Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung geschweisster Robre aus Metallband.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Rohren aus Metallband mittels elektrischer WiderstandsschweiBung, deren Wandstärke unterhalb 1 mm liegt.
Bisher wurde das Runden eines Blechbandes zu einem Rohr bei kalter Verformung durch Verwendung von Rohrwalzen bewirkt, was besonders bei grösseren Rohrdurchmessern sehr schwere und kostspielige Werkzeuge erfordert. Eine Warmverfor mung kommt für dünne Blechbänder wegen des leichten Verziehens und Werfens des Materials nicht in Betracht.
Ferner tritt bei derart dünnwandigen Rohren infolge der elektrischen Schweissung ein Verzielen ein, da durch den für eine gute Schweissung erforderlichen verhältnis- mässig sehr grossen Druck auf die Naht des Rohres die Naht in der Längsrichtung gedehnt wird. Ein nachträgliches Richten von dünnwandigen Rohren bietet aber erhebliche Schwierigkeiten.
Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht darin, dass das Metallband zunächst in einem Rundungskanal zu einem Rohr gerundet wird, welches dann der Naht entlang geschweisst und direkt an den SchweiBvor- gang anschlieBend gerade gerichtet und kalibriert wird.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung zur Ausübung des Verfahrens besteht darin, dass ein Ende des Rundungskanals in einem Zieheisen gelagert ist, durch welches ein als Innenelektrode wirkender Dorn geführt ist, welchem eine auberge Rollenelektro, de zugeordnet ist, und daB an dem Dorn ein Kalibrierzapfen befestigt ist.
Im folgenden sind anhand der Zeichnung sowohl das Verfahren, als auch die Vorrich- tung beispielsweise erläutert.
Fig. I zeigt die wesentlichen Teile der Vorrichtung im Längsschnitt ; die
Fig. 2 bis 6 zeigen verschiedene Querschnitte dazu, und zwar ist :
Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 1,
Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie IN-ICI der Fig. 1,
Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie ITT-III der Fig. 1,
Fig. 5 ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1,
Fig. 6 ein Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 1 ;
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung.
1 ist der Werkstoff, also das zu schwei Bonde Metallband, wie es in handelsüblichen Ringen erhältlich ist. Ein derartiger Ring kann auf einem beliebigen Träger, einer Haspel oder einem Ständer, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, angeordnet sein.
Das Band 1 durehläuft einen Rundungs- kanal 2, in welchem es zunächst zu einer halbrunden Rinne und schliesslich zu einem vollkommen runden Rohr geformt wird, wie es die Fig. 2 bis 6 zeigen.
In den Rundungskanal 2 ist ein Bügel 3 eingeschweisst, welcher das zu rundende Band I in di & Tiefe des Rundungskanals 2 drückt und dadurch die Umformung des Bandes fordert.
Das dem Metallbandring 1 abgewendete Ende des Randungskanals 2 ist in einem Zieheisen 4 gelagert. Dieses Zieheisen ist von sehr präzisem Kaliber und bewirkt eine gleichmaBige Uberlappung des Bandes 1 bei der Rohrbildung, wobei vorausgesetzt ist, dal3 das Band auf seine ganze Länge auf genau gleiche Breite geschnitten war. Das Zieheisen 4 wird zweckmäBig aus nicht magnetischem Material hergestellt, damit es sich nicht durch Bildung von Induktions- strömen beim Schweissvorgang erhitzt. Die in bezug auf das Rohr äuBere Rollenelek- trode ist mit 5 bezeichnet. Als innere Gegen- elektrode dient ein Dorn 6.
Die auberge Rollenelektrode 5 und die innere Dornelektrode 6 können aus Xupfer oder aus geeigneten Speziallegierungen hergestellt sein, wie solche f r elektrische Widerstands schweissungüblichsind.Sowohldieäussere Rollenelektrode 5, wie die innere Dornelektrode 6 sind in bekannter Weise wassergekühlt. In die Domelektrode 6 kann auch eine Rolle eingebaut werden, damit die Schwei¯ung zwischen zwei Rollen stattfindet.
In das Ende der Dornelektrode 6 ist ein Kaliberzapfen 8 eingeschraubt. Zwischen dem Kaliberzapfen und der Dornelektrode 6 wird zweckmässig ein Dichtungsring 7 au 3 elastischem Material, z. B. Filz, eingesetzt, welcher Unreinigkeiten zurückhält und da- durch verhindert, dass das Präzisionskaliber des Zapfens 8 beschädigt wird. Der Dichtungsring 7 kann mit Íl getränkt, oder mit einem geeigneten Fett versehen werden, in welehem Falle er das geschweisste Rohr gleichzeitig schmiert.
Der Kaliberzapfen 8 wird aus bestgehär- tetem Stahl hergestellt.
Dieser Kaliberzapfen 8 weist eine ringf¯rmige Wulst auf, welche einen Aussendurchmesser hat, welcher ein wenig graver als die Lichtweite des geschweissten Rohres ist. Anschliessend an diese Wulst besitzt der Kaliberzapfen einen längeren zylindrischen Teil, dessen Aussendurchmesser etwa 1/10mm kleiner als der Durchmesser der Wulst ist. wodurch der Widerstand, welcher zum Ausweiten des Rohres erforderlich ist, auf ein Minimum beschränkt wird. Der längere zylindrische Teil des Kaliberzapfens 8 dient zur Rohrführung und zum Geraderichten, indem er verhindert, dass das ausgeweitete Rohr gebogen herausläuft.
Der direkt an die innere Schweisselektrode 6 angeschlossene Kaliberzapfen 8 bringt das geschweisste Rohr 9 auf einen absolut präzisen Durchmesser, behebt die vom SohweiBen herrührenden Spannungen im Ro, hr bezw. gleicht sie aus, ermöglicht die Herstellung eines vollkommen geraden Rohres in einem einzigen Arbeitsgang vom flachen Band zum fertigen Rohr, und bildet gleichzeitig einen Rohrprüfer, denn wenn die geschweisste Naht des Rohres das leichte Ausweiten des Rohres durch die Wulst aushält, olive da¯ sie platzt, so besteht die Ge währ dafür, dass die Naht solid und dicht ist.
Ferner dient der Kaliberzapfen 8 als Abdichtung, um zu verhindern, dass das Kühlwasser in das fertig geschweisste Rohr 9 hinein gelangen kann.
Zur Kllpplung des Rohrendes 9 mit der Rohrziehbank kann eine beliebige Kupplung verwendet werden, wie solohe in der Rohr zieherei blich sind. Besonders gut für dünnwandige Rohre eignet sich die in Fig. 1 und 7 dargestellte Kupplung, die das Zusammendr cken des Rohres vermeidet.
Diese Kupplung besteht aus einem konischen Zapfen 10, auf welchen das Rohr- ende 9 aufgeschoben wird, einem Gewindezapfen 11 und einer ¯berwurfmutter 12.
Der nicht mit Gewinde versehene Hohlraum der Überwurfmutter 12 passt sich dem Ver- lauf des konisohen Zapfens 10 an.
Die Rohrbildung erfolgt in folgender Weise :
Das freie Ende des Bandes 1 wird zu- erst von Hand durch den Rundungskanal 2 geschoben. IJm dies zu erleichtern, wird die Innenelektrode 6 entfernt. Dann lässt sich das Band 1 leicht durch den Rundungs- kanal 2 und durch die Zieheisen 4 hindurch- stossen, bis es auf der andern Seite des Zieheisens 4 erfasst werden kann. Nun wird das derart geformte Schlitzrohr noch ein weiteres St ck von Hand gezogen, bis es von der Kupplung 10,11,12 der Ziehbank erfasst werden kann.
Bevor jedoch das Rohr mit der Kupplung der Ziehbank verbunden wird, wird der innere Elektrodendorn 6 in das Rohr hineingeschoben und von der andern Seite wird der Kaliberzapfen 8 in den Dorn 6 eingeschraubt. Nun wird das Rohrende mit der Kupplung der Ziehbank verbunden und die Schweissung kann beginnen.
Um das Einschieben des konischen Zapfens 10 in das Rohrende zu erleichtern, kann das s Rohrende auf die LÏnge des koni schen Teils des Zapfens 10 an einigen Stellen mittels einer Blechschere angeschnitten werden, so dass sich das Rohrende leicht nach aussen spreizen lässt.
Wird ein bereits geöltes Meballband 1 der Schweissvorrichtung zugeführt, so sorgt der Diohtungsring 7 f r eine gleichmässige Verteilung der Olsehieht. Insbesondere bewirkt er in diesem Falle, da¯ die Dängsnaht des Rohres inwendig leicht eingeölt oder eingefettet wird, bevor das Rohr ber den Kaliberzapfen 8 gezogen wird. Durch die Schweissung wird das 01 an der Schweiss- naht weggebrannt. Da der Kaliberzapfen 8 insbesondere die Schweissnaht glätten soll, so ist es notig, dass die Naht inwendig ge schmiert wird, was dieser elastische Ring automatisch besorgt.
Er entnimmt dem ge ölten Band das überschüssige'Öl, saugt es auf und gibt es an jene Stellen ab, die nicht mehr geölt sind, also an die SchweiBnaht, so da. eingleichmässigerdünnerÖlfilm verbleibt. Der Dichtungsring 7 regelt demge mäss die Schmierung.
Die ortsfeste Befestigung des Zieheisens 4 und der Innenelektrode 6, sowie der äussern Elektrodenrolle 5 kann in üblicher Weise erfolgen und ist daher in der Zeichnung nicht dargestellt.
Auch die Ziehbank ist nicht dargestellt.
Es kann zum Ziehen des Rohres eine be liebige, übliche Rohrziehbank verwendet werden.
Das beschriebene Verfahren eignet sich insbeson, dere zur Herstellung von dünn wandigen Rohren aus nicht rostendem Stahl, z. B. aus Monelmetall und andern Legierungen, welche sehr schwierig zu ziehen sind. Es lassen sich damit auch Rohre mit Wandstärken von sogar unter 0,5 man Dicke herstellen. Solche sind z. B. für die Fabrikation von Faltenrohren und Federrohren bestimmt. Derart dünnwandige Rohre waren bisher weder in elektrisch geschweiss- ter noch in nahtloser Ausführung in diesen Materialien und in grösserer Länge erhält- lich.
Method and device for the production of welded robes from metal strip.
The invention relates to a method and a device for the production of tubes from metal strip by means of electrical resistance welding, the wall thickness of which is less than 1 mm.
Up to now, the rounding of a sheet metal strip into a tube with cold deformation has been effected by using tube rollers, which requires very heavy and expensive tools, especially for larger tube diameters. Hot deformation is out of the question for thin sheet metal strips because of the easy warping and warping of the material.
Furthermore, with such thin-walled tubes, the electrical welding causes failure, since the seam is stretched in the longitudinal direction due to the relatively very high pressure on the seam of the tube, which is required for a good weld. Subsequent straightening of thin-walled pipes, however, presents considerable difficulties.
The method according to the invention consists in that the metal strip is first rounded in a rounding channel to form a tube, which is then welded along the seam and then straightened and calibrated directly after the welding process.
The device according to the invention for carrying out the method consists in that one end of the rounding channel is mounted in a drawing die through which a mandrel acting as an internal electrode is guided, to which an external roller electrode is assigned, and that a calibration pin is attached to the mandrel is.
In the following, both the method and the device are explained, for example, with reference to the drawing.
Fig. I shows the essential parts of the device in longitudinal section; the
Fig. 2 to 6 show different cross-sections, namely:
Fig. 2 is a section along the line I-I of Fig. 1,
Fig. 3 is a section along the line IN-ICI of Fig. 1,
Fig. 4 is a section along the line ITT-III of Fig. 1,
Fig. 5 is a section along the line IV-IV of Fig. 1,
Fig. 6 is a section along the line V-V of Fig. 1;
FIG. 7 shows a plan view of the device shown in FIG.
1 is the material, i.e. the metal band to be welded, as it is available in commercially available rings. Such a ring can be arranged on any desired carrier, a reel or a stand, which is not shown in the drawing.
The band 1 runs through a rounded channel 2 in which it is first shaped into a semicircular groove and finally into a completely round tube, as shown in FIGS. 2 to 6.
A bracket 3 is welded into the rounding channel 2, which presses the band I to be rounded into the depth of the rounding channel 2 and thereby demands the deformation of the band.
The end of the edge channel 2 facing away from the metal band ring 1 is supported in a drawing die 4. This drawing die is of a very precise caliber and effects a uniform overlap of the strip 1 when the tube is formed, it being assumed that the strip was cut to exactly the same width over its entire length. The drawing iron 4 is expediently made of non-magnetic material so that it does not heat up due to the formation of induction currents during the welding process. The outer roller electrode with respect to the tube is denoted by 5. A mandrel 6 serves as the inner counter electrode.
The outer roller electrode 5 and the inner mandrel electrode 6 can be made of copper or suitable special alloys, such as are customary for electrical resistance welding. Both the outer roller electrode 5 and the inner mandrel electrode 6 are water-cooled in a known manner. A roller can also be built into the dome electrode 6 so that the welding takes place between two rollers.
A caliber pin 8 is screwed into the end of the mandrel electrode 6. Between the caliber pin and the mandrel electrode 6, a sealing ring 7 made of 3 elastic material, e.g. B. felt is used, which retains impurities and thereby prevents the precision caliber of the pin 8 from being damaged. The sealing ring 7 can be soaked with oil, or provided with a suitable grease, in which case it lubricates the welded pipe at the same time.
The caliber pin 8 is made from best-hardened steel.
This caliber pin 8 has an annular bead which has an outer diameter which is a little larger than the clear width of the welded tube. Adjacent to this bead, the caliber pin has a longer cylindrical part, the outside diameter of which is about 1/10 mm smaller than the diameter of the bead. whereby the resistance required to expand the pipe is kept to a minimum. The longer cylindrical part of the caliber pin 8 is used for pipe guidance and straightening by preventing the expanded pipe from running out in a bent shape.
The caliber pin 8, which is directly connected to the inner welding electrode 6, brings the welded tube 9 to an absolutely precise diameter, eliminates the stresses in the tube or pipe caused by welding. compensates for it, enables the production of a perfectly straight pipe in a single operation from the flat strip to the finished pipe, and at the same time forms a pipe tester, because if the welded seam of the pipe can withstand the slight expansion of the pipe through the bead, it bursts , there is a guarantee that the seam is solid and tight.
The caliber pin 8 also serves as a seal in order to prevent the cooling water from getting into the completely welded pipe 9.
Any coupling can be used to connect the pipe end 9 to the pipe drawing bench, as is customary in pipe drawing. The coupling shown in FIGS. 1 and 7, which prevents the pipe from being compressed, is particularly suitable for thin-walled pipes.
This coupling consists of a conical pin 10 onto which the pipe end 9 is pushed, a threaded pin 11 and a union nut 12.
The non-threaded cavity of the union nut 12 adapts to the course of the conical pin 10.
The pipe formation is carried out in the following way:
The free end of the strip 1 is first pushed through the rounding channel 2 by hand. In order to make this easier, the inner electrode 6 is removed. The strip 1 can then easily be pushed through the rounding channel 2 and through the drawing iron 4 until it can be grasped on the other side of the drawing iron 4. Now the slotted tube shaped in this way is pulled another piece by hand until it can be grasped by the coupling 10, 11, 12 of the draw bench.
However, before the pipe is connected to the coupling of the draw bench, the inner electrode mandrel 6 is pushed into the pipe and the caliber pin 8 is screwed into the mandrel 6 from the other side. Now the pipe end is connected to the coupling of the draw bench and welding can begin.
In order to facilitate the insertion of the conical pin 10 into the pipe end, the pipe end can be cut to the length of the conical part of the pin 10 at some points using sheet metal snips so that the pipe end can be easily spread outwards.
If an already oiled meball tape 1 is fed to the welding device, the sealing ring 7 ensures an even distribution of the layers of oil. In particular, it has the effect in this case that the longitudinal seam of the pipe is slightly oiled or greased on the inside before the pipe is pulled over the caliber pin 8. The welding burns away the 01 at the weld seam. Since the caliber pin 8 is intended to smooth the weld seam in particular, it is necessary that the seam is internally lubricated, which this elastic ring automatically takes care of.
He removes the excess oil from the oiled strip, sucks it up and dispenses it to those places that are no longer oiled, i.e. to the weld seam, so there. a uniform thin film of oil remains. The sealing ring 7 regulates the lubrication accordingly.
The fixed attachment of the drawing iron 4 and the inner electrode 6, as well as the outer electrode roller 5, can be carried out in the usual way and is therefore not shown in the drawing.
The draw bench is also not shown.
Any conventional pipe drawing bench can be used to pull the pipe.
The method described is particularly suitable for the production of thin-walled pipes made of stainless steel, eg. B. Monel metal and other alloys, which are very difficult to draw. It can also be used to produce pipes with wall thicknesses of even less than 0.5. Such are e.g. B. intended for the manufacture of pleated tubes and spring tubes. Such thin-walled pipes were previously not available in these materials and in greater lengths, neither in an electrically welded nor in a seamless design.