NO132340B - - Google Patents

Abstract

Presse for hydrostatisk strengpressing.Press for hydrostatic extrusion.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fortrinnsvis horisontal presse for hydrostatisk strengpressing av et i et h.øytrykskammer innesluttet emne. The present invention relates to a preferably horizontal press for hydrostatic string pressing of a workpiece enclosed in a high-pressure chamber.

Presser for hydrostatisk strengpressing inneholder vanligvis en horisontal høytrykkssylinder. som er forskyvbart anordnet i et pressestativ og sammen med en i sylinderen innskytende matrise med en åpning og et i sylinderen innskyvbart trykkstempel danner et lukket kammer. Et emne som skal presses legges inn i trykkammeret, hvoretter dette fylles med et trykkmedium. Ved innskyvingen av trykkstemplet i trykkammeret frem-bringes et trykk i trykkmediet som virker på alle sider av emnet og søker å presse dette ut gjennom matriseåpningen, således at der dannes en stang med matriseåpningens tverrsnitt. Det trykk som kreves for pressingen avhenger dels av materialet i emnet og dels av pressekvotienten, dvs. forholdet mellom det anvendte emnes tverrsnitt og produktets tverrsnitt. Den mulige presskvotient øker sterkt med øket trykk, men trykkammerets soliditet begrenser trykket. Det er idag mulig i regelmessig produksjon å arbeide i området 15 - 20 kbar. Presses for hydrostatic strand pressing usually contain a horizontal high-pressure cylinder. which is displaceably arranged in a press stand and together with a matrix inserted into the cylinder with an opening and a pressure piston which can be inserted into the cylinder forms a closed chamber. A workpiece to be pressed is placed in the pressure chamber, after which it is filled with a pressure medium. When the pressure piston is pushed into the pressure chamber, a pressure is produced in the pressure medium which acts on all sides of the workpiece and seeks to push it out through the die opening, so that a rod is formed with the cross section of the die opening. The pressure required for pressing depends partly on the material in the blank and partly on the press quotient, i.e. the ratio between the cross-section of the blank used and the cross-section of the product. The possible pressure quotient increases strongly with increased pressure, but the solidity of the pressure chamber limits the pressure. It is now possible in regular production to work in the area of 15 - 20 kbar.

Fullstendig fylling av trykkammeret med et væskefor-mig trykkmedium er ønskelig for at man med minste forskyvning av trykkstemplet skal oppnå pressingstrykk. Ufullstendig fylling innebærer at der finnes et visst gassvolum i trykkammeret når trykkstemplet begynner å skyves inn. Da gassen er mere kom-primerbar enn en væske, innebærer kompressjonen av gassen en forholdsvis stor og ikke ønsket forskyvning av trykkstemplet, Complete filling of the pressure chamber with a liquid pressure medium is desirable in order to achieve pressing pressure with the smallest displacement of the pressure piston. Incomplete filling means that there is a certain volume of gas in the pressure chamber when the pressure piston starts to push in. As the gas is more compressible than a liquid, the compression of the gas involves a relatively large and unwanted displacement of the pressure piston,

og et gassvolum medfører at trykkammerets nyttige volum minskes, likesom mulig emnemengde minsker i samme grad. En måte å fylle et trykkammer på er vist i NO-PS 130 147 hvor pressesylinderen ved stempelsiden er forsynt med et kammer for tilførsel av and a gas volume means that the useful volume of the pressure chamber is reduced, just as the possible amount of material is reduced to the same extent. A way to fill a pressure chamber is shown in NO-PS 130 147, where the press cylinder on the piston side is provided with a chamber for supplying

væske mens sylinderen skyves inn over matrisen, således at trykkammeret stenges. Trykkstemplet må ved hver arbeidssyklus trekkes ut av den høytrykkstetning som tetter mellom sylinderen og trykkstemplet. Tetninger for meget høye trykk som tet~ ter mellom to innbyrdes bevegelige deler er meget følsomme for skader, hvilke som regel oppstår nettopp ved stemplets innskyv-ning gjennom tetningen. liquid while the cylinder is pushed in over the matrix, so that the pressure chamber is closed. The pressure piston must be pulled out of the high-pressure seal that seals between the cylinder and the pressure piston at each work cycle. Seals for very high pressures that seal between two mutually moving parts are very sensitive to damage, which usually occurs precisely when the piston is pushed through the seal.

Ved foreliggende 'oppfinnelse behøver trykkstemplet ikke trakkes ut gjennom pakningen mellom dette og sylinderen, hvorved en vesentlig årsak til pakningsskader elimineres. Oppfinnelsen muliggjør også en vesentlig hevning av trykket i trykkammeret i forbindelse med fylling av dette med trykkmedium, hvorved eventuelt gjenværende gass vesentlig komprimeres før trykkstemplet skyves inn .for hevning av trykket til strengpres-singsnivå. Med vesentlig hevning av trykket menes hevning til fortrinnsvis 100 bar og derover. Den eventuelt innesluttede gjenværende gassmengde er allerede ved fyllingen av trykkmedium, presset sammen til et ubetydelig volum. With the present invention, the pressure piston does not need to be pulled out through the seal between it and the cylinder, whereby a significant cause of seal damage is eliminated. The invention also enables a significant increase in the pressure in the pressure chamber in connection with filling it with pressure medium, whereby any remaining gas is significantly compressed before the pressure piston is pushed in to raise the pressure to string pressing level. By significant increase in pressure is meant an increase to preferably 100 bar and above. The potentially contained remaining amount of gas is already compressed to an insignificant volume when the pressure medium is filled.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en presse for hydrostatisk strengpressing inneholdende et pressestativ, et trykk-kammer som begrenses av en i pressestativet forskyvbart anbragt høytrykkssylinder, en ved høytrykkssylinderens ene åpning anordnet matrise med en åpning for forming av et profil, et i sylinderens annen åpning innskytende stempel for frembringelse av et for strengpressing av et emne nødvendig trykk i et i trykkammeret innesluttet trykkmedium, organer for manøvrering av det trykkfrembringende stempel og høytrykkssylinderen, en mekanisme for innsetting av emne og matrise i høytrykkssylinderen samt en emneholder for emnets fiksering mot matrisen før stangpressingen, og det særegne ved oppfinnelsen fremgår av de etterføl-gende patentkrav. More specifically, the invention relates to a press for hydrostatic strand pressing containing a press stand, a pressure chamber which is limited by a high-pressure cylinder displaceably placed in the press stand, a matrix arranged at one opening of the high-pressure cylinder with an opening for forming a profile, a piston inserting into the other opening of the cylinder for producing a pressure necessary for string pressing of a workpiece in a pressure medium enclosed in the pressure chamber, means for maneuvering the pressure-generating piston and the high-pressure cylinder, a mechanism for inserting the workpiece and matrix into the high-pressure cylinder as well as a workpiece holder for fixing the workpiece against the matrix before the bar pressing, and the peculiarity of the invention appears from the subsequent patent claims.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvis fig. 1-8 viser en fullstendig arbeidssyklus for en presse ifølge oppfinnelsen, fig. 9-12 viser fire arbeidssykluser i en presse av en modifisert utførelse og fig. The invention shall be described in more detail with reference to the drawings, if fig. 1-8 show a complete work cycle for a press according to the invention, fig. 9-12 show four working cycles in a press of a modified embodiment and fig.

13 og 14 viser i større målestokk to utførelser av matrisearran-gementet med et innsprøytingsorgan; figurene viser nettopp det arrangement som anvendes ved pressen ifølge fig. 9-12. Arran-gementet som anvendes ved pressen ifølge fig. 1-8 adskiller 13 and 14 show on a larger scale two embodiments of the matrix arrangement with an injection device; the figures show precisely the arrangement used in the press according to fig. 9-12. The arrangement used in the press according to fig. 1-8 separates

seg ikke i prinsipp fra det som vises på fig. 12 og 13. does not differ in principle from what is shown in fig. 12 and 13.

På figurene betegner 1 et horisontalt pressestativ, i hvilket en horisontal høytrykkssylinder 2 er anordnet aksialt bevegelig. De nødvendige manøvreringssylindre er ikke vist. Ved stativets ene ende finnes en manøversylinder 3 med et manø-verstempel 4 som er formet som et differensialstempel og koblet sammen med et trykkstempel 5 som rager inn i høytrykkssylinde-ren 2 og frembringer det for strengpressingen nødvendige trykk i trykkammeret 30 som dannes av sylinderen 2, stemplet 5 og en i sylinderens motsatte åpning innskytende matrise 6. Rommene 7 og 8 på vedkommende sider av stemplet 4 står ved ledninger 9 og 10 og ikke viste manøverventiler i forbindelse med en trykkme-diumkilde. I høytrykkssylinderen 2 er der anordnet en hylse 11 og tetninger 12, 13 som tetter mellom sylinderen 2 og stemplet 5 hhv. matrisestøtten 14 og 15. Stemplet 5 trekkes under en normal arbeidssyklus aldri ut av tetningen 12, hvilket i betydelig grad bidrar til øket brukstid for denne pakning som ved bevegelsen mellom stemplet og pakningen ved samtidig høyt trykk er særlig følsom for skader. I hylsen 11 er der aksialt bevegelig anordnet en emneholder 16 som er utstyrt med en utragende styrebom 18 som løper i en sliss 19 i hylsen 11. Bevegelsen begrenses av anslagsflater 20 og 21 ved slissens ender. Emneholderen inneholder også et fjærorgan 22 som trykker emnet 23 mot matrisen 12 før pressingens begynnelse. In the figures, 1 denotes a horizontal press stand, in which a horizontal high-pressure cylinder 2 is arranged axially movable. The required maneuvering cylinders are not shown. At one end of the stand there is a maneuvering cylinder 3 with a maneuvering piston 4 which is shaped like a differential piston and connected to a pressure piston 5 which projects into the high-pressure cylinder 2 and produces the necessary pressure for the string pressing in the pressure chamber 30 which is formed by the cylinder 2 , the piston 5 and a matrix 6 interposed in the opposite opening of the cylinder. The rooms 7 and 8 on the respective sides of the piston 4 are at lines 9 and 10 and maneuver valves not shown in connection with a pressure medium source. In the high-pressure cylinder 2, a sleeve 11 and seals 12, 13 are arranged which seal between the cylinder 2 and the piston 5 respectively. the matrix support 14 and 15. During a normal work cycle, the piston 5 is never pulled out of the seal 12, which significantly contributes to increased service life for this seal which, due to the movement between the piston and the seal at high pressure at the same time, is particularly sensitive to damage. An axially movable workpiece holder 16 is arranged in the sleeve 11 and is equipped with a projecting guide boom 18 which runs in a slot 19 in the sleeve 11. The movement is limited by stop surfaces 20 and 21 at the ends of the slot. The workpiece holder also contains a spring member 22 which presses the workpiece 23 against the matrix 12 before the beginning of the pressing.

Pressen ifølge fig. 1-8 har en matrisestøtte 15 som er utført i ett stykke med en trykkfordelingsplate 24 som over-fører trykkraften til pressestativets ene åk 25. Pressesylinderen kan forskyves så langt mot venstre at et emne 23 og en matrise 6 fra siden kan skyves inn mellom sylinderen 2 og matrise-støtten 15 ved hjelp av en manipulator 26, 27, således at emnet og matrisen kommer midt foran sylinderens 2 åpning. I det føl-gende vil en full arbeidssyklus bli beskrevet. Ved begynnelsen av en arbeidssyklus er høytrykkssylinderen blitt skjøvet mot venstre til den på fig. 1 viste stilling. The press according to fig. 1-8 has a matrix support 15 which is made in one piece with a pressure distribution plate 24 which transfers the pressure force to the press stand's one yoke 25. The press cylinder can be moved so far to the left that a blank 23 and a matrix 6 can be pushed in between the cylinder from the side 2 and the matrix support 15 by means of a manipulator 26, 27, so that the blank and the matrix come in the middle in front of the cylinder 2 opening. In the following, a full work cycle will be described. At the beginning of a working cycle, the high-pressure cylinder has been pushed to the left until it in fig. 1 displayed position.

Ved hjelp av manipulatorene 26 og 27 anbringes et emne 23 og en matrise 15 midt foran sylinderens 2 åpning, hvoretter With the help of the manipulators 26 and 27, a blank 23 and a matrix 15 are placed in the middle in front of the opening of the cylinder 2, after which

emnet og matrisen forskyves mot matrisestøtten 15 og sylinderen forskyves mot høyre inn over emnet inntil emneholderen 16 kommer i kontakt med emnet 23. Emneholderen kan være utstyrt med frik- the blank and the matrix are moved towards the matrix support 15 and the cylinder is moved to the right over the blank until the blank holder 16 comes into contact with the blank 23. The blank holder can be equipped with a free

sjonselementer, således at den løper tregt i sylinderen, hvorved der fåes en kraft som presser emnet 23 og matrisen mot støtten sion elements, so that it runs slowly in the cylinder, whereby a force is obtained that presses the workpiece 23 and the matrix against the support

15 under den siste del av sylinderens 2 forskyvning når manipulatorene 26 og 27 må fjernes for ikke å hindre sylinderens forskyvning helt inn over emnet og matrisen, således at trykkammeret 30 blir helt lukket, se fig. 2. I dette tidsrom kan olje sprøytes inn i spalten mellom emnet og åpningen i sylinderen 2, således at kammeret i hovedsaken fylles med trykkmedium. Ved den ytterligere forskyvning åv sylinderen 2 mot høyre minskes trykkmédiumrommet mellom emnet og sylinderen i trykkammeret 30> hvorved først luft drives ut ved den fortsatte stengning av trykkammeret, og når dette er helt stengt, befinner emneholde-s^n 16 seg i sin venstre grensestilling som er bestemt av an-slagsflaten 20 i hylsens 11 spor 19, i hvilket spor styreknas-ten 18 på emneholderen løper. Emnets lengde er avpasset således at fjærorganet 22 trykkes sammen under den siste del av sylinderens 2 forskyvning og der fåes en ønsket trykkraft mot emnet 23 og da&fc&e og matrisen presses med ønsket kraft mot matri-sestøtten 15. Trykkstemplet forskyves samtidig mot høyre, således at det ikke trekkes ut gjennom tetningen 12, se fig. 3. Som vist på fig. 4 og 13 føres et innsprøytingsrør 31 med en tetning 32 inn i den med matrisestøtten 15 forenede trykkfordelingsplate 24, og trykkmedium fra en ikke vist kilde med høyt trykk tilføares trykkammeret 30. Med høyt trykk menes et trykk på minst 25 bar, men som regelen er trykket betydelig høyere, fortrinnsvis mellom 100 og 500 bar. Eventuelt gjenværende luft i trykkammeret 30 trykkes sammen således at dens volum blir så ubetydelig at en viss mengde luft kan tolereres i trykkammeret, da den bare i ubetydelig grad påvirker trykkstemplets 5 beve-gelse ved hevningen av trykket til strengpressenivået. Ved til-førselen av trykkmediet løftes enten matrisen fra.støtten som vist på fig. 13 og trykkmediet passerer mellom matrisen og støt-ten samt gjennom åpninger 33 ut i trykkammeret, eller emnet 23 15 during the last part of the displacement of the cylinder 2 when the manipulators 26 and 27 must be removed in order not to prevent the displacement of the cylinder all the way over the blank and the matrix, so that the pressure chamber 30 is completely closed, see fig. 2. During this time, oil can be injected into the gap between the workpiece and the opening in the cylinder 2, so that the chamber is mainly filled with pressure medium. With the further displacement of the cylinder 2 to the right, the pressure medium space between the workpiece and the cylinder in the pressure chamber 30 is reduced, whereby air is first expelled by the continued closing of the pressure chamber, and when this is completely closed, the workpiece holder 16 is in its left limit position which is determined by the impact surface 20 in the groove 19 of the sleeve 11, in which groove the guide cam 18 on the workpiece holder runs. The length of the workpiece is adjusted so that the spring member 22 is pressed together during the last part of the displacement of the cylinder 2 and there is a desired pressure force against the workpiece 23 and then the matrix is pressed with the desired force against the matrix support 15. The pressure piston is simultaneously displaced to the right, so that not be pulled out through the seal 12, see fig. 3. As shown in fig. 4 and 13, an injection pipe 31 with a seal 32 is fed into the pressure distribution plate 24 connected to the matrix support 15, and pressure medium from a source not shown at high pressure is supplied to the pressure chamber 30. By high pressure is meant a pressure of at least 25 bar, but as the rule is the pressure significantly higher, preferably between 100 and 500 bar. Any remaining air in the pressure chamber 30 is compressed so that its volume becomes so insignificant that a certain amount of air can be tolerated in the pressure chamber, as it only insignificantly affects the movement of the pressure piston 5 when the pressure is raised to the string press level. During the supply of the pressure medium, either the matrix is lifted from the support as shown in fig. 13 and the pressure medium passes between the matrix and the support as well as through openings 33 into the pressure chamber, or the blank 23

løftes fra matrisen 6 som vist på fig. 14. Ved fjernelse av innsprøytingsrøret 31 danner matrisen 6 og matriseholderen 15 henholdsvis emnet 5 og matrisen 6 ventilorganer i en ventil som hindrer at trykkmedium strømmer ut fra trykkammeret 30 som nå er fyllt med trykkmedium. Stillingen er vist på fig. 5. Trykkmedium tilføres nå rommet 7 i manøversylinderen 3, således at trykkstemplet 5 med stor kraft presses inn i sylinderen 2 og is lifted from the matrix 6 as shown in fig. 14. When removing the injection pipe 31, the matrix 6 and the matrix holder 15 respectively form the blank 5 and the matrix 6 valve means in a valve which prevents pressure medium from flowing out of the pressure chamber 30 which is now filled with pressure medium. The position is shown in fig. 5. Pressure medium is now supplied to the chamber 7 in the maneuvering cylinder 3, so that the pressure piston 5 is pressed with great force into the cylinder 2 and

frembringer det for stréngpressingen nødvendige trykk i kammeret 30. Fig. 6 viser stillingen midt under selve stréngpressingen. Ved den på fig. 7 viste stilling avbrytes stréngpressingen og sylinderen 2 og stemplet 4 med trykkstemplet 5 føres tilbake til den venstre grensestilling som vist på fig. 8, hvor-på matrisen 6 med emneresten 35 fjernes fra matrisestøtten 15 produces the pressure required for the string pressing in the chamber 30. Fig. 6 shows the position in the middle of the string pressing itself. At the one in fig. 7, the string pressing is interrupted and the cylinder 2 and the piston 4 with the pressure piston 5 are brought back to the left limit position as shown in fig. 8, where the matrix 6 with the workpiece residue 35 is removed from the matrix support 15

og en kappemaskin 33 skjærer presseproduktet 34 av mellom matrisen 6 og matrisestøtten, hvoretter en ny arbeidssyklus kan påbegynnes. and a cutting machine 33 cuts off the press product 34 between the matrix 6 and the matrix support, after which a new work cycle can begin.

Fig. 9 - 12 og 14 viser en presse.ifølge oppfinnelsen, i hvilken emnet settes inn i sylinderen gjennom åpningen 40 i pressestativets ene åk 25; åpningen må da ha en sådan stør-relse at en ikke vist manipulator som rager inn i emnet 23, matrisen 6 og matrisestøtten kan skyves gjennom denne. Trykk-kraften mot matrisestøtten 14 overføres til åket 25 av en delt trykkfordelingsplate bestående av to like deler 41a og 41b som skyves fra hinannen som vist på figurene, således at emnet 23 kan passere mellom dem. Før borttrekkingen av innsetningsmani-pulatoren føres en rørformet stang 42 inn i matrisestøtten 14 for innsprøyting av trykkmedium i det nå lukkede trykkammer. Stangen er formet med en ansats 43, således at den kan holde matrisestøtten trykket inn i sylinderåpningen under sammenførin-gen av trykkfordelingsplatens 41 to halvdeler 41a, 41b. Deret-ter sprøytes trykkmedium inn i trykkammeret, se fig. 10 og 11. Etter stréngpressingen trekkes støttedelene 41a og 41b fra hinannen og matrisestøtten 14 og matrisen 6 med emneresten 32 trekkes ut gjennom åpningen 40 i pressestativets åk 25, se fig. 12. En kappemaskin 33 kutter deretter presseproduktet 34 av ved siden av matrisen 6, hvoretter emneresten fjernes fra matrisen 6 og denne kan anvendes påny. Avkappingen skjer ved denne presseutførelse helt utenfor selve pressen, hvilket nedsetter faren for at metallspon skal komme inn mellom pressens forskjel-lige deler og forårsake ulemper ved driften. Pressesyklusen er forøvrig lik den som tidligere er beskrevet, hvorfor noen ytterligere beskrivelse av sistnevnte pressevariant ikke skulle være nødvendig. Fig. 9 - 12 and 14 show a press according to the invention, in which the workpiece is inserted into the cylinder through the opening 40 in one yoke 25 of the press stand; the opening must then have such a size that a manipulator, not shown, which projects into the blank 23, the matrix 6 and the matrix support can be pushed through this. The pressure force against the matrix support 14 is transferred to the yoke 25 by a split pressure distribution plate consisting of two equal parts 41a and 41b which are pushed apart as shown in the figures, so that the workpiece 23 can pass between them. Before the withdrawal of the insertion manipulator, a tubular rod 42 is introduced into the matrix support 14 for injecting pressure medium into the now closed pressure chamber. The rod is shaped with a shoulder 43, so that it can keep the matrix support pressed into the cylinder opening during the joining of the two halves 41a, 41b of the pressure distribution plate 41. Pressure medium is then injected into the pressure chamber, see fig. 10 and 11. After the string pressing, the support parts 41a and 41b are pulled from each other and the matrix support 14 and the matrix 6 with the workpiece residue 32 are pulled out through the opening 40 in the yoke 25 of the press stand, see fig. 12. A cutting machine 33 then cuts off the press product 34 next to the matrix 6, after which the workpiece residue is removed from the matrix 6 and this can be used again. With this press design, the cutting takes place completely outside the press itself, which reduces the risk of metal shavings entering between the various parts of the press and causing inconvenience during operation. The press cycle is otherwise similar to the one previously described, which is why no further description of the latter press variant should be necessary.

Claims (3)

1. Presse for hydrostatisk strengpressing inneholdende et pressestativ, et trykkammer som begrenses av en i pressestativet forskyvbart anbragt høytrykkssylinder, en ved høytrykks-sylinderens ene åpning anordnet matrise med en åpning for forming av et profil, et i sylinderens annen åpning innskytende stempel for frembringelse av et for strengpressing av et emne nødvendig trykk i et i trykkammeret innesluttet trykkmedium, organer for manøvrering av det trykkfrembringende stempel og høytrykkssylinderen, en mekanisme for innsetting av emnet og matrisen i høytrykksylinderen samt en emneholder for emnets fiksering mot matrisen før stangpressingen, karakterisert ved at pressen er forsynt med et organ (31, 42) for innsprøyting av trykkmedium i trykkammeret (30) gjennom utløps-åpningen (40) for presseproduktet for fylling og trykksetting av trykkammeret (30) før heving av trykket til stangpressenivå ved innskyving av trykkstemplet (5), og med en ventil som hindrer trykkmedium i å strømme ut av trykkammeret under bortførin-gen av innsprøytingsorganet.1. Press for hydrostatic strand pressing containing a press stand, a pressure chamber which is limited by a high-pressure cylinder displaceably placed in the press stand, a matrix arranged at one opening of the high-pressure cylinder with an opening for forming a profile, a piston inserting into the other opening of the cylinder for producing a pressure required for string pressing of a workpiece in a pressure medium enclosed in the pressure chamber, means for maneuvering the pressure-generating piston and the high-pressure cylinder, a mechanism for inserting the workpiece and the matrix into the high-pressure cylinder and a workpiece holder for fixing the workpiece against the matrix before the bar pressing, characterized in that the press is provided with a device (31, 42) for injecting pressure medium into the pressure chamber (30) through the outlet opening (40) for the press product for filling and pressurizing the pressure chamber (30) before raising the pressure to bar press level by pushing in the pressure piston (5) , and with a valve that prevents pressurized medium from flowing out the pressure chamber during the abduction of the injection device. 2. Presse i henhold til krav 1, karakterisert ved at matrisen (6) danner ventilsete og emnets (23) forreste del danner en mot setet tettende ventildel.2. Press according to claim 1, characterized in that the matrix (6) forms a valve seat and the front part of the workpiece (23) forms a valve part that seals against the seat. 3. Presse i henhold til krav 1, karakterisert ved at en matrisestøtte (14, 15) danner ventilsete og matrisen (6) danner den mot setet tettende ventildel.3. Press according to claim 1, characterized in that a matrix support (14, 15) forms the valve seat and the matrix (6) forms the valve part that seals against the seat.