DE848260C - Verfahren zur Herstellung von Voll- und Hohlprofilen auf Strangpressen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Voll- und Hohlprofilen auf Strangpressen

  Maßgcbund für (lic Leistung eitler Strangpresse

  mit gegel)ettt@ttt slwzitisrltenr Pressendruck sind die

  drei Faktoren Verfo@rnutngsgrad, hließdruck und

  1'rcl.igescltwitt(ligl<ciu Grundsätzlich gestattet das

  Strangi@rcsscn im Gegensatz zum Walzen und

  t@cscnkscltmieden holte Verfortnungsgrade. Der

  Flie[Mruck und die I'reßgeschwindigkeit stehen in

  1>ekattnter @@-echscl@@ irkttttg zttcitiattder; ltei niedrigen

  @crt@trnumgsteml>craturen steht einem ungünstig

  hohen I' liel.i@iruch cine verlt<iltttisniäliig hohe Preß-

  gescltwittcligkrit gc genüber; ltei ltolieti %'erfortnttrrgs-

  temperaturcn liegen (he %rhältttisse umgekehrt.

  Alts wirtschaftlichon Gesichtspunkten hat man beim

  Stmttgprmsrn gruwisätzlich niedrige Verfortnungs-

  t('tttl)cratttrctt cimgehaltett, da die Leistung einer

  Strangpresse im Hinblick auf den im Gegensatz zum

  Gesenkpressen langen Fließweg des herzustellenden

  Werkstückes in erster Linie von der Prel.igeschwin-

  digkeit lweinflulit wird. Bei gesteigerter Preß-

  geschwindigkeit kommt es aber bei der Herstellung

  von `"oll- und Hohlprofilen auf Stranglwessen ge-

  gehenenfalls zu Sparmungen, die sich dahin aus-

  wirken können, daß das Profil aufreißt. Nach

  eitlem neuerdings bekanntgew@ordetien Schnellpreß-

  verfahren wendet man erheblich höhere als die Ios-

  her ültlichen Preßgeschwindigkeiten an und ver-

  hindert eine die

  hervorrufende

  "llmlwratursteigerung des austretenden Stranges,

  indem man die durch die höhere PreßgeschNvindig-

  l:eit verursachte Mehrerzeugung an Verforntungs-

  wärme durch Anwendung zeitweise oder dauernd gekühlter Werkzeuge (Aufnehmer, Lochdorn, Preß-Stempel) und bzw. oder durch die Verminderung der l)lockeinsatztemperatur ausgleicht. Nach einem weiteren Vorschlag werden ebenfalls hohe Preßgescli\vindigkeiteti, aber im Gegensatz zu dein eben erwähnten Verfahren hohe Blockeinsatz- und Werkzeugtemperaturen angewendet und die erzeugte hohe keibtings- und Verformungswärme unmittelbar an ihrem 1?ntstehungsort, d. h. an der 1\tatrizenreihfläche, durch einen hier vorbeifließenden \Värmeträger abgeführt. Die bei diesem Verfahren verwendete Matrize besitzt einen in geringem Abstand von der :\latrizenreibfläclie ringförmig uni diese angeordnefen Kanal, durch den der Wärmeträger, vorzugsweise Wasser, mit einer Zuflußtemperatur von etwa io- C fließt, und eine an der derReibfläche gegenüberliegenden Seite der Kanalwand angeordnete\Värmeisolierung. Bei Versuchen des Erfinders, lxi denen Gußblöcke aus Altimiiiiumlegierungen der Gattung Al-Cu-Mg mit über go °.!o Verpressungs-(frad bei Blockeinsatztemperaturen von 49o= C mit Preßgeschwindigkeiten von 2_3 in/Min. ohne irgendeine Kühlung der Werkzeuge zu Vlaclistangen verf()rnit wurden, wurde nun festgestellt, daß der niit einer Temperatur von etwa 5do' C aus der Matrize austretende Strang nicht die geringsten Risse oder ( )berflä chenfehler auf\vies, trotzdem hierbei eile sog. Warmbruch auf Grund der bisherigen fachmäniiischen Erfahrungen hätte erwartet \verden müssen. Dieses unerwartete Ergebnis veranlaßte den Erfinder zu einer wohl erstmalig eindeutigen Klarstellung der Bedingungen, unter denen Risse und Brüche beine Strangpressen Überhaupt auftreten. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse ermöglichten es daim unter Benutzung der EIrgebnisse weiterer Versuche, die Bedingungen festzulegen, unter denen (las nette Strangpreßverfahren nach der vorliegenden Hrfindung mit den erwähnten hohen Stratigatistrittsteniperaturen und Preßgeschwindigkeiten allgemein erfolgreich durchgeführt werden kann.
• Nach den Beobachtungen des Erfinders treten beim Strangpressen von metallischen Werkstoffen zwei Arten von Rissen und Brüchen auf, die im Bachfolgenden als Gewaltbrüche in der Wärme und als eigentliche Warmbrüche bezeichnet \\-erden sollen. Die erste Art von Brüchen macht sich in Vorm von Rissen bemerkbar, die unter einem Winkel von etwa 45v gegen die Preßrichtung verlaufen; die zweite Art unterscheidet sich schon rein äußerlich von den Brüchen der ersten Art dadurch, daß sie meistens sehr tief in den Strang eindringen und unter einem Winkel von nicht ganz 9o-' zur Preßriclitutig verlaufen. Aus der weiteren Beobachtung hei Mikrogefügeuntersuchungen, daß die Brüche oder Risse erster Art intrakristallin, die der zweiten Art interkristallin verlaufen, geht hervor, daß sie durch unterschiedliche Ursachen heditigt sein müssen. Beide Arten von Brüchen werden trotzdem durch die gleiche dein Stratigpressen eigentümliche Beanspruchung des Werkstoffs hervorgerufen.
• Der Kraftbedarf beine Formungsvorgang dient nämlich einesteils zur Oberwindung des l,orinungs-

  oder Fließwiderstandes und anderenteils zur ül)er-

  windung der äußeren IZeibungskr;ifte. Der zti über-

  windende Fließwiderstand (innere Reibung) der im

  übrigen legierungsabhängig ist, ist im Kern und in

  der Randzone der Stange glcich groll. Zii #;ei11eT-

  ÜI)er\vitidung sind deshalb auch in Prellrichtung in

  der Rand- und Kernzone der Stange gleich grolle

  Kräfte erforderlich. Durch einen zusätzlichen Kraft-

  aufwand inu(A der iitil.iere IZcil)ungs\viderstand an

  der 1Vlatrizenreil)fl@iclie iil)er\vundeii werden, der sich

  auf den äußeren Rand der Mange überträgt und

  diesen gegenüber der 1%1ei-nzrnie in der dem Aus-

  fließen entgegengesetzten Richtung zurückzuhalten

  versucht. Hieraus ergeben sich zwischen der kand-

  zone und der Kernzotte Spannungen, die gegrel)enell-

  falls zur Xlaterialtr(!iiiittiig iin Werkstof führen

  können.

  Diese Trennung entstellt bei den grötiteuteils

  intrakristallin verlaufenden, oben als Ge\\-altl)i-iiclie

  in der Wärme bezeichneten Rissen infolge der bei

  steigender Preßgeschwindigkeit bz\v. bei steigender

  Temperatur des ausftiellellden Stranges den atif-

  tretellden Beanspruchungen nicht mehr gewachsenen

  Festigkeit der innerhalb oder all deii Grenzen der

  Mischkristalle befindlichen heterogenen Bestand-

  teile. Sie kann vermieden werden, \venn die Span-

  nungen zwischen kand ttiid Kei-ii durch Anwendung

  von Matrizen mit möglichst sclunaler IZeil)fl;iclic'

  gering und die Festigkeit der liderogenen Bc;t2iii(1-

  teile durch Anwendtiiig relativ inedrigci- Fliel.i-

  geschwindigkeiten bzw. Strangatistrittstemperaturcn

  hoch gehalten wird. Diese Arl)eitsweise ist z. B. beine

  Strangpressen von Legierungen der Gattung A1-Cti-

  \ig bisher gebräuchlich. Nach neuen l:rkcnntnisseil

  des Erfinders ist alter auch noch ein zweiter Weg

  zur Vermeidung der Gewaltbrüche in (lcr \\'ürme

  möglich, der darin besteht, dal3 die Temperatur des

  austretenden Stranges aus dein Gebiet unterhalt) der

  Löslichkeitslinie mit hier verlf:iltnism@il.üg geringem

  Delin- bzw. Arbeitsvertniigen der Beterogenen I 'Ic-

  Standteile in das homo-ene Temperaturgebiet des

  Mischkristalls mit erheblich gesteigertem l)clln-

  bz\v. Arbeitsvermögen erliölit wird.

  Die weiter oben als eigentliche Warnibriiche be-

  zeichneten Erscheinungen treten bei höherer) Teilipe-

  raturen als die Gewaltbrüche in der \Viirnie auf u11(1

  werden bei Legierungen beobachtet, die eine 1)e-

  grenzte Mischbarken ein testen Zustand aufweiset).

  Sie haben ihre Ursache in dein 1,r\\-eiclieri derjenigen

  im Mischkristall löslichen oder im Grundgefüge un-

  gelösten heterogenen Gefügebestandteile der Korn-

  gretizensul)stanz, deren Schmelzpunkte unterhalt)

  des Soliduspunktes des Mischkristalls bzw. des

  Grundgefüges lieben, wodurch die Brüche elftlang

  den Korngrenzen ohne weiteres erklärlich sind. lii.

  dein Temperaturgebiet, in dem ein @r\veichen bzw.

  Anschmelzeil der im Mischkristall löslichen (te@üge-

  bestandteile in (len l@oriigreiizcii stattliiiclet, besitzt

  der Mischkristall bei gerin"eii absoluten Zerreil.l-

  festigkeiten in jedem lall sclil)il eine so weit ge-

  steigerte 1)elinutig, daß die Diltercuz z\visclieii (leii

  am kand und im Kerii dei- Stange zur Auswirkuii-

  kommenden Spannungen \'l'r@@h\\'lll(h'liil gering \\Ird

  tititi dem \lischkristail ritt außerordentlich ge-

  stei:;'crtcs I)eltnungs- lrztt. .At-beitsvermögen inne-

  w()litit. Zur \-ernicicititit; der eigentlichen Warm-

  hrüc lte ist es daher, arid darin bestellt (las Wesen der

  vl)rliegetirlen I#:rtin(lung, erforderlich, durch dieVer-

  fl)rmutigsllellitigungen eine spontan erfolgende,

  praktisch vc)llstün(ligc =\uflüsuig dieser Bestand-

  teile (ler @linlgrellzensul)stanz zu bewirken und ihr

  \iscltmelzen zu vrrliinelei-n- Es wtir(le schon oben

  atigccleutet, dal3 diese Bedingungen beispielsweise

  hei :\luminiumlegierungen der Gattung Al-C'ti-lIg

  ui-fiillt sind, weisst der austretende Strang eine

  'I'cnilter:ittit vcltt etwa -4o-- C aufweist.

  I;citn @tratl@llressen vl)tl l_e@ierungen, wie denen

  der ti:ttttttig A1-\1- mit z. I;. ,-°/o Magnesittni, deren

  Sc)liclusl,uikt hei ;I0 ( liegt, wurdest normaler-

  weise olie t@ewaltl>rüchc in der Wärme gar nicht

  Ilcclllachtet, (-:l 111f01 -e (ler bei diesen Legierungen

  angewetleletett \"erfc)rintngslte<liigungen dieTetipe-

  ratur Iltis @tratt@@es in der \I:ttrizenc)ttiiutig schon bis

  auf et (v a @+4o t` ei-ltiiht wurde und daher so tveit an

  den S()lidusilutikt heranrückte, daß deni Misch-

  kristall b(#i fliC°scit 'henilteratttren ein -tolles Dehti-

  vcrmiigett inttewl>hite. ()berhall) dieses Temperatur-

  bereiches e-,istiert aller für die Straiigaustritts-

  tem@rcratur dieser I.egicrungen ein kritischer Vber-

  gat@gsl>ereic@t, in <lern ititrrkristalline Warmbrüche

  itif<Ilge \tischmulzciis der I'ciriigrenzenstthstanz

  anftr(tetl- I.iC geit aller \-erflirinungsbeditigungen

  \-1)r, bei -Mutton dei- Stram;g in der \Iatrizetiöfttiuiig

  'I"emlleraturett (V)erhalb de', kritischen Tetiperatur-

  IwreIches erreicht. sei \\erden die interkristallinen

  \1'artnltrürlu@ vermiedest.

  I;eim Stt-att,@l>ressen vlln I.egiernigen, wie den

  i

  technisch verwendeten Legierungen der Gattttitg

  \I-l-u-\IgmitSl)lidustemlteraturetlvottetwa@ioo` C,

  liegcil die @tratt@@austrittstenilleraturen bei den his-

  her angewendeten \"ertl)rntungsl>e(lingungen nor-

  ma@crweise unterhalb ettva 470 t-', also noch im

  iteterlhettetl I;ereiclt Iltis Zust:tiic1sdiagrattinis. ()her

  -lall- cli(>ser "hetiller<tturcn (-es Stratigattstriite; liegt

  ein l`1>crgatigsl)creich, in <lern intrakristallitic

  t@ewaltltrücllc in rlct- \\";irme und ein Cltergangs-

  bereich, ist (lein interkristallinc Warenbrüche auf -

  tt-eteti, wltbei zu 1>cnterkcn ist, (lall (lies(, Bereiche

  1>et @lte,cil l.cgtetutig(,tt ring heleinander liegen bztv.

  incittander ülmrgelien.

  liri den eingangs erw;ilniten neueren \-erfahren

  ziir- l%riie)linn- Iler. I'rrL;geschwindigkeit und darnit

  rler Wirtschaftlichkeit des Strangpressens liegt die

  Temperatur des austretenden Stranges je nach der

  I.egieritl@@ miturhalb des kritischen Temperatur-

  für die (iewaltl)rüche in der Wärme,

  I)eisllielsweisc hei Legiertnigen der Gattung AI-Cu-

  \lg, cl,lcr miturhalb (los kritischen Temperatur-

  hereir@ies für die Warmbrüche, beispielsweise bei

  l.cgierutigett der li:ltttilig AI-\Ig. Bei (lern einen mit

  ttieclrigett 1111>cl:eitisatz- und Wrrkzetigtemperatureii

  arbcitundetl \-erfalirett erreicht der Strang auch

  ckirch die zus:itzlich erzeugte IZeillungs- und Ver-

  fc>rrnit@gsw:irme iill(@i-liattl)t sticht div untere Tetipe-

  raturgrrnzc der kritischen L'bergangsbereiche, und

  es @\crllvtt @l;tltct- die eitlgatt gekentiz(,ichneten

  Gewaltbrüche und die Warmbrüche vermieden. Bei

  dein anderen Verfahren, welches hohe Blockeinsatz-

  und Werkzeugtemperaturen verwendet, wird die

  Temperatur des Stranges in der Matrizenöftnung

  durch starke Kühlung der Matrizenreibfläche niedrig

  gehalten, so daß die gleiche Wirkung erzielt wird.

  Die Einhaltung einer Temperatur oberhalb des

  kritischen Cbergangsbereiches der Warmbrüche

  über die Länge des in der Matrize befindlichen

  Stranges wird durch verschiedene Faktoren bedingt

  bz"v. ermöglicht, und zwar den spezifischen Druck

  der Strangpresse, den Verpressungsgrad, (ü c B1ock-

  einsatztemperatur, die während des Preßvorgatiges

  aufrechterhaltene Preßgeschwindigkeit und die

  Länge und Konizität der Matrizenreibfläche- In

  Anbetracht der I#orderung, die im -Mischkristall

  löslichen heterogenen Bestandteile der Korigrenzen-

  stil>stanz w;ihrend der Verpressung praktisch voll-

  ständig zur Auflösung zu bringen, sollte eine niög-

  lichst lmlie lilockeitisatzteniperatur von Vorteil sein,

  (la sie von vornherein einen möglichst weitgehenden

  Konzentrationsausgleich irn Gefüge begünstigt- Je

  höher die Blockeinsatztetiperatur ist, desto schneller

  wird auch der Preßhlock bei gegebenem Pressen-

  druck ins FlieLlen kommen, Durch Verwendung

  längerer und konisch ausgebildeter \latrizenreilr

  Bächen wird in bekannter Weise mehr 1Zeibungs-

  wiirme erzeugt als bei Verwendung kurzer nicht-

  konischer Preßwerkzeuge. Hohe Verfortnungsgrade

  erhöhen bei gegebenem Pressendruck zwar die

  Aiii)rcl.tzeit, bedingen aber ist entsprechendem 11a1

  die Erzeugung von mehr IZeillutigsw<irnie als

  niedrige \'erfornitiigsgrade. Mit steigendem Ver-

  pressungsgra(@ kann daher die l-tinge der 1teilifl:iche

  vermindert werden und ihr \eigungswinkel zur

  Preßrichtun- kleiner sein, Nvas sich günstig ini Hin-

  blick auf den bei hohen Verpressungsgraden auch

  Hohen Atilirelidt-tickauswirkt. Holte PreL;geschwin-

  digkeiten begünstigen die schnelle Erreichung der

  hohenTeniperaturen im Strang. Litt verhiiltnisni:ißig

  hoher Pressendruck ermöglicht es bei kurzen An-

  preßzeiten holte Verformungsgrade bei niedrigen

  Blockeinsatztetiperaturen mit holten Preßgeschwin-

  digkeiten einzuhalten.

  Die erwähnten Auswirkungen der Preßbe(lin-

  -ittigen sind zwar zum "heil bekannt. Für die

  Erzielung einer konstanten Temperatur oberhalb

  des kritischen Chergangsbereiches für die eigent-

  lichen Warmbrüche ist nun aber zu beachten, daß

  der spezifische Druck einer vorhandenen Presse

  konstant ist und Verpressungsgrad und Preß-

  gescIiwin(ligkeit in Sinn einer wirtschaftlichen

  I#ertigung möglichst hoch sein sollen. Da die

  heibungs- und Verforinungswärme zum größten

  Teil erst in der Matrizenöffnung entsteht, ist stets

  ein Temperaturunterschied zwischen dem Block und

  dein Strang in der 'Matrize vorhanden. Um ein An-

  schmelzen des Stranges in der -Matrize zu vermeiden.

  darf daher die Blockeinsatztemperatur nicht zu hoch

  sein; im allgemeinen wird sie nicht höher als etwa

  ?o C unterhalb (los Atischmelzbeginnes des Guß-

  gefüges liegen. Blockeinsatztemperaturen, die um

  einige Zehnergrade unterhalb dieser olleren Grenze

  liegen, ermöglichen einerseits ein schnelles Anpressen und andererseits die konstante Einhaltung hoher Preßgeschwindigkeiten. Die zur Aufrechterhaltung des Temperaturursprunges Block-Strang erforderliche Wärmemenge wird dann durch die Reibungs- und Verformungswärme erzeugt, deren Hölle durch die Faktoren Verpressungsgrad und Länge und Konizität der Reibfläche bedingt ist.
• Die höchste Reibungswärme wird nach neueren I--rkenntnissen des Erfinders bei Neigungswinkeln von a bis 6° der Matrizenreibfläche zur Preßachse erreicht. je nach dem Querschnitt des Stranges getliigen vielfach auch Neigungswinkel voll mindestens ',2- oder Neigungswinkel bis zu i2". Entsprechendes gilt fier die Länge der Reibfläche, die bei Profilstangen an den kleinsten im technischen Maßstab hergestellten Querschnitten etwa 3 mm und an den größten Querschnitten etwa zoo mm betragen kann.
• l;ei sylnmetrischenQuerschnitten, wie Rund- und Vierkantstangen, wird die Länge und Konizität der Matrizenreibfläche über den geformten Umfang konstant gehalten. Für Flachstangen kann die Länge der Reibfläche ebenfalls konstant sein, jedoch muß zwecks Vermeidung von Rissen an den schmalen Seiten, die durch das Bestreben der Stangenmitte vorzueilen, verursacht werden, der Neigungswinkel der Reibfläche an den Schmalseiten kleiner sein als all den Breitseiten. Aus der folgenden Zahlentafel t sind die Verhältnisse der zweckmäßig einzuhaltenden Neigungswinkel zu entnehmen:

  Zahlentafel i

  Verhältnis Schmalseite Neigungswinkel Neigungswinkel

  zu 13reits,-@ite an der Breitseite an der Schmalseite

  l : t a a

  Z : z a 0,7 . a

  z : 3 a o,6 # a

  r : 4 a 0,5 # u

  s : 5 a 0,4 # u

  Bei Preßprohlen mit ungleichen Querschnittsteilen ist auch eilte der Größe dieser Querschnittsteile entsprechende Anpassung der Reibflächenlängen erforderlich, und zwar müssen sich die Reibflächenhingen der verschiedenen Querschliittsteile wie die \ erhältnisse ihrer Querschnitte zu ihren Umfängen verhalten. Dies sei an dem folgenden Beispiel erhiutert. In der Zeichnung ist Gier Querschnitt eines Winkelprofils dargestellt, dessen beide Schenkel die gleiche Länge von 40 mm haben, während der waagerechte Schenkel eine Höhe von 15 mm, der senkrechte Schenkel eine Dicke von 5 mm hat. Der waagerechte Schenkel ist mit A, der senkrechte Schenkel mit B, der ]leiden Schenkeln gemeinsame "heil niit C bezeichnet.
• Während des Strangpreßvorgatiges würde bei gleichlanger Reibfläche der Querschnittsteil B versuchen, infolge verhältnismäßig größerer äußerer Reibtitig hinter dem Querschnittsteil A zurückzubleiben. LTIn dies auszuschließen und die dadurch verursachte Rißbildung all dem Querschnittsteil B zu vermeiden, muß die Reibflächenlänge an diesem Teil gegenüber der des Teiles A verkleinert werden. Dies hat nach der folgenden Formel zu geschehen: Darin bedeuten: R,4 = Reibflächenlänge am Querschnittsteil A, RB = Ileil>flächenlänge all] Querschnittsteil B, (),l = Ouerschnittsfläche am Ouerschliittsteil A, = Ouerschnittsfläche am Querschnittsteil B, C@A = Umfang am Querschnittsteil A, 1,'H = Umfang am Querschliittsteil B.
• Wählt man RB mit 8 nini, wie es sich für eitle Wanddicke von 5 lnni als zweckmäßig erwieseli hat, so errechnet sich R,, nach vier Alligen Formel wie folgt:

  also ungefähr 2o mm.

  Bei der holten \\'erkstotitelnliel-attlr erfolgt die

  Auflösung der im Mischkristall löslichen Bestand-

  teile der Korngrenzensubstanz zwar sozusagen

  spontan, genau genommen ist sie natürlich jedoch

  wie jede Gleichgewichtsreaktion um zeitabhängiger

  Vorgang. In Anbetracht der hohen Preßgeschw-ill-

  digkeit oder zutreffender ausgedrückt [)urclifliell-

  geschwindigkeit des Werkstoffquerschnitts durch

  die Matrizenöttnmig ist die Reibfläche aber in jedem

  j Fall so genügend lang zii bemessen, dalli die _\tif-

  lösung bis zum Austritt des Stranges aus der

  Matrizenöfnung mit Sicherheit stattgefunden hat.

  1l iernach betrifft die I:rhndtllig eiti Verfahren zur

  Herstellung von Voll- und 1lohlprotilen auf Strang-

  , pressen, insbesondere aus Leichtmetallen, unter

  Verwendung hoher Prel,igeschwindigkeiten ])ei

  hohen Blockeinsatz- und \\'erkzeugtemperaturell,

  welches dadurch gekennzeichnet ist, claß die Teni-

  peratur des aus der \latrizenötfnung atistretendt'n

  Stranges hoch genug ist und (lie \latrizetireil)fliic'ic

  so genügend lang bemessen wird, (_1a[.» während des

  1'reßvorganges mindesten: bis zum .\ttstritt des

  Stranges eine praktisch vollstälidige Auflöstilig der

  unterhalb der Solidustumperatur des (rundgefüges

  schmelzenden und ini Mischkristall liisliclien l,e-

  Standteile der Korngrenzensubstauz des l'rel3liolzetl-

  gefüges, und zwar sowohl der Primäratlsscheiduu-

  gen des Gußgefüges als auch der Sekundäraus-

  I Scheidungen in vorangehend eileer holnogenisieren-

  den Wärmebehandlung unterworfenen Blöcken ini

  Mischkristall bewirkt wird, der bei diesen Strang-

  austrittstemperaturen bei geringen absoluten

  Festigkeiten eine so weit gesteigerte Dehnung be-

  sitzt, daß die Differenz zw@isclieti den am Rande und

  dem Kern des Stranges zur _\tlsw irktilig kommen-

  den Kräften verschwindend gering wird und denn

  Werkstoff ein außerordentlich gesteigertes Deli-

  nungs- bzw. .-\rlreitsvermögetl ilttlel\olitlt. Durch

  Abschrecken des Stranges «mnittelbalAnach seinem

  Austritt au: (ler \lati-izeiii)tttiuitg kann das :Ausmaß

  der Auflösung der Korngrenzensubstanz ohne

  Schwierigkeit n:ichgelnüft bzw. ermittelt werden.

  Grun(lsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfah-

  ren bei allen Legierungen mit einem Temperatur-

  iiitei-v;tll voillstän<liger \lischbarkeit im festen Zu-

  stand anwendbar, deren unterhalb der Widus-

  telriperatur des Grundgefüges schmelzende Bestand-

  teile der h(erigrenzensulistanz sich vollständig im

  Alisclikristall 1iisen können. Nun ist dieses Tem-

  peraturintervall (Abstand Soliduslinie - Ent-

  inischungslinie) aber sowohl bezüglich seiner absoluten Hölw als auch seiner Ausdehnungbekannterniaßen von Legierung zu Legierung verschieden. Die folgende Zaldentafe12 enthält die entsprechenden Werte für eitrige bekannte technisch verwendete Legierungen, wobei betont sei, daß diese Werte natürlich durch neuere Messungen noch geringfügig korrigiert werden können; für die nachstehenden Erörterungen spielt dieser Umstand aber keine Rolle. In der Zahlentafel 2 sind weiterhin auch noch später zu erörternde Werte der Warnizerreißdehnung bei 300" C aufgenommen.

  Zahlentafel z

  Temperatur (b,r Te(nperaturdifferenz I)ehngng gepr3Bter

  L# eernng Sotiduslinie Stan en bei oo°

  Soliduslinie Ent(nischungslinie Entmischungslinie Prilftemperatur

  I. Gattung A1-Cu-Mg mit etwa

  :;0% ('u ... . .................... 600- 47## 130 @ i80%

  IL (iattung A1-Cu-\(g mit etwa

  40,/0 (@tt .. .. . . . . .. . . . .. .. .. . .... 580 5oe(l- S0` 13 11I. Gattung Al-Alg mit etwa 50%31g. . 573' A2- 31i° 65 @%

  1V. Gattung AI-Jlg mit etwa 70% JIg. . 54f1- 3(ei 245 60 0l0

  \". Gattung Al-NIg mit etwa 90% NIg.. 523° 333' igo° 5 5 WO

  VI. Gattung Mg-AI mit etwa 9% Al. . 480' 387° g3° 3009/.

  Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist die

  Temperatur des aus der Matrize austretenden

  Stranges; diese Temperatur liegt naturgemäß in

  jedem Vall unterhalb des Solidtispunktes (Anschmel-

  zen des Mischkristalls) und wird im Hinblick auf

  eine betriebssichere Durchführung des Verfahrens

  imllier einige Zehnergrade unterhalb des Widus-

  punktes liegen. 1)a die S(eliduslinie nicht nur bei

  (len verschie(lcneti l.egiei-tingsgattungeli auf ver-

  schiedener Teniperaturhi#lie liegt, sondern auch die

  S(elidusltttnkte bei l.egiertittgen der gleichen Gat-

  tung finit unterschic(llichetn Gehalt an den I.egie-

  rungsbestandteilen verschieden horch liegen, lassen

  sich allgenieingülti, zahlenniäliige Angaben für

  die (>leere "1"emlwraturgrenze des austretenden

  Strange; nach (lein erfitulutigsgem:ilien \"erfahren

  nattirgem<iß überhaupt nicht machen. 1)ie Tempera-

  tur des austretenden Stranges maß aller auch Ober-

  halle und zwar genügend oberhalb der Ent-

  inischungslillie liegen, damit eine Auflösung der ini

  Mischkristall liislichen heterogenen Gefügebestand-

  teile der Koirii"renzensul>stanz überhaulet, und zwar j

  geniigeml schnell bis zutu Austivtt des Stranges aus

  der \latrizeiiidtnung stattfinden kann. Zahlen- j

  mäßige Angaben über die untere Tetnpraturgrenze

  des austretell@len Stranges sind daher gleichfalls

  nicht llliiglicl1.

  1)a die "I"cnrl(eratnr(littcrenz S(lii(Itisliiiie-I,'nt-

  inischmigslinie niit steigendem 1_egierungsgehalt

  i

  kleiner wird, steht also bei lii)herprozentigen 1_e-

  gierungen für die I.inhaltung der Temperatur des

  austretelioleti Stranges ein kleineres Intervall zur

  \'erfügntig als bei iiie(lrigcrl(r@ezentigen l.egieruii-

  @reli. 1)ie bekannte Feststellung über die gri#l.ierell

  \erarl(citttiigsschwierigkcitctl von lliiller1)1-()z(!litigell

  Legierungen bei den bekannten Strangpreßverfahren (Strangteml)eraturen unterhalb der kritischen i`hergangsbereiche) gilt an sich also auch für das erfindungsgemäße `'erfahren. Es sei aber betont, daß dieser Linstand die Durchführung des ertiti(IttiigsgeniäLien Verfahrens für höherprozentige Legierungen nicht etwa verhindert, sondern nur insofern beeinflußt, als die Einhaltung einer Telnlwratur oberhalb des kritischen Übergangsbereiches der Warrnbriiche bedingenden Faktoren wie Blockeinsatzteinlwrattir, Verpressungsgrad nur jeder für sich in engeren Grenzen verändert werden können.
• \Vesendich für die Verformung finit den hohen Strangaustrittstemperaturen ist zweifellos das bei diesen Tenilwraturen außerordentlich gesteigerte I )ehnvermögen des Werkstoffs. Wenn inan (las in der letzten Spalte der Zahlentafel 2 aufgezeichnete I)elinverlniigen der Legierungen bei 300- C betrachtet, erkennt man, daß diese Werkstoltzitfer 1>ei den Straiigaustrittsteinperaturen gemäß Erfindung griiVeiior(iiiungsgeinäl.i höher sein inuß als selbst bei den Strmwaustrittswmperaturen, wie sie im höchsten lall bei den bisherigen Strangprel.iverfahren angewendet wurden, wobei man für die Legierungen 1, A und VI bcislAelsweise etwa die aus der folgenden Zahlentafel 3 ersichtlichen Werte zugrundc legen kann.

  Zahlentafel 3

  I"egierun@ nacie Temperatur (les austretenden SuanWs

  nach (1(r lishen@@n

  7.;(hh@,t:@i@l . räch der Erfindung .1rt:cits@c(ise

  I. 53o 1-is 54o' 41o bi; 47()

  V. 5((o bis 520 4()o bi; .15(e

  \ I. .12j 1 .'s 4()() 34() bis 3y((

  Beispiel Gußblöcke von 170 mm Durchmesser und 76o mm länge aus einer Aluminiumlegierung mit 3,20/0 Kulifer, 1,22% iNlagnesium, o.81 % Mangan, 0,53% Silicium. o,59 % Eisen, Rest Aluminium wurden auf einer Strangpresse mit einem Gesamtdruck von tjooTonnen bei einer Einsatztemperatur von 48.5 C zu Flachstangen von 1 5 X 8o mm (95% Verpressungsgrad) verpreßt. Die Reibfläche der verwendeten Matrize besaß eine Länge voll 55 mm und wies für die Profilbildung am dicken Querschnitt der Stange einen :Neigungswinkel von und für die Profilbildung am dünnen Querschnitt einen Neigungswinkel voll 1,52 gegen die Prellachse auf. Die Temperatur des mit einer Geschwindigkeit voll 25 bis 30 m/Min. ausgepreßten Stranges betrug 535` C, die Temperatur des Preßrestes lag bei der hintereinander durchgeführten Verpressung von 2o Blöcken konstant bei .I6o lies .17o- C. Die all der Luft erkalteten Stangen besaßen ein -,veitgehend rekristallisiertes Gefüge. Sie wurden l1/2 Stunden hei 49o2 C iiri Umluftofen geglüht, abgeschreckt und zeigten nach 5tägigem Auslagern. bei Raumtemperatur und einer Kaltreckung von 1% die aus der folgenden Zahlentafel .I ersichtlichen Festigkeitswerte.

  Zahlentafel d

  Längswerte I Querwerte

  Zugfestigkeit (aB) 5o bis 52 kglmnl2 .46 bis 48 kg/mm2

  Streck-

  grenze (ß 0,2). . 37 bis 4o kg mm- 3i his3.Ikg'mm=

  Dehnung (b,) . . . . 15 bis 17 o/- 17 b_s 2o o/.

  1)a die Stangen den sogenannten Preßeffekt, welcher bei Strangpreßteilen besonders hohe Werte der Zerreißfestigkeit und der Streckgrenze in der Prellrichtung zur Folge hat, infolge der spontan erfolgten weitgehenden Rekristallisation des Gefüges 1>e1 den hohen Verformungstetnperatttren kaum aufwiesen, hätte erfahrungsgemäß ein merklicher Festigkeitsal>fall erwartet werden können. Wie die vorstehende Zahlentafel 4 zeigt, ist der durch die spontan erfolgte Rekristallisation des verformten Gefüges weitgehend beseitigte Preßeffekt infolge der praktisch vollständigen Auflösung der aushärtenden Bestandteile mehr als ausgeglichen worden. Das Verfahren nach der Erfindung ergibt also auch eine qualitative Verbesserung der erzeugten Halbzeuge.
• Beinn Pressen von Strangpreßteilen aus Legierungen wie denen der Gattung AI-Zn-Mg, deren Homogenisierungsternperaturen im Gebiet der bisher verwendeten Warinverformungstemperatur liegen, auf (las Fertigmaß hat man schon das Preßgut direkt beim Verlassen der Matrize mit Wasser abgeschreckt und so einen. Arbeitsgang, nämlich die erneute Lösungsglühung, eingespart. Für die Legierungen der Gattung Al-Cu-Mg war diese Arbeitsweise grundsätzlich ebenfalls anwendbar, doch konnten hierbei nur niedrigere Festigkeitswerte der ausgehärteten Werkstucke erreicht werden. Infolge

  der hohen Verforinungstennperaturen kann die wirt-

  schaftlich vorteilhafte Arbeitsweise nunmehr aber

  für alle aushärtbaren Legierungen, beispielsweise

  auch die clerGattungAl-l'u-:\lg, aligewencletwerden,

  ohne daß eine Verminderung der F@stigl:eitswcrte

  in Kauf genommen werden inuß. I 1i Anbetracht der

  hohen Abschreckungstemperaturen ist es nur er-

  forderlich, für besonders wirksame Alkühlungs-

  bedingungen Sorge zti tragen.

  Wie weitere Erfahrungen beim Gesenkschmieden

  von Werkstücken, z. 13. aus einer Magnesitintlegie-

  rung mit 7% Alunninitun, 1% Zink und o,120;0

  Mangan, aus auf der Straigpresse nach dein erfin-

  dungsgemäßen Verfahren hergestelltem Ausgangs-

  material zeigten, läßt :ich dieses ohne die Gefahr

  der Ausbildung eines groben Rekristallisations-

  gefüges bei höheren als den bisher üblichen Tenipe-

  raturen und daher finit liölierer Geschwindigkeit 1111

  Gesenk verformen.

  Lrber die Ursachen von @-erarlie@tnligsschwierig-

  keiten bei der spanlosen Verformung wird in der

  Fachliteratur ausgeführt (vgl. »Praktische Metall-

  kunde« von G. S a c 1i s , :.2. "feil, Berlin 193a1, (1<t1.1

  sehr schwer zu übersehen sei, oh ein neuer Stola

  einen Verforinungsvorgang K11 der Wärine ohne

  schwere Scliä(ligungen, also 1-ilifrei, überstehen

  werde oder nicht. Bei den meisten Werkstoffell sei

  es notwendig, einen bestimmten Herstellungsgruig

  durch Versuche aufzufinden und festzulegen, der

  je nach dem betreffenden 1Verkstott mehr oder

  welliger genau eingehalten werden müsse, wenn

  nicht grolle Schädigungen auftreten sollten. l?>

  wird auch darauf hingewiesen, clal.i (las Vorin-

  iinderungsvermÖgen eines Stottes 1>e1 der Waren-

  verformung oft dadurch eine bedeutende Rolle

  spiele, daß es in gewissen kritischen Temperatur-

  bereichen so gering sei, daß i\tifreif.ien eintrete. 1)1e

  Bedingungen hierfür seien bisher aber kauen be-

  kannt.

  Beim Strangpressen war inan ininier darauf be-

  dacht, die Blockeinsatzteniperatur nicht zu hoch zti

  wählen oder die durch erhöhte l'rel.igescliwiilcligkeit

  erzeugte größere Reibunngs- und Verforniungs-

  wärme so weit unschädlich zu machen, daß das Gut

  während der Verformung nicht auf Temperatureng

  in der Nähe des Soliduspunktes kam, da inan fast

  ausnahmslos allen Werkstoffen bei diesen Tem-

  peraturen die Eigenschaft der sogenannten Waren-

  brüchigkeit zuschrieb, was auf Grund der prakti-

  schen Erfahrungen auch seine Berechtigung zu

  haben schien.

  Es wurde hierbei jedenfalls nicht beachtet, daß

  die auf Grund voll Anschinelzungen beobachteten

  Risse erst unmittelbar am Ausgang der Matrizen-

  öffnung auftreten, und es wurde nicht erkannt. daG

  es daher beim Strangpressen von Legierungen, deren

  unterhalb der Solidtistemperatur des Grundgefüges

  schmelzende Bestandteile der Korligrenzensubstanz

  sich vollständig im Mischkristall lösen können., nur

  darauf ankommt, eine praktisch vollst:in(lige Auf-

  lösung dieser Bestandteile der Korngrenzen-

  substanz in jedem Va11 vor dein Austritt des Stranges

  ans der Matrizenöffnung zu bewirken. 1)1e unter

  tlicscn 1>cdittgungett erreichte Temperatur des

  @trauges erlaubt dann ohne weiteres hohe Prell-

  gesclit\ iiiiligkeiteii chizuhalten, ohne daß man, wie

  hei 11e111 ciitgaugs ert\;ihnten bekannten Schtiellpreß-

  vcrfabn#it, gcztt-uiten Märe, sich 1>e1 Anwendung

  li@@ltrr I'rcl.i@@cscht@ iudigheiten auf niedrige V er-

  zu zu liesclti-:itiketi.

Claims (1)

1. PATEN -raNSPt;t cit: @crfahrcit zur llerstelltttig v011 Voll- und I loltlprofilcn auf Strangpessen, insbesondere aus Ixlchtinetallen, unter Verwendung hoher I'rcl.lcsclt@@ ititligl:cit lmi hohen Nockeitisatz- und \\cr@zcug@cml@craturett, dadurch gekenn- zcicliiict, dal.i die Temperatur des ans der Ma- trizeiiiitttittiig austretenden Stranges hoch genug ist mid ilic# Matrizenreibftäche so genügend lang l@cmcsseti \\ird. dal.i wahrend des 1'rel.ivorgatiges niiu@lestetis bis -r.11111 :Mistritt cles Stranges eine praktisch vt>Ilst:indige Atifliisung der unterhalb der Solidtistemperatur desGrundgefügesschmel- zcii@lcit ttti(l ini Mischkristall liislichen Bestand- t (-i 'k# d( -i- \ des 1'rel.ii)olzeii- gefiiges, und zwar sowohl der Primärausschei- dun<-en des Gußgefüges als auch der Sekundär- atisscheidungen, in vorangehend einer homo- genisierenden `\';irmel)eliandlung unterworfenen Bliickeit im Mischkristall bewirkt wird, der 1>e1 diesen #;trangaustrittstemperaturen hei geringen absoluten Festigkeiten eine so weit gesteigerte Dehnung besitzt, daL3 die Differenz zwischen den ani Rande und dem Kern des Stranges zur Aus- i@ irkung kommenden Kräften verschwindend gering wird und der Werkstoff ein außerordent- lich gesteigertes Delmungs- bzw. Arbeitsver- niügen aufweist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften N r. 693 10o, 703 161 ; schweizerische Patentschrift N r. 216 468; USA.-Patentschriften \'r. z 107 510. 2 135 193; v. Z e e r 1 e d e r , »Technologie des Alurninittins und seiner Legierungen«, 1947, S. 287; S a c 1i s , »Praktische Metallkunde«, 1f. "heil, 1934, S. 177; Metal-l-landbook, i945, S.77o; Altintittitttti--Fasclietilittcli, 1951, S.=03.