DE1004895B - Einrichtung zum Freiformschmieden von Kesseln, dickwandigen Rohren od. ae. schweren Hohlkoerpern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von nahtlosen Kesseln, dickwandigen Rohren od. ä. schweren Hohlkörpern und hat zum Ziele, eine Einrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe solche Teile billiger und in größeren Abmessungen hergestellt werden können als bisher.

Zum Auswalzen von Rohren, insbesondere größerer Abmessungen, bedient man sich des Roeckner-Verfahrens, das sehr teure Walzwerksanlagen erfordert, die zudem nicht in großen Grenzen anpassungsfähig sind. Das Walzen von Rohren im Pilgerschrittverfahren läßt sich für größere Abmessungen überhaupt nicht mehr durchführen, da das Pilgern bei Blöcken von etwa 3 t Gewicht seine Grenze findet. Die Walzverfahren sind daher nicht unbeschränkt
wendbar.

Die Herstellung nahtloser starkwandiger Rohrstücke oder Kessel erfolgt daher auf normalen Schmiedepressen, indem ein gelochter Block über einen Dorn ausgeschmiedet wird. Der Dorn hängt dabei in der Kette eines oder zweier Krane und kann dadurch auch gedreht werden. Mit der fortschreitenden Ausschmiedung des Rohres oder Kessels auf einer normalen Schmiedepresse, d. h. einer Presse mit feststehendem Untersattel, muß der Dorn nach unten nachgelassen werden. Dieses Hohlschmieden ist sehr zeitraubend und erfordert auch eine anschließende spanabhebende Bearbeitung des Stückes, weil dessen Oberfläche nicht genügend glatt wird.

Zum Freiformschmieden von Achsen und Wellen ist es bekannt, drehbare und längs bewegliche Lager zum Einspannen der Achsen vorzusehen, die durch die Bewegungen des Obersattels nach dem Fortgang des Schmiedevorganges selbsttätig bewegt werden. Die Führung des Schmiedestückes ist hierdurch genauer als bei der verhältnismäßig unbestimmten Aufhängung eines Domes, was sich auf die Genauigkeit des Schmiedestückes günstig auswirkt. Die einseitige Bearbeitung sowie die resultierende Mittenverlagerung des Schmiedestückes ist jedoch noch vorhanden; letztere wird durch federnde Abstützung der Lager aufgenommen. Eine Übertragung dieser Anordnung auf das Hohlschmieden würde bei der Herstellung langer Rohre zu großen Dornlängen und Abmessungen der Schlittenführung der Dornlager führen.

Es sind auch nach dem Prinzip der Gegenschlaghammer arbeitende hydraulische Schmiedepressen bekannt, bei denen der hydraulische Preßdruck der gegenläufig arbeitenden Preß- bzw. Hammerwerkzeuge durch ein Fallgewicht erzeugt wird. Obwohl diese Presse noch eine Art Gegenschlaghammer ist und hierbei die Gegenläufigkeit zweier Hammerwerkzeuge ihren Ursprung in dem Bestreben hat, Erschütterungen zu vermeiden, wurde schon erkannt, Einrichtung zum Freiformschmieden von Kesseln, dickwandigen Rohren

od. ä. schweren Hohlkörpern

Anmelder:

Dr. Theodor Wuppermann, ίο Leverkusen-Schlebusch, Mülheimer Str. 14

Dr. Theodor Wuppermann, Leverkusen-Schlebusch,

und Ernst Müller, Duisburg, sind als Erfinder genannt worden

daß das Schmiedestück weit intensiver als bei einseitiger Einwirkung bearbeitet wird. An die Verwertung dieser Erkenntnis auf das Hohlschmieden ist aber noch nicht gedacht worden.

Ebensowenig haben sich die seit Jahrzehnten bekannten Hämmermaschinen zum Strecken von Rohren kleinerer Abmessung auf das Hohlschmieden von Kesseln oder starkwandigen Rohren befruchtend ausgewirkt. Es sind Hämmermaschinen bekannt, bei der ein über einen einseitig gehaltenen Dorn gestecktes Metallrohr durch gegenläufige Werkzeuge bearbeitet und gestreckt wird. Die Werkzeuge wirken in rascher Folge in Umfangsrichtung feststehend oder umlaufend auf das Werkstück ein. Der axial beim Betrieb festgelegte Dorn ist drehbar gelagert. Eine Mittenverlagerung des Domes erfolgt nicht.

Die Erfinder haben erkannt, daß die in Freiform-Hohlschmieden mit drehbarem Dorn ruhenden Möglichkeiten für den Ersatz der Walzverfahren bei schweren Rohrkörpern bedeutend sind. Die Erfindung besteht in einer Abwandlung und Anwendung der bei den vorbeschriebenen Schmiede- und Hämmermaschinen bekannten Maßnahmen auf das Streckschmieden von Kesseln, dickwandigen Rohren od. ä.

+5 Hohlkörpern. Sie schlägt eine Einrichtung zum Freiformschmieden solcher Teile vor, bei der mehrere gleichzeitig wirkende, radial zur Schmiedestückachse geführte, hydraulisch angetriebene Preßwerkzeuge und ein mittig zu den Preßwerkzeugen geführter Dorn vorgesehen sind, der einseitig schwebend gehalten und axial verschiebbar abgestützt ist.

Hierdurch gelingt es, große schwere Hohlblöcke durch gleichzeitiges Bearbeiten zumindest zweier Seiten unter Einhaltung der Blockmitte über einen

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Dorn einseitig auszustrecken und so Kessel oder große Rohre schnell und wirtschaftlich herzustellen. Gegenüber dem bisherigen Schmiedeverfahren wird eine beträchtliche Herabsetzung der Schmiedezeit und der Kosten erzielt. Das Beibehalten der Blockmitte beim Schmieden ergibt auch noch den Vorteil, daß unmittelbar anschließend an das Schmiedestrecken und unter möglichster Ausnutzung der Hitze des ausgestreckten Rohres einen Glättvorgang angeschlossen

Der Rohblock wird auf einen Dorn 14 (Abb. 1) aufgesetzt, der vom Dornhalter 15 getragen wird. Sobald der Rohblock über den Dorn gestreift ist, beginnt der Schmiedevorgang, indem die vier Plunger mit ihren Schmiedesätteln kurze und verhältnismäßig schnell aufeinanderfolgende Preßhübe ausführen, durch welche der Werkstoff des Blockes nach der linken Seite in Abb. 1 herausgeschmiedet wird. Nach der rechten Seite wird der Block durch den Bund 16

gedeutet, durch einen Ziehring geschickt werden; außerdem kann auch ein Glättdorn 21 zur Herstellung einer möglichst glatten Innenfläche angeordnet sein. Voraussetzung zur Wahrung der Drehmitte des Hohlblockes beim Schmieden ist, daß die Plunger tatsächlich entgegengesetzte, gleiche Kräfte ausüben und auch gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Bewegungen ausführen. Diese Voraussetzung wird da-

werden kann, der in der Regel das gestreckte Rohr zu i° am Dorn 14 gehalten. Damit keine Überlappungen einem fertigen Produkt umwandelt. entstehen, sind an den Schmiedesätteln Abschrä-

Die Verformungsarbeit, welche durch die radial gungen 17 angebracht. Während der schnell aufeingerichteten, aktiven Verformungskräfte ausgeübt anderfolgenden Preßhübe wird das Rohr mit dem wird, kann intensiver sein als bei der Anwendung Dorn gedreht, so daß die Verformung gleichmäßig eines einzigen Preßkolbens, so daß die Herstellung 15 über den gesamten Umfang des Rohlings erfolgt. Der der Rohre entsprechend beschleunigt wird, wie es gestreckte Teil des Rohlings kann, wie bei 20 anbeim Gegenschlagschmieden bekannt ist.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung hat gegenüber den Pilgerschritt- und sonstigen Walzverfahren
auch noch den Vorzug, daß ohne Schwierigkeiten An- 20
sätze, Flansche u. dgl. angeschmiedet werden können;
auch läßt sich an Kesseln od. dgl. bei Benutzung entsprechender Werkzeuge der Boden anstauchen bzw.
einziehen. Das neue Verfahren gestattet daher eine
vielseitigere Gestaltungsmöglichkeit für die Schmiede- 25 durch erfüllt, daß zwischen die pulsierend arbeitende stücke als die bisher für große Rohre, Kessel u. dgl. Preßwasserquelle, also insbesondere eine Pumpe 30 angewendeten Walzverfahren. (Abb. 2), und die Preßzylinder ein Verteiler V ein-

Das Ausüben mehrerer radial gerichteter Kräfte geschaltet ist, dessen vier Plunger 31 bis 34 von beim Schmieden und die damit verbundene unveränder- einem gemeinsamen Treiborgan 35 gleichmäßig beliche Lage der Rohrmitte erleichtert den Gebrauch 3° wegt werden und mit den vier Preßzylindern 2 bis 5 eines mechanisch oder hydraulisch bewegten Dorn- einzeln durch Rohrleitungen 36 bis 39 verbunden halters, der zweckmäßig unmittelbar mit der Presse sind. Durch Ventile 40 bis 43 lassen sich die Flüssigverbunden wird. Dieser kann auch zum Abstreifen keitsgestänge in den Leitungen 36 bis 39 zwischen des fertigen Rohres vom Dorn verwendet werden. Plunger 31 bis 34 und den Preßzylindern genau in

Je nach den Anforderungen, welche an die Rohre, 35 der Länge einregeln, so daß sowohl anfänglich die geKessel oder sonstigen Schmiedestücke gestellt werden, naue Lage der Schmiedesattel eingestellt werden wird das Rohr in der neuen Anlage fertiggeschmiedet
oder unmittelbar anschließend an den Schmiedevorgang einer Weiterbehandlung zum Glätten der Außen-
und/oder Innenflächen unterworfen, vorzugsweise 4°
einem Ziehvorgang oder einer Behandlung durch
Glättwalzen. Diese Weiterbehandlung kann in derselben Hitze wie das Schmieden durchgeführt werden.
Die Einrichtung kann mit vier Preßzylindern ausgestattet werden, welche einander paarweise gegen- 45 zug erfolgt mittels der Kolben 55 bis 58, welche an überstehen. Dann kann man mit im wesentlichen einen gemeinsamen Speicher 59 angeschlossen sind.

kann als auch nachträglich bei etwaigen Leckverlusten od. dgl. diese Lage wieder herbeigeführt werden kann.

Die Hin- und Herbewegung der Preßplunger 6 bis 9 wird in an sich bekannter Weise durch den Treibapparat 50 herbeigeführt, der mit je zwei mehrstufigen Kolben 51/52 und 53/54 arbeitet. Jeder dieser Kolben steuert einen der Plunger 6 bis 9. Der Rück

geraden Schmiedesätteln arbeiten. Sie läßt sich auch mit drei oder mit zwei Preßzylindern durchführen, sofern mit V-förmigen Schmiedesätteln gearbeitet wird. Wesentlich ist dabei, daß sämtliche Schmiedesattel aktive Verformungskräfte ausüben.

Die Vorteile der Ausführung mit nur zwei Preßzylindern bestehen in dem geringen Raumbedarf, da die Anlage nicht breiter baut als andere Pressen. Die

Solange mit gleicher Hublage gearbeitet wird, erfolgt der Antrieb der Preßkolben nur durch den Treibapparat 50 (Abb. 2).

Voraussetzung zur Wahrung der Drehmitte des Hohlblockes beim Schmieden ist, daß die Plunger tatsächlich entgegengesetzte gleiche Kräfte ausüben und auch gleiche Rückzugsbewegungen ausführen. Die Plunger müssen hintereinander immer den gleichen

Herstellungskosten sind niedrig, weil diese Bauart 55 Abstand zur Drehmitte haben. Es muß die Möglicheinfach ist. keit geschaffen sein, den Hub der Plunger 6 bis 9 so-AIs Ausführungsbeispiel ist an Hand der Zeich- wohl gleichmäßig als auch einzeln zum Ausgleich von nung eine Vierzylinderpresse nach der Erfindung be- Leckverlusten zu verlegen.

schrieben. Die Mittel zur Hubverlegung eines einzelnen,

Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Presse, 60 durch Treibapparat angetriebenen Plungers sind be-Abb. 2 ein Schema der Anlage mit Vorderansicht kannt. Man verlängert oder verkürzt das zwischen

der Presse, Treibapparat und Zylinder liegende Gestänge durch

Abb. 3 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt. Nachspeisung oder Ablassen von Druckwasser. Für

Nach Abb. 2 sind an einem gemeinsamen Pressen- mehrere synchron laufende Plunger, in deren Zu-

gestell 1 vier Preßzylinder 2 bis 5 paarweise gegen- 65 leitungen oder Zylindern ungleiche Leckverluste aufüberliegend angeordnet. Ihre Plunger 6 bis 9 üben treten können, bedarf es zusätzlicher Maßnahmen.

über die Schmiedesättel 10 bis 13 radiale Drücke auf Die gemeinsame Hubverstellung der Plunger 6 bis 9

das Schmiedestück aus, deren Hubgröße in den zur Drehmitte hin erfolgt von einer Pumpe 30 aus, die durch die Kreislinien α und b gegebenen Grenzen ver- über eine Zweiventilsteuerung einen Treibkolben 35

ändert werden kann. 70 betätigt, der auf einen mit vier Plungern 31 bis 34 be-

setzten Verteiler V einwirkt. Die vier Plunger 31 bis 34 sind über steuerbare Rückschlagventile 40 bis 43 und Leitungen 36 bis 39 mit den vier Preßzylindern 2 bis 5 verbunden, so daß durch Vortrieb des Verteilers V in alle vier Leitungen Druckwasser nachgespeist werden kann. Die Ventile 40 bis 43 öffnen dabei selbsttätig.

Eine mehrfache Nachspeisung mittels der Plunger 31 bis 34 ist dadurch möglich, daß die von den Plungerzylindern abgehenden Leitungen vor den Ventilen 40 bis 43 über Saugventile 60 bis 63 mit einem Behälter 64 verbunden sind. Bei Rückgang der senkrecht liegenden Plunger 31 bis 34 durch Eigengewicht — falls der Zylinder für den Treibkolben 35 auf Abwasser geschaltet ist — saugen diese Plunger 31 bis 34 Druckwasser für einen neuen Nachspeisehub an.

Eine gemeinsame Hubverstellung der Preßplunger 6 bis 9 nach außen wird ebenfalls von dem Verteiler V synchronisiert, indem bei druckentlastetem Treibkolben 35 die steuerbaren Rückschlagventile 40 bis 43 gleichzeitig geöffnet werden. Um auch in diesem Falle ein mehrfaches Abzapfen von Druckwasser aus den Leitungen 36 bis 39 zu ermöglichen, sind auch die Ventile 60 bis 63 steuerbar. Das bei einem Rückgang der Plunger 31 bis 34 entnommene Wasser kann dann durch Vortrieb des Treibkolbens 35 über die geöffneten Ventile 60 bis 63 in den Behälter 64 abgeführt werden. Bei laufendem Treibapparat 50 bis 54 wird der Rückgang der Plunger 31 bis 34 zusatz-Hch zum Eigengewicht der Teile 35, V, 31 bis 34 durch die Förderleistung der Treibkolben 51 bis 54 bewirkt.

Zum Ausgleich von Leckverlusten z. B. eines Preßplungers werden bei stehendem Treibapparat die Preßplunger 6 bis 9 mittels der Plunger 31 bis 34 auf einen zentralen Dorn aufgefahren. Steht beispielsweise der Plunger 8 bzw. dessen Sattel 12 zurück, so muß das Flüssigkeitsgestänge in der Leitung 37 verlängert werden. Der zugehörige Plunger 31 des Verteilers V muß also über das Ventil 43 für sich Flüssigkeit nachspeisen können. Hierzu öffnet man die Ventile 60 bis 62, so daß die anderen drei Plunger 32 bis 34 auf Abwasser geschaltet sind. Hierdurch kann der Plunger 31 einen kleinen Weg zum Ausgleich der in der Leitung 37 fehlenden Flüssigkeitsmenge machen. Die Gestänge in den Leitungen 36, 38, 39 bleiben unverändert.

Einzelkorrekturen der Flüssigkeitsgestänge im Sinne der Nachspeisung können auch während des Schmiedens, also während des Laufes des Treibapparates durchgeführt werden, indem man nacheinander jeweils drei der Ventile 60 bis 63 offenhält und die Plunger 31 bis 34 unter Druck setzt. In einer nachspeisebedürftigen Leitung entsteht dann beim Rückgang der Kolben des Treibapparates bzw. beim Rückzug des betreffenden Preßplungers ein Unterdruck gegenüber dem Druck vor dem entsprechenden Ventil bis 43.

Die Bewegung des Schmiedestückes während des Schmiedens geht vom Dornhalter 15 aus. Dieser ist drehbar im Dornhaltergehäuse 70 gelagert. Die Drehbewegung wird vom Motor 71 über eine mechanische oder hydraulische Schleif- oder Rutschkupplung 72 und das Getriebe 73 auf den Dornhalter geleitet. Der Motor sucht den Dornhalter ständig zu drehen. Solange der Preßdruck der Schmiedesättel auf den Rohling einwirkt, kann die Drehbewegung nicht stattfinden, und die Kupplung 72 rutscht durch. Sobald aber die Schmiedesättel den Rohling freigeben, tritt eine Teildrehung des Blockes ein, so daß das Schmieden bei sich intermittierend drehendem Block erfolgt.

Um den Dornhalter von zusätzlichen Beanspruchungen zu befreien, die durch Unebenheiten des Rohlings od. dgl. auftreten können, ist das Dornhaltergehäuse 70 in Federn 74 schwebend aufgehängt. Die Federn selbst sind Teile eines Parallelogrammgestänges 75, welches von dem Plunger 76 im Zylinder 77 aus in der Höhe einstellbar ist. Dieser Zylinder 77 ist teils mit Wasser und teils mit Luft gefüllt, damit die beim Schmieden am Dornhalter auftretenden Stöße gemildert werden. Der Plungerhub ist nach beiden Seiten begrenzt. Die im Zylinder vorhandene Luft wird ohne Anwendung des Steuerorgans gehalten. Die Hubbegrenzung erfolgt durch den Bund 78 und die Anschlagringe 79 und 80. Der Druck des Zylinders wird für ein bestimmtes Blockgewicht einmalig eingestellt und braucht nur bei Verarbeitung eines schwereren oder leichteren Blockes geändert zu werden.

Der Zylinder 70 steht über Kugelzapfen 93 mit Schlitten 94 in Verbindung, die in einer Schlittenführung des Gestells 81 gleiten. An diesem Gestell ist auch das Gestänge 75 gelagert. Das Gestell ist an den Säulen 82 geführt, die mit dem Pressengestell 1 verschraubt sind. Das Gestell 81 hat ein Querhaupt 83, welches über ein vorzugsweise kugelkalottenförmiges Druckstück 84 auf dem Plunger 85 des Zylinders 86 abgestützt ist, der seinerseits im Querstück 87 an den Säulen 82 gehalten ist. Der Plunger 85 im Zylinder 86 stellt die axiale Abstützung des Gestells 81 dar, das auch von diesem Plunger aus in axialer Richtung verschoben werden kann.

Der Rückzug des Gestells 81 mit dem Dornhalter erfolgt durch die Rückzugzylinder 88 am Querstück 87 mit den Plungern 89, welche über die Zugstangen 90 mit dem Querhaupt 83 verbunden sind. Diese Rückzugplunger können auch zum Abstreifen des fertigen Rohres von dem Dorn benutzt werden. In diesem Falle werden Abstreifzangen am Pressengestell oder den Schmiedesätteln angebracht.

Claims (7)

PatentanspkOghe:

1. Einrichtung zum Freiformschmieden von Kesseln, dickwandigen Rohren od. ä. schweren Hohlkörpern um einen drehbaren Dorn, gekennzeichnet durch die Anwendung mehrerer gleichzeitig wirkender, radial zur Schmiedestückeachse geführter, hydraulisch angetriebener Preßwerkzeuge und eines mittig zu den Preßwerkzeugen geführten Domes, der einseitig schwebend gehalten und axial verschiebbar abgestützt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei gegenüberliegenden oder drei sternförmig angeordneten Preßzylindern die Preßkolben mit V-förmigen Schmiedesatteln ausgerüstet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei vier paarweise gegenüberliegenden Preßzylindern die Preßkolben mit im wesentlichen geraden Schmiedesätteln ausgerüstet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der zwecks Hubverlegung der durch einen gemeinsamen Treibapparat betätigten Preßwerkzeuge gemeinsam verstellbare Verdrängerkolben in einem Druckverteiler vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitungen (36 bis 39) zwischen

Druckverteiler (V) und Preßzylinder (6 bis 9) zur Vornahme von Einzelkorrekturen der hydraulischen Gestänge Ventile (40 bis 43 und 60 bis 63) od. dgl eingebaut sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine am Pressengestell angebaute Dornwendevorrichtung.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine schwebend federnde Aufhängung (74 bis 80) der Achse des Dornhalters gegenüber dem Pressengestell (1).

7. Einrichtung nach Anspruch 6, daß das Lagergestell (81) für den Dornhalter an waagerechten Säulen (82) verschiebbar ist, die am Pressengestell (1) befestigt sind, und daß das Lagergestell ig

81 durch einen oder mehrere hydraulische Zylinder (86) gegen ein vorzugsweise von den waagerechten Säulen (82) getragenes Querstück 87 abgestützt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 895 556, 803 020, 524, 570 326, 547 314, 433 092, 429 708, 143 578; schweizerische Patentschriften Nr. 258 058,
884;

französische Patentschriften Nr. 942 144, 865 238, 382;

belgische Patentschrift Nr. 495 404;

britische Patentschriften Nr. 632 107, 628 619;

USA.-Patentschriften Nr. 2 513 710, 654 590;

deutsche Patentanmeldung H711 Ib/7b.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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