DE2501485A1 - Zusammengesetzte matrize fuer hydrostatisches strangpressen - Google Patents

Description

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget Västeras/Schweden

Zusammengesetzte Matrize für hydrostatisches Strangpressen

Die vorliegende Erfindung "betrifft eine zusammengesetzte Matrize für· hydrostatisches Strangpressen gemäß dem Oberbegriff des Ansüruches 1.

Bei einer hydrostatischen Strangpresse ragt die Matrize in den als Druckkammer ausgebildeten Aufnehmer hinein und ruht auf einer Matrizenstütze, welche auf die Matrize nach außen wirkende Kräfte aufnimmt. Normalerweise ragt auch die Matrizenstütze ein Stück in einen Zylinder hinein, der ein Teil des Aufnehmers ist. Die Matrize wird von dem Druckmittel umgeben, welches auf den zu verpressenden Rohling wirkt. Das Druckmittel verursacht auf der äußeren Fläche der Matrize radial nach innen wirkende Kräfte. Der Rohling verursacht beim Vorpressen im Eingangsteil der Matrize nach außen wirkende radiale Kräfte. Bis zur Matrizenöffnung hin gleichen sich diese radialen Kräfte gegenseitig aus, jedoch hört der radiale innere Druck außerhalb des kleinsten, kalibrierenden Querschnitts der Matrize auf, so daß die vom Druckmittel vei-ursachten Kräfte Anlaß zu außerordentlich hohen Beanspruchungen an der Innenfläche der Matrize geben. Für dickwandige Rohre erhält man bei einer äußeren Belastung einen Span-

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nungsfaktor, der größer als zwei ist, d.h. die Beanspruchungen werden an der Innenfläche mehr als doppelt so groß wie an der Außenfläche. Bereits die äußere Belastung ist groß, meistens 1-0-15 kbar.

Eine in einem Stück angefertigte Matrize hat, auch eine vom Härtungsstandpunkt her weniger geeignete Form und muß im Eingangsteil natürlich dasselbe hochbeständige Material haben wie an der Matrizenöffnung, obwohl das Material im Eingangsteil nicht genauso großen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Dies bedeutet ein schlechtes Ausnutzen des Materials im Eingangsteil der Matrize.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Beanspruchungen in und an der Matrizenöffnung und damit die Bruchgefahr zu verringern und die Lebensdauer zu erhöhen,. - sowie die Anfertigung der Matrize zu erleichtern und zu verbilligen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Matrize der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentv/icklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Das Endformungs- und Kalibrierungsteil ist von einem dritten Ring umgeben und vorgespannt in diesem befestigt. Die Vorspan—

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riung kann axial variieren, so daß sie an dessen äußerem Teil kleiner ist als an dessen innerem Teil. Der gleiche Effekt kann dadurch, erreicht werden, daß man dem dritten Ring eine geringere axiale Ausdehnung gibt als dem Endformungs- und Kalibrierungsteil, so daß man eine zweckmäßige Balancierung von nach außen gerichteten, radialen Kräften erhält. Die äußere Begrenzungsfläche des Endformungs- und Kalibrierungsteils liegen vorzugsweise unmittelbar hinter dem kleinsten Querschnitt der Matrizenöffnung. In diesem Falle kann es zweckmäßig sein, die Matrize mit einem dritten und vierten Eing zu versehen, die an das Endformungs- und Kalibrierungsteil bzw. den umgebenden ■ Vorspannungsring anliegen. Dieser dritte und vierte Ring haben solche Abmessungen, daß sich.zwischen ihnen ein radialer Spalt bildet. Hierdurch wird die Beanspruchung, die das Druckmittel verursacht, an der Öffnung des inneren Ringes geringer. Die Ringe können mit verschiedenen Dicken ausgeführt werden, so daß sich ein radialer Spalt zwischen dem Endformungsring und dem unter dem Vorspannungsring liegenden Ring bildet. Alle genannten ringförmigen Teile werden von einem umgebenden Ring und Befestigungsringen zusammengehalten.

Die Matrize nach der Erfindung ist besonders für Warmstrangpressen geeignet, wobei die hohe Temperatur des Rohlings die Beanspruchungen in der Matrize erhöht. Preßausrüstungen, in denen die Matrize verwendet v/erden kann, sind beispielsweise in den Deutschen Offenlegungsschriften 2 120 826 und 2 125 570 näher beschrieben.

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Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert v/erden. Die Figuren zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen, die in dem Aufnehmer einer Presse montiert sind, wie sie in der DOS 2 125 570 beschrieben wird.

In den Figuren bezeichnet 1 einen'-Preßtisch eines im übrigen nicht dargestellten PreßStänders und 2 den Aufnehmer einer Hochdruckkammer. Im Aufnehmer befindet sich ein Stützzylinder 3 zur Aufnahme der Kräfte von einem Rohrdorn, eine Dichtung 4, die aus einem inneren Dichtungsring 4a und einem äußeren Dichtungsring 4b besteht, sowie ein Distanzrohr 5, das die Dichtung 4 axial am Dichtungshalter 6 fixiert. Eine Matrizenstütze 7 ruht auf dem Preßtisch 1 und ragt in den Aufnehmer 2 hinein. Die Matrizenstütze ist mit einem Führungsring 8 zur Zentrierung einer Matrize 9a bzw. 9b versehen, die auf der Matrizenstütze 7 ruht.

In der Ausführung gemäß Fig. 1 besteht die Matrize 9a aus einer Anzahl ringförmiger Teile. Teil 10 bildet einen Vorformungsteil und hat eine kegelförmige Öffnung 11. Darunter befindet sich ein ringförmiges Endformungs- und Kalibrierungsteil 12 mit einem kegelförmigen Einlauf 13» das sich an die Öffnung 11 im Vorformungsteil 10 anschließt. Außerdem hat Teil 12 eine im wesentlichen zylindrische Öffnung 14 und unter dieser einen Abschnitt 15 mit einem etwas größeren Durchmesser als die Öffnung 14. Das Teil 12 ist von einem Stützring 16 umgeben und ist zumindest längs eines Teils seiner axialen Länge in den Ring 16

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eingespannt. In der gezeigten Ausführung ha.t der Stützring 16 eine geringere Dicke als das Endfoririungsteil 12, wodurch dieses unmittelbar am Vorformungsteil 10, jedoch nicht in seinem äußersten Teil eingespannt ist. Das Vorformungsteil 10, das Endformungs- und Kalibrierungsteil 12 sowie der ütützring 16 werden von einem Ring 17 und den Befestigungsringen 18 und 19 zusammengehalten. Die Matrizenstütze 7 ist mit Stützflächen 21 und 22 versehen, die in verschiedenen Ebenen liegen, deren axialer Abstand genauso groß ist wie der axiale Abstand der unteren Flächen der Teile 12 und 16. Zwischen der äußeren zylindrischen Fläche des Endformungsteils 12 und dem Absatz zwischen den Flächen 21 und 22 ist ein Spiel 23, so daß die Matrizehstütze 7 radial zusammengepreßt werden kann, ohne mit der äußeren zylindrischen Fläche des Endformungsteils 12 in Kontakt zu kommen. Dadurch, daß das Endformungsteil 12 vorgespannt im Stützring 16 befestigt ist, wird verhindert, daß der Rohling, wenn er beim Einsetzen an die kegelförmigen Öffnungen 11 und 13 der Matrize gedrückt wird, Zugbeanspruchungen im Endformungsteil 12 verursacht, die diesen auseinandersprengen. Ferner hat die Matrizenausführung zur Folge, daß der Stützring 16 und das auf diesen wirkende Druckmittel nur auf den Teil des Endformungsteils 12 wirken, der beim Pressen radial nach außen gerichteten Kräften ausgesetzt ist, d.h. im wesentlichen nur auf den Teil, der außerhalb des kegelförmigen Einlaufs 13 und der eigentlichen Matrizenöffnung 14 liegt. Die Matrizenausführung hat auch zur Folge, daß

das Druckmittel/keinen gefährlichen Druckspannungen im Freigabezu

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teil 15 in der Matrizenöffnung führen kann, wo beim Pressen keine radial nach außen gerichteten Kräfte vorhanden sind.

In der Ausführung gemäß Figur 2 enthält die Matrize 9b ein Vorformungsteil 10, ein Endformungsteil 12 mit einem vorgespannten Stützring 16 sowie zwei Ringe 25 und 26. Die äußeren (unteren )Endflachen dieser Ringe liegen in derselben Ebene. Der Ring 26 hat somit eine größere Dicke als der Ring 25. Der Außendurchmesser des Rings 25 ist kleiner als der Innendurchmesser des Rings 26, wodurch sich ein radialer Spalt 27 bildet. Der Ring 26 hat einen radial nach innen gerichteten Plansch 28, der in eine Ausdrehung 29 im Ring 25 zur axialen Fixierung dieses Ringes hineinragt. Die Teile der Matrize werden von einem Ring 30 und zwei Befestigungsringen 31 und 32 zusammengehalten. Aufgrund des Spalts 27 zwischen dem Ring 25 und dem Ring 26 muß der Ring 26 unter Einfluß des um die Matrize herum vorhandenen Druckmittels radial verformt werden, bevor er gegen den Ring 25 gedruckt wird. Das Spiel zwischen dem Ring 26 und dem Ring 12 soll möglichst so groß sein, daß dieselben beim Pressen nicht miteinander in Kontakt kommen. Hierdurch kann man die vom Druckmittel verursachte Spannung im Ring 12 und in der Öffnung 35 im Ring 25 begrenzen. Wenn eine Matrize dieser Ausführung verwendet wird, ist die Endfläche 34 der Matrize natürlich ganz eben.

Ein weiterer Vorteil mit einer zusammengesetzten Matrize gemäß der Erfindung besteht darin, daß man für verschiedene Teile der Matrize verschiedenes Material verwenden kann. Dies bedeutet,

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daß man ein Material mit sehr hoher Festigkeit im Endformungsund Kalibrierungsteil der Matrize verwenden kann und daß diesem Teil wegen seiner relativ kleinen Abmessungen leichter verbesserte Eigenschaften, wie z.B. höhere Festigkeit, durch eine Wärmebehandlung verliehen werden können, da das Eisiko infolge gefährlicher Spannungen bei der Wärmebehandlung geringer ist. Ferner ist es möglich, für die Matrize Hartmetall oder ein anderes Material zu verwenden, aus dem sich Gegenstände mit größeren . Abmessungen, wie eine ungeteilte Matrize, nur unter Schwierigkeiten herstellen lassen. Die Matrize ist auch weniger empfindlich gegenüber Wärmeschocks als Folge des Kontaktes mit einem erhitzten Rohling. Schließlich werden die Matrizenkosten dadurch gesenkt, daß relativ billiges Material für den Hauptteil der Matrize verwendet werden kann. Bei Schäden an der Matrize braucht in der Regel nur das Endformungs- und Kalibrierungsteil der Matrize ausgetauscht zu werden. Ferner kann in gewissem Umfang dasselbe Element zum Pressen von Produkten mit verschiedenen Durchmessern verwendet werden.

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Zusammengesetzte Matrize für hydrostatisches Strangpressen

mit mindestens einer im wesentlichen radialen Teilungsebene zwischen einem Vorformungsteil mit kegelförmiger Öffnung und einem Endformungsteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Endformungsteil (12) von einem vorgespannten, kraftaufnehmenden Stützring (16) umgeben ist.

2. Zusammengesetzte Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgespannte Stützring (16) das Endformungsteil (12) längs eines Teils seiner axialen Länge unmittelbar am Vorformungsteil (10) radial stützt.

3. Zusammengesetzte Matrize nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (16) eine geringere axiale Länge als das Endformungsteil (12) hat,

4. Zusammengesetzte Matrize nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem nicht abgestützten Teil des Endformungsteils (12) und den umgebenden Konstruktionselementen (7 bzw. 26) ein Spiel (23 bzw. 27) vorhanden ist.

5. Zusammengesetzte Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize einen vierten Ring (25) und einen fünften Ring (26) enthält, die sich axial an das Kalibrierungsteil (12) bzw. den Stützring (16) anschließen.

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6. Zusammengesetzte Matrize nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vierten Ring (25) und dem fünften Ring (26) ein radiales Spiel (27) vorhanden ist.

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