WO2022090135A1 - Forming tool and method for the impact extrusion of metallic workpieces - Google Patents

Forming tool and method for the impact extrusion of metallic workpieces Download PDF

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WO2022090135A1
WO2022090135A1 PCT/EP2021/079504 EP2021079504W WO2022090135A1 WO 2022090135 A1 WO2022090135 A1 WO 2022090135A1 EP 2021079504 W EP2021079504 W EP 2021079504W WO 2022090135 A1 WO2022090135 A1 WO 2022090135A1
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WO
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die
channel
die channel
extrusion
profiles
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PCT/EP2021/079504
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Inventor
Noomane Ben Khalifa
Jonas Isakovic
Jan Bohlen
Original Assignee
Helmholtz-Zentrum Hereon Gmbh
Leuphana Universität Lüneburg
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Publication date
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    • B21C25/02Dies
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    • B21C23/142Making profiles

Definitions

  • the present invention relates to a forming tool according to the preamble of claim 1 and a method for the extrusion of metallic workpieces.
  • Extrusion is a pressure forming process used to produce rods, wires, tubes and irregularly shaped profiles.
  • a workpiece which is usually used as a cylindrical or cuboid profile, is introduced into a feed channel and pressed by means of a punch through a mold, in particular through a nozzle channel in the mold, also known as the running surface, so that the material is deformed by plastic deformation takes a desired shape to produce an extrusion.
  • the ram moves in the direction of the flow of the resulting profile towards the nozzle channel in the die; in indirect or reverse extrusion, the material is pressed against the direction of the punch by a die attached to the hollow punch.
  • DE 10 2010 006 387 A2 discloses a method for extruding wires made of magnesium material, in which the magnesium material is introduced into a feed channel and pressed by means of a punch through a mold with plastic deformation, with the magnesium active substance being extruded through the Mold is lubricated with a lubricant.
  • the disadvantage is that the extruded parts produced often show a strong anisotropic mechanical behavior, such as a tension-compression anisotropy and / or a bending anisotropy based on the position of the stress direction along or transverse to the direction of extrusion. This applies, among other things, to extruded parts made from magnesium materials. These differences impede the use of profiles for structural components.
  • This can be, for example, a tension/compression isotropy and/or a bending isotropy independent of the position of the stress direction in relation to the extrusion direction.
  • DE 102 30 553 A1 discloses a method and a device for the extrusion of magnesium materials, in which a particularly cylindrical profile made of a magnesium material is introduced into a feed channel and pressed by means of a stamp under plastic deformation through a mold, with a plasti cal deformation of the profile is provided immediately before the mold transverse to the direction of movement by the feed movement of the Stamp is reached.
  • the profile is initially displaced by means of the stamp until it rests against the forming tool.
  • the profile is compressed, ie deformed with expansion in the transverse direction, so that there is no central axis aligned in the extrusion direction, but an orientation of the central axis that is folded out in different directions.
  • the invention is therefore based on the object of providing a mold for the production of extruded parts with further improved isotropic properties, which enables a method without the disadvantages mentioned above. In particular, the greatest possible reduction of the anisotropic mechanical behavior should be realized. Furthermore, it is the object of the present invention to provide a method for producing largely isotropic extruded parts that can be carried out using conventional extrusion presses.
  • the first-mentioned object is achieved according to the invention with a mold for an extrusion process according to the features of patent claim 1 .
  • the further configuration of the mold can be found in dependent claims 2 to 7 .
  • a mold for the extrusion of metallic materials is provided with at least one extrusion die that extends along a longitudinal axis, the extrusion die in the direction of its longitudinal axis.
  • axis comprises a die channel having a die channel inlet, a die channel outlet, and die channel walls extending from the die channel inlet to the die channel outlet to form a die channel nozzle for plastically deforming the metallic material into a desired shape to produce an extrusion, the die channel walls on each define a channel cross-sectional area in a cross-sectional plane transverse to the longitudinal axis of the extrusion die, and wherein the channel cross-sectional area has an extension in a first direction normal to the direction of the longitudinal axis and in a second direction normal to the direction of the longitudinal axis and transverse to the first normal direction.
  • the extrusion die according to the invention is characterized in that the expansion of the channel cross-sectional area increases in the first normal direction and decreases in the second normal direction.
  • the die channel nozzle forms a confuser in a first normal direction to the longitudinal axis of the extrusion die and a diffuser in a second normal direction to the longitudinal axis of the extrusion die, transverse to the first normal direction.
  • At least one die channel wall is preferably arched into the die channel. At least two, three or four are preferred, and all die channel walls are more preferably curved into the die channel.
  • the curvatures of the matrix walls can be designed discontinuously over polyhedron surfaces or continuously over free-form surfaces.
  • the surface area, ie the size, of the channel cross-sectional areas decreases from the die channel entrance to the die channel exit. The consequence of this is that the hydrostatic pressure that acts on and in the material increases within the die channel as it progresses through the die and the metallic material completely fills the die channel during extrusion.
  • the forming process of the metallic material takes place essentially inside the die.
  • the object is also achieved by a method with the features of claim 9 for the production of extruded parts, in which a profile made of a metallic material is introduced into a feed channel and pressed by means of a stamp with plastic deformation through a mold, the mold having at least one extrusion die as described above.
  • these are common, extrudable metallic materials such as aluminum and magnesium alloys in particular.
  • FIGS. la to ld a first perspective view of a first extrusion die according to the invention for producing a strip profile in the direction from the die channel inlet to the die channel outlet;
  • FIGS. 2a to 2b a second perspective view of a first extrusion die according to the invention for producing a strip profile in the direction from the die channel outlet to the die channel inlet;
  • FIG. 3a a perspective view of a central section through a second extrusion die according to the invention for producing a strip profile in the direction from the die channel inlet to the die channel outlet;
  • FIG. 3b a perspective view of a further section through the second extrusion die according to the invention shown in FIG. 3;
  • FIG. 4 a perspective view of a central section through an extrusion die according to the prior art for producing a strip profile in the direction from the die channel inlet to the die channel outlet;
  • FIGS. 5a to 5d a perspective view of a third extrusion die according to the invention for producing an L-profile in the direction from the die channel inlet to the die channel outlet;
  • FIG. 6a a first perspective view of a fourth extrusion die according to the invention, production of a hollow profile in the direction from the die channel inlet to the die channel outlet;
  • FIGS. 6b to 6d a schematic view of the fourth extrusion die according to the invention according to FIG. 6a in the direction from the die channel inlet to the die channel outlet.
  • the extrusion die 1 comprises a die channel with a die channel lass 4 and a die channel outlet 5. Furthermore, the die channel comprises die channel walls. Two opposing die channel walls 11 and 12 are shown in FIG. 1b for better understanding; two further matrix channel walls 13, 14 are perpendicular thereto (not emphasized).
  • the die channel walls 11, 12, 13, 14 extend from the die channel inlet 4 to the die channel outlet 5 to form a running surface in order to convert the metallic material during flow through plastic deformation with the production of an extruded part - in this embodiment into a metallic strip. According to the embodiment shown in FIGS.
  • the die channel inlet 4 has a square shape and the die channel outlet 5 has a rectangular shape.
  • the die channel walls 11, 12, 13, 14 are all curved into the die channel, with the curvature of the die channel walls 11, 12 being differently pronounced than the curvature of the die channel walls 13, 14 lying perpendicular thereto. In this case, the curvatures of the die channel walls 11, 12, 13, 14 are constructed continuously over free-form surfaces.
  • the profile of the die channel tapers in the direction of the opposing die channel walls 13, 14, forming a confusor in this first direction normal to the longitudinal axis of the extrusion die, and it widens at the same time in the direction of the opposing die channel walls 11, 12, forming a diffuser in this second direction normal to the longitudinal axis of the extrusion die .
  • the die channel walls 11, 12, 13, 14 define a channel cross-sectional area 21, 23 (FIG. 1c) or 22 (FIG. 1d) on each cross-sectional plane transverse to the longitudinal axis of the extrusion die.
  • the size of these channel cross-sectional areas 21, 22, 23, which are defined by the die channel walls 11, 12, 13, 14, decreases from the die channel entrance to the die channel exit, ie the surface area of the through the die channel walls 11, 12, 13, 14 defined channel cross-sectional areas on each cross-sectional plane transverse to the longitudinal axis of the extrusion die remains in the direction from the die channel inlet 4 to the die channel outlet 5 decreases.
  • the square footage of the faces shown is: 21 > 22 > 23.
  • FIG. 2a shows the extrusion die 1 of the first embodiment according to the invention in a second perspective view, which is tilted by 180° and rotated by 90° compared to the first perspective view.
  • the extrusion die 1 comprises a die channel with a die channel outlet 5—which is now shown lying on top—and a die channel inlet 5.
  • the die channel wall 14 is shown highlighted as an example for better understanding.
  • the extrusion die 101 comprises a die channel with a die channel inlet 104 and a die channel outlet 105.
  • the die channel also comprises die channel walls 111, 112, 113.
  • the die channel wall 111 is curved in the direction of the die channel.
  • a die channel wall opposite the die channel wall--not shown in this view-- is also curved in the direction of the die channel.
  • the die channel walls 112, 113 are not curved in the direction of the die channel.
  • the wall of the arched die channel wall 111 of the second embodiment of the present invention shown in FIG. 3a is illustrated in the quarter section according to FIG. 3b.
  • the curvature of the matrix channel wall 111 is built up discontinuously over a polyhedron surface.
  • a conventional extrusion die 901 for extruding metal strip is shown in FIG. In the direction of its longitudinal axis 903, the extrusion die 901 comprises a die channel with a die channel inlet 904 and a die channel outlet 905 as well as die channel walls 911, 912, 913.
  • the die channel defined by the die channel walls 911, 912, 913 only serves to maintain the band geometry.
  • the forming process of the metallic material essentially takes place inside the die.
  • the entire material flow in the inner laminar layers and the outer laminar layers is moved in the normal direction and in the transverse direction to the direction of extrusion.
  • the mold for the extrusion of metallic L-profiles has an extrusion die 201 that extends along a longitudinal axis 203.
  • the extrusion die 201 comprises a die channel with a square die channel inlet 204 and an L-shaped die channel outlet 205.
  • the die channel also comprises die channel walls 211, 212, 213, 214, 215. Die channel walls 213, 214 are shown in FIG. 5b for better understanding highlighted as an example.
  • the die channel walls 211, 212 are curved into the die channel, the curvature of the die channel walls 211, 212 being opposite to the curvature of the die channel walls 213, 214 are differently pronounced.
  • the die channel walls 213, 214 are curved outwards.
  • the curvature of the material channel wall, which forms the inside of the L-profile, is particularly pronounced.
  • the area of the channel cross-sectional areas defined by the die channel walls on each cross-sectional plane transverse to the longitudinal axis of the extrusion die decreases in the direction from the die channel inlet 204 to the die channel outlet 205 ;
  • the square measure of the faces shown is: 221 > 222 > 223.
  • the mold consists of two parts, which can either be joined together in a separable manner or manufactured in one piece.
  • a first part for forming a mandrel which forms the inner contour of the profile, has at least two hollow chambers, which are arranged around a core and open into a welding chamber.
  • the core ends in a mandrel that is attached to the outer edge of the mold via bridges and protrudes into the running surface of the die.
  • At least one of the outer die channel walls of the tread preferably also at least one die channel wall of the mandrel, is curved into the die channel, with the channel cross-sectional areas defined by the inner and outer die channel walls in the die channel, ie the channel cross-sectional areas defined by the outer die channel walls minus the cross-sectional area defined by the die channel walls of the mandrel, remain substantially constant in size.
  • all die channel walls of the running surface are curved into the die channel.
  • the mold for the extrusion of metallic hollow profiles has an extrusion die 601.
  • a first part of the extrusion die 601 for forming a mandrel 642 which forms the inner contour of the profile, has four hollow chambers 631 which are arranged around a core and open into a welding chamber 641 which has an inlet and a bottom.
  • a die channel with a die channel inlet 604 and a die channel outlet 605 extends from the bottom of the welding chamber.
  • the die channel includes inner and outer die channel walls.
  • Two inner die channel walls 613, 614 of the four inner die channel walls according to this embodiment are highlighted in FIG. 6c for better understanding.
  • Two outer die channel walls 615, 616 of the four outer die channel walls according to this embodiment are exemplified in FIG. 6d for better understanding.
  • the die channel walls 613, 614, 615, 616 are all curved into the die channel.
  • the molds according to the invention can be produced using 3D metal printing processes, for example using known powder bed melting processes.

Abstract

The present invention relates to a forming tool and to a method for the impact extrusion of metallic workpieces to produce largely isotropic impact-extruded parts. In the forming tools according to the invention, the forming process of the metallic material takes place substantially within the die. In addition, in contrast to conventional impact extrusion, the entire material flow in the inner laminar layers and the outer laminar layers takes place in the normal direction and in the transverse direction to the impact extrusion direction. According to the invention, a forming tool with a die is also used, which has at least one die channel wall which curves into the die channel, and wherein the channel cross-sectional areas defined by die channel walls remain substantially constant in size within the die channel.

Description

Formwerkzeug und Verfahren zum Strangpressen von metallischen Werkstücken Forming tool and process for the extrusion of metal workpieces
GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Formwerkzeug gemäß dem Oberbegri f f des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Strangpressen von metallischen Werkstücken . The present invention relates to a forming tool according to the preamble of claim 1 and a method for the extrusion of metallic workpieces.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK DESCRIPTION OF THE PRIOR ART
Das Strangpressen ist ein Druckumformverfahren zur Herstellung von Stäben, Drähten, Rohren und unregelmäßig geformten Profilen . Dabei wird ein Werkstück, das meist als zylinderförmiges oder quaderförmiges Profil eingesetzt wird, in einen Zufuhrkanal eingeführt und mittels eines Stempels durch ein Formwerkzeug, insbesondere durch einen Düsenkanal im Formwerkzeug, auch als Lauf fläche bezeichnet , gepresst , so dass der Werkstof f durch plastische Verformung unter Herstellung eines Strangpressteils eine gewünschte Form einnimmt . Beim direkten oder Vorwärts-Strangpressen bewegt sich der Stempel in Richtung des Ablaufes des entstehenden Profils auf den Düsenkanal im Formwerkzeug zu; beim indirekten oder Rückwärts- Strangpressen wird der Werkstof f gegen die Stempelrichtung durch ein Formwerkzeug gedrückt , das am hohlen Stempel festgelegt ist . Extrusion is a pressure forming process used to produce rods, wires, tubes and irregularly shaped profiles. A workpiece, which is usually used as a cylindrical or cuboid profile, is introduced into a feed channel and pressed by means of a punch through a mold, in particular through a nozzle channel in the mold, also known as the running surface, so that the material is deformed by plastic deformation takes a desired shape to produce an extrusion. In direct or forward extrusion, the ram moves in the direction of the flow of the resulting profile towards the nozzle channel in the die; in indirect or reverse extrusion, the material is pressed against the direction of the punch by a die attached to the hollow punch.
Aus der DE 10 2010 006 387 A2 ist ein Verfahren zum Strangpressen von Drähten aus Magnesiumwerkstof f bekannt , bei dem der Magnesiumwerkstof f in einen Zufuhrkanal eingeführt und mittels eines Stempels unter plastischer Verformung durch ein Formwerkzeuge gepresst wird, wobei der Magnesiumwirkstof f beim Strangpressen durch das Formwerkzeug mit einem Schmiermittel geschmiert wird . Nachteilig ist , dass die hergestellten Strangpressteile oft ein starkes anisotropes mechanisches Verhalten zeigen, wie beispielsweise eine Zug-Druck-Anisotropie und/oder eine Biege- Anisotropie bezogen auf die Lage der Beanspruchungsrichtung längs oder quer zur Strangpressrichtung . Dies tri f ft unter anderem auf Strangpressteile aus Magnesiumwerkstof fen zu . Diese Abweichungen wirken sich behindernd auf die Verwendung der Profile für Strukturkomponenten aus . Wünschenswert wäre daher ein verbessertes isotropes mechani sches Verhalten bei den hergestellten Strangpressteilen zu erzielen . Dies kann beispielsweise eine Zug-Druck- I sotropie und/oder eine Biege- I sotropie unabhängig von der Lage der Beanspruchungsrichtung zur Strangpressrichtung sein . DE 10 2010 006 387 A2 discloses a method for extruding wires made of magnesium material, in which the magnesium material is introduced into a feed channel and pressed by means of a punch through a mold with plastic deformation, with the magnesium active substance being extruded through the Mold is lubricated with a lubricant. The disadvantage is that the extruded parts produced often show a strong anisotropic mechanical behavior, such as a tension-compression anisotropy and / or a bending anisotropy based on the position of the stress direction along or transverse to the direction of extrusion. This applies, among other things, to extruded parts made from magnesium materials. These differences impede the use of profiles for structural components. It would therefore be desirable to achieve improved isotropic mechanical behavior in the extruded parts produced. This can be, for example, a tension/compression isotropy and/or a bending isotropy independent of the position of the stress direction in relation to the extrusion direction.
Um das isotrope Verhalten eines Strangpressteils zu verbessern, sind Versuche unternommen worden, dem Strangpressmaterial Legierungsbestandteile zuzusetzen . Verbesserte isotrope mechanischen Eigenschaften solcher Legierungen werden j edoch durch eine schlechtere Strangpressbarkeit aufgrund stark steigender Strangpresskräfte „erkauft" . Es sind auch Versuche unternommen worden, durch mehrfaches Strangpressen desselben Profils mit einem abgewinkelten Zufuhrkanal eine I sotropie zu erzeugen (ECAE-Verf ahren) . Auch diese Verfahren sind mit Nachteilen verbunden . Die praktische Umsetzung dieses Verfahrens ist j edoch nachteilig, wei l ein abgewinkelter Zufuhrkanal bei den vorhandenen Pressen nicht ohne Weiteres realisierbar ist . In order to improve the isotropic behavior of an extruded part, attempts have been made to add alloy components to the extruded material. However, improved isotropic mechanical properties of such alloys are "bought" by poorer extrudability due to sharply increasing extrusion forces. Attempts have also been made to produce isotropy by multiple extrusion of the same profile with an angled feed channel (ECAE method). Also These methods are associated with disadvantages, however, the practical implementation of this method is disadvantageous because an angled feed channel cannot be easily realized with the existing presses.
Aus der DE 102 30 553 Al ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Strangpressen von Magnesiumwerkstof fen bekannt , bei dem ein insbesondere zylinderförmiges Profil aus einem Magnesiumwerkstof f in einen Zufuhrkanal eingeführt und mittels eines Stempels unter plastischer Verformung durch ein Formwerkzeug gepresst wird, wobei eine plasti sche Verformung des Profils unmittelbar vor dem Formwerkzeug quer zu der Bewegungsrichtung vorgesehen ist , die durch die Vorschubbewegung des Stempels erreicht wird . Das Profil wird hierzu mittels des Stempels zunächst verschoben, bis dieses gegen das Formwerkzeug anliegt . Durch die fortgesetzte Vorschubbewegung wird das Profil gestaucht , also unter Ausdehnung in Querrichtung verformt , so dass keine in Strangpressrichtung ausgerichtete Mittelachse , sondern eine in unterschiedlichen Richtungen aufgefaltete Orientierung der Mittelachse vorliegt . Dadurch wird die Druckbeanspruchung auf das Niveau der Zugbeanspruchung angehoben . Das vorgeschlagene Verfahren ist j edoch wenig ökonomisch, weil der Zufuhrkanal nicht voll mit Material ausgefüllt ist . Zudem weisen die mittels des in der DE 102 30 553 Al Verfahrens hergestellten Strangpressteile verbesserte isotrope Eigenschaften auf , die j edoch oft nicht ausreichend sind . DE 102 30 553 A1 discloses a method and a device for the extrusion of magnesium materials, in which a particularly cylindrical profile made of a magnesium material is introduced into a feed channel and pressed by means of a stamp under plastic deformation through a mold, with a plasti cal deformation of the profile is provided immediately before the mold transverse to the direction of movement by the feed movement of the Stamp is reached. For this purpose, the profile is initially displaced by means of the stamp until it rests against the forming tool. As a result of the continued feed movement, the profile is compressed, ie deformed with expansion in the transverse direction, so that there is no central axis aligned in the extrusion direction, but an orientation of the central axis that is folded out in different directions. This increases the compressive stress to the level of the tensile stress. However, the proposed method is not very economical because the feed channel is not completely filled with material. In addition, the extruded parts produced using the method in DE 102 30 553 A1 have improved isotropic properties, which, however, are often insufficient.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde , ein Formwerkzeug zur Herstellung von Strangpressteilen mit weiter verbesserten isotropen Eigenschaften bereitzustellen, das ein Verfahren ohne die oben genannten Nachteile ermöglicht . Insbesondere soll weitestmögliche Reduktion des anisotropen mechanischen Verhaltens realisiert werden . Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung weitgehend isotroper Strangpressteile bereitzustellen, das mit herkömmlichen Strangpressen durchgeführt werden kann . The invention is therefore based on the object of providing a mold for the production of extruded parts with further improved isotropic properties, which enables a method without the disadvantages mentioned above. In particular, the greatest possible reduction of the anisotropic mechanical behavior should be realized. Furthermore, it is the object of the present invention to provide a method for producing largely isotropic extruded parts that can be carried out using conventional extrusion presses.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Formwerkzeug für ein Strangpressverfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst . Die weitere Ausgestaltung des Formwerkzeugs ist den Unteransprüchen 2 bis 7 zu entnehmen . The first-mentioned object is achieved according to the invention with a mold for an extrusion process according to the features of patent claim 1 . The further configuration of the mold can be found in dependent claims 2 to 7 .
Erfindungsgemäß wird ein Formwerkzeug zum Strangpressen von metallischen Werkstof fen mit mindestens einer Strangpressmatri ze bereitgestellt , die sich entlang einer Längsachse erstreckt , wobei die Strangpressmatri ze in Richtung ihrer Längs- achse einen Matrizenkanal mit einem Matrizenkanaleinlass, einem Matrizenkanalauslass sowie Matrizenkanalwände umfasst, die sich von dem Matrizenkanaleinlass zu dem Matrizenkanalauslass zur Bildung einer Matrizenkanaldüse erstrecken, um den metallischen Werkstoff durch plastische Verformung unter Herstellung eines Strangpressteils in eine gewünschte Form zu überführen, wobei die Matrizenkanalwände auf jeder Querschnittsebene quer zur Längsachse der Strangpressmatrize eine Kanalquerschnittsfläche definieren und wobei die Kanalquerschnittsfläche eine Ausdehnung in einer ersten Normalenrichtung zur Richtung der Längsachse und in einer zweiten Normalenrichtung zur Richtung der Längsachse und Quer zur ersten Normalenrichtung aufweist. Die erfindungsgemäße Strangpressmatrize ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausdehnung der Kanalquerschnittsfläche in der ersten Normalenrichtung vergrößert und in der zweiten Normalenrichtung verkleinert. Anders ausgedrückt wird durch die Matrizenkanaldüse in einer ersten Normalenrichtung zur Längsachse der Strangpressmatrize ein Konfuser und in einer zweiten Normalenrichtung zur Längsachse der Strangpressmatrize, quer zur ersten Normalenrichtung, ein Diffusor ausgebildet. According to the invention, a mold for the extrusion of metallic materials is provided with at least one extrusion die that extends along a longitudinal axis, the extrusion die in the direction of its longitudinal axis. axis comprises a die channel having a die channel inlet, a die channel outlet, and die channel walls extending from the die channel inlet to the die channel outlet to form a die channel nozzle for plastically deforming the metallic material into a desired shape to produce an extrusion, the die channel walls on each define a channel cross-sectional area in a cross-sectional plane transverse to the longitudinal axis of the extrusion die, and wherein the channel cross-sectional area has an extension in a first direction normal to the direction of the longitudinal axis and in a second direction normal to the direction of the longitudinal axis and transverse to the first normal direction. The extrusion die according to the invention is characterized in that the expansion of the channel cross-sectional area increases in the first normal direction and decreases in the second normal direction. In other words, the die channel nozzle forms a confuser in a first normal direction to the longitudinal axis of the extrusion die and a diffuser in a second normal direction to the longitudinal axis of the extrusion die, transverse to the first normal direction.
Bevorzugt ist mindestens eine Matrizenkanalwand in den Matrizenkanal hinein gewölbt. Bevorzugt sind mindestens zwei, drei oder vier, weiter bevorzugt sind alle Matrizenkanalwände in den Matrizenkanal hinein gewölbt. Die Wölbungen der Matrizenwände können diskontinuierlich über Polyederf lächen oder kontinuierlich über Freiformflächen gestaltet sein. At least one die channel wall is preferably arched into the die channel. At least two, three or four are preferred, and all die channel walls are more preferably curved into the die channel. The curvatures of the matrix walls can be designed discontinuously over polyhedron surfaces or continuously over free-form surfaces.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Flächenmaß, d.h. die Größe, der Kanalquerschnittsflächen vom Matrizenkanaleingang zum Matrizenkanalausgang hin abnimmt. Das hat zur Folge, dass der hydrostatische Druck, der auf und in dem Werkstoff wirkt, innerhalb des Matrizenkanals im Verlauf durch die Matrize steigt und der metallische Werkstof f den Matri zenkanal während des Strangpressens vollständig aus füllt . It is furthermore preferred that the surface area, ie the size, of the channel cross-sectional areas decreases from the die channel entrance to the die channel exit. The consequence of this is that the hydrostatic pressure that acts on and in the material increases within the die channel as it progresses through the die and the metallic material completely fills the die channel during extrusion.
In den erfindungsgemäßen Formwerkzeugen findet der Umformprozess des metallischen Werkstof fs im Wesentlichen innerhalb der Matri ze statt . In the forming tools according to the invention, the forming process of the metallic material takes place essentially inside the die.
Gelöst wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 zur Herstellung von Strangpressteilen, bei dem ein Profil aus einem metallischen Werkstof f in einen Zufuhrkanal eingeführt und mittels eines Stempels unter plastischer Verformung durch ein Formwerkzeug gepresst wird, wobei das Formwerkzeug mindestens eine Strangpressmatri ze aufweist , wie sie oben beschrieben ist . The object is also achieved by a method with the features of claim 9 for the production of extruded parts, in which a profile made of a metallic material is introduced into a feed channel and pressed by means of a stamp with plastic deformation through a mold, the mold having at least one extrusion die as described above.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung handelt es sich um gängige strangpressbare metallische Werkstof fe wie speziell Aluminium- und Magnesiumlegierungen . According to one aspect of the invention, these are common, extrudable metallic materials such as aluminum and magnesium alloys in particular.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert . Die Figuren schränken den Schutzbereich der durch Patentansprüche definierten Erfindung nicht ein . In den Figuren sind dargestellt : The present invention is explained by way of example with reference to the accompanying figures. The figures do not restrict the scope of protection of the invention defined by patent claims. The figures show:
Figuren la bis ld : eine erste perspektivische Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Strangpressmatri ze zur Herstellung eines Bandprofils in Richtung von dem Matri zenkanaleinlass zu dem Matri zenkanalauslass ; FIGS. la to ld: a first perspective view of a first extrusion die according to the invention for producing a strip profile in the direction from the die channel inlet to the die channel outlet;
Figuren 2a bis 2b : eine zweite perspektivische Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Strangpressmatri ze zur Herstellung eines Bandprofils in Richtung von dem Matri zenkanalauslass zu dem Matri zenkanaleinlass ; Figur 3a : eine perspektivische Ansicht eines mittigen Schnitts durch eine zweite erfindungsgemäße Strangpressmatri ze zur Herstellung eines Bandprofils in Richtung von dem Matri zenkanaleinlass zu dem Matri zenkanalauslass ; FIGS. 2a to 2b: a second perspective view of a first extrusion die according to the invention for producing a strip profile in the direction from the die channel outlet to the die channel inlet; FIG. 3a: a perspective view of a central section through a second extrusion die according to the invention for producing a strip profile in the direction from the die channel inlet to the die channel outlet;
Figur 3b : eine perspektivische Ansicht eines weiteren Schnitts durch die in Figur 3 gezeigte zweite erfindungsgemäße Strang- pressmatri ze ; FIG. 3b: a perspective view of a further section through the second extrusion die according to the invention shown in FIG. 3;
Figur 4 : eine perspektivische Ansicht eines mittigen Schnitts durch eine Strangpressmatri ze gemäß dem Stand der Technik zur Herstellung eines Bandprofils in Richtung von dem Matri zenkanaleinlass zu dem Matri zenkanalauslass ; FIG. 4: a perspective view of a central section through an extrusion die according to the prior art for producing a strip profile in the direction from the die channel inlet to the die channel outlet;
Figuren 5a bis 5d : eine perspektivische Ansicht einer dritten erfindungsgemäßen Strangpressmatri ze zur Herstellung eines L- Profils in Richtung von dem Matri zenkanaleinlass zu dem Matrizenkanalauslass ; FIGS. 5a to 5d: a perspective view of a third extrusion die according to the invention for producing an L-profile in the direction from the die channel inlet to the die channel outlet;
Figur 6a : eine erste perspektivische Ansicht einer vierten erfindungsgemäßen Strangpressmatri ze Herstellung eines Hohlprofils in Richtung von dem Matri zenkanaleinlass zu dem Matri zenkanalauslass ; FIG. 6a: a first perspective view of a fourth extrusion die according to the invention, production of a hollow profile in the direction from the die channel inlet to the die channel outlet;
Figuren 6b bis 6d : eine schematische Ansicht der vierten erfindungsgemäßen Strangpressmatri ze gemäß Figur 6a in Richtung von dem Matri zenkanaleinlass zu dem Matri zenkanalauslass . FIGS. 6b to 6d: a schematic view of the fourth extrusion die according to the invention according to FIG. 6a in the direction from the die channel inlet to the die channel outlet.
In einer ersten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung gemäß den Figuren la bis ld der vorliegenden Erfindung weist das Formwerkzeug zum Strangpressen von metallischen Bändern eine Strangpressmatri ze 1 auf , die sich entlang einer Längsachse 3 erstreckt . Die Strangpressmatri ze 1 umfasst in Richtung ihrer Längsachse 3 einen Matri zenkanal mit einem Matri zenkanalein- lass 4 und einem Matrizenkanalauslass 5. Weiterhin umfasst der Matrizenkanal Matrizenkanalwände. Zwei gegenüberliegende Matrizenkanalwände 11 und 12 sind in Figur lb zum besseren Verständnis beispielhaft hervorgehoben dargestellt; zwei weitere Matrizenkanalwände 13, 14 befinden sich senkrecht dazu (nicht hervorgehoben) . Die Matrizenkanalwände 11, 12, 13, 14 erstrecken sich von dem Matrizenkanaleinlass 4 zu dem Matrizenkanalauslass 5 hin zur Bildung einer Lauffläche, um den metallischen Werkstoff bei Durchfluss durch plastische Verformung unter Herstellung eines Strangpressteils - in dieser Ausführungsform in ein metallisches Band - zu überführen. Gemäß der in Figuren la bis ld gezeigten Aus führungs form hat der Matrizenkanaleinlass 4 eine quadratische Form und der Matrizenkanalauslass 5 eine rechteckige Form. Die Matrizenkanalwände 11, 12, 13, 14 sind alle in den Matrizenkanal hinein gewölbt, wobei die Wölbung der Matrizenkanalwände 11, 12 gegenüber der Wölbung der senkrecht dazu liegenden Matrizenkanalwände 13, 14 unterschiedlich ausgeprägt ist. Die Wölbungen der Matrizenkanalwände 11, 12, 13, 14 sind in diesem Fall kontinuierlich über Freiformflächen aufgebaut. Das Profil des Matrizenkanals verjüngt sich in Richtung der gegenüberliegenden Matrizenkanalwände 13, 14 unter Bildung eines Konfusors in dieser ersten Normalenrichtung zur Längsachse der Strangpressmatrize und es erweitert sich gleichzeitig in Richtung der gegenüberliegenden Matrizenkanalwände 11, 12 unter Bildung eines Diffusors in dieser zweiten Normalenrichtung zur Längsachse der Strangpressmatrize . In a first embodiment of the present invention according to FIGS. In the direction of its longitudinal axis 3, the extrusion die 1 comprises a die channel with a die channel lass 4 and a die channel outlet 5. Furthermore, the die channel comprises die channel walls. Two opposing die channel walls 11 and 12 are shown in FIG. 1b for better understanding; two further matrix channel walls 13, 14 are perpendicular thereto (not emphasized). The die channel walls 11, 12, 13, 14 extend from the die channel inlet 4 to the die channel outlet 5 to form a running surface in order to convert the metallic material during flow through plastic deformation with the production of an extruded part - in this embodiment into a metallic strip. According to the embodiment shown in FIGS. 1a to 1d, the die channel inlet 4 has a square shape and the die channel outlet 5 has a rectangular shape. The die channel walls 11, 12, 13, 14 are all curved into the die channel, with the curvature of the die channel walls 11, 12 being differently pronounced than the curvature of the die channel walls 13, 14 lying perpendicular thereto. In this case, the curvatures of the die channel walls 11, 12, 13, 14 are constructed continuously over free-form surfaces. The profile of the die channel tapers in the direction of the opposing die channel walls 13, 14, forming a confusor in this first direction normal to the longitudinal axis of the extrusion die, and it widens at the same time in the direction of the opposing die channel walls 11, 12, forming a diffuser in this second direction normal to the longitudinal axis of the extrusion die .
Die Matrizenkanalwände 11, 12, 13, 14 definieren auf jeder Querschnittsebene quer zur Längsachse der Strangpressmatrize eine Kanalquerschnittsfläche 21, 23 (Figur lc) bzw. 22 (Figur ld) . Das Maß dieser Kanalquerschnittsflächen 21, 22, 23, die durch die Matrizenkanalwände 11, 12, 13, 14 definiert werden nimmt vom Matrizenkanaleingang zum Matrizenkanalausgang ab, d.h. das Flächenmaß der durch die Matrizenkanalwände 11, 12, 13, 14 definierten Kanalquerschnittsflächen auf jeder Querschnittsebene quer zur Längsachse der Strangpressmatrize bleibt in Richtung von dem Matrizenkanaleinlass 4 zu dem Matrizenkanalauslass 5 hin nimmt ab. Mit anderen Worten ist das Flächenmaß der dargestellten Flächen: 21 > 22 > 23. The die channel walls 11, 12, 13, 14 define a channel cross-sectional area 21, 23 (FIG. 1c) or 22 (FIG. 1d) on each cross-sectional plane transverse to the longitudinal axis of the extrusion die. The size of these channel cross-sectional areas 21, 22, 23, which are defined by the die channel walls 11, 12, 13, 14, decreases from the die channel entrance to the die channel exit, ie the surface area of the through the die channel walls 11, 12, 13, 14 defined channel cross-sectional areas on each cross-sectional plane transverse to the longitudinal axis of the extrusion die remains in the direction from the die channel inlet 4 to the die channel outlet 5 decreases. In other words, the square footage of the faces shown is: 21 > 22 > 23.
Figur 2a zeigt die Strangpressmatrize 1 der ersten erfindungsgemäßen Aus führungs form in einer zweiten perspektivischen Ansicht, die im Vergleich zur ersten perspektivischen Ansicht um 180° gekippt und um 90° gedreht ist. Die Strangpressmatrize 1 umfasst in Richtung ihrer Längsachse 3 einen Matrizenkanal mit einem Matrizenkanalauslass 5 - der jetzt oben liegend gezeigt ist - und einem Matrizenkanaleinlass 5. In Figur 2b ist die Matrizenkanalwand 14 zum besseren Verständnis beispielhaft hervorgehoben gezeigt. FIG. 2a shows the extrusion die 1 of the first embodiment according to the invention in a second perspective view, which is tilted by 180° and rotated by 90° compared to the first perspective view. In the direction of its longitudinal axis 3, the extrusion die 1 comprises a die channel with a die channel outlet 5—which is now shown lying on top—and a die channel inlet 5. In FIG. 2b, the die channel wall 14 is shown highlighted as an example for better understanding.
In einer zweiten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung gemäß Figur 3a weist das Formwerkzeug zum Strangpressen von metallischen Bändern eine Strangpressmatrize 101 auf, die sich entlang einer Längsachse 103 erstreckt. Die Strangpressmatrize 101 umfasst in Richtung ihrer Längsachse 103 einen Matrizenkanal mit einem Matrizenkanaleinlass 104 und einem Matrizenkanalauslass 105. Weiterhin umfasst der Matrizenkanal Matrizenkanalwände 111, 112, 113. Die Matrizenkanalwand 111 ist in Richtung des Matrizenkanals gewölbt. Eine - in dieser Ansicht nicht gezeigte - der Matrizenkanalwand gegenüberliegende Matrizenkanalwand ist ebenfalls in Richtung des Matrizenkanals gewölbt. Gemäß der zweiten Ausführungsform sind die Matrizenkanalwände 112, 113 nicht in Richtung des Matrizenkanals gewölbt. Die Wandung der gewölbten Matrizenkanalwand 111 der in Figur 3a dargestellten zweiten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist im Viertelschnitt gemäß Figur 3b verdeutlicht. Die Wölbung der Matrizenkanalwand 111 ist in dieser Aus führungs form diskontinuierlich über eine Polyederf läche auf gebaut . Eine herkömmliche Strangpressmatrize 901 zum Strangpressen von metallischen Bändern ist in Figur 4 dargestellt. Die Strangpressmatrize 901 umfasst in Richtung ihrer Längsachse 903 einen Matrizenkanal mit einem Matrizenkanaleinlass 904 und einem Matrizenkanalauslass 905 sowie Matrizenkanalwände 911, 912, 913. Diese sind jedoch nicht profiliert, so dass der eigentliche Umformprozess des metallischen Werkstoffs nicht in der Matrize, sondern ausschließlich in dem davorliegenden Zufuhrkanal stattfindet. Der durch die Matizenkanalwände 911, 912, 913 definierte Matrizenkanal dient nur noch dem beibehalten der Bandgeometrie. In a second embodiment of the present invention according to FIG. In the direction of its longitudinal axis 103, the extrusion die 101 comprises a die channel with a die channel inlet 104 and a die channel outlet 105. The die channel also comprises die channel walls 111, 112, 113. The die channel wall 111 is curved in the direction of the die channel. A die channel wall opposite the die channel wall--not shown in this view--is also curved in the direction of the die channel. According to the second embodiment, the die channel walls 112, 113 are not curved in the direction of the die channel. The wall of the arched die channel wall 111 of the second embodiment of the present invention shown in FIG. 3a is illustrated in the quarter section according to FIG. 3b. In this embodiment, the curvature of the matrix channel wall 111 is built up discontinuously over a polyhedron surface. A conventional extrusion die 901 for extruding metal strip is shown in FIG. In the direction of its longitudinal axis 903, the extrusion die 901 comprises a die channel with a die channel inlet 904 and a die channel outlet 905 as well as die channel walls 911, 912, 913. However, these are not profiled, so that the actual forming process of the metallic material does not take place in the die, but exclusively in the upstream supply channel takes place. The die channel defined by the die channel walls 911, 912, 913 only serves to maintain the band geometry.
In den erfindungsgemäßen Formwerkzeugen findet der Umformprozess des metallischen Werkstoffs im Wesentlichen innerhalb der Matrize statt. Zudem wird - im Gegensatz zum herkömmlichen Strangpressen - der gesamte Materialstrom in den inneren laminaren Schichten und den äußeren laminaren Schichten in Normalenrichtung und in Querrichtung zur Strangpressrichtung bewegt . In the forming tools according to the invention, the forming process of the metallic material essentially takes place inside the die. In addition—in contrast to conventional extrusion—the entire material flow in the inner laminar layers and the outer laminar layers is moved in the normal direction and in the transverse direction to the direction of extrusion.
In einer dritten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung gemäß Figur 5a weist das Formwerkzeug zum Strangpressen von metallischen L-Profilen eine Strangpressmatrize 201 auf, die sich entlang einer Längsachse 203 erstreckt. Die Strangpressmatrize 201 umfasst in Richtung ihrer Längsachse 203 einen Matrizenkanal mit einem quadratischen Matrizenkanaleinlass 204 und einem L-förmigen Matrizenkanalauslass 205. Weiterhin umfasst der Matrizenkanal Matrizenkanalwände 211, 212, 213, 214, 215. Matrizenkanalwände 213, 214 sind in Figur 5b zum besseren Verständnis beispielhaft hervorgehoben. In a third embodiment of the present invention according to FIG. 5a, the mold for the extrusion of metallic L-profiles has an extrusion die 201 that extends along a longitudinal axis 203. In the direction of its longitudinal axis 203, the extrusion die 201 comprises a die channel with a square die channel inlet 204 and an L-shaped die channel outlet 205. The die channel also comprises die channel walls 211, 212, 213, 214, 215. Die channel walls 213, 214 are shown in FIG. 5b for better understanding highlighted as an example.
Die Matrizenkanalwände 211, 212 sind in den Matrizenkanal hinein gewölbt, wobei die Wölbung der Matrizenkanalwände 211, 212 gegenüber der Wölbung der orthogonal dazu liegenden Matrizen- kanalwände 213, 214 unterschiedlich ausgeprägt ist. Die Matrizenkanalwände 213, 214 sind nach außen hin gewölbt. Die Besonders ausgeprägt ist die Wölbung der Materialkanalwand, die die Innenseiten des L-Profils formt. The die channel walls 211, 212 are curved into the die channel, the curvature of the die channel walls 211, 212 being opposite to the curvature of the die channel walls 213, 214 are differently pronounced. The die channel walls 213, 214 are curved outwards. The curvature of the material channel wall, which forms the inside of the L-profile, is particularly pronounced.
Die Matrizenkanalwände 211, 212, 213, 214, und die Materialkanalwand, die die Innenseiten des L-Profils formt, definieren auf jeder Querschnittsebene quer zur Längsachse der Strangpressmatrize eine Kanalquerschnittsfläche 221, 223 (Figur 5c) bzw. 222 (Figur 5d) . Das Maß dieser Kanalquerschnittsflächen 221, 222, 223, die durch die Matrizenkanalwände definiert werden, nimmt ab, d.h. das Flächenmaß der durch die Matrizenkanalwände definierten Kanalquerschnittsflächen auf jeder Querschnittsebene quer zur Längsachse der Strangpressmatrize nimmt in Richtung von dem Matrizenkanaleinlass 204 zu dem Matrizenkanalauslass 205 hin ab; Mit anderen Worten ist das Flächenmaß der dargestellten Flächen: 221 > 222 > 223. The die channel walls 211, 212, 213, 214, and the material channel wall that forms the insides of the L-profile, define a channel cross-sectional area 221, 223 (Figure 5c) and 222 (Figure 5d) on each cross-sectional plane transverse to the longitudinal axis of the extrusion die. The size of these channel cross-sectional areas 221, 222, 223, which are defined by the die channel walls, decreases, i.e. the area of the channel cross-sectional areas defined by the die channel walls on each cross-sectional plane transverse to the longitudinal axis of the extrusion die decreases in the direction from the die channel inlet 204 to the die channel outlet 205 ; In other words, the square measure of the faces shown is: 221 > 222 > 223.
Der Fachmann erkennt, dass auf ähnliche Weise auch andere Profile wie V-Profile, U-Profile, Kreuzprofile, Sternprofile und auch Hohlprofile herstellbar sind. The person skilled in the art recognizes that other profiles such as V-profiles, U-profiles, cross profiles, star profiles and also hollow profiles can be produced in a similar way.
Auch Hohlprofile lassen sich erfindungsgemäß herstellen. Dazu besteht das Formwerkzeug aus zwei Teilen, die entweder separierbar aneinandergefügt oder in einem Stück gefertigt sein können. Ein erster Teil zur Ausbildung eines Dorns, der die Innenkontur des Profils formt, weist mindestens zwei Hohlkammern auf, die um einen Kern angeordnet sind und in einer Schweißkammer münden. Der Kern mündet in einen Dorn, der über Brücken mit dem Außenrand des Formwerkzeugs befestigt ist und in die Lauffläche der Matrize hineinragt. Mindestens eine der äußeren Matrizenkanalwände der Lauffläche, bevorzugt auch mindestens eine Matrizenkanalwand des Dorns, ist in den Matrizenkanal hinein gewölbt, wobei die von den inneren und äußeren Matrizenkanalwänden definierten Kanalquerschnittsflächen in dem Matrizenkanal, d.h. die Kanalquerschnittsflächen, die durch die äußeren Matrizenkanalwände definiert sind, abzüglich der Querschnittsflächen, die durch die Matrizenkanalwände des Dorns definiert wird, in ihrer Größe im Wesentlichen konstant bleiben. Bevorzugt sind alle Matrizenkanalwände der Lauffläche, bevorzugter auch alle Matrizenkanalwände des Dorns in den Matrizenkanal hinein gewölbt. Hollow profiles can also be produced according to the invention. For this purpose, the mold consists of two parts, which can either be joined together in a separable manner or manufactured in one piece. A first part for forming a mandrel, which forms the inner contour of the profile, has at least two hollow chambers, which are arranged around a core and open into a welding chamber. The core ends in a mandrel that is attached to the outer edge of the mold via bridges and protrudes into the running surface of the die. At least one of the outer die channel walls of the tread, preferably also at least one die channel wall of the mandrel, is curved into the die channel, with the channel cross-sectional areas defined by the inner and outer die channel walls in the die channel, ie the channel cross-sectional areas defined by the outer die channel walls minus the cross-sectional area defined by the die channel walls of the mandrel, remain substantially constant in size. Preferably all die channel walls of the running surface, more preferably also all die channel walls of the mandrel, are curved into the die channel.
In einer vierten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung gemäß Figuren 6a bis 6d weist das Formwerkzeug zum Strangpressen von metallischen Hohlprofilen eine Strangpressmatrize 601 auf . In a fourth embodiment of the present invention according to FIGS. 6a to 6d, the mold for the extrusion of metallic hollow profiles has an extrusion die 601.
Ein erster Teil der Strangpressmatrize 601 zur Ausbildung eines Dorns 642, der die Innenkontur des Profils formt, weist vier Hohlkammern 631 auf, die um einen Kern angeordnet sind und in einer Schweißkammer 641 münden, die einen Einlass und einen Boden aufweist. Ausgehend vom Boden der Schweißkammer erstreckt sich ein Matrizenkanal mit einem Matrizenkanaleinlass 604 und einen Matrizenkanalauslass 605. A first part of the extrusion die 601 for forming a mandrel 642 which forms the inner contour of the profile, has four hollow chambers 631 which are arranged around a core and open into a welding chamber 641 which has an inlet and a bottom. A die channel with a die channel inlet 604 and a die channel outlet 605 extends from the bottom of the welding chamber.
Weiterhin umfasst der Matrizenkanal innere und äußere Matrizenkanalwände. Zwei innere Matrizenkanalwände 613, 614 der vier inneren Matrizenkanalwände gemäß dieser Aus führungs form sind in Figur 6c zum besseren Verständnis beispielhaft hervorgehoben. Zwei äußere Matrizenkanalwände 615, 616 der vier äußeren Matrizenkanalwände gemäß dieser Aus führungs form sind in Figur 6d zum besseren Verständnis beispielhaft hervorgehoben. Furthermore, the die channel includes inner and outer die channel walls. Two inner die channel walls 613, 614 of the four inner die channel walls according to this embodiment are highlighted in FIG. 6c for better understanding. Two outer die channel walls 615, 616 of the four outer die channel walls according to this embodiment are exemplified in FIG. 6d for better understanding.
Die Matrizenkanalwände 613, 614, 615, 616 sind alle in den Matrizenkanal hinein gewölbt. The die channel walls 613, 614, 615, 616 are all curved into the die channel.
Es sind verschiedene Varianten bekannt, um Hohlprofile zu Strangpressen. Das hier von uns beschriebene Matrizen-Konzept spiegelt den Aufbau eines Kammerwerkzeuges dar. Die konventio- nell hergestellten Kammerwerkzeuge sind mehrteilig . Eine Komponente des Werkzeuges definiert die Innenkontour des Hohlprofiles . Eine weitere Variante um Hohlprofile zu fertigen sind Strangpressen mit integriertem Dorn . Diese Maschinen werden üblicherweise anstelle eines Vollbol zens mit einem Hohlbol zen beladen . Der in die Maschine integrierte Dorn und der Hohlbolzen ersetzen die Notwendigkeit bei einem Kammerwerkzeug den Werkstof f erst zu teilen und diesen dann wieder in der Schweißkammer zu fügen . Auch in einer Strangpresse mit integriertem Dorn ist eine erfindungsgemäße Werkzeuggestaltung möglich, die den Werkstof f quer zur Strangpressrichtung verdrängt . Hierfür müsste lediglich der Dorn der Maschine mit den entsprechenden Wölbungen ausgestaltet werden . Various variants are known for extruding hollow profiles. The die concept we have described here reflects the structure of a chamber tool. The conventional nally manufactured chamber tools are multi-part. A component of the tool defines the inner contour of the hollow profile. Another variant for manufacturing hollow profiles is extrusion with an integrated mandrel. These machines are usually loaded with a hollow pin instead of a solid pin. The mandrel integrated into the machine and the hollow bolt replace the need to first split the material and then join it again in the welding chamber with a chamber tool. A tool design according to the invention that displaces the material transversely to the direction of extrusion is also possible in an extrusion press with an integrated mandrel. For this, only the mandrel of the machine would have to be designed with the corresponding curvatures.
Herstellbar sind die erfindungsgemäßen Formwerkzeuge mittels 3D-Metalldruckverf ahren, beispielsweise mittels bekannter Pulverbett-Schmel zverfahren . The molds according to the invention can be produced using 3D metal printing processes, for example using known powder bed melting processes.

Claims

Patentansprüche Formwerkzeug zum Strangpressen von metallischen Werkstoffen mit mindestens einer Strangpressmatrize (1, 101, 201, 601) , die sich entlang einer Längsachse (3, 103, 203) erstreckt, wobei die Strangpressmatrize (1, 101, 201, 601) in Richtung ihrer Längsachse (3, 103, 203) einen Matrizenkanal aufweist, durch den der metallische Werkstoff fließen kann und der einen Matrizenkanaleinlass (4, 104, 204,Claims Mold for the extrusion of metallic materials with at least one extrusion die (1, 101, 201, 601) which extends along a longitudinal axis (3, 103, 203), the extrusion die (1, 101, 201, 601) in the direction of its longitudinal axis (3, 103, 203) has a die channel through which the metallic material can flow and which has a die channel inlet (4, 104, 204,
604) , einen Matrizenkanalauslass (5, 105, 205, 605) sowie Matrizenkanalwände (11, 12, 13, 14) , (211, 212, 213,604), a die channel outlet (5, 105, 205, 605) and die channel walls (11, 12, 13, 14), (211, 212, 213,
214) , (311, 312, 313, 314, 315) , (613, 614, 615, 616) umfasst, die sich von dem Matrizenkanaleinlass (4, 104, 204, 604) zu dem Matrizenkanalauslass (5, 105, 205, 605) zur Bildung einer Matrizenkanaldüse erstrecken, um den metallischen Werkstoff durch plastische Verformung unter Herstellung eines Strangpressteils in eine gewünschte Form zu überführen, wobei die Matrizenkanalwände (11, 12, 13, 14) , (211, 212, 213, 214) , (311, 312, 313, 314, 315) , (613, 614, 615, 616) auf jeder Querschnittsebene quer zur Längsachse (3, 103, 203) der Strangpressmatrize (1, 101, 201, 601) eine Kanalquerschnittsfläche (21, 22, 23) , (221, 222, 223) definieren und wobei die Kanalquerschnittsfläche (21, 22, 23) , (221, 222, 223) eine Ausdehnung in einer ersten214), (311, 312, 313, 314, 315), (613, 614, 615, 616) extending from the die channel inlet (4, 104, 204, 604) to the die channel outlet (5, 105, 205, 605) to form a die channel nozzle in order to convert the metallic material into a desired shape by plastic deformation while producing an extruded part, the die channel walls (11, 12, 13, 14), (211, 212, 213, 214), ( 311, 312, 313, 314, 315), (613, 614, 615, 616) on each cross-sectional plane transverse to the longitudinal axis (3, 103, 203) of the extrusion die (1, 101, 201, 601) a channel cross-sectional area (21, 22 , 23) , (221, 222, 223) and wherein the channel cross-sectional area (21, 22, 23) , (221, 222, 223) has an extension in a first
Normalenrichtung zur Richtung der Längsachse (3, 103,Direction normal to the direction of the longitudinal axis (3, 103,
203) und in einer zweiten Normalenrichtung zur Richtung der Längsachse (3, 103, 203) und quer zur ersten203) and in a second direction normal to the direction of the longitudinal axis (3, 103, 203) and transverse to the first
Normalenrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausdehnung der Kanalquerschnittsfläche (21, 22, 23) , (221, 222, 223) in der ersten Normalenrichtung vergrößert und in der zweiten Normalenrichtung verkleinert. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Matrizenkanalwand in den Matrizenkanal hinein gewölbt ist. Formwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei, drei, vier, fünf oder sechs Matrizenkanalwände (11, 12, 13, 14) , (211, 212, 213, 214) , (311, 312, 313, 314,Has normal direction, characterized in that the extension of the channel cross-sectional area (21, 22, 23), (221, 222, 223) increases in the first normal direction and decreases in the second normal direction. Mold tool according to Claim 1, characterized in that at least one die channel wall is curved into the die channel. Mold according to claim 2, characterized in that two, three, four, five or six die channel walls (11, 12, 13, 14), (211, 212, 213, 214), (311, 312, 313, 314,
315) , (613, 614, 615, 616) in den Matrizenkanal hinein gewölbt sind. Formwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis315), (613, 614, 615, 616) are arched into the matrix channel. Mold according to one or more of claims 1 to
3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbungen der Matrizenkanalwände (11, 12, 13, 14) , (211, 212, 213, 214) ,3, characterized in that the curvatures of the die channel walls (11, 12, 13, 14), (211, 212, 213, 214),
(311, 312, 313, 314, 315) , (613, 614, 615, 616) diskontinuierlich über Polyederf lächen aufgebaut sind. Formwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis(311, 312, 313, 314, 315), (613, 614, 615, 616) are built up discontinuously over polyhedron faces. Mold according to one or more of claims 1 to
3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbungen der Matrizenkanalwände (11, 12, 13, 14) , (211, 212, 213, 214) ,3, characterized in that the curvatures of the die channel walls (11, 12, 13, 14), (211, 212, 213, 214),
(311, 312, 313, 314, 315) , (613, 614, 615, 616) kontinuierlich über Freiformflächen aufgebaut sind. Formwerkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der von den Matrizenkanalwände (11, 12, 13, 14) , (211, 212, 213, 214) , (311, 312, 313, 314, 315) , (613, 614, 615, 616)n definierten Kanalquerschnittsfläche (21, 22, 23) , (221, 222, 223) in dem(311, 312, 313, 314, 315), (613, 614, 615, 616) are built up continuously over freeform surfaces. Forming tool according to one of the preceding claims, characterized in that the size of the cavity walls (11, 12, 13, 14), (211, 212, 213, 214), (311, 312, 313, 314, 315), ( 613, 614, 615, 616)n defined channel cross-sectional area (21, 22, 23), (221, 222, 223) in the
Matrizenkanal vom Matrizenkanaleinlass (4, 104, 204, 604) zum Matrizenkanalauslass (5, 105, 205, 605) hin abnimmt. Formwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 zum Strangpressen von metallischen Werkstoffen in Form von Bändern, L-Profilen, V-Profilen, U-Profilen, Kreuzprofilen, Sternprofilen oder Hohlprofilen. Formwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 zum Strangpressen von metallischen Werkstoffen in Form von Hohlprofilen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Matrizenkanal ein erster Teil der Strangpressmatrize (1, 101, 201, 601) zur Ausbildung eines Dorns (642) vorgeschaltet ist, der die Innenkontur des Profils formt, wobei der erste Teil der Strangpressmatrize (1, 101, 201, 601) mindestens zwei Hohlkammern (631) aufweist, die um einen Kern angeordnet sind und in einer Schweißkammer (641) münden, und der Kern in den Dorn (642) mündet, der über Brücken mit einem Außenrand des Formwerkzeugs befestigt ist und in den Matrizenkanaleinlass (604) hineinragt. Verfahren zur Herstellung von Strangpressteilen, bei dem ein Profil aus einem metallischen Werkstoff in einen Zufuhrkanal eingeführt und mittels eines Stempels unter plastischer Verformung durch ein Formwerkzeug gemäß den Patentansprüchen 1 bis 8 gepresst wird. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als metallischer Werkstoff Magnesium, eine Magnesiumlegierung, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet wird . Die channel decreases from the die channel inlet (4, 104, 204, 604) to the die channel outlet (5, 105, 205, 605). Mold according to one or more of Claims 1 to 6 for the extrusion of metallic materials in the form of strips, L profiles, V profiles, U profiles, cross profiles, star profiles or hollow profiles. Mold according to one or more of Claims 1 to 6 for the extrusion of metallic materials in the form of hollow profiles, characterized in that a first part of the extrusion die (1, 101, 201, 601) for forming a mandrel (642) is connected upstream of the die channel, which forms the inner contour of the profile, the first part of the extrusion die (1, 101, 201, 601) having at least two hollow chambers (631) which are arranged around a core and open into a welding chamber (641), and the core in the Mandrel (642) opens, which is attached via bridges to an outer edge of the mold and projects into the die channel inlet (604). Process for the production of extruded parts, in which a profile made of a metallic material is introduced into a feed channel and is pressed by means of a stamp with plastic deformation through a mold according to claims 1 to 8. Method according to Claim 9, characterized in that magnesium, a magnesium alloy, aluminum or an aluminum alloy is used as the metallic material.
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