DE3402300A1

DE3402300A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines profils, insbesondere eines hohlprofils, auf dem wege des strangpressens

Info

Publication number: DE3402300A1
Application number: DE19843402300
Authority: DE
Inventors: Adolf 7701 Hilzingen Ames; Ulf Dipl.-Ing. 7707 Engen Hodel; Alfred 7705 Steisslingen Wagner
Original assignee: Aluminium Walzwerke Singen GmbH
Current assignee: Constellium Singen GmbH
Priority date: 1984-01-24
Filing date: 1984-01-24
Publication date: 1985-08-01
Also published as: JPS60170524A; DE3402300C2; FR2558395A1; US4703642A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Profils, insbesondere eines Hohlprofils, auf dem Wege des Strangpressens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen eines Profils, inbesondere eines Hohlprofils, vor allem aus Leichtmetallbarren, auf dem Wege des Strangpressens, bei dem mittels eines Preßstempels der von einem Rezipienten gehaltene Barren als Matrix dem Formgebungsquerschnitt einer Matrize zugeführt wird.

Flache, breite Profile werden üblicherweise aus sog. Rechteckrezipienten mit einer Bohrung langlochartigen Querschnitts aus einem Barren entsprechender Form verpreßt. Einen Rezipienten oder Blockaufnehmer dieser Art mit von einer Futterbüchse umgebenen Innenbüchse ist beispielsweise der DE-PS 24 17 815 zu entnehmen.

Breite und Höhe der Rezipientenbohrungen ergeben sich beim Leichtmetailstrangpressen aus den Vorgaben, daß das Verhältnis von Querschnitts fläche zur Preßkraft

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größer als 400 N/mm sowie die Breite etwa

von 2,5-facher Höhe sein soll. Die eigentlichen Abmeßungsgrenzen ergeben sich aus der Mindestforderung an den spez. Druck, der für das Verpreßen won Leichtmetallprofilen erforderlich ist.

Als nachteilig haben sich bei derartigen Rechteckrezipienten unter anderem gegenüber runden Werkzeugteilen erhöhte Kosten bei der Herstellung von Preßscheibe, Preßstempel und Rezipientenbohrung erwiesen. Zudem entstehen -- bedingt durch die geometrische Form der Büchse -- Spannungskonzentrationen in den Mitten der Schmalseiten, die an diesen Stellen insbesondere beim Pressen querschnittlich langgestreckter Profile zu Längsrissen und damit zum Ausfall des Rezipienten führen können.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die Herstellung großer -- vor allem besonders breiter -- Strangpreßprofile ohne bei üblichen Rechteckrezipienten auftretende Mängel zu ermöglichen und darüberhinaus die Dimensionierung solcher Profile u/eitergehend zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß gleichzeitig mehrere Barren durch einen gemeinsamen Formqebungsquerschnitt der Matrize gedrückt sowie zur Matrix für das Profil -und damit zu diesem selbst -- vereinigt werden.

Für einen langgestreckten Profilquerschnitt soll erfindungsgemäß das Profil aus mehreren auf einer gemeinsamen Achse gehaltenen Barren stranggepreßt werden - im Falle eines Hohlprofils über an sich bekannte Dorne.

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Im Rahmen der Erfindung liegt eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art, deren Formgebungsquerschnitt -- für ein Profil -- wenigstens zwei Bohrungen des Rezipienten zugeordnet sind.

Bevorzugt besitzen die Bohrungen in an sich bekannter Weise runde Querschnitte. Ihr Abstand zueinander ist erfindungsgemäß gering, wobei mehr als zwei Bohrungen auf jener gemeinsamen und bevorzugt horizontalen Achse liegen sollen. Bei einem einer Sinuslinie ähnelnden Profilquerschnitt etwa werden die Barren zwar nicht in einer Geraden aber zu dieser in möglichst gleichen Abständen angeordnet; auch diese Bezugsgerade verläuft bevorzugt horizontal.

An die Stelle des üblichen Rechteckrezipienten tritt also ein Rezipient mit mehreren Bohrungen bzw. eine entsprechende Anzahl von Barren für ein einziges Profil; in besonders vorteilhafter Weise sind auf der gemeinsamen waagrechten Achse die Zentren der Bohrungen angeordnet.

Durchmesser und Anzahl jener Bohrungen werden so bestimmt, daß ein vorgegebener spezifischer Druck erreicht wird, der sich nach dem Produktionspektrum richtet.

Jeder Bohrung ist in üblicher Weise ein Preßstempel -- in Preßrichtung -- vorgeordnet, wobei im Rahmen der Erfindung alle Preßstempel für einen Formgebungsquerschnitt auf einem gemeinsamen Plunger sitzen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung befinden sich zwischen jeder Bohrung und dem Formgebungsquerschnitt mehrere Einlaufdurchbrüche, die bevorzugt zu einer Durchbruchachse symmetrisch stehen.

Die beschriebene Art, ein Profil großer Querschnittslänge auf dem Wege des direkten Strangpressens aus mehreren Bolzen zu erzeugen, ist nicht auf die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung genannten Hohlprofile beschränkt; es ist nunmehr möglich, auch andere Profile mit großer Querschnittserstreckung einstückig zu fertigen, beispielsweise Profile für Fahrzeugbordvi/ände, die bislang aus mehreren Einzelprofilen zusammengesetzt u/erden mußten.

Extrem breite Profile, insbesondere sogenannte Hohlflachplatten für den Schienen- und Fahrzeugbau» u/erden bislang üblicherweise mit Hilfe won Rechteckrezipienten und Kammervi/erkzeugen erzeugt. Rechteckrezipienten besitzen den Nachteil einer begrenzten Lebensdauer, da die Konzentration von Biege- und Druckspannungen in den Schmalseiten häufig zum vorzeitigen Ausfall der Innenbüche führt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Teil der Aufgabe * des Kammeru/erkzeuges, nämlich die Aufteilung des Barrens in Teilströme zur Umlenkung um die Dorne in den Rezipienten verlängert. Zur Durchführung bedarf es des Rezipienten mit mehreren nebeneinanderliegenden runden Bohrungen und einer entsprechenden Anzahl von Stempeln auf einem gemeinsamen Plunger. Mit diesem Konzept ist es möglich ,um ca. 70 % breitere Profile bei gleichem spezifischem Druck herzustellen als in dem damit verglichenen konventionellen Rechteckrezipienten.

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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeipiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1: die Stirnansicht eines Rechteckrezipienten zur Herstellung eines gestreckten Hohlprofiles;

Fig. 2: einen Teil eines Rezipienten anderer Ausführung in Stirnansicht;

Fig. 3: die schematische Wiedergabe eines Teiles einer Strangpreßanlage;

Fig. 4: einen Teil der Strangpreßanlage in vergrößerter Draufsicht;

Fig. 5: ein Detail der Fig. 4, geschnitten nach deren Linie V-V.

Ein konventioneller Rechteckrezipient 1 einer in Fig. aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Strangpresse weist in einer von einem Schrumpfring umgebenen Innenbüchse 12 eine Rezipientenbohrung 13 einer Breite b von 750 mm und einer Höhe h von 2 50 mm auf. Diese Rezipientenbohrung 13 wird trotz ihres langlochartigen Querschnittes Rechteckbohrung genannt und nimmt einen Leichtmetallbarren oder -bolzen entsprechenden Querschnittes zur Herstellung eines bei 2 angedeuteten Hohlprofils einer Breite a_? von hier 700 mm auf.

In Fig. 2 ist ein flaches Hohlprofil 3 geringer Höhe h wiedergegeben, dessen Breite a, mit 1200 mm nahezu das Doppelte der Breite a~ des Hohlprofils 2 nach

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Fig. 1 mißt. Dieses Hohlprofil 3 besteht aus zwei parallelen Hauptwänden 7 sowie diese verbindenden Seitenwänden 8 und geneigten Querstegen 9.

Die Herstellung des Hohlprofiles 3 auf dem Wege des Strangpressens erfolgt aus vier Barren B kreisförmigen Querschnittes, die von Rundbohrungen 15 eines Rezipienten 10 aufgenommen sind. Der Durchmesser d der Rundbohrungen 15 beträgt 250 mm, ihr Abstand e voneinander 100 mm, so daß die gesamte Bohrungslänge f mit 1300 mm anzugeben ist. Beidseits jenes Hohlprofiles 3 sind Seitenscheitelpunkte 16 der außenliegenden Rundbohrungen 15 in einem Abstand i von 50 mm zur Profilseitenwand 8 angeordnet.

Dem Rezipienten 10 mit seinen vier -- auf einer gemeinsamen Mittelachse A durch die Zentren M liegenden und mit den Barren B versehenen -- runden Rezipientenbohrungen 15 ist in Preßrichtung χ ein Hauptplunger 20 mit vier Preßstempeln 21 vorgeordnet, deren Preßscheiben 22 zu den Barren B in den Rezipientenbohrungen 15 weisen.

In Preßrichtung xhinter dem Rezipienten 10 befindet sich ein Werkzeugschieber 25 mit einer Matrize 26, in deren Stirnplatte 27 vier Gruppen von jeweils vier im Quadrat einer Rezipientenbohrung 15 zugehörigen Einlaufdurchbrüchen 30 zu erkennen sind. Jene Matrize 26 3tützt sich gpgen eine Widerlagerscheibe 2 ώ.

Während des Preßvorganges wird die unter Preßdruck aus den Barren B entstehende Leichtmetallmatrix durch die Einlaufdurchbrüche 30 der Stirnplatte 27 in die in Fig. 3 nicht wiedergegebenen Abschnitte

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eines Formgebungsquerschnittes der Matrize gedruckt, aus dem das Hohlprofil 3 austritt.

In Fig. 4 ist ein Teil eines Rezipienten 10 mit zwei von vier Rundbohrungen 15 dargestellt sowie hinter diesen die Stirnplatte 27 der Matrize 26 mit einem Formgebungsquerschnitt 28 für ein angedeutetes Mehrkammerprofil 4 mit Kammern 5 rechteckigen Querschnittes

Konturen 31 sollen das Zusammenführen der Matrix zum entstehenden Mehrkammerprofil 4 veranschaulichen; Fig. 5 zeigt die Verjüngung in Preßrichtung χ von Zwischenwänden 32 der Matrize 26 zwischen den Rundbohrungen 15.

Beispielsweise verfugen bisherige Reckteckrezipienten (Abmessungen von 750 χ 250 mm) gemäß Fig. 1 in einer 8500 Mp-Presse über einen spezifischen Druck von 480 N/mm . Der nach dem Ersetzen des Rechteckrezipienten 1 durch einen Rezipienten 10 mit vier Bohrungen 15 eines Durchmessers d von 250 mm bei Bohrungsabständen e von 100 mm entstehende spezifischer Druck von 440 N/mm reicht zur Herstellung von Hohlprofilen aus Aluminiumlegierungen noch völlig aus und führt zu einer Steigerung der möglichen Profilbreite a, von 700 auf 1200 mm.

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Claims

PATENTANWALT DIPL-ING HIEBSCH · D - 77 SINGEN, den ^w ^

A.Z. AL-ZO1 Blatt -Al-

P A I E N T A N S P R- Π C H E

/Verfahren zum Herstellen eines Profiles, insbesondere eines Hohlprofiles, vor allem aus Leichtmetallbolzen, auf dem Wege des Strangpressens, bei dem mittels eines Preßstempels der von einem Rezipienten gehaltene Barren als Matrix dem Formoebungsquerschnitt einer Matrize zugeführt wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß gleichzeitig mehrere Barren durch den Formgebungsquerschnitt der Matrize gedrückt und zur Matrix für das Profil vereinigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil aus mehreren einer gemeinsamen Bezugsgeraden zugeordneten Barren hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix aus mehreren Bolzen über Dorne zu einem Hohlprofil geformt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Durchmesser und Anzahl der Bohrungen einen vorgegebenen spezifischen Druck erzeugen.

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!>. Uo γ ν ί ch t: iincj /inn llni'sti)! lon ti inn» Profil«, innb e a ο η d e r e e i η e s Hohlprofils, vor alle in a u s Leichtmetallbarren, auf dem Wege des Strangpressens, bei welcher mittels eines Preßstempels der von einem Rezipienten gehaltene Barren als Matrix dem Formgebungsquerschnitt einer Matrize zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß einem Formgebungsquerschnitt (28) der Matrize (26) wenigstens zwei Bohrungen (15) des Rezipienten (10) zugeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (15) an sich bekannte Rundbohrungen und in geringem Abstand (e) zueinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bohrungen (15) des Rezipienten (10) für einen Formgebungsquerschnitt (28) einer gemeinsamen Bezugsgeraden (A) zugeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine waagrechte Bezugsgerade (A).

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Bezugsgerade als Achse (A) durch die Zentren (M) der Bohrungen (15) verläuft.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einem Fonngebunqsquerschnitt (28) zugeordneten Preßstempel (21) synchron bewegbar angeordnet sind.

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Jl. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daG jedor Preßstempel (21 j mit einn e r Preßscheibe (22) \/ e r :> e h e η i ;; t .

12. Vorricht.ung nach wenigstens einnm den' Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Formgebungsquerschnitt (28) in Preßrichtung (x) Einlaufdurchbrüche (30) vorgeschaltet sind, von denen jeweils zumindest zwei einer Bohrung (15) zugeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch mehrere Einlaufdurchbrüche (30), die einer gemeinsamen Bohrung (15) achasymmetrisch zugeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Quadranten der Rundbohrung (15) etwa in dessen Schwerpunkt pin Einlaufdurchbruch (30) zugeordnet ist.

15. Verwendung einer Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 14 zum Strangpressen von Fahrzeugbodenwänden geringer Höhe (h) und großer Länge (a , ) des Querschnitts.