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Strangpressen Was Strangpressen ist und welche Vorteile es bietet

| Redakteur: Stéphane Itasse

Das Strangpressen ist als Umformverfahren ein Teil der Umformtechnik und bezeichnet die Veränderung eines Grundmaterials ohne dabei das Volumen des Materials zu verändern.

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Zum Strangpressen werden Anlagen dieser Art genutzt.
Zum Strangpressen werden Anlagen dieser Art genutzt.
(Bild: Marc Soracco Photography Inc.)

In der Regel wird das Strangpressen eingesetzt, um Endlosmaterial herzustellen, welches vom Hersteller problemlos in der jeweils gewünschten Länge abgetrennt werden kann. Das Verfahren wir unter anderem für die Herstellung von Profilen, Rohren und Drähten eingesetzt.

Die Definition des Strangpressens

Als Strangpressen wird ein Umformverfahren bezeichnet, bei welchem ein bestimmter Rohstoff unter Druck seine Form verändert. Dabei wird das Rohmaterial mit einem Stempel durch die genutzte Matrize gedrückt, damit das Material die gewünschte Form annimmt. Um ein Ausweichen des Materials zu verhindern, wir das Rohmaterial durch eine dickes Rohr umschlossen. Dank unterschiedlicher Matrizen ist es möglich, mittels dieses Verfahrens sowohl Drähte als auch Rohe oder prismatische Profile zu formen. Der Einsatz von Dornen erlaubt die Erzeugung von Hohlräumen während des Umformprozesses. Das Strangpressen ist für Endlosmaterialien entwickelt worden und unterscheidet sich unter anderem in diesem Bereich vom ähnlichen Fließpressen.

So funktioniert das Strangpressen im Detail

Zunächst einmal wird das Rohmaterial auf die sogenannte Umformungstemperatur gebracht. Diese Temperatur bestimmt den Punkt, an welchem das Material am besten und einfachsten verformt werden kann. Das Temperaturoptimum wird je nach Material immer in Relation zur benötigten Energie gesetzt. Das Material wird in eine dickwandige Röhre, den sogenannten Rezipienten geführt. Anschießend wird das Material je nach verwendetem Verfahren durch oder auf die Matrize gedrückt. Die Matrize bestimmt hierbei die äußere Form des erzeugten Pressstrangs.

Für Rohre und Profile kann zudem mittels Dorn ein Hohlraum beim Pressen geschaffen werden. Somit ist es möglich, bei diesem Verfahren auch Hohlprofile zu erstellen. Die Länge des Dorns bestimmt in einem solchen Fall die Länge des endgültigen Produkts.

Beim Strangpressen wird einzig und allein die Form angepasst. Allerdings kann sich durch das Pressen durch die Matrize aufgrund des Drucks die Materialeigenschaft des Materials verändern. Zudem kann es aufgrund der Reibung an der Innenwand des Rezipienten zu Veränderungen der Werkstückoberfläche kommen. Dies kann unter anderem durch alternative Varianten verhindert werden.

Verfahrensvarianten und Möglichkeiten beim Strangpressen

Das Strangpressen ist kein einheitliches Verfahren, sondern wird in vier verschiedenen Varianten eingesetzt. Einige der Varianten sind dabei häufiger im Einsatz, während andere eher für seltene Bauteile oder Endprodukte genutzt werden. Die vier Varianten beim Strangpressen sind:

  • das direkte Strangpressen,
  • das indirekte Strangpressen,
  • das hydrostatische Strangpressen und
  • das Conform-Verfahren.

Die direkte Variante

Bei der direkten Verfahrensvariante wird der Block mit dem Rohmaterial durch den Stempel in Richtung der Matrize geschoben. Dabei befindet sich der Materialblock im Innern des so genannten Rezipienten. Da somit das Material und der Rezipient aneinander reiben, muss ein erheblicher Druck aufgewendet werden, um das Material in Richtung der Matrize zu bewegen. Der Stempel und der nach der Matrize austretende Strang bewegen sich in die gleiche Richtung, weswegen dieses Verfahren auch als Vorwärts-Strangpressen bezeichnet wird.

Die indirekte Variante

Bei der indirekten Variante wird das grundsätzliche Prinzip beibehalten, allerdings umgedreht. Der Rezipient ist an einer Seite verschlossen und wird mit dem Materialblock befüllt. Die Matrize befindet sich an der Spitze eines Hohlstempels. Der Rezipient und somit auch der Materialblock werden in der Regel auf den feststehenden Stempel mit der Matrize gepresst. Der Durchmesser der Stempelbohrung bestimmt somit den maximalen Durchmesser des Matrizen-Umrisses. Der Vorteil bei diesem Verfahren liegt in der fehlenden Reibung zwischen Material und Rezipient. Somit sind zum einen deutlich geringere Presskräfte notwendig, um die Umformung in Gang zu bringen. Auch die Oberfläche der Produkte ist homogener und hochwertiger, da die Veränderungen aufgrund der Reibung entfallen. Durch die ausbleibende Reibung können zudem weitere Probleme des direkten Verfahrens wie eine schwankende und steigende Temperatur innerhalb des Rezipienten vermieden werden.

Das hydrostatische Strangpressen

Das hydrostatische Verfahren ist eine Sondervariante. Hierbei wird für die Kraftübertragung zwischen Material und Stempel ein weiteres Wirkmedium genutzt. Das kann sowohl Wasser als auch Öl sein. Dieses Verfahren wird vor allem dann verwendet, wenn ein sehr hoher Druck für den Pressvorgang benötigt wird. Dadurch kann ein so hoher Druck auf das Werkstück aufgebaut werden, dass sich beispielsweise sehr feine Drähte in diesem Verfahren pressen lassen. Hierzu müssen allerdings auch die passenden Maschinen bereitstehen, damit der entsprechende Druck aufgebaut werden kann.

Das Conform-Verfahren

Das Conform-Verfahren ist eine jüngere Entwicklung beim Strangpressen, welche erst seit wenigen Jahren im Einsatz ist. Bei diesem Verfahren wird eine Reibungshitze verwendet, um das Ausgangsmaterial formbarer zu machen. Hierbei wird ein Draht durch eine Reibrad auf Temperaturen von bis zu 500 °C erhitzt. Das durch die Hitze teigig und formbar gewordene Material kann anschießend direkt durch die dahinter liegende Matrize gepresst werden. Dieses Verfahren wir vor allem für kleine Formprofile aus Aluminium oder Kupfer verwendet. Da sich sowohl das Ausgangsmaterial als auch die Endprodukte problemlos endlos herstellen lassen, kann somit sehr schnell und umfassend produziert werden. Darüber hinaus kann dieses Verfahren einfach eingesetzt werden, da eine kompakte und simple Maschine für diese Produktion notwendig ist. Fachleute gehen davon aus, dass sich durch das Conform-Verfahren in verschiedenen Produktionsumgebungen Kostenreduzierungen von bis zu 50 % im Vergleich zum klassischen Strangpressen erreichen lassen.

Welche Produkte mittels Strangpressen hergestellt werden

Durch das Strangpressen lassen sich viele unterschiedliche Produkte herstellen. Wichtig ist, dass bei diesem Verfahren in der Regel Endlosprodukte hergestellt werden, welche in der benötigten Länge gekappt und anschließend verarbeitet oder eingesetzt werden können. Darunter fallen unter anderem:

  • Drähte,
  • Rohre,
  • Stangen,
  • Profile und
  • Konstruktionsprofile.

Welche Varianten möglich sind, hängt jedoch nicht nur vom Umformungsverfahren ab, sondern auch vom Werkstoff. Je leichter und effektiver sich das Material umformen lässt, umso flexibler auch die Wahl der Endprodukte. Die verschiedenen Produkte können zudem in weiteren Arbeitsschritten weiterverarbeitet und ergänzt und veredelt werden. In der Regel stellt das Strangpressen bei vielen Produkten nur einen Teil des Produktionsprozesses dar. Da viele der Systeme und Maschinen zudem durch den einfachen Wechsel der Matrize eine hohe Flexibilität erlauben, können viele Unternehmen eine ganze Reihe an Produkten in diesem Verfahren herstellen.

Wofür werden diese Produkte verwendet?

Die meisten Produkte, welche durch Strangpressen hergestellt werden, sind entweder als eigenes Werkstück gedacht oder werden in weiteren Arbeitsschritten veredelt und erweitert. So können unter anderem verschiedene Konstruktionsprofile per Strangpressen hergestellt werden, welche anschließend mit weiteren Fertigungsverfahren miteinander kombiniert werden. Auch Rohe lassen sich mit diesem Verfahren sehr einfach und nahtfrei herstellen. Diese können unter anderem durch ein weiteres Umformverfahren, das Biegen, in die gewünschten Formen gebracht werden.

In der Regel ist das Strangpressen nur ein kleiner Ausschnitt in einer durchgängigen Produktion. Mit dem entsprechenden Platz können zudem Produkte in vielen unterschiedlichen Längen produziert werden. In der Regel können beispielsweise Produkte aus Aluminium mit einer Länge von maximal 50 m sicher und ohne Verwindungen hergestellt werden. Ebenfalls beliebte Produkte in diesem Bereich sind Rohre mit einem nahtlosen Flansch, welcher durch spezielle Fertigungsverfahren im Strangpressen erreicht werden kann. Diese Systeme bieten den Vorteil, dass sowohl das Rohr als auch der Flansch aus einem durchgängigen Material bestehen und es somit zu einer absoluten Dichtigkeit kommt. Auch eine Schwächung des Materials ist aufgrund der fehlenden Verbindungsstelle nicht zu finden.

Welche Werkstoffe beim Strangpressen genutzt werden

Grundsätzlich lassen sich praktisch alle Metalle beim Strangpressen verwenden. Allerdings ist dies nicht bei allen Metallen und Legierungen zielführend, da sich viele Metalle nur schwer umformen lassen und dabei oftmals wichtige Materialeigenschaften verlieren. Zu den wichtigsten Materialien für das Strangpressen gehören Aluminium und die verschiedenen Aluminium-Legierungen. Dieses Material wird beim Strangpressen unter anderem für verschiedenen Konstruktionsprofile, aber auch für Kühlkörperprofile und ähnliche Endprodukte eingesetzt. Ebenfalls sehr häufig im Einsatz ist Kupfer, welches sich aufgrund seiner Eigenschaften sehr gut umformen lässt. Für die Produktion nahtloser Rohre greifen zudem viele Produzenten auf Edelstahl zurück, welcher ebenfalls mittels des Strangpressens in Form gebracht werden kann. Hier spielt allerdings wieder die Umformtemperatur eine wichtige Rolle. Ebenfalls häufig zu finden sind Legierungen mit Titan oder mit Magnesium, welche sich ebenfalls sehr gut für das Strangpressen eignen. Hier werden häufig Stangen und Drähte aus den entsprechenden Materialien hergestellt.

Welche industriellen Vorteile bietet das Strangpressen?

Das Strangpressen bietet in vielen industriellen Einsatzgebieten durchaus Vorteile. So kann durch das Strangpressen unter anderem eine hohe Flexibilität bei den Profilen erreicht werden. Durch die starre Matrize können bei diesem Verfahren auch komplexe Muster und Formen realisiert werden. Zudem eignet sich diese Variante für grundsätzlich schwer umformbare Werkstoffe, da oftmals mit der Umformungstemperatur und dem entsprechenden Druck eine sichere Umformung erreicht werden kann. Darüber hinaus überzeugt das Strangpressen durch die geringen Werkzeugkosten und die somit geringen Fertigungskosten im Vergleich mit vielen anderen Umformverfahren.

Hinzu kommt der grundsätzlich recht geringe Energiebedarf bei dieser Umformungsvariante. Dies macht das Verfahren in vielen Bereichen und in vielen Branchen profitabel. Hinzu kommt der Vorteil, dass sich eine ganze Reihe von Materialien für diese Umformung eignen und somit schnell die gewünschten Ergebnisse erzielt werden können.

Welche Maschinen und Werkzeuge beim Strangpressen eingesetzt werden

Beim Strangpressen ist die wichtigste Maschinenart die hydraulische Presse. Diese Pressen können einen enorm hohen Druck aufweisen und sind somit in der Lage die unterschiedlichen Materialien beim Strangpressen zu formen. Je fester der Werkstoff ist, umso höher muss der Druck sein. Wird das hydrostatische Verfahren verwendet, muss eine Übertragung der Kraft von der Presse auf das Wirkmedium gewährleistet werden.

Neben den reinen Maschinen, also den Pressen, werden auch noch passende Matrizen, Stempel und Rezipienten benötigt. Diese werden oftmals für jedes Produkt einzeln hergestellt und aufeinander abgestimmt. Wichtig ist hierbei vor allem die Stabilität. Denn sowohl die Stempel als auch die Matrizen müssen dem hohen Druck beim Strangpressen standhalten und dürfen sich nicht verformen. Nur so lässt sich eine passgenaue Fertigung realisieren.

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