CN112041100A - 用于校准大口径管的机械式扩径机的润滑环 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机械式扩径机(1)的润滑环，该机械式扩径机用来校准大口径管，润滑环包括由钢、尤其结构钢传统地制造的环(12)，其中，在环(12)中设置有流体孔，其中，润滑环(6)的部分(13)借助于增材制造技术制成。

Description

用于校准大口径管的机械式扩径机的润滑环
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的润滑环。本发明还涉及具有权利要求6的特征的用于制造润滑环的方法。
背景技术
由用于校准大口径管的扩径机制造的实践已知的是，润滑环布置在通过牵引杆来运动的楔块和盘片之间。在此，由盘片、润滑环和楔块构成的堆垛朝牵引杆的方向加载很高的力。牵引杆将力施加到零件上。零件通过牵引杆朝缸的方向运动。牵引杆坐落在通过液压压力伸缩的缸处。在楔块上的部段被沿径向向外推压，并且使要校准的管伸展。用于润滑在楔块和部段之间的缝隙的润滑剂通过润滑环导引到在楔块中的孔，其中，润滑环具有两个共轨和两线分配器，以控制润滑剂流。
在制造大口径管时，在内部和外部缝焊之后借助于机械式扩径机对管的圆度和尺寸精度进行校准。在每次扩径过程中，出现大的表面压力，并且因此在部段和楔块的面之间出现摩擦。摩擦通过限定的润滑降低。为了将润滑剂引导到相应的部位处，润滑环用作扩径油的润滑剂分配器，并且还用作传送器。到目前为止，SMS集团有限责任公司的润滑环通过传统的加工方法制成。各液压通道部分地在两个平面中伸延地钻孔。
竞争公司
Figure BDA0002717675560000011
股份公司使用软管来分配和传送扩径油，而FontijneGrotness公司设置了弯管来实现该功能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于分配和传送扩径油的润滑环的简单且可复现的生产方案。本发明的目的还在于，减小用于制造具有直径小于等于14英寸的大口径管的构件尺寸。
针对开头提到的润滑环，根据本发明，该目的通过权利要求1的特征部分的特征来实现。
在本发明的优选的实施方式中，增材制造的部分由高强度钢制成。
此外，通常有利的是，大口径管的直径为14英寸或更小。
特别优选地规定，增材制造的部分具有环绕的共轨，以用于润滑剂引导。
为了总体优化润滑剂分配，可有利地规定，增材制造的部分构造成集成两线分配器的功能。
本发明还涉及一种用于制造根据本发明的润滑环的方法，其特征在于以下步骤：
a.由钢以传统的方式制造环；
b.使环作为坯件在打印机结构空间中定向，并且将其安装在打印机结构空间中；
c.施加金属粉末层，并且借助于激光使之熔融在坯件上。
本发明的应用领域：本发明可用在新设备中，也可在现有设备中用作改型方案。本发明的关键词是：管焊接设备、SAW管、机械式扩径机、扩径机工具、大口径管的校准。
本发明的目的是简单且可复现地制造扩径机工具，以用于校准具有直径为14英寸或更小的大口径管。
已知的解决方案的缺点：尤其对于用于小的管直径(例如14英寸或更小)的扩径机工具，传统的加工达到其极限。对此的原因是在润滑环中的小的结构空间，其使得流体孔的定位和制造变得困难。因为为了使流体换向90°，需要两个孔，即，一个为竖向方向的孔，另一个为水平方向的孔。从而制造用于14英寸管的润滑环非常麻烦，且具有风险，因为在一些区域中，仅剩几毫米就与其他液压孔出现冲突。如果是这种情况，该部件将成为废品。
根据本发明的解决方案的核心：在本发明中涉及到的是混合构件，其结合传统的加工与增材加工。作为基础，使用由低强度、但成本上有利的结构钢制成的环，在该环上通过还被称为3D打印的增材制造由高强度的材料逐层地生成更复杂的部分。
对于环来说，具有低强度特性的结构钢是足够的，因为关键截面不在构件的该区域中。首先以传统方式在钢环中加工用于后续安装的通孔和流体线路。对于逐层构造，然后接着使环在打印机结构空间中定向，并且将其安装在打印机结构空间中，并且将金属粉末层施加到坯件上，并且借助激光使之熔融。在增材制造中，没有工具规定通道的几何结构或走向，从而使它们尽可能紧凑地集成在一起，并且因此降低了构件高度。SMS集团的设计的特征还在于两个环绕的共轨。它们为通到两线分配器的各通道供给扩径油。
改进本发明的附加措施：集成两线分配器的功能，以便确保精确限定的扩径油输出。
本发明的其他优点：将密封件的数量(泄漏可能性)从68减少到50，因为通道的联接仅通过盘片侧的两个联接点进行。消除了由于两个环绕的共轨的集成而购买的特殊密封件，共轨承担分配功能并确保了通道的供应。降低了组件的高度，使得外围零件的尺寸同样可更小。简化了相邻组件，因为在此不必加工部分地在三个平面中倾斜延伸的孔。减少了部件数量，与此相关的安装成本降低。专有技术保护。
附图说明
下面说明本发明的优选的实施例，并且借助附图对其进行进一步阐述。
图1示出了具有根据本发明的润滑环的已知扩径机的截面视图。
图2示出了根据现有技术的润滑环的空间视图。
图3以部分剖切的视图示出了图2的润滑环，其中，说明了用于制造孔的步骤。
图4示出了图1的根据本发明的润滑环的空间视图，更确切地说示出了作为混合构件的润滑环。
具体实施方式
在图1中示出的扩径机1包括楔块2，楔块可相对于相反成形的部段4在牵引杆3上移动，使得将部段4沿径向向外推压，以便从内部使管(未示出)变形或校准管。
楔块2具有润滑剂通道(未示出)，其将润滑剂运输到在楔块2和部段4之间的缝隙中。
楔块2通过螺母5与牵引杆连接。在螺母5之间沿牵引方向将盘片7和之后的润滑环6布置为堆垛。润滑剂从供给销8通过外部线路9引导至盘片7的通道。在盘片7中的通道沿轴向方向与润滑环6的通道10联接。在润滑环6处安置有两线分配器11(在图4中未示出)，其负责润滑剂流的控制。
图2和图3示出了已知的、以传统的方式制成的润滑环。在此，图3说明了迄今如何将流体孔或润滑剂通道通过钻孔引入到润滑环6中。
根据图2的已知的润滑环6‘可替代图4的根据本发明的润滑环6设置在根据图1的扩径机中，更确切地说，根据本发明的润滑环6可代替传统的润滑环6‘，必要时在附加地调整盘片7的情况下。
图4的根据本发明的润滑环6包括以传统的方式制造的、呈环的形式的部分12，其造型在该区域中在很大程度上对应于根据图2的润滑环6‘的相应部分。通过增材制造制成的部分13沿轴向方向与以传统方式制造的部分12联接。增材制造的部分13面向盘片7，并且与盘片贴靠。因此，根据图4的润滑环6构造为混合式构件。以传统方式制造的部分12由结构钢构成。增材制造的部分13由高强度钢构成。
在增材制造的部分13中设置有两个环绕的共轨线路14，以将润滑剂尤其分配给两线分配器11。
增材制造：本发明公开润滑环作为混合构件
在制造大口径管时，大口径管在内部和外部焊之后借助于机械式扩径机1对其圆度和尺寸精度进行校准。在每次扩径过程中，出现高的表面压力，并且因此在部段和楔块的面之间出现摩擦。摩擦通过限定的润滑来降低。为了将润滑剂引导到相应的部位处，使用润滑环作为润滑剂分配器和传送器。
尤其对于用于小的管直径(例如14英寸或更小)的扩径机工具1，传统的加工达到了其极限。对此的原因是在润滑环6‘中的小的结构空间，其使得流体孔的定位和制造变得困难。
通过增材制造技术得到了新的可能性。然而，与增材制造相关的通常花丝结构尤其很难用在重型机械结构中。因为通常存在非常恶劣的运行条件，并且塑性变形需要很高的力，这引起零件的坚固结构。
坚固的实施方案还在产品开发过程中加以考虑。在此，产生了混合设计的新的润滑环6，在其中，传统的结构方式与增材制造的结构方式相结合。钢环12形成用于逐层加料的基础，在该钢环中，已经通过传统的手段加工了第一孔，以用于将流体传送到楔块2。使环12在打印机结构空间中定向，并且将其安装在打印机结构空间中。紧接着，通过增材制造技术进行建造。经由流体通道的紧凑的布置，要加料的高度仅为70mm。相比于原始结构，最大尺寸在外直径上减少了10％，并且在总构件高度上减少了近30％，这同时引起外围零件变小。借助增材制造技术，通道10、14可完全独立于制造工具的轮廓来制造，并且可在小的结构空间进行非常紧凑地设计。
SMS集团的设计的特征在于两个环绕的共轨14。它们对通到两线分配器11的各通道进行供给，然后在两线分配器中排出精确限定的量的润滑剂。用于两个共轨14的润滑油的输送仅仅通过两个通道10实现，这在所需的密封件的数量和可能的泄漏部位的数量方面具有很大优点。因为数量减少了17％。因此同样取消了对特殊密封件的需要。此外，通过仅仅两个通道10的润滑剂输送简化了相邻部件的结构，例如以传统方式制造的盘片。增材制造区域的设计如此来定义，即，使得将后续后处理的花费保持得尽可能低。为此，如此选择沿打印方向的所有角度，使得取消支撑结构的必要。关于用于两线分配器11的支座的再加工同样保持得尽可能低。
传统方法和增材方法的组合不仅在技术上、而且在经济上令人信服，并且在将来在重型机械制造中发挥重要作用。
附图标记列表
1 扩径机
2 楔块
3 牵引杆
4 部段
5 螺母
6 润滑环
6‘ 传统的润滑环
7 盘片
8 供给销
9 外部线路
10 润滑环的通道
11 两线分配器
12 以传统方式制造的部分，含有钢的环
13 通过增材制造制成的部分
14 共轨线路

Claims (6)

1.一种用于机械式扩径机(1)的润滑环，该机械式扩径机用来校准大口径管，该润滑环包括由钢、尤其是结构钢传统地制造的环(12)，其中，在所述环(12)中设置有流体孔，
其特征在于，所述润滑环(6)的一部分(13)借助于增材制造技术制成。
2.根据权利要求1所述的润滑环，其特征在于，经过增材制造的部分(13)由高强度钢构成。
3.根据上述权利要求中任一项所述的润滑环，其特征在于，所述大口径管具有14英寸或更小的直径。
4.根据上述权利要求中任一项所述的润滑环，其特征在于，经过增材制造的部分(13)具有环绕的共轨(14)，该共轨用于引导润滑剂。
5.根据上述权利要求中任一项所述的润滑环，其特征在于，经过增材制造的部分(13)构造用于集成两线分配器(11)的功能。
6.一种用于制造根据上述权利要求中任一项所述的润滑环的方法，其特征在于，所述方法具有以下步骤：
a.由钢以传统的方式制造环(12)；
b.将作为坯件的所述环(12)对准并且安装在打印机结构空间中；
c.施加金属粉末层，并且借助于激光使该金属粉末层熔融在所述坯件上。
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