DE69010657T2 - Verfahren und vorrichtung zum streckformen. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 4, wie zum Beispiel aus US-A-2927372 bekannt.
Hintergrund der Erfindung
• Es gibt eine beträchtliche Anzahl von Betriebsparametern und Bedingungen bei verschiedenen Verfahren zur Metallformung, die dazu führen, daß bei Fertigproduktem Veränderungen der Abmessungen auftreten. Bei bestimmten Verfahren ist die Veränderung der Abmessungen annehmbar, während bei anderen Verfahren die Veränderung der Abmessungen nicht annehmbar ist und nachträgliche Metallnachbearbeitungsvorgänge erforderlich werden.
• Bei dem Extrusionsverfahren, zum Beispiel, wird ein erhitzter Block oder Knüppel unter Druck gezwungen, durch eine Öffnung in einem Formwerkzeug zu fließen, um ein längliches Produkt, wie einen Kanal, ein Rohr oder einen Winkel zu formen. Bei einem typischen Aluminiumextrusionsverfahren wird das extrudierte Produkt mit Kräften im Bereich von 500 bis 15.000 Tonnen durch das Formwerkzeug gepreßt. Das extrudierte Produkt verläßt das Formwerkzeug einer Strangpresse bei erhöhten Temperaturen in der Höhe von 148,5ºC (300ºF) bis 648,5ºC (1200ºF). Es ist üblich, das extrudierte Produkt in einem mitlaufenden Lösungswärmebehandlungsverfahren oder in einem separaten Lösungswärmebehandlungsverfahren lösungswärmezubehandeln und abzuschrecken. Ein solches Extrusionsprodukt kann in verschiedenen Längen hergestellt werden, darunter Längen von über 150 Fuß, und kann verschiedene Querschnittsformen aufweisen.
• In Anbetracht der Betriebsparameter des Extrusionsverfahrens, darunter Drücke, Temperaturen, Formwerkzeugzustand und Produktlänge, und in Anbetracht der Auswirkungen der nachträglichen Wärmebehandlungen und des Abschreckens ist es verständlich, daß stranggepreßte Metallprodukte beträchtliche Änderungen der Abmessungen hinsichtlich des Querschnittes und über die Längserstreckung des Produkts aufweisen können. Es ist auch verständlich, daß solche Abmessungsveränderungen auch von Produktzyklus zu Produktzyklus und von Extrusionslauf zu Extrusionslauf auftreten können. Es ist daher oft erforderlich, nachträglich Metallnachbearbeitungsvorgänge auszuführen, um das Produkt in einen annehmbaren Abmessungstoleranzbereich zu bringen. Es gibt einige Abmessungsveränderungen bei metallischen Extrusionsprodukten, die durch gewöhnliche Metallnachbearbeitungsvorgänge, darunter Biegen, Roll-Richten und Hämmern, nicht leicht korrigierbar sind. Bei solchen herkömmlichen Metallnachbearbeitungsvorgängen ist die Rückfederung ein Hauptproblem. Insbesondere bei Produkten mit beträchtlichen Abmessungsveränderungen kann eine solche Rückfederung so extrem sein, daß solche herkömmliche Metallnachbearbeitungsvorgänge nicht ausreichen.
• Frühere Formungsverfahren und Vorrichtungen haben Verfahren zur Endbearbeitung der Form von Produkten, wie Extrusionsprodukten, vorgesehen. Die für solche Produkte gegenwärtig zulässigen Toleranzen, wie von der Aluminum Association veröffentlicht, sind insbesondere für dünnwändige Extrusionsprodukte so breit, daß die Produkte von gewissen kritischen Anwendungen ausgeschlossen sein können. Wenn die Abweichung der Abmessungen reduziert werden könnte, könnten die Produkte bei einer erhöhten Anzahl von Anwendungen, bei welchen die Abmessungen von Bedeutung sind, anwendbar sein. Weiters könnte die Qualität der Produkte hinsichtlich des Einhaltens der Abmessungen bei bestehenden Anwendungen wesentlich erhöht werden.
• Trotz zum Stand der Technik gehörender Versuche, die Abmessungstoleranz zu verbessern und die Abmessungsveränderungen bei einem Endbearbeitungsverfahren auf ein Minimum zu bringen, besteht ein Bedarf für weitere Verbesserung. Demgemäß werden ein Streckformungsverfahren und eine Vorrichtung erwünscht, die eine Endbearbeitungsformung eines länglichen Produkts, wie eines Extrusionsprodukts, ergeben, damit die Querschnitts- und Längsdimensionsabweichungen vom Nennwert minimiert werden.
Offenbarung der Erfindung
• Diese Erfindung kann dahingehend zusammengefaßt werden, daß sie ein verbessertes Verfahrens gemäß Anspruch 1 und eine verbesserte Vorrichtung gemäß Anspruch 4 schafft. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Aufbringens axialer Zugspannung auf ein längliches metallisches Extrusionsprodukt in einer Größe, die ausreicht, um die Streckgrenze des Extrusionsprodukts zu übertreffen. Eine äußere Formmatrize wird gegen einen Umfangsabschnitt der Außenfläche des Extrusionsprodukts aufgebracht. Die Matrize weist Arbeitsflächen auf, die ungefähr mit der fertigen Querschnittsform des Extrusionsprodukts übereinstimmen. Unter Aufrechterhaltung der Zugspannung wird die Matrize eine Strecke des Extrusionsprodukts entlang vorgeschoben. In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine innere Formmatrize im Zusammenwirken mit einer äußeren Formmatrize gegen die Innenflächen eines Extrusionsprodukts eingesetzt werden.
• Unter den Vorteilen der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Formung eines länglichen metallischen Extrusionsprodukts mit minimalen Abmessungsveränderungen.
• Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorgangsweise und einer Vorrichtung zur Ausführung von reproduzierbaren räumlichen Abmessungskorrekturen an einem Extrusionsprodukt bei einem Verfahren, das, wenn überhaupt, nur eine minimale Rückfederung mit sich bringt.
• Ziel dieser Erfindung ist ein Endformungsverfahren zu schaffen, das in-line in einem Extrusionsverfahren verwendet werden kann.
• Ein Charakteristikum des Verfahrens dieser Erfindung ist, daß ein Extrusionsprodukt zu endgültigen Abmessungen geformt wird, ohne daß bedeutende Restspannungen im Produkt hervorgerufen werden.
• Ein weiteres Charakteristikum dieser Erfindung ist, daß ein extrudiertes Aluminiumprodukt mit einer Toleranz der Abmessungen geformt werden kann, die besser ist als die von der Aluminum Association gegenwärtig akzeptierte Abinessungstoleranz und auch innerhalb der engeren Abmessungstoleranz der gegenwärtig akzeptierten Europäischen Aluminium-Normen liegt.
• Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist die Herstellung von Extrusionsprodukten innerhalb zuvor unerzielbarer Toleranz, was den Einsatz von Extrusionsprodukten bei neuen, hinsichtlich der Abmessungen kritischen Anwendungen ermöglicht.
• Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden und erkennbar werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 ist eine perspektivische Teilansicht eines länglichen, hohlen metallischen Extrusionsprodukts in seinem extrudierten, lösungswärmebehandelten und abgeschreckten Zustand.
• Fig. 2 ist eine perspektivische Teilansicht des länglichen, hohlen metallischen Extrusionsprodukts der Fig. 1 nach Streckformen durch die vorliegende Erfindung.
• Fig. 3 ist eine perspektivische Teilansicht eines länglichen, festen metallischen Extrusionsprodukts im extrudierten und lösungswärmebehandelten (abgeschreckten) Zustand.
• Fig. 4 ist eine perspektivische Teilansicht eines länglichen festen metallischen Extrusionsprodukts gemäß Fig. 3 nach Streckformen durch die vorliegende Erfindung.
• Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer äußeren Formmatrize.
• Fig. 6 ist eine schematische Aufbau-Vorderansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 7 ist eine perspektivische Teilansicht eines länglichen festen metallischen Extrusionsprodukts von etwas komplexer Form im extrudierten und wärmebehandelten (abgeschreckten) Zustand.
• Fig. 8 ist eine perspektivische Teilansicht des länglichen Extrusionsprodukts der Fig. 7 nach Streckformen durch die vorliegende Erfindung.
Arten zur Ausübung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Formung von länglichen Produkten, wie Extrusionsprodukten, in Fertigabmessungen mit enger Abmessungstoleranz. Wegen der Anzahl und Komplexität der verschiedenen Betriebsparameter für Extrusionsprodukte, darunter auch Abschrecken, treten bei Extrusionsprodukten große Abmessungsveränderungen auf. Solche Abmessungsveränderungen sind auf ein Fehlen einer passenden Steuerung des Extrusions- und Abschreckprozesses, auf Werkzeuggestalt und Instandhaltung und auf thermische Verwerfung zurückzuführen. Bisherige Überarbeitungsverfahren zur Korrektur der Abmessungsveränderungen waren kostspielig und unwirksam. Die vorliegende Erfindung überwindet jene Mängel, indem sie ein Verfahren für eine passende Korrektur der axialen und der querschnittlichen Abmessungsveränderungen gerader länglicher Extrusionsprodukte schafft.
• Gerade, langgestreckte Extrusionsprodukte können komplizierte und auch einfache Formen haben, und komplexe hohle wie auch einfache massive Strukturen. Fig. 1 zeigt ein verhältnismäßig einfaches vierwändiges hohles Extrusionsprodukt 10. Fig. 3 zeigt ein verhältnismäßig einfaches massives Extrusionsprodukt 30 mit einem (offenen) Winkel. Bevorzugte Extrusionsprodukte der vorliegenden Erfindung schließen dünnwändige Extrusionsprodukte ein, d.h. solche mit eine Wanddicke von weniger als 4 mm, die typischerweise während des Extrusions- und Abschreckverfahrens stärkere Verwerfungen zeigen als Dickwandextrusionsprodukte, sind aber nicht darauf beschränkt. Solche bevorzugte Extrusionsprodukte schließen höchstverformbare Extrusionsprodukte wie Aluminiumlegierungen der 6XXX-Klasse und härtere Aluminiumlegierungen der 2XXX- und der 7XXX-Klasse sowie auch Aluminium-Lithiumlegierungen ein. Extrusionsprodukte, die für Anwendungen in der KFZ- und Flugzeugindustrie bevorzugt werden und die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung streckgeformt werden können, schließen ein, aber beschränken sich nicht auf Aluminiumlegierungen vom 2024-, 6061-, 6063-, 6009- und 7075-Typ.
• Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein langgestrecktes Extrusionsprodukt zu Fertigabmessungen streckgeformt. Das Ausgangswerkstück ist das typische Extrusionsprodukt nach Lösungswärmebehandlung. Solche Extrusionsprodukte sind langgestreckt und können Längen von 45 m (150 Fuß) und mehr haben. Längere Extrusionsprodukte reduzieren die Endschrottverluste, als Prozentsatz des gesamten Fertigprodukts gesehen, auf ein Minimum, und sind aus diesem Grund wünschenswert. Ein Extrusionsprodukt in seinem extrudierten und abgeschreckten Zustand kann Verwerfungen, Bögen, Wellen, Ausbauchungen oder, wie Fig. 1 zeigt, einen in seinen Abmessungen verworfenen Querschnittszustand infolge der Variablen im Extrusions- und Abschreckprozeß aufweisen. Verständlicherweise kann das Extrusionsprodukt zusätzlich zur verzerrten Querschnittsform, wie Fig. 1 zeigt, auch Verbiegungen, Wellen oder Verdrehungen entlang seiner Längserstreckung aufweisen.
• Solche Extrusionsprodukte müssen beim Verfahren der vorliegenden Erfindung zuerst unter eine axiale oder Längs-Zugspannung gesetzt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein langgestrecktes Extrusionsprodukt auf eine Streckformvorrichtung transferiert. Das Extrusionsprodukt wird typischerweise an den Längsendabschnitten des Extrusionsprodukts mit einem geeigneten Greifmechanismus, wie einer ortsfesten Greifeinrichtung 70 und einer einstellbaren Greifeinrichtung 72, wie in Fig. 6 dargestellt, erfaßt. Es ist klar, daß bei der vorliegenden Erfindung beide Greifeinrichtungen einstellbar sein können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform stimmen die eingreifenden Flächen des Greifmechanismus mit dem Umriß und der Form des Extrusionsprodukts zur Verbesserung des Halts überein. Solche Greifeinrichtungen heißen "Custom Grippers" und neigen dazu, die ungünstigen Endeffekte auf ein Minimum zu reduzieren oder zu eliminieren, und zwar dadurch, daß sie eine im wesentlichen gleichmäßige Zugspannung über den gesamten Querschnitt und die Gesamtlänge des Extrusionsprodukts einschließlich der Endabschnitte, die innerhalb der Greifvorrichtung sind, gewährleisten. Um den Halt weiter zu steigern, können die Eingriffsflächen des Greifmechanismus mit einer behandelten Oberfläche, wie einer Rändel- oder einer Sägezahnoberfläche, versehen sein, oder mit einer Gummi- oder gummierten Oberfläche oder einer mit einem Elastomer oder Polymer behandelten Oberfläche versehen sein. Bestimmte Sägezahnstrukturen steigern die Haltewirkung, wenn Zugspannung auf das erfaßte Produkt aufgebracht wird.
• Der Greifmechanismus kann auf beliebigem Wege aufgebracht werden, wobei hydraulische oder pneumatische Klemmvorrichtungen bevorzugt sind. Das Extrusionsprodukt kann an einem Ende ortsfest festgehalten werden, und am anderen gezogen werden, um die benötigte axiale Zugspannung herzustellen, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Alternativ kann an beiden Längsenden des erfaßten Extrusionsprodukts gleichzeitig gezogen werden, um die benötigte axiale Zugspannung vorzusehen. Axiale Zugspannung wird typischerweise mit einem Hydraulikzylinder oder einem mechanischen Antrieb als Zugspannungsquelle für die Kraft F aufgebracht.
• Was in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, ist, daß die erfaßten Endabschnitte die dazwischenliegenden Abschnitte des Extrusionsprodukts einer axialen oder Längszugspannung aussetzen durch Aufbringung einer ausreichenden Kraft, typischerweise einer entgegengesetzten Kraft in in Längsrichtung entgegengesetzten Richtungen. Es ist klar, daß das Aufbringen der Kraft in einer Richtung, während ein Ende des Extrusionsprodukts festgehalten wird, ebenfalls zur Herstellung einer axialen Zugspannung, die gleich oder größer ist als der Fließwert des Extrusionsprodukts, eingesetzt werden könnte. Die axiale Zugspannung muß ausreichen, um die Streckgrenze oder die Elastizitätsgrenze des Materials zu erreichen oder diese zu übertreffen. Es ist dem Fachmann klar, daß die Streckgrenze weiter eine Funktion der Metallurgie des Materials, d.h. der Verformungsgeschichte der Legierung und des Temperns derselben, ist. Das Ausmaß der Kraft, die notwendig ist, um die Streckgrenze zu erreichen oder diese zu übertreffen, ist weiters eine Funktion der Querschnittsfläche des Extrusionsprodukts. Beispiele von Streckgrenzen für extrudierte Aluminiumprodukte sind folgende Werte: Aluminiumlegierung Temperung Streckgrenze (ksi)
• Wie nachstehend im einzelnen dargelegt ist, beseitigt das Formen des Extrusionsprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung Formunregelmäßigkeiten, wie Ausbauchungen, Verwindungen und Verbiegungen im Querschnitt und in der Länge des Extrusionsprodukts. Die Längserstreckung des Extrusionsprodukts nimmt typischerweise infolge der Entfernung solcher Oberflächenverformungen zu. Weiters nimmt das Extrusionsprodukt bei der Aufbringung axialer Zugspannung durch bleibende Längsstreckung um mindestens 0.25 Prozent zu. Die bleibende Längsstreckung, die durch die Aufbringung ausreichender Zugspannung auf alle Elemente der Produkte für 6XXX-Legierungen eintritt, ist typischerweise geringer als ungefähr 3% bleibende Streckung und kann für manche Legierungen in der Größenordnung von 0,5% liegen. Für härtere Legierungen kann die bleibende Längsstreckung größer als circa 2- 3% sein, und für bestimmte Aluminium-Lithium-Legierungen kann die bleibende Längsstreckung größer als circa 6-7% sein. Während die Länge des Extrusionsprodukts zunimmt, wird die axiale Zugspannung konstant gehalten oder variiert, um einen Spannungszustand bei oder über der Streckgrenze des Extrusionsprodukts aufrecht zu erhalten. Dies kann erreicht werden durch Festlegen der axialen Zugspannung und Vorsehen geeigneter Meß- und Steuerinstrumentarien, um den Greifmechanismus entsprechend zu bewegen, z.B. durch Steuerung eines Hydraulikzylinders, wie zur Aufrechterhaltung ausreichender axialer Zugspannung während des Streckformungsvorgangs erforderlich ist. Die Kombination des Aufbringens eines spezifischen Prozentsatzes von axialer Streckung in Verbindung mit dem Formungsvorgang verbessert weiters Toleranzen durch Ausnutzen des Poissonschen Querkontraktionseffektes auf den Querschnitt.
• Vor oder nach Aufbringen axialer Zugspannung auf das Extrusionsprodukt wird eine äußere Formmatrize 60 auf einem äußeren Umfangsabschnitt des Extrusionsprodukts aufgebracht. Die äußere Formmatrize ist mit Arbeitsflächen versehen, die mit der endgültig erwünschten Querschnittsform des Extrusionsprodukts übereinstimmen. In bestimmten Fällen kann die Formmatrize mit Arbeitsflächen versehen sein, die die erwartete geringfügige Rückfederung, die beim Formungsverfahren auftreten kann, überkompensieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die äußere Formmatrize aus zwei oder mehreren Teilen gebildet, die an einem Ort bei oder in der Nähe von einem länglichen Endabschnitt des eingespannten Extrusionsprodukts auf das Extrusionsprodukt aufgebracht werden, und die mit einer geeigneten Klemmvorrichtung, wie Hebeschrauben, oder pneumatischen oder hydraulischen Klemmen zusammengeklemmt werden, um die Matrize zusammenzuschließen. Es ist Fachleuten klar, daß bestimmte komplexe Extrusionsprodukte mehrfache Matrizenteile benötigen, um komplexe Querschnittskonfigurationen aufnehmen zu können.
• Sobald die äußere Formmatrize auf dem Extrusionsprodukt aufgebracht ist und das Extrusionsprodukt unter axialer Zugspannung steht, wird die äußere Formmatrize entweder in einer Richtung oder der Reihe nach in beiden Richtungen fortlaufend entlang der Längserstreckung des Extrusionsprodukts vorgeschoben. Es ist klar, daß das Konzept des Formmatrizenvorschubs auch den Einsatz einer ortsfesten Matrize, durch die ein Extrusionsprodukt, das unter ausreichender axialer Zugspannung gehalten wird, hindurchgeführt wird, miteinschließt. Die Matrize kann auf einer wandernden Einrichtung montiert werden, wie auf einem schienengeführten Wagen, der gewährleistet, daß die Matrize sich in einer Bahn bewegt, die mit der Längsachse der Zugspannung des Extrusionsprodukts zusammenfällt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Formmatrize auf einer wandernden Einrichtung oder einem Wagen montiert, welche(r) sich auf Schienen bewegt, die synchron zur Längachse, längs der die axiale Zugspannung aufgebracht wird, verlaufen. Alternativ können ein oder mehrere Kabel mit der Matrize verbunden werden, um die Matrize der Längsachse der Zugspannung entlang zu ziehen, um das Extrusionsprodukt zu formen. Man stellte fest, daß die Matrizenführungen in der wandernden Einrichtung gewährleisten, daß ein Abweichen von der Bewegungsrichtung der Matrize während der Formung minimal ist. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Matrize kann variieren, und es zeigte sich, daß Geschwindigkeiten von bis zu 60 m (200 Fuß) pro Minute ausreichen, um bei einem in-line Extrusionsverfahren die Geschwindigkeit der Strangpresse zu übertreffen. Matrizengeschwindigkeiten bis zu 120 m (400 Fuß) pro Minute haben laut theoretischer Auswertungen keine negativen Auswirkungen auf dem Formprozeß. Die Arbeitsflächen der Matrize wirken dahingehend, daß sie die Außenwände des Extrusionsprodukts bearbeiten, Aluminium-Extrusionsprodukte so zu verformen, daß diese innerhalb der von verschiedenen US und Europäischen Assoziationen - einschließlich der Aluminum Association - gegenwärtig festgelegten Standardtoleranz liegen oder besser als diese Toleranz sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das fertige Extrusionsprodukt typischerweise auf weniger als die Hälfte der von der Aluminum Association für Aluminium-Extrusionsprodukte festgelegten gegenwärtigen Standardtoleranz gebracht.
• Die äußere Formmatrize, wie die zweiteilige Formmatrize 60, die in Fig. 5 der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, muß stark genug sein, und es muß ausreichend Schmierfähigkeit vorhanden sein, um eine plastische Verformung bei der Bearbeitung und Reorientierung des Extrusionsmaterials zu ermöglichen. Beispiele von Matrizenmaterialien für die Arbeitsflächen der Matrize beinhalten, aber beschränken sich nicht auf Stahllegierungen, Zinklegierungen, mit Graphit imprägniertes Nylon und bestimmte Epoxy-Matrizenmaterialien. Ein bevorzugtes Matrizenmaterial ist eine Gußzinklegierung, die unter der Handelsbezeichnung Kirksite verkauft wird.
• Die axiale Länge L der Matrize 60, wie Fig. 5 zeigt, muß zur Bearbeitung des extrudierten Materials hinreichend sein. Man stellte fest, daß die Matrizenlänge größer als 12,7 mm (0,5 Zoll) sein sollte, und größer als 305 mm (12 Zoll) sein kann. Es sei erwähnt, daß mehrfache Matrizen in der vorliegenden Erfindung zur stufenweisen Formung von Extrusionsprodukten eingesetzt werden können.
• In einer Ausführungsform kann die axiale Zugspannung, die auf das Extrusionsprodukt aufgebracht wird, etwas geringer sein als die Streckgrenze des Extrusionsprodukts, wie bei 90% des Fließwertes. Aber dabei kann die Wirkung der vorrückenden Formmatrize ausreichend sein, um zu bewirken, daß die gesamte axiale Zugspannung, der das Extrusionsprodukt ausgesetzt ist, höher als der Fließwert des Extrusionsprodukts ist, so daß das Extrusionsprodukt in dimensionaler Konformität geformt wird, wenn die Matrize vorgerückt wird.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Streckformung soll ausreichende Schmierfähigkeit vorhanden sein, damit die Matrize sich frei entlang des Extrusionsprodukts bewegen kann und eine örtliche Verformung des Extrusionsprodukts ausführen kann. Solche Schmierfähigkeit kann im Matrizenmaterial, wie durch Verwendung eines bestimmten Epoxymaterials, oder durch Imprägnierung mit Materialien, wie Graphit, vorgesehen werden. Alternativ kann eine dünne Schicht eines mittelgewichtigen Schmiermittels separat oder automatisch vor der Matrize auf das Extrusionsprodukt aufgetragen werden, z.B. aus einem Applikator, der integral auf dem Bewegungsmechanismus angebracht werden kann, um das Verfahren mit einem Minimum an Rückstand auf der Oberfläche zu verbessern. Die Schmierung verringert Veränderungen in der Axialkraft der Matrize auf das Axialzugspannungssteuersystem und verbessert auch das Aussehen der Oberfläche.
• In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine innere Formmatrize bei hohlen Abschnitten von Extrusionsprodukten verwendet werden. Solche innere Matrizen können separat von oder gleichzeitig mit der äußeren Formmatrize eingesetzt werden, um die letztlich vorliegenden Abmessungstoleranzen des Extrusionsprodukts zu verbessern und zu steigern. In manchen Fällen kann eine Kombination aus Außen- und inneren Matrizen, die während der Formgebung axial zueinander fluchten, verwendet werden, um die Verformung zu steigern. Eine innere Formmatrize stimmt im wesentlichen mit der fertigen inneren Querschnittsform oder Abmessung eines geschlossenen oder im wesentlichen geschlossenen Extrusionsprodukts überein. Typischerweise wird ein Kabelmechanismus eingesetzt, um die innere Formmatrize zu ziehen und dadurch die Matrize durch das Extrusionsprodukt entlang eines mit der Achse der axialen Zugspannung übereinstimmenden Weges voranzutreiben.
• In einer anderen Ausführungsform können Innenhohlräume langgestreckter Extrusionsprodukte mit einem Fluid gefüllt werden, damit ein gleichmäßiger Druck auf die Innenwände des Extrusionsprodukts und entlang dessen Länge gebildet wird, während eine äußere Formmatrize entlang der Länge des Extrusionsprodukts vorangetrieben wird. Solch ein Innenfluid und -Druck können beispielsweise durch das Verfahren angewendet werden, das im US Patent 4,704,886 geoffenbart ist, dessen Inhalt hierin durch Verweis miteinbezogen ist. Der Innendruck dieser Ausführungsform kann jedoch dazu verwendet werden, um absichtlich vor dem Vortreiben der Formmatrize die Oberflächen eines hohlen Extrusionsprodukts nach außen auszubauchen, welche nach außen ausgebauchten Oberflächen nachfolgend durch Anwendung einer äußeren Formmatrize auf Abmessungstoleranz bearbeitet werden können. In Fällen, wo solcher Druck zur Verformung des Extrusionsprodukts angewendet wird, wird dieser Druck typischerweise vor der nachträglichen Bearbeitung mit der äußeren Formmatrize durch das Verfahren dieser Erfindung abgelassen. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird typischerweise bei Umgebungstemperaturen ausgeführt, kann jedoch in bestimmten Fällen und mit bestimmten Legierungen bei erhöhten oder bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden, z.B. um während der Verformung die Temperung aufrecht zu erhalten oder zu verändern.
• Nach Formung des Extrusionsprodukts unter axialer Zugspannung, wird die äußere Formmatrize geöffnet und die Zugspannung entspannt, oder umgekehrt, und das Extrusionsprodukt wird aus der Vorrichtung entfernt. Das Extrusionsprodukt sollte innerhalb der Zeit, die zur Extrudierung eines Produkts von solcher Länge benötigt wird, streckgeformt und entfernt werden können. Das Verfahren dieser vorliegenden Erfindung könnte daher, wenn gewünscht, als in-line-Verfahren für typische Extrusionsverfahren eingesetzt werden.
• Das Streckformungsverfahren dieser Erfindung kann auch bei mehreren Extrusionsprodukten gleichzeitig angewendet werden. In einer solchen Ausführungsform können mit einer oder mehreren Greifvorrichtungen mehrere Extrusionsprodukte unter axiale Zugspannung gesetzt und gehalten werden. Es wird eine äußere Formmatrize, die als ein einheitliches Matrizengefüge mit mehrfachen Formungsöffnungen konstruiert sein kann, entlang der Länge der mehreren Extrusionsprodukte vorgetrieben, während diese Extrusionsprodukte unter axialer Zugspannung über der Streckgrenze stehen. Die Matrizenöffnungen haben Arbeitsflächen, die ungefähr mit der fertigen Querschnittskonfiguration des jeweiligen Extrusionsprodukts übereinstimmen, das in eine solche Öffnung während der Streckformung hineinpaßt.
• In einer anderen Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Streckformung zur teilweisen Umformung der Extrusionsprodukte eingesetzt werden. Bestimmte Extrusionsprodukte können zum Beispiel wegen Beschränkungen in den Extrusionswerkzeugen nicht leicht in der endgültigen Konfiguration hergestellt werden. Durch das Verfahren dieser Erfindung können jedoch solche gewünschten Konfigurationen durch ein Streckformungsverfahren erzielt werden. Fig. 7 zum Beispiel zeigt eine perspektivische Teilansicht eines etwas komplex geformten Extrusionsprodukts 80. Fig. 8 zeigt eine endgültig gewünschte Konfiguration für das Extrusionsprodukt 80, das in Fig. 7 gezeigt ist. Eine solche endgültige gewünschte Konfiguration kann durch das Vorantreiben einer Matrize, welche Arbeitsflächen aufweist, die im wesentlichen mit der endgültigen erwünschten Querschnittskonfiguration des Extrusionsprodukts übereinstimmen, entlang der Längsachse des Extrusionsprodukts, während das Extrusionsprodukt in axialer Zugspannung über dem Fließwert des extrudierten Materials gehalten wird, erreicht werden. Eine solche Formung bringt die Endabschnitte 82 und 84 sehr nahe zueinander entlang der Länge des Extrusionsprodukts, welche endgültige Konfiguration bei einem Extrusionsverfahren nicht leicht erreichbar ist. Zusätzlich zum Verschließen der Abschnitte 82 und 84 werden durch den Streckformungsvorgang andere Abmessungsabweichungen, die entlang der Länge des Extrusionsprodukts einer Korrektur bedürfen können, wie Ausbauchungen, Verwindungen oder Verbiegungen, genau korrigiert werden. Das Streckformungsverfahren kann beispielsweise zur Formung von extrudierten Flanschen, wo die Herstellung geformter Taschen oder Umschläge zur Unterbringung von Draht, Kabel und dgl. wünschenswert sein kann, verwendet werden.
• Diese Erfindung schafft ein Verfahren zur Ausführung von reproduzierbaren räumlichen Abmessungskorrekturen bei einem länglichen Extrusionsprodukt mit einer in-line arbeitenden elektromechanischen Vorrichtung, ohne dabei wesentliche Restspannungen im Extrusionsprodukt hervorzurufen. In jedem Fall sind die Restspannungen, die durch das streckformungsverfahren gebildet werden, geringer als die Spannungen, die normalerweise durch andere örtliche Verformungsverfahren und Formreorientierungsverfahren hervorgerufen werden.
• Die Art der Erfindung, die als die bestmögliche angesehen wird, ist hier oben beschrieben worden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Formung eines länglichen metallischen Extrusionsprodukts (10), welches die folgenden Schritte umfaßt:

das Aufbringen einer axialen Zugspannung auf mindestens einen Teil des länglichen metallischen Extrusionsprodukts (10) in einer Größe, die ausreicht, um der Streckgrenze des Extrusionsprodukts gleich oder größer als diese zu sein,

das Aufbringen einer äußeren Formmatrize (60) mit Arbeitsflächen, die im wesentlichen der fertigen Querschnittsform des Extrusionsprodukts (10) entsprechen, auf einen Umfangsteil der äußeren Oberfläche des Extrusionsprodukts, wobei die gesamte axiale Zugspannung größer als die Streckgrenze des Extrusionsprodukts ist oder dieser gleich ist, und

das Vorschieben der äußeren Formmatrize (60) einer Strecke des Extrusionsprodukts entlang zur Formung des metallischen Extrusionsprodukts, welches unter axialer Zugspannung steht, in der Extrusionsrichtung, welches Verfahren gekennzeichnet ist durch

das Einwirkenlassen eines Fluidmediums auf einen Innenhohlraum des Extrusionsprodukts (10) zum gleichmäßigen Aufbringen einer nach außen gerichteten Kraft über den Innenumfang des Extrusionsprodukts mit einem Druck, der nicht ausreicht, um eine nach außen gerichtete plastische Verformung der Wände des Extrusionsprodukts zu bewirken, und Beibehalten der nach außen gerichteten Kraft, während die äußere Formmatrize eine Strecke des Extrusionsprodukts entlang vorgeschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das metallische Extrusionsprodukt Aluminium ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die auf das extrudierte Produkt aufgebrachte axiale Spannung eine permanente Verlängerung des Extrusionsprodukts von mindestens 0,25 Prozent initiiert.

4. Vorrichtung zum Fertigformen eines länglichen metallischen Extrusionsprodukts (10), welche

eine Greifeinrichtung (70, 72) zum Erfassen gegenüberliegender Längsendabschnitte jedes länglichen metallischen Extrusionsprodukts (10),

Mittel (F), um auf die erfaßten Endabschnitte jedes Extrusionsprodukts (10) einen kräftigen Zug auszuüben, zur Schaffung einer axialen Zugspannung, die ausreicht, um die Streckgrenze jedes Extrusionsprodukts zu übersteigen,

eine äußere Formmatrize (60) mit Arbeitsflächen, die im wesentlichen der fertigen äußeren Querschnittsform jedes Extrusionsprodukts entsprechen, welche an einem Umfangsabschnitt der äußeren Oberfläche des Extrusionsprodukts aufgebracht wird, und

Mittel zum Vorschieben der äußeren Formmatrize entlang einer Strecke jedes Extrusionsprodukts zur Formung des metallischen Extrusionsprodukts aufweist, welche Vorrichtung gekennzeichnet ist durch

Mittel zum Einführen eines Fluidmediums in einen Innenhohlraum des Extrusionsprodukts (10) zum Aufbringen einer nach außen gerichteten, über den Innenumfang jedes Extrusionsprodukts gleichmäpig verteilten Kraft mit einem Druck, der nicht ausreicht, um eine nach außen gerichtete plastische Verformung der Wände jedes Extrusionsprodukts zu bewirken, während die äußere Formmatrize (60) eine Strecke jedes Extrusionsprodukts entlang vorgeschoben wird.