DE102007023173A1 - Process for machining the ends of pipes - Google Patents
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Abstract
Beschrieben wird ein Verfahren zur Endenbearbeitung eines längsnahtgeschweißten Rohres (20) aus Stahl mit einer dreidimensionalen Kontur (7) der Enden (7) in mehreren Schnittebenen. Um einen aufwändigen und qualitativ problematischen maßgetreuen Beschnitt der Rohrenden (7) zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die mit Aufmaß vorgeschnittenen Rohrenden (7) im erwärmten Zustand über Formdorne maßgetreu auf Länge und Kontur zu stauchen. Bevorzugt wird bei einem aus einer eingerollten und längsnahtgeschweißten Platine hergestellten Rohr (20) die Endkontur der Rohrenden (7) mit einigen wenigen mm Aufmaß bereits in den Platinenschnitt (6) eingebracht. Das Verfahren eignet sich insbesondere für gehärtete Rohre (20).Disclosed is a method for finishing a longitudinally welded tube (20) made of steel with a three-dimensional contour (7) of the ends (7) in several cutting planes. In order to avoid a complex and qualitatively problematic true-to-scale trimming of the pipe ends (7), it is proposed that the pre-cut with oversize pipe ends (7) in the heated state about form mandrels true to length and contour to compress. In the case of a tube (20) produced from a rolled-up and longitudinally welded blank, the end contour of the tube ends (7) is preferably already introduced into the blank cut (6) with a few mm allowance. The method is particularly suitable for hardened tubes (20).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung der Enden eines längsnahtgeschweißten Rohres aus Stahl mit einer dreidimensionalen Kontur der Enden in mehreren Schnittebenen mit den Verfahrensschritten Platine schneiden, Rohrprofil formen, längsnahtschweißen oder Endlosrohr aus einem Band formen, längsnahtschweißen und ablängen.The The invention relates to a method for processing the ends of a longitudinally welded tube made of steel with a three-dimensional contour of the ends in several cutting planes with Cut the circuit board, form tube profile, longitudinal seam welding or continuous tube from a strip, longitudinal seam welding and cut to length.
Die
Herstellung von längsnahtgeschweißten Rohren gehört
zum Stand der Technik. So wird in der
Vielfach
ist es notwendig, Rohrkörper mit Anschlussbauteilen zu
verbinden. Zum Beispiel besteht der Querträger einer Verbundlenkerachse,
das sogenannte Torsionsprofil häufig aus einem umgeformten Rohr,
welches an den Rohrenden mit jeweils einem Längslenker
verbunden werden muss. Beispielhaft zeigt die
Darüber
hinaus werden meist aus Gründen des Leichtbaus vielfach
gehärtete Stähle eingesetzt. So offenbart die
Wird
an den Rohrenden eine dreidimensionale Anschlusskontur in mehreren
Schnittebenen wie in der
Gehärtete hochfeste Stähle werden aufgrund ihrer Festigkeitswerte oft mit Laser- oder Plasmaschneidverfahren beschnitten. Beim Plasmaschneiden schwankt die Qualität des Beschnitts und ist insgesamt eher schlecht, der Schneidprozess bedarf deshalb aufwändiger Qualitätskontrollen und produziert relativ viel Ausschuss. Laserschneiden verursacht noch höhere Unterhalts- und Betriebskosten als Plasmaschneiden. Beiden Trennverfahren ist gemeinsam, dass sie zu Spritzern und festhaftendem Abbrand auf dem Rohrprofil führen können.hardened High strength steels are due to their strength values often trimmed with laser or plasma cutting techniques. When plasma cutting varies the quality of the cut and is total rather bad, the cutting process therefore requires more effort Quality controls and produces a relatively large amount of waste. Laser cutting causes even higher maintenance and operating costs as plasma cutting. Both separation methods have in common that they lead to splashing and sticking burn on the pipe profile can.
Die
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Endenbearbeitung eines längsnahtgeschweißten Rohres mit einer dreidimensionalen Kontur der Enden aufzuzeigen, das gegenüber den bekannten Fertigungsverfahren maßgenauer und einfacher ist.outgoing From this prior art, the invention is based on the object a method for finishing a longitudinally welded To show pipe with a three-dimensional contour of the ends this is more accurate compared to the known manufacturing processes and is easier.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Demnach wird erfindungsgemäß entweder die dreidimensionale Kontur der Enden mit Aufmass bereits in den abgewickelten Platinenschnitt eingebracht oder die dreidimensionale Kontur der Enden wird mit Aufmass über ein mechanisches Beschnittwerkzeug in das längsnahtgeschweißte Rohr eingebracht. Für die Endenbearbeitung werden die Enden des Rohres erwärmt und mittels eines Formdorns maßgetreu auf Länge und Kontur gestaucht. Vorteil dieses Verfahrens ist die maßgetreue Reproduzierbarkeit der Rohrenden. Der Beschnitt der Enden in der Platine mit Aufmaß oder der Beschnitt am längsnahtgeschweißten Rohr mit Aufmaß kann zunächst mit einer gewissen Toleranz erfolgen, weil das Ende des Rohres maßgetreu durch das Stauchen wird. Daher können auch qualitativ geringwertigere Beschnittverfahren eingesetzt werden. Außerdem liegen die Beschnittzeitpunkte vor einem eventuellen Härteprozess, so dass auf ein Laser- oder Plasmaschneiden von gehärtetem Stahl verzichtet werden kann. Durch den Wegfall des Plasma- und Laserschneidens werden Spritzer auf dem Rohrprofil und Abbrand vermieden. Das Erwärmen der Rohrenden ist notwendig, damit die Umformkräfte beim Stauchen geringer ausfallen und das Material besser fließt. Für die Endenerwärmung bietet sich insbesondere eine induktive Erwärmung an. Mittels eines Induktors kann das Rohrende gezielt erwärmt werden, ohne unnötige Energie in andere Bereiche des Rohres einzubringen. Eine bevorzugte Variante eröffnet sich, wenn das Rohr aus einer härtbaren Stahlsorte besteht und ohnehin gehärtet werden soll. In diesem Fall muss das gesamte Rohr auf eine Temperatur über den AC3-Punkt der Legierung erwärmt werden, wird eventuell im warmen Zustand zusätzlich noch umgeformt und in ein Umform- und/oder Härtewerkzeug eingelegt. In der Regel erfolgt eine solche einheitliche Erwärmung des Rohres in einem Durchlaufofen. Es kann aber auch jedes andere gewünschte Erwärmungsverfahren wie induktives oder konduktives Erwärmen eingesetzt werden. Da dabei auch die Rohrenden erwärmt werden, bietet es sich an, das Stauchen der Rohrenden in dem Umform- und/oder Härtewerkzeug vorzunehmen. Vorteil ist, dass die Erwärmung auf eine Temperatur über den AC3-Punkt der Legierung zugleich zum Stauchen der Rohrenden genutzt werden kann. Eine zusätzliche Nacherwärmung der Rohrenden ist unnötig. Außerdem wird das Rohr im Härtewerkzeug einschließlich der maßgetreuen Enden einheitlich gehärtet.This object is achieved by the invention with the features of claim 1. Accordingly, according to the invention, either the three-dimensional contour of the ends with allowance is already introduced into the developed board cut or the three-dimensional contour of the ends is introduced with measure via a mechanical trimming tool in the longitudinally welded pipe. For the end treatment, the ends of the tube are heated and compressed by means of a forming mandrel true to length and contour. Advantage of this method is the faithful reproducibility of the pipe ends. The trimming of the ends in the board with allowance or the trim on the longitudinally welded pipe with allowance can first be done with a certain tolerance, because the end of the pipe is true to size by the upsetting. Therefore, also lower quality trimming can be used. In addition, the cutting times are before a possible hardening process, so that can be dispensed with a laser or plasma cutting of hardened steel. By eliminating plasma and laser cutting, splashes on the tube profile and burnup are avoided. The heating of the pipe ends is necessary so that the forming forces during upsetting are lower and the material flows better. In particular, an inductive heating offers itself for the end heating. By means of an inductor, the pipe end can be specifically heated without introducing unnecessary energy into other areas of the pipe. A preferred variant opens up when the tube consists of a hardenable steel grade and is to be hardened anyway. In this case, the entire tube must be heated to a temperature above the AC 3 point of the alloy, is possibly additionally reformed in the warm state and placed in a forming and / or hardening tool. As a rule, such a uniform heating of the tube takes place in a continuous furnace. However, any other desired heating method such as inductive or conductive heating can be used. Since the pipe ends are also heated, it makes sense to make the upsetting of the pipe ends in the forming and / or hardening tool. The advantage is that the heating to a temperature above the AC 3 point of the alloy can also be used for upsetting the pipe ends. An additional post-heating of the pipe ends is unnecessary. In addition, the tube is uniformly hardened in the hardening tool including the faithful ends.
Falls die Integration des Stauchvorgangs in den Umform- und/oder Härteprozess in einem bestimmten Anforderungsfall zu aufwändig ist, werden die Rohrenden nach dem Umform- und/oder Härteprozess partiell nacherwärmt. Durch den erheblichen Wärmeeintrag, der nötig ist, um die Umformkräfte gering zu halten, werden die durch die Härtung eingestellten Festigkeitswerte am Rohrende aufgehoben. Speziell im Anwendungsfall Verbundlenkerachse, bei dem das zwischen den Längslenkern befindliche Torsionsprofil gehärtet worden ist, ist eine Festigkeitsreduzierung an den Rohrenden jedoch unschädlich. Zum einen werden die erhöhten Festigkeitswerte mehr in der Mitte des Torsionsprofils benötigt als an den Enden. Zum anderen wird durch den Stauchvorgang an den Enden das Material aufgedickt und dadurch in der Wandstärke erhöht. Dies gleicht den Festigkeitsverlust zumindest teilweise wieder aus. Ohnehin wird das Torsionsprofil in der Regel schweißtechnisch mit den Längslenkern verbunden, so dass sowieso ein erhöhter Wärmeeintrag an den Rohrenden stattfindet. Von daher ist die Materialaufdickung durch das Stauchen in jedem Fall vorteilhaft. Die mehr oder weniger stark umgeformten Enden des Torsionsprofils werden stirnseitig am Außenumfang der Längslenker festgelegt. Da die Längslenker ebenfalls aus Rohren oder aus dreidimensional geformten Pressschalen bestehen, müssen die Stirnseiten des Torsionsprofils diese dreidimensionale Geometrie abbilden. Die Stirnseiten des Torsionsprofils werden daher entsprechend mit Aufmaß in der Platine oder insbesondere dann, wenn als Ausgangsmaterial ein von einem Endlosrohr abgelängtes Rohr eingesetzt wurde, nach dem Längsnahtschweißen, aber vor einem Härteprozess beschnitten und entweder in Verbindung mit einem Härteprozess oder aber nach einer partiellen Erwärmung der Stirnseiten über einen Formdorn maßgetreu auf Länge und Kontur gestaucht.If the integration of the upsetting process in the forming and / or hardening process too expensive in a specific case, The pipe ends are after the forming and / or hardening process partially reheated. Due to the considerable heat input, which is necessary to keep the forming forces low, become the strength values set by the hardening lifted at the end of the pipe. Especially in the case of a torsion beam axle, in which the located between the trailing arms torsion profile has been hardened, is a strength reduction However, the pipe ends harmless. For one thing, the increased strength values more in the middle of the torsion profile needed as at the ends. On the other hand, by the upsetting process At the ends of the material thickened and thereby in the wall thickness elevated. This at least partially compensates for the loss of strength out again. In any case, the torsion profile is usually welding technology connected to the trailing arms, so anyway an elevated Heat input takes place at the pipe ends. That's why the material thickening by upsetting in any case advantageous. The more or less strongly deformed ends of the Torsionsprofils be fixed on the front side on the outer circumference of the trailing arm. As the trailing arm also made of pipes or three-dimensional molded pressing shells must have the end faces of the Torsionsprofils map this three-dimensional geometry. The End faces of the Torsionsprofils are therefore appropriately with allowance in the board or especially if, as a starting material pipe cut to length from an endless tube was used, after longitudinal seam welding, but before a hardening process trimmed and either in conjunction with a hardening process or after a partial warming of the front sides over a forming mandrel true to length and contour compressed.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu geringeren Investkosten als das mechanischen Beschnittverfahren oder ein Plasma- oder Laserschneiden am gehärteten Rohr. Auch die laufenden Kosten sind geringer, weil die aufwändigen und kostenintensiven Qualitätskontrollen und der Ausschuss nach dem bisherigen Endenbeschnitt reduziert werden. Die wohl lohnendste Variante liegt in der Kurzrohrfertigung, also in der Fertigung eines lasergeschweißten Rohres aus einer Platine, wobei bereits beim Platinenschnitt die Endenkontur mit wenigen mm Aufmaß, beispielsweise 1 bis 2 mm, jeweils stirnseitig ausgestanzt wird, weil die Kurzrohrfertigung am nächsten an der Endkontur ist und ein zusätzliches Beschneiden des bereits längsnahtgeschweißten Rohres wegfällt. Insbesondere wenn das Rohr im weiteren Herstellungsverfahren gehärtet wird, kann über den Stauchvorgang im erwärmten Zustand eine maßgetreue Endengeometrie des Rohres sichergestellt werden, die ein problemloses Verbinden mit einem Anschlussbauteil garantiert.The method according to the invention leads to lower investment costs than the mechanical trimming method or a plasma or laser cutting on the hardened tube. Also, the running costs are lower because of the time-consuming and costly quality controls and the committee after the previous Endbeschnitt be reduced. Probably the most rewarding variant is in the short tube production, ie in the production of a laser welded tube from a board, which already at the board cut the end contour with a few mm allowance, for example 1 to 2 mm, each end face punched because the short pipe production closest to the final contour is and eliminates additional trimming the already longitudinally welded pipe. In particular, when the tube is hardened in the further manufacturing process, a true-to-scale end geometry of the tube can be ensured over the upsetting process in the heated state, which guarantees a trouble-free connection with a connection component.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand des Ausführungsbeispiels Kurzrohrfertigung mit Hilfe der Figuren näher beschrieben.following the invention is based on the embodiment short tube production described in more detail with the help of the figures.
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