DE19857790A1

DE19857790A1 - Verfahren zur Werkzeugkühlung von Indirekt-Leichtmetall-Strangpressen mit flüssigem Stickstoff

Info

Publication number: DE19857790A1
Application number: DE1998157790
Authority: DE
Inventors: Juergen Busse; Andrej Dremelj; Bernard Grobelnik; Guenter Wich
Original assignee: Messer Griesheim GmbH; Messer Slovenija doo
Current assignee: Messer Griesheim GmbH; Messer Slovenija doo
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2000-07-20
Also published as: WO2000035611A1; EP1140383A1

Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Werkzeugkühlung von Indirekt-Leichtmetall-Strangpressen mit flüssigem Stickstoff, ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung des Preßwerkzeuges die Stickstoffzufuhr über einen mit Leitungen (2, 3, 4) versehenen Preßstempel (1) erfolgt. Durch die erfindungsgemäße automatische Temperatursteuerung wird eine optimale Stickstoff-Zufuhr zum Preßwerkzeug entsprechend den beim Preßvorgang in der Presse herrschenden augenblicklichen Temperaturverhältnissen gewährleistet. Die Vorteile der erfindungsgemäßen optimalen Werkzeugkühlung bei Indirekt-Leichtmetall-Strangpressen liegen insbesondere in einer Leistungssteigerung dieser Pressen bei gleichzeitiger Qualitätsverbesserung der Halberzeugnisse und einer wesentlichen Erhöhung der Standzeit des Preßwerkzeuges.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Werkzeugkühlung von Indirekt- Leichtmetall-Strangpressen mit flüssigem Stickstoff.

Durch die DT 22 11 645 B2 ist eine Vorrichtung zur Kühlung der Matrize einer, insbesondere für Aluminium und Aluminiumlegierungen verwendeten Direkt- Strangpresse, bei der einem den Matrizenöffnungsquerschnitt umgebenden Druckring-Kanal über mindestens eine Zuführungsbohrung flüssiger Stickstoff als Kühlmittel während des Preßvorganges zugeführt wird, bekannt.

Bei dem auf das vorgenannte Schutzrechte aufbauenden, bekannten INCAL- Verfahren "Gas aktuell" (Ausgabe 24,1982, Seite 28), Messer Griesheim GmbH, Technisches Zentrum, W-4150 Krefeld, erfolgt das Direkt-Strangpressen von Leichtmetall, insbesondere zur Herstellung von Aluminium-Halbzeugen dadurch, daß der in einem Tank gelagerte flüssige Stickstoff über ein Hauptabsperr- und Sicherheitsventil durch eine isolierte Leitung einem Unterkühler zugeführt und in diesem unterhalb des physikalischen Gleichgewichtszustandes unterkühlt wird, um beim weiteren Leitungstransport seine vorzeitige Verdampfung und damit eine vorzeitige Kälteabgabe zu verhindern. Der unterkühlte flüssige Stickstoff wird anschließend über eine Regeleinheit zur Mengendosierung mit Magnet- und Regelventil über eine Zuleitung durch das Pressenmaul dem Werkzeugsatz mit Druckring oder direkt durch die Presse über den Druckring des Werkzeugsatzes dem zu kühlenden Preßwerkzeug (Matrize) der Strangpresse zugeführt, wobei durch einen im Bedienungspult der Strangpresse integrierten oder separaten Steuerschrank über die Regeleinheit verschiedene Kühlzyklen vorgewählt werden können. So kann der Preßdruck sowohl direkt als auch mit einer frei wählbaren Verzögerung die Stickstoff-Zufuhr zum Preßwerkzeug steuern.

Die Anwendung dieser bekannten technischen Lösungen bei den mit einem feststehenden Preßwerkzeug (Matrize) ausgebildeten Direkt-Leichtmetall- Strangpressen bringt in der Praxis eine Steigerung der Preßgeschwindigkeit bis zu 100% und damit eine erhebliche Erhöhung der Produktivität bei Direkt- Strangpressen mit gleichzeitiger Qualitätsverbesserung der Halbfabrikate und Erhöhung der Standzeit des Preßwerkzeuges.

Ein Einsatz dieser bei den Direkt-Strangpressen sich bewährten Werkzeug kühlung konnte bisher bei den Indirekt-Leichtmetall-Strangpressen aufgrund ungelöster Probleme bei der Stickstoff-Zufuhr zu dem beim Preßvorgang in Richtung des zu pressenden Blocks und durch diesen sich bewegenden Preßwerkzeug (Matrize) nicht erfolgen.

Ausgehend von der zuvor beschriebenen Problematik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Stickstoff-Werkzeugkühlung von Indirekt-Leichtmetall-Strangpressen zur Verfügung zu stellen, welches die bekannten und vorab aufgezeigten Vorteile der Direkt-Leichtmetall-Strangpressen gewährleistet.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 dargelegten Stand der Technik ist die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Kühlung des Preßwerkzeuges die Stickstoffzufuhr über einen mit Leitungen versehenen Preßstempel erfolgt.

Gemäß einer ersten Lehre der Erfindung wird die Stickstoffzufuhr von der Versorgungseinrichtung zum Preßwerkzeug durch eine mittig im Preßstempel angeordnete Leitung gewährleistet. Diese Leitungsführung bedingt den Einsatz eines Werkzeuges mit einem im Bereich der mittigen Leitung ausgebildeten Freiraum, beispielsweise den Einsatz eines Mehrlochwerkzeuges. Um beim Pressen eines schräg auslaufenden Profilstranges die Gefahr der Beschädigung oder sogar Zerstörung der im Preßstempel mittig angeordneten Stickstoffzufuhr- Leitung auszuschließen, ist diese mit mindestens einer Schutzhülle versehen und an ihrem in einem Vorsatz für die Befestigung des Preßwerkzeuges (Matrize) mündenden Ende fest oder beweglich, in der Regel durch eine Schnellkupplung, mit dem Preßwerkzeug (Matrize) verbunden.

Gemäß einer zweiten Lehre der Erfindung wird die Stickstoffzufuhr zum Preßwerkzeug durch mindestens eine in der Gehäuseinnenseite des Preßstempels in jeweils einer Vertiefung gelagerten Leitung bewirkt. Um eine eventuelle Beschädigung oder Zerstörung der jeweils in einer Vertiefung gelagerten Leitung/en zu verhindern, ist eine Abdeckung jeder Vertiefung vorgesehen.

Gemäß einer dritten Lehre der Erfindung wird die Stickstoffzufuhr zum Preßstempel durch mindestens eine in der Gehäuseaußenseite des Preßstempels in jeweils einer Vertiefung gelagerten Leitung gewährleistet.

Bei dieser äußeren Leitungsführung entfällt ein zusätzlicher Leitungsschutz.

Entsprechend den unterschiedlichen Konstrukionen von Indirekt-Leichtmetall- Strangpressen bzw. deren jeweiligen Preßstempels erfolgt die Stickstoffzufuhr von der außerhalb der Presse befindlichen Versorgungs- und Regeleinrichtung durch das Pressengehäuse zu dem in der Presse angeordneten Preßstempel entweder im Bereich des Preßstempels oder an einer, der jeweiligen Konstruktion der Presse und/oder des Preßstempels am zweckmäßigsten entsprechenden Position hinter dem der Stempel-Preßrichtung entgegengesetzten Ende des Preßstempels.

Daraus ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß jede Indirekt-Leichtmetall-Presse entsprechend ihrer konstruktiven Merkmale mit der für sie am zweckmäßigsten und damit kostengünstigsten Pressen-Leitungsführung versehen werden kann.

Ein weiteres bei der störungsfreien Zufuhr von flüssigem Stickstoff zu dem beim Preßvorgang sich kontinuierlich zum und durch den zu pressenden Block mit dem Preßwerkzeug bewegenden Preßwerkzeug auftretendes Problem wurde erfindungsgemäß durch eine im Bereich zwischen Regelventileinheit und der Presse längenveränderliche Zuleitung, beispielsweise in der Art eines Wellschlauches, gelöst.

Der Erfindungsgegenstand umfaßt auch die Verwendung einer Temperatur steuerung zur automatischen Stickstoffzufuhr von dem Lagertank über den Stickstoff-Unterkühler durch die Regelventileinheit zum Preßwerkzeug (Matrize) in die Presse.

Dazu ist erfindungsgemäß ein die Temperatur des Profilstranges beim Pressenaustritt erfassendes Temperatur-Meßgerät, beispielsweise ein bekanntes Mehrwelleninfrarot-Temperaturmeßgerät, derart angeordnet, das die Meßdaten über die Regelventileinheit auf ein Dosierventil, vorzugsweise auf ein pneumatisch betätigtes Membranventil, übertragen werden, welches die zur optimalen Kühlung des Preßwerkzeuges benötigte Stickstoffmenge entsprechend den augenblicklichen Temperaturverhältnissen im Arbeitsbereich der Presse dosiert.

Der Vorteil dieser zweckgerichtet für den Einsatz bei Indirekt-Leichtmetall- Strangpressen entwickelten, aber auch bei Direkt-Leichtmetall-Strangpressen vorteilhaft einsetzbaren, erfindungsgemäßen Temperatursteuerung für die automatische temperaturabhängige Stickstoff-Zufuhr zu dem sich beim Preßvorgang mit dem Preßstempel kontinuierlich fortbewegenden Preßwerkzeug (Matrize) gegenüber der in der gegenwärtigen Pressen-Praxis durchgeführten manuellen Austrittstemperatur-Meßwerterfassung bei dem die Presse verlassenden Strangprofil, liegt im wesentlichen darin, daß während des gesamten Preßvorganges eine automatische, den augenblicklichen Temperatur verhältnissen im Preßbereich der Presse maximal entsprechende Stickstoffzufuhr zum Preßwerkzeug (Matrize) erfolgt, wodurch eine konstant hohe Preßgeschwindigkeit bei gleichbleibender Halbfabrikat-Qualität und eine höhere Standzeit des Preßwerkzeuges gewährleistet ist.

Anhand der Beispiele in den Fig. 1 und 2 wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch im Längsschnitt einen erfindungsgemäßen Preßstempel 1 mit einer mittig in seinem Gehäuseinneren angeordneten Leitung 2, mit einer weiteren in seiner Gehäuseinnenseite verlaufenden Leitung 3 und mit einer in seiner Gehäuseaußenseite angeordneten Leitung 4 zur Zuleitung des flüssigen Stickstoffs zum nicht dargestellten Preßwerkzeug (Matrize). Jede der Leitungen 3 und 4 ist jeweils in einer Vertiefung 8 und 9 der Gehäuseinnenseite/-außenseite des Preßstempels 1 angeordnet, zudem ist die die Leitung 3 aufnehmende Vertiefung 8 mit einer Schutzabdeckung 10 gegen deren Beschädigung oder Zerstörung durch ein Strangprofil beim Preßvorgang versehen. Auch die im Gehäuseinneren des Preßstempels 1 mittig angeordnete Leitung 2 ist gegen Beschädigung oder Zerstörung durch ein Strangprofil mit einer Schutzhülle 11 gesichert. Die der Fig. 1 zu entnehmenden Positionen 5, 6, 7 der Stickstoffzufuhr von der außerhalb der Presse vorhandenen nicht dargestellten Versorgungseinrichtung zu den in der Presse im oder am Preßstempel 1 angeordneten Leitungen 2, 3, 4 sind nur bevorzugte Beispiele der verschiedenen Möglichkeiten der Positionierung der Stickstoff-Zufuhr durch das Pressen gehäuse. Die unterschiedliche Positionierung der Stickstoff-Zufuhr durch das Pressengehäuse zu den Leitungen 2, 3, 4 erfolgt entsprechend den jeweiligen konstruktiven Gegebenheiten der Presse bzw. des Preßstempels 1 in jeder Position von dem Preßstempel 1 weg, d. h. hinter dem dem der Preßrichtung entgegengesetzten Ende des Preßstempels 1, so daß eine, den jeweiligen konstruktiven Pressen- und Preßstempel-Merkmalen zweckmäßig entsprechende und damit kostengünstige Pressen-Leitungszuführung gewährleistet ist. Die mittig im Preßstempel 1 angeordnete Leitung 2 ist im Endbereich eines das Preßwerkzeug tragenden Preßstempel-Vorsatzes mit dem sich beim Preßvorgang kontinuierlich in Richtung und durch den zu pressenden Block bewegenden Preßwerkzeug fest oder beweglich verbunden, in der Regel mittels einer üblichen Schnellverbindung.

Bei dem in der Fig. 2 schematisch im Querschnitt dargestellte Preßstempel 1 sind Einzelheiten der Anordnung jeder Leitung 2, 3 und 4 im oder am Preßstempel 1 dargestellt. Es ist aufgezeigt, daß jede der Leitungen 3 und 4 in jeweils einer Vertiefung 8 und 9 der Gehäuseinnen-/außenseite des Preßstempels 1 angeordnet ist. Zudem weist die die Leitung 3 aufnehmende Vertiefung 8 eine Schutzabdeckung 10 gegen deren Beschädigung/Zerstörung durch das Strangprofil beim Preßvorgang auf. Die mittig im Preßstempel 1 verlaufende Leitung 2 ist ebenfalls gegen Beschädigung oder Zerstörung durch eine Schutzhülle 11 gesichert.

Bezugszeichenliste

1

Preßstempel

2

Leitung (mittig im Preßstempel

1

)

3

Leitung (Innengehäuse Preßstempel

1

)

4

Leitung (Außengehäuse Preßstempel

1

)

5

Position der Stickstoffzuführung (Leitung

2

)

6

Position der Stickstoffzuführung (Leitung

3

)

7

Position der Stickstoffzuführung (Leitung

4

)

8

Vertiefung (Leitung

3

)

9

Vertiefung (Leitung

4

)

10

Schutzabdeckung (Vertiefung

8

)

11

Schutzhülle (Leitung

2

)

Claims

1. Verfahren zur Werkzeugkühlung von Indirekt-Leichtmetall-Strangpressen mit flüssigem Stickstoff, bei dem der in einem Tank gelagerte flüssige Stickstoff durch ein Hauptabsperrventil und über ein Sicherheitsventil durch eine isolierte Leitung einem Unterkühler zugeführt und von diesen unterkühlt einer Regelventileinheit, bestehend aus ein mit einem die Kühlzyklen und den Preßdruck steuernden Steuerschrank verbundenes und die Stickstoffzufuhr steuerndes Magnetventil sowie ein die Stickstoffmenge dosierendes Regelventil, zugeleitet und anschließend über eine Zuleitung durch ein Pressenmaul über einen Werkzeugsatz mit Druckring oder direkt durch das Pressengehäuse über den Druckring des Werkzeugsatzes einem Preßwerkzeug (Matrize) zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung des Preßwerkzeuges die Stickstoffzufuhr über einen mit Leitungen (2, 3, 4) versehenen Preßstempel (1) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffzufuhr zum Preßwerkzeug durch eine mittig im Preßstempel (1) angeordnete, vorzugsweise mit mindestens einer Schutzhülle (11) versehenen, Leitung (2) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffzufuhr zum Preßwerkzeug durch mindestens eine in der Gehäuseinnenseite des Preßstempels (1) in jeweils einer, vorzugsweise mit einer Schutzabdeckung (10) versehenen, Vertiefung (8) gelagerten Leitung (3) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffzufuhr zum Preßwerkzeug durch mindestens eine in der Gehäuseaußenseite des Preßstempels (1) in jeweils einer Vertiefung (9) gelagerten Leitung (4) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffzufuhr von außerhalb der Presse durch das Pressengehäuse zu jeder der im Außengehäuse des Preßstempels (1) angeordneten Leitung (4) an jeder beliebigen Position hinter dem der Stempel-Preßrichtung entgegengesetzten Ende des Preßstempels (1), vorzugsweise aber im Bereich des Preßstempels (1) in Position (7), erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffzufuhr von außerhalb der Presse durch das Pressengehäuse zu jeder der im Innengehäuse des Preßstempels (1) angeordneten Leitung (3) an jeder beliebigen Position hinter dem der Stempel-Preßrichtung entgegengesetzten Ende des Preßstempels (1), vorzugsweise aber im Bereich des Preßstempels (1) in Position (6), erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffzufuhr von außerhalb der Presse durch das Pressengehäuse zu der mittig im Preßstempel (1) angeordneten Leitung (2) an jeder beliebigen Position hinter dem der Stempel-Preßrichtung entgegengesetzten Ende des Preßstempels (1), vorzugsweise aber im Bereich des Preßstempels (1) in Position (5), erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im Preßstempel (1) mittig angeordnete Leitung (2) mit dem Preßwerkzeug fest verbunden ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im Preßstempel (1) mittig angeordnete Leitung (2) mit dem Preßwerkzeug beweglich, vorzugsweise mit einer Schnellverbindung, verbunden ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoff-Zufuhr im Bereich zwischen der Regelventileinheit und der Strangpresse über eine längenveränderliche Zuleitung, vorzugsweise über einen Wellschlauch, erfolgt.

11. Temperatursteuerung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Stickstoffzufuhr von dem Lagertank über den Unterkühler durch die Regelventileinheit in die Presse zum Preßwerkzeug ein die Austrittstemperatur des Profilstranges am Pressenausgang erfassendes Meßgerät, vorzugsweise ein Mehrwellen-Infrarot-Meßgerät, über eine Regeleinrichtung mit ein Dosierventil, vorzugsweise mit ein pneumatisch betätigtes Membranventil, zur temperaturgesteuerten Stickstoffzufuhr zum Preßwerkzeug verbunden ist.