DE1527776A1

DE1527776A1 - Werkzeug fuer Strangpressen

Info

Publication number: DE1527776A1
Application number: DE19661527776
Authority: DE
Inventors: Edgecombe David E
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1965-12-16
Filing date: 1966-12-13
Publication date: 1970-04-09
Also published as: DE1527776B2; DE1527776C3; US3360975A; ES334413A1; FR1524090A

Description

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Betrifft: Patentanmeldung

Anmelder: The Babcock & V/ilcox Comp«, New York, USA

Werkzeug für Strangpressen

Die Erfindung bezieht sich auf die Warmbearbeitung von Metallen und betrifft insbesondere ein Werkzeug für die Umformung von heißen Metallen unter Druck, wie z.B. das Strangpressen zur Formgebung.

Beim Extrudieren von Eisenlegierungen ist es üblich, einen heißen Knüppel in den Rezipienten einzulegen und dann das Metall durch eine Form an einem Ende des Rezipienten hindurchzupressen und so ein Fertig- oder Halbfertigprodukt zu erzeugen. Wenn das Extrudieren zur Herstellung von Rohren angewandt wird, wird der heiße Knüppel bereits mit einer zentralen Bohrung oder Höhlung der Presse zugeführt· Die Höhlung kann durch Bohren oder dgl. vor dem Extrudieren hergestellt sein, wird aber bevorzugt durch Aufdornen des Knüppels mit Hilfe von Druck innerhalb des Rezipienten eingebracht.

Dem Extrudieren oder Aufdornen geht ein Reinigungs- und KühlVorgang voraus, unmittelbar vor dem Einführen des

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Brief vom g. -J 2. 1966 ^B|a« 2 1527776 Dlpl.-Ing. G. Schllebe

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heißen, ungelochten Knüppels in den Rezipienten. Die Kühlung wurde bisher durch eine Wasserdusche gegen die Innenfläche der Rezipientenbohrung bewerkstelligt. Ein solches Verfahren ist vernünftig bei geringem Metalldurchsatz, ein höherer Durchsatz in der Zeiteinheit führt jedoch zu Schwierigkeiten, wenn man den Rezipienten hinreichend kühlen will, dessen Material dann einer übermäßigen ThermoSchockbeanspruchung und daraus resultierenden Oberflächenrissen ausgesetzt wird, was wiederum seine Lebensdauer verkürzt.

Als Abhilfe schlägt die Erfindung eine verbesserte Kühlanordnung vor, die den Einsatz von Kühlmittelkanälen vorsieht, welche in die zylindrische Wandung des Rezipienten eingearbeitet sind. Die Kanäle sind so ausgeführt und angeordnet, daß ein regelbarer Flüssigkeitsstrom durch sie möglich wird, wie es für eine einwandfreie Kühlung des Rezipienten notwendig sein kann. Dabei ist es vorteilhaft, die Flüssigkeitskanäle so auszubilden, daß der Durchflußweg der Flüssigkeit durch den Rezipienten verhältnismäßig kurz ist, um somit das Entstehen von Dampfsäcken in den Kanälen zu vermeiden, was zu einer Drosselung oder Blockierung des Flüssigkeitsstromes führen kann. Erfindungsgemäß sind die Flüssigkeitskanäle in mehreren, im wesentlichen senkrecht zur Achse der Rezipientenbohrung stehenden Ebenen und im wesentlichen in gleichmäßigen Abständen von der Wandung der Bohrung angeordnet und über Einlaß- und Auslaßkanäle an einen gemeinsamen äußeren Kühlmittelkreislauf angeschlossen»

Der Flüssigkeitsstrom durch die Kühlmittelkanäle innerhalb der Rezipientenwand kann so eingeregelt werden, daß ein gewünschter Arbeitsbereich der Rezipienten-Wand-Temperatur eingehalten werden kann, um überhöhte Wand-

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Brief vom 9. 12. 1966 Blatt 3 1527776 Dipl.-Ing. G. Schllebs

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temperaturen und Thermoschockbeanspruchungen zu vermeiden., und somit die Lebensdauer des Rezipienten-Materials zu verlängern.

Die verschiedenen neuartigen Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen, die dieser Beschreibung beigefügt sind und einen Teil derselben bilden, im einzelnen angegeben. Zum besseren Verständnis der Erfindung, ihrer Funktionsverbesserungen und Besonderheiten, die sich bei der Anwendung ergeben, wird im folgenden eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Achse eines Strangpressen-Rezipienten und

Fig. 2 einen Querschnitt längs der linie 2-2 in Fig. 1 in verkleinertem Maßstab mit teilweise fortgelassener Schraffur, um die Ausbildung der Kühlmittelkanäle innerhalb des Rezipienten darzustellen.

Die Erfindung ist in der Form eines Rezipienten zum Extrudieren von Rohren dargestellt. Er kann, wie noch erläutert werden wird, ebenfalls zum Aufdornen von Knüppeln benutzt werden, und seine Achse kann horizontal, wie gezeichnet, oder vertikal angeordnet werden.

Der Rezipient 10 ist aus einem Metallblock hergestellt, der eine kreisförmige oder quadratische Außenkontur haben kann, jedoch eine zentrale Bohrung aufweist. Wie dargestellt, ist die bearbeitete Innenfläche 11 des Rezipienten kegelförmig ausgebildet, um einen Büchsenhalter 12 aufzunehmen, der bei gleichbleibender Wandstärke von einem Ende

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zum anderen sich kegelförmig verjüngt, so daß er in die bearbeitete Innenfläche des Rezipienten hineinpaßt»

Eine Rezipientenbüchse 13 ist innerhalb des Büchsenhaiters angeordnet, deren äußere Oberfläche 14 kegelförmig ausgebildet ist und in die innere kegelförmige Oberfläche 15 des Büchsenhalters 12 hineinpaßt und deren innere Bohrung 16 im Durchmesser im wesentlichen über ihre gesamte Länge gleichbleibt0 Der Büchsenhalter und die Büchse sind innerhalb des Rezipienten angeordnet. Der Büchsenhalter wird in seiner Stellung durch einen Schrumpfsitz innerhalb des Rezipientenkörpers und durch eine Ankerplatte 12a und eine Stirnplatte 12b, die am Rezipientenkörper befestigt ist, gehalten· Die Büchse 13 wird in ihrer Lage ebenfalls durch einen Schrumpfsitz gehalten, der unterstützt wird durch den Düsenhalter 17, der an der Formführung 18 anliegt, welche einen Teil des Düsenträgers 20 bildet. Die Düse 21 und ihr Stützring 22 sind am Ende des Rezipienten so gehalten, daß sich deren Stellung zueinander, wie in Fig. 1 dargestellt ist, während des StrangpreßVorganges nicht ändert.

Ein gelochter Knüppel 23 wird in die Bohrung 16 in der Büchse 13 eingeführt, wobei z.B. eine Scheibe aus Glasfluß als Schmiermittel (nicht gezeichnet) zwischen dem inneren Ende des gelochten Knüppels 23 und der Düse 21 angeordnet wird. Bei dem üblichen Strangpreßvorgang wird die äußere Oberfläche 24 des Knüppels sowohl als auch dessen innere Bohrung 25 von dem Schmiermittel überzogen, so daß damit das Extrudieren eines fertigen Rohres 26 durch die Porm der Strangpresse ermöglicht wird·

Der Knüppel wird mit Hilfe von Druck umgeformt, der auf das Ende des Knüppels mit Hilfe eines Kolbens 27» der

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an das Deutsche Patentamt, München Pmt.nUnw.it

einen Blindkopf 28 in direkten Xontakt mit dem Knüppel hat, aufgebracht wird·

Wie dargestellt, sind der Kolben 27 und sein Blindkopf mit einer zentralen Öffnung 30 versehen, die einen Dorn aufnimmt, der in die zentrale Bohrung 25 des Knüppels und in die Düse 21 eingeführt wird, bevor der Druok auf den Knüppel aufgebracht wird. Wenn man den Druck über den Blindkopf 28 auf die Strangpresse einleitet, wird das Metall des Knüppels 23 durch die form 21 extrudiert und bildet das Rohr 26.

Bei normaler Arbeitsweise einer Strangpresse bleibt bei Beendigung der Extrudierung des Knüppels ein Schopf aus Metall an der Düse 21 stehen, der entfernt werden muß, ehe die Presse für den nächsten Extrudierzyklus freigegeben werden kann· Die Entfernung des Schopfes, das Reinigen der Bohrungen der Rezipientenbüchsen 13 und die Vorbereitung der Presse für den nächsten Extrudierzyklus sind so koordiniert, daß mehr als hundert Knüppel je Stunde nacheinander extrudiert werden können· Bei solch einem Arbeitsablauf ist es in starkem Maße notwendig, daß der Rezipient 10 mit seinem Büchsenhalter 12 und der Rezipientenbüchse 13 bei einer günstigen Temperatur gehalten werden können, so daß die Wärmeschädigung des Metalls soweit wie möglich eingeschränkt wird, wobei die Temperatur des Metalls nicht zu niedrig sein darf, üb nicht die Extrudierung des heißen Knüppels ungünstig zu beeinflussen.

Gemäß der Erfindung ist der Rezipient 10 mit kreisförmig angeordneten und axial versetzten Kanälen oder Ringnuten 32 versehen, die in seine Innenfläche 11 eingearbeitet

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sind. Die Hüten 32 liegen in axial versetzten Ebenen, die parallel zueinander und im wesentlichen senkrecht zur Achse der Büchsenbohrung 16 liegen· Wie in Pig. 2 dargestellt, ist jede der Nuten 32 mit einer im wesentlichen radialen Einlaßverbindung 33 oder 34 "»ersehen; die Verbindung 33 endet in dem Flüssigkeitseinlaßkanal 35, und die Verbindung 34 endet in dem Flüssigkeitseinlaßkanal 36, um den Zutritt des Kühlmittels in die entsprechenden Kanäle zu ermöglichen. Die Kanäle sind ebenfalls mit radialen Auslaßverbindungen 37 und 38 zu den Aualaßkanälen 40 bzw. 41 versehen. Die Einlaß- und Auslaßkanäle für jede Nute 32 liegen verhältnismäßig eng beieinander, und jede Nute erstreckt sich über einen Winkel von annähernd 320° rund um die innere Oberfläche 11 des Hezipienten.

Jeder der Einlaß- und Auslaßkanäle 35, 36, 37 und 38 liegt im wesentlichen parallel zur Achse der Bohrung 16 der Büchse in der ringförmigen Wand des Hezipienten. Der Anschluß der Einlaßkanäle 35 und 36 kann mit Hilfe von radialen Einlaßverbindungen 42 erfolgen, denen das Kühlmittel von einer außen liegenden Pumpe 53, wie in Fig. dargestellt, zugeführt wird, während jeder der Auslaßkanäle 37 und 38 entsprechend mit einer (nicht dargestellten) Auslaßverbindung versehen sein kann, die ebenfalls radial in bezug auf die Achse der Bezipientenbüchse 13 angeordnet ist.

Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, sind die Eingnuten 32 abwechselnd an einen gemeinsamen Einlaßkanal and einen gemeinsamen Auslaßkanal angeschlossen. Dadurch strömt die Flüssigkeit vom FlüssigkeitseinlaS 35 durch die Einlaßverbindungen 33 in jede zweite late 32 «nd weiter im Uhrzeigersinn um das Außer· des Büchsenhaltere 12 durch die Auelaßverbindung 37 in den Auslaßkmnal 40·

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an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

Durch die zwischengeschalteten Nuten fließt ein ähnlicher Flüssigkeitsstrom, aber mit entgegengesetzter Strömungsrichtung, d.h. von dem Flüssigkeitseinlaß 36 durch die Einlaßverbindung 34 in die Nuten 32, dann entgegen dem Uhrzeigersinn zur Auslaßverbindung 38 und von dort in den Auslaßkanal 41. Bei dieser Anordnung überlappt der Kühleffekt des jeweils anderen Kanales den Abstand zwischen Einlaß- und Auslaßverbindung des angrenzenden Kanals.

In der dargestellten Ausführung verringert sich der Abstand der Ebenen, in denen die Nuten liegen, vom offenen Ende zum Düsenkopf des Rezipienten. Der Nutenabstand kann aber auch über die gesamte Länge des Rezipienten gleich bleiben oder umgekehrt sich in Richtung auf das offene Ende des Rezipienten verringern. Wenn der Rezipient zum Aufdornen von Knüppeln benutzt wird, wird der axiale Abstand zwischen den Kanälen in der Regel gleich sein. Diese Abstände sind jedoch in starkem Maße abhängig von der-Konstruktion des Rezipienten und seiner Zusatzteile und sollen der Neigung zum Wärmestau innerhalb der Rezipientenwand während des Warmarbeitszyklus entgegenwirken.

Wie in Fig. Ί dargestellt, wird ein Thermoelement 44 in die Wand des Büchsenhalters 12 durch eine Öffnung 45 eingeführt, die bis zur Mitte des Büchsenhalters 12 hineinragt. Ein bewehrtes Anschlußkabel 46 ist in einer Hute entlang einer Stirnfläche des Rezipienten radial nach außen geführt. Zweckmäßig wird die Nute durch eine Metallplatte 47 abgedeckt, die an der Stirnfläche des Rezipienten befestigt ist und das Kabel gegen Beschädigungen

In der Regel ist ein kontinuierlicher Kilhlmitteldurchflufl

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das Deutsche Patentamt, München

durch die Ringnuten nicht notwendig. Die Pumpe 43 wird daher in Abhängigkeit von der Temperaturanzeige des Thermoelementes 44 geregelt, wobei sich die Leistung der Pumpe zwischen zwei Arbeitspunkten bewegt, nämlich dem einer maximal zulässigen Wandtemperatur entsprechenden und dem Zustand, bei dem kein Durchfluß besteht, wenn die Pumpe bei zu niedriger Wandtemperatur abgeschaltet ist. Diese Arbeitsbedingungen der Pumpe können entweder automatisch oder von Hand eingestellt werden mit Hilfe der Temperaturanzeige des Thermoelementes durch bekannte Steuerungsmittel.

Die dargestellte Konstruktion und Anordnung bewirkt eine beachtliche Verlängerung der Lebensdauer des Rezipienten, des Büchsenhalters und der Büchse, auch wenn die Strangpresse mit hoher -Ausstoßgeschwindigkeit betrieben wird. Die Praxis hat gezeigt, daß unter den gleichen Arbeitsbedingungen die Lebensdauer des Rezipienten und seiner zugeordneten Teile ohne die dargestellte gesteuerte Kühlung auf weniger als die Hälfte reduziert wird·

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Claims

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^an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

Patentansprüche

(1 .) Vorrichtung zur Verarbeitung von heißem Metall nach dem Strangpreßverfahren, "bestehend aus einem zylindrischen Rezipienten mit einer zentralen Bohrung, in deren eine Mündung eine Düse eingesetzt ist und in deren andere Mündung das heiße metallene Werkstück als Knüppel eingeführt und unter Kraftanwendung gegen die Düse gedrückt wird, gekennzeichnet durch in die Wandung des Rezipienten (10) eingearbeitete Flüssigkeitskanäle (32), die in mehreren, im wesentlichen senkrecht zur Achse der Bohrung (16) stehenden Ebenen und im wesentlichen in gleichmäßigen Abständen von der Wandung der Bohrung angeordnet und an einen äußeren Kühlmittelkreislauf (43) angeschlossen sind, und durch Mittel zur Regelung des Flüssigkeitsstromes durch diese Kanäle.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial nebeneinander angeordneten Flüssigkeitskanäle an gemeinsame Einlaß- und Auslaßkanäle (35, 38, 40, 41) innerhalb der Wand des Rezipienten angeschlossen sind·
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den Kanälen in axialer Richtung gegen die Düse (21) hin abnehmen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle im wesentlichen den gleichen Durchströmungsquerschnitt haben·

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Brief vom 9. 12. 1966 Blatt 10 Dlpl.-Ing. Q. Schll.b«

^an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt
5· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axial nebeneinander angeordneten Kanäle abwechselnd mit ;je einem Einlaßkanal (35 bzw. 36) und einem Auslaßkanal (40 bzw. > 41) an entgegengesetzten Seiten des Rezipienten verbunden sind und in entgegengesetzter Richtung durchströmt werden.
6· Vorrichtung nach Anspruch 1 und folgenden, gekennzeichnet durch ein Thermoelement (44) zur Steuerung des Flüssigkeitsströme8, das zwischen der Innenwandung (16) der Rezipientenbohrung und den Plüssigkeitskanälen (32) angeordnet ist·
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rezipienten ein Büchsenhalter (12) und in diesen eine innere Büchse (13), welche die Arbeitebohrung des Rezipienten bildet, eingesetzt und die Flüssigkeitskanäle (32) als sich über einen Winkel von etwa 320° erstreckende Ringnuten an der Berührungsfläche zwischen dem Büchsenhalter und dem Rezipienten angeordnet sind.

8· Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßkanäle (35, 40 bzw. 36, 41) einer Gruppe von Ringnuten (32) denen der anderen Gruppe diametral gegenüber liegen·