WO2013113299A1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von porenfreien profilen aus trennresten mittels strangpressen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur herstellung von porenfreien profilen aus trennresten mittels strangpressen Download PDF

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WO2013113299A1
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die
heap
compact
press
residues
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PCT/DE2012/000948
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Erman Tekkaya
Volkan GÜLEY
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Technische Universität Dortmund
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    • B21C33/00—Feeding extrusion presses with metal to be extruded ; Loading the dummy block
    • B21C33/004—Composite billet

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for producing pore-free profiles from separation residues by means of extrusion molding according to the preamble of claims 1 and 15 and to a method of producing property-graded profiles from separation residues according to claim 21 and a layered heap suitable for this purpose according to claim 32 ,
  • Such separation residues such as shavings, trimmings and much more are usually collected with similar types of material waste as sorted as possible and fed to a recycling.
  • chips are collected separately according to material, eg in containers, and further processed when appropriate quantities of scrap metal dealers are reached.
  • This further processing usually consists in that larger amounts, for example of chips, which due to their macrogeometry form only a loose mass or also an accumulation of free-flowing smaller particles, are either broken down into smaller particles in corresponding shredders or compacted in corresponding compactors, so that the volumetric Space required for storage and transport of chips decreases.
  • the starting material namely the one or more material powder of small, substantially spherical particles, which are for example produced from the melt extra for the powder metallurgy further processing and their arrangement to each other before the thermal pressure treatment is very compact and designed with low air inclusions. Under the Pressure and at high temperature, these particles then clog together and form the very uniform new structure with only a small percentage of pores.
  • the object of the present invention is therefore to further develop a generic extrusion process and a generic extrusion device in such a way that even profiles of high quality and load capacity can be produced reliably.
  • the invention relates to a generic device for the production of non-porous profiles of separating residues by extrusion, comprising an extruder with a compression chamber of a press die, a die and a recipient, in which a heap consisting of separating residues separating Manufacturing process or the like. As chips or residual materials can be filled.
  • a generic device is characterized further developed in accordance with the invention, that between compression die and compression chamber, the compression chamber sealing plate a sealing element can be arranged, against which the punch compresses the heap of separating residues into a compact and thereby remaining in the compression chamber and in the heap fluid Directed enclosures removed, after which the cover is removable again and the compacted compact can be pushed through the press die as a profile cross-section.
  • the heap or the resulting compact can be compressed to a much greater extent than in the method according to the US Pat. PS 2 391 752 was possible.
  • the much stronger compaction can be used to selectively expel the inclusions of fluid media, in particular the inclusions of air in the heap or the compact and to ensure that even before the actual extrusion process no fluid media such as air more in the Heap or, better said, in the highly compressed compact.
  • the flow of the fluid expelled by the increasing pressure such as air
  • the expulsion of the fluid medium may occur radially outward from the interior of the aggregate, so that the expulsion begins first inside the compact and then progresses further outward. If the compact has been pressed in the compression chamber between the ram and the cover over a certain period of time, the pressure is then relieved for a short time and the cover is moved out between the compression chamber and the press die.
  • the compact thus produced can be pressed through the press die in a conventional manner and now also forms defect-free profiles due to the non-porous initial state prior to extrusion.
  • This can significantly increase the quality of the extruded profiles that can be produced be, including to the addition of the extruder to the cover and the movement required for this device no further modifications of the extruder are required.
  • the compression and extrusion can be carried out immediately following in the same extruder, whereby additional handling operations of the compact are avoided and also the process heat of the compression can be used directly for the temperature of the compact for extrusion.
  • the present invention modified extrusion of separation residues directly to high-quality profiles is particularly economical and easy to implement device technology.
  • the cover can be formed substantially disc-shaped and introduced between the compression chamber and die, preferably be swung or inserted.
  • a disc-shaped cover member which is pivoted or pushed laterally in the working space of the extruder between compression chamber and press die during compression of the heap to pore-free compact, the extruder must be modified only slightly.
  • the covering element can be supported on the pressing die in relation to the force exerted on the heap or the compact due to the pressure of the pressing die and therefore only needs to be dimensioned such that the pressing pressures can be safely introduced into the pressing die.
  • the press die has a shaping in its press-die-side end region, by means of which a locally different pressure distribution in the pile can be set during compaction.
  • Such an uneven pressure distribution which deviates from the otherwise conventional design of the end face of the press ram, can be used to drive out the fluid inclusions in the pile or the pressed product, in particular the trapped air, out of the pile or the pressed piece ,
  • the air is pressed out of this area, whereas in adjacent cross-sectional areas no or not so high Pressure is built up by the press ram.
  • the air can be largely unhindered in these not so high pressurized areas flow.
  • the design of the end surface of the press ram so that, for example, starting from the inner region of the heap, such as in the region of the longitudinal axis of the compression chamber and thus the heap initially higher pressures in the heap arise and then the pressure zone gradually successively enlarged radially outward, so is achieved a directed Abstromung and thus a directed expulsion of air from the heap or the compact, so that the fluid medium such as the air can be removed almost residue-free and thus a largely pore-free compact is generated, which then after extrusion also largely non-porous profile cross-sections can be made.
  • the press-die-side end region of the press ram can be bulged in the region of its axis of symmetry in the direction of the press die, preferably conically or spherically or the like, at least in sections.
  • the first contact point or the first contact area of the press ram with the pile or the compact then lies in the region of the symmetry axis of the ram and with approximately conical configuration of the end face of the ram expands in the course of the compression process, this zone of high pressure more and more radially outward until the entire cross-section of the heap or the compact is evenly subjected to high pressure.
  • the design of the end face causes a non-symmetric or non-uniform pressure zone such as by the press die-side end portion of the ram is designed such that in a partial region of the cross section of the compression chamber and thus the debris first higher pressures arise in the heap, according to which this region of higher pressures successively covers the entire cross-section of the compact, while setting an expulsion direction for the remaining in the heap fluid inclusions progressively.
  • the first contact between the press ram and the pile or compact could take place on one side of one edge of the press ram and propagate successively across the entire cross section of the press ram up to the other edge of the cross-sectional area of the press ram.
  • the cover element could be e.g. in the case of a symmetrically conically shaped press die, an inversely conical design of its end face facing the press die, which in turn influences the pressure conditions in the pile or compact and the expulsion of the fluid medium, such as the air, can be further improved.
  • the design of the end face of the press ram corresponding variations can also be made in the design of the end face of the cover element, which variations should be adapted to the particular design of the end face of the press ram.
  • a heating device with which the pre-compressed aggregate can be heated and, under the action of the press ram, preferably compressed isostatically to the compact.
  • the densification of the aggregate towards the non-porous compact can be substantially improved if this compaction takes place under the action of thermal energy, whereby on the one hand the deformability of the separating residues is improved and on the other hand welding operations of the fractions forming the aggregate are simplified.
  • metallurgical and chemical-physical processes within the pile or the compact will run faster and easier, such as flow processes of the fluid medium.
  • the conventional extrusion takes place anyway at elevated temperatures, so that the pre-tempering facilitates the subsequent extrusion when pressing the bulk material or compact.
  • the compact is set under maximum pressure after compaction of the aggregate, keeping the pellet in this state of high pressure at the required pressing temperature for a predeterminable period of time improves structuring processes of the pellet matrix such as flow processes of the fluid. the medium or welding processes.
  • structuring processes of the pellet matrix such as flow processes of the fluid. the medium or welding processes.
  • openings or channels or the like are arranged in the area of the compression chamber in the direction of flow of the directionally expelled fluid inclusions through which the expelled fluid inclusions can escape from the compression chamber. This ensures that the expelled fluids such as in particular the expelled air can actually drive out completely from the compact and also near the surface of the compact do not form cavities within the compression chamber, in which the air then collects and in the following extrusion process again in the cross section of Profiles can be pressed into it. It is sufficient for this, e.g. already, to ensure such an outflow of air through the inevitable annular gaps between plunger and recipient.
  • a pressure lower than the ambient pressure can be set by which fluid inclusions in the debris and / or the compact can be removed during the pressing process.
  • Such a negative pressure additionally facilitates the outflow of the fluid expelled from the heap or the compact.
  • the present invention working cover when the conventional extrusion on frequently existing shear of the extruder for separating press residue has an additional cover and / or is designed as a cover and this cover is movable into the region between compression chamber and press die.
  • the knife-like working shear of the extruder which is retracted between the compression chamber and press die, slightly modified constructively used as a cover for the compaction of the heap or the compact.
  • such a cover be arranged mechanically, electrically, pneumatically or hydraulically movable between the compression chamber and press die.
  • the invention further relates to a process for the production of non-porous profiles from separating residues by extrusion, wherein in a compacting press in a compression chamber from a press die, a die and a recipient a heap consisting of separating residues separating manufacturing process or the like. As chips or residual materials is filled.
  • Such a generic method can be further developed according to the invention by the heap of separation of separating manufacturing processes in the compression chamber between the die and a compression chamber on the sealing messe side sealing cover member under heating from the ram increasingly compressed into a compact and then the compact via a predetermined period of time is kept under constant hydrostatic pressure, whereby in the heap and / or compact remaining fluid inclusions are directed and largely expelled completely, and immediately thereafter removed the cover and the compact is pushed through the press die to an extruded profile.
  • the bulk material consisting of separation residues separating manufacturing process or the like.
  • chips or residual materials in pre-compacted form with limited degree of compression of the compression chamber of the extruder is supplied.
  • Part of the compression of the material of the heap in corresponding compacting devices such as known Brikettierpressen or the like.
  • the compression of the precompacted aggregate to the non-porous compact prior to the actual extrusion is then carried out under thermal influence.
  • the fluid inclusions remaining in the heap are driven out of the heap and / or the compact by the shaping of the die and / or cover element, preferably radially outwards, and are removed from the compression chamber.
  • the retention of pores in the pellet and thus the extruded profile-inducing Fluidrests such as trapped air is characterized largely prevented as described above and it results despite the very heterogeneous starting material separation residue or chip a very homogeneous matrix of extruded compact.
  • a further simplification and improvement can be achieved in that the compact compacted in compressing and expelling the fluid inclusions with heat, preferably similar to the hot isostatic pressing over a holding period at a constant temperature, preferably at the necessary temperature for extrusion is pressed.
  • this holding period similar to the hot isostatic pressing flow processes such as the exiting fluid or structuring processes within the compact completely and undisturbed by changing pressure conditions, whereby the quality of the compact and thus the quality of extruded from the compact profiles is significantly improved.
  • the invention furthermore relates to a process for the production of property-graded profiles from separating residues by means of extrusion molding according to claim 21, wherein in an extrusion press in a compression chamber comprising a press die, a press die and a recipient a heap consisting of separation processes of separating production processes or the like, such as chips or Residual materials is filled.
  • a method is further formed according to the invention in that the heap is formed from an arrangement of individual, in the subsequent flow direction in the press die successive layers of separating residues separating manufacturing process or the like.
  • the heap of each layer forming separating residues or the like within each layer have material properties that are different from the material properties of the clippings of adjoining layers forming scraps or the like, and the thus stratified heap is processed by the method according to claim 15.
  • the coating according to the invention of individual layers of separating residues or the like of different material properties makes it possible, during the subsequent extrusion of the individual layers, to produce regions within the profiles produced which follow one another in the pressing direction and likewise have correspondingly different material properties.
  • the advantageous properties of different materials of different material properties can be combined in a profile by these layers are pressed successively and thus arranged in the pressing direction behind the other in the profile produced ..
  • both the mechanical properties and properties such as corrosion resistance, Thermal conductivity, magnetic properties, etc. are adjusted without restriction.
  • the nature and distribution of these areas within the profile produced allows the extruded profiles to be adapted to a wide range of technical requirements, not only by mechanical properties but also by other properties such as corrosion resistance, thermal expansion, conductivity, weldability or even magnetic properties, etc can be changed over the length of the profile.
  • the extruded with this process profiles are distinguished from the conventional composite production by a better metallurgical compound. The transitions between the zones are longer and more precisely definable. It is also conceivable that by continuously increasing admixture other separation residues a linear change of the properties can be ensured.
  • the separation residues may be, for example, aluminum, magnesium, copper, titanium or their alloys. Particularly advantageous is the use of such profiles produced for crash boxes in vehicle, the areas of different deformation resistances in the longitudinal direction of the crash load should have one behind the other and can be particularly easily and inexpensively manufactured by the method according to the invention.
  • the separation residues forming the aggregate of each layer essentially have homogeneous material properties. Then, in the later extruded profile in the extrusion direction, successive regions with homogeneous material properties are formed, the longitudinal extent of which can be adjusted by the respective layer thickness of the associated aggregate.
  • the separation residues forming the bulk of each layer have material properties that change along the subsequent pressing direction, preferably continuously changing.
  • This can e.g. be achieved by the fact that in the production of the layers, the separation residues or the like forming the aggregate have again and again slightly changed composition in the direction of the subsequent pressing direction, e.g. by repeatedly changing the mixing ratio of the separation particles of different materials that form the heap.
  • This makes it possible to produce a sliding transition between the material properties of the extrudates formed from the aggregate formed in this way.
  • stratification of individual thin layers of separating remnants of homogeneous composition and mixture of different materials to virtually produce an incremental change in the material properties of the profile produced therefrom to reach.
  • the lamination is formed of individual layers of different alloys of the same base material. So could e.g. a profile in total consist of an aluminum material in which different alloys with differing mechanical strength have been processed by the layering according to the invention.
  • the layering is formed of individual homogeneous layers of different materials.
  • particularly corrosion-resistant materials are processed, whereas in other areas of the profile other materials of completely different properties can be used.
  • the layers of the separation of separating manufacturing processes or the like Like shavings or residual materials in each layer have substantially equal particle sizes, since only then an unwanted segregation of the individual separation residues and thus can reliably prevent unwanted material properties of the layer.
  • the stratification of the individual layers of heaps can be produced if the stratification is made in advance as a layered arrangement outside the pressing device. In this way, with appropriate devices and mixing devices, for example, in a form corresponding to the dimensions of the subsequent press dies, the layers of the pile can be formed successively.
  • the stratification of the individual layers of heaps is introduced into the press die as a precompacted layered blank by externally pre-pressing the pre-cut pile as described and thus interlocking the separating remainders and thereby mechanically stabilizing them.
  • the invention further relates to a debris according to claim 32 for the production of property-graded profiles from parting residues by extrusion according to the method of claim 21, wherein the heap an arrangement of individual, in the subsequent flow direction in the press die successive layers of separating residues separating manufacturing process or the like such as chips or residual materials, wherein the separation residues or the like forming the bulk of each layer within each layer have material properties which differ from the material properties of the separation residues or the like forming the heap of adjacent layers.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the device according to the invention on an extrusion press before the start of the compacting process of a heap or compact;
  • FIG. 1 shows the embodiment of the device according to the invention according to FIG.
  • FIG. 11 shows a further example of a stacking of heaps for the property-graded production of profiles with a layering of different materials with increasing strength in one direction
  • FIG. 12 shows a typical structure and deformation behavior of a crash box produced according to the invention from areas of different strength properties in a property-graded profile in the form of a stadia plan.
  • FIG 1 is a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention, in which a known per se and therefore only described in detail here extruder 1 is used, as is for the peculiarities of the device and the method performed with the device of concern , Such extruders 1 are commercially available and the expert therefore known in its basic structure.
  • Such a commercially available extrusion press 1 has a press die 5 which is linearly adjustable in the pressing direction 4 or a press die with a separate press disk 5 which pressurizes a normally block-like compact 2 in the direction of the press die 6.
  • the compact 2 is usually brought before the extrusion process and outside of the extruder 1 or by not shown heating devices in the extruder 1 itself to a pressing temperature, which is dependent on the material of the processed compact 2 and by the extrusion of the compact 2 simplified becomes.
  • a die opening 8 is provided through which the under the pressure of the press ram 5 deforming material of the compact 2 can escape and thereby assumes the cross-sectional shape of the opening 8 of the die 6.
  • Manufacturing method produced pressed product 2 is used, but it is a heap 2 from waste separating manufacturing processes used, such as chips machining processes or press residues remodeling manufacturing processes or mixtures such separation residues.
  • Such separation residues have geometrically varying shapes and dimensions and, in the form used here, form a more or less loose aggregate 2, into which relatively much air and also cooling lubricant residues or the like may be trapped. It is also conceivable and possibly even preferred that such a heap 2 is pre-compressed to a certain extent in a separate device and pressed into dimensions that allows easy filling of the compression space 1 1 of the extruder 1 with the debris 2.
  • a preferably disc-shaped cover 3 so arranged in front of the opening 8 of the die 6, that the opening 8 and better still the whole cross section of the compression space 1 1 is filled in front of the die 6 by the cover 3.
  • the introduction of the cover 3 can be done in the simplest case by hand by a corresponding lateral, not shown here opening in the region of the compression space 1 1, which is closed again after the introduction of the cover 3.
  • a corresponding, not shown here further movement means could be provided for the cover 3, through which the cover 3 can be laterally inserted or pivoted.
  • shear device for press residues which also moves laterally between the press die 6 and compression chamber 1 1 and the remaining press residues scissors removed, so modify that this shearing device has a corresponding cover 3 or its function and the Covering function of the press die 6 described above takes over.
  • the debris 2 can be compacted under the increasing pressure of the ram 5 in the manner described.
  • the volume of the bulk material 2 increasingly decreases ( Figure 2), wherein in the manner described above, the trapped in the debris 2 air and any other fluid residues such as cooling lubricant or the like gradually displaced from the debris 2 and, for example via not shown Can drain channels to the outside of the compression space 1 1.
  • a type of hot isostatic pressing operation may be interposed, during which the compacted compact 2 is kept under constant pressure and temperature for some time, e.g. held for a few seconds.
  • this hot isoatic holding time residual flow processes of the exiting fluid or else restructuring processes can take place within the forming matrix of the compact 2, which further increase the degree of freedom from pores and thus the quality of the compact 2.
  • FIGS. 4a to 4d the basic sequence of this compaction and extrusion process, which was shown in FIGS. 1 to 3 within the extrusion press 1, can be seen again in a cutaway view.
  • the designations of the compression space 11 and the components of the extruder 1 have been omitted.
  • FIG. 4 a the initial state of ram 5, uncompacted or precompressed mass 2, covering element 3 and pressing die 6 can be seen (corresponding to the state in FIG. 1).
  • FIG. 4b shows the state after completion of the compression, in which the bulk material 2 has been compressed to a maximum and occupies its smallest volume.
  • FIG. 4c shows the process of hot isostatic pressing, in which the compacted compact 2 is kept below the pressure reached and the predeterminable temperature for the proceeding of remaining restructuring processes.
  • Figure 4d finally the actual extrusion process is shown, in which the cover 3 was removed between the compact 2 and the die 6 and the compact 2 is pushed through to the profile 7 through the opening 8 of the die 6.
  • FIG 6 the basic sequence of the compression and extrusion process according to the present invention is shown in the form of a diagram.
  • the changing density of the aggregate 2, the course of the stamping force of the ram 5 and the path of the press ram 5 are plotted over the time t.
  • Time period a corresponds to the time of increasing seal of the pile 2
  • the density of the heap 2 initially increases sharply, consolidates in the transition from period a to time period b and reached immediately before the end of the period b and thus before the extrusion of the highest value.
  • the stamping force of the ram 5 increases only slightly, since only the remaining cavities within the bulkhead 2 are pressed together, to which only lower forces are required. Subsequently, the punch force increases sharply, is held relatively constant during the period b for forming metallurgical compounds in the heap 2 under high pressure and high temperature and falls because of the relief of the ram 5 for the removal of the cover 3 before the start of the extrusion process from strong.
  • the stamp path first increases linearly and remains constant during period b. In the period c then the ram 5 is driven a little back to remove the cover 3 can. Therefore, the stamping force falls off.
  • the displacement must be such that the fluid constituents are completely displaced from the compact 2 out.
  • the heap 2 starting from a starting area within the cross section of the heap 2, first compressed in the middle and successively set towards the edge region under pressure, so that the fluid constituents directed gradually from more and more areas of the Cross section of the debris 2 are displaced out.
  • the pressure is increased in regions adjacent to the starting region or the respective region of higher pressure, and thus an outflow direction for the fluids in the direction of the edge regions of the cross section of the compression space 1 1 given.
  • amounts of fluid that have been forced out of the starting area for example, accumulate in other cross-sectional areas of the heap 2, but can no longer flow away from there by the pressure conditions.
  • Due to the staggered pressure curve within the cross section of the heap 2 due to the pressure on the debris 2 between the ram 5 and cover 3 is almost a pressure gradient and this pressure gradient following flow direction for the displaced fluid caused.
  • This targeted displacement can naturally be configured differently. Preference is given to a successive displacement of the fluid starting in the middle region of the bulk material 2 towards the edges to the outside.
  • a displacement can be achieved, for example, by a fundamentally conically bulged shape of the hard surface-side end face of the press ram 5, as shown schematically in FIGS. 5a to 5d.
  • a conical shape 9 is formed, which may have a flat central region 10.
  • the structure of a profile according to the invention is shown schematically, in which a stratification of clumps 2 for own schgradgrad striv investigating production of profiles with a layering of different aluminum materials is realized with increasing in one direction strength.
  • the compact 2 is made from a mixture of two aluminum alloys in five compacting stages.
  • the first stage consists of pure EN AW-6060 aluminum turnings, to which a third EN AW-7175 aluminum turnings were mixed for the second stage.
  • increasing proportions of EN AW 7175 chips one-half and two-thirds, respectively) were mixed in.
  • the fifth stage uses pure EN AW-7175 chips. This influences the mechanical properties of the individual zones as follows.
  • FIG. 9 shows another example of a stacking of bundles 2 for the property-graded production of profiles with a layering of different aluminum materials with a range of good formability, a region of high corrosion resistance and a region of high strength.
  • This variant is a composite profile production from several different composite materials. For example, By adding copper chips, it has been shown that a higher thermal conductivity can be achieved. Likewise, by adding alumina particles a higher strength and by incorporating iron particles ferromagnetism could be achieved.
  • FIG. 10 shows a further example of a stacking of bundles for the property-graded production of profiles with a layering of different aluminum materials with a region of high thermal conductivity, a region of high strength and a region with ferromagnetic properties.
  • aluminum alloys with special properties can be brought together in one profile.
  • a 6000 series aluminum alloy may be used because of its good formability, or where the profile encounters a particular corrosive environment, a 3000 series aluminum alloy may be used because of its high corrosion resistance , Likewise, for higher strength, a 7000 series aluminum alloy may be considered for its high strength. It is also conceivable to introduce transition zones between these zones, so that the properties can be changed in a sliding or stepless manner, and thus also a better metallurgical connection between zones is conceivable.
  • FIG. 11 shows in general a further example of a stacking of heaps for the graded production of profiles with a stratification of different alloys of the same base material with a strength profile produced in one direction of increasing strength. Due to the different proportions of the alloys 1 and 2 used, starting from the first stage of a pure alloy material, it is possible to use zones of different compounds. composite materials are provided, which have to the arranged at the other end of the profile stage of the other alloy 2 towards increasing strength values.
  • FIG. 12 shows a typical structure and the resulting deformation behavior of a crash box produced according to the invention from regions of different strength properties in a property-graded profile in the form of a staged plan.
  • Such crash boxes are used for targeted energy reduction within the body of a vehicle in the event of a crash, the crash box should have different strength values along its longitudinal extent in the direction of the crash load.
  • the energy absorption capacity in the post-crash least deformed region III should be greater than in the middle region II and this in turn be greater than in the first deformed region I. If a force F1 is exerted on the crash box during the accident, the area I will first fold together like a pleat and a large force will be released. The areas II and III remain because of their higher strength properties once undeformed.
  • the region II is again pushed together like a fold under the action of the force F2 until the maximum deformability has been exhausted here as well. Subsequently, the region III is deformed in an analogous manner, wherein at a designated maximum load, the deformation of the region III should not be fully exploited. In this case, then the entire initiated by the crash force has been reduced in the crash box.
  • Such a crash box with the described behavior can be produced with the method according to the invention for stratification of heaps of different material properties and subsequent extrusion of this heap in a particularly advantageous manner, since this exactly the material behavior of the crash box described in the crash box of Figure 12 can be produced in an extrusion process.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von porenfreien Profilen aus Trennresten mittels Strangpressen, aufweisend eine Strangpresse (1) mit einer Verdichtungskammer (11) aus einem Pressstempel (5), einer Pressmatrize (6) und einem Rezipienten, in die ein Haufwerk (2) bestehend aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Spänen oder Restmaterialien eingefüllt wird. Hierbei wird zwischen Pressmatrize (6) und Verdichtungskammer (11), die Verdichtungskammer (11) pressmatrizenseitig abdichtend ein Abdeckelement (3) angeordnet, gegen das der Pressstempel (5) das Haufwerk (2) aus Trennresten zu einem Pressling (2) verdichtet und dabei in der Verdichtungskammer (11) und in dem Haufwerk (2) verbleibende fluide Einschlüsse gerichtet, etwa durch einen konisch vorgewölbten Pressstempel radial nach außen, entfernt und abgeführt werden, wonach das Abdeckelement (3) wieder entfernbar und der verdichtete Pressling (2) durch die Pressmatrize (6) als Profilquerschnitt durchdrückbar ist. Das Haufwerk (2) wird ggf. unter Erhitzung von dem Pressstempel (5) zunehmend verdichtet und der Pressling (2) anschließend über einen vorgebbaren Zeitabschnitt unter gleichbleibendem hydrostatischen Druck gehalten, wodurch in dem Haufwerk (2) und/oder Pressling (2) verbliebene fluide Einschlüsse gerichtet und weitgehend vollständig ausgetrieben werden.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von porenfreien Profilen aus Trennresten mittels Strangpressen
Beschreibung ie Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von poren- freier Profilen aus Trennresten mittels Strangpressen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 15 sowie ein Verfahren der Herstellung von eigenschaftsgradierten Profilen aus Trennresten gemäß Anspruch 21 und ein dazu geeignetes geschichtetes Haufwerk gemäß Anspruch 32.
Bei der Herstellung von Werkstücken mittels trennender Herstellverfahren, wie insbesondere mittels spanender Herstellverfahren mit geometrisch bestimmten oder auch mittels geometrisch unbestimmten Schneiden fallen zwangsläufig neben dem eigentlich herzustellenden Werkstück teilweise große Mengen von Spänen oder dgl. Trennresten an. Auch bei Verfahren der Werkstückumformung wie etwa beim Stanzen von Blechen oder dgl. lassen sich Werkstoffreste nicht vermeiden. Derartige Werkstoffreste sind zwar hinsichtlich des hergestellten Werkstückes Abfall, gleichwohl weisen diese Trennreste wie Späne oder dgl. in der Regel noch die gleichen Werkstoffeigenschaften auf, die der bearbeitete Rohling oder das daraus hergestellte Werkstück haben und sind daher auch noch entsprechend wertvoll, wenn sie auch nicht in einer unmittelbar weiterbenutzbaren Form vorliegen. Wenn im weiteren von Trennresten, Spänen oder dgl. die Rede ist, sollen immer Reste aus Verarbeitungsprozessen wie dem Trennen oder sonstigen, nicht urformenden Gestaltsänderungen von Werkstücken gemeint sein.
Derartige Trennreste wie Späne, Schnittabfälle und vieles andere mehr werden üblicherweise mit gleichartigen anderen Werkstoffabfällen möglichst sortenrein gesammelt und einer Wiederverwertung zugeführt. Hierzu werden etwa Späne getrennt nach Werkstoff z.B. in Containern gesammelt und bei Erreichen entsprechender Mengen von Altmetallhändlern weiter verarbeitet. Diese Weiterverarbeitung besteht üblicherweise darin, dass größere Mengen z.B. von Spänen, die aufgrund ihrer Makrogeometrie nur ein lockeres Haufwerk oder auch eine Ansammlung schüttfähiger kleinerer Partikel bilden, entweder in entsprechenden Zerkleinerern in kleinere Partikel zerlegt oder auch in entsprechenden Kompaktierern verdichtet werden, so dass der volumetrische Raumbedarf zur Lagerung und zum Transport der Späne sinkt. Anschließend ist der übliche Weg der Weiterverwendung derartig vorbehandelter Späne und Trennreste, dass diese von den Recyclingunternehmen zu entsprechenden Schmelzunternehmen weiter transportiert und bei hohen Temperaturen eingeschmolzen und dadurch stofflich wiederverwertet werden. Problematisch hieran ist einerseits der hohe Aufwand zur Sammlung, zur Lagerung, zum Transport und zur Vorbehandlung der noch nicht oder nicht ausreichend kompaktierten Trennreste und zum anderen der hohe Energieaufwand zum Einschmelzen für die Wiederverwertung.
Zur Kompaktierung von Metallspänen sind beispielsweise aus der DE 10 2009 040 491 A1 oder der DE 202 10 144 U1 entsprechende Brikettierpressen bekannt, in denen Leichtmetallspäne durch Presstempel verdichtet und in Form von Briketts ausgegeben werden können. Hierdurch verringert sich zwar das zu lagernde und zu transportierende Volumen der Späne beträchtlich, die entstehenden Leichtmetallbriketts weisen aber immer noch einen hohen Anteil von fluiden Medien wie Luft und Kühlschmierstoffresten auf, die in dem Brikett eingeschlossen sind und einer direkten Weiterverarbeitung sehr hinderlich sind. Eine Verwertung der Leichtmetallbriketts erfolgt ausschließlich durch Einschmelzen.
Es ist weiter aus der Pulvermetallurgie bekannt, extra hierfür hergestellte pulverför- mige Metalle oder auch keramische Substanzen unter Hitzeeinwirkung und hohem Druck miteinander zu verbacken, so dass sich eine sehr kompakte Materialmatrix ergibt, deren Eigenschaften abhängig von der Mischung der pulverförmig eingebrachten Bestandteile sowie der Verfahrensführung in weiten Grenzen beeinflusst werden können. Hierbei besteht aber das Ausgangsmaterial, nämlich das oder auch die mehreren Materialpulver aus kleinen, im wesentlichen kugelförmigen Partikeln, die z.B. aus der Schmelze extra für die pulvermetallurgische Weiterverarbeitung erzeugt werden und deren Anordnung zueinander vor der thermischen Druckbehandlung sehr kompakt und mit geringen Lufteinschlüssen ausgestaltet ist. Unter dem Druck und bei der hohen Temperatur verbacken diese Partikel dann miteinander und bilden das sehr gleichmäßige neue Gefüge mit nur geringem Porenanteil.
Aus der US-PS 2 391 752 ist ein Verfahren zur Herstellung von Profilen oder Rohren oder dgl. direkt aus Metallresten wie Spänen bekannt, bei dem vorkom paktierte und thermisch vorbehandelte Presslinge in eine Strangpresseinrichtung eingebracht und darin weiter gepresst und durch Strangpressen in herkömmliche Profilformen überführt werden. Hierbei werden die thermisch vorbehandelten Presslinge in der Strangpresse weiter auf Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur erwärmt und in diesem erwärmten Zustand durch die Matrize gepresst. Die Materialeigenschaften derart hergestellter Profile soll im wesentlichen denjenigen entsprechen, die von aus Schmelzmaterialien hergestellten Profilen stammen.
Es hat sich jedoch heraus gestellt, dass bei der Verarbeitung von Metallresten auf die in der US-PS 2 391 752 angegebenen Weise Probleme dadurch auftreten, dass die hergestellten Profile nach dem Strangpressvorgang Inhomogenitäten und Fehlstellen aufweisen, die eine Verwendung derartiger Profile höchstens für untergeordnete Zwecke bei geringen Belastungen zulassen. So bilden sich aufgrund der Lufteinschlüsse in den Presslingen in den Querschnitten der aus den Presslingen stranggepressten Profile immer wieder Lufteinschlüsse und nicht homogene Materialbereiche, die bei mechanischen Belastungen als schon bei der Herstellung hervorgerufene Sollbruchstellen wirken und damit den Einsatzbereich derartiger Profile stark einschränken. Hierdurch sind zum einen derartige Profile nur minderwertiger und eher willkürlicher Qualität herstellbar, die zudem nur geringe Erträge für das wirtschaftlich recht aufwändige Recycling erbringen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Strangpressverfahren und eine gattungsgemäße Strangpressvorrichtung derart weiter zu entwickeln, dass auch Profile hoher Qualität und Belastbarkeit zuverlässig hergestellt werden können.
Die Erfindung geht aus von einer gattungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von porenfreien Profilen aus Trennresten mittels Strangpressen, aufweisend eine Strangpresse mit einer Verdichtungskammer aus einem Pressstempel, einer Pressmatrize und einem Rezipienten, in die ein Haufwerk bestehend aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Spänen oder Restmaterialien einfüllbar ist. Eine derartige gattungsgemäße Vorrichtung wird dadurch in erfindungsgemäßer Weise weiter entwickelt, dass zwischen Pressmatrize und Verdichtungskammer, die Verdichtungskammer pressmatrizenseitig abdichtend ein Abdeckelement anordenbar ist, gegen das der Pressstempel das Haufwerk aus Trennresten zu einem Pressling verdichtet und dabei in der Verdichtungskammer und in dem Haufwerk verbleibende fluide Einschlüsse gerichtet entfernt, wonach das Abdeckelement wieder entfernbar und der verdichtete Pressling durch die Pressmatrize als Profilquerschnitt durchdrückbar ist. Durch die Anordnung des Abdeckelementes, durch das zumindest die geöffneten Querschnitte der Matrize gegenüber dem Austritt des zu verpressenden Presslings abgedichtet werden, kann das Haufwerk bzw. der sich daraus bildende Pressling in wesentlich höherem Maße verdichtet werden, als dies bei dem Verfahren gemäß der US-PS 2 391 752 möglich war. Die viel stärkere Verdichtung kann dazu genutzt werden, die Einschlüsse fluider Medien, wie insbesondere die Einschlüsse von Luft in dem Haufwerk bzw. dem Pressling gezielt auszutreiben und dafür zu sorgen, dass sich schon vor dem eigentlichen Strangpressvorgang keine fluiden Medien wie insbesondere Luft mehr in dem Haufwerk oder besser gesagt in dem stark komprimierten Pressling befinden. Hierzu wird etwa durch die Formgebung von Stempel und/oder Abdeckelement dafür gesorgt, dass der Strom des durch den zunehmenden Druck ausgetriebenen fluiden Mediums wie etwa Luft gerichtet aus dem Inneren des Presslings heraus gedrückt wird und nicht etwa in Poren oder Kavitäten des Presslings verbleibt und die schon geschilderten negativen Auswirkungen auf das stranggepresste Profil ausüben können. Idealerweise kann das Austreiben des fluiden Mediums radial aus dem Inneren des Haufwerks bzw. Presslings nach außen erfolgen, so dass das Austreiben zuerst im Inneren des Presslings beginnt und dann immer weiter nach außen fortschreitet. Ist der Pressling so über einen gewissen Zeitraum in der Verdichtungskammer zwischen Presstempel und Abdeckelement verpresst worden, wird dann der Druck kurzzeitig entlastet und das Abdeckelement zwischen Verdichtungskammer und Pressmatrize herausbewegt. Unmittelbar anschließend kann dann der so erzeugte Pressling in herkömmlicher Weise durch die Pressmatrize durchgedrückt werden und bildet aufgrund des porenfreien Ausgangszustands vor dem Strangpressen nun auch fehlstellenfreie Profile aus. Damit kann die Qualität der herstellbaren Strangpressprofile wesentlich gesteigert werden, wozu bis auf die Ergänzung der Strangpresse um das Abdeckelement und die hierfür benötigten Bewegungseinrichtungen keine weiteren Modifikationen der Strangpresse erforderlich sind. Zudem kann die Verdichtung und das Strangpressen unmittelbar aufeinander folgend in der gleichen Strangpresse erfolgen, wodurch zusätzliche Handhabungsvorgänge des Presslings vermieden werden und zudem die Prozesswärme der Verdichtung unmittelbar auch für die Temperierung des Presslings für das Strangpressen verwendet werden kann. Damit ist das erfindungsgemäß modifizierte Strangpressen von Trennresten unmittelbar zu hochwertigen Profilen besonders wirtschaftlich und auch einfach gerätetechnisch umsetzbar.
In einer denkbaren Ausgestaltung kann das Abdeckelement im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und zwischen Verdichtungskammer und Pressmatrize einbringbar, vorzugsweise einschwenkbar oder einschiebbar sein. Durch ein derartig scheibenförmig ausgebildetes Abdeckelement, das bei der Verdichtung des Haufwerks zum porenfreien Pressling etwa seitlich in den Arbeitsraum der Strangpresse zwischen Verdichtungskammer und Pressmatrize eingeschwenkt oder eingeschoben wird, muss die Strangpresse nur geringfügig modifiziert werden. Das Abdeckelement kann sich gegenüber der aufgrund des Drucks des Pressstempels auf das Haufwerk oder den Pressling ausgeübten Kraft an der Pressmatrize abstützen und muss daher nur so dimensioniert werden, dass die Pressdrücke sicher in die Pressmatrize eingeleitet werden können.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Pressstempel in seinem pressmatrizensei- tigen Stirnbereich eine Formgebung aufweist, durch die beim Verdichten eine lokal unterschiedliche Druckverteilung in dem Haufwerk einstellbar ist. Eine solche ungleichmäßige Druckverteilung, die von der sonst üblichen planen Ausgestaltung der Stirnseite des Pressstempels abweicht, kann dazu genutzt werden, die fluiden Einschlüsse in dem Haufwerk bzw. dem Pressling, wie insbesondere die eingeschlossene Luft gerichtet aus dem Haufwerk bzw. dem Pressling heraus zu treiben. In den Bereichen des Querschnitts, in denen der Druck aufgrund der Formgebung der Stirnseite des Pressstempels in dem Haufwerk bzw. dem Pressling als erstes zunimmt, wird z.B. die Luft von diesem Bereich weg heraus gepresst, wohingegen in benachbarten Querschnittsbereichen noch kein oder noch kein so hoher Druck durch den Pressstempel aufgebaut wird. Daher kann die Luft weitgehend ungehindert in diese noch nicht so hoch druckbeaufschlagten Bereiche strömen. Erfolgt die Gestaltung der Stirnfläche des Pressstempels derart, dass z.B. ausgehend vom Innenbereich des Haufwerks wie etwa im Bereich der Längsachse der Verdichtungskammer und damit des Haufwerks zuerst höhere Drücke in dem Haufwerk entstehen und sich die Druckzone anschließend sukzessive immer weiter radial nach außen vergrößert, so wird eine gerichtete Abstromung und damit ein gerichtetes Austreiben der Luft aus dem Haufwerk bzw. dem Pressling erzielt, wodurch das fluide Medium wie etwa die Luft nahezu rückstandsfrei entfernt werden kann und damit ein weitestgehend porenfreier Pressling erzeugt wird, der dann nach dem Strangpressen auch weitgehend porenfreie Profilquerschnitte herstellbar macht.
Hierzu kann in besonders vorteilhafter Ausgestaltung der pressmatrizenseitige Stirnbereich des Pressstempels im Bereich seiner Symmetrieachse in Richtung auf die Pressmatrize vorgewölbt, vorzugsweise zumindest abschnittsweise konisch oder ballig oder dgl. ausgebildet werden. Der erste Kontaktpunkt oder der erste Kontaktbereich des Pressstempels mit dem Haufwerk bzw. dem Pressling liegt dann im Bereich der Symmetrieachse des Pressstempels und bei etwa konischer Ausgestaltung der Stirnfläche des Pressstempels erweitert sich im Laufe des Verdichtungsvorgangs diese Zone hohen Drucks immer weiter radial nach außen, bis der ganze Querschnitt des Haufwerks bzw. des Presslings gleichmäßig dem hohen Druck unterworfen ist.
In einer anderen Ausgestaltung ist es aber auch denkbar, dass die Gestaltung der Stirnfläche eine nicht-symmetrische oder ungleichförmige Druckzone hervorruft, etwa indem der pressmatrizenseitige Stirnbereich des Pressstempels derart gestaltet ist, dass in einem Teilbereich des Querschnitts der Verdichtungskammer und damit des Haufwerks zuerst höhere Drücke in dem Haufwerk entstehen, wonach dieser Bereich höherer Drücke unter Einstellung einer Austreibrichtung für die in dem Haufwerk verbliebenen fluiden Einschlüsse sukzessive fortschreitend den ganzen Querschnitt des Presslings erfasst. So könnte etwa der erste Kontakt zwischen Pressstempel und Haufwerk bzw. Pressling einseitig an einem Rand des Pressstempels erfolgen und sich sukzessive quer über den ganzen Querschnitt des Pressstempels bis hin zum anderen Rand der Querschnittsfläche des Pressstempels fortpflanzen. Dies wäre etwa durch eine über den ganzen Querschnitt des Pressstempels schräg ausgebildete Stirnflächengestaltung erzielbar und würde zu einer einseitigen Austreibrichtung für das fluide Medium führen. Es versteht sich von selbst, dass viele weitere Stirnflächengestaltung des Pressstempels denkbar sind.
In weiterer Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass nicht nur der Pressstempel, sondern auch das im wesentlichen scheibenförmige Abdeckelement auf seiner dem Pressstempel zugewandten Stirnfläche eine derartige Formgebung aufweist, dass in einem Teilbereich des Querschnitts der Verdichtungskammer, vorzugsweise im Bereich seiner Symmetrieachse, und damit des Haufwerks zuerst höhere Drücke in dem Haufwerk entstehen. So könnte das Abdeckelement z.B. bei einem symmetrisch konisch ausgebildeten Pressstempel eine umgekehrt konische Ausgestaltung seiner dem Pressstempel zugewandten Stirnfläche aufweisen, wodurch wiederum die Druckverhältnisse in dem Haufwerk bzw. Pressling beeinflusst und das Austreiben des fluiden Mediums wie etwa der Luft weiter verbessert werden kann. Ähnlich wie bei den vorstehend geschilderten Möglichkeiten zur Gestaltung der Stirnfläche des Pressstempels können auch bei der Gestaltung der Stirnfläche des Abdeckelementes entsprechende Variationen vorgenommen werden, die auf die jeweils vorliegende Gestaltung der Stirnfläche des Pressstempels abgestimmt werden sollten.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn eine Erhitzungseinrichtung vorgesehen ist, mit der das vorverdichtete Haufwerk erhitzt und unter Einwirkung des Pressstempels, vorzugsweise isostatisch zu dem Pressling verpresst werden kann. Die Verdichtung des Haufwerks hin zu dem porenfreien Pressling lässt sich wesentlich verbessern, wenn dieses Verdichten unter Einwirkung thermischer Energie erfolgt, wodurch zum einen die Verformbarkeit der Trennreste verbessert wird und zum anderen Verschwei- ßungsvorgänge der das Haufwerk bildenden Trennreste vereinfacht werden. Auch werden metallurgische sowie chemisch-physikalische Vorgänge innerhalb des Haufwerks bzw. des Pressling schneller und einfacher ablaufen, so z.B. Strömungsvorgänge des fluiden Mediums. Zudem erfolgt das herkömmliche Strangpressen ohnehin bei erhöhten Temperaturen, so dass die Vortemperierung beim Verpressen des Haufwerks bzw. Presslings das nachfolgende Strangpressen erleichtert. Ist der Pressling nach dem Kompaktieren des Haufwerks unter maximalen Druck gesetzt, verbessert ein Halten des Presslings in diesem Zustand hohen Drucks bei der erforderlichen Presstemperatur über einen vorgebbaren Zeitraum noch ablaufende Struk- turierungsvorgänge der Matrix des Presslings wie etwa Strömungsvorgänge des flui- den Mediums oder Verschweißungsvorgänge. Damit kann ein derartiges Halten des Presslings in diesem Zustand hohen Drucks bei der erforderlichen Presstemperatur vor dem eigentlichen Strangpressen, wie dies ähnlich beim heißisotatischen Pressen erfolgt, die Qualität der Matrix des Presslings und damit des späteren Strangpressprofils wesentlich verbessern. Das Halten des Presslings in diesem Zustand über einige Sekunden kann hierzu durchaus schon ausreichend sein.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn im Bereich der Verdichtungskammer in Flussrichtung der gerichtet ausgetriebenen fluiden Einschlüsse in dem Haufwerk und/oder dem Pressling Öffnungen oder Kanäle oder dgl. angeordnet sind, durch die die ausgetriebenen fluiden Einschlüsse aus der Verdichtungskammer austreten können. Hierdurch wird gewährleistet, dass die ausgetriebenen Fluide wie insbesondere die ausgetriebene Luft sich tatsächlich vollständig aus dem Pressling heraustreiben lassen und auch oberflächennah an dem Pressling nicht Kavitäten innerhalb der Verdichtungskammer bilden, in denen sich die Luft dann sammelt und beim folgenden Strangpressvorgang wieder in den Querschnitt der Profile hinein gedrückt werden kann. Es reicht hierfür z.B. schon aus, durch die unvermeidlichen Ringspalte zwischen Pressstempel und Rezipient einen solchen Abfluss von Luft zu gewährleisten. In weiterer Ausgestaltung ist es aber auch denkbar, dass im Bereich der Verdichtungskammer ein gegenüber dem Umgebungsdruck geringerer Druck einstellbar ist, durch den fluide Einschlüsse in dem Haufwerk und/oder dem Pressling während des Pressvorgangs entfernbar sind. Ein solcher Unterdruck erleichtert die Abströmung des aus dem Haufwerk bzw. dem Pressling ausgetriebenen Fluids zusätzlich.
Konstruktiv am einfachsten umzusetzen ist das erfindungsgemäß arbeitende Abdeckelement dann, wenn die an herkömmlichen Strangpressen häufig vorhandene Abschereinrichtung der Strangpresse zum Abtrennen von Pressresten ein zusätzliches Abdeckelement aufweist und/oder als Abdeckelement ausgebildet ist und dieses Abdeckelement in den Bereich zwischen Verdichtungskammer und Pressmatrize bewegbar ist. So kann etwa die messerartig arbeitende Abschereinrichtung der Strangpresse, die zwischen Verdichtungskammer und Pressmatrize eingefahren wird, leicht konstruktiv modifiziert auch als Abdeckelement für die Verdichtung des Haufwerks bzw. des Presslings genutzt werden. Hierbei kann ein derartiges Abdeck- element mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch zwischen Verdichtungskammer und Pressmatrize bewegbar angeordnet werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von porenfreien Profilen aus Trennresten mittels Strangpressen, wobei in einer Strangpresse in eine Verdichtungskammer aus einem Pressstempel, einer Pressmatrize und einem Rezipienten ein Haufwerk bestehend aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Spänen oder Restmaterialien eingefüllt wird. Ein derartiges gattungsgemäßes Verfahren kann dadurch in erfindungsgemäßer Weise weiter entwickelt werden, indem das Haufwerk aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren in der Verdichtungskammer zwischen Pressmatrize und einem die Verdichtungskammer pressmat- rizenseitig abdichtenden Abdeckelement unter Erhitzung von dem Pressstempel zunehmend zu einem Pressling verdichtet und der Pressling anschließend über einen vorgebbaren Zeitabschnitt unter gleichbleibendem hydrostatischen Druck gehalten wird, wodurch in dem Haufwerk und/oder Pressling verbliebene fluide Einschlüsse gerichtet und weitgehend vollständig ausgetrieben werden, und unmittelbar anschließend das Abdeckelement entfernt und der Pressling durch die Pressmatrize zu einem Strangpressprofil durchgedrückt wird. Durch die zunehmende und räumlich gerichtet ablaufende Verdichtung des Haufwerks bzw. Presslings wird ein sicheres Austreiben von fluiden Einschlüssen in dem Haufwerk bzw. dem Pressling gewährleistet, so dass sich schon nach dem derart aufgeführten Verdichten ein weitgehend porenfreier Pressling ausbildet, der dann unmittelbar nachfolgend und in der gleichen Strangpresse und in einem einheitlichen Arbeitsablauf zu hochwertigen Profilen stranggepresst werden kann. Das Halten des auf dem höchsten Druck belasteten Presslings unter einer entsprechenden Verdichtungstemperatur erleichtert die Um- formungs- und Strömungsvorgänge innerhalb des Presslings und führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Homogenität des Materials des Presslings, insbesondere zu einer hohen Porenfreiheit. Damit lassen sich auch porenfreie und damit fehlerfreie, hoch belastbare Profile direkt aus entsprechenden Trennresten herstellen, ohne dass die Trennreste wie heutzutage üblich hierfür eingeschmolzen werden müss- ten. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders wirtschaftlich und es lassen sich direkt aus Trennresten Profile herstellen, deren Eigenschaften denjenigen von aus frisch urgeformten Presslingen hergestellten Profilen in keiner Weise nachstehen.
Von Vorteil ist es, wenn das Haufwerk bestehend aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Spänen oder Restmaterialien in vorkompaktierter Form mit begrenztem Verdichtungsgrad der Verdichtungskammer der Strangpresse zugeführt wird. So kann z.B. ein Teil der Komprimierung des Materials des Haufwerks in entsprechenden Kompaktierungseinrichtungen wie etwa bekannten Brikettierpressen oder dgl. erfolgen und dadurch auch ohne thermische Beeinflussung unmittelbar und komfortabel in die Strangpresse einbringbare Vormaterialien erzeugt werden. In der erfindungsgemäß betriebenen Strangpresse wird dann unter thermischem Einfluss das Verpressen des vorkompaktierten Haufwerks hin zu dem porenfreien Pressling vor dem eigentlichen Strangpressen ausgeführt.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die in dem Haufwerk verbliebenen fluiden Einschlüsse durch die Formgebung von Presstempel und/oder Abdeckelement gerichtet, vorzugsweise radial nach außen, aus dem Haufwerk und/oder dem Pressling ausgetrieben und aus der Verdichtungskammer entfernt werden. Das Verbleiben von Poren in dem Pressling und damit dem stranggepressten Profil hervorrufenden Flu- idresten wie etwa Lufteinschlüssen wird dadurch wie schon vorstehend beschrieben weitestgehend verhindert und es ergibt sich trotz des sehr heterogenen Ausgangsmaterials Trennrest bzw. Spänehaufwerk eine besonders homogene Matrix des strangzupressenden Presslings.
Eine weitere Vereinfachung und Verbesserung lässt sich dadurch erreichen, dass der Pressling beim Verdichten und Austreiben der fluiden Einschlüsse unter Wärmezufuhr verdichtet, vorzugsweise ähnlich wie beim heißisostatischen Pressen über einen Haltezeitraum bei gleichbleibender Temperierung, vorzugsweise bei der notwendigen Temperatur für das Strangpressen gepresst wird. In diesem Haltezeitraum können ähnlich wie beim heißisostatischen Pressen Strömungsvorgänge etwa des austretenden Fluids oder auch Strukturierungsvorgänge innerhalb des Presslings vollständig und ungestört von sich ändernden Druckverhältnissen ablaufen, wodurch die Qualität des Presslings und damit auch die Qualität der aus dem Pressling stranggepressten Profile wesentlich verbessert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren der Herstellung von eigenschaftsgra- dierten Profilen aus Trennresten mittels Strangpressen gemäß Anspruch 21 , wobei in einer Strangpresse in eine Verdichtungskammer aus einem Pressstempel, einer Pressmatrize und einem Rezipienten ein Haufwerk bestehend aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Spänen oder Restmaterialien eingefüllt wird. Ein derartiges Verfahren wird dadurch erfindungsgemäß weiter gebildet, dass das Haufwerk aus einer Anordnung von einzelnen, in der späteren Fließrichtung in der Pressmatrize aufeinander folgenden Schichten aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Spänen oder Restmaterialien gebildet wird, wobei die das Haufwerk jeder Schicht bildenden Trennreste oder dgl. innerhalb jeder Schicht Materialeigenschaften aufweisen, die sich von den Materialeigenschaften der das Haufwerk angrenzender Schichten bildenden Trennreste oder dgl. unterscheiden, und das derart geschichtete Haufwerk mit dem Verfahren gemäß Anspruch 15 verarbeitet wird. Die erfindungemäße Schichtung von einzelnen Schichten aus Trennresten oder dgl. unterschiedlicher Materialeigenschaften erlaubt es, beim späteren Strangpressen der einzelnen Schichten jeweils Bereiche innerhalb der hergestellten Profile herzustellen, die in Pressrichtung aufeinander folgen und ebenfalls entsprechend unterschiedliche Werkstoffeigenschaften aufweisen. Die vorteilhaften Eigenschaften verschiedener Werkstoffe unterschiedlicher Materialeigenschaften können in einem Profil verbunden werden, indem diese Schichten nacheinander verpresst werden und damit auch in Pressrichtung hintereinander in dem erzeugten Profil angeordnet werden.. Mit diesen innovativen Verfahren können sowohl die mechanischen Eigenschaften als auch die Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit, magnetische Eigenschaften usw. uneingeschränkt eingestellt werden. Die Beschaffenheit und die Verteilung dieser Bereiche innerhalb des erzeugten Profils ermöglicht es, die stranggepressten Profile den verschiedensten technischen Anforderungen anzupassen, indem nicht nur die mechanischen Eigenschaften, sondern auch andere Eigenschaften wie z.B. Korrosionsbeständigkeit, thermische Ausdehnung, Leitfähigkeit, Verschweißbarkeit oder auch die magnetischen Eigenschaften usw. über die Länge des Profils geändert werden können. Die mit diesem Verfahren stranggepressten Profile zeichnen sich gegenüber der herkömmlichen Verbundwerkstoffherstellung durch eine bessere metallurgische Verbindung aus. Die Übergänge zwischen den Zonen sind nämlich länger und genau definierbar. Es ist auch vorstellbar, dass durch kontinuerlich steigendes Beimengen andere Trennreste eine lineare Änderung der Eigenschaften gewährleistet werden kann. Die Trennreste können, z.B. aus Aluminium, Magnesium, Kupfer, Titan oder deren Legierungen sein. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz derart hergestellter Profile etwa für Crashboxen im Fahrzeugbau, die Bereiche unterschiedlicher Verformungswiderstände in Längsrichtung der Crashbelastung hintereinander aufweisen sollen und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden können.
In einer ersten Ausgestaltung ist es z.B. denkbar, dass die das Haufwerk jeder Schicht bildenden Trennreste im wesentlichen in sich homogene Materialeigenschaften aufweisen. Dann bilden sich auch in dem späteren stranggepressten Profil in Strangpressrichtung hintereinander folgende Bereiche mit homogenen Materialeigenschaften aus, deren Längserstreckung sich dabei von der jeweiligen Schichtdicke des zugehörigen Haufwerks einstellen lässt.
In einer anderen Ausgestaltung ist es aber auch denkbar, dass die das Haufwerk jeder Schicht bildenden Trennreste sich entlang der späteren Pressrichtung ändernde, vorzugsweise kontinuierlich ändernde Materialeigenschaften aufweisen. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass bei der Herstellung der Schichten die das Haufwerk bildenden Trennreste oder dgl. in Richtung der späteren Pressrichtung immer wieder leicht geänderte Zusammensetzung aufweisen, z.B. indem man das Mischungsverhältnis der das Haufwerk bildenden Trennreste aus unterschiedlichen Materialien immer wieder leicht ändert. Hierdurch lässt sich ein gleitender Übergang zwischen den Materialeigenschaften der aus dem dergestalt gebildeten Haufwerk stranggepressten Profile erzeugen, Auch ist es denkbar, durch Schichtung jeweils einzelner dünner Schichten aus Trennresten jeweils homogener Zusammensetzung und Mischung aus unterschiedlichen Materialien quasi eine inkrementelle Veränderung der Materialeigenschaften des daraus hergestellten Profils zu erreichen.
Hinsichtlich des späteren Einsatzes der aus derartigen Haufwerken erfindungsgemäß hergestellter eigenschaftsgradierter Profile ist es denkbar, die Schichten der Haufwerke aus unterschiedlichen Materialien zusammen zu setzen, die sich hinsichtlich mechanischer und/oder elektrischer und/oder thermischer Eigenschaften und/oder anderer, die technische Nutzung beeinflussender Eigenschaften voneinander unterscheiden. Hierbei kommen alle technisch nutzbaren Eigenschaften der späteren Profile in Frage, wie z.B. Korrosionsbeständigkeit, thermische Ausdehnung, Leitfähigkeit, Verschweißbarkeit oder auch die magnetischen Eigenschaften usw. über die Länge des Profils, die durch entsprechende Zusammensetzung und Schichtung der Schichten des Haufwerks beeinflusst werden können.
Denkbar ist es z.B., dass die Schichtung aus einzelnen Schichten von unterschiedlichen Legierungen des gleichen Grundmaterials gebildet wird. So könnte z.B. ein Profil insgesamt aus einem Aluminiummaterial bestehen, in dem durch die erfindungsgemäße Schichtung verschiedene Legierungen mit sich unterscheidender mechanischer Festigkeit verarbeitet wurden.
Es ist aber auch denkbar, dass die Schichtung aus einzelnen in sich homogenen Schichten von unterschiedlichen Materialien gebildet wird. So können z.B. in Abschnitten eines derart hergestellten Profils, die besonders einer Korrosion unterliegen, besonders korrosionsfeste Materialien verarbeitet werden, wohingegen in anderen Bereiches des Profils andere Materialien ganz anderer Eigenschaften benutzt werden können.
Auch ist es denkbar, nicht nur in sich homogene Schichten zu bilden, sondern die Schichtung aus einzelnen Schichten von unterschiedlichen Materialien zu bilden, wobei jede Schicht sich entlang der späteren Pressrichtung ändernde, vorzugsweise kontinuierlich ändernde. Materialeigenschaften aufweist. Dies kann besonders einfach dann erreicht werden, wenn i einer Schicht zwei verschiedene Materialien miteinander gemischt werden und die Zusammensetzung der jeweils verwendeten Mischung sich z.B. kontinuierlich innerhalb der Schicht ändert.
Von Bedeutung insbesondere für die Mischung unterschiedlicher Materialien innerhalb der Schichten ist es, dass die Schichten der das Haufwerk bildenden Trennreste trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Späne oder Restmaterialien in jeder Schicht im wesentlichen gleiche Partikelgrößen aufweisen, da man nur dann eine ungewollte Entmischung der einzelnen Trennreste und damit ungewollte Materialeigenschaften der Schicht sicher verhindern kann. Besonders einfach und wirtschaftlich lässt sich die Schichtung der einzelnen Schichten aus Haufwerken herstellen, wenn die Schichtung vorab außerhalb der Presseinrichtung als geschichtete Anordnung hergestellt wird. Hierdurch können mit entsprechenden Vorrichtungen und Mischeinrichtungen z.B. in einer den Abmessungen der späteren Pressmatrizen entsprechenden Form die Schichten des Haufwerks nacheinander gebildet werden. Denkbar ist es insbesondere, dass die Schichtung der einzelnen Schichten aus Haufwerken als vorkompaktierter geschichteter Rohling in die Pressmatrize eingebracht wird, indem extern wie beschrieben das vorgeschichtete Haufwerk vorgepresst und damit die Trennreste miteinander verhakt und dadurch mechanisch stabilisiert werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Haufwerk gemäß Anspruch 32 zur Herstellung von eigenschaftsgradierten Profilen aus Trennresten mittels Strangpressen gemäß dem Verfahren nach Anspruch 21 , bei dem das Haufwerk eine Anordnung von einzelnen, in der späteren Fließrichtung in der Pressmatrize aufeinander folgenden Schichten aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Spänen oder Restmaterialien bildet, wobei die das Haufwerk jeder Schicht bildenden Trennreste oder dgl. innerhalb jeder Schicht Materialeigenschaften aufweisen, die sich von den Materialeigenschaften der das Haufwerk angrenzender Schichten bildenden Trennreste oder dgl. unterscheiden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt die Zeichnung.
Es zeigen:
Figur 1 eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Strangpresse vor Beginn des Verdichtungsvorgangs eines Haufwerks bzw. Presslings,
Figur 2 die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur
1 während des Verdichtungsvorgangs eines Haufwerks bzw. Presslings, die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 1 beim Strangpresse des aus dem Pressling herzustellenden Strangpressprofils, schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer Strangpresse mit dem Verdichten bis zum Strangpressen des aus dem Pressling herzustellenden Strangpressprofils, schematische Darstellung der Isobaren der Verteilung des verbliebenen Fluids zwischen Presstempel und Abdeckelement in dem Haufwerk bzw. dem Pressling während des zunehmenden Verdich- tens des Haufwerks bis zum Pressling mit einem konifizierten Pressstempel, grundsätzlicher Ablauf des Verdichtungs- und Strangpressvorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung in Form eines Diagramms mit Auftragung von Dichte des Materials des Haufwerks bzw. des Press- lings, Kraft des Pressstempels und Weg des Pressstempels über der Zeit, eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer konifizierten Ausgestaltung von Stirnfläche des Pressstempels und des Abdeckelementes, ein erstes Beispiel einer Schichtung von Haufwerken zur eigen- schaftsgradierten Herstellung von Profilen mit einer Schichtung unterschiedlicher Aluminiumwerkstoffe mit in einer Richtung zunehmender Festigkeit, ein anderes Beispiel einer Schichtung von Haufwerken zur eigen- schaftsgradierten Herstellung von Profilen mit einer Schichtung unterschiedlicher Aluminiumwerkstoffe mit einem Bereich guter Um- formbarkeit, einem Bereich hoher Korrosionsbeständigkeit und einem Bereich hoher Festigkeit, Figur 10 - ein weiteres Beispiel einer Schichtung von Haufwerken zur eigen- schaftsgradierten Herstellung von Profilen mit einer Schichtung unterschiedlicher Aluminiumwerkstoffe mit einem Bereich hoher Wärmeleitfähigkeit, einem Bereich hoher Festigkeit und einem Bereich mit ferromagnetischen Eigenschaften,
Figur 11 - ein weiteres Beispiel einer Schichtung von Haufwerken zur eigen- schaftsgradierten Herstellung von Profilen mit einer Schichtung unterschiedlicher Werkstoffe mit in einer Richtung zunehmender Festigkeit,
Figur 12 - typischer Aufbau und Verformungsverhalten einer erfindungsgemäß hergestellten Crashbox aus Bereichen unterschiedlicher Festigkeitseigenschaften in einem eigenschaftsgradierten Profil in Form eines Stadienplans.
In der Figur 1 ist in schematischer Darstellung eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben, bei der eine an sich bekannte und daher hier nur insoweit näher beschriebene Strangpresse 1 verwendet wird, wie dies für die Besonderheiten der Vorrichtung und des mit der Vorrichtung durchgeführten Verfahrens von Belang ist. Derartige Strangpressen 1 sind handelsüblich und dem Fachmann daher in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannt.
Eine solche handelsübliche Strangpresse 1 weist einen in Pressrichtung 4 linear verstellbaren Pressstempel 5 oder einen Pressstempel mit einer separaten Pressscheibe 5 auf, der einen normalerweise blockartigen Presslings 2 in Richtung auf die Pressmatrize 6 hin unter Druck setzt. Der Pressling 2 wird üblicherweise vor dem Strangpressvorgang und außerhalb der Strangpresse 1 oder auch durch nicht weiter dargestellte Erhitzungseinrichtungen in der Strangpresse 1 selbst auf eine Presstemperatur gebracht, die von dem Material des zu verarbeitenden Presslings 2 abhängig ist und durch die das Strangpressen des Presslings 2 vereinfacht wird. In der Pressmatrize 6 ist eine Matrizenöffnung 8 vorgesehen, durch die das unter dem Druck des Pressstempels 5 sich verformende Material des Presslings 2 hin austreten kann und dabei die Querschnittsform der Öffnung 8 der Pressmatrize 6 annimmt. Bei der hier vorliegenden Erfindung wird jedoch nicht ein homogener, z.B. urformend durch Gießen oder dgl. Herstell verfahren hergestellter Pressling 2 verwendet, sondern es wird ein Haufwerk 2 aus Abfällen trennender Fertigungsverfahren verwendet, wie z.B. Spänen spanender Fertigungsverfahren oder auch Pressresten umformender Fertigungsverfahren oder auch Mischungen derartiger Trennreste. Derartige Trennreste weisen geometrisch variierende Formen und Abmessungen auf und bilden in der hier verwendeten Form ein mehr oder wenige lockeres Haufwerk 2, in das relativ viel Luft und auch Kühlschmierstoffrückstände oder dgl. flüssige Rückstände eingeschlossen sein können. Es ist auch denkbar und ggf. sogar bevorzugt, dass ein derartiges Haufwerk 2 in einer separaten Einrichtung in gewissem Maße vorverdichtet und in Abmessungen gepresst wird, die eine einfache Befüllung des Verdichtungsraums 1 1 der Strangpresse 1 mit dem Haufwerk 2 ermöglicht. Hierzu wird aber nur ein Teil des Volumens des Haufwerks 2 verdichtet, so dass weiterhin ein relativ hoher Anteil des Volumens des Haufwerks 2 durch Luft ausgefüllt sein wird. Zur Senkung des Anteils der Kühlschmierstoffrückstände ist es auch denkbar, das Haufwerk 2 aus Abfällen trennender Fertigungsverfahren z.B. chemisch zu reinigen und zu trocknen.
Würde man nun dieses relativ wenig verdichtete Haufwerk 2 unmittelbar durch die Matrizenöffnung 8 der Pressmatrize 6 hindurch pressen, wie dies im Stand der Technik angegeben wurde, so bilden sich in dem so erzeugten Profil 7 viele Lufteinschlüsse und Fehlstellen aus, die die Qualität des Profils 7 stark mindern und dies nur für minderwertige Einsatzfälle geeignet machen.
Es wird daher in erfindungsgemäßer Weise vor dem eigentlichen Strangpressvorgang des späteren Profils 7 ein Verdichtungsvorgang des Haufwerks 2 durchgeführt, durch den die Luft- und eventuelle Fluidreste in dem Haufwerk 2 aus diesem weitestgehend entfernt werden und sich dadurch ein porenfreier Pressling 2 ausbildet, der sich dann auch zu einem porenfreien Profil 7 Strangpressen lässt.
Hierzu wird vor dem eigentlichen Strangpressvorgang und vor dem Befüllen des Verdichtungsraums 1 1 mit dem Haufwerk 2 (siehe Figur 1 ) ein vorzugsweise scheibenförmiges Abdeckelement 3 so vor der Öffnung 8 der Pressmatrize 6 angeordnet, dass die Öffnung 8 und besser noch der ganze Querschnitt des Verdichtungsraums 1 1 vor der Pressmatrize 6 von dem Abdeckelement 3 ausgefüllt wird. Somit kann trotz des später auf das Haufwerk 2 ausgeübten Drucks des Pressstempels 5 kein Material des Haufwerks 2 durch die Öffnung 8 austreten und es bildet sich ein abgeschlossener Raum für die Verdichtung des Haufwerks 2.
Das Einbringen des Abdeckelementes 3 kann im einfachsten Falle von Hand durch eine entsprechende seitliche, hier nicht weiter dargestellte Öffnung im Bereich des Verdichtungsraums 1 1 erfolgen, die nach dem Einbringen des Abdeckelementes 3 wieder verschlossen wird. Bei automatischem Betrieb der Strangpresse 1 könnte auch eine entsprechende, hier nicht weiter dargestellte Bewegungseinrichtung für das Abdeckelement 3 vorgesehen werden, durch die das Abdeckelement 3 seitlich eingeschoben oder eingeschwenkt werden kann. Auch ist es denkbar, die an manchen Strangpressen 1 vorgesehene Abschereinrichtung für Pressreste, die ebenfalls seitlich zwischen Pressmatrize 6 und Verdichtungsraum 1 1 einfährt und die verbleibenden Pressreste scherend entfernt, so zu modifizieren, dass diese Abschereinrichtung ein entsprechendes Abdeckelement 3 oder dessen Funktion aufweist und die vorstehend beschriebene Abdeckungsfunktion der Pressmatrize 6 übernimmt.
Ist das Abdeckelement 3 in der beschriebenen Weise zwischen Verdichtungsraum 1 1 und Haufwerk 2 angeordnet worden, kann das Haufwerk 2 unter dem zunehmenden Druck des Pressstempels 5 in noch beschriebener Weise verdichtet werden. Hierbei verringert sich das Volumen des Haufwerks 2 zunehmend (Figur 2), wobei in noch beschriebener Weise die in dem Haufwerk 2 eingeschlossene Luft und eventuelle weitere fluide Rückstände wie Kühlschmiermittel oder dgl. nach und nach aus dem Haufwerk 2 verdrängt und z.B. über nicht weiter dargestellte Kanäle nach außerhalb des Verdichtungsraums 1 1 abfließen können. Hierdurch bildet sich bei der stetig zunehmenden Verdichtung des Haufwerks 2 nach und nach ein homogener werdendes Gefüge des Haufwerks 2 aus, bis unter dem höchsten vorgegebenen Druck sich der weitgehend porenfreie Pressling 2 ausbildet, der dann nach Entfernen des Abdeckelementes 3 (Figur 3) in an sich wieder bekannter Weise durch die Öffnung 8 der Pressmatrize 6 austreten und das Profil 7 bilden kann. Dieses Profil 7 ist dann ebenfalls weitestgehend porenfrei und entspricht trotz des sehr inhomogenen und die fluiden Einschlüsse aufweisenden Ausgangsmaterials des Haufwerks 2 na- hezu den Qualitäten, die bei Verwendung homogener z.B. gegossener Ausgangsmaterialien erreicht werden können.
Vor dem eigentlichen Strangpressen des Presslings 2 kann zur weiteren Verbesserung der Qualität des Presslings 2 eine Art heißisoatischer Pressvorgang zwischengeschaltet werden, während dessen der verdichtete Pressling 2 unter konstantem Druck und bei konstanter Temperatur für einige Zeit, z.B. für einige Sekunden gehalten wird. In dieser heißisoatischen Haltezeit können restliche Strömungsvorgänge des austretenden Fluids oder auch Umstrukturierungsvorgänge innerhalb der sich ausbildenden Matrix des Presslings 2 ablaufen, die den Grad der Porenfreiheit und damit die Qualität des Presslings 2 weiter erhöhen.
In den Figuren 4a bis 4d ist der grundsätzliche Ablauf dieses Verdichtungs- und Strangpressvorgangs, der in den Figuren 1 bis 3 innerhalb der Strangpressse 1 dargestellt war, noch einmal in freigeschnittener Darstellung zu erkennen. Die Beran- dungen des Verdichtungsraums 1 1 und der Bauteile der Strangpresse 1 sind hierbei weg gelassen worden.
In der Figur 4a ist der Ausgangszustand von Presstempel 5, unverdichtetem oder vorverdichtetem Haufwerk 2, Abdeckelement 3 und Pressmatrize 6 zu erkennen (entsprechend dem Zustand in Figur 1 ). Figur 4b zeigt den Zustand nach Beendigung des Verdichtens, bei dem das Haufwerk 2 maximal verdichtet wurde und sein kleinstes Volumen einnimmt. In Figur 4c ist der Vorgang des heißisostatischen Pressens zu erkennen, bei dem der verdichtete Pressling 2 unter dem erreichten Druck und der vorgebbaren Temperatur zum Ablaufen restlicher Umstrukturierungsvorgänge gehalten wird. In Figur 4d ist endlich der eigentliche Strangpressvorgang dargestellt, bei dem das Abdeckelement 3 zwischen Pressling 2 und Pressmatrize 6 entfernt wurde und der Pressling 2 zu dem Profil 7 durch die Öffnung 8 der Pressmatrize 6 durchgedrückt wird.
In der Figur 6 ist der grundsätzliche Ablauf des Verdichtungs- und Strangpressvorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung in Form eines Diagramms dargestellt. Hierbei sind die sich verändernde Dichte des Haufwerks 2, der Verlauf der Stempelkraft des Pressstempels 5 und der Wegverlauf des Pressstempels 5 über der Zeit t aufgetragen. Der Zeitabschnitt a entspricht hierbei der Zeit der zunehmenden Ver- dichtung des Haufwerks 2, der Zeitabschnitt b der Zeit des dem heißisostatischen Pressen ähnlichen Pressen des Presslings 2 und der Zeitabschnitt c der Zeit des Vollverdichtens des Presslings 2 bei einem dem heißisostatischen Pressen ähnlichen Pressen vor dem eigentlichen Strangpressen des Profils 7, das in der Figur 6 nicht weiter dargestellt ist. Wie man sieht, steigt die Dichte des Haufwerks 2 zunächst stark an, konsolidiert sich beim Übergang von Zeitabschnitt a zu Zeitabschnitt b und erreicht unmittelbar vor dem Ende des Zeitabschnitts b und damit vor dem Strangpressen den höchsten Wert. Die Stempelkraft des Pressstempels 5 nimmt erst wenig zu, da erst die verbleibenden Hohlräume innerhalb des Haufwerks 2 zusammen gedrückt werden, wozu nur geringere Kräfte erforderlich sind. Anschließend steigt die Stempelkraft stark an, wird während des Zeitabschnitts b zur Ausbildung metallurgischer Verbindungen in dem Haufwerk 2 unter hohem Druck und hoher Temperatur relativ konstant gehalten und fällt wegen der Entlastung des Pressstempels 5 für die Entnahme des Abdeckelementes 3 vor Beginn des Strangpressvorgangs stark ab. Der Stempelweg steigt erst linear an und bleibt während Zeitabschnitt b konstant. Im Zeitabschnitt c wird dann der Pressstempel 5 ein wenig zurück gefahren, um das Abdeckelement 3 entfernen zu können. Deshalb fällt auch die Stempelkraft hierbei ab.
Von besonderer Bedeutung ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Ausbildung der Stirnseite des Pressstempels 5 und/oder der Stirnseite des Abdeckelementes 3, das zu dem zu verdichtenden Haufwerk 2 zeigt. Um ein gerichtetes Verdrängen der fluiden Bestandteile aus dem Haufwerk 2 heraus und damit ein porenfreies Verdichten und Verpressen des Materials des Haufwerks 2 zu ermöglichen, muss die Verdrängung so erfolgen, dass die fluiden Bestandteile vollständig aus dem Pressling 2 heraus verdrängt werden. Hierzu wird in erfindungsgemäßer Weise das Haufwerk 2, ausgehend von einem Startbereich innerhalb des Querschnitts des Haufwerks 2, zuerst in der Mitte verdichtet und sukzessive zum Randbereich hin immer weiter unter Druck gesetzt, so dass die fluiden Bestandteile gerichtet nach und nach aus immer weiteren Bereichen des Querschnitts des Haufwerks 2 heraus verdrängt werden. Bildlich gesprochen wird, ausgehend von dem Startbereich, sukzessive und kontinuierlich verlaufend, in jeweils zu dem Startbereich bzw. dem jeweiligen Bereich höheren Drucks benachbarten Bereichen der Druck erhöht und somit eine Abströmungsrichtung für die Fluide in Richtung der Randbereiche des Querschnittes des Verdichtungsraums 1 1 vorgegeben. Somit wird verhindert, dass sich Fluidmengen, die z.B. aus dem Startbereich heraus gedrängt worden sind, in anderen Querschnittsbereichen des Haufwerks 2 ansammeln, von dort durch die Druckverhältnisse aber nicht mehr abfließen können. Durch den zeitlich gestaffelten Druckverlauf innerhalb des Querschnittes des Haufwerks 2 aufgrund des Drucks auf das Haufwerk 2 zwischen Pressstempel 5 und Abdeckelement 3 wird quasi ein Druckgefälle und eine diesem Druckgefälle folgende Strömungsrichtung für das verdrängte Fluid hervorgerufen.
Dieses gezielte Verdrängen kann naturgemäß unterschiedlich ausgestaltet werden. Bevorzugt ist dabei eine sukzessive Verdrängung des Fluides beginnend im Mittenbereich des Haufwerks 2 hin zu den Rändern nach außen. Eine derartige Verdrängung lässt sich beispielsweise durch eine grundsätzlich konisch vorgewölbte Formgebung der haufwerksseitigen Stirnfläche des Pressstempels 5 erreichen, wie diese in den Figuren 5a bis 5d schematisch dargestellt ist. Hierbei ist, symmetrisch zur Mittelachse des typischerweise runden Pressstempels 5, eine konische Form 9 ausgebildet, die einen ebenen Mittenbereich 10 aufweisen kann. Wird nun der Pressstempel 5 in Pressrichtung 4 relativ zu dem Abdeckelement 3 bewegt, so bilden sich unter der konisch-ebenen Stirnfläche des Pressstempel 5 Zonen unterschiedlicher Restanteile des Fluids in der Matrix des sich verdichtenden Materials des Haufwerks 2 aus. Diese unterschiedlichen Anteile sind in der Figur 5 durch Isobarenlinien von Zonen gleicher prozentualer Reinheit des Materials des Haufwerks 2 angegeben (95 % bedeutet, dass noch 5 % Restanteil Fluid in der Menge des Materials des Haufwerks 2 in diesem Bereich verblieben ist). Wie man anhand der zunehmenden Kompression (beginnend von Fig. 5a bis zum höchsten Druck in Figur 5d) erkennen kann, entweichen bei der dargestellten konischen Gestaltung der Stirnseite des Pressstempels 5 die Fluidanteile aus dem Bereich der Mittelachse des Presstempels 5 zuerst nach außen und unten, dann immer weiter nach außen bis hin zu einem nahezu vollständig von Fluidresten befreiten Zustand des verdichteten Presslings 2 in Figur 5d.
Es ist selbstverständlich denkbar, andere als eine konische Gestaltung der Stirnfläche des Presstempels 5 vorzusehen, z.B. eine ballig vorgewölbte Form oder auch eine über die ganze Stirnfläche einseitig abgeschrägte Form, bei der die Verdichtung in einem Randbereich beginnt und hin zu dem gegenüberliegenden Randbereich kontinuierlich verläuft.
Auch ist es denkbar, wie in Figur 7 schematisch angedeutet, nicht nur die Stirnfläche des Pressstempels 5 derart vorgewölbt auszubilden, sondern auch die dem Press- ling 2 zugewandte Stirnfläche des Abdeckelementes 3 zu profilieren. In der Figur 7 ist nur beispielhaft angegeben, dass die Stirnfläche des Abdeckelementes 3 gegengleich zu der Stirnfläche des Presstempels 5 konisch profiliert ist und einen konischen Bereich 9' mit einem ebenen Mittenbereich 10' aufweist. Hierdurch werden die Druckverhältnisse in dem sich verdichtenden Haufwerk 2 weiter positiv beein- flusst und das Fluid kann schneller und sicherer nach außerhalb des Presslings 2 verdrängt werden. Hierzu kann die Stirnseite der Pressmatrize 6 entsprechend der Form des Abdeckelementes 3 angepasst werden, damit hier keine Luft zwischen dem Pressling 2 und der Pressmatrize 6 eingeschlossen wird.
In der Figur 8 ist der Aufbau eines erfindungsgemäß hergestellten Profils schematisch angegeben, bei dem eine Schichtung von Haufwerken 2 zur eigen schaftsgradierten Herstellung von Profilen mit einer Schichtung unterschiedlicher Aluminiumwerkstoffe mit in einer Richtung zunehmender Festigkeit realisiert wird. Hierbei wird der Pressling 2 aus einer Mischung von zwei Aluminiumlegierungen in fünf Kompak- tierungsstufen hergestellt Die erste Stufe besteht aus reinen EN AW-6060 Aluminiumspänen, denen für die zweite Stufe ein Drittel EN AW-7175 Aluminiumspäne eingemischt wurde. Für die dritte und vierte Stufe wurden steigende Anteile von EN AW-7175-Spänen (eine Hälfte bzw. zwei Drittel) eingemischt. In der fünften Stufe werden reine EN AW-7175-Späne genutzt. Hierdurch werden die mechanischen Eigenschaften der einzelnen Zonen wie folgt beeinflusst. Die Entwicklung der Festigkeitseigenschaften in Abhängigkeit von dem Mischungsverhältnis der Legierungen EN AW-6060 und EN AW-7175 ist seitlich zu den einzelnen Zusammensetzungen der Stufen angegeben und zahlenmäßig definiert. Man erkennt deutlich die Zunahme der Zugfestigkeit mit steigendem AW-7175-Anteil. Die Zugfestigkeitswerte sind dabei in Abhängigkeit von dem Mischungsverhältnis der Legierungen gegeben. Das erfindungsgemäße Strangpressen eines derart eigenschaftsgradierten Haufwerks 2 führt zu einem Aluminiumprofil mit ebenfalls fünf Zonen. Somit kann die Zugfestigkeit in Zone 1 von 145 MPa hoch bis zu 395 MPa in Zone 5 gezielt gesteigert werden, d.h. eine Zunahme der Zugfestigkeit von circa 270%.
In der Figur 9 ist ein anderes Beispiel einer Schichtung von Haufwerken 2 zur eigen- schaftsgradierten Herstellung von Profilen mit einer Schichtung unterschiedlicher Aluminiumwerkstoffe mit einem Bereich guter Umformbarkeit, einem Bereich hoher Korrosionsbeständigkeit und einem Bereich hoher Festigkeit dargestellt. Bei dieser Variante handelt es sich um eine Verbundprofilherstellung aus mehreren unterschiedlichen Verbundwerkstoffen. Z.B. wurde durch Beimengen von Kupferspänen gezeigt, dass eine höhere Wärmeleitfähigkeit erreicht werden kann. Ebenso konnte durch Beimengen von Aluminiumoxidpartikeln eine höhere Festigkeit sowie durch Beimengen von Eisenpartikeln Ferromagnetismus erzielt werden.
Figur 10 zeigt ein weiteres Beispiel einer Schichtung von Haufwerken zur eigen- schaftsgradierten Herstellung von Profilen mit einer Schichtung unterschiedlicher Aluminiumwerkstoffe mit einem Bereich hoher Wärmeleitfähigkeit, einem Bereich hoher Festigkeit und einem Bereich mit ferromagnetischen Eigenschaften. Mit dieser Variante können Aluminiumlegierungen mit besonderen Eigenschaften in einem Profil zusammen gebracht werden. Z. B. kann für ein Profil, das zusätzlich gebogen und verschweißt werden muss, eine Aluminiumlegierung der 6000-Serie aufgrund ihrer guten Umformbarkeit eingesetzt oder, wo das Profil auf eine besondere korrosive Umgebung trifft, kann eine Aluminiumlegierung der 3000-Serie aufgrund ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit genutzt werden. Ebenso kann für eine höhere Festigkeit eine Aluminiumlegierung der 7000-Serie aufgrund ihrer hohen Festigkeit in Frage kommen. Es ist auch vorstellbar, zwischen diesen Zonen Übergangszonen einzubringen, damit die Eigenschaften sich gleitend oder stufenlos ändern und damit auch eine bessere metallurgische Verbindung zwischen Zonen vorstellbar ist.
In der Figur 1 1 ist ein weiteres Beispiel einer Schichtung von Haufwerken zur eigen- schaftsgradierten Herstellung von Profilen mit einer Schichtung unterschiedlicher Legierungen des gleichen Grundwerkstoffs mit in einer Richtung zunehmender Festigkeit hergestellten Festigkeitsverlauf allgemein dargestellt. Durch die unterschiedlichen Anteile der verwendeten Legierungen 1 und 2 können jeweils ausgehend von der ersten Stufe eines reinen Legierungswerkstoffs 1 Zonen unterschiedlicher Ver- bundwerkstoffe geschaffen werden, die zu der am anderen Ende des Profils angeordneten Stufe der anderen Legierung 2 hin zunehmende Festigkeitswerte aufweisen.
Die Figur 12 zeigt einen typischen Aufbau und das daraus resultierende Verformungsverhalten einer erfindungsgemäß hergestellten Crashbox aus Bereichen unterschiedlicher Festigkeitseigenschaften in einem eigenschaftsgradierten Profil in Form eines Stadienplans. Derartige Crashboxen werden zum gezielten Energieabbau innerhalb der Karosserie eines Fahrzeugs im Crashfall genutzt, wobei die Crashbox unterschiedliche Festigkeitswerte entlang ihrer Längserstreckung in Richtung der Crashbelastung aufweisen soll. Dabei soll die Energieabsorptionsfähigkeit im nach dem Crash am wenigsten verformten Bereich III größer als im mittleren Bereich II und diese wiederum größer als im zuerst verformten Bereich I sein. Wird beim Unfall eine Kraft F1 auf die Crashbox ausgeübt, wird sich zuerst der Bereich I faltenartig zusammen schieben und dabei wird eine große Kraft abgebaut. Die Bereiche II und III bleiben dabei wegen ihrer höheren Festigkeitseigenschaften erst einmal unverformt. Ist die Verformbarkeit des Bereichs I erschöpft, wird nun der Bereich II unter Wirkung der Kraft F2 wiederum faltenartig zusammen geschoben, bis auch hier die maximale Verformbarkeit ausgeschöpft wurde. Anschließend wird in analoger Weise der Bereich III verformt, wobei bei einer bestimmungsgemäß festgelegten Höchstlast die Verformung des Bereichs III nicht vollständig ausgeschöpft werden sollte. In diesem Fall ist dann die gesamte durch den Crash eingeleitete Kraft in der Crashbox abgebaut worden.
Eine solche Crashbox mit dem beschriebenen Verhalten lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Schichtung von Haufwerken unterschiedlicher Materialeigenschaften und anschließendem Strangpressen dieses Haufwerks in besonders vorteilhafter Weise herstellen, da dadurch genau das zur Crashbox der Figur 12 beschrieben Werkstoffverhalten der Crashbox in einem Strangpressvorgang hergestellt werden kann. Sachnummernliste - Strangpresse
- Haufwerk bzw. Pressling
- Abdeckelement
- Pressrichtung
- Pressstempel bzw. Pressscheibe
- Pressmatrize
- Profil
- Matrizenöffnung
9' - konischer Abschnitt Pressstempel bzw. Abdeckelement, 10' - ebener Mittenbereich Pressstempel bzw. Abdeckelement - Verdichtungsraum

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Herstellung von porenfreien Profilen aus Trennresten mittels Strangpressen, aufweisend eine Strangpresse (1 ) mit einer Verdichtungskammer (1 1 ) aus einem Pressstempel (5), einer Pressmatrize (6) und einem Rezi- pienten, in die ein Haufwerk (2) bestehend aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Spänen oder Restmaterialien einfüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Pressmatrize (6) und Verdichtungskammer (1 1 ), die Verdichtungskammer (1 1 ) pressmatrizenseitig abdichtend ein Abdeckelement (3) anorden- bar ist, gegen das der Pressstempel (5) das Haufwerk (2) aus Trennresten zu einem Pressling (2) verdichtet und dabei in der Verdichtungskammer (1 1 ) und in dem Haufwerk (2) verbleibende fluide Einschlüsse gerichtet entfernt, wonach das Abdeckelement (3) wieder entfernbar und der verdichtete Pressling (2) durch die Pressmatrize (6) als Profilquerschnitt durchdrückbar ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (3) im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und zwischen Verdichtungskammer (1 1 ) und Pressmatrize (6) einbringbar, vorzugsweise einschwenkbar oder einschiebbar ist.
3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressstempel (5) in seinem pressmatrizenseitigen Stimbereich eine Formgebung aufweist, durch die beim Verdichten eine lokal unterschiedliche Druckverteilung in dem Haufwerk (2) einstellbar ist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der press- matrizenseitige Stimbereich des Pressstempels (5) derart gestaltet ist, dass im Bereich der Längsachse der Verdichtungskammer (1 1 ) und damit des Haufwerks (2) zuerst höhere Drücke in dem Haufwerk (2) entstehen.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der press- matrizenseitige Stirnbereich des Pressstempels (5) im Bereich seiner Symmet- rieachse in Richtung auf die Pressmatrize (6) vorgewölbt, vorzugsweise zumindest abschnittsweise konisch oder ballig oder dgl. ausgebildet ist.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der press- matrizenseitige Stirnbereich des Pressstempels (5) derart gestaltet ist, dass in einem Teilbereich des Querschnitts der Verdichtungskammer (1 1 ) und damit des Haufwerks (2) zuerst höhere Drücke in dem Haufwerk (2) entstehen, wonach dieser Bereich höherer Drücke unter Einstellung einer Austreibrichtung für die in dem Haufwerk (2) verbliebenen fluiden Einschlüsse sukzessive fortschreitend den ganzen Querschnitt des Presslings (2) erfasst.
7. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das im wesentlichen scheibenförmige Abdeckelement (3) auf seiner dem Pressstempel (5) zugewandten Stirnfläche eine derartige Formgebung aufweist, dass in einem Teilbereich des Querschnitts der Verdichtungskammer (1 1 ), vorzugsweise im Bereich seiner Symmetrieachse, und damit des Haufwerks (2) zuerst höhere Drücke in dem Haufwerk (2) entstehen.
8. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitige Formgebung von Abdeckelement (3) und/oder Pressstempel (5) derart ausgebildet ist, dass fluide Einschlüsse in dem Haufwerk (2) bei der zunehmenden Verdichtung gerichtet, vorzugsweise radial nach außen aus dem Haufwerk (2) ausgetrieben werden.
9. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhitzungseinrichtung vorgesehen ist, mit der das vorverdichtete Haufwerk (2) erhitzt und unter Einwirkung des Pressstempels (5), vorzugsweise isostatisch zu dem Pressling (2) verpresst werden kann.
10. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Verdichtungskammer (1 1 ) in Flussrichtung der gerichtet ausgetriebenen fluiden Einschlüsse in dem Haufwerk (2) und/oder dem Pressling (2) Öffnungen oder Kanäle oder dgl. angeordnet sind, durch die die ausgetriebenen fluiden Einschlüsse aus der Verdichtungskammer (1 1 ) austreten können.
11. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Verdichtungskammer (11 ) ein gegenüber dem Umgebungsdruck geringerer Druck einstellbar ist, durch den fluide Einschlüsse in dem Haufwerk (2) und/oder dem Pressling (2) während des Pressvorgangs entfernbar sind.
12. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschereinrichtung der Strangpresse (1 ) zum Abtrennen von Pressresten ein zusätzliches Abdeckelement (3) aufweist und/oder als Abdeckelement (3) ausgebildet ist und dieses Abdeckelement (3) in den Bereich zwischen Verdichtungskammer (1 1 ) und Pressmatrize (6) bewegbar ist.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (3) mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch zwischen Verdichtungskammer (1 1 ) und Pressmatrize (6) bewegbar ist.
14. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (3) sich während des Pressvorgangs an der Pressmatrize (6) gegen den Druck des Pressstempels (5) abstützt.
15. Verfahren zur Herstellung von porenfreien Profilen aus Trennresten mittels Strangpressen, wobei in einer Strangpresse (1 ) in eine Verdichtungskammer (11 ) aus einem Pressstempel (5), einer Pressmatrize (6) und einem Rezipien- ten ein Haufwerk (2) bestehend aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Spänen oder Restmaterialien eingefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Haufwerk (2) aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren in der Verdichtungskammer (11 ) zwischen Pressmatrize (6) und einem die Verdichtungskammer (11 ) pressmatrizenseitig abdichtenden Abdeckelement (3) unter Erhitzung von dem Pressstempel (5) zunehmend zu einem Pressling (2) verdichtet und der Pressling (2) anschließend über einen vorgebbaren Zeitabschnitt unter gleichbleibendem hydrostatischen Druck gehalten wird, wodurch in dem Haufwerk (2) und/oder Pressling (2) verbliebene fluide Einschlüsse gerichtet und weitgehend vollständig ausgetrieben werden, und unmittelbar anschließend das Abdeckelement (3) entfernt und der Pressling (2) durch die Pressmatrize (6) zu einem Strangpressprofil (7) durchgedrückt wird.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Haufwerk (2) bestehend aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Spänen oder Restmaterialien in vorkompaktierter Form mit begrenztem Verdichtungsgrad der Verdichtungskammer (11 ) der Strangpresse (1 ) zugeführt wird.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Haufwerk (2) verbliebenen fluiden Einschlüsse durch die Formgebung von Presstempel (5) und/oder Abdeckelement (3) gerichtet, vorzugsweise radial nach außen, aus dem Haufwerk (2) und/oder dem Pressling (2) ausgetrieben und aus der Verdichtungskammer (1 1 ) entfernt werden.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Haufwerk (2) beim Verdichten und Austreiben der fluiden Einschlüsse in seinem Volumen zunehmend verringert und zum Pressling (2) verdichtet wird.
19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressling (2) beim Verdichten und Austreiben der fluiden Einschlüsse unter Wärmezufuhr verdichtet, vorzugsweise ähnlich wie beim heißisostati- schen Pressen über einen Haltezeitraum bei gleichbleibender Temperierung, vorzugsweise bei der notwendigen Temperatur für das Strangpressen gepresst wird.
20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung und das Austreiben der fluiden Einschlüsse sowie das Strangpressen des Presslings (2) in derselben Strangpresse (1 ) unmittelbar nacheinander in einem einheitlichen Arbeitsablauf erfolgt.
21. Verfahren der Herstellung von eigenschaftsgradierten Profilen aus Trennresten mittels Strangpressen, wobei in einer Strangpresse (1 ) in eine Verdichtungs- kammer (1 1 ) aus einem Pressstempel (5), einer Pressmatrize (6) und einem Rezipienten ein Haufwerk (2) bestehend aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Spänen oder Restmaterialien eingefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Haufwerk (2) aus einer Anordnung von einzelnen, in der späteren Fließrichtung in der Pressmatrize (6) aufeinander folgenden Schichten aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Spänen oder Restmaterialien gebildet wird, wobei die das Haufwerk (2) jeder Schicht bildenden Trennreste oder dgl. innerhalb jeder Schicht Materialeigenschaften aufweisen, die sich von den Materialeigenschaften der das Haufwerk (2) angrenzender Schichten bildenden Trennreste oder dgl. unterscheiden, und das derart geschichtete Haufwerk (2) mit dem Verfahren gemäß Anspruch 15 verarbeitet wird.
22. Verfahren gemäß Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die das Haufwerk (2) jeder Schicht bildenden Trennreste im wesentlichen in sich homogene Materialeigenschaften aufweisen.
23. Verfahren gemäß Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die das Haufwerk (2) jeder Schicht bildenden Trennreste sich entlang der späteren Pressrichtung ändernde, vorzugsweise kontinuierlich ändernde Materialeigenschaften aufweisen.
24. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten der Haufwerke (2) mit unterschiedlichen Materialien sich hinsichtlich mechanischer und/oder elektrischer und/oder thermischer Eigenschaften und/oder anderer, die technische Nutzung beeinflussender Eigenschaften voneinander unterscheiden.
25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtung der Haufwerke (2) nach dem Verpressen in Pressrichtung (4) aufeinander folgende Bereiche unterschiedlicher Materialeigenschaften in dem hergestellten Profil bilden.
26. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtung aus einzelnen Schichten von unterschiedlichen Legierungen des gleichen Grundmaterials gebildet wird.
27. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtung aus einzelnen in sich homogenen Schichten von unterschiedlichen Materialien gebildet wird.
28. Verfahren gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtung aus einzelnen Schichten von unterschiedlichen Materialien gebildet wird, wobei jede Schicht sich entlang der späteren Pressrichtung (4) ändernde, vorzugsweise kontinuierlich ändernde. Materialeigenschaften aufweist.
29. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die die Schichten des Haufwerks (2) bildenden Trennreste trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Späne oder Restmaterialien in jeder Schicht im wesentlichen gleiche Partikelgrößen aufweisen.
30. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtung der einzelnen Schichten aus Haufwerken (2) vorab außerhalb der Presseinrichtung (1) als geschichtete Anordnung hergestellt wird.
31. Verfahren gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtung der einzelnen Schichten aus Haufwerken (2) als vorkompaktierter geschichteter Rohling in die Pressmatrize (6) eingebracht wird. .
32. Haufwerk (2) zur Herstellung von eigenschaftsgradierten Profilen aus Trennresten mitteis Strangpressen gemäß dem Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Haufwerk (2) eine Anordnung von einzelnen, in der späteren Fließrichtung in der Pressmatrize (6) aufeinander folgenden Schichten aus Trennresten trennender Fertigungsverfahren oder dgl. wie Spänen oder Restmaterialien bildet, wobei die das Haufwerk (2) jeder Schicht bildenden Trennreste oder dgl. innerhalb jeder Schicht Materialeigenschaften aufweisen, die sich von den Material- eigenschaften der das Haufwerk (2) angrenzender Schichten bildenden Trennreste oder dgl. unterscheiden.
Haufwerk (2) gemäß Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Schichten oder jede Schicht des Haufwerks (2) aus Trennresten eines einzigen Materials oder aus einer im wesentlichen homogenen Mischung von Trennresten unterschiedlicher Materialien gebildet werden kann.
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