is provided with a deposited by a CVD coating process, carbon and nitrogen-containing coating.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Beschichtung versehene Strangpresswerkzeug nach dem Ende des CVD- Beschichtungsprozesses zur Wärmebehandlung mit einer Anlass-, Spannungsarmglüh- oder Wärmeauslagertemperatur wärmebehandelt wird. Method according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that the coated extrusion tool is heat treated after the end of the CVD coating process for heat treatment with a tempering, Spannungsarmglüh- or heat aging temperature.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einformens während des additiven Aufbaus zusätzlich das Einformen eines Inertisierungsfluidkanals in den Werkzeug-Substratkörper aufweist, wobei der Inertisierungsfluidkanal so ausgebildet wird, dass in einem Strangpressbetrieb daraus Inertisierungsfluid, insbesondere Stickstoff, in Richtung auf einen Auslass des Presskanals auftreten kann. Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the step of forming during the additive structure additionally comprises the molding of an inerting fluid channel in the tool substrate body, wherein the inerting fluid channel is formed so that in an extrusion operation from inerting fluid, in particular Nitrogen, may occur in the direction of an outlet of the press channel.
Verfahren zum Herstellen eines Strangpresswerkzeugs, insbesondere Strangpresswerkzeug für die Strangpressverarbeitung eines metallischen, insbesondere Aluminium und/oder eine AI- Legierung aufweisenden Strangpressmaterials, Method for producing an extrusion die, in particular an extrusion die for the extrusion processing of a metallic extrusion material, in particular aluminum and / or an alloy comprising aluminum,
gekennzeichnet durch die Schritte: characterized by the steps:
- additives, insbesondere schichtweises, Aufbauen eines Werkzeug- additive, in particular layer-by-layer, construction of a tool
Substratkörpers aus einem pulvrigen, zumindest anteilig metallischen Werkstoff durch einen den Werkstoff zumindest teilweise schmelzenden Laser-Energieeintrag, insbesondere durch ein SLM-, ein EBM- und/oder ein LMB-Verfahren; Substrate body of a powdery, at least partially metallic material by the material at least partially melting laser energy input, in particular by a SLM, an EBM and / or a LMB method;
- Einformen eines Inertisierungsfluidkanals zur Leitung und Flussführung eines Inertisierungsfluids, insbesondere Stickstoff, in den Werkzeug-Substratkörper während des additiven Aufbaus; und  Forming an inerting fluid channel for conducting and flowing an inertizing fluid, in particular nitrogen, into the tool substrate body during the additive construction; and
- Durchführen eines CVD-Beschichtungsprozesses zum Abscheiden einer C- und N-haltigen Beschichtung auf zumindest einem Abschnitt des Werkzeug-Substratkörpers, insbesondere auf einer durch den Werkzeug-Substratkörper ausgebildeten Presskanal- Kontaktfläche zum Zusammenwirken mit dem duktilen Strangpressmaterial während eines Strangpressbetriebs des hergestellten Strangpresswerkzeugs.  Performing a CVD coating process for depositing a C- and N-containing coating on at least a portion of the tool substrate body, in particular on a press channel contact surface formed by the tool substrate body for coaction with the ductile extrusion material during an extrusion operation of the manufactured extrusion die.
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Schritte:Method according to claim 14, characterized by the steps:
- Einformen eines zur Leitung und Flussführung eines Strangpresswerkzeug-Kühlfluids durch den Werkzeug- Substratkörper vorgesehenen Kühlkanals während des additiven Aufbaus; und - Shaping a cooling channel provided for the guidance and flow guidance of an extrusion die cooling fluid through the tool substrate body during the additive construction; and
- Aufbauen einer zum Zusammenwirken mit dem duktilen Strangpressmaterial während eines Strangpressbetriebs vorgesehenen Presskanal-Kontaktfläche auf dem additiv aufgebauten Werkzeug-Substratkörper und oberhalb und/oder benachbart des Kühlkanals so, Establishing one for coaction with the ductile extrusion material during an extrusion operation provided pressing channel contact surface on the additively structured tool substrate body and above and / or adjacent to the cooling channel so,
dass zumindest ein Abschnitt des Kühlkanals im Werkzeug parallel oder in einem vorbestimmten Winkel zu einer that at least a portion of the cooling channel in the tool parallel or at a predetermined angle to a
Erstreckungsrichtung der Kontaktfläche verläuft, Extending direction of the contact surface,
und/oder ein Abschnitt des Kühlkanals im Substratkörper einer Kontur oder einem Konturverlauf der Kontaktfläche folgt. 16. Mehrteiliges Strangpresswerkzeug, hergestellt durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass von dem ein Dornteil (10) sowie eine Matrizenplatte (12) aufweisenden mehrteiligen Strangpresswerkzeug zumindest eines der Teile nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt wird.  and / or a portion of the cooling channel in the substrate body follows a contour or a contour profile of the contact surface. 16. Multi-part extrusion tool, produced by the method according to one of claims 1 to 15, characterized in that of the a mandrel part (10) and a die plate (12) having multi-part extrusion die at least one of the parts according to the method of one of claims 1 to 12 is produced.
Verwendung des mehrteiligen Strangpresswerkzeugs nach Anspruch 16 zum Strangpressen von profilartigen Strangpressprodukten aus einem metallischen Strangpressmaterial, wobei während des Strangpressens ein Kühlfluid durch den Kühlkanal geleitet wird. Use of the multi-part extrusion tool according to claim 16 for the extrusion of profile-like extruded products from a metallic extruded material, wherein a cooling fluid is passed through the cooling channel during the extrusion.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111891399A (en) * 2020-06-18 2020-11-06 北京遥感设备研究所 Become multi-functional integrated structure of high heat conduction of branch aluminum alloy excelling in
CN116099897A (en) * 2023-04-11 2023-05-12 常州艾邦机械科技有限公司 Continuous extrusion system and extrusion process of anaerobic seamless copper pipe

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA979846A (en) * 1972-03-30 1975-12-16 Herbert Weber Extrusion die
DE29807800U1 (en) * 1997-09-10 1998-10-01 Wefa Werkzeugfabrik Singen Gmb Extrusion tool
EP1011885A1 (en) 1997-04-15 2000-06-28 Lindab Aktiebolag Pipe cutter with dual outer cutting knives and method
EP2558614B1 (en) 2011-06-22 2013-11-20 WEFA Singen GmbH Method for producing a coating on an extrusion die
DE102016108507A1 (en) * 2015-05-13 2016-11-17 Kennametal Inc. Cutting tool manufactured by additive manufacturing

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6176153B1 (en) 1997-09-10 2001-01-23 Wefa Werkzeugfabrik Singen Gmbh Process for manufacturing an extrusion tool using a CVD process
GB2366226B (en) 2000-08-30 2003-02-12 Luxfer Group Ltd Die tooling

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA979846A (en) * 1972-03-30 1975-12-16 Herbert Weber Extrusion die
EP1011885A1 (en) 1997-04-15 2000-06-28 Lindab Aktiebolag Pipe cutter with dual outer cutting knives and method
DE29807800U1 (en) * 1997-09-10 1998-10-01 Wefa Werkzeugfabrik Singen Gmb Extrusion tool
EP2558614B1 (en) 2011-06-22 2013-11-20 WEFA Singen GmbH Method for producing a coating on an extrusion die
DE102016108507A1 (en) * 2015-05-13 2016-11-17 Kennametal Inc. Cutting tool manufactured by additive manufacturing

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HÖLKER R ET AL: "Hot Extrusion Dies with Conformal Cooling Channels Produced by Additive Manufacturing", MATERIALS TODAY: PROCEEDINGS ELSEVIER B.V. NETHERLANDS, vol. 2, no. 10, 2 December 2015 (2015-12-02), Aluminium Two Thousand World Congress and International Conference on Extrusion and Benchmark ICEB 2015, pages 4838 - 4846, XP002780435, ISSN: 2214-7853, DOI: 10.1016/j.matpr.2015.10.028 *
HÖLKER RAMONA ET AL: "Advancements in the manufacturing of dies for hot aluminum extrusion with conformal cooling channels", THE INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY, SPRINGER, LONDON, vol. 83, no. 5, 8 August 2015 (2015-08-08), pages 1209 - 1220, XP035858485, ISSN: 0268-3768, [retrieved on 20150808], DOI: 10.1007/S00170-015-7647-4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111891399A (en) * 2020-06-18 2020-11-06 北京遥感设备研究所 Become multi-functional integrated structure of high heat conduction of branch aluminum alloy excelling in
CN111891399B (en) * 2020-06-18 2023-06-20 北京遥感设备研究所 Become multi-functional integrated structure of high-strength high heat conduction of branch aluminum alloy
CN116099897A (en) * 2023-04-11 2023-05-12 常州艾邦机械科技有限公司 Continuous extrusion system and extrusion process of anaerobic seamless copper pipe

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