DE1265549B

DE1265549B - Process for upsetting elongated objects

Info

Publication number: DE1265549B
Application number: DEF37767A
Authority: DE
Inventors: Robert Bartlett Melmoth
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1961-09-07
Filing date: 1962-09-07
Publication date: 1968-04-04

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4MFmm PATENTAMT Int. Cl.: FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN 4MFmm PATENT OFFICE Int. Cl .:

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

B21jB21j

Deutsche Kl.: 49h~ 1German class: 49h ~ 1

Nummer: 1265 549Number: 1265 549

Aktenzeichen: F37767Ib/49hFile number: F37767Ib / 49h

Anmeldetag: 7. September 1962Filing date: September 7, 1962

Auslegetag: 4. April 1968Open date: April 4, 1968

Die Erfindung besteht in der Anwendung des matrizenfreien, kontinuierlichen Stauchens, bei dem der dauernd gedrehte, stangenförmige Gegenstand an einem Ende axial abgestützt und vom anderen Ende her axial unter Druck gesetzt wird, wobei er fortschreitend an den Stauchstellen induktiv auf Stauchtemperatur erhitzt und hinter der Stauchstelle gekühlt wird, auf Vollmaterialstangen, wobei gleichzeitig auch an der Erhitzungsstelle gekühlt wird.The invention consists in the use of die-free, continuous upsetting, in which the continuously rotated rod-shaped object is axially supported at one end and axially at the other end is put axially under pressure, with it progressing inductively to the upsetting temperature at the upsetting points heated and cooled behind the upsetting point, on solid rods, whereby at the same time is also cooled at the heating point.

Bei Rohren hat man bereits unter wandernder, örtlicher induktiver Erhitzung und freier Verformung bei gleichbleibendem Stauchdruck Langanstauchungen vorgenommen. Eine bekannte Vorrichtung zum Innenanstauchen einer Verstärkung von beliebiger Länge an Rohren bei induktiver, wandernder Erwärmung unter axialem Stauchdruck hat eine aus mehreren um den Umfang des Rohres verteilten Segmenten bestehende Induktionsspule, neben der eine Wasserkühlung angeordnet ist. Das aus Induktionsspule und Wasserkühlung bestehende Aggregat wird langsam über das axial unter Druck gesetzte Rohr hinwegbewegt. Die Wasserkühlung besteht aus einer Düse, die das Kühlmittel in der von der Induktionsspule abgekehrten Richtung auf das Werkstück richtet. Offensichtlich hat man vermeiden wollen, daß das Kühlwasser auf die gerade erhitzte Stelle trifft. Möglicherweise ist bei dieser bekannten Vorrichtung trotz der genannten Vorkehrungen auch bisweilen Kühlwasser in den Bereich der Induktionsspule eingetreten.In the case of pipes, one already has wandering, local inductive heating and free deformation Long upsetting is carried out with constant upsetting pressure. A known device for Internal upsetting of a reinforcement of any length on pipes with inductive, wandering heating under axial upsetting pressure has one of several segments distributed around the circumference of the pipe existing induction coil, next to which a water cooling is arranged. The one from induction coil and The existing water cooling unit is slowly moved over the axially pressurized pipe. The water cooling consists of a nozzle that carries the coolant in from the induction coil facing away from the direction of the workpiece. Obviously they wanted to avoid that Cooling water hits the spot that has just been heated. Possibly this known device is despite of the precautions mentioned, cooling water occasionally entered the area of the induction coil.

Während man beim Anstauchen von Verdickungen an Rohren sich bereits des vorstehend erläuterten, bekannten Verfahrens bedient hat, wurden Vollmaterialstangen bisher üblicherweise mittels eines Stauchgesenkes gestaucht. Die Verformungsverhältnisse von Rohren und Stangen sind einander auch insofern nicht vergleichbar, als Vollmaterialstangen im Inneren einen Kern haben, der eine verhältnismäßig große zu erwärmende Materialmenge darstellt. Wenn die der Wandung eines dünnen Rohres entsprechenden Oberflächenteile einer Vollmaterialstange schon ausreichend durchwärmt sind, dann ist der Kern im allgemeinen noch kalt und widersetzt sich einer kontinuierlichen Anstauchung.While the upsetting of thickenings on pipes is already explained above, Has served known method, solid material rods were previously usually by means of a Upsetting die upset. The deformation ratios of pipes and rods are also mutually exclusive not comparable insofar as solid rods have a core inside, which is a relative one represents a large amount of material to be heated. If that corresponds to the wall of a thin pipe If surface parts of a solid bar are already sufficiently warmed, then the The core is generally still cold and resists continuous upsetting.

Mit einer längeren Erwärmungszeit ist diesem Problem nicht ohne weiteres beizukommen, weil die Gefahr besteht, daß das Material an der Oberfläche über die zum Stauchen günstige Temperatur hinaus erwärmt wird. Man befindet sich also in dem Dilemma zwischen einer Überhitzung an der Oberfläche und einer unzureichenden Erwärmung des Kernes, die ein kontinuierliches Stauchen vollkommen verhindert oder auch die Ausknickgefahr erhöht.This problem cannot easily be overcome with a longer heating time, because the There is a risk that the material on the surface will exceed the temperature favorable for upsetting is heated. So you find yourself in the dilemma between overheating on the surface and insufficient heating of the core, which completely prevents continuous upsetting or the risk of buckling increases.

Verfahren zum Stauchen länglicher GegenständeMethod for upsetting elongated objects

Anmelder:
FORD MOTOR COMPANY,Applicant:
FORD MOTOR COMPANY,

Dearborn, Mich. (V. St. A.)Dearborn, me. (V. St. A.)

Vertreter:
Dipl.-Ing. M. Licht,Representative:
Dipl.-Ing. M. light,

8000 München 2, Theresienstr. 33;8000 Munich 2, Theresienstr. 33;

Dr. R. Schmidt,Dr. R. Schmidt,

7603 Oppenau, Am Ottersberg 457,7603 Oppenau, Am Ottersberg 457,

PatentanwältePatent attorneys

Als Erfinder benannt:
Robert Bartlett Melmoth,
Detroit, Mich. (V. St. A.)Named as inventor:
Robert Bartlett Melmoth,
Detroit, me. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 7. September 1961 (136 662)V. St. v. America 7 September 1961 (136 662)

Aus diesen Gründen hat die Fachwelt, die das kontinuierliche Anstauchen von Rohren gemäß den obigen Ausführungen bereits kannte, das kontinuierliehe Aufstauchen von Vollmaterialstangen anscheinend nicht in Betracht gezogen. Bei Vollmaterialstangen mußte ein solcher kontinuierlicher Stauchvorgang nicht beherrschbar erscheinen.For these reasons, those skilled in the art that the continuous upsetting of pipes according to the I already knew the above, the continuous Upsetting of solid rods apparently not considered. With solid material bars such a continuous upsetting process did not have to appear controllable.

Es ist das Verdienst der vorliegenden Erfindung, das an sich bekannte, kontinuierliche Stauchen stangenförmiger Gegenstände auch bei Vollmaterialstangen versucht und dadurch anwendbar gemacht zu haben, daß zusätzlich zu den bekannten Merkmalen gleichzeitig auch an der Erhitzungsstelle gekühlt wird. Bei der Erfindung ist die Kühleinrichtung so ausgelegt, daß sie das Kühlmittel sowohl auf die gerade erhitzte und in Aufstauchung befindliche Stelle als auch auf den bereits aufgestauchten Bereich richtet. Die an sich zunächst widersinnig erscheinende sofortige Kühlung des im Bereich der Induktionsspule befindlichen Materials führt zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung von außen nach innen und erhöht die durch Konvektion erfolgende Abkühlung des gerade aufgestauchten Teiles. Dabei läßt sich beim Aufstauchen von Stangen aus Vollmaterial ohne Anwendung eines Stauchgesenkes eine bisher nicht erreichte Arbeitsgeschwindigkeit erzielen.It is the merit of the present invention, the per se known, continuous upsetting of rod-shaped Objects tried even with solid material rods and thereby made applicable to have that, in addition to the known features, also cooled at the same time at the heating point will. In the invention, the cooling device is designed so that they the coolant both on the just heated and upset point as well as on the already upset area directs. The immediate cooling of the in the area of the induction coil, which initially seems absurd located material leads to an even temperature distribution from the outside to the inside and increases the convection cooling of the just upset part. Here lets When upsetting rods made of solid material without the use of an upsetting die, this has so far been the case do not achieve working speed.

809 537/330809 537/330

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Die gleichzeitige Kühlung an der Erhitzungsstelle einrichtung 24 untergebracht, die beide die Stange 11The simultaneous cooling at the heating device 24 accommodated both the rod 11

läßt sich auf verschiedene Weise verwirklichen. Man umgeben. Der Induktor 23, der im Bedarfsfallecan be realized in different ways. Surround one. The inductor 23, if necessary

kann entweder von einer der Induktionsspule be- wassergekühlt sein kann, ist an eine hochfrequentecan either be water-cooled by one of the induction coils, is connected to a high-frequency one

nachbarten Kühleinrichtung her Kühlstrahlen in den Stromquelle 25 angeschlossen, deren Kapazität ausBereich der Induktionsspule richten, oder man kann 5 reicht, um einen ersten Teil 26 der von dem InduktorAdjacent cooling device connected forth cooling jets in the power source 25, the capacity of which is out of range of the induction coil, or you can 5 ranges to a first part 26 of the inductor

auch die Induktionsspule selbst als Kühleinrichtung 23 umgebenen Stange 11 auf eine Temperatur zwi-the induction coil itself as a cooling device 23 surrounded rod 11 to a temperature between

ausgestalten. Diese letzte Möglichkeit ist an sich von sehen 980 bis HOO⁰C zu erhitzen, und zwar sehrshape. This last possibility is in itself to be ^{heated from 980 to HOO 0} C, and very much

Vorrichtungen zum Härten von Kurbelwellen her schnell.Devices for hardening crankshafts ago quickly.

bekannt, wo eine Induktionsspule von Wasser durch- Die toroidförmige Kühleinrichtung 24 kann als strömt wird und nach dem Erhitzungsvorgang Ab- io ringförmiges Rohr gestaltet sein, wobei in der Rohrschreckwasser unmittelbar auf die gerade erhitzten wandung Düsen 27 angeordnet sind, um etwas Kühl-Steilen richten kann. Bei der Erfindung erfolgen dem- mittel auf die Oberfläche des ersten Teiles 26 zu gegenüber Erhitzung und Kühlung gleichzeitig. richten. Es wurde gefunden, daß sich Luft als Kühl-known where an induction coil of water passes through- The toroidal cooling device 24 can be called flows and after the heating process Ab- io ring-shaped pipe be designed, with the pipe quenching water directly on the just heated wall nozzles 27 are arranged to cool something can judge. In the case of the invention, the surface of the first part 26 is therefore carried out against heating and cooling at the same time. judge. It has been found that air can act as a cooling

Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungs- mittel sehr gut eignet. Die Luft wird der toroidfönnfr*The following is a description of a very suitable means of execution. The air becomes the toroidal hair dryer

beispieles der Erfindung an Hand von Zeichnungen. 15 gen Kühleinrichtung 24 durch eine Leitung 28 vböExample of the invention with reference to drawings. 15 gene cooling device 24 through a line 28 vbö

In diesen stellen dar einer Druckluftquelle 29 aus zugeführt.In these represent a compressed air source 29 is supplied from.

Fig. 1 eine teilweise geschnittene, schematische Mit der Führungseinrichtung20 ist ein Verbin-Darstellung eines Gerätes, an Hand dessen die erste dungsglied 30 zusammengebaut, welches eine GePhase des Verfahrens veranschaulicht wird, windebuchse 31 trägt. Mit dieser Gewindebuchse 31 1 shows a partially sectioned, schematic representation of the connection with the guide device 20 of a device, on the basis of which the first connecting member 30 is assembled, which illustrates a phase of the method, threaded bush 31 carries. With this threaded bushing 31

Fig. 2 eine schematische Darstellung des in Fig. 1 20 wirkt eine mit Außengewinde versehene Stange 32FIG. 2 shows a schematic representation of the rod 32 provided with an external thread in FIG. 1 20

gezeigten Gerätes, teilweise im Schnitt, an Hand zusammen, die von der Grundplatte 13 getragenshown device, partly in section, on hand carried by the base plate 13

dessen die zweite Phase des Verfahrens veranschau- wird. Bei Drehung der Gewindestange 32 wird diethe second phase of which is illustrated. When the threaded rod 32 is rotated

licht wird, und Führungseinrichtung entlang den Führungsstangen 18becomes light, and guide means along the guide rods 18

F i g. 3 eine Schnittdarstellung einer weiteren Aus- zwischen dem Lagerbock 16 und der Schlußstütze 12F i g. 3 shows a sectional view of a further gap between the bearing block 16 and the end support 12

bildung des Gerätes. 25 verlagert. Die Gewindestange 32 kann sowohl Mformation of the device. 25 relocated. The threaded rod 32 can be both M

In F i g. 1 sieht man eine Stange 11, die nach dem Uhrzeigersinne als auch entgegen dem Uhrzeiger-Verfahren gestaucht werden soll. Der Querschnitt sinne gedreht werden, um die Führungseinrichtoag 20 der Stange 11 ist gewöhnlich kreisförmig, kann aber zu bewegen. Das geschieht mittels eines Handgriffes auch irgendeine andere gewünschte Form haben. 33 oder irgendeiner anderen geeigneten Einrichtung. Gegen radiale Verlagerung wird die Stange 11 mittels 30 F i g. 2 zeigt einen Querschnitt des gleichen Geeiner an der Grundplatte 13 befestigten Schlußstütze rates wie Fig. 1. Ein Unterschied besteht nur darin, 12 abgestützt. daß der erste Teil 26 der Stange 11 bereits gestauchtIn Fig. 1 you can see a rod 11 that moves clockwise as well as counterclockwise should be compressed. The cross-section can be rotated in order to guide the device 20 the rod 11 is usually circular but can move. This is done by means of a handle also have any other desired shape. 33 or any other suitable device. The rod 11 is secured against radial displacement by means of FIG. Figure 2 shows a cross section of the same vessel on the base plate 13 attached final support rates as Fig. 1. The only difference is that 12 supported. that the first part 26 of the rod 11 is already compressed

Die Stange 11 wird von einer Klemmvorrichtung worden ist und der Induktor 23 und die toroidförmigeThe rod 11 has been made by a clamping device and the inductor 23 and the toroidal

14 ergriffen, so daß diese sich nicht axial bewegen Kühleinrichtung 24 nun einen zweiten Teil 34 der14 taken so that they do not move axially cooling device 24 now a second part 34 of the

kann, wenn mittels eines Drehfutters 15 eine axial 35 Stange 11 umgeben. Die Düsen 27 sind an der iöföfct-can, if by means of a rotary chuck 15, surround an axially 35 rod 11. The nozzles 27 are at the iöföfct-

gerichtete Kraft auf die Stange 11 ausgeübt wird. formigen Kühleinrichtung 24 so angeordnet, daß siedirected force is exerted on the rod 11. shaped cooling device 24 arranged so that they

Die Klemmvorrichtung 14 sitzt in einem an der das Kühlmittel sowohl auf die Oberfläche des g$-The clamping device 14 sits in one on which the coolant both on the surface of the g $ -

Grundplatte 13 angebrachten Lagerbock 16. In dem stauchten zweiten Teiles 34 als auch auf die Öbeif-Base plate 13 attached bearing block 16. In the compressed second part 34 as well as on the Öbeif-

Lagerbock 16 angeordnete Lager 17 gestatten eine fläche des bereits vorher gestauchten ersten Teiles 2ÜBearing block 16 arranged bearing 17 allow a surface of the previously compressed first part 2Ü

freie Drehung der Klemmvorrichtung 14 im Lager- 40 richten. Die Führungseinrichtung 20 und der Induli-direct free rotation of the clamping device 14 in the bearing 40. The guide device 20 and the Induli-

bock 16, verhindern aber andererseits eine axiale Ver- tor 23 und die toroidförmige Kühleinrichtung 24, dieblock 16, but on the other hand prevent an axial rotor 23 and the toroidal cooling device 24, which

lagerung der Klemmvorrichtung 14, wenn ein axialer damit verbunden sind, sind in Richtung des Pfeilesstorage of the clamping device 14, if an axial one is connected thereto, are in the direction of the arrow

Druck auf die Stange 11 einwirkt. gegenüber der Stange 11 verlagert worden.Pressure acts on the rod 11. has been displaced with respect to the rod 11.

Das Drehfutter 15 erfaßt den Endteil der Stange 11 Das Drehfutter 15, welches den axial gerichtetenThe lathe chuck 15 engages the end part of the rod 11 The lathe chuck 15, which is the axially directed

fest. Das Drehfutter 15 kann an der Spindel einer 45 Druck auf die Stange 11 einwirken läßt, hat das Endefixed. The lathe chuck 15 can act on the spindle of a 45 pressure on the rod 11, has the end

nicht näher dargestellten Drehmaschine angebracht der Stange 11 in axialer Richtung entgegen der Be-Lathe (not shown in more detail) attached to the rod 11 in the axial direction against the loading

sein, so daß es gleichzeitig eine Drehbewegung und wegung der Führungseinrichtung 20 verlagert. Dasso that it shifts a rotary movement and movement of the guide device 20 at the same time. That

axialen Druck auf die Stange 11 einwirken lassen liegt an dem Aufstauchen des ersten Teiles 26 dterAllow axial pressure to act on the rod 11 is due to the upsetting of the first part 26 dter

kann. Um die Drehung und die Axialkräfte auf die Stange, bei dem die Länge der Stange 11 entspreche»!can. About the rotation and the axial forces on the rod, in which the length of the rod 11 corresponds to »!

Stange 11 einwirken zu lassen, kann jede beliebige, 50 verkürzt worden ist.To allow rod 11 to act, any 50 has been shortened.

durch den Stand der Technik bekannt gewordene, F i g. 3 zeigt eine andere Ausfuhrungsform vOaknown from the prior art, FIG. 3 shows another embodiment vOa

Kombination einer Drehmaschine mit einer Vor- Induktor und toroidförmiger Kühleinrichtung,Combination of a lathe with a pre-inductor and toroidal cooling device,

schubeinrichtung benutzt werden. Bei dieser Ausführungsform ist der Induktor einethrust device can be used. In this embodiment the inductor is one

Parallel zu der Stange U sind zwischen dem Lager- rohrförmige Kupferspule 35, die in der Höhlung 2$Parallel to the rod U are between the bearing tubular copper coil 35, which is in the cavity 2 $

bock 16 und der Schlußstütze 12 zwei Führungs- 55 der Führungseinrichtung 20 angebracht ist. Die rohr-Bock 16 and the end support 12 two guide 55 of the guide device 20 is attached. The pipe

stangen 18 angeordnet. Eine an den Führungsstangen förmige Spule 35 ist an die hochfrequente Strom-rods 18 arranged. A coil 35 shaped on the guide rods is connected to the high-frequency current

18 angebrachte Abstandhalterplatte 19 gewährleistet quelle 25 angeschlossen, so daß ein Teil des Rohres18 attached spacer plate 19 ensures source 25 connected so that part of the pipe

einen gleichmäßigen Abstand der Stangen 18 zwi- 11 durch Induktion erhitzt werden kann. Die Spulea uniform distance between the rods 18 between 11 can be heated by induction. The sink

sehen ihren Endstützen. 35 ist aber auch an die Luftdruckquelle 29 ange-see their end supports. 35 is also connected to the air pressure source 29

Koaxial zur Stange 11 ist eine von den Führungs- 60 schlossen. An der im Innendurchmesser der Spule 35One of the guides 60 is closed coaxially to the rod 11. At the inside diameter of the coil 35

stangen 18 getragene Führungseinrichtung 20 ange- zugeordneten Wand sind in ausgewählten Stellung«!Rods 18 carried guide device 20 associated wall are in the selected position «!

ordnet. Die Führungseinrichtung 20 besitzt eine Düsen 36 angeordnet, so daß Luft oder irgendeMarranges. The guide device 20 has a nozzle 36 arranged so that air or whatever

Buchse 21, durch welche die Stange 11 mit genügend anderes geeignetes Kühlmittel auf die Oberfläche derBushing 21, through which the rod 11 with enough other suitable coolant on the surface of the

Spiel hindurchgehen kann, als daß die Führungsein- Stange 11 einwirken kann. Die Verwendung einesGame can go through than that the guide rod 11 can act. Using a

richtung gegenüber der Stange 11 axial bewegt wer- 65 Induktors als Abschreckeinrichtung ist aus demdirection relative to the rod 11 are axially moved 65 inductor as a quenching device is from the

den kann. USA.-Patent Nr. 2170130 bekannt.can. U.S. Patent No. 2170130 known.

In einem Hohlraum 22 in der Führungseinrichtung Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß dieIn a cavity 22 in the guide device. This embodiment has the advantage that the

20 sind ein Induktor 23 und eine toroidförmige Kühl- Heizeinrichtung und die Kühleinrichtung in der Aus-20 are an inductor 23 and a toroidal cooling-heating device and the cooling device in the embodiment

höhlung 22 der Führungseinrichtung 20 vereinigt sind, so daß der Heizvorgang während des Stauchens optimal ist. Ein anderer Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß eine Überhitzung der rohrförmigen Spule 35 vermieden wird, weil durch das Innere der Spule 35 Luft hindurchtritt. In dem Abschlußring der Spule 35 können weitere Düsen 37 angeordnet sein, so daß zusätzliche Luft auf die Oberfläche des zuvor bestauchten Teiles der Stange 11 gerichtet werden kann. Die Spule 35 kann doppelwandig sein, um eine zusätzliche Kühlung der Spule 35 durch zwischen den Wänden umlaufendes Wasser zu ermöglichen.Cavity 22 of the guide device 20 are combined, so that the heating process during the upsetting is optimal. Another advantage of this embodiment is that overheating of the tubular Coil 35 is avoided because air passes through the interior of the coil 35. In the final ring the coil 35 further nozzles 37 can be arranged, so that additional air on the surface of the previously compressed part of the rod 11 can be directed. The coil 35 can be double-walled to to allow additional cooling of the coil 35 by water circulating between the walls.

Durch Veränderung der Temperatur, des Axialdruckes und der Geschwindigkeit der gegenseitigen Bewegung zwischen der Stange 10 und der Führungseinrichtung 20 kann ein Teil der Stahlstange 11 über eine bestimmte Länge auf jede in Frage kommende Dicke gestaucht werden.By changing the temperature, the axial pressure and the speed of the mutual Movement between the rod 10 and the guide device 20 can be a part of the steel rod 11 over a certain length can be upset to each thickness in question.

Selbstverständlich kann die Bewegung der Führungseinrichtung 20 gegenüber der Stange 11 auch erreicht werden, wenn die Führungseinrichtung 20 festgehalten wird und die Stange 11 gegenüber der Führungseinrichtung 20 bewegt wird. Die Geschwindigkeit der Relativbewegung kann je nach Wunsch von Hand oder automatisch gesteuert werden, so daß das Verfahren auch anwendbar ist, wo wiederholt Stauchstellen gebildet werden sollen.Of course, the movement of the guide device 20 with respect to the rod 11 can also can be achieved when the guide device 20 is held and the rod 11 opposite the Guide device 20 is moved. The speed of the relative movement can be as desired can be controlled manually or automatically so that the process is also applicable where it is repeated Upsetting points are to be formed.

Claims

Claim:

Application of die-free, continuous upsetting, in which the continuously rotated,

ίο rod-shaped object axially at one end is supported and axially pressurized from the other end, progressively inductively heated to the compression temperature at the compression points and cooled behind the compression point is, on solid rods, with cooling at the same time also at the heating point.

Considered publications:
German patent application R5114Ib / 49h (published April 10, 1952);
U.S. Patent No. 2170130;
"VJJ-Zeitung", Vol. 94/1952, pp. 343 to 345.

1 sheet of drawings