Strangpressen

aus stranggepressten Aluminiumprofilen geschnittene Kühlkörper (teilweise schwarz eloxiert)

Das Strangpressen ist ein Umformverfahren zum Herstellen von Stäben, Drähten, Rohren und unregelmäßig geformten prismatischen Profilen. In der Kunststoffverarbeitung wird das entsprechende Verfahren als Extrusion bezeichnet. Das Strangpressen wird nach DIN 8582 zum Druckumformen gezählt, gemeinsam mit dem Fließpressen in der Untergruppe des Durchdrückens, und in DIN 8583 näher beschrieben. Beim Strangpressen wird ein auf Umformtemperatur erwärmter Pressling (Block) mit einem Stempel durch eine Matrize gedrückt. Dabei wird der Block durch einen Rezipienten – ein sehr dickwandiges Rohr – umschlossen. Die äußere Form des Pressstrangs wird durch die Matrize bestimmt. Durch verschieden geformte Dorne können Hohlräume erzeugt werden. Strangpressprofile erreichen bis zu 60 m Länge; größere Längen sind zwar möglich, aber im Allgemeinen nicht wirtschaftlich. Das Strangpressen dient zur Herstellung von Endlosmaterial, das in der gewünschten Länge abgetrennt wird. Beim verwandten Fließpressen werden dagegen Einzelstücke hergestellt.

Zum Strangpressen eignen sich prinzipiell alle Metalle, es wird aber vor allem für Aluminium und Aluminiumlegierungen (z. B. Kühlkörperprofile und Konstruktionsprofile), Kupfer und Kupferlegierungen angewendet. Aus Edelstahl werden (nahtlose) Rohre hergestellt. Weiterhin werden geringere Mengen Magnesium- und Titanlegierungen oder auch Lote stranggepresst.

Vorteile des Strangpressens sind insbesondere die Möglichkeiten, Profile auch in komplizierten Formen und aus schwer umformbaren Werkstoffen herzustellen, der hohe, in einem Verfahrensschritt erreichbare Umformgrad und die geringen Werkzeugkosten, die das Strangpressen vor allem für die Fertigung relativ geringer Lose interessant machen.

Verfahrensvarianten

Aluminium-Pressbarren zum Strangpressen

Als Verfahrensvarianten sind das direkte, das indirekte und das hydrostatische Strangpressen zu unterscheiden.

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  Voll-Vorwärts-Strangpressen

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  Voll-Rückwärts-Strangpressen

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  Hohl-Vorwärts-Strangpressen

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  Hohl-Rückwärts-Strangpressen

Beim direkten Strangpressen schiebt der Stempel den Block entlang der Innenoberfläche des Rezipienten in Richtung der Matrize. Um diese Relativbewegung zwischen Block und Rezipient zu erzeugen, müssen hohe Reibungskräfte überwunden werden; die Reibung lässt sich allerdings auch nutzen, um Verunreinigungen aus der Blockrandschicht zurückzuhalten, so dass diese nicht ins Produkt gelangen. Die Bewegungsrichtungen von Stempel und austretendem Strang sind gleich, daher auch die Bezeichnung Vorwärts-Strangpressen.

Beim indirekten Strangpressen ist der Rezipient an einer Seite verschlossen, von der anderen Seite wird auf den Block die Matrize gepresst, die sich am Kopf eines Hohlstempels befindet. Der Strang tritt durch die Stempelbohrung hindurch. Deren Durchmesser begrenzt somit den Profilumriss. Dieses Verfahren wird in der Praxis realisiert, indem der einseitig verschlossene Rezipient mitsamt dem Block über den feststehenden Hohlstempel mit Matrize gepresst wird, die auch verwendete Bezeichnung „Rückwärts-Strangpressen“ kann daher irreführend sein. Der Vorteil des indirekten Pressverfahrens ist jedoch, dass die Reibung zwischen Aufnehmerwand und Block entfällt und somit geringere Presskräfte notwendig sind. Weiterhin lassen sich qualitativ bessere Produkte herstellen, da das Entfallen der Reibkräfte zu einem homogeneren Gefüge führt.

Beim hydrostatischen Strangpressen wird die Presskraft vom Stempel nicht unmittelbar, sondern über ein Wirkmedium (Wasser oder Öl) auf den Block aufgebracht. In diesem Verfahren ist der sogenannte hydrostatische Spannunganteil – die allseitig auf das Werkstück wirkende Druckspannung – noch höher und es kann sogar Draht von einer Spule gepresst werden.

Eine Sonderform jüngeren Datums nutzt Reibungshitze zur Formbarmachung des Ausgangsmaterials, auch unter CONFORM-Verfahren bekannt. Dabei wird ein stetig zugeführter Draht mit üblicherweise 8 bis 20 mm Durchmesser durch ein Reibrad auf bis zu über 500 °C erhitzt und das dann teigige Material durch eine unmittelbar nach dem Reibrad angeordnete Matrize gepresst. Dieses kontinuierlich arbeitende Verfahren wird vornehmlich für Profile kleiner und mittelgroßer Abmessung aus Aluminium und Kupfer verwendet. Der über einen langen Zeitraum kontinuierlich mögliche Erzeugungsprozess und der Umstand, dass dafür nur eine einzige relativ kleine und einfach gebaute Maschine notwendig ist, ermöglicht eine Kostenreduzierung von 30 bis 50 % gegenüber den herkömmlichen Strangpressverfahren.

Literatur

• Hinkfoth, Rolf: Massivumformung. Ausgewählte technologische Grundlagen der Umformprozesse in der Metallurgie (Walzen, Ziehen, Strangpressen, Stauchen und Recken) behandelt mit Hilfe der elementaren Plastizitätstheorie in globaler Betrachtung für Projektierung, Konstruktion und Technologie. = Bulk forming process. Wissenschaftsverlag Mainz, Aachen 2003, ISBN 3-86130-184-9.
• Martin Bauser, Günther Sauer, Klaus Siegert: Strangpressen. 2. Auflage. Aluminium-Verlag, Düsseldorf 2001, ISBN 3-87017-249-5.

Weblinks

• TU Berlin-Forschungszentrum Strangpressen: Allgemeine Informationen zum Strangpressen inkl. Animationen
• Animation: Strangpressverfahren
• Aluminium-Knetlegierungen für die Extrusion (chemische Zusammensetzung nach DIN EN 573-3) (PDF-Datei; 83 kB)
• Gegenüberstellung bisheriger DIN-Normen und neuer EN-Normen für Knetstoffe aus Aluminium (PDF-Datei; 144 kB)