DE939444C - Verfahren zum Schnellstrangpressen voller und hohler Werkstuecke aus zur Warmbruechigkeit neigenden Leichtmetall-Legierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Schnellstrangpressen voller und hohler Werkstücke aus zur Warmbrüchigkeit neigenden Leichtmetall-Legierungen Beim Strangpressen von Aluminiumlegierungen, die auch im warmen Zustand schwierig zu verformen sind, wie z. B. die Legierungen der Gattung AI-Cu-Mg, ging man bis vor kurzem noch ausschließlich von Preßbolzen aus, die auf 38o bis 5oo' angewärmt waren. Bei diesem Preßverfahren ist die erreichbare Preßgeschwindigkeit verhältnismäßig gering, und zwar aus folgenden Gründen: Wird ein auf 38o bis 500' angewärmter Bolzen einer schwer warmverformbaren Aluminiumlegierung zu Voll- oder Hohlsträngen verpreßt, so hat der auslaufende Strang wegen der Verformungswärme stets eine höhere Temperatur als der Ausgangspreßbolzen. Deshalb besteht die Gefahr, daß der entstehende Strang warmbrüchig wird. Um also diese Warmbrüchigkeit zu vermeiden, muß man die zusätzliche Aufheizung des entstehenden Stranges durch die Verformungswärme unter der Warmbrüchigkeitstemperatur halten, was durch die an sich nachteilige, verhältnismäßig geringe Preßgeschwindigkeit erreicht wird.
• Nach einem neueren bekannten Vorschlag sollen höhere Preßgeschwindigkeiten erreichbar sein, wenn die Werkzeuge, wie Aufnehmer, Matrize, Preßstempel und Lochdorn, künstlich geküblt werden sowie die Einsatztemperatur -des Blockes derart geregelt wird, daß eine zu Rißbildung und Oberflächenfehlem' führende Überhitzung des austretenden Stranges vermieden wird. Es soll mit anderen Worten- dem Preßgut so viel Wärme entzogen werden, wie die Verformung hiDzubringt. Sind die Werkzeuge noch kalt und ist der Umformungsgrad nur gering, so kann man gemäß dem bekannten Vorschlag bis auf 38o' bei Duraluminium heraufgehen. Andererseits soll nach dem bekannten Vorschlag bei Verarbeitung größerer Blockgewichte und höheren Umformungsgraden je nach der Preßgeschwindigkeit und Warmbrüchigkeit des Werkstoffes die Blockeinsatztemperatur auf 300' und noch weiter erniedrigt werden, wenn die künstliche Kühlung allein die Verformungswärme - nicht auszugleichen vermag. Grundsätzlich besteht beim bekannten Vorschlag also die Tendenz, die Blockeinsatztemperatur, ausgehend von der früher üblichen, nur in dem Maße herabzusetzen, als mit der künstlichen - Kühlung allein eine unterkritische Preßtemperatur nicht einhaltbar ist.
• Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß einerseits eine Kühlung des Aufnehmers oder gar ein kalter Aufnehmer beim Strangpressen schwer warinverformbarer Alunüniumlegierungen den großen Nachteil hat, daß der Aufnehmer bei seiner großen Masse dem auszupressenden Bolzen zu viel Wärme entzieht, wodurch sich in dem Ausgangsbolzen ein Wärmegefälle ausbildet, das zur bekannten Zweimfachsbildung beim Preßstrang führen kann. Andererseits ist die Kühlung der Matrize bzw. des Dornes baulich nicht ganz einfach durchzuführen, sofern man die Kühlung nicht zwischen den Preßzeiten vornimmt, was aber dann wiederum die unwirtschaftlichen Wartezeiten zwischen den einzelnen Pressungen wesentlich erhöht.-Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schnellstrangpressen voller und- hohler Werkstücke aus zur WarrnbrüchigkeitneigendenLeichtmetall-Legierungen, wie insbesondere der Gattung AI-Cu-Mg, Al-Zn-Mg, bei Temperaturen unter 3oo', bei dem die Blöcke mit möglichst niedrigen Einsatztemperaturen, insbesondere zwischen i8o und 240', ohne künstlichen Wärmeentzug in der Presse unter Einhaltung von - Preßgeschwindigkeiten von mindestens io m/min verpreßt werden.
• Trotz dieser geringen Anwärmtemperaturen für den Preßbolzen, die sich erfindungsgemäß einer Grenze von etwa 240' von unten, nicht aber wie beim bekjannten Vorschlag einer Grenze von etwa 300' und darunter von oben nähern, werden aber bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Voll- oder Hohlpreßstränge äus -schwer warmverforrobaren Aluminiunflegierungen erhalten, die den höchsten Anforderungen hinsichtlich Oberflächenbeschaffenheit und mechanischer Gütewerte entsprechen. Das ist um, so überraschender, als man bisher glaubte, wesentlich höhere Anwärmtemperaturen für den Ausgangspreßbolzen anwenden zu müssen, den man sogar noch unter möglichst wenig Wärmeverlust in den Aufnehmer derStrangpresseüberführte. DieErfindungermöglicht Preßgeschwindigkeiten von 30 m/min und mehr, die man bisher beim Strangpressen von vollen oder hohlen Werkstücken aus schwer warmverformbaren Leichtmetall-Legierungen zu 'erreichen als geradezu unmöglich hielt.
• Die bei Verzicht auf künstlichen Wärmeentzug gegenüber allen bekannten Verfahren erheblich gesteigerte Preßgeschwindigkeit bringt in Verbindung mit außergewöhnlich niedriger Einsatztemperatur eine Reihe von Vorteilen mit sich, von denen folgende genannt seien: erstens die wesentlich höhere Preßgeschwindigkeit, zweitens die geringere Heizenergie, drittens die Vermeidung der Werkzeugkühlung, viertens die Vermeidung der sogenannten Zweiwachsbildung.
• Die Erfindung ist an Hand einiger Versuchsbeispiele im folgenden näher erläutert, wobei auf weitere Vorteile und Merkmale hingewiesen wird: Auf einer iooo t hydraulischen Presse mit einem Aufnehmer von iio mm 0 wurden aus Hohlbolzen von io8 mm 0 bzw.- 18o mm Länge und einer Bohrung von 42 mm 0 Preßrohre 40 x 46 mm hergestellt. Der Aufnehmer war auf etwa 15o bis 9,oo' angewärmt. Verpreßt wurde eine Al-Cu-Mg-Legierung mit 3,20 0/, Cu, o,65')/,) Mii, 1,30 % Mg, 0,40 "/, Si, - 0,45 OM Fe und o,28 0/, Zn.

  i. Versuch:

  Bolzentemperatur .. 285' C

  Anpreßdruck ....... ioo Atm.

  Preßdauer .......... 13 Sekunden

  Preßrohrlänge ...... 2,75 in

  (Preßbolzenlänge 150 mm)

  Preßgeschwindigkeit 12,7 m/min

  Versuch:

  Bolzentemperatur .. 27o'.C

  Anpreßdruck ....... io5 Atin.

  Preßdauer ......... 1:4 Sekunden

  Preßrohrlänge ...... 2,75 in

  Preßgeschwindigkeit 11,8 m/min

  3. Versuch:

  Bolzentemperatur -.. 26o? C

  Anpreßdruck ....... io5 Atm.

  Preßdauer ......... 9 Sekunden..

  Rohrlänge ......... 2,75 in

  Preßgeschwind igkeit 18,3 m/min

  4. Versuch:

  Bolzentemperatur .. 29o' C

  Anpreßdruck ....... ioo Atm.

  Preßdauer ......... io,2 Sekunden

  Preßrohrlänge ...... 3,40m

  (Preßbolzenlänge 18o mm)

  Preßgeschwindigkeit 2o m/min

  5. Versuch:

  Bolzentemperatur .. 2oo' C

  Anpreßdruck . . # .... no Atrn.

  Preßdauer ......... 9,6 Sekunden

  Preßrohrlänge ...... 3,40 in

  Preßgeschwindigkeit -,-1,2 m/min

  6# Versuch:

  Bolzente'mperatur - 2oo' C

  Anpreßdruck . ....... 115 Atin.

  Preßdauer ......... 7,8 Sekunden

  Preßrohrlänge ...... 3,40 m -

  Preßgeschwindigkeit 26,2 in/min

  Bei sämtlichen Versuchen wurden Preßrohre mit einwandfreier Beschaffenheit und entsprechenden Gütewerten erhalten, obwohl teilweise Preßgeschwindigkeiten erreicht wurden, die man bisher beim Strangpressen schwer warmverformbarer Aluminiumlegierungen als unerreichbar ansah. Daraus ergeben sich die Vorteile, daß man von vornherein die bei einer höheren Anwärmung erforderlichen Mehrkosten an Energie spart und trotzdem auch noch eine größere Preßgeschwindigkeit erreicht, was bei vergleichsweise gleichen Wartezeiten wiederum nur günstig ist. Weiterhin ist aber das erfindungsgemäße Verfahren auch noch betriebsunempfindlicher; denn selbst wenn man innerhalb des Bereichs von i5o bis 300' die höheren Bolzenanwärmtemperaturen aus dem Grunde benutzt, weil sie vielleicht eine schnellere, gleichmäßigere Durchwärmung des Preßbolzens erwarten lassen, so kann doch ein solcher, beispielsweise auf 25o' erwärmter Bolzen auf dem Wege vom Anwärinofen bis zur Presse noch eine beträchtliche Abkühlung um beispielsweise 5o' ohne nachteilige Folgen erleiden. Es hat den Anschein, als ob gerade bei solchen Bolzen, insbesondere beim Pressen von Hohlsträngen, optimale Preßgeschwindigkeiten ermöglicht werden, die man bisher nur beim Strangpressen von Schwermetallen erzielen könnte. Besonders zweckmäßig haben sich hierbei Bolzentemperaturen von 18o bis 240' erwiesen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit denselben Warmpreßwerkzeugen wie bei dem schon bekannten Verfahren ausgeübt werden. Vorteilhafter ist es jedoch, die bei den bekannten Matrizen vorhandenen zylindrischen Führungsflächen kleiner als bisher üblich zu halten, wenn man schon nicht vorzieht, was am günstigsten ist, sie ganz wegfallen zu lassen. Damit werden die bekannten Warmpreßmatrizen zum Strangpressen voller und hohler Werkstücke aus schwer warmverformbaren Leichtmetall-Legierungen gegebenenfalls ganz wesentlich in Richtung der an sich bekannten Kaltziehmatrizen für solche Werkstoffe abgewandelt.
• Schließlich besteht noch ein wichtiger Vorteil der Erfindung darin, daß infolge der niedrigen Temperaturen des Bolzens der Schmierölfilm zwischen Bolzen und Aufnehmerwandung nicht mehr »verbrennen« kann und jedenfalls seine Schmierfähigkeit behält. Dadurch wird die Reibung zwischen Bolzen und Aufnehmer ganz beträchtlich verringert, und es entstehen während des Pressens ganz andere Fließverhältnisse im Aufnehmer, was sich z. B. daran erkennen läßt, daß die sonst anfallenden Preßreste sehr viel kleiner sind bzw. überhaupt vermieden werden. Vielleicht sind diese beim Verfahren gemäß der Erfindung verbesserten Schmierverhältnisse die Hauptursache für die erzielten Vorteile.
• Die Ausgangspreßbolzen können sowohl im vorgekneteten als auch im gegossenen Zustand verwendet werden. Im letzteren Falle sind stetig gegossene Voll- oder Hohlbolzen, insbesondere vollkontinuierlich stetig gegossene Bolzen, wegen ihrer größeren Gleichmäßigkeit besonders günstig.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Schnellstrangpressen voller und hohler Werkstücke aus zur Warmbrüchigkeit neigenden Leichtmetall-Legierungen, wie insbesondere der Gattung Al-Cu-M-g, Al-Zn-Mg, bei Temperaturen unter 300', dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke mit möglichst niedrigen Einsatztemperaturen, insbesondere zwischen 18o und 240', ohne künstlichen Wärmeentzug in der Presse unter Einhaltung von Preßgeschwindigkeiten von mindestens io m/min verpreßt werden. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 6o7 43o; schweizerische Patentschrift Nr. 216 468.