DE102018005356A1

DE102018005356A1 - Method and device for manufacturing a tube and tube made accordingly

Info

Publication number: DE102018005356A1
Application number: DE102018005356.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Bechtold
Original assignee: Neumayer Tekfor Engineering GmbH
Current assignee: Neumayer Tekfor Engineering GmbH
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2020-01-09

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrs (1). In einem ersten Schritt (10) werden zwei Außenkanten (2) eines Blechs miteinander verschweißt, sodass sich eine Schweißnaht ergibt. In einem zweiten Schritt (11) werden Unebenheiten der Schweißnaht mittels eines Rundknetprozesses ausgeglichen. Dabei schließt sich der zweite Schritt (11) frei von einem Ziehprozess an den ersten Schritt (10) an. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechend hergestelltes Rohr somit eine Herstellungsanlage (100) zur Herstellung eines Rohrs (1).

The invention relates to a method for producing a tube (1). In a first step (10), two outer edges (2) of a sheet are welded together, so that a weld seam is produced. In a second step (11), unevenness in the weld seam is compensated for using a rotary kneading process. The second step (11) follows the first step (10) free of a drawing process. Furthermore, the invention relates to a correspondingly manufactured pipe, thus a manufacturing plant (100) for producing a pipe (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrs, ein entsprechend hergestelltes Rohr sowie eine Herstellungsvorrichtung zur Herstellung eines Rohrs.The present invention relates to a method for producing a tube, a correspondingly manufactured tube and a manufacturing device for manufacturing a tube.

Präzisionsrohre sind hohlzylindrische Rohre mit einem runden oder mehrkantigen Querschnitt, die sich durch eine hohe Maßgenauigkeit in Bezug auf Außendurchmesser, Innendurchmesser oder Wandstärke auszeichnen.Precision tubes are hollow cylindrical tubes with a round or polygonal cross-section, which are characterized by a high degree of dimensional accuracy in terms of outer diameter, inner diameter or wall thickness.

Solche Rohre werden im Stand der Technik aus Blechmaterial erzeugt (siehe z. B. DE 563 468 ). Das Blech wird dafür gebogen, bis zwei Außenkanten des Blechs miteinander in Kontakt stehen. Es wird also z. B. eine geschlossene Kreisform erzeugt. Die Stoßfuge wird anschließend verschweißt. Durch die Schweißnaht entstehen Unebenheiten in Form von lokalen Erhöhungen und/oder Vertiefungen. Um diese Unebenheiten zu egalisieren, werden Erhebungen, wie sie sich durch den Schweißwulst ergeben, durch Hobeln oder Schaben abgetragen (siehe z. B. DE 27 58 138 C2 oder DE 25 12 486 A1 ). Anschließend wird das Werkstück beispielsweise einem Ziehprozess unterzogen (siehe DE 521 446 ). So kann beispielsweise innen kalibriert werden, indem das Werkstück über einen Dorn gezogen wird.In the prior art, such tubes are produced from sheet metal material (see, e.g. DE 563 468 ). The sheet is bent until two outer edges of the sheet are in contact. So it is z. B. creates a closed circular shape. The butt joint is then welded. The weld seam creates unevenness in the form of local elevations and / or depressions. In order to level out these unevenness, bumps, as they result from the welding bead, are removed by planing or scraping (see e.g. DE 27 58 138 C2 or DE 25 12 486 A1 ). The workpiece is then subjected to a drawing process, for example (see DE 521 446 ). For example, calibration can be carried out on the inside by pulling the workpiece over a mandrel.

Nachteilig bei dem Ziehprozess als Kaltumformung ist der zusätzliche Arbeitsgang nach dem Schweißen und überdies die sich dadurch ergebende Reduzierung der ursprünglichen Wandstärke.A disadvantage of the cold-drawing process is the additional operation after welding and, moreover, the resulting reduction in the original wall thickness.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren und eine Herstellungsvorrichtung zur Herstellung eines Rohrs und insbesondere eines Präzisionsrohrs anzugeben, die eine Alternative zum Stand der Technik darstellen.The object of the invention is therefore to provide a method and a production device for producing a tube and in particular a precision tube, which represent an alternative to the prior art.

Die Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrs.The invention solves the problem by a method for producing a tube.

Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:

In einem ersten Schritt werden zwei Außenkanten eines - vorzugsweise gebogenen - Blechs miteinander verschweißt, sodass sich eine - vorzugsweise axial entlang einer Längsachse des Rohrs verlaufende - Schweißnaht ergibt.
In einem zweiten Schritt werden Unebenheiten der Schweißnaht mittels eines Rundknetprozesses ausgeglichen.
Dabei schließt sich der zweite Schritt an den ersten Schritt an. Der zweite Schritt schließt sich frei von einem Ziehprozess an den ersten Schritt an.

The process comprises at least the following steps:

In a first step, two outer edges of a — preferably curved — sheet are welded to one another, so that a weld seam — preferably running axially along a longitudinal axis of the tube — results.
In a second step, unevenness in the weld seam is compensated for using a circular kneading process.
The second step follows the first step. The second step follows the first step free of a drawing process.

Im erfinderischen Verfahren wird in einem ersten Schritt wie im Stand der Technik ein Schweißprozess an einem Blech ausgeführt. Das Schweißen führt zu einer Schweißnaht und damit auch zu unerwünschten Unebenheiten des Rohrs. Diese Unebenheiten (dies bezieht sich auch auf Unebenheiten, die ggf. durch die mechanische Entfernung (also ein Abtragen) der Schweißwulst erzeugt werden) werden erfindungsgemäß in einem zweiten Schritt durch einen Rundknetprozess ausgeglichen. Es findet somit vor allem kein Ziehprozess wie im Stand der Technik statt. Somit schließt der zweite Schritt unmittelbar bzw. ohne Ziehprozess an den ersten Schritt an. Je nach Ausgestaltung können auch andere Behandlungsschritte - außer einem Ziehprozess - an dem Rohr vor dem zweiten Schritt vorgenommen werden. Alternativ können (wie bereits angedeutet) vor dem zweiten Schritt Unebenheiten, z. B. Erhebungen mechanisch zumindest teilweise entfernt oder reduziert werden.In the inventive method, a welding process is carried out on a sheet in a first step, as in the prior art. The welding leads to a weld seam and thus also to undesirable unevenness in the pipe. According to the invention, these unevenness (this also relates to unevenness which may be generated by the mechanical removal (ie removal) of the welding bead) is compensated for in a second step by a rotary kneading process. Above all, there is no drawing process as in the prior art. Thus, the second step follows the first step directly or without a drawing process. Depending on the design, other treatment steps - apart from a drawing process - can also be carried out on the tube before the second step. Alternatively (as already indicated) bumps, e.g. B. Elevations are mechanically at least partially removed or reduced.

Bei dem erzeugten oder hergestellten Rohr handelt es sich insbesondere um ein Präzisionsrohr. In einer Ausgestaltung handelt es sich insbesondere um ein Stahlpräzisionsrohr, sodass auch das verwendete Blech aus einem Stahl besteht.The pipe produced or manufactured is in particular a precision pipe. In one embodiment, it is in particular a precision steel tube, so that the sheet used also consists of a steel.

Die Erfindung bezieht sich somit auch auf ein Verfahren zum Bearbeiten eines Rohrs, das durch das Verschweißen eines Blechs erzeugt worden ist. Dabei werden Unebenheiten der Schweißnaht - z. B. nach einem mechanischen spanabhebenden Zwischenschritt - durch einen Rundknetprozess ausgeglichen. Die Ausführungen zu dem vorgenannten Herstellungsverfahren beziehen sich somit entsprechend auch auf das Verfahren zum Bearbeiten eines Rohrs.The invention thus also relates to a method for processing a tube which has been produced by welding a sheet. Unevenness in the weld seam - e.g. B. after a mechanical cutting intermediate step - balanced by a rotary kneading process. The explanations regarding the aforementioned production process therefore also relate to the process for processing a pipe.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens handelt es sich bei den Unebenheiten um eine Schweißwulst und/oder um Erhebungen und/oder um Vertiefungen und/oder um aus einem Schabprozess sich ergebende Strukturen. In dem zweiten Schritt werden somit entweder unerwünschte Strukturen ausgeglichen, die sich unmittelbar aus dem Schweißprozess ergeben, oder es werden Unebenheiten reduziert, die aus einer Nachbehandlung des verschweißten Blechs resultieren. Unter Schabprozess sei dabei jegliche mechanische Bearbeitung der Schweißnaht und deren Umgebung verstanden. In der letzten Variante wird somit durch den Schabprozess ein Teil der Unebenheiten reduziert und eine weitere Glättung der Oberfläche folgt im zweiten Schritt durch den Rundknetprozess.In one embodiment of the method, the unevenness is a weld bead and / or elevations and / or depressions and / or structures resulting from a scraping process. In the second step, either undesirable structures that result directly from the welding process are compensated for, or unevenness that results from post-treatment of the welded sheet is reduced. The scraping process is understood to mean any mechanical processing of the weld seam and its surroundings. In the last variant, some of the unevenness is reduced by the scraping process and the surface is further smoothed in the second step by the round kneading process.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens findet vor dem ersten Schritt ein vorbereitender Schritt statt, in welchem das Blech so gebogen wird, dass zwei Außenkanten zumindest teilweise aneinander anliegen.In a further embodiment of the method, a preparatory step takes place before the first step, in which the sheet is bent in such a way that two outer edges lie at least partially against one another.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der zweite Schritt zusätzlich zum Ausgleichen der Unebenheiten mindestens eine weitere Umformung des Rohrs. In dieser Ausgestaltung wird somit das Rohr im zweiten Schritt durch den Rundknetprozess umgeformt und es werden in diesem gleichen Rundknetprozess auch die Unebenheiten ausgeglichen. Mit anderen Worten: Das Ausgleichen der Unebenheiten wird Teil einer weiteren Verarbeitung des Rohrs. Das weitere Verarbeiten des Rohrs ist beispielsweise das Erzeugen einer vom durchgehenden Zylinder abweichenden Form oder das Erzeugen von Krümmungen usw. In a further embodiment, the second step comprises, in addition to compensating for the unevenness, at least one further deformation of the tube. In this embodiment, the tube is thus formed in the second step by the rotary kneading process and the unevenness is also compensated in this same rotary kneading process. In other words: the compensation of the unevenness becomes part of a further processing of the pipe. The further processing of the tube is, for example, the creation of a shape deviating from the continuous cylinder or the creation of bends, etc.

Die Erfindung löst die Aufgabe weiterhin durch ein Rohr, das mit dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ausgestaltungen oder durch die folgende Herstellungsvorrichtung hergestellt worden ist. Dabei ist das Rohr infolge eines Rundknetprozesses frei von Unebenheiten um eine Schweißnaht herum. In einer Ausgestaltung hat das Rohr infolge des Rundknetprozesses eine von einem Zylinder mit einem runden oder mehreckigen Querschnitt abweichende Form.The invention further achieves the object by means of a tube which has been produced using the method according to one of the preceding embodiments or by the following manufacturing device. As a result of a circular kneading process, the tube is free of unevenness around a weld seam. In one configuration, the tube has a shape that deviates from a cylinder with a round or polygonal cross section as a result of the circular kneading process.

In einer Ausgestaltung des Rohrs handelt es sich bei dem Blech als Ausgangsmaterial um Bandstahl.In one embodiment of the tube, the sheet as the starting material is steel strip.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Herstellungsanlage zur Herstellung eines Rohrs mit dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ausgestaltungen.The object is further achieved by a production plant for producing a tube using the method according to one of the preceding embodiments.

Die Herstellungsanlage weist eine Schweißvorrichtung und eine Rundknetvorrichtung auf. Die Rundknetvorrichtung erlaubt es, Unebenheiten einer mit der Schweißvorrichtung erzeugte Schweißnaht des Rohrs auszugleichen.The production plant has a welding device and a circular kneading device. The circular kneading device makes it possible to compensate for unevenness in a weld seam of the tube produced with the welding device.

In einer Ausgestaltung dient die Rundknetvorrichtung weiterhin dazu, dass die Form des Rohrs verändert wird. Dies geschieht in Ergänzung zu dem Ausgleichen der Unebenheiten.In one embodiment, the circular kneading device also serves to change the shape of the tube. This is done in addition to leveling out the unevenness.

Die Schweißvorrichtung und die Rundknetvorrichtung können auch auf separate Einheiten verteilt sein. Entsprechend kann sich die Erfindung auf nur auf eine Rundknetvorrichtung beziehen, die dafür ausgestaltet ist, den Rundknetprozess zum Ausgleichen der Unebenheiten auszuführen.The welding device and the circular kneading device can also be distributed on separate units. Accordingly, the invention can relate only to a rotary kneading device which is designed to carry out the rotary kneading process to compensate for the unevenness.

Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren, das erfindungsgemäße Rohr und die erfindungsgemäße Herstellungsvorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:

1 eine räumliche Darstellung eines Rohrs,
2 ein Flussdiagramm einer Ausgestaltung zur Herstellung eines Rohrs und
3 eine schematische Darstellung einer Herstellungsvorrichtung zur Herstellung eines Rohrs.

In particular, there are a large number of possibilities for designing and developing the method according to the invention, the tube according to the invention and the manufacturing device according to the invention. For this purpose, reference is made on the one hand to the claims subordinate to the independent claims, and on the other hand to the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawing. Show it:

1 a spatial representation of a pipe,
2 a flow diagram of an embodiment for producing a tube and
3 is a schematic representation of a manufacturing device for producing a tube.

Die 1 zeigt ein Rohr 1, das aus einem gebogenen Blech erzeugt worden ist. Dabei sind die Außenkanten 2 des Blechs durch einen Biegeprozess miteinander in Kontakt gebracht worden. In einem nächsten Schritt ist durch einen Schweißprozess eine Schweißnaht entlang dieser Außenkanten 2 erzeugt worden, sodass die eigentliche Rohrform entsteht. Die Schweißnaht verläuft dabei in Längsrichtung entlang der Längsachse 3. Die beim Schweißen sich bildenden Unebenheiten wurden anschließend an den Schweißvorgang durch ein Rundkneten egalisiert, sodass sich eine glatte Oberfläche ergibt.The 1 shows a pipe 1 , which has been created from a bent sheet. Here are the outer edges 2 of the sheet has been brought into contact by a bending process. The next step is to create a weld along these outer edges through a welding process 2 generated so that the actual tube shape is created. The weld seam runs in the longitudinal direction along the longitudinal axis 3 , The unevenness that formed during welding was leveled out after the welding process by means of circular kneading, so that a smooth surface resulted.

Angedeutet ist, dass durch den Rundknetprozess - in der dargestellten Variante - eine Vertiefung in die zylindrische Form des Rohrs 1 eingebracht worden ist. Dies verdeutlicht, dass in dieser Variante das Egalisieren der Unebenheiten im zweiten Schritt ein Teil einer generellen Formveränderung des Rohrs 1 durch den Rundknetprozess ist. Der separate Schritt des Ziehprozesses im Stand der Technik wird somit erfindungsgemäß vermieden und das mit dem Ziehprozess erzielte Ausgleichen der Unebenheiten in das weitere Umformen des Rohrs einbezogen. Die gezeigte Umformung ist eine Vertiefung, kann jedoch auch eine Erhöhung oder eine andere beliebige Abweichung von der zylindrischen Form sein.It is indicated that the circular kneading process - in the variant shown - an indentation in the cylindrical shape of the tube 1 has been introduced. This makes it clear that in this variant, leveling the unevenness in the second step is part of a general change in the shape of the pipe 1 through the circular kneading process. The separate step of the drawing process in the prior art is thus avoided according to the invention and the compensation of the unevenness achieved with the drawing process is included in the further forming of the tube. The deformation shown is a depression, but can also be an increase or any other deviation from the cylindrical shape.

Die 2 zeigt in einem Ausführungsbeispiel den Ablauf des Herstellungsverfahrens. In einem vorbereitenden Schritt 12 wird ein Blech so gebogen, dass zwei Außenkanten in Kontakt miteinander stehen. Im ersten Schritt 10 werden die beiden Außenkanten miteinander verschweißt. Die der Schweißnaht geschuldeten Unebenheiten werden im zweiten Schritt 11 durch einen Rundknetprozess ausgeglichen und somit im Wesentlichen beseitigt. Zwischen dem ersten Schritt 10 und dem zweiten Schritt 11 findet somit insbesondere kein Ziehprozess statt. Der zweite Schritt 11 kann dabei in einer Ausgestaltung eine weitere Umformung des Rohrs umfassen (siehe z. B. das Ergebnis einer solchen Ausgestaltung in 1). In einer weiteren - nicht dargestellten - Ausgestaltung wird nach dem ersten Schritt 11 die Schweißwulst durch einen Schabprozess abgetragen.The 2 shows the execution of the manufacturing process in one embodiment. In a preparatory step 12 a sheet is bent so that two outer edges are in contact with each other. In the first step 10 the two outer edges are welded together. The bumps due to the weld seam are in the second step 11 balanced by a circular kneading process and thus essentially eliminated. Between the first step 10 and the second step 11 there is therefore in particular no drawing process. The second step 11 can include further shaping of the tube in one embodiment (see, for example, the result of such an embodiment in 1 ). In a further embodiment - not shown - after the first step 11 the sweat is removed by a scraping process.

Die in der 3 dargestellte Herstellungsvorrichtung (eine alternative Beschreibung ist Herstellungsanlage) verfügt über eine Biegevorrichtung 102, über eine Schweißvorrichtung 100 sowie über eine Rundknetvorrichtung 101. Die Biegevorrichtung 102 bringt ein Blech, z. B. ein Stahlblech, in die gewünschte Form, sodass zwei Außenkanten des Blechs in Kontakt miteinander stehen. Die sich ergebende Stoßkante wird durch die Schweißvorrichtung 100 verschweißt, wobei sich eine Schweißnaht bildet. Die Unebenheiten der Schweißnaht und darum herum - oder in einer weiteren Ausgestaltung die sich infolge eines mechanischen Abtragens z. B. des Schweißwulstes sich ergebenden Unebenheiten - werden durch die Rundknetvorrichtung 101 ausgeglichen. Die Rundknetvorrichtung 101 erlaubt dabei in einer Ausgestaltung auch eine weitere Umformung des Rohrs, das aus dem Blech erzeugt worden ist.The in the 3 Manufacturing device shown (an alternative description is manufacturing plant) has a bending device 102 , via a welding device 100 as well as about a circular kneading device 101 , The bending device 102 brings a sheet, e.g. B. a steel sheet, in the desired shape so that two outer edges of the sheet are in contact with each other. The resulting butt edge is created by the welding device 100 welded, forming a weld. The unevenness of the weld seam and around it - or in a further embodiment, which is the result of mechanical removal, e.g. B. the welding bead resulting unevenness - are by the rotary kneading device 101 balanced. The circular kneading device 101 In one embodiment, it also permits a further shaping of the tube which has been produced from the sheet metal.

In einer alternativen - nicht dargestellten - Variante ist lediglich eine Rundknetvorrichtung 101 vorgesehen, die dazu dient, Unebenheiten eines bereits geschweißten - und in einer Ausgestaltung in Bezug auf eine Entfernung der Schweißwulst bereits bearbeiteten - Rohrs auszugleichen.In an alternative - not shown - variant is only a rotary kneading device 101 Provided, which serves to compensate for unevenness in a tube which has already been welded - and in one embodiment with respect to a removal of the welding bead.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 563468 [0003]
DE 2758138 C2 [0003]
DE 2512486 A1 [0003]
DE 521446 [0003]

Claims

A method for producing a tube (1), the method comprising at least the following steps: In a first step (10), two outer edges (2) of a - preferably curved - sheet are welded to one another, so that a weld seam - preferably running axially along a longitudinal axis (3) of the tube (1) - results. In a second step (11), unevenness in the weld seam is compensated for using a circular kneading process, wherein the second step (11) follows the first step (10) free of a drawing process.

Procedure according to Claim 1 , wherein the unevenness is a sweat bead and / or elevations and / or depressions and / or structures resulting from a scraping process.

Procedure according to Claim 1 or 2 The sheet before the first step (10) is bent in a preparatory step (12) in such a way that two outer edges (2) lie at least partially against one another.

Procedure according to one of the Claims 1 to 3 , wherein the second step (11) comprises, in addition to compensating for the unevenness, at least one further deformation of the tube (1).

Pipe (1), produced with the method according to one of the Claims 1 to 4 , whereby the tube (1) is free of unevenness around a weld seam due to a circular kneading process.

Pipe (1) after Claim 5 , where the sheet is steel strip.

Manufacturing plant for producing a tube (1) with the method according to one of the Claims 1 to 4 , A welding device (100) and a circular kneading device (101) are provided, and the circular kneading device (101) compensates for unevenness around a weld seam of the tube (1) produced with the welding device (100).