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Verfahren und Vorrichtung zur Verringerung der Dicke von Metallen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung der Dicke von Metallen in Brammen-, Platten- oder Bandform..
Bei der Verringerung der Dicke von Metallen durch Walzen muss zur Erzielung grosser Dickenverrin- gerungen das Werkstück gewöhnlich mehrmals durch die Walzen geführt werden, wobei zwischen den
Walzvorgängen oft ein Glühen durchgeführt wird. Die erforderliche Zahl der Walzendurchgänge und das
Ausmass. der Dickenverringerung hängen u. a. von der Art des Metalls, der Temperatur, der Grösse und der
Dicke des Werkstückes ab. Viele der bekannten Metalle können zwar leicht zu sehr dünnen Blechen aus- gewalzt werden, einige der in neuerer Zeit verwendeten Metalle, z. B. Titan, können jedoch nicht so leicht zu dünnen Blechen verarbeitet werden.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, wodurch es ermöglicht wird, bei einem Metall in einem einzigen Walzendurchgang eine hohe Dickenverringerung, u. zw. von etwa 90 0/0, zu erzielen und aus Metallen wie Titan dünne Bleche herzustellen.
Zur Erreichung dieses Zieles ist bereits vorgeschlagen worden (vgl. österreichische Patentschrift Nr. 183398), die Dickenverringerung von Metall durch ein Paar von abgestützten Arbeitswalzen auszuführen, wobei die Arbeitswalzen und die Stützwalzen in Schlitten gelagert und oberhalb und unterhalb des Werkstückes derart an ortsfesten Bahnen geführt sind, dass bei horizontaler Bewegung der Schlitten die Arbeitswalzen zuerst einander genähert, dann eine Strecke weit zueinander parallel geführt und am Ende der horizontalen Bewegung voneinander wieder entfernt werden, wobei ein metallisches Werkstück, das zwischen den Schlittenbewegungen intermittierend vorgeschoben wird, gestreckt wird.
Den Arbeitswalzen wird durch die Abstützwalzen, die mit der ortsfesten Führungsbahn in Berührung stehen und bei horizontaler Verschiebung des Schlittens durch Abrollen an der Führungsbahn in Drehung versetzt werden, eine Drehbewegung erteilt. Nach ausgeführter Verformung erfolgt die Bewegung der Arbeitswalzen in gleicher Richtung wie der Vorschub des Metalls, wobei während der Bewegung entlang des parallelen Bahnteil die in den ersten Stadien des Auswalzens am Metall gebildeten kleinen Unebenheiten geglättet werden Da die Arbeitswalzen angetrieben werden, treten Gieitvorgänge zwischen den Walzen und dem Metall auf, welche Beschädigungen der Werkstückoberfläche verursachen können.
In der österr. Patentschrift Nr. 183725 ist ferner ein Walzwerk mit einer Mehrzahl von Arbeitswalzen vorgeschlagen worden, welche planetengetriebeartig rund um eine Abstützwalze angeordnet sind, wobei ein erhitztes Werkstück durch aufeinanderfolgende Paare von Arbeitswalzen verformt wird, die mit der Abstützwalze und um diese umlaufen. Dieses bekannte Verfahren erfordert eine ganze Reihe von besonderen Massnahmen und die Vorrichtung ist infolge ihres komplizierten Aufbaues sehr störanfällig.
Zur Behebung der Mängel und Nachteile der bekannten Verfahren geht die Erfindung von einem Verfahren zur Verringerung der Dicke von Metallen aus, bei dem das Metall zwischen Arbeitswalzen vorgeschoben wird, welche miteinander synchron vorwärts und rückwärts bewegt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenverringerung während der Bewegung der Arbeitswalzen in entgegengesetzter Richtung zur Vorschubbewegung des Metalls durch frei drehbare Walzen ausgeführt wird, die sich längs einer bogenförmigen Bahn bewegen.
Bei der Verformung nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden im Metall Verzerrungen des Gefüges vermieden, wie sie bei der Verformung nach den bekannten Methoden auftreten, bei deren Anwendung das Metall kombinierten Streck- und Ziehvorgängen unterworfen wird. Bei dem erfindungsgemässen
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Verfahren wird dagegen das Metall nur durch Strecken sehr gleichmässig und stetig verformt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann daher auch Titan oder eine Legierung auf Titan- basis. vorzugsweise in erhitztem Zustand, verwalzt werden.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erläuterten Verfahrens, die im wesentlichen gekennzeichnet ist durch ein Paar von gegenüberliegenden, mit ihren freien Enden ein- ander zugewendeten, schwenkbaren Hebeln, von denen jeder an seinem freien Ende eine frei drehbar ge- lagerte Arbeitswalze trägt, durch eine mechanische Antriebseinrichtung, die die beiden Hebel synchron rückwärts und vorwärts zu schwenken vermag, und durch eine mit dieser mechanischen Antriebseinrichtung synchronisierte Steuereinrichtung, durch welche die Lager der schwenkbaren Hebel während eines bestimm- ten Schwenkabschnittes in Richtung zueinander bewegbar sind.
Die schwenkbaren Hebel schwingen, vorzugsweise mit grosser Geschwindigkeit, pendelartig synchron miteinander, weshalb die Hebel in der Folge als Pendel bezeichnet werden sollen.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann bei endlosen oder sehr langen Metallstücken in Streifen- oder
Bandform oder bei kürzeren Stücken in Form von Blechen oder Platten angewendet werden, die mit ihren
Enden zu einem langen Stück verbunden sind.
Die Verformung des Metalls erfolgt während der Schwingbewegung der Pendel in der einen Richtung, u. zw. in der dem Vorschub des Metalls entgegengesetzten Richtung. Die Arbeitswalzen wirken daher, während die Pendel gegen die Vorschubrichtung des Metalls schwingen, auf das Metall verformend ein und können während der Rückschwingung der Pendel vom Metallstreifen abgehoben werden.
Die Arbeitswalzen können auch ständig mit dem Metall in Berührung bleiben, bewirken aber während des Rückschwingens keine Verringerung der Metalldicke. Ob die Walzen mit dem Metall ständig in Be- rührung bleiben oder nicht, hängtvon der Verstellbewegung der Pendel in Richtung zum und vom Metallstreifen ab. Bei der nachfolgend näher beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist zur Regelung dieser Verstellbewegung ein Exzenter vorgesehen, an dem das Pendel schwenkbar gelagert ist, wobei der Exzenter zur Hebung oder Senkung des Pendels gedreht wird. Durch Wahl eines passenden Exzentrizitätsverhältnisses oder durch Begrenzung des Ausmasses der Drehbewegung des Exzenters kann das Ausmass der Heb- und Senkbewegung der Pendelhebel eingestellt werden.
Wenn die Arbeitswalzen relativ lang im Vergleich zu ihrem Durchmesser sind, so ist es vorteilhaft, diese Walzen frei drehbar anzuordnen. Durch diese Massnahme wird die Durchbiegung der Arbeitswalzen bei ihrer Belastung verringert. Diese Massnahme ist bei der Verwendung von sehr dünnen und/oder langen Arbeitswalzen bei andemTypen von Walzwerken, z. B. aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 237, 794, an sich bekannt. Die Abstützwalzen können über ihre Länge an einer oder mehreren Stellen gelagert sein, um eine ausreichende Biegesteifigkeit zu gewährleisten. Eine besonders vorteilhafte Massnahme zur Verhinderung einer solchen Durchbiegung besteht darin, dass bei jeder Arbeitswalze zwei Abstützwalzen so angeordnet sind, dass die Mittelpunkte der drei Walzen an den Ecken eines Dreiecks liegen.
Während der Verformung des Metallstreifens treten im Maschinenrahmen und in andern Teilen der Vorrichtung gewisse Verspannungen auf, welche durch die in weiterer Folge als"Walzdruck"bezeichne- ten Kräfte verursacht werden und eine Erweiterung des Spaltes zwischen den Arbeitswalzen bewirken. Wenn die Pendelhebel das Ende des Verformungshubes erreichen, dann fällt der Walzdruck und der Spalt zwischen den Arbeitswalzen wird verringert.
Diese Veränderung des Walzenspaltes unter der Wirkung der Verformungsbelastung verursacht eine bestimmte Auf- und Abwärtsbewegung, welche ermöglicht werden muss ; die Exzentereinrichtung kann unter Berücksichtigung der durch den Walzdruck verursachten Auf- und Abwärtsbewegung der Pendelhebel so eingestellt werden, dass während des Zurückschwingens der Pendelhebel die Arbeitswalzen mit dem Metallstreifen, ohne diesen zu verformen, in Berührung bleiben oder von diesem ganz abgehoben werden. Das Ausmass der durch den Walzdruck verursachten Bewegung kann durch Einschaltung elastischer Organe in die Walzwerkskonstruktion zur Erhöhung ihrer Nachgiebigkeit vergrössert werden. Eine geeignete Stelle zur Einschaltung solcher elastischer.
Organe in die Konstruktion befindet sich zwischen dem Maschinenrahmen und den zugehörigen Spannschraubentrieben, wobei als elastische Organe zweckmässig Druckfedern passender Form vorgesehen sein können.
Bei harten Metallen, wie Titan, wird die Dickenverminderung vorzugsweise in heissem Zustand durch- geführt ; zu diesem Zwecke kann man einen Ofen vorsehen, den der Metallstreifen vor dem Eintritt zwischen die Arbeitswalzen durchwandert.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Verringerung der Dicke von Metall beispielsweise veranschaulicht. Fig. 1 zeigt diese Vorrichtung und die zugehörige Ausstattung in schematischer Darstellung. Fig. 2 veranschaulicht einen Teil der Vorrichtung in Seitenansicht, während Fig. 3 die Vorrichtung in Stirnansicht, teilweise im Schnitt nach der Linie ni-in der Fig. 2 zeigt.
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Gemäss Fig, 1 wird ein Metallstreifen l, dessen Dicke verringert werden soll, durch ein Paar von Walzen 2,3 vorgeschoben, durch eine Heizkammer 4 geführt und dann zwischen zwei frei drehbare Arbeitswalzen 5,6 eingeführt, die auf die beiden gegenüberliegenden Seiten des Metallstreifens einwirken.
Der dünnere Streifen geht dann zwischen zwei Greifwalzen 7,8 und zwischen zwei Leitwalzen 9,10 durch und wird anschliessend auf eine Trommel 11 aufgewickelt.
Die frei drehbaren Arbeitswalzen sind an den Endteilen von einander entgegengerichteten Verbund- pendelhebelnl2, 13 montiert. Das Verbundpendel 12 wird während des Betriebes der Vorrichtung durch eine
Stange 14, die mit einer Treibkurbel 15 verbunden ist, in Schwingung versetzt. Gleichzeitig wird das
Verbundpendel 12 gegen das Ende seiner Schwingbewegung von links nach rechts durch eine mit der Kur- bel 15 gleich schnell angetriebene Treibkurbel 16, eine Stange 17 und einen am oberen Teil 19 des Ma- schinenrahmens der Vorrichtung schwenkbar gelagerten Winkelhebel 18 nach oben gehoben.
In gleicher'Weise wird das Verbundpendel 13 synchron mit dem Verbundpendel 12 durch eine mit einer Treibkurbel 21 verbundene Stange 20 in Schwingung versetzt und gegen das Ende seiner Schwingbewegung von links nach rechts durch eine mit der Treibkurbel 21 synchron angetriebene Treibkurbel 22, eine Stange 23 und einen am unteren Teil 25 des Maschinenrahmens der Vorrichtung schwenkbar gelagerten Winkelhebel 24 nach unten gesenkt.
Wenn daher bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung die Verbundpendelhebel von links nach rechts schwingen und der Metallstreifen stetig von rechts nach links vorgeschoben wird, dann bewirker die Arbeitswalzen 5 und 6, deren gegenseitiger Abstand in der in Fig. 1 gezeigten Stellung an der engsten Stelle gleich derverringerten Dicke des Metallstreifens ist, während dieses Abschnittes der Schwingbewegung eine Verringerung der Dicke des Streifens, sobald sie diesen berühren. Während des Zurückschwingens, gemäss Fig. 1 also von rechts nach links, stehen die Arbeitswalzen infolge der Bewegung der Verbundpendelhebel 12 bzw. 13 nach oben bzw. unten mit dem Metallstleifen nicht in Berührung.
Die Anordnung nach der Erfindung kann in der Weise abgewandelt werden, dass der Metallstreifen zwischen den Walzen intermittierend vorgeschoben wird, wobei das Metall jeweils nur zwischen den einzelnen Vorschubschritten, also beim Stillstand, einer Dickenverringerung unterworfen wird.
Gemäss den Fig. 2 und 3 hat der Maschinenrahmen der Vorrichtung einen oberen Teil 26 mit Spanntriebschrauben 63, und einen unteren Teil 27. Am oberen Teil 26 sind drei obere Lager 28,29 und 30 montiert, in denen eine Welle 31 drehbar gelagert ist, die exzentrische Wellenschäfte ze und 33 aufweist.
Die exzentrischen Wellenschäfte 32 und 33 tragen Lager 34 und 35 eines Verbundpeudelhebels, der aus durch ein Querhaupt 40 miteinander verbundenen Hebelarmen 36,37, 38 und 39 besteht. Die Arme 36 und 39 tragen am unteren Ende Lager 41 und 42, in denen eine Arbeitswalze 43 frei drehbar gelagert ist.
Die Arbeitswalze 43 wird von drei Paaren von Stützwalzen 44,44 bzw. 45,45 bzw. 46,46 abgestützt, welche zwischen den Pendelhebelarmen 36 und 37 bzw. 37 und 38 bzw. 38 und 39 frei drehbar gelagert sind.
Der Verbundpendelhebel wird durch eine Pleuelstange47 vonlinks nach rechts und zurück geschwenkt, welche an einem Ende mit dem Verbundpendel gelenkig verbunden und mit dem andern Ende auf einem Kurbelzapfen 49 einer Kurbelwelle 50 gelagert ist. Die geradlinige Bewegung der beiden Arbeitswalzen in Richtung zu und voneinander wird durch die Welle 31 bewirkt, welche durch eine Kurbel 51 und eine auf einem Kurbelzapfen 53 der Kurbelwelle 50 gelagerte Pleuelstange 52 hin-und hergedreht wird. Die Kurbelwelle 50 wird durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung angetrieben.
Am unteren Teil 27 des Maschinenrahmens ist ein Verbundpendelhebel 54 angeordnet, der in gleicher Weise wie das obere, durch ein Querhaupt 40 und Hebelarme 36,37, 38 und 39 gebildete Verbundpendel auf einer Welle mit exzentrischen Wellenschäften 55 gelagert ist und eine Arbeitswalze 56 trägt. Das untere Verbundpendel wird über eine Pleuelstange 57 durch einen Kurbelzapfen 58 einer Kurbelwelle 59 und über eine Kurbel 60 und eine Pleuelstange 61 durch einen Kurbelzapfen 62 der Kurbelwelle 59 in Bewegung versetzt. Die Kurbelwelle 59 wird durch die Antriebseinrichtung synchron mit der Kurbelwelle 50 angetrieben.
Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung sind besonders zur Verringerung der Dicke von Werkstücken aus Titan oder seinen Legierungen geeignet, können aber auch zur Dicken-Verringerung anderer Metalle angewendet werden. Das Titan oder das andere Metall, dessen Dicke verringert werden soll, kann in Form von Brammen, Platten oder Bändern vorliegen.
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