DE2303680A1 - Pressmatrize - Google Patents

Description

Patentanwälte Liesegang, Lieck

Dr.-Ing. Roland Liesegang Dipl.-Ing. Hans-Peter Lieck

SCHWEIZERISCHE ALUMINIUM AG
Unser Zeichen P 009 43

Pressmatrize

Die Erfindung betrifft eine Matrize zur Herstellung von Profilen auf Stangpressen.

Bei der Herstellung von aus metallischen Werkstoffen wie beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehender Profile, stellen Pressgeschwindigkeit und Matrizenlebensdauer zwei wesentliche Gesichtspunkte zur wirtschaftlichen Führung des Herstell Verfahrens dar.

Im Hinblick auf eine rationelle Fertigung sind hohe Pressgeschwindigkeiten anzustreben, aber Querrisse herbeiführende innere Spannungen eines Profiles und die Oberflächenbeschaffenheit setzen der Pressgeschwindigkeit Grenzen. Bei Überschreiten eines oberen Geschwindigkeitsgrenzwertes nehmen die Spannungsunterschiede vom Inneren des Profiles zur Oberfläche derart zu, dass die Wärmedehnung der Profiloberfläche nicht mehr die aus den Spannungsunterschieden resultierenden Zugkräfte aufzunehmen vermag und es zu Ausschuss liefernden Querrissen im Profil kommt. Ferner bricht bei einer überhöhten Pressgeschwindigkeit die sich auf der Profilober-

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fläche einstellende Aluminiumoxidschicht entweder ganz oder teilweise zusammen. Profile mit derartigen Oberflächenbeeinträchtigungeh sind beispielsweise als Eloxalqualität ungeeignet.

Schon in den Anfängen dieser Fabrikationsmethode wurde j erkannt, dass ein direkter Zusammenhang zwischen Pressgeschwindigkeit und während des Pressvorganges in Werkzeug und Werkstück entstehender Umformwärme besteht und eine pressgeschwindigkeitsbedxngte, überhöhte Umformwärme Ursache der mechanischen und optischen Beeinträchtigungen der Produkte ist. Im Stand der Technik werden im wesentlichen zwei Wege gewiesen, diesen produktionshemmenden Mehrbetrag abzubauen.

Einmal liess man sich von der Ueberlegung leiten, den Wärmeinhalt des Pressbolzens um soviel herabzusetzen, wie durch die gesteigerte Pressgeschwindigkeit im Werkzeug bzw. Werkstück als Mehrbetrag anfällt. Diese Methode hat aber den Nachteil eines überhöhten Anpressdruckes, der den durch die höhere Pressgeschwindigkeit erwirtschafteten Gewinn weitgehend wieder aufhebt.

Als anderer Weg ist bekannt, den Wärmeinhalt des Pressbolzens bezüglich des zu verpressenden Profiles und Anpressdruckes zu optimieren und die durch eine erhöhte Pressgeschwindigkeit anfallende zusätzliche Umformwärme aus dem Presswerkzeug abzuführen. Bei den mit diesem Pressverfahren zu ver-

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wendenden Matrizen umgibt eine Kühlmittelleiteinrichtung in geringem Abstand die Lauffläche einer Matrize. Die an der Lauffläche anfallende und zur Vermeidung von Werkstückbeeinträchtigungen abzuführende Umformwärme wird an ein die Leiteinrichtung durchströmendes Kühlmittel wie beispielsweise Wasser abgegeben. Wasser als Kühlmittel hat den Nachteil, dass die Wirksamkeit der Kühlung durch Ablagerungen in der Kühlmittelleiteinrichtung beeinträchtigt wird. Es ist auch bekannt, als Kühlmittel flüssigen Stickstoff in einem geschlossenen Kreislauf unter Einschluss der Leiteinrichtung zirkulieren zu lassen. Der flüssige Stickstoff nimmt in der Matrize die abzuführende Umformwärme auf, fliesst anschliessend durch eine Kühleinrichtung, die ihm den erteilten Wärmeinhalt wieder entzieht, um anschliessend wieder der Matrize zuzufliessen. Der wirtschaftliche Aufwand dieser Kühlmethode rechtfertigt ihre Anwendung nur in den seitesten Fällen.

Ferner besteht ein direkter Zusammenhang zwischen den durch einen Umformvorgang in einer Matrize ausgelösten mechanischen und thermischen Beanspruchungen und der Lebensdauer bzw. Standzeit der Matrize. Je höher die Beanspruchungen sindι umso niedriger ist die Standzeit anzusetzen.

Für ungekühlt betriebene Matrizen haben besonders legierte EisenwerkeStoffe eine'Erstreckung, der Standzeit erbracht. Für gekühlt gefahrene Matrizen werden unter Berücksichtigung der

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durch die erhöhte Pressgescnwindigkeit gesteigerten Matrizen verschleisses proportional niedrigere Standzeit erreicht. .

¹ im Zuge weiterer Bemühungen zur Ausdehnung der Nutzbarkeit ungekühlter'oder gekühlter Matrizen wurde begonnen, die Matrizen in regelmässigen Intervallen durch besondere Mittel aufzubereiten. ' ' ' ,

Zur Aufbereitung ist es bekannt, Matrizen mit einem Nitrierverfahren zu behandeln. Dabei wird Stickstoff auf dem Diffusionswege, vorzugsweise nur in der Lauffläche der Matrize in den Werkstoff zur Eintragung gebracht. Der Stickstoff formt mit dem Matrizenwerkstoff, zur Bildung einer sehr abriebsbeständigen Schicht, Nitride. Diese Behandlungsmethode vermag nicht vollständig zu befriedigen. Es sind zur Nitrierung, auch "Aufstickung" genannt, erhebliche Aufwendungen an Vorrichtungen und Energie notwendig. Ferner neigt der Stickstoff bei längerem Erwärmen von Matrizen, wie dies beispielsweise beim Aufheizen der Matrizen im Ofen der Fall ist, unter Abbau der Diffusionsschicht zur Rediffusion.

Anstelle der metallurgischen Umwandlung ist es auch bekannt, Laufflächen einer Matrize mit einer Beschichtung auszustatten. Metallische Materialien und/oder feste Schmiermittel werden mit einem hochtemperaturbeständigen anorganischen Bindemittel auf die Laufflächen aufgebracht. Die Mischung dieser Komponenten erfolgt in einer Spritzpistole, die-die vermischten

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Bestandteile rait einer Geschwindigkeit von· zirka 200m/sec auf die Lauffläche aufbringt. Vor einem Auftrag werden die Laufflächen gereinigt, entfettet, poliert, und gehont. Das Bindemittel härtet bei Raumtemperatur aus, wobei die Aushärtung durch Erwärmung beschleunigt werden kann.

Diese Art der Laufflächenaufbereitung hat gegenüber der Aufstickung gewisse Vorteile insofern, als die Spritzpistole leicht handhabbar und zur Erstellung der Schicht nur ein geringer Energiebedarf notwendig ist. Dieser Verbesserung steht jedoch eine verkürzte Schichtstandzeit, mit der Folge häufigerer Aufbereitungsvorgänge als beim Aufsticken innerhalb der Gesamtstandzeit einer Matrize gegenüber. Dieser Mangel wird aber wieder etwas dadurch ausgeglichen, indem nach diesem Verfahren beschichtete Werkzeuge etwas höhere Fressgeschwindigkeiten als "Aufgestickte" 'zulassen. Die Ursache liegt in den metallischen Materialien und/oder festen Schmiermitteln und der guten Wärmeleitfähigkeit der Schicht. Ein Vergleich aller wirtschaftlich massgebender Faktoren räumt dieser Aufbereitungsart, die in der Technik auch als "Microsealing" bekannt ist, trota häufiger anfallender Beschichtungsvorgängen einen nicht zu vernachlässigenden Vorsprung ein.

Für das kühlungslose Strangpressen hat das in Intervallen vorgenommene Aufsticken oder Beschichten für die erreichbaren Pressgeschwindigkeiten eine merkliche Verlängerung der Stand-

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zeiten geschaffen. Nun hat sich aber gezeigt, dass unter Berücksichtigung der erhöhten Preßgeschwindigkeit und Vornahme sonst gleicher Maßnahmen wie bei den ungekühlten Matrizen keine entsprechend verlängerten Standzeiten zu erreichen sind, da die Intervalle zwischen zwei Aufstickungen oder Beschichtungen merklich kürzer ausfallen, obwohl der Wärmeinhalt der gekühlten Matrize der der ungekühlten entspricht. Durch die unerklärlich kürzeren Intervalle liegt die effektiv erreichbare Gesamtstandzeit niedriger als normalerweise zu erwarten

Hier knüpft die Erfindung an und es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, eine für ein Schnellpressverfahren geeignete Matrize mit verlängerten Intervallen zwischen zwei Aufbereitungsvorgängen zu schaffen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöij, daß Laufflächen der Matrize aus tiner aus Diffusionsprodukten des Laufflächenwerkstoffes gebildeten Schicht mit einem auf die Schicht aufgebrachten überzug aus einem Bindemittel mit metallischen Materialien und/oder festen Schmiermitteln bestehen und daß eine mit den Laufflächen in Wärmeeingriff stehende Kühlmittel leiteinrichtung vorgesehen ist.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei einer Matrizenausbildung dieser Art, sich eine nicht zu erwartende Erweiterung der Aufbereitungsintervalle und damit der Gesamt lebensdauer der Matrize bei hohen Preßgeschwindigkeiten ergibt.

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Die Erweiterung der Aufbereitungsintervalle liegt weit oberhalb derjenigen, die aus der Summe der bekannten Standzeiten der aus Diffusionsprodukten des Laufflächenwerkstoffes bestehenden Schicht und des Ueberzuges zu erwarten ist.

Die Ursachen für das Verhalten einer gemäss der Erfindung ausgestalteten Matrize sind nicht restlos geklärt. Zwar existieren Theorien, sie sind aber für die eindeutige Aufhellung der Zusammenhänge ungeeignet. Versuche haben jedoch ergeben, dass die beanspruchten Mittel die objektiv kausalen Voraussetzungen des gemäss der Erfindung erreichten technischen Erfolges darstellen.

Nitride bilden sich während einer Diffusionsumwandlung hauptsächlich nadeiförmig aus und die Nadeln sind fest mit dem Grundwerkstoff verankert. Ferner verbleibt bei einer aus Nitriden bestehenden Schicht eine gewisse Porosität, die im Hinblick auf den nachträglich aufzubringenden Ueberzug zur Haftung und Einbettung in die Nitridschicht wünschenswert ist. Demgemäss kann die Erfindung dahingehend vorteilhaft ausgestaltet sein, dass die aus Diffusionsprodukten gebildete Schicht aus Nitriden besteht.

Für einige schwer pressbare Legierungen kann es zweckmässig sein, dass die Schicht aus Boriden des Laufflächenwerkatoffes besteht. Der Vorzug einer aus Boriden gebildeten Schicht liegt im Vergleich zu einer aus Nitriden in ihrer höheren

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Härte, die sich im Bereich von KV I6OO-3OOO je nach Erstellungsart der Schicht bewegt. Die höhere Härte erteilt ihr eine grössere Abriebsbeständigkeit, sodass sie sich für schwer pressbare oder während eines Pressvorganges besonders abrasiv wirkende Legierungen eignet.

Je nach Gestaltung eines zu verpressenden Profiles kann eine aus Diffusionsprodukten bestehende Schicht örtlich unterschiedlichen Belastungen, z.B. Schub-oder Stossbeanspruchungen ausgesetzt sein, die insbesondere die aus Boriden bestehende Schicht entweder ganz oder örtlich begrenzt zerstören können. Hiergegen kann vorteilhafterweise gemäss der Erfindung dadurch Abhilfe geschaffen werden, dass die Schicht aus Boriden und Nitriden des Laufflächenwerkstoffes besteht.

Die Diffusionsumwandlung zur Bildung dieser "Sandwich"-Schicht erfolgt zweckmässigerweise durch ein gleichzeitiges Eintragen von Stickstoff und Bor in den Lauffläcnenwerkstoff. Auf Grund der unterschiedlichen Diffusionsgeschwindigkeiten von Bor und Stickstoff bildet sich die Boridschicht auf der aus Nitriden auf, sodass die Nitridschicht mit dem Laufflächenwerkstoff in Eingriff steht. Die Nitridschicht hat eine geringere Härte und damit grössere Elastizität, sodass sie die auf die Boridschicht einwirkenden mechanischen Belastungen nach Art eines Puffers aufzunehmen vermag, wodurch die härtebedingte Stossempfindlichkeit der Boridschicht

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unterdrückt wird.

Als in dem Ueberzug enthaltenes festes Schmiermittel kommt in einer Y/eiterbildung der Erfindung Graphit in Betracht, der auf Grund seiner lamellaren Gestaltung einen geringen Reibungskoeffizienten hat. Es kann auch bevorzugt sein, für manche Anwendungsfälle Molybdendisulfid als festes Schmiermittel zur Anwendung zu bringen, Pur extreme Pressverhältnisse kann es vorteilhaft sein, den Graphit noch mit einem oder mehreren Erdalkalimetallen aufzubereiten. Diese Metalle eignen sich besonders unter Bildung eines guten Gleitmittels zum Einbau in den Graphit.

Als Bindemittel für den ueberzug kommt vorzugsweise ein hochtemperaturbeständiges anorganisches Bindemittel in Betracht, wobei unter hochtemperaturbeständig eine Temperaturbeständigkeit zu verstehen i'st, die mit einem Abstand oberhalb der in der Matrize auftretenden Maximaltemperaturen liegt. Bei dem anorganischen Bindemittel ist darauf zu achten, dass es gegen OeIe und Oelbestandteile beständig ist, die sich noch auf den Pressbolzen oder Pressbarren von der Pressung vorangehenden Arbeitsoperationen oder im Rezipienten befinden können.

Pressungen mit einer herkömmlich flüssigkeitsgekühlten Matrize haben"eine überragende Intervallstandzeit einer geroäss der Erfindung ausgebildeten Matrize deutlich werden

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lassen. Auf Grund der begrenzten Wärmeaufnahmefähigkeit der Flüssigkeiten wie Wasser oder flüssiger Stickstoff war aber die Pressgeschwindigkeit auf eine zur Erreichung einer Eloxalqualität für das Profil beschränkt. Es wurde offenbar, dass diese physikalische Kühlmitteleigenschaft der wirtschaftlich günstigsten Entfaltung der Laufflächenausbildung entgegenstand.

Zur Herbeiführung der presstechnisch bestmöglichen Ausnutzung der Laufflächenausbildung ist die Matrize dahingehend vorteilhaft ausgebildet, dass die Kühlmittelleitereinrichtung aus einem nahe den Laufflächen angeordneten Kanal mit einen» Einlass und am aufstromseitigen und/oder abstromseitigen Ende des Einlasses angeordneten Expansionsraum und einem Auslass für das Kühlmittel besteht. Der Kühlmittelleiteinrichtung wird ein Kühlmittel zugeführt, das fast schlagartig seinen Aggregatzustand vorzugsweise vom flüssigen in den gasförmigen Zustand verändern kann, um der Matrize einen grossvolumigen Wärmeaufnehmer zur Abfuhr der durch eine gesteigerte Pressgeschwindigkeit ausgelösten zusätzlichen und für eine einwandfreie Oberfläche des Profiles abzuführende ümformwärmemenge anzubieten zu können. Obwohl grundsätzlich hierfür alle tiefkalte verflüssigte Gase in Betracht kommen, wird als Kühlmittel für die Matrize nach der Erfindung Stickstoff bevorzugt, da er relativ billig und gefahrlos zu handhaben ist und einen beträchtlichen Volumensvergrösserungs-

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faktor bei Wechsel des Aggregatzustandes aufweist. Der Stickstoff wird der Matrize in flüssigem Zustand zugeführt, zu Beginn des Einlasses in die Matrize im Einlass und Expansionsraum in die Gasphase überführt, um anschliessend den Kanal unter Abzug von Wärme aus den Laufflächen dem Ausgang zuzuströmen. Es hat sich gezeigt, dass mit dieser Kühlungsart und Laufflächenausbildung eine bisher nicht erreichbare Wirtschaftlichkeit für das Strangpressen herbeiführbar wird.

Im allgemeinen liegen Pressgeschwindigkeiten, die eine einwandfreie Profiloberfläche in Eloxalqualität gewährleisten unterhalb der Pressgeschwindigkeit, ab der z. B, bei Kohlprofilen ein sicheres Verschweissen der durch eine Brücke gebildeten Materialteilströme aus dem Pressboizen fraglich wird. Bei einer nach der Erfindung ausgebildeten Matrize kann die Pressgeschwindigkeit im wesentlichen bis zu dieser Grenze ohne Beeinträchtigung der Oberflächenbeschaffenheit vorangetrieben werden.

Es ist bekannt, dass bei Grosserien immer mehrere Matrizen, davon mindestens zwei vorgeheizt, in Reserve zu halten sind, damit bei einem plötzlich auftretenden Matrizenausfall Ersatz zur Verfügung ist» Der Matrizenvorrat beträgt in nicht seltenen Fällen fünf bis sechs Stück, was für die Werkzeugausstattung' zur Herstellung eines Profiles einen wirtschaftlich bedeutsamen Faktor darstellt. Die nach der Erfindung ausgebildeten Matrizen haben sich so störunanfällig

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im Pressbetrieb erwiesen, dass man selbst bei grösseren Serien risikolos den Matrizenvorrat auf eine Ersatzmatrize beschränken kann.

In einer anderen zweckmässigen Ausgestaltung der Matrize ist der Auslass in Richtung auf ein abstromseitiges Ende der Lauffläche angeordnet. Normalerweise befindet sich am abstromseitigen Ende einer Lauffläche oder Matrizenmund Luftsauerstoff, der eine Oxidation des Profilee aber auch Anlagerungen von kruBtenartigen Oxiden am Mati-izenmund begünstigt. Die Ablagerungen brechen zeitweilig unter Einlagerung der Bruchstücke in die Profiloberfläche aus, wodurch Fehlstellen entstehen. Durch Leitung des expandierten inerten Kühlmittels direkt zum Matrizenmund ist eine den Luftsauerstoff verdrängende SchutzgasathmoSphäre geschaffen, die die Oxidation und die Krustenbildung unterdrückt. Hierdurch werden Beeinträchtigxingen des Presssvorganges, die die Wirtschaftlichkeit beeinflussen könnten, weitgehend ausgeschaltet.

Eine Ausführungsform einer nach der Erfindung ausgebildeten Matrize ist beispielshalber in den Zeichnungen dargestellt und Wird im folgenden näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine Pressmatrize im Längsschnitt

Fig. 2 eine Ansicht entlang der Schnittlinie I-I, in Fig. 1 Fig. 3 eine vergrösserte Einzelheit bei "A'.¹ in Fig. 1, die die Schicht mit Ueberzug verdeutlicht

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Fig. 4 eine weitere Darstellung der vergrösserten Einzelheit gemäss Fig. 3, die eine andere Schicht mit üeberzug zeigt.

Gemäss Fig. 1 besteht das Werkzeug 10 in Fliessrichtung (Pfeil) des durch Pressdruck fliessenden Metalles aus den Matrize 11, die zur Erzeugung eines Hohlprofiles mit einem an einer nicht gezeigten Brücke befestigten Dorn 12 ausgesstattet ist.Das fliessende Metall tritt in die Matrize 11 durch Eintrittsöffnungen 13 in durch die Brücke" geteilten Strömen ein und tritt unter Verknetung und Verschweissung der Teilströme entlang der Lauffläche 14 aus der Matrize unter Bildung des gewünschten Werkstückes aus.

Die Matrize 11 ist im vorliegenden Fall zweiteilig ausgebildet, da zur Bildung des äusseren Umfanges des Werkstückes ein Einsatz 15 vorgesehen ist. Die Matrize 11 mit Einsatz ist in einem Halter 16 eingesetzt, der sich über einen Dichtungsring 17 auf einem Druckring 18 abstützt, der seinerseits in einem Druckringhalter 19 aufgenommen ist.

Im vorliegenden Fall ist die Kühlmittelleiteinrichtung 20 durch einem mit der Lauffläche Ik in Wärmeeingriff stehenden Kanal 21 gebildet. In den Kanal 21 speisen zwei vorzugsweise einander diametral gegenüberliegende Einlasse 22 ein.Stromauf und an seiner Mündungsstelle in, den Kanal 21 sind die Einlasse mit je einem Expansionsraum 23 und 2^l\ zur Erleichterung

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der Umwandlung eines flüssigen tiefkalten·Kühlmittels in seine Gasphase ausgestattet. Zur Schaffung einer Schutzgasatmosphäre am Matrizenmund 26 verlaufen mehrere Auslässe 25 ausgehend vom Kanal 21 radiusförmig in die Nähe des Matrizenmundes 26. · -

Wie aus Fig. 1 und 2 deutlich sichtbar, ist der Kanal 21 in dem Druckring 18 als Rinne eingebracht, die von der Matrize 11 zur Bildung eines Hohlraumes verschlossen wird. Die Auslässe 25 sind in drm Druckring 18 gleichermassen rinnenförmig eingebracht und die offenen Seiten der Auslässe 25 werden teilweise durch die Matrize 11 und den Einsatz 15 abgedeckt.Die Dichtung 14 verhindert einen Gasleckfluss zwischen Halter 16 und Druckringhalter 19. So wird die an der Lauffläche 14 anfallende und abzuführende Umformwärme über den Einsatz 15 und die Matrize 11 dem Kühlmittel im Kanal 21 zugeführt, wobei ein Teil der Wärmemenge im Einsatz 15 bereits an das durch die Auslässe 25 strömende inerte Gas abgegeben wird. Mit 27 ist eine Ausnehmung im Druckring 18 und mit 28 eine Ausnehmung im Druckringhalter 19 gezeichnet, die nacheinader vom gepressten Profil durchlaufen werden. Die Schutzgasatmosphäre bildet sich in den Ausnehmungen und 28 zur weitgehenden Unterdrückung der Oxidation der Profiloberfläche und Krustenanlagerungen am Matrizenmund 26 aus.

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Es hat sich gezeigt, dass diese Art der Einbringung einer Kühleinrichtung in einem Presswerkzeug aus fertigungstechnischen Gründen zweckmässig ist und dadurch keine Beeinträchtigung des erfindungsgemäss angestrebten Erfolges zu verzeichnen ist. Die Zweckmässigkeit dieser Einbringung einer Kühlmittelleiteinrichtung liegt darin begründet, dass der Kanal 21 und die Auslässe 25 sehr leicht in die Stirnfläche des Druckringes einbringbar sind. Ferner brauchen nur Druckringe 18 mit einem Kanal 21, der einen geringeren radialen Abstand von den Laufflächen 26 aufweist, eingebaut zu werden, wenn kürzere Wege des Wärmeüberganges von der Lauffläche zur Kühlmittelleiteinrichtung 20 erwünscht sind.

Die Auslässe weisen wie Fig. 2 zeigt, an ihrem Auslaufende grosse Radien auf, die einen günstigen Einfluss auf die Ausbildung der Schutzgasatmosphäre ausüben« Ansonsten sind die '.Auslässe mit parallelen Wandungen ausgestattet.

Wird z. B. die Matrize 11 einstückig, d. h. ohne Einsatz ausgebildet, so brauchen keine Veränderungen hinsichtlich der Anordnung und Ausbildung der Kühlmittelleiteinrichtung 20 vorgenommen werden.

Fig. 3 zeigt eine vergrösserte Einzelheit "A" in Fig. 1. Mit 12 ist der Dorn und mit 15 der Einsatz, wie vorstehend bereits erläutert', bezeichnet. In Fig. 3 besteht die Lauf-

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fläche I¹J aus einer aus Diffusionsprodukten des Laufflächenwerkstoffes, d. h. des Werkstoffes des Einsatzes 15, gebildeten Schicht 30. Vorzugsweise besteht diese Schicht 30 aus auf dem Diffusionswege hergestellten Nitriden des Werkstoffes des"Einsatzes 15· Die Dicke der Nitrierschicht d. h. Verbindungszone kann zwischen 3 und 12Um liegen. Im Hinblick auf die Nitrierdauer ist es jedoch bevorzugt, die Nitrierschichtdicke um 5/m zu halten, insbesondere auch deswegen, weil wesentliche dickere Schichten keinen allzugrossen Einfluss mehr auf die Standzeit der Schicht haben. Der Vollständigkeit sei noch erwähnt, dass bei der Ermittlung der Nitrierschichtdicke, die Diffusionszone, die ein Vielfaches der Verbindungszone ausmacht, nicht mitberücksichtigt wurde. Der Ueberzug 31 besteht im vorliegenden Fall aus einem anorganischen Bindemittel mit darinenthaltenen Graphit. Mit einer Ueberzugsstärke von 2μ m wurden die ausgezeichneten Standeszeiten der Laufflächen 14 erreicht. Auch hier ist die Schichtstärke ohne den Verankerungsbereich in der Verbindungszone gemessen. Um ein gutes Gleiten des Werkstoffes entlang des Dornes 12 zu gewährleisten, kann auch die Umfangsfläche des Dornes wie die der Lauffläche ausgebildet sein.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Laufflächenausgestalfcung, die von der nach Fig. 3 insofern abweicht, als die aus Diffueionsprodukten des Werkstoffes des Einsatzes 15 bestehende Schicht aus Nitriden und Boriden ausgebildet ist.

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Die aus Nitriden gebildete Schicht 32 steht in direktem Eingriff mit dem Werkstoff des Einsatzes 15 und sie trägt auf ihrer dem Dorn 12 zugewandten Seite die Boridschicht 33·
Die Dicke der aus Nitriden gebildeten Schicht 32 entspricht der nach Fig. 3» während sich eine Dicke der aus Boriden bestehenden Schicht 33 einstellt, die sich bei gleichzeitigem Borieren und Nitrieren zwangsläufig bildet. Der Ueberzug 3¹J entspricht dem in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen. Auch die Umfangsfläche des Dornes 12 kann entweder wie die Umfangsfläche des Dornes gemäss Fig. 3 oder aber entsprechen der
Lauffläche 26 wie in Fig. 4 ausgebildet sein.

Im folgenden sind einige die Erfindung verdeutlichende Vergleiehsbeispiele aufgeführt:

Beispiel I

1) Gepresstes Profil

2) Verpresster Werkstoff

3) Matrizenwerkstoff

4) Nitrierschichtdicke Ueberzugschichtdicke

5) Pressbolzenabmessung

6) Rezipientenabmessung

Rohr

Aussendurchmesser 40 mm Innendurchmesser 30 mm

AlMgSi 0,5

Warmarbeitsstahl 2343 0,38 % Cj 1 % Si; 0,4 % Mn; P und S maximal 0,025 %i 5,3 % Cr; 1,1 Jf Mo; 0,4 % V Rest Fe

5/*m
0,0jum

216 mm Durchmesser 820 mm Länge

224 mm ·

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7) Pressbolzentemperatur

8) Temperatur des aus der Matrize austretenden Profils j gemessen 1,5mm hinter Matrizenmund

4 70⁰C 520 -

9) Geforderte Oberfläche- Rauhtiefe£'8,5/*m gute des Profils . '

10)Kühlmittel
ll)Pressgeschwindigkeit

12)Anzahl der durch die Matrize zwischen zwei Laufflächenbehandlungen durchgesetzte Pressbolzen gasförmiger Stickstoff 28 - 30 nt/min 36 Stück

Beispiel II

Enspricht in allen Angaben dem von Beispiel I, mit Ausnahme von: .·"-·'

H) Nitrierschichtdicke O,Ojum . Ueberzugschichtdicke 2,0/im

11)Pressgeschwindigkeit 37 m/min

13)Anzahl der durch die 33 Stück Matrize zwischen zwei Laufflächenbehandlungen durchgesetzten Pressbolzen

Beispiel III

Entspricht in allen Angaben dem von Beispiel II, mit Ausnahme von:

Nitrierschichtdicke üeberzugschichtdicke

5/m 2/im

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11) Pressgeschwindigkeit 39 m/min

12) Anzahl der durch die 210 Stück Matrize zwischen zwei
Laufflächenbehandlungen durchgesetzten Pressbolzen

Die Anzahl der durchgesetzten Pressbolzen bestimmte sich nach der geforderten Oberflächengüte, d. h. erreichte die Rauhtiefe grössere Werte als 8,5/« m, dann wurde die Pressung abgebrochen. Aus den Vergleichsbeispielen ist ersichtlich, dass mit einer gemäss der Erfindung behandelten MatT'ize ungefähr die dreifache Anzahl von Prassbolzen zwischen zwei Laufflächenaufbereitungen durchsetzbar ist.

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Claims (8)

Patentanwälte Liesegang, Lleck T»l«fon (0*11) 225300 T»l§gr»mm· ptlcmu* mQncton Dr.-lng. Roland Liesegang - 20 - Dlpl.-Ing. Hans-Peter Lleck 230368Θ SCHWEIZERISCHE ALUMINIUM AG. Unser Zeichen P 009 43 Patentansprüche

1. jMatrize zur Herstellung von Profilen auf Strangpressen, dadurch gekennzeichnet, daß Laufflächen (14) der Matrize (11,15) aus einer aus Diffusionsprodukten des Laufflächenwerkstoffes gebildeten Schicht (30; 33, 32) mit einem auf die Schicht aufgebrachten überzug (31; 34) aus einem Bindemittel mit metallischen Materialien und/oder festen Schmiermitteln bestehen und daß einer mit den Laufflächen In Wärmeeingriff stehende Kühlmittel leiteinrichtung (20) für die Laufflächen vorgesehen Ist.

2. Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (30) aus Nitriden des Laufflächenwerkstoffes besteht.

3. Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Bort den des Lauf flächen werkstoff es besteht.

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4. Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (33,32) aus Bonden und Nitriden des Laufflächenwerkstoffes besteht.

5. Matrize nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als festes Schmiermittel Graphit aufgetragen wird.

6. Matrize nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als festes Schmiermittel MolybdänAsulfid aufgetragen ist.

7. Matrize nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein hochtemperaturbeständiges anorganisches Bindemittel ist.

8. Matrize nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichne t, daß die Kuhlmittelleiteinrichtung (20) einen nahe der Lauffläche angeordneten Kanal (21) mit einem Einlaß (22), einen am aufstromseitigen und/oder abstromseitigen Ende des Einlasses angeordneten Expansions· raum (23, 24) und einem Auslass (25) für das Kühlmittel umfaßt.

9« Matrize nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (25) in Richtung auf ein abstromseitiges Ende der Lauffläche (14) angeordnet, ist.

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