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EP0129010A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen von Hohlprofilen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen von Hohlprofilen Download PDF

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EP0129010A2
EP0129010A2 EP84103929A EP84103929A EP0129010A2 EP 0129010 A2 EP0129010 A2 EP 0129010A2 EP 84103929 A EP84103929 A EP 84103929A EP 84103929 A EP84103929 A EP 84103929A EP 0129010 A2 EP0129010 A2 EP 0129010A2
Authority
EP
European Patent Office
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die
mandrel
recipient
extrusion
hollow
Prior art date
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EP84103929A
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English (en)
French (fr)
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EP0129010B1 (de
EP0129010A3 (en
Inventor
Rudolf Drach
Dieter Achenbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vereinigte Aluminium Werke AG
Original Assignee
Vereinigte Aluminium Werke AG
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Publication date
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Publication of EP0129010A3 publication Critical patent/EP0129010A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08—Making wire, bars, tubes
    • B21C23/085—Making tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/21—Presses specially adapted for extruding metal
    • B21C23/217—Tube extrusion presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C25/00—Profiling tools for metal extruding

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the extrusion of hollow profiles which have cross-sections which are graduated on the outside over the length of the profile, a bar being introduced into a recipient with the pressure disk and being pressed through a die by means of a movable mandrel using a hollow punch.
  • a metal extrusion press for producing hollow profiles in particular made of aluminum, is equipped with a plurality of matrices which can be released one behind the other and which allow the pressing of offset profiles.
  • the mandrel is offset at its tip in the die area and is arranged to be longitudinally movable in the press ram.
  • a plurality of releasable matrices arranged one behind the other are provided, which are held and released by abutments that can move obliquely outwards.
  • the object of the present invention is to avoid the disadvantages described and to develop a method and a device which enables simple, low-wear production of stepped hollow profiles with high dimensional accuracy.
  • the object is achieved in a method for the extrusion of hollow profiles of the type mentioned above in that at the start of the pressing the mandrel 8 moves into a die 4 which is closed at the end that the material to be pressed flows over the mandrel 8 when the cross-sectional enlargement is compressed until the closed die is completely filled, that the recipient 3 with the mandrel 8 and die 4 moves back in the direction of the cylinder holder, whereupon a profiled pressure ring 10 is brought into the pressing position behind the die in the pressing position and the hollow profile cross section is pressed out by advancing the hollow punch 12 .
  • a hollow bar 1 is introduced into the recipient 3, which has a temperature gradient in the pressing direction.
  • the temperature gradient must be designed so that the actual pressing temperature is between 400 and 560 ° C when using aluminum materials.
  • a one-piece die 4 is preferably used in the tool package 14. This guarantees greater dimensional accuracy and tool stability.
  • the die 4 moves into a central locking position - the closed pressure plate (locking plate 5).
  • the central locking position ensures that the outer contour of the hollow profile remains absolutely true to size despite the high pressing pressures.
  • the closure plate 5 After upsetting the cross-sectional enlargement and after the recipient 3 moves with the die 4, the closure plate 5 is moved transversely to the strand direction and exchanged for a pressure plate 7 with a profiled opening. Due to the transverse traversability, an accelerated execution of the pressing process is made possible, so that quench sensitive alloys, in particular the alloys AlMgSi, AlMgMn, AlCuMg, AlZnMgCu mentioned below.
  • a device for carrying out the method described at the outset consists of an extrusion press with a press cylinder, press die, recipient, movable mandrel and at least one die.
  • the device according to the invention is characterized in that between the die 4 and the counter-holder 15 there is a tool package 14, consisting of the closure plate 5 and the pressure ring 10, which is displaceable transversely to the direction of extrusion.
  • the die 4 can be moved together with the recipient 3. This reduces tool movements and increases the pressing speed.
  • the method according to the invention also enables the use of a one-part rotationally symmetrical die 4. This reduces the tool costs and has a favorable influence on the strength curve within the die.
  • the mandrel 8 has at least one mandrel shoulder 13 in the pressing direction, which brings about a reduction in cross-section compared to the mandrel starting diameter of 30 to 50%.
  • the mandrel shoulder With this design of the mandrel shoulder, any contours of a hollow profile can be produced with high degrees of deformation.
  • the die 4 is centered in the tool holder 6 or in the pressure ring 10. This is especially important because during a tool change without Zentrierley no Vintagehal - ACTION profiles is guaranteed.
  • the process according to the invention begins with an ingot, preferably a hollow ingot 1, being introduced into the recipient 3 with the press disk 2.
  • the insert tool consisting of an undivided die 4, is supported in the pressed position against a closed pressure plate (closure plate 5) and is fastened in a tool holder 6.
  • the tool package with the profiled pressure plate 7 is in the waiting position.
  • Fig. 3 shows the upsetting of the flange at the start of the pressing process.
  • the material to be pressed flows over the mandrel 8 and completely fills out the insert tool, the die 4, which is closed by the closure plate.
  • the pressures are absorbed by the pressure plate 7 and the pressure ring 10.
  • the tool change is shown in FIG.
  • the recipient 3 moves back with the mandrel 8 and the die 4 in the direction of the spar 11 or in the direction of the cylinder holder.
  • the tool package with the profiled pressure plate 7 previously in the waiting position now travels transversely to the extrusion direction in the pressing position.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Extrusion Of Metal (AREA)
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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Strangpressen von Hohlprofilen, die über die Profillänge abgestufte Querschnitte aufweisen, wird der Barren mit der Pressscheibe in einen Rezipienten eingebracht und über einen beweglichen Dorn und mit Hilfe eines Hohlstempels durch eine Matrize gepresst. Beim Pressbeginn fährt der Dorn in eine endseitig verschlossene Matrize ein, und beim Anstauchen der Querschnittsvergrößerung lässt der Hohlstempel das zu verpressende Material über den Dorn fließen, bis die geschlossene Matrize vollständig gefüllt ist. Der Rezipient fährt mit dem Dorn in die Matrize in Richtung Zylinderhalter zurück, woraufhin ein profilierter Druckring in Preßrichtung hinter die Matrize gebracht wird, der Rezipient mit dem Dorn und der Matrize in Preßrichtung vorfährt und der abgestufte Hohlprofilquerschnitt durch Vorfahren des Hohlstempels ausgepresst wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Strangpressen von Hohlprofilen, die außen über die Profillänge abgestufte Querschnitte aufweisen, wobei ein Barren mit der Preßscheibe in einem Rezipienten eingebracht und über einen beweglichen Dorn mit Hilfe eines Hohlstempels durch eine Matrize gepreßt wird.
  • Eine Metallstrangpresse zum Herstellen von Hohlprofilen, insbesondere aus Aluminiumist nach DE-OS 21 23 528 mit.mehreren hintereinander lösbaren Matrizen ausgerüstet, die das Auspressen von abgesetzten Profilen ermöglichen. Zur Erzielung von innenabgesetztenHohlprofilen ist der Dorn an seiner Spitze im Matrizenbereich abgesetzt und im Preßstempel längsbeweglich angeordnet. Um zugleich über die Profillänge außen abgesetzte Hohlprofile herstellen zu können, sind mehrere hintereinander angeordnete lösbare Matrizen vorgesehen, die durch schräg nach außen bewegliche Widerlager gehalten und freigegeben werden.
  • Die Herstellung und Verwendung von mehreren hintereinander angeordneten lösbaren Matrizen ist kompliziert und aufwendig. Durch die Teilung der Matrizen können Maßungenauigkeiten und ein vorzeitiger Verschleiß auftreten.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu entwickeln, die eine einfache, verschleißarme Herstellung von abgestuften Hohlprofilen hoher Maßhaltigkeit ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Strangpressen von Hohlprofilen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß beim Preßbeginn der Dorn 8 in eine endseitig verschlossene Matrize 4 einfährt, daß beim Anstauchen der Querschnittsvergrößerung der Hohlstempel 12 das zu verpressende Material über den Dorn 8 fließen läßt, bis die geschlossene Matrize vollständig gefüllt ist, daß der Rezipient 3 mit dem Dorn 8 und der Matrize 4 in Richtung Zylinderhalter zurückfährt, woraufhin ein profilierter Druckring 10 in Preßrichtung hinter die Matrize in Preßposition gebracht wird und der Hohlprofilquerschnitt durch Vorfahren des Hohlstempels 12 ausgepreßt wird.
  • Es ist vorteilhaft, daß ein Hohlbarren 1 in den Rezipienten 3 eingebracht wird, der ein Temperaturgefälle in Preßrichtung aufweist. Das Temperaturgefälle ist so auszubilden, daß die eigentliche Preßtemperatur bei Verwendung von Aluminiumwerkstoffen zwischen 400 und 560°C liegt.
  • Vorzugsweise wird eine einteilige Matrize 4 im Werkzeugpaket 14 verwendet. Dadurch kann eine größere Maßhaltigkeit und Werkzeugstandfestigkeit garantiert werden.
  • Es ist ferner besonders vorteilhaft, daß beim Preßbeginn der Dom 8 durch die-Matrize 4 in eine zentrische Verschlußstellung - der geschlossenen Druckplatte (Verschlußplatte 5) einfährt. Die zentrische Verschlußstellung sorgt trotz hoher Preßdrücke dafür, daß die Außenkontur des Hohlprofils absolut maßhaltig bleibt.
  • Nach dem Anstauchen der Querschnittsvergrößerung und nach dem Verfahren des Rezipienten 3 mit der Matrize 4 wird die Verschlußplatte 5 quer zur Strangrichtung verfahren und gegen eine Druckplatte 7 mit profiliertem Durchbruch ausgewechselt. Durch die Querverfahrbarkeit wird ein beschleunigter Ablauf des Preßverfahrens ermöglicht, so daß auch abschreckempfindliche Legierungen, insbesondere die nachfolgend erwähnten Legierungen AlMgSi, AlMgMn, AlCuMg, AlZnMgCu.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des eingangs geschilderten Verfahrens besteht aus einer Strangpresse mit Preßzylinder, Preßstempel, Rezipient, beweglichem Dorn und mindestens einer Matrize. Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Matrize 4 und Gegenhalter15 ein Werkzeugpaket 14, bestehend aus Verschlußplatte 5 und Druckring 10 angeordnet ist, das quer zur Strangpreßrichtung verschieblich ist.
  • Es ist vorteilhaft, daß die Matrize 4 mit dem Rezipienten 3 zusammen verfahrbar ist. Dadurch werden die Werkzeugbewegungen verringert und die Preßgeschwindigkeit erhöht.
  • Es ist ferner von besonderem Vorteil, daß in der Verschlußplatte 5 eine Zentrierbohrung 9 für den Dorn 8 vorgesehen ist. Dadurch können Profile mit hoher Maßgenauigkeit hergestellt werden, die einegradfreie Oberfläche besitzen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ferner die Verwendung einer einteiligen rotationssymetischen Matrize 4. Dadurch werden die Werkzeugkosten herabgesetzt und der Festigkeitsverlauf innerhalb der Matrize günstig beeinflußt.
  • Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, daß der Dorn 8 in Preßrichtung mindestens einen Dornabsatz 13 aufweist, der eine Querschnittsverringerung gegenüber dem Dornausgangsdurchmesser von 30 bis 50% herbeiführt. Mit dieser Ausbildung des Dornabsatzes sind beliebige Konturen eines Hohlprofils bei hohen Umformgraden herstellbar.
  • Durch die besondere Konstruktion des erfindungsgemäßen Werkzeugpakets 14 ist die Matrize 4 im Werkzeughalter 6 bzw. im Druckring 10 zentrierbar gelagert. Dies ist besonders wichtig, da bei einem Werkzeugwechsel ohne Zentrierbarkeit keine Maßhal- tigkeit der Profile gewährleistet ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind folgende:
    • 1. die ungeteilte Matrize ermöglicht sehr hohe Preßdrücke bei sehr hohen Werkzeugstandzeiten,
    • 2. Verringerung der Werkzeugbewegung und daher beschleunigte Preßgeschwindigkeit bzw. beschleunigter Ablauf des gesamten Preßvorganges,
    • 3. durch den beschleunigten Ablauf wird es erst möglich, auch abschreckempfindliche Legierungen für ein solches Verfahren einzusetzen,
    • 4. Einhaltung hoher Maßgenauigkeit,
    • 5. Herstellung gratfreier Profile,
    • 6. beliebige Außenkontur,
    • 7. die Preßtemperaturen liegen im Bereich von 400-560 C bei Verwendung von Al-Legierungen,
    • 8. Legierungen des Typs: Rein-Al, AlMgSi, AlMg, AlMgMn, AICuMg, AlZnMgCu u.a. können verwendet werden.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 = Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße Strang-und Rohrpresse nach der Einfügung des Hohlbarrens vor Preßbeginn,
    • Fig. 2 = Teilquerschnitt nach Fig.1 nach Einfahren des Dornes,
    • Fig. 3 = Teilquerschnitt der Stangpresse beim Anstauchen des Flansches,
    • Fig. 4 = Prinzipbild beim Wechseln der Druckplatte,
    • Fig. 5 = Teilansicht der Strangpresse beim Auspressen des Rohres.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt damit, daß ein Barren, vorzugsweise ein Hohlbarren 1,mit der Preßscheibe 2 in den Rezipienten 3 eingebracht wird. Das Einsatzwerkzeug, bestehend aus einer ungeteilten Matrize 4,stützt sich in Preßstellung gegen eine geschlossene Druckplatte (Verschlußplatte 5) ab und ist in einem Werkzeughalter 6 befestigt. Das Werkzeugpaket mit der profilierten Druckplatte 7 befindet sich in Warteposition.
  • In Fig.2 ist nun das Einfahren des Dornes in die Matrize dargestellt. Dabei wird der Dorn 8 in eine Zentrierbohrung 9 der geschlossenen Druckplatte 5 zentriert und kann selbst bei ho- hen, exzentrisch wirkenden Preßdrücken nicht abwandern.
  • Fig.3 zeigt das Anstauchen des Flansches beim Beginn des Preßvorganges. Das zu verpressende Material fließt über den Dorn 8 und füllt das durch die Verschlußplatte geschlossene Einsatzwerkzeug, die Matrize 4, vollständig aus. Die Preßdrücke werden durch die Druckplatte 7 und den Druckring 10 aufgenommen.
  • In Fig.4 ist der Werkzeugwechsel dargestellt. Der Rezipient 3 fährt mit dem Dorn 8 und der Matrize 4 zurück in Richtung Laufholm 11 bzw. in Richtung Zylinderhalter. Das vorher in Warteposition befindliche Werkzeugpaket mit der profilierten Druckplatte 7 fährt nun quer zur Strangpreßrichtung in Preßposition.
  • Fig.5 zeigt das Auspressen des Rohres durch Vorfahren des Hohlstempels 12 im Rezipienten 3.

Claims (12)

1. Verfahren zum Strangpressen von Hohlprofilen, die über die Profillänge abgestufte Querschnitte aufweisen, wobei ein Barren mit der Preßscheibe in einen Rezipienten eingebracht und über einen beweglichen Dorn mit Hilfe eines Hohlstempels durch eine Matrize gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Preßbeginn der Dorn (8) in eine endseitig verschlossene Matrize (4) einfährt,
daß beim Anstauchen der Querschnittsvergrößerung der Hohlstempel (12) das zu verpressende Material über den Dorn fließen läßt, bis die geschlossene Matrize vollständig gefüllt ist,
daß der Rezipient (3) mit dem Dorn (8) und der Matrize (4) in Richtung Zylinderhalter zurückfährt, woraufhin ein profilierter Druckring (10) in Preßrichtung hinter die Matrize in Preßposition gebracht wird und der Hohlprofilquerschnitt durch Vorfahren des Hohlstempels (12) ausgepreßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohlbarren (1) in den Rezipienten (3) eingebracht wird, der ein Temperaturgefälle in Preßrichtung aufweist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Barren aus Aluminiumlegierungen die Preßtemperatur zwischen 400 und 500°C liegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine einteilige Matrize (4) verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Preßbeginn der Dorn (8) durch die Matrize (4) in eine zentrierbare Verschlußstellung der geschlossenen Druckplatte (Verschlußplatte (5)) einfährt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Anstauchen der Querschnittsvergrößerung und nach dem Verfahren des Rezipienten (3) mit der Matrize (4) die Verschlußplatte (5) quer zur Strangrichtung verfahren wird und gegen eine Druckplatte (7) mit profiliertem Durchbruch ausgewechselt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus einer Strangpresse mit Preßzylinder, Preßstempel, Rezipient, beweglichem Dorn und mindestens einer Matrize, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Matrize (4) und Gegenhalter (15) ein Werkzeugpaket (14), bestehend aus Verschlußplatte (5) und Druckring (10), angeordnet ist, das quer zur Strangpreßrichtung verschieblich ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (4) mit dem Rezipienten (3) zusammen verfahrbar ist.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7,8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verschlußplatte (5) eine Zentrierbohrung (9) für den Dorn (8) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß eine einteilige, rotationssymetrische Matrize (4) verwendet wird.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (8) in Preßrichtung mindestens einen Dornabsatz (13) aufweist.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (4) im Werkzeughalter (6) bzw. im Druckring (10) zentrierbar gelagert ist.
EP84103929A 1983-06-18 1984-04-09 Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen von Hohlprofilen Expired EP0129010B1 (de)

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