EP0238478A2

EP0238478A2 - Extrusion die

Info

Publication number: EP0238478A2
Application number: EP87890051A
Authority: EP
Inventors: Alexander Kohnhauser; Kurt Haberfellner
Original assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG; Boehler GmbH
Current assignee: Boehler GmbH
Priority date: 1986-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1987-09-23
Also published as: AU590398B2; AU7014387A; AT386772B; EP0238478A3; ATA72086A; US4773251A

Abstract

Metallische Matrize zum Strangpressen von metallischen Werkstoffen, vorzugsweise Al und dessen Legierungen, und/oder Buntmetallen, insbesondere Cu und dessen Legierungen, mit im wesentlichen scheibenartigem Matrizenkörper mit zumindest einem Durchbruch, wobei an einen dem gewünschten Strangquerschnitt entsprechenden ersten Durchbruchs-Ab-schnitt in Preßrichtung ein weiterer Durchbruchs-Abschnitt anschließt, der im wesentlichen quer zur Preßrichtung zumindest identisch, vorzugsweise im wesentlichen allseitig weiter ist als der endformgebende Abschnitt, wobei der Matrizenkörper (10) mit zumindest zwei über eine, vorzugsweise im wesentlichen ebene, quer zur Preßrichtung sich erstreckende Fläche (23) aneinander schließenden, Matrizenteilen (2, 3) aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen aufgebaut ist, deren erster zumindest den gesamten endformgebenden Durchbruchs-Abschnitt (25) und der andere im wesentlichen den, vorzugsweise eine Freistellung aufweisenden, anschließenden weiteren Durchbruchs-Abschnitt (35) aufweisen, wobei der Matrizenteil (2) mit dem endformgebenden Abschnitt (25) aus einem Werkstoff mit hoher Verschleißund Warmfestigkeit, vorzugsweise hochlegiertem Warmarbeitsstahl, Schnellarbeitsstahl oder Superlegierung, insbesondere auf Co-, Ni- oder Mo-Basis, und der Matrizenteil (3) mit der Freistellung aus einem zähfesten wärmebeständigen Stahl, vorzugsweise einem mittellegierten Warmarbeitsstahl, gebildet sind, und die genannten Matrizenteile (2, 3) über die genannte Fläche (23) artgleich metallisch miteinander zum einstückigen Matrizenkörper verbunden sind.Metallic die for the extrusion of metallic materials, preferably Al and its alloys, and / or non-ferrous metals, in particular Cu and its alloys, with an essentially disk-like die body with at least one opening, with a first opening section corresponding to the desired extrusion cross section in the pressing direction a further breakthrough section follows, which is at least essentially identical, preferably essentially all-round, wider than the final shaping section, the die body (10) having at least two surfaces which extend across a, preferably essentially flat, transverse to the pressing direction (23) adjoining, die parts (2, 3) are constructed from different metallic materials, the first of which at least covers the entire shaping opening section (25) and the other essentially the subsequent further D, which preferably has an exemption Have breakthrough section (35), the die part (2) with the final shaping section (25) made of a material with high wear and heat resistance, preferably high-alloy hot-work steel, high-speed steel or superalloy, in particular based on Co, Ni or Mo, and the die part (3) with the exemption is formed from a tough, heat-resistant steel, preferably a medium-alloy hot-work steel, and the said die parts (2, 3) are metallically connected to one another to form the one-piece die body via the surface (23).

Description

Die Erfindung betrifft eine metallische Matrize zum Strangpressen von metallischen Werkstoffen, vorzugsweise Al und dessen Legierungen, und Buntmetallen, insbesondere Cu und dessen Legierungen, mit im wesentlichen scheibenartig flachem Matrizenkörper mit zumindest einem Durchbruch, wobei an einen, dem gewünschten Strangquerschnitt entsprechenden ersten Durchbruchs-Abschnitt in Preßrichtung ein weiterer Durchbruchs-Abschnitt anschließt, der im wesentlichen quer zur Preßrichtung zumindest identisch, vorzugsweise im wesentlichen allseitig weiter ist als der endformgebende Abschnitt.The invention relates to a metallic die for the extrusion of metallic materials, preferably Al and its alloys, and non-ferrous metals, in particular Cu and its alloys, with a substantially disk-like flat die body with at least one opening, with a first opening section corresponding to the desired strand cross section in the pressing direction a further opening section connects, which is essentially transverse to the pressing direction at least identical, preferably essentially on all sides wider than the final shaping section.

Im wesentlichen wird beim Strangpressen von Metallen so vorgegangen, daß ein Block des zu verpressenden Metalles auf Verformungstemperatur gebracht wird und unter Aufbringung eines hohen Preßdruckes unter Ausbildung eines kontinuierlichen Metallstranges oder mehrerer solcher Stränge mit gewünschtem Querschnitt durch die formgebende Öffnung oder mehrere solche Öffnungen einer Strangpreßmatrize hindurch gepreßt wird. Im wesentlichen weisen Vorrichtungen zum Strangpressen einen Blockaufnehmer mit hitze- und druckfesten Wandungen auf, in welchen der erhitzte Metallblock eingebracht wird, auf welchen dann z.B. mittels im Blockaufnehmer verschieblichen Preßstempels der jeweils nötige Preßdruck aufgebracht wird. An seiner Stirnseite ist der Blockaufnehmer von der Strangpreßmatrize abgeschlossen. Diese selbst kann zur Halterung in seitlicher Position von einem Matrizenhalter, welcher sie z.B. an der Peripherie umfaßt, gehalten sein, wobei der Matrizenhalter in Preßrichtung hin an einer im Werkzeughalter angeordneten Druckplatte abgestützt ist. In Richtung der Strangbewegung wird die hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzte Matrize von einem an ihrer dem Blockaufnahme raum abgewandten Seite möglichst großflächig anliegenden Matrizenstützwerkzeug abgestützt, welches seinerseits üblicherweise ebenfalls an der vorerwähnten Druckplatte des Werkzeughalters abgestützt ist.Essentially, the process of extruding metals is such that a block of the metal to be pressed is brought to the deformation temperature and, with the application of a high pressing pressure, forming a continuous metal strand or several such strands with the desired cross section through the shaping opening or several such openings of an extrusion die is pressed. Essentially, devices for extrusion have a block transducer with heat-resistant and pressure-resistant walls, into which the heated metal block is introduced, to which the required pressure, for example, is then applied, for example by means of a plunger movable in the block transducer. At its end, the block sensor is closed off by the extrusion die. This itself can be held in a lateral position by a die holder, which includes it, for example, on the periphery, the die holder being supported in the pressing direction on a pressure plate arranged in the tool holder. In the direction of the strand movement, the die, which is subjected to high mechanical stresses, is placed on one of its blocks The side facing away from the space is supported as far as possible on the matrix support tool, which in turn is usually also supported on the aforementioned pressure plate of the tool holder.

Für das Strangpressen von Nichteisenmetallen und deren Legierungen, wie insbesonders Aluminium oder Kupfer sowie deren Legierungen werden Matrizen mit im wesentlichen flachen scheibenartigem Matrizenkörper eingeetzt, wobei ein formgebender Durchbruch oder mehrere Durchbrüche so gestaltet ist bzw. sind, daß ein erster Abschnitt, in den das zu verpressende Metall zuerst gelangt, eine Querschnitts-Fläche und -Gehalt aufweist, die im wesentlichen schon dem Endprofil des herzustellenden Stranges entspricht. In Metallbewegungsrichtung geht dieser endformende Durchbruchsabschnitt in einen weiteren Abschnitt über, welcher jedenfalls zumindest die gleiche Querschnittsfläche aufweist, wie der endformende Durchbruch, üblicherweise aber etwa nach Art einer Hinterschneidung einen im Vergleich zum ersten Abschnitt im wesentlichen nach allen Richtungen quer zur Strangbewegungsrichtung erweiterten bzw. sich erweiternden Querschnitt aufweist. Der Übergang vom endformenden ersten Abschnitt zum erweiterten folgenden Abschnitt ist üblicherweise relativ scharfkantig ausgebildet. Bei Matrizen für das Verpressen von Aluminium und Kupfer und deren Legierungen weist der endformende Durchbruchsabschnitt an der Einlaufseite gegebenenfalls überhaupt keinen oder einen nur sehr kurzen, etwa konischen Einlaufabschnitt auf.For the extrusion of non-ferrous metals and their alloys, in particular aluminum or copper and their alloys, dies with an essentially flat disk-like die body are used, with a shaping opening or openings being or being designed such that a first section, into which the Compressing metal arrives first, has a cross-sectional area and content that essentially corresponds to the end profile of the strand to be produced. In the metal movement direction, this end-forming breakthrough section merges into a further section, which in any case has at least the same cross-sectional area as the end-forming breakthrough, but usually in the manner of an undercut, in comparison to the first section, substantially widened or widened in all directions transverse to the strand movement direction has widening cross section. The transition from the end-forming first section to the expanded following section is usually relatively sharp-edged. In the case of dies for pressing aluminum and copper and their alloys, the end-forming breakthrough section on the inlet side may have no or only a very short, approximately conical inlet section.

Als Werkstoffe für die beschriebenen Strangpreßmatrizen, die je nach zu verpressendem Buntmetall verschieden zu wählen sind, wurden für das Strangpressen von Aluminium und dessen Legierungen bisher aus sonderbehandeltem Stabstahl gesägte Scheiben aus Warmarbeitsstählen, z.B. solchen der Werkstoff Nr. 1.2343, 1.2344, 1.2567 im gehärteten und angelassenen bzw. nachträglich nitrierten Zustand eingesetzt. Derartige Matrizen für Aluminium sind für Arbeits- temperaturen im Bereich von 450°C, die bei bisher üblichen Strangpreßgeschwindigkeiten auftreten, geeignet. Für das Strangpressen von Kupfer und dessen Legierungen, wo die Temperatur des erhitzten Blockes höher und zwar im Bereich von etwa 750 - 1040° liegt, kommen üblicherweise gefaßte Matrizen, die mit hochlegiertem Warmarbeitsstahl, z.B. Werkstoff-Nr. 1.2581, 1.2678, 1.2886 bzw. 1.2888, mit ausscheidungshärtenden Cu- oder Mo- Ni-Stählen, z.B. 1.6354 oder mit Sonderlegierungen, insbesondere auf Basis von Co, Ni oder Mo gefertigt sind, zum Einsatz.The materials used for the extrusion dies described, which can be selected differently depending on the non-ferrous metal to be pressed, have been sawn from hot-worked steel, for example those made of material, for the extrusion of aluminum and its alloys 1.2343, 1.2344, 1.2567 used in hardened and tempered or subsequently nitrided condition. Such matrices for aluminum are suitable for working temperatures in the range of 450 ° C, which occur at the usual extrusion speeds. For the extrusion of copper and its alloys, where the temperature of the heated block is higher, namely in the range of about 750 - 1040 °, commonly used dies are used, which are coated with high-alloy hot-work steel, eg material no. 1.2581, 1.2678, 1.2886 or 1.2888, with precipitation-hardening Cu or Mo-Ni steels, e.g. 1.6354 or with special alloys, especially those based on Co, Ni or Mo, are used.

Im Zuge der Bestrebungen, die Wirtschaftlichkeit der Strangpreßmethode zu erhöhen, besteht die Forderung nach Matrizenwerkstoffen, welche höhere Preßgeschwindigkeiten als bisher, bei denen am Durchbruch und in der Matrize höhere Temperaturen auftreten, zulassen. Gleichzeitig sollen Durchbrüche der Matrize mit komplizierten Querschnittsformen möglich sein und die Matrize soll durch Vorsehen mehrerer Durchbrüche noch wirtschaftlicher gestaltet werden können. Z.B. treten bei den dabei zur Anwendung kommenden hohen Preßkräften im Bereich von 7000 t bei Aluminium bei Blocktemperaturen von 450°C am Durchbruch Temperaturen von 600 - 640°C auf, der übrige Matrizenkörper erhitzt sich etwa auf 550 - 580°C und die Werkzeughalterung liegt im Bereich von 200°C. Um den infolge der erhöhten Preßdrucke und -geschwindigkeiten wesentlich erhöhten Beanspruchungen hinsichtlich mechanischer Belastbarkeit, Temperatur und Verschleiß gerecht zu werden, wurde versucht, Strangpreßmatrizen aus metallischen Werkstoffen einzusetzen, deren Warmfestigkeit und Warmverschleißwiderstand durch erhöhte Gehalte an Legierungskomponenten erhöht sind. Diese Erhöhung des Anteiles an Legierungselementen bringt jedoch eine Verschlechterung der Warmzähigkeitseigenschaften mit sich. Gerade diese sind jedoch im Hinblick auf die gesteigerte mechanische und thermische Belastung und darauf, daß Profile mit komplizierten Formen herstellbar sein sollen, besonders wichtig. Es hat sich bei Einsatz von hochlegierten Stählen, z.B. Hochgeschwindigkeitsschnellstählen für das Strangpressen von Aluminium bzw. dessen Legierungen, sowie von Kobalt-, Molybdän- oder Nickel-Basislegierungen für Kupfer und dessen Legierungen für Matrizen mit komplizierter geformten Durchbrüchen, mit Durchbrüchen größerer Querschnittsfläche und für Matrizen mit einer Mehrzahl von Durchbrüchen gezeigt, daß die Verwendbarkeit der genannten harten Werkstoffe durch Auftreten von Wärme- und Brand-Rissen beschränkt ist, sodaß die Werkzeuge meist schon nach kurzem Einsatz mechanisch und thermisch nachbearbeitet bzw. nachbehandelt werden müssen, was aufwendig ist und zu erhöhten Stillstandzeiten führt. Die Sonderlegierungen auf Basis Co, Mo, Ni, wie sie für Bronze-, Messing- und Kupfer-Preßmatrizen eingesetzt werden, zeigen die Tendenz, im Betrieb zu schrumpfen, sodaß sie nach längerer Gebrauchsdauer nicht mehr fest in ihren Fassungen gehalten sind.In the course of efforts to increase the economy of the extrusion method, there is a demand for die materials which allow higher press speeds than before, at which higher temperatures occur at the opening and in the die. At the same time, openings of the die with complicated cross-sectional shapes should be possible and the die should be made even more economical by providing several openings. For example, the high pressing forces used in the range of 7000 t with aluminum at block temperatures of 450 ° C at the opening cause temperatures of 600 - 640 ° C, the rest of the die body heats up to about 550 - 580 ° C and the tool holder lies in the range of 200 ° C. In order to be able to cope with the increased stresses and mechanical stresses, temperature and wear due to the increased pressures and speeds, attempts have been made to use extrusion dies made of metallic materials, the heat resistance and wear resistance of which are increased by increased contents of alloy components. This increase in the share on alloying elements, however, there is a deterioration in the toughness properties. However, these are particularly important in view of the increased mechanical and thermal stress and the fact that profiles with complicated shapes should be able to be produced. When using high-alloy steels, e.g. high-speed high-speed steels for the extrusion of aluminum or its alloys, as well as cobalt, molybdenum or nickel-based alloys for copper and its alloys for dies with more complicated shaped openings, with openings of larger cross-sectional area and for Matrices with a plurality of breakthroughs showed that the usability of the hard materials mentioned is limited by the occurrence of heat and fire cracks, so that the tools usually have to be mechanically and thermally reworked or re-treated after a short period of use, which is expensive and too leads to increased downtimes. The special alloys based on Co, Mo, Ni, as they are used for bronze, brass and copper press dies, show the tendency to shrink during operation so that they are no longer firmly held in their sockets after a long period of use.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Strangpreßmatrizen zu schaffen, bei welchen trotz der Anwendung gesteigerter Preßgeschwindigkeiten die beschriebenen Nachteile nicht auftreten und bei welchen bei hohen Standzeiten das Strangpressen der genannten Metalle und Legierungen mit erhöhtem Durchsatz ermöglicht ist, wobei die erwähnte Rißbildungsgefahr selbst bei kompliziert geformten Durchbrüchen der Matrize nicht mehr gegeben ist und die beschriebene Schrumpfung nicht auftritt.The invention has set itself the task of creating extrusion dies in which, despite the use of increased pressing speeds, the disadvantages described do not occur and in which, with a long service life, the extrusion of the metals and alloys mentioned is possible with increased throughput, the risk of cracking mentioned being complicated even shaped breakthroughs of the die is no longer present and the described shrinkage does not occur.

Gegenstand der Erfindung ist eine metallische Matrize zum Strangpressen von metallischen Werkstoffen, vorzugsweise Buntmetallen, wie insbesondere Al und Cu und deren Legierungen mit im wesentlichen scheibenartigem Matrizenkörper mit zumindest einem Durchbruch, wobei an einen dem gewünschten Strangquerschnitt entsprechenden ersten Durchbruchsabschnitt in Metallbewegungsrichtung ein weiterer Durchbruchsabschnitt anschließt, der im wesentlichen quer zur Preßrichtung zumindest identisch, vorzugsweise im wesentlichen allseitig weiter ist als der endformgebende Abschnitt, die im wesentlichen darin besteht, daß der Matrizenkörper mit zumindest zwei über zumindest eine, vorzugsweise im wesentlichen ebene, quer zur Preßrichtung sich erstreckende Fläche aneinander schließenden Matrizenteilen aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen aufgebaut ist, deren erster zumindest den gesamten endformgebenden Durchbruchsabschnitt und der weitere im wesentlichen den vorzugsweise eine Freistellung aufweisenden anschließenden weiteren Durchbruchsabschnitt, aufweist, wobei der Matrizenteil mit dem endformgebenden Abschnitt aus einem Werkstoff mit hoher Verschleiß- und Warmfestigkeit, vorzugsweise hochlegiertem Warmarbeitsstahl, Schnellarbeitsstahl, Ausscheidungshärter bzw. Superlegierung, insbesondere auf Co-, Ni- oder Mo-Basis, und der Matrizenteil mit der Freistellung aus einem zähfesten wärmebeständiger Stahl, vorzugsweise einem mittelegierten Warmarbeitsstahl gebildet sind und die genannten Matrizenteile über die genannte Fläche artgleich metallisch miteinander zum einstückigen Matrizenkörper verbunden sind. Bei der neuen mit Verbundwerkstoff aufgebauten Matrize ist eine Beschränkung auf einfachere Matrizendurchbrüche nicht mehr erforderlich, vielmehr kann, wie sich zeigte, da der weniger warmzähe aber warmverschleißfeste Auflagewerkstoff, der mit dem erhitzten Metall in Kontakt steht, vom integral flächig mit ihm verbundenen warzähen und warmfesten Unterlagswerkstoff voll abgestützt ist, auch die bisherige Begrenzung der Größe des Matrizendurchbruchs wegfallen, und es können problemlos auch mehrere kompliziert geformte Durchbrüche im Matrizenkörper angeordnet werden. Durch den Schichtaufbau mit artgleich metallischem Verbund selbst werden wesentlich erhöhte mechanische Festigkeit und Stabilität quer zur Verbundfläche erreicht. Es ist also bei der neuen und mit relativ geringem Aufwand herstellbaren flachen Schicht-Matarize die für den endformenden Durchbruch geforderte Verschleißfestigkeit bei hohen Temperaturen, z.B. von hochlegierten Warmarbeits-und/oder Schnellstählen mit der hohen Warmzähigkeit und den guten mechanischen Festigkeiten bei erhöhter Temperatur der bisher für Matrizen verwendeten und bewährten Werkstoffe kombiniert. Die Werkstoffe für den verschleißfesten Matrizenteil weisen bei ihrer jeweiligen Einsatztemperatur vorteilhafterweise HRC-Werte von über 43, vorzugsweise über 50 auf. Günstige Werte der Festigkeit des tragenden Matrizenteiles betragen über 700, vorzugsweise über 1000 N/mm², die Schlagarbeit kann bei über 150, vorzugsweise über 200 J/cm² liegen. Durch den artgleichen metallischen integralen Verbund ohne Fremdmetall zwischen den Werkstoffen der Matrizenteile und deren gegenseitige Stützfunktion läßt sich das Auftreten der oben beschriebenen Warm- und Brandrisse im hochwarmund verschleißfesten Werkstoff praktisch völlig ausschalten, und es werden Strangpreßmatrizen erhalten, welche bei wesentlich erhöhtem Durchsatz erhöhte Lebensdauer aufweisen. Die erwähnten Probleme des Schrumpfens bei den gefaßten Matrizen treten nicht auf. Durch den Schichtaufbau kann ein Großteil des teuren, hochwarmverschleißfesten Werkstoffes eingespart werden.The invention relates to a metallic die for Extrusion of metallic materials, preferably non-ferrous metals, such as in particular Al and Cu and their alloys with a substantially disk-like die body with at least one opening, with a further opening section adjoining the desired extrusion cross section in the metal movement direction, which is essentially identical at least transversely to the pressing direction , preferably is substantially wider on all sides than the final shaping section, which essentially consists in the fact that the die body is constructed from at least two die parts, which are made of different metallic materials and which are joined together by at least two die parts which adjoin one another over at least one, preferably essentially flat, surface extending transversely to the pressing direction the first at least the entire final shaping breakthrough section and the further essentially the subsequent further breakthrough section which preferably has an exemption The die part with the final shaping section made of a material with high wear and heat resistance, preferably high-alloy hot-work steel, high-speed steel, precipitation hardener or superalloy, in particular on a Co, Ni or Mo basis, and the die part with the release from one tough, heat-resistant steel, preferably a medium-alloyed hot-work steel are formed and the above-mentioned die parts are metallically connected to one another to form the one-piece die body over the aforementioned surface. With the new matrix constructed with composite material, a restriction to simpler matrix openings is no longer necessary; rather, as has been shown, the less tough, but heat-wear-resistant support material that is in contact with the heated metal can be used to remove the tough, heat-resistant integral surface Underlay material is fully supported, the previous limitation of the size of the die opening is also eliminated, and several complicatedly shaped openings can be arranged in the die body without any problems. The layer structure with the same type of metallic composite itself achieves significantly increased mechanical strength and stability across the composite surface. So it is with the new and with relatively little effort to produce flat layer matrix the wear resistance required for the final shaping breakthrough at high temperatures, e.g. of high-alloy hot-work and / or high-speed steels with the high heat toughness and the good mechanical strengths at elevated temperature proven materials used for dies. The materials for the wear-resistant die part advantageously have HRC values of over 43, preferably over 50, at their respective operating temperatures. Favorable values of the strength of the supporting die part are over 700, preferably over 1000 N / mm², the impact work can be over 150, preferably over 200 J / cm². Due to the identical metallic integral composite without foreign metal between the materials of the die parts and their mutual support function, the occurrence of the hot and fire cracks described above in the high-temperature and wear-resistant material can be practically completely eliminated, and extrusion dies are obtained which have a longer service life with a significantly increased throughput . The mentioned problems of shrinkage do not occur with the matrices that are held. The layer structure means that a large part of the expensive, highly heat-resistant material can be saved.

Die neuen Strangpreßmatrizen können nach einem der bekannten Schicht- bzw. Verbundstahl-Herstellungsverfahren erhalten werden, beispielsweise durch Schmiede-, Explosions- oder Walz-Verbund, durch, vorzugsweise heißisostatisches Pressen, od. dgl., letztgenanntes gegebenenfalls mit nachfolgenden Verformungsschritten, wie z.B. Schmieden oder Walzen. Mit hoher Wirtschaftlichkeit, wobei ein homogener hochfester metallischer Verbund an der Verbundfläche der beiden Matrizenteile, wobei der Vorteil gegeben ist, daß beide einen Faserverlauf, im wesentlichen quer zur Preßrichtung aufweisen, erreichbar ist, lassen sich die erfindungsgemäßen Matrizen auch bei Einsatz miteinander auf andere Weise nur schwierig verbindbarer Werkstoffe durch Walzen herstellen. Bei dieser Herstellungsart werden üblicherweise mit den unterschiedlichen metallischen Werkstoffen gebildete, miteinander flächig zu verbindende Bleche nach Richten und Säubern übereinander angeordnet, an den Rändern gasdicht verschweißt und nahe der Solidustemperatur, z.B. etwa bei 1150°C unter beispielsweise etwa 2 bis 2,5-facher Verformung gewalzt, wobei bei der Wahl der Dicke der eingesetzten Bleche unter Berücksichtigung der gewünschten Dickenverhältnisse der beiden Matrizenteile auf die unterschiedlichen Verformungswiderstände der beiden Werkstoffe Rücksicht genommen wird.The new extrusion matrices can be obtained by one of the known layer or composite steel manufacturing processes are, for example by forging, explosion or rolling composite, by, preferably hot isostatic pressing, or the like, the latter, optionally with subsequent deformation steps, such as forging or rolling. The matrices according to the invention can also be used in a different way with high efficiency, with a homogeneous, high-strength metallic composite on the composite surface of the two die parts, with the advantage that both have a fiber course, essentially transverse to the pressing direction Manufacture difficult to connect materials by rolling. In this type of production, sheet metal, which is formed with the different metallic materials and is to be joined together flat, is arranged one above the other after straightening and cleaning, welded gas-tight at the edges and close to the solidus temperature, for example at about 1150 ° C., for example about 2 to 2.5 times Rolled deformation, the different deformation resistances of the two materials being taken into account when choosing the thickness of the sheets used, taking into account the desired thickness ratios of the two die parts.

Es wurde gefunden, daß das Verhältnis der Dicken der beiden einstückig miteinander metallisch verbundenen Matrizenteile und zwar jenes mit dem hochwarmfsten verschließfesten Stahl zu jenem mit dem warmzähen Stahl nicht über 1 : 1 liegen soll, da sonst Rißanfälligkeit bzw. Schrumpfung auftreten können. Besonders bevorzugt ist es, wenn der den im wesentlichen endformenden Durchbruchsabschnitt aufweisende Matrizenteil eine Dicke aufweist, die etwa 0,45 bis ein Fünftel, vorzugsweise etwa ein Drittel bis ein Viertel der Gesamtdicke des Matrizenkörpers beträgt. Durch das Überwiegen des tragenden Matrizenteiles ist genügend Anteil an Warmzähigkeit gegeben, wodurch die Rißanfälligkeit des hochverschleißfesten Werkstoffes des entsprechenden Matrizenteiles ausgeschaltet ist, und es kann der hohen mechanischen Beanspruchung insbesondere in axialer Richtung, welche Folge der hohen Preßdrücke ist, besonders gut Rechnung getragen werden. Insbesondere für das Strangpressen von Al und Cu und deren Legierungen sind diese Dickenverhältnisse der beiden Matrizenteile zueinander von Vorteil, wobei für das Pressen dieser Werkstoffe nur kurze endformende Durchbruchsabschnitte notwendig sind. Die Einarbeitung der Durchbrüche und auch der Freistellung im tragenden Matrizenteil kann vorteilhaft mittels Drahterosion vorgenommen werden, welche hohe Genauigkeit ermöglicht.It has been found that the ratio of the thicknesses of the two die parts which are integrally metallically connected to one another, namely that with the heat-resistant, wear-resistant steel to that with the heat-resistant steel, should not exceed 1: 1, since otherwise susceptibility to cracks or shrinkage can occur. It is particularly preferred if the die part having the essentially final shaping opening section has a thickness which is about 0.45 to a fifth, preferably about a third to a quarter, of the total thickness of the die body. By predominating the load-bearing part of the die, there is a sufficient share of Toughness is given, whereby the susceptibility to cracking of the highly wear-resistant material of the corresponding die part is switched off, and the high mechanical stress, in particular in the axial direction, which is the result of the high compression pressures, can be taken particularly well into account. In particular for the extrusion of Al and Cu and their alloys, these thickness ratios of the two die parts to one another are advantageous, only short, final opening sections being necessary for the pressing of these materials. Incorporation of the openings and also the release in the supporting die part can advantageously be carried out by means of wire erosion, which enables high accuracy.

Für die erfindungsgemäßen Matrizen haben sich die folgenden Werkstoffkombinationen im praktischen Betrieb als besonders vorteilhaft erwiesen, die Erfindung ist aber darauf nicht beschränkt. Für den den üblicherweise erweiterten Durchbruchsabschnitt aufweisenden Matrizenteil eignen sich besonders mittellegierte Warmarbeitsstähle, wie z.B. solche mit den Werkstoff-Nr. 1.2343, 1.2344, 1.2567, welche für die bisher üblichen mit nur einem Werkstoff gefertigten Al-Strangpreßmatrizen herangezogen wurden. Für den den endformenden Durchbruchsabschnitt aufweisenden Matrizenteil werden je nach für das Verpressen notwendiger Temperatur vorteilhaft hochlegierte Warmarbeitsstähle, z.B. Werkstoff-Nr. 1.2886, Schnellarbeitsstähle, z.B. Werkstoff-Nr. 1.3343, 1.3243, Ausscheidungshärter, z.B. 1.6354 oder hochwarmfeste Sonderlegierungen, z.B. mit den Werkstoff-Nr. 2.4979 und 2.4686 eingesetzt. Die folgende Tabelle erläutert die konkret genannten Werkstoffe, welche für die erfindungsgemäßen Verbund-Preßmatrizen vorteilhaft verwendet werden können.

The following material combinations have proven to be particularly advantageous in practical operation for the matrices according to the invention, but the invention is not restricted to this. Medium-alloy hot-work steels, such as those with material no. 1.2343, 1.2344, 1.2567, which were used for the usual aluminum extrusion matrices made with only one material. Depending on the temperature required for the pressing, high-alloy hot-working steels, for example material no. 1.2886, high-speed steels, e.g. material no. 1.3343, 1.3243, precipitation hardener, e.g. 1.6354 or high-temperature special alloys, e.g. with material no. 2.4979 and 2.4686 used. The following table explains the materials specifically mentioned, which can be used advantageously for the composite press dies according to the invention.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher:The following examples illustrate the invention:

Beispiel 1:Example 1:

Für Matrizen für das Strangpressen von Al-Profilen wurde walzverbundener Schichtstahl in der Kombination Warmarbeitsstahl 1.2344 mit Schnellstahl 1.3343, wobei bei einer Gesamtstärke von 20 mm die Dicke der Auflage mit 1.3343 4 mm betrug, herangezogen. Die Fertigung erfolgte durch Walzplattieren, wobei homogener metallischer Verbund erreicht wurde. Nach dem Weichglühen des Verbundbleches wurden Ronden mit Ø 180 mm entnommen, am Außenmantel und an den Planseiten vorbearbeitet und es wurden die Startlöcher für das Drahterodieren angebracht. Die anschließende Wärmebehandlung erfolgte im Salzbad mit einer Temperatur von 1150°C mit Abschrecken im Warmbad von 520 - 540°C. Danach wurden die Matrizen zweimal bei 620°C angelassen, wodurch die Härte des Schnellstahls auf einen Wert von 51 HRC gebracht wurde. Danach erfolgte die Fertigbearbeitung, wobei kreisförmig angeordnet, 10 etwa eckig-C-förmige Profil-Durchbrüche mit 2,5 mm Breite mittels Drahterodierensherausgearbeitet wurden. Zum Spannungsabbau wurde nach dem funkenerosiven Bearbeiten ein entspannendes Anlassen bei 580°C vorgenommen. Wie bei den bisher verwendeten Matrizen wurde ein Salzbadnitrieren vorgenommen, wobei die Tauchzeit auf 10 min eingestellt wurde. Diese Matrize wurde auf einer 16 MN-Presse für das Verpressen von AlMgSiO,5 eingesetzt. Es wurde gegenüber konventionellen, aus Stahl der Werkstoff-Nr. 1.2344 (nitriert) gefertigten Matrizen die Standzeit auf das etwa 4-Fache erhöht.For dies for the extrusion of Al profiles, rolled-bonded layer steel was used in the combination of hot-work steel 1.2344 with high-speed steel 1.3343, the thickness of the support being 1.3343 4 mm with a total thickness of 20 mm. Production was carried out by roll cladding, whereby a homogeneous metallic bond was achieved. After the composite sheet had been soft-annealed, circular blanks with a diameter of 180 mm were removed, pre-machined on the outer jacket and on the flat sides, and the starting holes for wire EDM were made. The subsequent heat treatment was carried out in a salt bath at a temperature of 1150 ° C with quenching in a warm bath of 520 - 540 ° C. The dies were then tempered twice at 620 ° C, bringing the hardness of the high-speed steel to 51 HRC. The finishing was then carried out, with circularly arranged, 10 approximately square-C-shaped profile openings with a width of 2.5 mm being worked out by means of wire EDM. To reduce the voltage, a relaxing tempering was carried out at 580 ° C after the electrical discharge machining. As with the previously used matrices, salt bath nitriding was carried out, the immersion time being set to 10 minutes. This die was used on a 16 MN press for pressing AlMgSiO, 5. It was compared to conventional, made of steel material no. 1.2344 (nitrided) matrices increased the service life to about 4 times.

Beispiel 2:Example 2:

Es wurden durch Walzplattieren hergestellte Schichtstahl-Matrizen in der Kombination eines Stahles mit 0,40 % C, 2,6 % Cr, 2,6 % Mo, 0,9 % V, 0,3 % Nb, 0,005 % B als Träger werkstoff und einer Kobaltbasislegierung, Werkstoff Nr. 2.4979 mit 0,05 % C, 0,27 % Cr, 6,0 % Mo, 62,0 % Co und 4,0 % Fe als hochwarmfestem Werkstoff eingesetzt. Die Gesamtdicke der scheibenförmigen Matrize betrug 35 mm, wobei der verschleißfeste Matrizenteil 10 mm Dicke aufwies.Layer steel matrices produced by roll plating were used in the combination of a steel with 0.40% C, 2.6% Cr, 2.6% Mo, 0.9% V, 0.3% Nb, 0.005% B as a carrier material and a cobalt-based alloy, material No. 2.4979 with 0.05% C, 0.27% Cr, 6.0% Mo, 62.0% Co and 4.0% Fe as a heat-resistant material. The total thickness of the disk-shaped die was 35 mm, the wear-resistant die part being 10 mm thick.

Nach dem Verbundwalzen wurde die Matrize im walzhartem Zustand auf funkenerosivem Wege mit 4 etwa kreuzartig verzweigtes Profil aufweisenden Durchbrüchen versehen. Die Wärmebehandlung erfolgte anschließend in Form einer Aushärtung bei 700°C - 10 h/Luft, wonach Fertigungsbearbeitung erfolgt. Die Festigkeit des hochverschleißfesten Matrizenteiles lag bei 372 HB und jene des tragenden Teiles bei 357 HB. Als besonderer Vorteil zeigte sich, daß infolge des metallischen Verbundes das bekannte, durch Schrumpfen der Co-Basislegierung wenn diese alleine den Matrizenkörper bildet, hervorgerufene Lösen des Matrizeneinsatzes aus der Fassung nicht auftritt, und auch die Bildung von Brandrissen nicht zu beobachten war. Die Standzeit beim Pressen der genannten Profile aus einer Cu-Basislegierung bei 840° und 16 MN Preßkraft wurde gegenüber einstückig aus der Co-Basislegierung gefertigten Flachmatrizen auf das etwa 2,5-Fache erhöht.After the compound rolling, the die was provided in the hard-rolled state by means of spark erosion with 4 openings, which had a cross-shaped branching. The heat treatment was then carried out in the form of curing at 700 ° C - 10 h / air, after which manufacturing work is carried out. The strength of the highly wear-resistant die part was 372 HB and that of the load-bearing part was 357 HB. A particular advantage was found that, due to the metallic composite, the known release of the die insert from the socket caused by shrinking the Co-base alloy when it forms the die body alone did not occur, and the formation of fire cracks was also not observed. The service life when pressing the above-mentioned profiles from a Cu base alloy at 840 ° and 16 MN pressing force was increased to about 2.5 times that of flat dies made in one piece from the Co base alloy.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung weiters näher erläutert.The invention is further explained with the aid of the drawing.

Die Zeichnung zeigt einen Schnitt entlang der Achse durch eine erfindungsgemäße Matrize 1 für Aluminium bzw. Al mit geringen Legierungszusätzen wie Mn, Mg, Si, deren hier mit ihr identischer Matrizenkörper 10 mit zwei Matrizenteilen 2 und 3 aufgebaut ist, welche an einer gemeinsamen im wesentlichen zu den Matrizenkörper-Hauptflächen 20 und 30 parallelen Fläche 23 miteinander metallisch zu dem ein stückigen Matrizenkörper 10 verbunden sind. Mit r ist die Metallbewegungsrichtung bezeichnet. Der Matrizenteil 2 ist aus einem hochwarm- und hochverschleißfesten metallischen Werkstoff bzw.Stahl, gebildet, während der Matrizenteil 3 aus einem mittellegierten warmzähen Stahl gebildet ist. Im Matrizenteil 2 ist in seiner Gesamtheit der endformende Durchbruchsabschnitt 25 sowie ein geringer Teil des an ihn scharfkantig anschließenden stärker konisch auseinanderlaufenden Beginns des Auslaufabschnittes 35 des Durchbruches angeordnet, während der Matrizenteil 3 im wesentlichen den sich in Richtung r erweiternden Durchbruchsabschnitt 35 aufweist. Einlaufseitig ist die Kante des ersten Durchbruchsabschnittes 25 durch einen äußerst kurzen Einlaufkonus 26 gebrochen. Die Dicken der beiden Matrizenteile 2 und 3 verhalten sich zueinander wie 1 : 3.The drawing shows a section along the axis through a die 1 according to the invention for aluminum or Al with small additions of alloys such as Mn, Mg, Si, whose die body 10, which is identical to it, is constructed here with two die parts 2 and 3, which are essentially on a common one to the matrix body main surfaces 20 and 30 parallel surface 23 with each other metallic lumpy die body 10 are connected. With r the direction of metal movement is designated. The die part 2 is made of a highly heat and wear-resistant metallic material or steel, while the die part 3 is made of a medium-alloy, heat-resistant steel. Arranged in the die part 2 in its entirety is the end-forming breakthrough section 25 as well as a small part of the more conically diverging start of the outlet section 35 of the breakthrough which follows it with sharp edges, while the die part 3 essentially has the breakthrough section 35 widening in the direction r. On the inlet side, the edge of the first breakthrough section 25 is broken by an extremely short inlet cone 26. The thicknesses of the two die parts 2 and 3 are 1: 3.

Claims

1. Metallische Matrize zum Strangpressen von metallischen Werkstoffen, vorzugsweise Al und dessen Legierungen, und/oder Buntmetallen, insbesondere Cu und dessen Legierungen, mit im wesentlichen scheibenartigem Matrizenkôrper mit zumindest einem Durchbruch, wobei an einen dem gewünschten Strangquerschnitt entsprechenden ersten Durchbruchs-Abschnitt in Preßrichtung ein weiterer Durchbruchs-Abschnitt anschließt, der im wesentlichen quer zur Preßrichtung zumindest identisch, vorzugsweise im wesentlichen allseitig weiter ist als der endformgebende Abschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrizenkörper (10) mit zumindest zwei über eine, vorzugsweise im wesentlichen ebene, quer zur Preßrichtung sich erstreckende Fläche (23) aneinander schließenden, Matrizenteilen (2, 3) aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen aufgebaut ist, deren erster zumindest den gesamten endformgebenden Durchbruchs-Abschnitt (25) und der andere im wesentlichen den, vorzugsweise eine Freistellung aufweisenden, anschließenden weiteren Durchbruchs-Abschnitt (35) aufweisen, wobei der Matrizenteil (2) mit dem endformgebenden Abschnitt (25) aus einem Werkstoff mit hoher Verschleiß- und Warmfestigkeit, vorzugsweise hochlegiertem Warmarbeitsstahl, Schnellarbeitsstahl oder Superlegierung, isnbesondere auf Co-, Ni- oder Mo-Basis, und der Matrizenteil (3) mit der Freistellung aus einem zähfesten wärmebeständigen Stahl, vorzugsweise einem mittellegierten Warmarbeitsstahl, gebildet sind, und die genannten Matrizenteile (2, 3) über die genannte Fläche (23) artgleich metallisch miteinander zum einstückigen Matrizenkörper verbunden sind.1. Metallic die for the extrusion of metallic materials, preferably Al and its alloys, and / or non-ferrous metals, in particular Cu and its alloys, with an essentially disk-like die body with at least one opening, with a first opening section corresponding to the desired extrusion cross section in the pressing direction a further breakthrough section follows, which is at least essentially identical, preferably essentially all-round, wider than the final shaping section, characterized in that the die body (10) with at least two over one, preferably substantially flat, transverse to the pressing direction Extending surface (23) of mutually adjoining, die parts (2, 3) is constructed from different metallic materials, the first of which has at least the entire shaping opening section (25) and the other essentially has, preferably an exemption nnd, subsequent further breakthrough section (35), the die part (2) with the final shaping section (25) made of a material with high wear and heat resistance, preferably high-alloy hot-work steel, high-speed steel or superalloy, especially on Co, Ni or Mo base, and the die part (3) with the relief are formed from a tough, heat-resistant steel, preferably a medium-alloy hot-work steel, and the die parts (2, 3) are of the same type and metal to one another over the surface (23) to form the one-piece die body are connected.

2. Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizenteile (2, 3) einen Faserverlauf im wesentlichen quer zur Erstreckung des Durchbruches (2, 3) aufweisen.2. Die according to claim 1, characterized in that the die parts (2, 3) have a fiber course substantially have across the extension of the opening (2, 3).

3. Matrize nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matarizenteile (2, 3) durch Walzverbund miteinander artgleich metallisch verbunden sind.3. Die according to claim 1 or 2, characterized in that the Matarizenteile (2, 3) are metallically connected to each other by the same type of composite.

4. Matrize nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den im wesentlichen endformenden Durchbruchsabschnitt (25) aufweisende Matrizenteil (2) eine Dicke aufweist, die das 0,45- bis 0,2-Fache, vorzugsweise das 0,33- bis 0,25-Fache der Gesamtdicke des Matrizenkörpers (10) beträgt.4. Die according to one of claims 1 to 3, characterized in that the substantially end-forming breakthrough section (25) having die part (2) has a thickness which is 0.45 to 0.2 times, preferably 0, 33 to 0.25 times the total thickness of the die body (10).