DE10148958A1 - Verfahren zur Rohrfertigung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Rohrfertigung beschrieben. DOLLAR A Ein anfangs planes Blech wird zu einem Rohr umgeformt, die gegenüberstehenden Kanten gegeneinandergedrückt und dann längs der gebildeten Kontaktlinie langsverschweißt. Dabei werden die gegenüberstehenden Kanten reibrührgeschweißt, indem durch mechanische Reibung Wärme erzeugt, diese in den Kanten eingespeist und unter Aufrechterhaltung des Druckes der Kanten gegeneinander diese im plastischen Zustand unterhalb des Schmelzpunktes miteinander verbunden werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rohrfestigung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die gängigen Herstellverfahren für Aluminiumrohre, wie Strangpressen, Ziehen, Hochfrequenz-Längsnahtschweißen haben gemein, dass entweder kontinuierlich, quasikontinuierlich zu­ mindest aber in Mehrfachlänge Rohre produziert werden, die anschließend auf Zerteileinrichtungen in die erforderlichen Einzellängen gebracht werden.

Alle Verfahren bedingen verschiedene abmessungsspezifische Werkzeuge, die insbesondere beim Längsnahtschweißen eine Vielzahl von Rollensätzen und weiteren Bearbeitungswerkzeugen einschließen, so dass eine Produktion von geringen Mengen i. d. R. unwirtschaftlich ist bzw. eine Bemusterung oder Vorse­ rie aus kosten- und auch aus terminlichen Gründen kritisch ist.

Alternativ lassen sich Kleinmengen erzeugen, indem aus einem Aluminiumblech ein Schlitzrohr gebogen wird und die beiden Kanten dann mit einem herkömmlichen Schmelzverfahren, wie MIG-, WIG-, Laserverfahren verschweißt werden.

Diese Rohre sind dann allerdings hinsichtlich ihrer Umformei­ genschaften nicht mit einem längsnahtgeschweißten Rohr ver­ gleichbar, da das beim Schmelzschweißen entstehende Gefüge signifikant abweichende Eigenschaften vom Gefüge des Grundma­ terials aufweist, was beim HF-Längsnahtschweißen nicht der Fall ist.

Bei HF-Rohren weist die Schweißnaht bei der Umformung prak­ tisch die gleichen Eigenschaften auf wie das Grundmaterial, da bei diesen Verfahren die beiden Kanten aneinander gepresst werden und das entstehende Gefüge dem einer Knetumformung entspricht, da alle flüssigen Phasen, die beim Abkühlen ein Gussgefüge erzeugen, aus der Kontaktzone herausgedrückt wer­ den.

Für Bemusterungen, für die eine Anfertigung von HF-Rohren aus den o. . Gründen nicht in Frage kommt, muss genau das gleiche gelten. Da eine Anfertigung von Einzelrohren mit einem Schmelzschweißverfahren, d. h. also ein Gussgefüge in der Schweißnaht, dieser Anforderung aber nicht genügt, existiert nach dem aktuellen Stand der Technik keine Alternative, die eine Fertigung von Rohren, die die gleichen Gefügeeigenschaf­ ten aufweisen wie HF-Längsnahtgeschweißte Al-Rohre, ermög­ licht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Rohrfertigung dahingehend zu verbessern, dass auch bei Klein­ mengen Schweißnähte darstellbar sind, die weitgehend die gleichen Gefügeeigenschaften aufweisen, wie das Grundmateri­ al.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Rohrfertigung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale dieses An­ spruchs gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhaftere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nach dem Umformen eines anfangs planen Bleches zu einem Rohr die gegenüberste­ henden Kanten gegeneinandergedrückt und dann längs der gebil­ deten Kontaktlinie reibrührgeschweißt. Dies geschieht mittels eines rotierenden Werkzeugs, das an der Kontaktlinie der ge­ genüberstehenden Kanten gegen das Rohr gedrückt und anschlie­ ßend entlang längs der Kontaktlinie geführt wird. Die durch die mechanische Reibung entstehende Energie erwärmt das Rohr im Bereich der Kanten, bis das Material plastisch wird. Die Temperatur bleibt jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Ma­ terials. Durch den gleichzeitigen Andruck der Kanten gegen­ einander verschmelzen deren Berührungsflächen miteinander.

Bei diesem Verfahren tritt das Problem der unzureichenden Vergleichbarkeit der Schweißnaht nicht auf, da das Gefüge der Schweißnaht durch eine Knetumformung entsteht und deswegen mit dem Walzgefüge des Grundmaterials, das ebenfalls durch eine Knetumformung entsteht, vergleichbar ist.

Gemäß einer Weiterbildung wird das Reibrührschweißen mit ei­ nem Werkzeug mit flexibler Kontaktoberfläche durchgeführt. Dadurch wird auch bei der gewölbten Oberfläche eines Rohres ein ausreichender Reibkontakt erzielt.

Alternativ wird das Reibrührschweißen mit einem Werkzeug aus mehreren Teilwerkzeugen durchgeführt, deren kleinere Kontakt­ oberflächen sich zur gesamten Kontaktoberfläche ergänzen.

Weiter alternativ wird das Reibrührschweißen mit einem Werk­ zeug mit kleinerer als der benötigten Kontaktfläche durchge­ führt, und das Werkzeug zusätzlich quer zur Längsnaht hin und her verfahren wird.

Bei den beiden alternativen Lösungen ist eine Anpassung der jeweiligen Kontaktoberfläche an die Rohrwölbung nicht nötig.

Erfolgt die Biegeumformung auf einer 3-Rollen-Biegemaschine, so ist für diese Art der Rohrherstellung kein abmessungsspe­ zifisches Werkzeug erforderlich.

Claims (4)

1. Verfahren zur Rohrfertigung, bei dem ein anfangs planes Blech zu einem Rohr umgeformt, die gegenüberste­ henden Kanten gegeneinandergedrückt und dann längs der gebildeten Kontaktlinie längsnahtverschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die ge­ genüberstehenden Kanten reibrührgeschweißt werden, indem durch mechanische Reibung Wärme erzeugt, in den Kantenbe­ reich eingespeist und unter Aufrechterhaltung des Druckes der Kanten gegeneinander diese im plastischen Zustand un­ terhalb des Schmelzpunktes miteinander verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibrührschweißen mit einem Werkzeug mit flexibler Kon­ taktoberfläche durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibrührschweißen mit einem Werkzeug aus mehreren Teil­ werkzeugen durchgeführt wird, deren kleinere Kontaktober­ flächen sich zur gesamten Kontaktoberfläche ergänzen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibrührschweißen mit einem Werkzeug mit kleinerer als der benötigten Kontaktfläche durchgeführt, und das Werk­ zeug zusätzlich quer zur Längsnaht hin und her verfahren wird.