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Verfahren zum Streckwalzen von Hohlkörpern aus Metall
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Streckwalzen von Hohlkörpern aus Metall. Der Begriff Streckwalzen wird dabei für das Auswalzen der Wand des Hohlkörpers auf geringere Wandstärke unter gleichzeitiger axialer Verlängerung desselben, verwendet.
Es ist bekannt, zum Streckwalzen von derartigen Körpern diese auf einem Dorn oder innerhalb einer Hülse anzuordnen und mit demselben bzw. derselben umlaufen zu lassen. Als Walzmitte werden Walzringe bzw. Walzscheiben in exzentrischer Anordnung zur Werkstückachse verwendet, und der Hohlkörper und die Walzringe bzw. Walzscheiben werden in Axialrichtung in bezug aufeinander bewegt.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Walzringen zum Walzen eines Rohres verwendet, welche die Wandstärke des Rohres allmählich niederwalzen. Dazu sind aufeinanderfolgende Walzringe gegenüber der Rohrachse nach verschiedenen Seiten versetzt, und der freie Durchtrittsquerschnitt zwischen den Walzen nimmt allmählich ab. Das zu walzende Rohr wird in axialer Richtung in die Walzringe eingeschoben.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, ein Rohr durch zwei gegeneinander versetzte Walzringe zu walzen, wobei die Rohrachse zu den Walzringachsen um etwa 450 schräg steht. Die Arbeitsflächen der Walzringe sind dabei kegelförmig und greifen an diametral gegenüberliegenden Stellen des Rohres an. Damit kann erreicht werden, dass die Walzringe auf das Rohr eine axiale Vorschubkraft ausüben, welche das Rohr schraubenlinienförmig zwischen den Walzringen hindurchzieht.
Die Hauptnachteile der bekannten Verfahren liegen darin, dass zur Erzielung eines hohen Verformunggrades bzw. einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit immer mehrere Walzringe erforderlich sind und dass das Material des Werkstückes zu stark beansprucht wird, wodurch sich auch ein hoher Verschleiss der Walzringe ergibt. Dies gilt besonders für das zweite der oben beschriebenen Verfahren, bei welchem die beiden Walzen auf das Rohr entgegengesetzt gerichtete axiale Vorschubkräfte ausüben und bei welchem die kegelförmigen Arbeitsflächen mit veränderlicher Umfangsgeschwindigkeit arbeiten, was zusätzliche Reibung verursacht.
Besonders beim Walzen von dünnwandigen Rohren ist es wichtig, die auf das Rohr ausgeübten axialen Kräfte auf einem Minimum zu halten, weil sonst die Rohrwandung leicht gestaucht oder im entgegengesetzten Falle zerrissen wird.
Um die erwähnten Nachteile zu vermeiden und die auf einen Hohlkörper beim Walzen ausgeübten axialen Kräfte auf einem Minimum halten zu können und um ferner eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit mit einfachen Mitteln zu erreichen, wird erfindungsgemäss nur ein Walzring bzw. eine Walzscheibe, deren Achsen exzentrisch zur Achse des Hohlkörpers eingestellt werden, verwendet, die auf den zwischen Walzring bzw. Walzscheibe und Dorn bzw. Hülse befindlichen Hohlkörper einwirken, wobei die Achse des Walzringes bzw. der Walzscheibe in bekannter Weise schräg zur Achse des Hohlkörpers eingestellt und der Walzring bzw. die Walzscheibe über einen Umfangsbereich von 40 bis 1800 mit der Hohlkörperwandung in Eingriff gebracht wird und je Umdrehung des Hohlkörpers mit einem axialen Vorschub zwischen Hohlkörper und Walzring bzw.
Walzscheibe gearbeitet wird, der ein Mehrfaches der niedergewalzten Wandstärke beträgt.
Dieser Vorschub kann bei relativ dünnwandigen Hohlkörpern mit einem Durchmesserverhältnis von beispielsweise 1, 05 und einer Wandstärkenreduktion von 75% mehr als das Zehnfache der ausgewalzten Wandstärke betragen, wobei das Durchmesserverhältnis gleich Aussendurchmesser zu Innendurchmesser des Hohlkörpers ist.
Dabei erfasst der Walzring bzw. die Walzscheibe laufend genügend unverformtes Wandmaterial um sicherzustellen, dass dieses nach begonnener Walzung infolge axialer Verdrängung der arbeitenden Flanke des Walzringes bzw. der Walzscheibe durch Fliessen des Materials des Hohlkörpers vorauszueilen beginnt, damit die Flanke des Walzringes bzw. der Walzscheibe keine oder keine wesentliche Kraft auf die durch den Übergang von der ungewalzten zu der gewalzten Wandstärke gebildeten Schulter am Hohlkörper überträgt, so dass die resultierende axiale Vorschubkraft zwischen Hohlkörper und Walzring bzw.
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Walzscheibe durch entsprechende Schrägstellung entweder positiv, Null oder negativ gewählt werden kann, so dass ein Abreissen der gewalzten von der ungewalzten Wand trotz des erwähnten, praktisch ausserordentlich grossen Vorschubes, vermieden wird.
Dieser mittels des Verfahrens erzielbare grosse Vorschub ergibt eine bisher unerreichbare Arbeitsgeschwindigkeit und entsprechende Wirtschaftlichkeit.
Der Hohlkörper kann rotieren, wobei sich der Walzring bzw. die Walzscheibe beim Walzen am Hohlkörper abrollt. Der Hohlkörper kann aber auch unverdrehbar gehalten sein und der angetriebene Walzring sich um denselben herumbewegen. Im Falle des Streckwalzens vom Innern des unverdrehbar gehaltenen Hohlkörpers, wird die dabei verwendete, angetriebene Walzscheibe in demselben umlaufen.
Die Achse des Walzringes bzw. der Walzscheibe kann schräg zur Achse des Hohlkörpers eingestellt werden, wobei sich diese Achsen schneiden oder windschief zueinander stehen können.
Zum stufenweisen Streckwalzen der Wandstärke des Hohlkörpers kann das Verfahren mehrmals nach-
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Die Arbeitsfläche des Walzringes bzw. der Walzscheibe kann so ausgebildet, z. B. ballig sein, dass ein
Teil derselben, an der tiefsten Walzstelle parallel zur Hohlkörperachse verläuft.
An Hand der schematischen Zeichnungen soll das Verfahren gemäss der Erfindung nachstehend beispielsweise erläutert werden.
In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Hohlkörper während des Streck- walzens mittels eines Walzringes, Fig. 2 einen Axialschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen
Querschnitt durch den Hohlkörper während des Streckwalzens mittels einer Walzscheibe, Fig. 4 einen
Axialschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 einen zu Fig. 2 analogen Axialschnitt einer Variante des Walzringes mit dem Werkstück, und Fig. 6 einen zu Fig. 4 analogen Axialschnitt durch eine Variante der Walzscheibe mit dem Werkstück.
Gemäss den Fig. 1 und 2 ist der durch Streckwalzen zu bearbeitende Hohlkörper 1 auf einem Dorn 2 angebracht, während der den Hohlkörper umgebende Walzring 3 in Richtung des Pfeiles P umläuft.
Der Walzring 3 ist dabei auf Wälzkörpern 4 in einem Aussenring 5 drehbar gelagert, und die Achse des Walzringes verläuft unter einem Winkel zur Achse des Hohlkörpers 1 und Domes .
Durchmesser und Exzentrizität des Walzringes sind dabei im Beispiel so in bezug auf den Durchmesser und die Achse des Hohlkörpers 1 gewählt, dass in einem Punkte A das Streckwalzen beginnt und bis zum Punkt B, mit geringster Spaltbreite zwischen Walzring und Hohlkörper, stetig zunimmt. Der Winkel oc beträgt dabei etwas mehr als 90 .
Gemäss Fig. 5 kann der Walzring ?' länger als in Fig. 2 sein und weist zwei gegen innen gerichtete Ringwülste 8 und 9 auf. Während der Wulst 8 wie in bezug auf die Fig. l und 2 beschrieben arbeitet, stützt sich der Wulst 9 gegen den Aussenumfang des unverformten Werkstückes des Hohlkörpers 1 ab.
Die vor der Walzzone liegende Abstützung gestattet, die Durchbiegung des Domes 2 unter dem Walzdruck durch den Wulst 8, zu verringern und die nicht dargestellten Lager für den Dorn zu entlasten.
Falls gewünscht, kann der Walzring J'nach Fig. 5 so eingestellt sein, dass der Wulst 9 seinerseits schon ein Auswalzen des Hohlkörpers 1 zur Verringerung der Wandstärke desselben bewirkt.
Nach den Fig. 3 und 4 ist der unter Reduktion seiner Wandstärke axial auszuwalzende Hohlkörper 1 innerhalb einer Hülse 4 drehbar gelagert, die auf Wälzkörpern 5 in einem Aussenring 6 rollen kann.
Das Streckwalzen erfolgt vom Innern des Hohlkörpers 1 aus mittels der Walzscheibe 7, deren Achse zur Achse des Hohlkörpers geneigt ist.
Das Streckwalzen des Hohlkörpers beginnt, bei einer Drehrichtung desselben in Richtung des Pfeiles P', in einem Punkte A'und endigt bei stetig zunehmender Walztiefe, im Punkte B'. Der Winkelss zwischen den Punkten A'und B'beträgt auch hier wiederum etwas mehr als 900.
Durch entsprechende Wahl des Durchmessers der Walzscheibe 7 bezüglich des Hohlkörperdurchmessers und der Exzentrizität der Walzscheibe 7 zum Hohlkörper kann erreicht werden, dass dieser Winkel nicht unterhalb eines Minimalwertes von 40'fällt und wesentlich über einen Maximalwert von 180 steigt.
In analoger Weise wie in bezug auf Fig. 5 beschrieben, kann gemäss Fig. 6 bei Anwendung einer Walzscheibe 7'eine zweite Scheibe 7" mit der ersteren verbunden sein, welche sich hier nach der Walzstelle gegen die Innenseite des Hohlkörpers 1 abstützt und hier die Durchbiegung des Werkzeuges mit der Walzscheibe verringert.