DE1279596B - Ziehbank zum Ziehen von Metallrohren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B21c

Deutsche Kl.: 7b-3/02

Nummer: 1279 596

Aktenzeichen: P 12 79 596.9-14 (A 46363)

Anmeldetag: 19. Juni 1964

Auslegetag: 10. Oktober 1968

Es ist bekannt, zum Ziehen von Metallrohren eine Ziehbank zu verwenden, deren fest angeordnetes Ziehwerkzeug mittels einer Vibrationseinrichtung in Schwingungen versetzt wird.

Es hat sich gezeigt, daß, wenn auf einer solchen Ziehbank ein Rohr bei konstanter Ziehgeschwindigkeit gezogen wird, die aufzuwendende Zugkraft einen Verlauf gemäß F i g. 1 der Zeichnung zeigt. In dem Diagramm der F i g. 1 ist auf der Ordinatenachse die Zugspannung und auf der Abszissenachse die ge- ίο zogene Länge eines Rohres aufgetragen. Wie ersichtlich, hat die Zugspannung während des größten Teiles des Ziehvorganges einen etwa konstanten Wert T_d. Bei bestimmten Werten der Länge des gezogenen Rohres sinkt jedoch die Zugspannung auf den Wert T_t ab. Beträgt z.B. T₁₁ 70% des Wertes der Zugspannung, die man ohne Zuführung von Schwingungsenergie aufwenden müßte, so kann der Wert T, in der Größenordnung von 50% der ohne Zufuhr von Schwingungsenergie aufzuwendenden Zugspannung liegen; der Wert T_t ist daher als optimaler Wert der Zugspannung von Interesse, wenn er während des Ziehvorgangs konstant gehalten werden kann.

Gemäß der Erfindung gelingt dies dadurch, daß an der Ziehbank ein zweites Ziehwerkzeug im Abstand eines ungeradzahligen ganzen Vielfachen einer viertel Wellenlänge des Rohres auf der Ziehbank angeordnet ist. Zweckmäßig kann dabei eine Justiereinrichtung zum Verschieben des zweiten Ziehwerkzeugs in Richtung der Ziehachse vorgesehen sein.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Fig. 2 eine Ansicht einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Ziehbank, wobei bestimmte Teile im Längsschnitt dargestellt sind,

Fig. 2A einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2.

In Fig. 2 und 2A ist eine insgesamt mit 10 bezeichnete erfindungsgemäß ausgebildete Ziehbank zum Ziehen von Metallrohren dargestellt.

Die Ziehbank 10 umfaßt ein Ziehwerkzeug 12 mit einer Öffnung 14. Ein sich verjüngender Dorn 16 ragt in die Öffnung 14 hinein oder durch sie hindurch und begrenzt zusammen mit dem Ziehwerkzeug 12 einen verengten Kanal, durch den das Rohr 18 hindurchgezogen wird.

Das hintere Ende des Dorns 16 ist vorzugsweise lösbar, z. B. durch eine Gewindeverbindung mit einem Ende eines Kopplerschaftes 20 verbunden; wenn es nicht erforderlich ist, eine leicht lösbare Verbindung vorzusehen, kann man den Dorn 16 und den Schaft 20 metallurgisch, z. B. durch Hartlöten, Ziehbank zum Ziehen von Metallrohren

Anmelder:

Aeroprojects Incorporated,

West Chester, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C. Wallach, Dipl.-Ing. G. Koch
und Dr. T. Haibach, Patentanwälte,
8000 München 2, Kaufingerstr. 8

Als Erfinder benannt:

Charles A. Boyd,

Herbert Kartluke, West Chester, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 19. August 1963 (303022)

miteinander verbinden. Eine Scheibe aus weichem Material, z. B. Aluminium, kann zwischen den benachbarten Stirnflächen des Dorns 16 und des Schaftes 20 angeordnet sein; diese Scheibe wird zusammengedrückt, wenn der Dorn 16 mit dem Schaft 20 verschraubt wird, um eine gute akustische Kopplung zu gewährleisten.

Bei dem Schaft 20 handelt es sich vorzugsweise um einen resonanzfähigen Körper aus Metall, wie Stahl, Aluminiumbronze oder Monelmetall. Der Schaft 20 hat vorzugsweise eine Länge, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Wellenlänge oder gleich einem geradzahligen Vielfachen einer viertel Wellenlänge in dem Schaft 20 bei der jeweiligen Betriebsfrequenz ist. Die gesamte Länge des Dorns 16 und des Schaftes 20 wird vorzugsweise so gewählt, daß ein Schwingungsbauch nahe der Öffnung 14 des Ziehwerkzeugs 12 auftritt.

Das von dem Dorn 16 abgewandte Ende des Schaftes 20 ist z. B. mit Hilfe einer Gewindeverbindung und einer Sicherungsmutter 51 mit einem Ende eines weiteren akustischen Kopplers 22 verbunden; das andere Ende des Kopplers 22 ist an einem Schwingungserzeuger 26 vorszugsweise durch Hartlöten oder eine andere metallurgische Verbindung befestigt. Das aus den Teilen 16, 20, 22 und 26 gebildete System 24 ist so bemssen, daß es bei einer bestimmten Betriebsfrequenz von z. B. 15 000 Hz in Resonanz kommt.

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3 · 4

Bei dem akustischen Koppler 22 handelt es sich Umständen wird in dem Rohrabschnitt zwischen dem um einen machanischen Amplituden-Transformator mit Schwingungen erregten Ziehwerkzeugs 12 und bekannter Art. dem »toten« Ziehwerkzeug 80 ein ständiger Reso-

Der Schwingungserzeuger 26 kann als magneto- nanzzustand aufrechterhalten; der akustische Widerstriktiver Vibrator bekannter Art ausgebildet sein, 5 stand zwischen dem erregten Ziehwerkzeug 12 und/ dessen axiale Resonanz bei der Frequenz eines durch oder dem erregten Dorn 16 und dem Rohr ist dann eine Wicklung 72 zugeführten Wechselstromes auf- stets ein Minimum, so daß auch die Zugspannung auf tritt. Mit 74 ist eine aus einer Batterie gespeiste Vor- einem Minimum gehalten wird, magnetisierungswicklung bezeichnet. Es sei bemerkt, daß man zusätzlich zu dem »toten«

Gemäß F i g. 2 ist der Koppler 22 in einer kraft- io Ziehwerkzeug 80, dessen Abstand von dem Ziehunempfindlichen Hülsenhalterung 30 an sich bekann- werkzeug 12 gleich λ/4 ist, oder an seiner Stelle ter Art gelagert. Der Hülsenflansch ist lösbar, z. B. andere »tote« Ziehwerkzeuge ähnlich dem Ziehwerkmit Hilfe eines Spannringes 37, mit einer auf einer zeug 80 anordnen kann, vorausgesetzt, daß der AbZiehbank 10 angeordneten Platte 35 verbunden. An stand jedes dieser »toten« Ziehwerkzeuge längs des Stelle dieser Anordnung kann man in der in F i g. 2 15 gezogenen Rohres von dem Ziehwerkzeug 12 gleich auf der linken Seite gezeigten Weise die Platte 35 mit η λ/4 ist, wobei η eine ungerade ganze Zahl ist. Wenn der Ziehbank 10 z. B. mit Hilfe eines Schlittens ver- das Ziehwerkzeug 80 bei λ/4 angeordnet ist, kann binden, der in der durch die Pfeile 90 und 100 ange- man somit ein weiteres »totes« Ziehwerkzeug bei deuteten Ziehrichtung nach vorn und hinten verstell- 3 λ/4, ein drittes Ziehwerkzeug bei 5 λ/4 usw. anordbar ist. 20 nen. Es wird jedoch vorgezogen, mindestens das eine

Ferner ist ein zweites Vibrator-System 38 vorge- Ziehwerkzeug 80 längs des gezogenen Rohres im Absehen, das ein Ziehwerkzeug 12, ferner einen akusti- stand λ/4 vom Ziehwerkzeug 12 vorzusehen, da das sehen Koppler 40, der zwei Hörner 44 a, 44 & und Ziehwerkzeug in diesem Fall verhältnismäßig nahe zwei weitere aus F i g. 2 nicht ersichtliche Hörner an das erregte Ziehwerkzeug 12 und/oder den eraufweist, sowie zwei Schwingungserzeuger SOa, 506 25 regten Dorn 16 herangerückt ist, wobei ein hoher und zwei weitere Schwingungserzeuger umfaßt, von Wirkungsgrad der Vorrichtung erzielt wird. Mit denen das eine mit 50 c bezeichnet ist. Das System 38 anderen Worten, bei der bevorzugten Anordnung des ist ebenso wie das System 24 so ausgebildet, daß es Ziehwerkzeugs 80 bei λ/4 gegenüber dem gezogenen bei einer bestimmten Betriebsfrequenz von z. B. Rohr bildet sich an dieser Stelle ein Knotenpunkt 15 000 Hz in Resonanz kommt. 30 aus, während ein Schwingungsbauch in einem Ab-

Auch die Schwingungserzeuger 50 a, 50 b sind mit stand von einer viertel Wellenlänge vor diesem je einer Wechselstromwicklung 68 und einer Vor- Knotenpunkt auftritt, so daß wegen des geringen Abmagnetisierungswicklung 70 versehen. Standes eine geringere Gefahr dafür besteht, daß die

Bei dem akustischen Koppler 40 handelt es sich erfindungsgemäß erzielte Wirkung gedämpft wird, ebenfalls um einen mechanischen Amplituden-Trans- 35 Auf diese Weise wird eine Verstärkung der Schwinformator bekannter Art. gungserregung erzielt, welcher das Ziehwerkzeug 12

Das Ziehwerkzeug 12 ist an einer kraftunempfind- und/oder der Dorn 16 dienen, so daß sich eine Verliehen Hülsenhalterung 52 gelagert, die der oben be- besserung bezüglich des Ablaufs des Ziehvorgangs schriebenen Halterung 30 ähnlich ist. Die Halterung unter dem Einfluß der Schwingungen ergibt. 52 ist durch einen Spannring 61 an einer Platte 60 40 Das Ziehwerkzeug 80 bzw. die verschiedenen und dadurch an der Ziehbank starr befestigt. »toten« Ziehwerkzeuge können z. B. mit Hilfe einer

Die Ziehbank wird in der Weise betrieben, daß das Justiereinrichtung 84 in Richtung auf das Ziehwerk-Rohr 18 über den Dorn 16 und den Schaft 20 ge- zeug 12 und von diesem weg verstellt werden, damit schoben wird, wobei man das im Durchmesser klei- es bei der Inbetriebsetzung möglich ist, die Lage der nere Ende des Rohres 18 in Richtung des Pfeils 90 45 dem Abstand η λ/4 entsprechenden Punkte längs des in die Öffnung 14 des Ziehwerkzeugs 12 einführt. Die gezogenen Rohres zu ermitteln. Backen 64 α und 64 & einer Abzieheinrichtung 62 er- Beispielsweise gelten für das Ziehen von Kupferfassen dann dieses dünnere Rohrende. rohren mit einem Außendurchmesser von etwa

Gemäß der Erfindung ist die Ziehbank 10 mit 6,35 mm und einem Innendurchmesser von etwa einem zweiten Ziehwerkzeug 80 mit einer Öffnung 81 50 5,1 mm folgende Angaben: Wenn der Dorn gemäß ausgerüstet. Dem zweiten Ziehwerkzeug 80 wird F i g. 2 mit Schwingungen von 15 000 Hz bei einer keine Schwingungsenergie zugeführt, und es ist vor- Leistungsaufnahme des Vibrators von 400 Watt erzugsweise akustisch tot, so daß es nicht in Schwin- regt und mit einer Ziehgeschwindigkeit von etwa gungen versetzt werden kann. Das zweite Ziehwerk- 1500 mm/min gearbeitet wurde, betrug die Zugspanzeug 80 ist in der Bewegungsrichtung des Rohres in 55 nung bisher etwa 205 kg, wobei die Spannung an den einem solchen Abstand vom Ziehwerkzeug 12 ange- Senkungspunkten auf etwa 180 kg abfiel. Gemäß der ordnet, daß das gezogene Rohr zwischen dem Zieh- Erfindung läßt sich die niedrigere Zugspannung von werkzeug 12 und dem Ziehwerkzeug 80 eine körper- etwa 180 kg aufrechterhalten, wenn man ein »totes« liehe Länge besitzt, welche einer akustischen Länge Ziehwerkzeug in einem Abstand von etwa 58,5 mm des gezogenen Rohres von η λ/4 entspricht, wobei η 6o von dem erregten Dorn, d. h. bei λ/4, anordnet, eine ungerade ganze Zahl, z. B. 1, 3, 5 ..., ist. Wenn das Ziehwerkzeug 12 gemäß Fig. 2 mit

Der Durchmesser der Öffnung des Ziehwerkzeugs einer Frequenz von 15 000 Hz und einer Leistungs-80 ist so gewählt, daß eine geringe Verkleinerung des aufnahme des Vibrators von 2000 Watt erregt und Durchmessers des gezogenen Rohrs erzielt wird, die mit einer Ziehgeschwindigkeit von etwa 600 mm/min ausreicht, um zu bewirken, daß das gezogene Rohr 65 gearbeitet wird, betrug die Zugspannung bisher etwa festgehalten und so verhindert wird, daß dort, wo 100 kg, wobei die Spannung an den Senkungspunkten sich das Ziehwerkzeug 80 befindet, Teilchen des auf etwa 75 kg abfiel. Diese niedrigere Spannung von Rohrmaterials Schwingungen ausführen. Unter diesen etwa 75 kg konnte bei Verwendung eines »toten«

Ziehwerkzeugs aufrechterhalten werden, das in einem Abstand von etwa 58,5 mm von dem Ziehwerkzeug 12 angeordnet war.

Wenn sowohl der Dorn 16 als auch das Ziehwerkzeug 12 gemäß F i g. 2 bei einer Frequenz von 15 000 Hz und einer Leistungsaufnahme des Ziehwerzeug-Vibrators von 1000 Watt und einer Leistungsaufnahme des Dorn-Vibrators von 250 Watt mit Schwingungen erregt wurden und mit einer Ziehgeschwindigkeit von etwa 1500 mm/min gearbeitet wurde, betrug die Zugspannung bisher etwa 105 kg, während die Spannung an den Senkungspunkten auf etwa 91 kg abfiel. Diese niedrigere Spannung von etwa 91 kg konnte unter Benutzung eines »toten« Ziehwerkzeugs aufrechterhalten werden, das im Abstand λ/4 (etwa 58,5 mm) von dem Bereich angeordnet war, wo die Schwingungsenergie durch die das Ziehwerkzeug und den Dorn umfassende Kombination in das Kupferrohr eingeleitet wurde.

Die jeweiligen Abstände können von jedem Fachmann leicht ermittelt werden. Es ist dabei nicht erforderlich, die Erregungsfrequenz zu kennen und den richtigen Abstand zu berechnen, vielmehr genügen schon einfache und schnell durchzuführende Versuche, um die Lage der Senkungspunkte der Zug- as spannung festzustellen, so daß man ein oder mehrere »tote« Ziehwerkzeuge an einem oder mehreren Senkungspunkten anbringen kann, die mit Hilfe dieser Versuche ermittelt wurden; danach kann der Ziehvorgang produktionsmäßig durchgeführt werden.

Wie erwähnt, kann man entweder das System 24 oder das System 38 oder beide Systeme gemeinsam benutzen. Mit anderen Worten, es ist z. B. möglich, Rohre zu ziehen, indem man ein oder mehrere »tote« Ziehwerkzeuge 80 in Verbindung mit einem durch Schwingungen erregten Ziehwerkzeugsystem oder aber in Verbindung mit beiden Systemen benutzt.

Ferner sei bemerkt, daß man das bzw. die hier beschriebenen »toten« Ziehwerkzeuge auch in der Bewegungsrichtung vor dem Ziehwerkzeug 12 statt gemäß der vorstehenden Beschreibung hinter diesem anordnen kann, vorausgesetzt, daß die Außenfläche des Rohres für die erfindungsgemäßen Zwecke zugänglich ist und daß das »tote« Ziehwerkzeug vor dem erregten Ziehwerkzeug 12 in einem geeigneten Abstand angeordnet wird. Wenn das »tote« Ziehwerkzeug für die erfindungsgemäßen Zwecke verstellbar ist, kann man bei einer solchen Anordnung vor oder hinter dem Ziehwerkzeug 12 Einziehwerkzeuge benutzen, wie sie bereits bei bekannten Ziehvorrichtungen in Verbindung mit Ziehwerkzeugen gebräuchlich sind.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ziehbank zum Ziehen von Metallrohren mit einem mittels einer Vibrationseinrichtung in Schwingungen versetzten fest angeordneten Ziehwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Ziehwerkzeug (80) im Abstand eines ungeradzahligen ganzen Vielfachen einer viertel Wellenlänge des Rohres auf der Ziehbank angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Justiereinrichtung (84) zum Verschieben des zweiten Ziehwerkzeugs (80) in Richtung der Ziehachse vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 955 943, 911009,
909325,694430;

deutsche Patentanmeldung H 4128 Ib/491 (bekanntgemacht am 7.1.1954);

französische Patentschrift Nr. 357 686;

USA.-Patentschriften Nr. 2 638 207, 2 568 303,
2393131;

»Metal Progress«, 1964, April, S. 97 bis 100.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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