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Strangpreßmatrize Die Verwendung von Strangpreßmatrizen mit stufenförmig
abnehmender Öffnung zur Herstellung von Hohlkörpern und Stangen einfacheren Querschnitts
ist bekannt. Die Merkmale dieser Matrizenbauarten sind zwischen den der Streckrichtung
parallelen Gradführungen angeordnete treppenförmige Absätze mit mehr oder minder
geneigt liegenden Arbeitsflächen zur Vermeidung des schroffen Übergangs in die Endform.
Gemeinsam haben alle Verfahren sowohl die allseitige Anlage des Werkstoffs in den
Gradführungen wie den an allen Stellen des Stabumfangs gleichzeitig wirkenden Kraftangriff
der Durchgangsränder. Der in solchen Pressen behandelte Werkstoff unterliegt einem
starken Zwangsfluß, der die Kernmasse des Stabes den Randschichten gegenüber mit
jeder Stufe stärker voreilen läßt und so neben hohen Zugspannungen in der Oberflächenfaser
besonders solche unter den einzelnen Gliedern eines Profilstabes hinterläßt. - Stärkere
Deformationen führen daher bei solchen Matrizentypen leicht zu Ausschuß.
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Bekannt ist auch der Gedanke, für die Profilherstellung Rollen als
Matrizen zu verwenden, jedoch mit der Einschränkung, daß diese ohne Zwischenschaltung
an die Blockaufnehmerkammer angesetzt sind und in ihnen gleich das Fertigprofil
eingeschnitten ist. Diese Einrichtung hat trotz schonender Behandlung einer Oberflächenseite
den praktisch beachtlichen Nachteil des schroffsten Übergangs, da das Profil unter
Abscheren, starkem Druck und Geschwindigkeitsunterschieden, also mindestens unter
großen Zerrungen, bei sehr plastischem Werkstoff zustande kommt.
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Allen diesen Verfahren gegenüber bedient sich die vorliegende Erfindung
besonderer stufenförmiger Matrizen, die es dem Werkstoff gestatten, im Bedarfsfalle
quer zur Streckrichtung auszuweichen. So dient: r. der Entlastung der unter Vorspannung
stehenden Oberflächenfaser ein zwischen den arbeitenden Matrizenstufen durch Erweiterung
des Querschnitts geschaffener- Entspannungsraum, z. zur Aufnahme der Breitung und
des Rückschubes infolge ungleich gedrückter Profilglieder eine entsprechend liegende
Erweiterung innerhalb des druckgebenden Stufenquerschnitts oder Kalibers selbst,
dergestalt, daß der Matrizenrand nicht an allen Umfangstellen, sondern nur an zwei
Seiten des Werkstücks gleichzeitig verformend angreift, 3: der spannungausgleichenden
Förderung des Preßguts von einem Stufensatz zum anderen die Anordnung von getriebenen
oder losen' Druckrollenpaaren zwischen den Matrizensätzen.
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Diese Maßnahmen werden wie folgt begründet: Zu z. Bei den üblichen
stufenförmigen Strangpressen liegt der Werkstoff in jedem Augenblick des Stempelvorschubes
allseitig eingepreßt. Die Reibung und die Arbeitsränder der Stufen halten das Randmaterial
in seiner
Vorwärtsbewegung auf und drücken es an die Stelle der
spritzend entweichenden Kernmasse. Durch den Zusammenhang des Werkstoffs gleitet
die Randmasse, ohne infolge ihrer eingepreßten Lage die erhaltene Vorspannung zu
verlieren, in die nächste Stufe, in der sie erneut eine weitere Zerrung erhält usw.
Die je nach Anzahl der Stufen entstehende Gesamtspannung kann die höchstzulässige
Beanspruchung des Werkstoffs vorzeitig übersteigen. Durch die Zwischenschaltung
von Entspannungsräumen zwischen die Matrizen erhält nun die Randfaser erfindungsgemäß
nach Passieren jeder Stufe die Möglichkeit, sich frei zu stauchen. Der Kern wird
im Augenblick des Auftreffens der Randschichten auf die nächste Stufe entlastet,
somit die Voreilung verzögert und verlangsamt, wodurch wiederum eine bessere Mitnahme
der Randschichten gewährleistet wird, so daß auch der nachdrängende Werkstoff in
jedem Augenblick ausreichenden Raum zur Entspannung seiner Randzone vorfindet. Zwischen
je zwei Matrizenstufen wird also die in der voraufgehenden erhaltene Zerrung durch
eine Stauchung teilweise wieder aufgehoben. -Es ist somit auf diese Weise möglich,
bei größeren Streckungen die Beanspruchung der Oberflächenfaser in zulässigen Grenzen
zu halten. Zur Verminderung der die Werkstoffmitnahme hindernden Reibung werden
die Arbeitsränder der Matrizen möglichst auf gerundete Kanten beschränkt und so
hintereinander angeordnet, daß die Tangierende der Verbindungslinie der Arbeitskanten
sämtlicher Matrizen (s. Fig. i, strichpunktierte Linie) mit der Mittellinie der
Kaliber einen Winkel bildet, der gleich oder kleiner ist -als der spezifische Reibungswinkel
des betreffenden Werkstoffs bei seiner höchstzulässigen Verarbeitungstemperatur.
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Zu 2. Die Verformung unter der geneigt liegenden Matrizena4beitsfläche
geht nun in der Weise vor sich, daß ein Teil des Werkstoffs zusammengeschoben wird
und dem Kern seine Beschleunigung erteilt, während der andere Teil sich in .den
Preßgang schiebt und die Vorwärtsbewegung mitmacht. Es ist klar, daß diese um so
stärker gehemmt wird, je größer der prozentuale Anteil der überdeckung durch die
Matrizenränder ist. Der Entspannungsraum reicht dann unter Umständen nicht aus,
den gestauten Werkstoff aufzunehmen. Für ihn muß im Augenblick der Druckgebung selbst,
d. h. in der Matrize oder dem Kaliber selbst, Platz geschaffen «-erden. Ganz besonders
ist das bei Profilen notwendig, da die Herstellung der einzelnen Profilglieder unterschiedlichen
Druck erfordern, der das Bestreben hat, jedem Glied seine eigene Streckung zu erteilen,
und da nach dem Gesetz des Längungsausgleichs das Glied fnit der stärkeren Streckung
zurückgehalten und gezwungen wird, seinen abgedrängten Werkstoff in den arbeitenden
Kaliberquerschnitt zu entladen.
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Zu 3. Profile mit beispielsweise großen Stärkeunterschieden in benachbarten
Gliedern (starke Nocken an dünnen Stegen, lange, schmale Ansätze an sehr viel kräftigeren
Profilkörpern usw. lassen sich unter Matrizenflächen allein nicht gut herstellen,
da die Fließwege innerhalb und auch zwischen den Preßkalibern zu groß werden. In
solchen Fällen ist künstlicher Spannungsausgleich mit Hilfe von zwischen den Matrizen
eingebauten, losen und getriebenen Druckrollen angebracht, da man zwischen ihnen
nach Belieben Druck oder Zug einstellen und so das Preßgut in einem für neue Deformationen
aufnahmefähigeren Zustand dem nächsten Matrizensatz zuleiten kann. Mit dieser Behandlung
des Preßstabes auf Druck und Zug ist zudem die Nebenabsicht der Entsinberung zum
Zwecke der Vermeidung aller zusätzlichen. Spannungen verbunden.
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Die erwähnten Mittel lassen es somit nicht ausgeschlossen erscheinen,
im stufenförmigen Strangpreßverfahren selbst Stab- und Formeisen unter wirtschaftlichen
Vorteilen herzustellen.
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In den beiliegenden Zeichnungen sind die Vorrichtungen in Ausführungsbeispielen
zusammengestellt.
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Fig. i stellt eine Knüppel- oder Stabeisenstrecke im Längsschnitt
und Fig. i' .die gleiche Strecke im Querschnitt dar. Die linke Hälfte .der Fig.
i' ist der Schnitt A-B und die rechte der Schnitt C-D. Es ist P ,der Preßstempel,
m die Matrizenplatten, E die zur seitlichen Bearbeitung des Werkstoffs dienenden
Matrizenteile, die für das gezeichnete kastenförmige Profil die zweckmäßige Form
von nachstellbaren Einschieblingen erhalten haben. Die im Längsschnitt deutlich
sichtbaren Entspannungsräume sind mit e bezeichnet.
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Fig.2 veranschaulicht eine andere Profilstrecke im Längsschnitt. Auf
einen Vorblockapparat von der Form der Knüppelstrecke nach Fig. i folgen zwei getriebene
Druckrollenpaare mit- unterschiedlicher Drehzahl. Während im linken Rollenpaar l
der Preßstab s .den ersten Profilstich erhält, wird er vom rechten Rollenpaar r
unter voraufgehender Zugspannung in den folgenden Profilmatrizensatz weitergedrückt.
In diesem letzteren sind die Entspannungsräume ebenfalls durch e kenntlich gemacht.
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Fig.3 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele für die der Breitungsaufnahme
dienenden, nur an zwei Seiten des Werkstücks gleichzeitig
verformend
angreifenden (offenen) Matrizen oder Kaliberrahmen. Die Öffnungsumrisse sind nach
der Austrittsseite mit a und nach der.Eintrittsseite hin mit b bezeichnet. Der nicht
arbeitende Teil der a-Ränder ist über der Linie angekreuzt und der zu jedem Kaliber
gehörige Anstichquerschnitt des Werkstückes schraffiert eingezeichnet. Die Fig.
3 und q. zeigen die Herstellung eines Rundeisens. Der schraffiert gezeichnete, quadratische
Anfangsquerschnitt erhält zunächst die Form eines Ovals (Fig.3) und wird danach
in die runde Form gebracht (Fig. q.). Die Fig. 5 und 6 zeigen in zwei Stufen die
Herstellung eines T-Eisens.