DE1010937B

DE1010937B - Method and device for hot rolling a metallic, semi-flat workpiece into a bar with a trapezoidal cross-section

Info

Publication number: DE1010937B
Application number: DEC10245A
Authority: DE
Inventors: Jean Roger Tschudnowsky
Original assignee: DURALUMIN
Current assignee: DURALUMIN
Priority date: 1953-11-13
Filing date: 1954-11-10
Publication date: 1957-06-27
Also published as: CH325185A; FR1093650A; GB791401A; BE533304A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft die Umformung eines metallischen, halbflachen Werkstückes, welches im Querschnitt auch quadratisch sein kann, durch Warmwalzen, in eine gerade Stange mit trapezförmigem Querschnitt. Die Erfindung bezieht sich besonders auf die Fabrikation, von trapezförmigen Kupferstangen, aus denen, Streifen oder Keile für die Kollektoren von elektrischen Maschinen hergestellt werden.The invention relates to the forming of a metallic, semi-flat workpiece, which can also be square in cross-section, by hot rolling, into a straight rod with a trapezoidal cross-section. The invention particularly relates to the fabrication of trapezoidal copper bars from which strips or wedges for the collectors of electrical machines are manufactured.

Es ist bekannt, daß die im allgemeinen aus Kupfer bestehenden, metallischen Stangen mit trapezförmigem Querschnitt, welche zum Bau von Kollektoren für elektrische Maschinen dienen, zur Zeit durch eines der nachfolgenden, Verfahren hergestellt werden;:It is known that the generally made of copper, metal rods with trapezoidal Cross-section, which are used to build collectors for electrical machines, currently through one of the following, procedures are produced ;:

a) durch Warmwalzen zwischen zueinander geneigten Walzen und darauffolgendes Strecken. Das Warmwalzen, welches eine gekrümmte Stange erzeugt oder starke Wellungen ergibt, macht das nachfolgende Ausstrecken schwierig;a) by hot rolling between inclined rolls and subsequent stretching. That Hot rolling, which creates a curved bar or gives strong corrugations, does the following Stretching difficult;

b) durch Kaltwalzen in Kalibern. Dieses Verfahren erfordert schon ein Vorprofil in Keilform, besonders angeordnete Walzzylinder, um die Hülsen mit den verschiedenen Kalibern, aufzunehmen. Dies bedingt lange und häufige Montagen, und Demontagen und einen beträchtlichen Werkzeugvorrat;b) by cold rolling in gauges. This process requires a wedge-shaped preliminary profile, in particular arranged rolling cylinders to accommodate the cases with the different calibers. This requires long and frequent assemblies, and disassemblies and a considerable stock of tools;

c) durch Ausstrecken und kaltes Fertigwalzen. Das Fertigwalzen dient dazu, der Stange größere Härte zu geben. Es kann, nur mit sehr schwachen Stichen ausgeführt werden, was die Arbeit langwierig und kostspielig macht.c) by stretching and cold finish rolling. The finish rolling is used to make the bar larger To give hardness. It can be done with only very weak stitches, making the job tedious and makes it costly.

Außerdem sind die Winkel der durch irgendeines der vorerwähnten Verfahren erhaltenen Trapeze nur schwach, ausgebildet, und die Erzeugnisse können nur durch Ziehoperationen vollendet werden, in welchen, die Verlängerung und demzufolge die Härte, die dem Erzeugnis zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausglühungen gegeben werden kann, gering ist, wohingegen die Konstrukteure von elektrischen Maschinen wegen der Aufrechterhaltung der Glätte und. der davon abhängenden Abnutzung der Bürsten nach der größtmöglichen. Härte trachten.In addition, the angles of the trapezoids obtained by any of the aforementioned methods are only weak, educated, and the products can only be accomplished by drawing operations, in which, the elongation and consequently the hardness that the Product can be given between two consecutive anneals is low, whereas the designers of electrical machines because of the maintenance of smoothness and. the depending on the wear of the brushes to the greatest possible extent. Strive to be tough.

Wie vorher erwähnt, ist es bekannt, Stangen mit Keil- oder Trapezprofilen zwischen entsprechend angeordneten: Walzen auszuwalzen., wobei dies a,uch in mehreren Stufen erfolgen kann. Es ist außerdem bei derartigen. Walzwerken bekannt, an den. das keilförmige Profil erzeugenden Walzen oder Kalibern eine die gewalzte Stange an den Flachseiten haltende seitliche Führung als Widerlager vorzusehen.As mentioned before, it is known to use rods with wedge or trapezoidal profiles between appropriately arranged: Rollers to roll out. This can also be done in several stages. It is also at such. Rolling mills known to the. the wedge-shaped profile producing rollers or gauges to provide a lateral guide holding the rolled bar on the flat sides as an abutment.

Die Erfindung betrifft diese bekannten Maßnahmen an sich nicht, sondern hat den. Zweck, die den bisher bekannten Verfahren anhaftenden Unzuträglichkeiten zu beseitigen und Stangen, großer Härte nur durch Walzarbeit zu erhalten,The invention does not relate to these known measures per se, but has the. Purpose that so far known methods to eliminate inherent inconveniences and rods, great hardness only through To receive rolling work,

Sie besteht im wesentlichen in einem Verfahren Verfahren und VorrichtungIt consists essentially of a method, method and device

zum Warmwalzen eines metallischen,for hot rolling a metallic,

halbflachen Werkstückes in eine Stangesemi-flat workpiece into a bar

mit trapezförmigem Querschnittwith a trapezoidal cross-section

ίο Anmelder:ίο applicant:

Societe Anonyme Compagnie Generale
du Duralumin et du Cuivre, ParisSociete Anonyme Compagnie Generale
du Duralumin et du Cuivre, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Leinweber, Patentanwalt,
Berlin-Zehlendorf West, Goethestr. 3Representative: Dipl.-Ing. H. Leinweber, patent attorney,
Berlin-Zehlendorf West, Goethestr. 3

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 13. November 1953Claimed priority:
France 13 November 1953

Jean Roger Tschudnowsky, Paris,
ist als Erfinder genannt wordenJean Roger Tschudnowsky, Paris,
has been named as the inventor

zum Umformen eines metallischen;, geraden, halbflachen Werkstückes in, eine Stange mit trapezförmigem Querschnitt durch mehrstufiges, keil-■ förmiges. Auswalzen des warmen Werkstückes in den gewünschten Trapezquerschnitt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß für die aufeinanderfolgenden Keilwalzungen Walzen verwendet werden, deren; Erzeugungslinienpaare sich zwecks Erzielung eines geraden Auslaufes des Walzgutes ohne Seitenführungen auf einer geraden, zur Walzrichtung parallelen Linie schneiden,, wobei nur am Eintritt des das erste Trapezprofil erzeugenden Walzenpaares ein in Verbindung mit Keilkalibern bekanntes seitliches Widerlager vorhanden ist, welches die. seitliche größere Öffnung des Trapezprofils schließt und für den geraden, Auslauf des Werkstückes aus diesem ersten Walzenpaar sorgt.for forming a metallic, straight, semi-flat Workpiece in, a rod with a trapezoidal cross-section through multi-stage, wedge ■ shaped. Rolling out the warm workpiece into the desired trapezoidal cross-section, the process is characterized in that rolls are used for the successive wedge rolling, whose; Generating line pairs to achieve a straight exit of the rolling stock without lateral guides cut on a straight line parallel to the rolling direction, with only at the entrance of the the pair of rollers producing the first trapezoidal profile is a lateral one, known in connection with wedge calibers Abutment is present, which the. lateral larger opening of the trapezoidal profile closes and for the straight, outlet of the workpiece from this first pair of rollers ensures.

Die Ausführung des Verfahrens wird durch die nachfolgende Beschreibung besser verständlich, die sich auf Fig. 1 der Zeichnung bezieht.The implementation of the method can be better understood from the following description, which refers to Figure 1 of the drawing.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten einfachen Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß ein warmes, metallisches Werkstück M aufeinanderfolgend drei Walzoperationen. unterworfen wird, und zwar einem ersten Walzen zwischen zwei Zylindern 2 mit senk-In the simple embodiment shown in FIG. 1, it is assumed that a hot, metallic workpiece M is used for three rolling operations in succession. is subjected, namely a first rolling between two cylinders 2 with lowering

709 550/119709 550/119

rechter Achse, einem zweiten Walzen zwischen zwei Zylindern 3, die beiderseits der Horizontalen um einen Winkel α geneigt sind, und einem Fertigwalzen zwischen zwei Zylindern 4, die beiderseits der Horizontalen, um einen^ Winkel β geneigt sind.right axis, a second rolling between two cylinders 3, which are inclined on both sides of the horizontal by an angle α, and a finishing rolling between two cylinders 4, which are inclined on both sides of the horizontal, by an ^ angle β.

Unter dem Walzwerk nach Fig. 1 sind die aufeinanderfolgenden Umwandlungen des Werkstückes M während der Bearbeitung dargestellt. Das halbflaehe Werkstück, welches anfangs einen rechtwinkligen Querschnitt ,S₁ besitzt, nimmt nach dem ersten Walzen, den ebenfalls rechtwinkligen Querschnitt S₂ an, darauf die: trapezförmigen Querschnitte S₃ bzw. JT₄ nach jedem darauf folgenden Walzen. Der Öffnungswinkel des Trapezes S₃ beiträgt 2 α und derjenige des Trapezes S₄ 2 ß. The successive transformations of the workpiece M during machining are shown under the rolling mill according to FIG. 1. The semi-flat workpiece, which initially has a right-angled cross-section, S ₁ , takes on the right-angled cross-section S ₂ after the first rolling, then the: trapezoidal cross-sections S ₃ or JT ₄ after each subsequent rolling. The opening angle of the trapezoid S ₃ contributes 2 α and that of the trapezoid S ₄ 2 ß.

Die Winkel α und ß, d. h. die konischen Zwischenräume der Walzensätze 3 und 4, sind so gewählt, daß injedem Punkt des Stangenqueirschnittes das Streckverhältnis eines Walzensatzes mit Bezug auf den anderen gleich, ist.The angles α and β, ie the conical interspaces of the roller sets 3 and 4, are chosen so that at each point of the rod cross section the stretching ratio of one roller set with respect to the other is the same.

Dieses Ergebnis ist, wie eine einfache Rechnung zeigt," erreicht, wenn das Verhältnis der betreffenden Stangendicken in einer gleichen Längsebene zwischen zwei Walzstichen. dem entsprechenden Verhältnis der Winkel α und β gleich ist.As a simple calculation shows, this result is “achieved when the ratio of the relevant bar thicknesses in the same longitudinal plane between two rolling passes is equal to the corresponding ratio of the angles α and β .

Bei dieser Regelung befinden sich die beiden Schnittpunkte 13 und 14 deir Berührungserzeugenden der beiden Walzensätze mit der Stange auf einer geraden Linie 8, die zu der Walzrichtung parallel liegt.In this scheme, the two points of intersection 13 and 14 of the contact generating points are located of the two sets of rolls with the bar on a straight line 8 parallel to the rolling direction lies.

Bei dem Verfahren gemäß Erfindung, d. h. der Verwendung von Walzen in der vorerwähnten Anordnung, erfolgt also' in. jedem Querschnittspunkt der Stange eine gleiche Verlängerung der einzelnen Materialfasern,. Das hat zur Folge, daß sich bei dem aufeinanderfolgenden Auswalzen der Stange in einen Keil- oder Trapezquerschnitt seitliche Führungen, die einen Zwang auf die Stange ausüben, um sie während des Walzens gerade zu halten, erübrigen.In the method according to the invention, i. H. the The use of rollers in the above-mentioned arrangement takes place in every cross-sectional point of the Rod an equal extension of the individual material fibers. As a result, the successive rolling of the bar into a wedge or trapezoidal cross-section lateral guides that force the bar to keep it straight during rolling.

Um die Geradheit der Stange während des Walzens durch die Walzen 3 aufrechtzuerhalten, d. h. während der Umformung des rechtwinkligen Querschnittes S₂ der Stange in einen ersten trapezförmigen Querschnitt S_z, benutzt man eine starke und einstellbare Führung 1, wie sie an sich bekannt ist.In order to maintain the straightness of the bar during rolling by the rollers 3, that is to say while the rectangular cross-section S _{2 of} the bar is being formed into a first trapezoidal cross-section S _z , a strong and adjustable guide 1, as is known per se, is used.

Während dieses Walzdurchganges sucht die Stange unter der Wirkung der darauf ausgeübten Kraft gegen die größte Öffnung zwischen den Walzen, auszuweichen. Diese Führung ist deshalb unmittelbar vor wird., so.daß durch Reibung eine Spannung in der Stange zwischen den. beiden konischen Walzenspalten erzeugt wird, welche die Neigung zum Ausknicken des dünnem Stangenteiles beseitigt und die Wellungen, wenn welche darin erzeugt wurden, rückgängig macht. Vorzugsweise wird die Stange durch die ersten Walzen 2,2 seitlich auf eine Breite gewalzt, die während der nachfolgenden Keilwalzungen durch die Walzenpaare 3,3 und 4,4 im wesentlichen unverändert ίο bleibt, wie es Fig. 1 zeigt, so daß die Höhen der Trapezquerschnitte S₃ und S_t der größeren Seite des rechtwinkligen Querschnittes S₂ gleich sind. Die nachfolgenden Verflachungein der Stange setzen sich· dabei in eine entsprechende Verlängerung der Materialfasern um, wobei, wie gesagt, das Veirlängerungsverhältnis irgendwelcher Fasern zwischen zwei aufeinanderfolgenden, Walzungen konstant ist.During this rolling pass, the rod tries, under the action of the force exerted on it, to give way against the largest opening between the rolls. This guide is therefore immediately in front of it, so that friction creates tension in the rod between the. two conical roller gaps is generated, which eliminates the tendency to buckle the thin rod part and the corrugations, if any were created therein, reversed. The bar is preferably rolled laterally by the first rollers 2, 2 to a width which remains essentially unchanged during the subsequent wedge rolling by the roller pairs 3, 3 and 4, 4, as shown in FIG. 1, so that the heights of the Trapezoidal cross-sections S ₃ and S _{t of} the larger side of the right-angled cross-section S _{2 are the} same. The subsequent flattening in the rod is converted into a corresponding elongation of the material fibers, with the elongation ratio of any fibers being constant between two successive rolls, as already mentioned.

Dem Warmwalzen kann nachher noch ein Kaltwalzen folgen, um eine Stange größter Härte zu erhalten. The hot rolling can then be followed by cold rolling in order to obtain a bar of great hardness.

Die vorhergehende Beschreibung diente nur dazu, um das Prinzip des Verfahrens gemäß Erfindung leichter verständlich zu machen. Das gewählte Beispiel ist aber, obwohl es einem praktischen Fall entspricht, als einfachstes gewählt worden.The preceding description only served to illustrate the principle of the method according to the invention easier to understand. The example chosen is, although it corresponds to a practical case, been chosen as the simplest.

Es ist verständlich, daß die Zahl der Walzensätze mit konischem Spalt und diejenige dar Walzensätze mit senkrechter Achse von dem Beispiel abweichen kann. Die Walzen sollen aber immer so* angeordnet sein, daß die vorher erklärten Regeln berücksichtigt sind.It will be understood that the number of sets of rollers with a conical gap and that of sets of rollers with a vertical axis can deviate from the example. The rollers should always be arranged this way * ensure that the previously explained rules are taken into account.

Jedes Gerüst für die Walzen mit senkrechter Achse kann in bekannter Waise ausgebildet sein. Als Teil der Erfindung ist aber eine besondere Walzwerkausführung für die geneigten Walzen vorgesehen, welche nachfolgend beschrieben, ist.Each stand for the vertical axis rolls can be formed in a known orphan. As part of the Invention, however, a special rolling mill design is provided for the inclined rollers, which is described below.

In den- Zeichnungen zeigt Fig. 2 eine Schtiittansicht in Walzrichtung, während Fig. 3 eine Ansicht oder ein Schnitt senkrecht zur Walzrichtung ist.In the drawings, Fig. 2 shows a sectional view in the rolling direction, while FIG. 3 is a view or a section perpendicular to the rolling direction.

Wie dargestellt, wird jede Walze, z. B. 3, mittels eines Teiles 5 gehalten, welcher um einen angenommenen festen Punkt 6 schwingen kann (Fig. 2). Um diese Bewegung ausführen zu können., wird der Teil 5 durch seitliche Ausnehmungen 7 geführt, welche die Walzreaktion, auf das Gerüst 11 übertragen.As shown, each roller, e.g. B. 3, by means of a part 5 held, which can oscillate about an assumed fixed point 6 (Fig. 2). Around To be able to perform this movement., The part 5 is guided through lateral recesses 7, which the Rolling reaction, transferred to the stand 11.

Die Bewegung des Anziehens., d. h. die Bewegung der Walzen parallel zu ihrer Achse, kann· durch eines der üblichen Mittel bewirkt werden, z. B. mit Hilfe von zwei Schrauben 9 und schraubenförmigen Vor-The movement of attraction., D. H. the movement of the rollers parallel to their axis, can · by one by the usual means, e.g. B. with the help of two screws 9 and helical

dem Einlaß der Walzen 3 und längs der Stange an der 5° gelegen (Fig. 2), welche das Heben oder das Senken Seite angeordnet, an der dia große Basis des Trapezes der Lager 12 jeder Walze erzeugen und die auf denthe inlet of the rollers 3 and located along the rod at the 5 ° (Fig. 2), which is the lifting or lowering Side arranged on the dia large base of the trapezoid of the bearings 12 produce each roller and which on the

befestigtattached

entsteht. Diese Führung erstreckt sich durch einen vorgeschobenen Schnabel 15 zwischen die Walzen, ohne, ihre Wirkung und ihr Anziehen zu beeinträchtigen. arises. This guide extends through an advanced beak 15 between the rollers, without affecting their effect and their attraction.

Zusätzlich kann man noch, um die möglichen Reaktionen der Stange, welche durch die Führung 1 verursacht werden, zu vermindern, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, eine ähnliche Führung auf der Seite der kleinen Basis des Trapezes an der Stange vorsehen. In addition, one can still see the possible reactions of the rod, which are caused by the guide 1 caused to decrease, as shown in Fig. 2, a similar guide on the page the small base of the trapezoid on the pole.

Obwohl die Führung 1 im Verlauf des Walzens auf die Stange einen Zwang ausübt, welcher die Geradheit der Stange am Austritt der Walzen aufrechterhält, können eventuell leichte Wallungen in ihr entstehen.Although the guide 1 exerts a constraint on the bar in the course of rolling, which the straightness the rod maintains at the exit of the rollers, slight flashes may occur in it.

Der zweite Walzensatz 4, der möglichst nahe zum ersten, 3, angeordnet ist, läßt diese Wellungen verschwinden, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des zweiten. Walzenpaares 4 gegenüber der FortschrittsThe second set of rollers 4, which is arranged as close as possible to the first, 3, makes these corrugations disappear, when the speed of rotation of the second. Roller pair 4 compared to the progress

geschwindigkeit der Stange M etwas größer gewählt 7° hervorgerufen werden.speed of the rod M selected to be slightly greater than 7 °.

schwingenden Teilen. 5 befestigt sind. In Fig. 3 befinden, sich die Lager in der äußersten Stellung, in der die Walzen 3 gegenseitig tangieren, wenn ihre Achsen horizontal liegen. Die Antriebsmotoren, für diese Bewegung der Walzen sind mit 16 bezeichnet.vibrating parts. 5 are attached. In Fig. 3, the bearings are in the extreme position, in which the rollers 3 touch each other when their axes are horizontal. The drive motors, for this movement of the rollers is denoted by 16.

Die Neigung der Walzen, d. h. die Lage jedes der Teile oder schwingenden Gerüste 5, kann auf verschiedene Weise eingestellt werden. Nach Fig. 2 erfolgt der Antrieb durch Schub, durch ein Ausgleichsystem. Der Schub wirkt mittels der Stößel 10, die auf der Traverse 17, die der Kraftäußerung unterworfen ist, montiert und angelenkt sind. Das Ausgleich- oder Gleichgewichtssystem wird durch die Stange 18 eines Kolbens gebildet, der sich mit pneumatischer Bremsung, z. B. in. einem Zylinder 19 verstellt, welcher um den festen Punkt 20 drehbar ist. Die Neigung der Walzen könnte auch durch jedes andere Verfahren, z. B. durch einen gezahnten Sektor,The inclination of the rollers, i.e. H. the position of each of the parts or swinging frames 5 can be different Way to be set. According to Fig. 2, the drive takes place by thrust, by a compensation system. The thrust acts by means of the plunger 10, which is on the cross member 17, which is subjected to the expression of force is, are mounted and articulated. The equilibrium or equilibrium system is through the Rod 18 of a piston is formed, which is with pneumatic braking, z. B. in. A cylinder 19 adjusted, which is rotatable about the fixed point 20. The inclination of the rollers could also be by each other methods, e.g. B. by a toothed sector,

Man kann feststellen., daß das Gerüst 11 eines solchen Walzwerkes im Vergleich zu dem eines gewöhnlichen Walzwerkes um 90° versetzt ist.One can see. That the stand 11 of such a rolling mill in comparison to that of a ordinary rolling mill is offset by 90 °.

Claims

Patent claims:

1. A method for forming a metallic, straight, semi-flat workpiece into a rod with a trapezoidal cross-section by multi-stage, wedge-shaped rolling of the warm workpiece into the desired trapezoidal cross-section, characterized in that rollers (3, 3 and 4, 4) are used for the successive wedge rolling whose pairs of generating lines intersect, in order to achieve a straight run-out of the rolling stock without lateral guides, on a straight line (8) parallel to the rolling direction, whereby only at the entry of the pair of rollers (3, 3) producing the first trapezoidal profile is an abutment ( 1) is available, which closes the larger lateral opening of the trapezoidal profile and ensures the straight exit of the workpiece (M) from this first pair of rollers (3, 3).

2. The method according to claim 1, bed which the workpiece is pre-rolled by parallel rollers, the. Axes are perpendicular to the bisection plane, which extends at the same distance from the rolls for the trapezoidal shaping through the nips, characterized in that the workpiece (M) contains a cross section through this pre-rolling, the width of which in this bisection plane is essentially is equal to the height of the trapezoid of the bar at the end of rolling.

3. The method according to claim 1, characterized in that the speed of rotation of the rollers (4,4), which produce trapezoidal rolling passages deviating from the first trapezoidal passage, is controlled in such a way that a certain tension is exerted on the rolled bar (M).

4. Apparatus for performing the method according to claim 1 with several of two converging rolls, existing stands arranged one behind the other, which have a rolling mill is arranged upstream for rolling the parallel surfaces, and with one on the parallel surfaces of the rolling stock acting, this straight holding, performing the wedge rolling before the first Stand arranged guide, characterized in that the lying at the rolling point Generating line pairs of the rolls performing the wedge rolling in the successive ones Stands, intersect on a straight line (6 or 8) parallel to the rolling direction.

5. The device according to claim 4 with scaffolding, which have two uprights, and with one of the Stand held device for raising and lowering the rollers parallel to themselves, there, -through characterized in that the stand perpendicular to the rolling direction lying in front of and behind the Rolling station are arranged and the device for raising and lowering the rollers to the Intersection (6) of the ore diffraction line pairs of the rolls (3,3, 4.4) swingable between the pair of stands is led.

6. Device according to claims 4 or 5, characterized by a pushing device (10) for tilting, the device for raising and lowering the rollers and a second, a counter-thrust generating device (18, 19).

Publications considered:
U.S. Patent Nos. 2,526,475, 694,722;
German patent specification No. 255 939.

1 sheet of drawings