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Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Metallrohren.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, nahtlose Rohre aus Hartmetallen, insbesondere Eisen, von der Rohrluppe ausgehend bis zur üblichen Gasrohrwandstärke in einem Arbeitsgang zu strecken, indem das von einem Dorn getragene glühende Werkstück durch eine grössere Anzahl hintereinandergeschalteter, aus antriebslosen Rollen gebildeter Streckkaliber hindurchgezwängt wird.
Da nun hiebei die für das Strecken beanspruchte Kraft allein durch den am Boden der Rohrluppe angreifenden Dorn auf das Werkstück übermittelt wird, so müsste in dem Falle, wenn die in einem Arbeitsgang auszuführende Gesamtquerschnittsverminderung eine so grosse ist, dass die hiezu samt der zur Überwindung des Reibungswiderstandes der Streckkaliber erforderlichen Kraft im kleinsten Querschnitt des Werkstückes eine die Zerreissgrenze überschreitende Beanspruchung erzeugen würde, ein Reissen des Werkstückes im gefährlichen
Querschnitt eintreten.
Die Beanspruchung des gefährlichen Querschnittes lässt sich praktisch nicht dadurch beliebig vermindern, dass man die Abstände, in denen die Streckkaliber aufeinanderfolgen, so weit vergrössert, dass von der zur Ausführung der angestrebten Gesamtquerschnittsverminderung erforderlichen grossen Anzahl der Streekkaliber jeweilig nur eine oder wenige Streekkaliber gleichzeitig auf das Werkstück einwirken. Es müsste nämlich dabei die Streckbank eine so grosse Länge erhalten, dass Ausführungsschwierigkeiten für die Streekbank entstehen würden.
Ausserdem würde auch, weil die Geschwindigkeit des Werkstückes nicht beliebig gesteigert werden kann, während der für das Durchsetzen der ganzen Streekkaliberreihe beanspruchten Zeit das Werkstück vor der Beendigung der Bearbeitung unter die für die Bearbeitung erforderliche Temperatur abkühlen. Das Mittel, die durch die Streckkaliber dem Durchtritt des Werkstückes entgegengesetzten Widerstände dadurch herunterzudrücken, dass die Streckkaliber aus möglichst kleinen Rollen gebildet werden, genügt allein nicht, um eine so weitgehende Entlastung des gefährlichen Querschnittes des Werkstückes herbeizuführen, dass man auf den äusseren Antrieb der Rollen bzw. eines Teils derselben gänzlich verzichten könnte.
Zur gänzlichen Vermeidung von angetriebenen Rollen ist bereits vorgeschlagen worden, hinter oder zwischen den Ziehkalibern, deren Rollen höchstens den doppelten Durchmesser besitzen als das betreffende Kaliber, auch solche Kaliber vorzusehen, die dadurch eine erhöhte Reibung erzeugen, dass der Durchmesser ihrer Rollen grösser als derjenige der übrigen Rollen ist, etwa zwischen dem 1. 5-4fachen des Kaliberdurchmessers beträgt.
Es hat sich nun herausgestellt, dass nicht sämtliche Kaliberanordnungen den Zweck erfüllen, deren Rollendurchmesser unterhalb der obigen Grenzwerte von höchstens 2 d am grössten Kaliber und für einzelne, sogenannte Reibungskaliber zwischen 1. 5-4 d liegen, und dass es nicht gleichgültig ist, in welcher Reihenfolge die Rollen verschiedenen Durchmessers aufeinanderfolgen.
Die Schwierigkeiten, die durch die Zugbeanspruchung des Werkstückes entstehen, und die Notwendigkeit, besondere Massnahmen zur Verminderung dieser Beanspruchung zu treffen, kommt selbstverständlich nur dann in Betracht, wenn es sich darum handelt, in einem Arbeitsgang eine möglichst
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soll. Die günstigsten Verhältnisse sowohl bezüglich der Baulänge der Stossbank als auch bezüglich des Kraftbedarfes ergeben sich, wenn man die zu leistende Streckung mit der möglichst geringsten Zahl von Kalibern auszuführen trachtet, also je Kaliber eine Streckung von etwa 20%, sogar bis zu 250ja in bezug auf den jeweiligen Eintrittsquerschnitt des Werkstoffes bewirkt.
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Für eine Gesamtstreckung auf 1/5 des Werkstoffquerschnittes werden mindestens 6, für eine Streckung auf 1/10 mindestens 12 und für eine Streckung von 1/15 mindestens 15, d. h. mindestens eine dem Streekungsfaktor gleiche Anzahl von hintereinandergeschalteten Rollenkalibern erforderlieh sein.
Gemäss der Erfindung kommt es nun darauf an, dass der Rollendurchmesser (stets an der tiefsten Stelle der Mulde der Rollen gemessen, also der kleinste Durchmesser) im grössten Kaliber mindestens das 0-3fache und im kleinsten Kaliber höchstens das 2-5face des betreffenden lichten KaHberdureh- messers beträgt und das Verhältnis zwischen Rollendurchmesser und Kaliberdurehmesser vom grössten Kaliber gegen das kleinste Kaliber zu stufenweise wächst.
Bei der Herstellung von Rohren von unter etwa 100 mm Durchmesser mit der üblichen Gasrohrwandstärke (etwa 2-3 M : m) soll gemäss der Erfindung der Rollendurchmesser, der innerhalb der obigen Grenzen am grössten Kaliber kleiner als der lichte Durchmesser des Kalibers ist, gegen das kleinste Kaliber stufenweise bis auf eine über der lichten Weite dieses Kalibers liegende Grösse wachsen.
Die tatsächliche
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dargestellt, doch beträgt die Zahl derselben je nach der Streckung 6-16 und darüber.
Die Kaliber Kr-j sind aus lose drehbaren, also nicht angetriebenen Rollen zusammengestellt,
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sich jedoch die Mulden der Rollen, wie aus Fig. 3 ersichtlich, nur längs eines Bogens von etwa 30 zu beiden Seiten der Mittelebene der Rollen dem Kreisumfang des Werkstüekquerschnittes an und weichen von diesem gegen den Rand der Rollen zu etwas nach aussen ab. Als Rollendurchmesser d gilt der am Boden der Mulde gemessene, also kleinste Durchmesser der Rolle.
Der Abschnitt If des Werkstückes, der von dem durch die Achsen der Rollen des letzten Kalibers Kn gehenden Querschnitt n-n bis zum geschlossenen Ende c der Rohrluppe reicht, bewegt sich mit der Geschwindigkeit V des Dornes in der Vorschubrichtung, so dass im Querschnitt n-n kein Geschwindigkeitsunterschied zwischen Dorn und Werkstoff vorliegt.
Da durch eine Steigerung des Rollendurchmessers (bei gleichem Streckungsverhältnis des Querschnittes Q,, -1, mit dem das Werkstück in das Kaliber Kn eintritt, auf den Werkstoffquerschnitt Qn, mit dem es aus diesem Kaliber austritt) der auf das Werkstück senkrechte Druck und damit der Anpressungsdruck des Werkstoffes an den Dorn gesteigert werden kann, lässt sich dadurch die Reibung zwischen Werkstück und Dorn so weit steigern, dass der Boden des Werkstückes vom Druck des Stossdornes entlastet und ein Teil der Zugbeanspruchung des Werkstoffes vom Boden desselben auf den Quer-
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stoff mit der Geschwindigkeit s entgegengesetzt zur Vorschubrichtung des Dornes nach rückwärts,
so dass der Werkstoff zwischen den letzten und vorletzten Kalibern K und -i sieh in der Vorsehubrichtung mit der Geschwindigkeit V-sn bewegen wird. Während nun die durch die Rollen des letzten Kalibers erzeugte Anpressung des Werkstoffes an den Dorn beliebig auch so gross sein kann, dass der Werkstoff vollständig an den Dorn gebunden wird, ist dies im vorletzten Kaliber K,, -1 unzulässig, so dass in diesem die Rollen im Verhältnis zum Kaliberdurchmesser Dn-1 einen kleineren Durchmesser erhalten
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müssen als im letzten Kaliber, d.h. dn-1 < Dn. Dadurch wäre also der Durchmesser der Rollen des Dn-1 dn vorletzten Kalibers nach oben begrenzt. Die Begrenzung nach unten wird duch die vorhergehenden Kaliber K,, -2-K1 bestimmt.
Einerseits dadurch, dass für die Rollen sämtlicher vorhergehender Kaliber
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durchmesser nach unten auch dadurch begrenzt, dass die Reibungskraft zwischen dem Werkstoff und dem
Dorn zwar nicht so gross sein darf, um ein Riickfliessen mit der Geschwindigkeit s zu verhindern, immerhin aber unterhalb dieser Grenze möglichst gross sein soll, um eine teilweise Entlastung des Werkstückes von der durch den Stossdorn erzeugten Zugbeanspruchung herbeizuführen.
In dem Abschnitt w2 zwischen den Kalibern K"-1 und K,'-2 wird der Werkstoff infolge der durch das Kaliber Kn-i hervorgerufenen Streckung mit der Geschwindigkeit si nach rückwärts gedrängt, so dass sich der Werkstoff unter den Rollen des Kalibers Ku-'2 mit einer Geschwindigkeit in der Vorschubrichtung bewegt. die um sn + sn-1 geringer ist als die Vorschubgeschwindigkeit V des Dornes. Der Durchmesser dz der Rollen des Kalibers Kn-2 muss demnach genügend klein sein, damit die durch den Anpressungsdruck des Werkstoffes an den Dorn entstehende Reibung das Rückfliessen des Werkstoffes nicht hindert und dass sich die Rollen des Kalibers mit der Umfangsgeschwindigkeit V-(sn + sn - 1) drehen können.
Es müssen jedoch die Rollen mit Rücksicht auf die nach rückwärts (entgegengesetzt zur Vorschubrichtung) folgenden grösseren Kaliber so gross als möglich gewählt werden. um die durch die Anpressungsreibung am Dorn bewirkte teilweise Entlastung des Werkstoffes von der Zugbeanspruchung herbeizuführen und um eine weitere Verminderung des Verhältnisses d/D gegen die nach rückwärts folgenden grösseren Kaliber bis zum ersten Kaliber K1 ohne Unterschreitung der unteren Grenze zu ermöglichen.
Trotz der stufenweisen Verkleinerung des Verhältnisses d/D von dn/D > 1 (höchstens 2#5) auf d1/D < 1 Jl 1 (nicht unter 0-3) erfährt die absolute Grösse des Rollendurchmessers keine zu weitgehende Verkleinerung. weil ja der Wert D vom kleinsten Kaliber I, gegen das grösste Kaliber K1 stufenweise wächst. Ein anderer Umstand, der es ermöglicht, den Rollendurchmesser in bezug auf die Rollen des nächstkleineren Kalibers nicht zu weitgehend verkleinern zu müssen, liegt darin, dass der im Kaliber zugelassene radiale Druck bei grösserer Stärke der Werkstoffschicht grösser sein kann als in einer dünneren Werkstoffschicht, ohne den Rückfluss des Werkstoffes unter den Rollen so weit zu bremsen, dass eine Stauung in dem dem nächstkleineren Kaliber zugeführten Werkstoffabschnitt eintritt.
Die Steigerung des Anpressungsdruckes mit wachsender Schichtstärke des Werkstoffes ist aber auch erforderlich, um durch eine grössere
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den Rollen gedrückte Werkstoff so starke Rippen bilden würde, dass sie im nächsten Kaliber nicht ohne Überwalzung ausgeglichen würden, anderseits aber ist der Anpressungsdruck zwischen Werkstoff und Stossdorn genügend, damit dieser die Zugbeanspruchung des Werkstoffes [die durch die Kraft erzeugt
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mittelt, damit in keinem Querschnitt des Werkstückes eine die Reissgrenze des Werkstoffes überschreitende Beanspruchung eintreten kann. Für die absolute Grösse des Durchmessers der Rollen eines
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Rücksichten in zwei oder mehreren nebeneinanderliegenden Kalibern Rollen mit gleich grossen Durchmessern verwenden kann.
Endlich ist noch zu bemerken, dass unter den obenerwähnten ersten und letzten Kalibern stets bloss Streckkaliber zu verstehen sind, d. h. Kaliber, die ein wirkliches Strecken bewirken und nicht andern Zwecken, also etwa z. B. zum Glätten oder Lockern, dienen.