Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen von Hohlprofilen

Beschreibung

[0001] 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 einen Rezipienten eingebracht und über einen beweglichen Dorn mit Hilfe eines Hohlstempels durch eine Matrize gepresst wird.

[0002] Die DE-C-969 393, insbesondere Figuren 1/2, beinhaltet einen zweistufigen Pressvorgang, nämlich Anstauchen einer Querschnittsvergrösserung mit endseitig verschlossener «Matrize» (5, 5') und anschliessendes Auspressen über die Matrize (4).

[0003] Eine Metallstrangpresse zum Herstellen von Hohlprofilen, insbesondere aus Aluminium, ist nach DE-A-21 23 528 mit mehreren hintereinander lösbaren Matrizen ausgerüstet, die das Auspressen von abgesetzten Profilen ermöglichen. Zur Erzielung von innen abgesetzten Hohlprofilen 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 Widerstandslager gehalten und freigegeben werden.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in den unabhängigen 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 Pressvorgangs,

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 bis 560 °C bei Verwendung von AI-Legierungen,

8. Legierungen des Typs: Rein-AI, AlMgSi, AIMg, AIMgMn, AICuMg, AlznMgCu u.a. können verwendet werden.

[0007] Nach dem Anstauchen der Querschnittsvergrösserung und nach dem Verfahren des Rezipienten mit der Matrize wird die Verschlussplatte quer zur Strangrichtung verfahren und gegen eine Druckplatte mit profiliertem Durchbruch ausgewechselt. Durch die Querverfahrbarkeit wird ein beschleunigter Ablauf des Pressverfahrens ermöglicht, so dass auch abschreckempfindliche Legierungen, insbesondere vom Typ AIMgSi, AIMgMn, AICuMg, AIZnMgCu eingesetzt werden können.

[0008] Es wird eine einteilige Matrize im Werkzeugpaket verwendet. Dadurch kann eine grössere Masshaltigkeit und Werkzeugstandfestigkeit garantiert werden.

[0009] Es ist vorteilhaft, dass ein Hohlbarren in den Rezipienten eingebracht wird, der ein Temperaturgefälle in Pressrichtung aufweist. Das Temperaturgefälle ist so auszubilden, dass die eingentliche Presstemperatur bei Verwendung von Aluminiumwerkstoffen zwischen 400 und 500 °C liegt.

[0010] Es ist ferner besonders vorteilhaft, dass beim Pressbeginn der Dorn durch die Matrize in eine zentrische Verschlussstellung der geschlossenen Druckplatte (Verschlussplatte) einfährt. Die zentrische Verschlussstellung sorgt trotz hoher Pressdrücke dafür, dass die Aussenkontur des Hohlprofils absolut masshaltig bleibt.

[0011] Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht ferner die Verwendung einer einteiligen rotationssymetrischen Matrize. Dadurch werden die Werkzeugkosten herabgesetzt und der Festigkeitsverlauf innerhalb der Matrize günstig beeinflusst.

[0012] Es ist zweckmässig, dass die Matrize mit dem Rezipienten zusammen verfahrbar ist. Dadurch werden die Werkzeugbewegungen und die Nebenzeiten im Arbeitsablauf verringert und die Pressgeschwindigkeit erhöht.

[0013] Es ist ferner von besonderem Vorteil, dass in der Verschlussplatte eine Zentrierbohrung für den Dorn vorgesehen ist. Dadurch können Profile mit hoher Massgenauigkeit hergestellt werden, die eine gratfreie Oberfläche besitzen.

[0014] Ein Weiterbildungsmerkmal der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es, dass der Dorn in Pressrichtung mindestens einen Dornabsatz 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.

[0015] Durch die besondere Konstruktion des erfindungsgemässen Werkzeugpakets ist die Matrize im Werkzeughalter bzw. im Druckring zentrierbar gelagert. Dies ist besonders wichtig, da bei einem Werkzeugwechsel ohne Zentrierbarkeit keine Masshaltigkeit der Profile gewährleistet ist.

[0016] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 = Teilquerschnitt durch die Strang- und Rohrpresse nach der Einfügung des Hohlbarrens vor Pressbeginn,

Fig. 2 = Teilquerschnitt nach Fig. 1 nach Einfahren des Domes,

Fig. 3 = Teilquerschnitt der Strangpresse beim Anstauchen des Flansches,

Fig. 4 = Prinzipbild beim Wechseln der Druckplatte,

Fig. 5 = Teilansicht der Strangpresse beim Anpressen des Rohres.

[0017] Das Verfahren zum Strangpressen von Hohlprofilen 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.

[0018] 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 hohen, exzentrisch wirkenden Pressdrücken nicht abwandern.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] Fig. 5 zeigt das Auspressen des Rohres durch Vorfahren des Hohlstempels 12 im Rezipienten 3.

Ansprüche

1. Verfahren zum Strangpressen von Hohlprofilen, die über die Profillänge abgestufte Querschnitte aufweisen, wobei ein Barren (1) mit der Pressscheibe (2) in einen Rezipienten (3) eingebracht und über einen beweglichen Dorn (8) mit Hilfe eines Hohlstempels (12) durch eine Matrize (4) 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 (8) fliessen lässt, bis die endseitig verschlossene Matrize (4) 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 (4) in Pressposition gebracht und der Hohlprofilquerschnitt durch Vorfahren des Hohlstempels (12) ausgepresst wird, dass nach dem Verfahren des Rezipienten (3) mit der Matrize (4) die Verschlussplatte (5) quer zur Strangrichtung verfahren und gegen eine Druckplatte (7) mit profiliertem Durchbruch ausgewechselt wird und dass die Matrize (4) einteilig ist.

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 beim Pressbeginn der Dorn (8) durch die Matrize (4) in eine zentrierbare Verschlussstellung der geschlossenen Druckplatte (Verschlussplatte 5) einfährt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus einer Strangpresse mit Presszylinder, Pressstempel, Rezipienten (3), beweglichem Dorn (8) und mindestens einer Matrize (4), 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, dass eine einteilige rotationssymetrische Matrize (4) verwendet wird und dass ein weiteres Werkzeugpaket in die Stellung des vorgenannten Werkzeugpaketes (14) bringbar ist, indem dieses quer aus der Presslinie heraus- und das weitere Werkzeugpaket quer in die Presslinie einfahrbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (4) mit dem Rezipienten (3) zusammen verfahrbar ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verschlussplatte (5) eine Zentrierbohrung (9) für den Dorn (8) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (8) in Pressrichtung mindestens einen Dornabsatz (13) aufweist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (4) im Werkzeughalter (6) bzw. im Druckring (10) zentrierbar gelagert ist.

Revendications

1. Procédé pour réaliser l'extrusion de profilés creux, qui possèdent des sections transversales étagées sur la longueur des profilés, et selon lequel on insère un lingot (1 ) à l'aide d'un disque d'extrusion (2) dans un récipient (3) et on le repousse par l'intermédiaire d'un mandrin mobile (8) et à l'aide d'un poinçon creux (12) à travers une matrice (4), caractérisé en ce que, au début de l'extrusion, le mandrin (8) pénètre dans une matrice (4) fermée d'un côté, que lors du refoulement de la zone de section transversale accrue, le poinçon creux (12) fait refluer le matériau devant être refoulé par-dessus le mandrin (8) jusqu'à ce que la matrice (4) fermée d'un côté soit totalement remplie, que le récipient (3) muni du mandrin (8) et de la matrice (4) recule en direction du porte-cylindre, à la suite de quoi un anneau de pression profilé (10) est déplacé dans la direction d'extrusion en étant amené en arrière de la matrice (4) dans la position d'extrusion et la section transversale du profilé creux est repoussée vers l'extérieur sous l'effet de l'avance du poinçon creux (12), qu'après le refoulement réalisé par la zone de section transversale accrue et après le déplacement du récipient (3) muni de la matrice (4), la plaque de fermeture (5) est déplacée transversalement par rapport à la direction d'extrusion et est remplacée par une plaque de pression (7) munie d'un perçage profilé, et que la matrice (4) est réalisée d'un seul tenant.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit un lingot creux (1 ) dans le récipient (3) qui présente un gradient de température dans la direction d'extrusion.

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans le cas de l'utilisation de lingots formés d'alliages d'aluminium, la température d'extrusion se situe entre 400 et 500 °C.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au début de l'extrusion, le mandrin (8) pénètre dans la matrice (4) alors que la plaque fermée de pression (plaque de fermeture 5) est dans sa position de fermeture dans laquelle elle peut être centrée.

5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, constitué par une extrudeuse comportant un cylindre d'extrusion, un poinçon d'extrusion, un récipient (3), un mandrin mobile (8) et au moins une matrice (4), caractérisé en ce qu'entre la matrice (4) et le support antagoniste (15) se trouve disposé un ensemble à outil (14) constitué par une plaque de fermeture (5) et un anneau de pression (10) et qui est déplaçable transversalement par rapport à la direction d'extrusion, qu'on utilise une matrice (4) réalisée en un seul élément et à symétrie de révolution, et qu'un autre ensemble à outil peut être amené dans la position de l'ensemble à outil (14) indiqué précédemment, par le fait que ce dernier est ressorti transversalement hors de la chaîne d'extrusion et que l'autre ensemble à outil y est inséré transversalement.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la matrice (15) peut être déplacée de concert avec le récipient (3).

7. Dispositif selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'un perçage (9) pour le centrage du mandrin (8) est prévu dans la plaque de fermeture (5).

8. Dispositif selon les revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le mandrin (8) comporte, dans la direction d'extrusion, au moins une partie étagée (13).

9. Dispositif selon les revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la matrice (4) est montée dans le porte-outil (6) ou dans l'anneau de pression (10) de manière à pouvoir être centré.

Claims

1. A process for extrusion of hollow profiles, which show graduated cross sections along the profile length, whereas an ingot (1) with the extrusion die (2) is brought into a recipient (3) and is pressed over a mobile mandrel (8) by means of a hollow punch (12) through the die (4), characterized in that at the beginning of the extrusion, the mandrel (8) enters the closed ended die (4); that during the compression of the cross section enlargement, the hollow punch (12) allows the material to be extruded to flow over the mandrel (8) until the closed ended die (4) is completely filled; that the recipient (3) with the mandrel (8) and the die (4) rebounds twoards the drum holder, whereas a profiled pressure ring (10) in the direction of extrusion is positioned behind the die (4) into extrusion position and the cross section of the hollow profile is extruded by moving the hollow punch (12); that after the compression of the cross section enlargement and after moving of the recipient (3) with the die (4), the closing plate (5) is moved across the extrusion direction and is exchanged against a pressure plate (7) with profiled opening and, that the die (4) is in one part.

2. A process according to claim 1, characterized in that a hollow ingot (1) is brought into the recipient (3) which shows a temperature gradient in the direction of extrusion.

3. A process according to one of the preceding claims, characterized in that while using ingots of aluminium alloys, the temperature of extrusion lies between 400 and 500 °C.

4. A process according to one of the preceding claims, characterized in that at the beginning of the extrusion, the mandrel (8) enters through the die (4) into centerable locking position of the closed pressure plate (closing plate 5).

5. A device for execution of the process according to one of the preceding claims, consisting of an extruder with press cylinder, an extrusion die, and a recipient (3), a mobile mandrel (8), and at least one die (4), characterized by placing a tool pack (14), consisting of a closing plate (5) and a pressure ring (10), between the die (4) and the counter pressure support (15), the tool pack (14) being displaceable crosswise to the extrusion direction, characterized further by using a one-part dynamically balanced die (4); characterized further by having an additional tool pack transferable into the position of the aforementioned tool pack (14) by shifting the latter crosswise out of the direction of the extrusion line and transferring the former crosswise into the extrusion line.

6. A device according to claim 5, characterized by having the die (4) movable jointly with the recipient (3).

7. A device according to claims 5 and 6, characterized by having a centering bore hole for the mandrel (8).

8. A device according to claims 5 to 7, characterized by the mandrel (8) having at least one extension (13) in the extrusion direction.

9. A device according to claims 5 to 8, characterized by the die (4) positioned centerably in the tool holder (6) or in the pressure ring (10).

Zeichnung