Vorrichtung zum Strangpressen eines Hohlprofils

Abstract

 Ein Verfahren zum Strangpressen eines in einem Aufnehmer vorgesehenen Bolzens insbesondere aus Leichtmetall zu einem Hohlprofil durch den Formgebungsquerschnitt einer Matrize, der ein die Innenkontur des Hohlprofiles bestimmender Dorn zugeordnet ist, sowie eine Vorrichtung mit Preßstempel zum Strangpressen sollen so ausgestattet werden, daß das einstückige Erzeugen von Flanschrohren möglich wird.
Hierzu führt, daß während des Verpreßvorganges am Hohlprofil ein damit einstückiger Flansch erzeugt wird, der bevorzugt am Ende des Preßvorganges entsteht. Bei der dafür geeigneten Strangpresse ist dem Formgebungsquerschnitt (23) in der Matrize (20 in Preßrichtung (x) eine Formkaverne (30) unmittelbar vorgeschaltet, deren radiale Erstreckung (b) größer is als die Weite des Formquerschnittes. Dabei soll die Matrize (20) radial zur Preßrichtung (x) in zumindest zwei Matrizenteile (20., 20_b) getrennt werden können.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strangpressen eines in einem Aufnehmer vorgesehenen Bolzens insbesondere aus Leichtmetall zu einem Hohlprofil durch den Formgebungsquerschnitt einer Matrize, der ein die Innenkontur des Hohlprofils bestimmender Dorn zugeordnet ist. Zudem liegt im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung zum Strangpressen mit Preßstempel.

[0002] Eine Vorrichtung dieser Art sowie ein entsprechendes Verfahren werden in der US-PS 3 240 047 beschrieben und zwar an einem Schweißkammerwerkzeug, welches an einem Brückenteil mehrere festliegende Dorne trägt, deren Schaft in Abstand von einem Werkzeugring umgeben ist.

[0003] Mit diesem Werkzeug sollen Rohre hergestellt werden können, die in Preßrichtung sog. Preßschweißnähte, also keinen vollkommenen Gefügequerschnitt, besitzen.

[0004] Es gibt Anwendungsfälle für Rohre od. dgl. Hohlprofile, bei denen nicht nur der hohle Rohrschaft nahtlos sein muß,sondern auch ein am Rohrende vorzusehender Flansch möglichst ohne Gefügeänderung angeschlossen sein soll. Ein solcher Anwendungsfall ergibt sich beispielsweise für sog. Rezipienten von Uranscheidungsanlagen; diese Rezipienten bestehen aus einem Rohrkörper mit einends angeschlossenem Flansch. Letzterer ist üblicherweise angeschweißt und nachbearbeitet.

[0005] Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, ein Hohlprofil mit angesetztem Flansch auf kostengünstige Weise einstückig herzustellen.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß während des Verpreßvorganges am Hohlprofil ein damit einstückiger Flansch erzeugt wird und zwar bevorzugt am Ende des Preßvorganges aus dem nach dem Strangpressen des Hohlprofils verbleibenden Teil des Bolzens in einer Formkaverne. Anschließend soll nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens das dem Flansch in Preßrichtung nachgeordnete Hohlprofil in dieserPreßrichtung aus der Matrize herausgeführt werden.

[0007] Dank dieser Maßgaben entsteht ein nahtloses und einstückiges Flanschrohr, bevorzugt aus Leichtmetall, welches erhöhten Festigkeitsansprüchen gerecht wird und in einem einzigen Arbeitsgang unter Meidung des nach der Umformung des Bolzens verbleibenden sowie abzuscherenden Bolzenteiles hergestellt zu werden vermag.

[0008] Im Rahmen der Erfindung liegt eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art, bei der dem Formgebungsquerschnitt an der Matrize in Preßrichtung eine Formkaverne unmittelbar vorgeschaltet ist, deren radiale Erstreckung größer ist als die Weite des Formquerschnittes und in der sich aus der verpreßten Matrix der seitlich über das Hohlprofil auskragende Flansch bildet.

[0009] Als besonders günstig hat es sich erwiesen, die Formkaverne in die zum Blockaufnehmer gerichtete Matrizenfront einzuformen, so daß die Matrize sowohl das Hohlprofil formt als auch den daran festsitzenden Flansch in seiner gesamten Höhe. Jedoch ist es auch möglich, dieser Formkaverne eine sie gegen die Preßrichtung verlängernde Einformung in der anschließenden Aufnehmerstirn zuzuordnen, was vor allem dann sinnvoll erscheint, wenn Flansche großer Höhe erzeugt werden sollen.

[0010] Die Entnahme-des fertigen Hohlprofiles mit Flansch aus der Strangpresse erfolgt erfindungsgemäß in Preßrichtung, wozu die Matrize radial dazu in zumindest zwei Matrizenteile getrennt ist und die den Formgebungsquerschnitt begrenzenden Flächen -vornehmlich teilringförmig ausgebildet -- mit den Matrizenteilen zueinander bewegbar angeordnet sind. Die den Formgebungsquerschnitt begrenzenden geteilten Flächen sind unter Bildung eines Spaltes um ein Maß auseinanderfahrbar, welches größer ist als die entsprechende Erstreckung des Flansches, so daß letzterer durch das Werkzeug bzw. die Matrize ausgefahren werden kann.

[0011] Ist der Flansch mehreckig, so verlaufen die Trennflächen der Matrizenteile -- und gegebenenfalls der diese Matrizenteile haltenden Teile eines Werkzeughalters -diagonal durch den Flanschgrundriß, d.h. durch zwei der Grundrißecken. Bevorzugt bestimmen diese Ecken vertikale Trennflächen, was ein seitliches Bewegen der Matrizenteile erlaubt.

[0012] Im übrigen sitzt erfindungsgemäß jeder der Matrizenteile in einem entsprechenden Teil jenes mehrteiligen Werkzeughalters.

[0013] Die radial geteilte Matrize wird während des Preßvorganges von einem sie umgebenden Druckring zusammengehalten, der im Rahmen der Erfindung entweder ein gesondertes Maschinenteil darstellt oder vom Blockaufnehmer gebildet wird.

[0014] Dazu hat es sich als günstig erwiesen, das dem Blockaufnehmer nahe Ende der Matrize anzufasen bzw. mit einer Kegelstumpffläche zu versehen, auf die jener Druckring bzw. der dann eine entsprechende Ausnehmung aufweisende Blockaufnehmer aufgeschoben wird. Druckring bzw. Blockaufnehmer sind von ausreichender Stärke, um alle Radialkräfte während des Preßvorganges aufzunehmen.

[0015] Als Vorzug der konischen Verbindungsflächen zwischen Matrize und Blockaufnehmer bzw. Druckring ist anzusehen, daß die axiale Verbindung leicht herstellbar und wieder zu unterbrechen ist.

[0016] Da die Konturen der Formkaverne die Gestalt des Flansches bestimmen, ist es beispielsweise auch möglich, diesen mit Ringrippen od. dgl. auszugestalten, wenn entsprechende Nuten im Kavernenboden vorhanden sind.

[0017] Insgesamt ergibt sich dank der Erfindung die Möglichkeit, nunmehr Flanschrohre aus Aluminium strangzupressen, was bislang in der geschilderten einfachen Weise nicht möglich war.

[0018] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 den horizontal gelcgten Längsschnitt durch eine Strangpresse während des Herstellens eines Hohlprofiles;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1;

Fig. 3 einen Teilschnitt durch Fig. 2 nach deren Linie III - III;

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Wiedergabe eines Teiles der Strangpresse in einer anderen Betriebsstellung;

Fig. 5 einen Teilschnitt durch Fig. 4 nach deren Linie V - V;

Fig. 6,7 einen Teil der Fig. 2 entsprechende Darstellungen anderer Ausführungsformen.

[0019] Vom Preßzylinder 1 einer Strangpresse 2 zum Herstellen von Hohlprofilen 3 eines Außendurchmessers d ragt gemäß Fig. 1 ein hohler Preßstempel 4 in eine Bohrung 5 eines Blockaufnehmers 6. Der maximale Abstand a zwischen der zylinderseitigen Aufnehmerfront 7 und der Preßfläche 8 einer am Preßstempel 4 vorgesehenen Preßscheibe 9 in -- nicht dargestellter -- Ruhelage des Preßstempels 4 ist so bemessen, daß in dieser Ruhelage der Aufnehmerbohrung 5 ein hohler Bolzen B aus Leichtmetall durch einen Ladeschlitten 11 vorgesetzt werden kann. Ist die Bolzenachse A koaxial zur Pressenachse E ausgerichtet, wird der Bolzen B vom Preßstempel 4 in Preßrichtung x in den Aufnehmer 6 eingeschoben.

[0020] In der Pressenachse E verläuft eine die Bohrung 12 des hohlen Preßstempels 4 und den Hohlbolzen B durchsetztende horizontale Dornsäule 14 eines Außendurchmessers e, die im gewählten Ausführungsbeispiel in Lagern 15 eines Kolbens 16 des Preßzylinders 1 verschieblich ruht. Der Kolben 16 wird durch Kolbenstangen 17 betätigt.

[0021] An der dem Preßzylinder 1 fernliegenden Aufnehmerstirn 18 sitzt in einem Werkzeughalter 19 eine Matrize 20 als Formwerkzeug. Der Werkzeughalter 19 stützt sich gegen ein Querhaupt 21 am Pressenausgang ab.

[0022] Wie insbesondere Fig. 4, 5 erkennen lassen, sind Werkzeughalter 19 und Matrize 20 am vertikalen Durchmesser D des kreisförmigen Formgebungsquerschnittes oder Matrizendurchbruches 23 geteilt und in Radialrichtung z auseinanderfahrbar; den Formgebungsquerschnitt 23 begrenzen so zwei Halbringe 24, 24_a. Von diesen aus erweitert sich ein Austrittskanal 25 konisch zu einer Durchgangsöffnung 26 des Querhauptes 21 hin.

[0023] In Preßrichtung x liegt vor dem Matrizendurchbruch 23 in der Matrize 20 eine Einformung 30, deren größte Weite _b geringfügig größer ist als der Durchmesser f der Aufnehmerbohrung 5. Die Seitenwände 31 dieser Einformung 30 begrenzen gemäß Fig. 3 einen nahezu quadratischen Grundriß und sind bei einer Ausführungsform geschwungen (31_a in Fig. 5). Der Teilungsdurchmesser D bildet eine Diagonale durch zwei einander gegenüberliegende Einformungsecken 32, die somit an den Trannflächen 33 der Matrize 20 liegen. Mit diesen fluchten Trennflächen 34 des mehrteiligen Werkzeughalters 19. Die Trennflächen 34 der Werkzeughalterteile 19_a, 19_b weisen in Fig. 5 einerseits Zentrierleisten 3G und anderseits diesein Schließlage aufnehmende Zentriernuten 39 auf.

[0024] Diese Einformung 30 nimmt einen Teil der aus dem Bolzen B entstehenden Matrix 8₁ auf, die während des Preßvorganges zum Hohlprofil 3 geformt wird. Dieses besteht aus einem Rohrteil 35, dessen Innenkontur von der Dornsäule 14 und dessen Außenkontur von den Halbringen 24, 24_a des Matrizendurchbruches 23 bestimmt sind, und einem damit einstückig ausgeformten Flansch 36 einer Höhe i. Dieser Flansch 36 entsteht aus dem Preßrest der Matrix B₁. Der Abstand dieses Flansches 36 von den Seitenwänden 31 der Einformung 30 ist in Fig. 3 überhöht dargestellt.

[0025] Der Flansch 36 kann nach dem restlosen Verpressen des Bolzens B und dem Auseinanderfahren der Matrizenhälften 20_a und 20_b (Fig. 5) zwischen diesen in Preßrichtung x abgezogen werden. Vor dem Abziehen des stranggepreßten Hohlprofils 3 wird die Dornsäule 14 zurückgefahren, wobei sich Flanschecken 36_e gegen die Aufnehmerstirn 18 stützen.

[0026] Um während des Preßvorganges das Aneinanderliegen der Trennflächen 33 der Matrizenhälften 20_a, 20_b zu gewährieisten, erweitert sich die Matrize 20 in Preßrichtung x von ihrer Matrizenfront 40 unter Bildung einer kegelstumpfähnlichen Schließdruckfläche 41 einer Länge n bis zu einer Ringfläche 42, der ein schulterartiger Ringabsatz 43 folgt; letzterer liegt einer Ringrippe 44 des Werkzeughalters 19 an.

[0027] In geschlossener Preßstellung der Matrize 20 umfängt die in einem Winkel w von beispielsweise 15° zur Pressenachse E geneigte Schließdruckfläche 41 eine dazu etwa parallele Druckwand 49 einer zentrischen Ausnehmung 50 des einstückigen Blockaufnehmers 6, wie dies vor allem Fig. 4 verdeutlicht.

[0028] Statt jener Druckwand 49 kann die Schließdruckfläche 41 auch von einem Schließring 51 umfangen sein, welcher einer Nase 52 der Matrize 20 anliegt und dessen Dicke h zumindest der Höhe i des Flansches 36 entspricht.

[0029] Ein Ausführungsbeispiel der Fig. 7 wird dank einer -von einer Formrippe 46 begrenzten -- Formnut 45 der Matrize 20 ein Flansch 36 mit Umfangsrippe 37 erzeugt, wobei der Flansch 36 über die Matrizenfront 40 auskragt; der auskragende Flanschteil wird in einer Formkaverne 54 der Aufnehmerstirn 18 gebildet, an die in Preßrichtung x die zentrische Aufnehmeröffnung 50 anschließt.

[0030] Dank dieser Vorrichtung 2 ist es nunmehr möglich, Flanschrohre 3 einstückig zu pressen, die beispielsweise als Rezipienten für Zentrifugen von Uranscheidungsanlagen eingesetzt werden können. Dabei ist die Grundrißform des Flansches 36, welche von der Einformung 30 bestimmt ist, frei wählbar, ebenso der Durchmesserd des Flanschrohres 3. Auch bleibt es den jeweiligen Gegebenheiten überlassen, ob man übliche Hohlbolzen B einsetzt oder diese vorher vergütet. Die Einrichtung zum Lösungsglühen des Bolzens B ist in der Zeichnung nicht wiedergegeben.

[0031] Die Dornsäule 14 kann gemäß Patentanmeldung P 28 12 690.1 mitlaufend ausgebildet oder feststehender Teil des Preßstempels 4 sein.

Ansprüche

1. Verfahren zum Strangpressen eines Hohlprofils aus einem Bolzen oder Block insbesondere aus Leichtmetall, der in einem Blockaufnehmer an den Formgebungsquerschnitt einer Matrize herangebracht und in diesen mittels Preßkraft eingeführt wird,wobei der Formgebungsquerschnitt die Außenkontur des Hohlprofils und ein Dorn dessen Innenkontur bestimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Ende des Preßvorganges für das Hohlprofil an dieses ein damit einstückiger Flansch angepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Füllen einer die Außenkontur des Flansches bestimmenden Formkaverne der Strangpreßvorgang unterbrochen sowie das dem Flansch in Preßrichtung nachgeordnete Hohlprofil der Matrize gegebenenfalls in Preßrichtung entnommen wird.

3. Vorrichtung zum Strangpressen eines Hohlprofils aus einem Bolzen oder Block insbesondere aus Leichtmetall, der in einem Blockaufnehmer an den Formgebungsquerschnitt einer Matrize herangebracht und von einem Preßstempel in diesen eingeführt wird, wobei der Formgebungsquerschnitt die Außenkontur des Hohlprofils und ein Dorn dessen Innenkontur bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Formgebungsquerschnitt (23) an der Matrize (20) in Preßrichtung (x) eine Formkaverne (30) unmittelbar vorgeschaltet ist, deren radiale Erstreckung (b) größer ist als die Weite (d) des Formgebungsquerschnittes.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkaverne (30) in die zum Blockaufnehmer (6) gerichtete Matrizenfront (40) eingeformt oder der die Formkaverne enthaltende Matrizenteil von der Matrize (20) Iösbar ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (20) radial zur Preßrichtung in zumindest zwei Matrizenteile (20_a, 20_b) getrennt ist und die den Formgebungsquerschnitt (23) begrenzenden Flächen (24, 24_a) mit den Matrizenteilen zueinander bewegbar angeordnet sind, wobei gegebenenfalls diese den Formgebungsquerschnitt begrenzenden und geteilten Flächen unter Bildung eines Spaltes um ein Maß auseinanderfahrbar angebracht sind, welches größer ist als die entsprechende Erstreckung (b) des Flansches (36).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (31) der Formkaverne (30) grundrißlich mehreckig verlaufen und die Lage der Trennflächen (33) der Matrizenteile (20 , 20_b) von zwei Grundrißecken (32) der Formkaverne bestimmt ist, wobei die Trennflächen bevorzugt vertikal durch den Formgebungsquerschnitt (23) gelegt sind.

7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (20_a, 20_b) der Matrize (20) in einem entsprechend geteilten, trennbaren Werkzeughalter (19) sitzen und/oder der Matrize ein sie in Preßlage umfangender Druckring (6, 51) zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Matrize (20) gegen die Preßrichtung (x) wenigstens .in einem der Matrizenfront (40) nahen Bereich verjüngt und dieser konische Bereich (41) in den Druckring (6, 51) einsetzbar ist, der bevorzugt zumindest axial verschieblich vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Blockaufnehmer (6) als Druckring ausgebildet ist und eine zur Matrize (20) weisende Ausnehmung (50) zur Aufnahme des konischen Matrizenbereiches (41) hat, und/oder daß die konischen Flächen (41, 49) an Matritze (20) bzw. Druckring (6, 51) in einem Winkel (w) von etwa 5 bis 15° zur Preßrichtung (x) geneigt sind.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Boden der Form kaverne (30) der Matrize (20) Formrinnen (45) eingebracht sind, und/oder daß der Formkaverne eine sie gegen die Preßrichtung (x) verlängernde Einformung (54) in der anschließenden Aufnehmerstirn zugeordnet ist.

Zeichnung