DE1527858A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von aus Metall bestehendem Vormaterial fuer eine nachfolgende Fertigbearbeitung - Google Patents

Description

.W-STUHLMANN - DIPL-ING. R. WILLERT

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95 463 BOCHUM,22.4. 1966

Postschließfach 24 5O Fernruf 66831 und 64314 Bergstraße 109 Telegr.: Stuhlmannpatent R. & G. Schmöle Metallwerke, Menden / Sauerland

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von aus Metall bestehendem Vormaterial für eine nachfolgende Fertigbearbeitung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von aus Metall bestehendem rohr-, hülsen- oder stangenförmigen Material, insbesondere Vormaterial, für eine anschließende Fertigbearbeitung (z.B. Vorziehmaterial), bei welchem das Ausgangsmaterial im vorzugsweise kalten Zustand durch eine im wesentlichen in axialer Richtung des zu verformenden Materials um ein geringes Maß hin- und herschw-ingenden Matrize hindurchgeführt und dabei entsprechend der Ausbildung des Matrizenkalibers insbesondere in seinen Außenabmessungen reduziert wird. Bei der Herstellung von rohr-, hülsen- oder stangenförmigem Material stellt sich aus wirtschaftlichen Gründen stets die Forderung, den Gesamtverformungsgrad vom Ausgangsgußmaterial bis zum fertigen Material oder Vormaterial so gering wie möglich und gerade so groß zu halten, wie es die zu stellenden Qualitätsansprüche erfordern. Dieses verfahrenstechnische Optimum ist aber derzeit noch nicht realisierbar, insbesondere deshalb nicht, weil das fertige Material oder Vormaterial meist nur einen geringen Materialquerschnitt aufweist. So besitzen die in Kokillen oder im Strangguß gegossenen Blöcke, Brammen oder Platinen, die als Ausgangsgußmaterial dienen, gegenüber dem fertigen Material oder Vormaterial um ein Vielfaches größere Querschnittsflächen. Sie müssen des-

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halb zunächst durch eine entsprechende Warmverformung (z.B. Strangpresse oder Rohrwalzwerk) in ihrem Querschnitt wesentlich vermindert und in eine dem fertigen Material oder Vormaterial angenäherte Vorform gebracht werden. Solche der Warmverformung dienenden Betriebsmittel erfordern aber hohe Investitionskosten, so daß ihre wirtschaftliche Nutzung entsprechend hohe Produktionsleistungen voraussetzt, die nur zu erbringen sind, wenn die Querschnitte der hergestellten Zwischenprodukte noch verhältnismäßig groß sind. In jüngster Zeit ist man nun bestrebt, diese Warmverformungsstufe bei der Herstellung von rohr- und stangenförmigem Halbzeug dadurch zu überspringen, daß man beispielsweise im kontinuierlichen Strangguß ein Ausgangsgußmaterial herstellt, das querschnittsmäßig etwa dem nach der Warmverformung anfallenden Material entspricht. Aus technischen und Qualitätsgründen müssen aber die Querschnitte von solchem Ausgangsgußmaterial noch sehr hoch gewählt werden, so daß die Querschnittsunterschiede gegenüber dem fertigen Material bzw. Vormaterial nach wie vor beträchtlich bleiben. Es ist deshalb notwendig, sowohl das nach der Warmverformung als auch das beim Einsatz kontinuierlicher Stranggußanlagen anfallende Zwischenprodukt in seinem Querschnitt in erheblichem Maße zu verringern, was normalerweise nur durch eine mehrfache Zwischenbearbeitung möglich ist, ehe die eigentliche Fertigbearbeitung, entsprechend den speziellen Maß- und Qualitätsanforderungen, in einem oder wenigen Arbeitsgängen möglich ist.

Diese Schwierigkeiten, die bei der Herstellung jeii?i rohr-, hülsen- oder stangenförmigen, für die Fertigbearbeitung geeigneten Vormaterials auftreten, werden nachstehend am Beispiel der Herstellung rohrförmigen Vormaterials aus NE-Schwermetallen beschrieben. Bei der Herstellung solchen Vorziehmaterials geht man heute von im Kokillen- oder Strangguß erzeugten Rundbarren oder Bolzen aus, die dann auf der Strangpresse oder dem Mannesmann-Rohrwalzwerk zu dickwandigen Rohren warmverformt werden. Bei einigen Werkstoffen ist man heute auch schon in der Lage, solche dickwandigen

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Rohre im kon-tinuierlichen Strangguß direkt, also unter Umgehung der Rohrpresse und des Rohrwalzwerkes, zu erzeugen. Diese dickwandigen Preß-, Walz- oder Stranggußrohre werden nun zu Vorziehrohren unter erheblicher Querschnittsverminderung kalt weiterverarbeitet. Für diesen Arbeitsprozeß setzt man, sofern die für so teuere Anlagen notwendige Auslastung geboten ist, Pilgerschrittwalzwerke ein, die es gestatten, in einem Durchgang eine verhältnismäßig hohe Querschnittsabnahme vorzunehmen. Beim Pilgerschrittwalzwerk wird das entsprechende Ausgangsmaterial über eine Dornstange heruntergewalzt. Es besitzt aber den Nachteil, der schon aus der Bezeichnung hervorgeht, daß es nur schrittweise arbeitet, d.h. daß das eingeführte Material nur während eines Teiles des Umlaufes der Pilgerwalzen bearbeitet, während des anderen Teiles aber gedreht und weiter vorgeschoben wird. Diese verfahrensbedingte diskontinuierliche Arbeitsweise ist neben den sehr hohen Investitions- und Betriebskosten der größte Nachteil der Pilgerschrittwalzwerke .

Beim Einsatz von Pilgerschrittwalzwerken zum Verwalzen von im kontinuierlichen Stranggußverfahren hergestellten Rohrluppen besteht außerdem die Gefahr des Abreiße*!:.. Der Grund hierfür liegt darin, daß sich bei im Stranggußverfahren gegossenem Halbzeug das Gußgefüge in Richtung des Wärmeentzuges in stengeiförmigen Kristallen aufbaut, die in einem entsprechenden Winkel zur Längsachse des Gußstranges orientiert sind. Beträgt dieser Winkel, unter dem das Gußgefüge orientiert ist, beispielsweise 45° und wird das Gußrohr beim Pilgerschrittwalzen ebenfalls unter einem Winkel von etwa 45 auf Abscherung beansprucht, so führt dies naturgemäß häufig zu einem Abreißen des Gußrohres innerhalb des Pilgerschrittwalzwerkes. Ein solches Abreißen verursacht aber erhebliche Schwierigkeiten und Verlustzeiten.

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Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser bekannten Arbeitsweise zur Herstellung von Vorziehmaterial besteht darin, daß die Anschpffungs- und Betriebskosten eines Pilgerschrittwalzwerkes außerordentlich groß und aus wirtschaftlichen Gründen nur dann tragbar sind, wenn die Gesamtleistung der Anlage verhältnismäßig groß ist und ihre Kapazität weitgehend ausgenutzt wird. Dies ist jedoch insbesondere bei der Herstellung von Vorziehmaterial bzw. Vormaterial für die anschließende Fertigbearbeitung aus Buntmetallen oder weniger häufig verwendeten Legierungen meist nicht der Fall. Auch für die Hersteller von Rohren aus Stahl oder gebräuchlichen Stahllegierungen, die nur eine relativ geringe Kapazität besitzen, ist ein solches Pilgerschrittwalzwerk im Regelfalle viel zu teuer und unrentabel.

Deshalb werden auch heute noch die Vorzüge in überwiegendem Umfange auf schweren Vorziehbänken, also im Ziehverfahren, durchgeführt. Auf diese Weise ist natürlich eine kon-tinuierliche und damit wirtschaftliche Querschnitt sreduktion auch nicht möglich, da mehrere nacheinander erfolgende Ziehvorgänge notwendig sind, um den notwendigen Gesamtverformungsumfang zu erreichen. Außerdem ist es erforderlich, vor dem eigentlichen Ziehvorgang die Rohre an ihrem vorderen Endabschnitt zu einer sogenannten Ziehangel zusammenzupressen, um zunächst den vorderen Endabschnitt des Rohres durch die Kaliberöffnung der Ziehmatrize hindurchstecken zu könna^ damit die auf der Auslaufseite der Matrize befindlichen Spannwerkzeuge des Ziehwagens das auf der Einlaufseite desselben befind-liche Rohr fassen und durch die Matrize hindurch zur Auslaufseite hindurchziehen können. Ein solches Anangeln der Rohre bedeutet jedoch wiederum einen zusätzlichen Arbeitsaufwand und zusätzliche Kosten sowie einen erheblichen Abfall an Material, da die Ziehangeln der Rohre nach dem Ziehen nicht mehr verwendet werden können, sondern abgeschnitten und

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eingeschmolzen werden müssen. Ferner ist der bei jedem Ziehvorgang erreichbare Verformungsgrad von maximal etwa 35 bis 40 % verhältnismäßig gering, so daß eine größere Anzahl von nacheinander erfolgenden Ziehvorgängen notwendig sind, um das Rohr auf die Vorziehrohrabmessungen zu bringen, was zu relativ hohen Gesamtkosten des Herstellungsverfahrens führt. Größere Verformungsgrade sind wegen der durch sie verursachten erheblich ansteigenden Zugbeanspruchungen des Materials nicht möglich, da diese zu einem Abreißen der bearbeiteten Rohre führen würden.

Bei Trommelziehmaschinen, die mit einem fliegenden Dorn arbeiten, ist ein Ziehen von Rohren wesentlich größerer Länge - im Grenzfalle sogar theoretisch von endlosen Rohren möglich, jedoch besitzen auch sie den Nachteil, daß bei ihnen nur Querschnittsverformungen von maximal etwa 35 bis 40 % zu erreichen sind, so daß der Ziehvorgang ebenfalls mehrfach wiederholt werden muß, um einen bestimmten Gesamtverformungsumfang zu erreichen. Trommelziehmaschinen sind ferner nur dann anwendbar, wenn die Wandstärke der Rohre sich auf maximal etwa 2 bis 3 mm beläuft und ihr Durchmesser verhältnismäßig klein ist. Infolgedessen werden Trommelziehmaschinen praktisch nur zum Fertigziehen verwendet,

Ziehbänke und Trommelziehmaschinen besitzen ferner den Nachteil, daß die Reibung zwischen der Ziehmatrize und dem bearbeiteten Material außerordentlich groß ist. Der Leistungsanteil, der allein durch die gleitende Reibu-ng zwischen Ziehmatrize und Material verloren geht, beläuft sich auf etwa jK) bis 40 % der gesamten Antriebsleistung. Dieser hohe Leistungsverlust führt zur Entwicklung hoher Reibungswärme im Bereich der Ziehmatrize und verursacht dort oftmals eine Kaltverschweißung. Um die dadurch verursachten Störungen zu unterbinden, muß der Auswahl der zu

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verwendenden Matrizenwerkstoffe besondere Sorgfalt gewidmet werden. Ein weiterer Nachteil des bekannten Zieh-*. Verfahrens besteht darin, daß es gegenüber dem Pilgerschrittwalzen nur eine wesentlich geringere Kaltverfor- " mung ohne Rekristallisationsglühung zuläßt. Es ist deshalb eine größere Kapazität an Glühofen notwendig, wodurch das Herstellungsverfahren erheblich verteuert wird. Außerdem wird die Kontinuität des Verfahrensablaufes weiter gestört. '

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Ferner besteht bei den gebräuchlichen Ziehverfahren stets die Gefahr, daß das beispielsweise aus Rohren bestehende/Material infolge der beim Ziehvorgang auftretenden hohen Ztigbeanspruchungen zerrissen wird, was eine erhebliche Störung des gesamten Betriebsablaufes und beträchtliche MaterJalverluste zur Folge hat. Um/ein solches Zerreißen zu vermeiden, muß der Verforniungsgrad bei abnehmender Wandstärke erheblich verringert werden, was wiederum eine Vergrößerung der Anzahl der Ziehvorgänge nach sich zieht.

Um diese sowohl bei Ziehbänken als auch bei Trommelziehmaochiiien auftretenden Nachteile wenigstens teilweise zu beheben, hat man bereits versucht, die Ziehmatrize in axialer Richtung des zu verfortsenien Materials um ein geringes Maß mit einer Frequenz von einigen Schwingungen pro Sekunde hin- und herschwingen zu lassen. Diese Maßnahme hat zwar eine gewisse Verminderung der außerordentlich großen Reibungswiderstände zwischen Ziehmatrize und dem zu bearbeitenden Material zur Folge, stellt jedoch keine befriedigende Lösung des Problems dar, aus einem dickwandigen Ausgangsmaterial unter Anwendung eines möglichst großen Verforrnungsgrades in einem Arbeitsgang ein möglichst dünnwandiges, für die Fertigbearbeitung geeignetes Vorraaterial (z.B. Vorziehmaterial) herzustellen. Man erreicht zwar durch die in axialer Richtung des zu verformenden Materials um ein geringes Maß hin- und herschwingende Matrize eine gewisse Verminderung der Reibungsarbeit beim Ziehen, jedoch ist der Reibungswiderstand zwischen der Materialoberfläche und der Oberfläche des Matrizenkalibers immer noch so groß, daß.eine erhebliche Zugkraft erforderlich ist, um das zu verformende Material durch die hin-und herschwingende Matrize hindurchzuziehen. Dies wiederum bedeutet, daß das zu verformende Material durch die aufzuwendende Zugkraft in starkem Maße beansprucht wird. Da der Materialquerschnitt jedoch nur eine bestimmte Zugspannung zuläßt, die nicht überschritten.werden darf ohne daß das bearbeitete Werkstück abreißt, andererseits aber immer noch ein verhältnismäßig großer Reibungswiderstand zwischen Matrize

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und Material vorhanden ist, kann mit dieser bekannten Verfahrensweise nur eine geringfügige Vergrößerung des Verformungsgrades erreicht werden, der im Höchstfälle bei etwa 45 bis 50 fo liegt. Infolgedessen ist auch bei dieser bekannten Arbeitsweise immer noch eine größere Anzahl von aufeinanderfolgenden Ziehvorgängen erforderlich, um das Ausgangsmaterial auf die Abmessungen des zur Fertigbearbeitung geeigneten Vormaterials bzw. Vorziehmaterials zu bringen, so daß die Nachteile der bisherigen Verfahren zur Herstellung von Vormaterial bzw. Vorziehmaterial nur unwesentlich verringert werden. Da man bei diesem bekannten Verfahren auch bei der Bearbeitung von'rohr- oder hülsenförmigem Material auf die Verwendung einesDornes bzw. einer Dornstange verzichtet, 1st die Innenwandung der auf diese.Weise hergestellten Rohre bzw. Hülsen relativ ungleichmäßig und unterliegt hinsichtlich der Form und der Abmessungen ihres lichten .Querschnittes erheblichen Schwankungen. Diese Unregelmäßigkeiten führen unter Umständen zu erheblichen Störungen bei der Fertigbearbeitung derartiger Rohre bzw. Hülsen und zu beträchtlichen Unregelmäßigkeiten hinsichtlich des Innenquerschnittes der fertig gezogenen Rohre bzw. Hülsen, die bei den heute üblichen Qualitätsanforderungen untragbar sind. Infolgedessen ist es mittels dieses bekannten Verfahrens nicht möglich, in einem Arbeitsgang ein rohr- oder hülsenförmiges Vorziehmaterial herzustellen, welches in einem xxxxxxxx nachfolgenden Ziehvorgang zum fertigen Rohr bzw. zur fertigen Hülse weiterverarbeitet wird. *

Um den relativ geringen Verformungsgrad dieses bekannten Verfahrens zu vergrößern, hat man weiter vorgeschlagen, mehrere - beispielsweise drei - Ziehmatrizen in axialer Richtung des zu bearbeitenden Materials hintereinander anzuordneil, wobei der Kaliberquerschnitt dieser Matrizen jeweils unrein beträchtliches Maß verringert ist. Ein anderer Vorschlag geht dahin, bei einer in ihrer Wandstärke dickeren Matrize die Querschiiittsverringerung durch entsprechend abgestufte Kaiiberquerschnitte zu erreichen. Diese Maßnahmen

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sind jedoch nicht geeignet, den Gesamtverformungsgrad über das angegebene Maß hinaus zu vergrößern, da sie keine Verringerung des erheblichen Reibungswiderstandes zwischen der Ziehmatrize und der Oberfläche des zu veribrmenden Materials ermöglichen. Dieser Reibungswiderstand nimmt trotz Anwendung derartiger Maßnahmen bei einer Vergrößerung ■ des Verformungsgrades in erheblichem Maße zu. Die Folge hiervon ist eine derart große, zum Ziehen erforderliche Zugkraft, daß hierdurch außerordentlich große Zugspannungen innerhalb des zu verformenden Materials entstehen, so daß dieses Material zerreißt, was nicht nur erhebliche Betriebsstörungen und Unterbrechungen, sondern auch einen hohen Ausschußanteil zur Folge hat.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von rohr-, hülsen- oder stangenförmigem Vormaterial für eine anschließende Fertigbearbeitung zu schaffen, das bzw. die unter Vermeidung der den bislang bekannten Verfahren und Vorrichtungen anhaftenden Nachteile einen wesentlich größeren Verformungsgrad des Ausgangsmaterials ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zu verformende Material unter weitgehender Vermeidung der Übertragung von Zug- und Druckkräften auf das ^weils vor bzw. hinter der Matrize befindliche Material durch die mit hoher Frequenz von etwa 10 bis 250 Hz und einer Amplitude von etwa 1 bis 2 mm schwingende, aus mindestens einem Rollensatz bestehende Matrize hindurchgeführt und hierbei verformt wird. Hierdurch wird zunächst erreicht, daß die bei den üblichen Ziehverfahren auftretende außerordentlich große Reitende Reibung zwischen der Oberfläche des zu verformenden Materials und der Wandung der Ziehmatrize vermieden wird. Infolge der Verwendung einer aus mindestens einem Rollensatz bestehenden, mit hoher Frequenz und kleiner Amplitude hin- und herschwingenden Matrize tritt zwischen der Matrize und der Oberfläche des zu bearbeitenden Materials nur eine relativ geringe rollende Reibung auf. Die Folge hiervon ist, daß das

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zu verformende Material nicht mehr wie bei den bislang be-. kannten Ziehverfahren mit großem Kraftaufwand durch die Matrize hindurchgezogen oder aber wie beim Erhardt-Verfahren durch die Ziehringe der Stoßbank h'indurchgedrückt werden muß. Infolgedessen ist bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren das zu verformende Material in axialer Richtung von den bei den bisherigen Verfahren auftretenden hohen Zug- und Druckkräften entlastet, so daß für die Zuführung des zu verformenden Materials und die Hindurchführung desselben durch die Schwingmatrize außerordentlich geringe Kräfte ausreichen, wie sie beispielsweise durch einen bei Walzwerkseinrichtungen üblichen angetriebenen Rollgang aufgebracht werden können. Infolge der weitgehenden Vermeidung der Übertragung von Zug- und Druckkräften auf das jeweils vor bzw. hinter der Schwingniatrize befindliche Material wird die Größe des Verformungsgrades nicht mehr dadurch eingeschränkt, daß der fertig verformte Materialquerschnitt nur eine bestimmte Zugbzw. Druckbeanspruchung aufnehmen kann. Daher xxxxxxx läßt sich mittels d'es erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ein wesentlich größerer Verformungsgrad als bei den bekannten Arbeitsweisen erreichen, der bei etwa' 80 bis 90 % liegt uhd damit/doppelt so hoch ist wie bei den bisher üblichen Ziehverfahren.

Der Umstand, daß bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren ein wesentlich größerer, etwa doppelt so hoher Verformungsgrad wie bei den herkömmlichen Ziehverfahren erreicht werden kann, ist jedoch nicht nur darauf zu-

an die

rückzuführen, daß / Stelle der gleitenden Reibung der üblichen Ziehverfahren bei dem Verfahren nach der Erfindung die wesentlich geringere rollende Reibung tritt. Der Grund hierfür besteht vielmehr vor allem auch darin, daß die Matrize während des Verformungsvorganges mit einer hohen Frequenz von etwa 10 bis 250 Hz (Doppelschwingungen je Sekunde) und einer Amplitude von etwa 1 bis 2 mm in axialer Richtung des zu verformenden Materials hin- und herschwingt. Hierdurch wird erreicht, daß der gesamte Verformungsvorgang in

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.eine Vielzahl von kleinen Verformungsschritten unterteilt wird, die sich in einer sehr raschen Folge aneinanderreihen. Entsprechend der in Abhängigkeit von dem Querschnitt und der Art des zu verformenden Materials gewählten Frequenz erfolgen 10 bis 250 , aus einer hin- und hergehenden Bewegung bestehenrde Verformungsschritte pro Sekunde, wobei das zu verformende Material jeweils nur auf einer geringen Länge von nur etwa 1 bis 2 mm bearbeitet wird. Dies bedeutet bei einer Vorschubgeschwindigkeit von maximal 2 m je Minute, daß die in sehr rascher Folge aufeinanderfolgenden Verformungsvorgänge sich in, axialer Richtung weitgehend überlagern und jede Stelle der Oberfläche des zu verformenden Materials beim Durchlauf durch die aus mindestens einem Rollensatz bestehende Matrize durch diese mehrfach überrollt und bearbeitet wird. Hieraus ergibt sich für jeden einzelnen Verformungsschritt nur ein sehr ge-, ringer Verformungsgrad, so daß die hierzu erforderlichen Kräfte verhältnismäßig gering sind. Dies gilt naturgemäß auch für die axialen Komponenten der zur Verformung erforderlichen Kräfte, so daß die in axialer Richtung des zu verformenden Materials auf dieses ausgeübten Zug- und Druckkräfte zu einem großen Teil allein durch die Massenträgheit des zu verformenden Materials aufgenommen werden. Die geringfügigen verbleibenden axialen Kräfte werden ohne weiteres von den Vorschubeinrichtungen aufgenommen, die im wesentlichen aus den üblichen angetriebenen Rollgängen bestehen. Da nennenswerte Zug- oder Druckkräfte, welche den Querschnitt des zu verformenden Materials in stärkerem Maße belasten, nicht übertragen zu werden brauchen, sind unerwünschte Verformungen oder gar ein Zerreißen des Materials vor oder hinter der Matrize ausgeschlossen.

Trotz des geringfügigen Verformungsgrades jedes einzelnen Verformungsschrittes ist der Gesamtverformungsgrad aufgrund der schnellen Folge der einzeln Verformungsschritte außerordentlich groß. Bei Vorversuchen ist festgestellt worden, daß sich mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren etwa folgende Verformungsgrade erreichen lassen:

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bei Stahl (legiert bzw. höchlegiert) 86 bis 92 % bei Kupfer 95 bis 96 %

bei Messing · 84 bis 92 $

bei Kupfer-Nickellegierungen etwa 80 $ bei Nickel ' , * ; 5 bis 30 $ .

Diese angeführten Beispiele zeigen, daß· das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren den bislang gebräuchlichen Ziehverfahren bei weitern überlegen ist. Diese Überlegenheit besteht jedoch nicht nur in wesentlich höheren erreichbaren Verforroungsgraden, sondern auch darin, daß zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung bei einer wesentlich höheren Durchsatzleistung nur ein relativ geringer Erergieaufwand benötigt wird. \ _:

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens liegt darin, daß es im kalten Zustand selbst die Bearbeitung solcher Werkstoffe erlaubt, die allgemein als gegen Kaltverformungen besonders empfindlich bekannt sind, wie z.B. hochlegierte Chrom-Vanadium-Stähle oder Chrom-Molybdän-Stähle, Außerdem lassen sich auch vergütete Stähle bzw. solche mit vergüteter Oberfläche einwandfrei bearbeiten. Dies liegt vor allem daran, daß bei der Verformung im Bereich der Schwingmatrize infolge der inneren Reibung des Materials eine verhältnismäßig große Wärmemenge entsteht, die wegen der schnellen 5olge der einzelnen Verformungsschritte nicht schnell genug durch Wärmeleitung oder Wärmesich strahlung abgeführt werden kann, so daß/auf diese Weise ein Wärmestau ergibt x. Die Folge hiervon ist, daß im Verfor~ mungsbereich des Materials eine so hohe Temperatur besteht, daß bereits während der Verformung eine gewisse Erholung der Kornstruktur erfolgt und auf diese Weise die nachteiligen Polgen einer Kaltverformung weitgehend vermieden werden. So ist es beispielsweise bei dem Verfahren nach der Erfindung möglich,Messing, das im kalten Zustand norinalerweise nur eine Verformung von etwa 6ö $ verträgt., bis zu einem Verformungsgrad von 92 ^ ohne Zwisohengltihen zu verformen. Auch

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bei vergüteten, legiertenind hochlegierten Stählen ist .eine ZwischenglÜhung vor bzw. nach der erfindungsgemäßen Bearbeitung nicht unbedingt erforderlich. Sollte es jedoch wegen der besonderen Beschaffenheit des Werkstoffes erforderlich sein, diesen in vorgewärmtem oder auch glühen-■ dem Zustand zu bearbeiten, so ist dies mittels des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ebenfalls durchaus möglich. Eine Warmverformung ist jedoch nur in besonderen Fällen erforderlich, und zwar hauptsächlich dann, wenn bei Werkstoffen, die gegen KaltVerformungen sehr empfindlich sind, große Verformungsgrade erzielt werden sollen. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren besitzt den Vorteil, daß bei einer solchen Warmverformung die angewendete Vorwärmtemperatur nur verhältnismäßig niedrig zu sein braucht, da der Wärmestau im Bereich der Matrize zu einer erheblichen weiterenTemperatursteigerung führt.

Selbstverständlich lassen sich mittels des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens auch normale Baustähle oder weiche, relativ leicht zu verformende metallische Werkstoffe bearbeiten, jedoch ist dieses Verfahren von besonderer Bedeutung für alle Werkstoffe, die sich durch Kaltverformung mit den herkömmlichen Verfahren nur schwer bearbeiten lassen. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß infolge des im Bereich der Matrize auftretenden Wärmestaus eine beträchtliche Energienienge eingespart wird, die bei anderen Verfahren erförderlich ist, um das zu bearbeitende Material auf die jeweilige learbeitungs- bzw. Walztemperatur zu bringen.

Ein besonderer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindurig besteht indessen darin, daß es eine weitgehend kontinuiorliehe Arbeitsweise ermöglicht. Infolgedessen kann eine nach dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren arbeitende Vor-

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richtung ohne weiteres einer ebenfalls kontinuierlich arbeitenden Stranggußanlage unmittelbar nachgeschaltet werden, wobei lediglich die Gießleistung der Stranggußanlage und die Eingangsleistung der Vorrichtung nach der Erfindung aufeinander abgestimmt werden müssen. Dies ist jedoch ohne weiteres möglich, da bei einer kontinuierlichen Stranggußanlage normalerweise mit Gießleistungen von maximal 1 bis 2 m gegossenen Stranges pro Minute gearbeitet wird und bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren die Vorschubgeschwindigkeit des bearbeiteten Materials maximal etwa 2 m/Minute beträgt. Infolgedessen ist es möglich, den noch vom GJeßen warmen Strang unmittelbar weiterzuverarbeiten, und zwar ohne daß eine Unterbrechung des Fertigungsablaufes sowie insbesondere eine Unterteilung des Stranges, eine Zwischenlagerung der einzelnen Abschnitte bzw. ein erneutes Erwärmen derselben notwendig ist. Wird eine größere Kapazität der Anlage gefordert, so verwendet man zweckmäßigerweise eine Mehrfachstranggußanlage, die gleichzeitig zwei oder mehr Gießstränge erzeugt, wobei dann die Möglichkeit besteht, dieser Mehrfachstranggußanlage mehrere kontinuierlich arbeitende Verformungseinrichtungen nach der Erfindung nachzuschalten. Die kontinuierliche Arbeitsweise des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ermöglicht ferner eine weitgehende Automatisierbarkeit desselben, was erhebliche Einsparungen an Personalkosten ermöglicht» Schließlich eignet sich das Verfahren nach der Erfindung auch in besonderem Maße für die Verarbeitung von Stranggußmaterial, dessen Bearbeitung wegen seines besonderen Gußgefüges bzw, seiner be sonderen Körnstruktur bei den herkömmlichen Ziehverfahren - aber auch beiin Pilgerschrittverfahren - erhebliche Schwierigkeiten bereitet, *

Die bei dem Verfahren nach der Erfindung angewendete Anzahl der Schwingungen pro Sekunde richtet sieh vor allem nach der Art des zu yerformenden Werkstoffes, wobei die Anzahl der Schwingungen etwa proportional zu dem Verformungs-

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widerstand ansteigt, während die Große der Amplitude umgekehrt proportional zum Verformungswiderstand abnimmt. Der Grund hierfür besteht vor allem darin, daß man bei Werkstoffen mit hohem Verformungswiderständ bestrebt ist, die im Bereich der Matrize auftretende Stauwärme möglichst /hoch zu halten, da durch sie der Verformungswiderständ des Materials in er- · heblichem Mäße verringert wird. Die Stauwärm-e im Bereich der Matrize ist jedoch um so größer» je größer die Frequenz der hin- und herschwingenden Matrize ist. Bei einer hohen Schwingungszahl ist außerdem die mechanische Beanspruchung der Matrize wesentlich geringer als bei einer geringeren Frequenz, da sich die Verformungsarbeit bei gleichbleibender Vorschubgeschwindigkeit und gleichbleibendem Verformungsgrad auf eine größere Anzahl von einzelnen Verformungsschritten verteilt,

daß

so/die bei jedem Verformungsschritt aufzuwendende Verformungskraft nur relativ gering ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird bei der Herstellung von rohr- oder hülsenförmigem Vormaterial das Ausgangsmaterial über einen mindestens in axialer Richtung feststehenden Dorn bzw. eine mindestens in dieser Richtung feststehende Dornstange durch dieMatrize hindurchgeführt. Auf diese Weise erzielt man eine gleichmäßige Form sowie gleichmäßige Abmessungen des Hohr- bzw. Hülseninnern und erhält eine glatte und ebene Oberfläche der Innenwandung. Der Innendurchmesser des Ausgangsmaterials bleibt hierbei im wesentlichen gleich und wird im Höchstfalle um etwa 10 % verringert. Hauptziel des Verfahrens nach der Erfindung ist somit eine möglichst weitgehende Reduzierung der Wandstärke bei im wesentlichen gleichbleibendem Innenquerschnitt. Bei der Herstellung von rohr- oder hülsenförmigem Vormaterial für eine anschließende Fertigbearbeitung läßt sich je nach Art des zu verformenden Materials die Wandstärke bis auf etwa 0,5 nwn reduzieren, wobei jedoch selbstverständlich auch wesentlich größere Wandstärken hergestellt werden können. Die untere Grenze- für den lichten Querschnitt bzw. den Innendurchmesser von riäch dorn erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren

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hergestelltem rohr- oder hülsenf örmigem. Vormaterial wird . durch die erforderlichen Querschnittsabmessungen der Dornstange bestimmt. Die Kontinuität des. Verfahrens wird durch den Einsatz der Dornstange nicht beeinträchtigt. Das rohrförmige, kontinuierlich anlaufende Ausgangsmaterial wird lediglich, entsprechend dem gewünschten Einzelstüekgewicht, unterteilt und in an sich bekannter Weise ohne Unterbrechung des Reduziervorganges in der erfindungsgemäßen Vorrichtung über die Dornstange nachgeschoben. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die Dornstange über eine vordere und hintere Halterung verfügt, deren Abstand so gewählt wird., daß er der Länge des Ausgangsmaterials mit maximalem Stückgewicht entspricht. Bei geöffneter hinterer und geschlossener, vorderer Halterung der Dornstange wird das Material aufgeschoben, dann die hintere Halterung geschlossen und das neue Material bei geöffneter vorderer Halterung dem in Bearbeitung befindlichen nachgeschoben.

Besondere Bedeutung hat das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren für solche Hohre und Hülsen, die vor der Verformung einen Innendurchmesser von etwa 20 bis 100 mm aufweisen und deren Eingangswandstärke sich auf etwa 3> bis IQ mm beläuft. Das Verfahren nach der Erfindung ist jedoch keineswegs auf Rohre und Hülsen der vorgenannten Abmessungen beschränkt, sondern läßt sich grundsätzlich auch bei solchen Werkstücken anwenden, deren Abmessungen die angegebenen Werte sowohl nach unten als auch nach oben um ein wesentliches Maß überschreiten sowie auch bei stangenförmigem Material,

Jeder Rollensatz der Matrize kann eine parallel zur Längsachse des zu verformenden Materials gerichtete Sehwingbewegung ausführen. Es ist jedoch auch möglich, daß jede Rolle eines jeden Rollensatzes der Matrize eine etwa parallel zur Längsachse des zu verformenden Materials gerichtete, nach Art eines Pendels auf einer kreisförmigen Bahn schwingende Bewegung ausführt. Diese Pendelbewegung ist hierbei vorzugsweise

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so ausgebildet, daß die in Längsrichtung des Materials ver-. laufenden Mantellinien im Bereich des von einer jeden Rolle . bearbeiteten Umfangsabschnittes tangential zu der kreisförmigen Bahn der Rolle verlaufen. Durch eine derartige pendelartige Schwingbewegung läßt sich ein besonders hoher Verformungsgrad erreichen. Sie eignet sich ferner in besonderem Maße für besonders schwer verformbare Werkstoffe, wie z.B. Titan.

Es empfiehlt sich, wenn bei dieser pendelartigen Schwingbewegung der Rollen sämtliche Rollen der Matrize eine gleichgerichtete und synchronverlaufende pendelartige Schwingbewegung ausführen. Der Krümmungsradius der pendelartigen Schwingbewegung wird hierbei zweckmäßig gegenüber dem Durchmesser der Rollen um ein Vielfaches größer bemessen. Hierdurch

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ergibt sich eine sehr geringe Krümmung der pendelartigen Schwingbewegung, die sich von einer geradlinigen Bewegung nur wenig unterscheidet. Dies hat den Vorteil, daß das zu verformende Material auf einem relativ großen Längenabschnitt von jeder Rolle der Matrize bearbeitet wird, so daß sich die einzelnen Verformungsschritte weitgehend überlappen.

. Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens besitzt eine im wesentlichen in axialer Richtung des zu verformenden Materials um ein geringes Maß hin-und herschwingende Matrize und kennzeichnet sich dadurch, daß die M„atrize aus mindestens zwei, vorzugsweise jedoch drei oder mehr, etwa den gesamten äußeren Umfang des zu verformenden Materials umschließenden, nicht angetriebenen Rollen gebildet ist, welche eine Schwingbewegung mit hoher Frequenz von etwa 10 bis 250 Hz und einer Amplitude von etwa 1 bis 2 mm ausführen. Infolge der Verwendung von nicht angetriebenen Rollen wird eine gleitende Reibung zwischen dem zu verformenden Material und der aus Rollen bestehenden Matrize völlig, vermieden. Somit werden alle eingangs erwähnten Nachteile behoben, die bei den bisher gebräuchlichen Ziehverfahren durch die gleitende Reibung zwischen der Ziehmatrize und dem zu verformenden Werkstoff bedingt sind, wie beispielsweise der hohe Reibungswiderstand, der einen großen Energieaufwand für das Hindurchziehen ,des zu verformenden Materials durch die Matrize erforderlich macht und ein Abreißen des zu verformenden Materials nach sich ziehen kann sowie auch eine Kaltverschweißung, die eine weitgehende Zerstörung der Matrize und des zu verformenden Werkstoffes bewirken kann. Dadurch, daß die Rollen etwa den gesamten, äußeren Umfang des zu verformenden Materials umschließen, können an der äußeren Oberfläche des zu verformenden Materials keine in Längsrichtung verlaufenden Wülste auftreten, sondern man eaeioht eine völlig glatte äußere Oberfläche des zu verformenden Materials.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Durchmesser der untereinander gleich ausge-

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bildeten Rollen so bemessen, daß ihr Angriffswinkel höchstens gleich, vorzugsweise jedoch kleiner als der Reibungswinkel zwischen Rolle und zu 'verformendem Material bemessen ist. Bei einer solchen Ausbildung der-Rollen sind die auch bei anderen Walzverfahren erforderlichen Greifbedingungen erfüllt. Ist dies der Fall, so entsteht zwischen der Oberfläche der Rollen und des zu verformenden Materials keinerlei Schlupf, so daß jegliche gleitende Reibung zwischen Materialoberfläche und Rollenoberflache vermieden wird. Zweckmäßigerweise sind dabei -die Rollen auf etwa tangential zur Querschnittsfläche des zu verformenden Materials angeordneten Drehachsen frei drehbar gelagert. Hierdurch erleichtert man den Vorschub des Materials und vermeidet ein Rotieren desselben um seine Längsachse. Ein solches Rotieren ist bei der Vorrichtung nach der Erfindung nicht erforderlich und insbesondere dann, wenn diese einer Stranggußanlage unmittelbar nachgeschaltet ist, nicht erwünscht.

Es empfiehlt sich weiter, die Rollen einzeln und/ oder gemeinsam in radialer Richtung nachstellbar zu lagern. Diese Maßnahme ermöglicht jederzeit eine Peinkorrektur des Kaliberquerschnittes, um geringfügige Maßabweichungen zu korrigieren. Außerdem kann auf diese Weise der natürliche Verschleiß ausgeglichen werden, dem die Rollen nach längerer Betriebsdauer unterliegen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, unrund gewordene Rollen durch Nachschleifen wieder gebrauchsfähig zu machen, was wegen der dabei erfolgenden Verringerung der Rollendurchmesser jedoch nur dann sinnvoll ist, wenn die Vorrichtung ein Nachstellen der Rollen in radialer Richtung erlaubt.

Es hat siqh weiter als vorteilhaft erwiesen, daß mindestens auf der Einlauf-, vorzugsweise aber auch auf der Auslaufseite der Matrize jeweils mindestens ein, vorzugsweise jedoch zwei oder mehr Paare von angetriebenen Führungsrollen vorgesehen sind. Die Aufgabe dieser Pührungsrollen liegt vor allem darin, daß sie das Material beim Einlaufen in die Ma- ■

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trize genau mittig in die Kaliberöffnung hineinführen. Außerdem unterstützen sie die Vorschubwirkung des üblicherweise vorhandenen, angetriebenen Rollganges., wobei die hierfür aufzubringenden Kräfte so.gering sind, daß sie das zu verformende Material im Gegensatz zu den bekannten Ziehverfahren kaum beanspruchen. Auf der Auslaufselte der Vorrichtung kann bei ausreichend geringem Materialquerschnitt ein Haspel vorgesehen werden, auf den das fertige Vorziehmaterial zu Bunden aufgewickelt wird. In dieser Form ist das Vorziehmaterial ziehfertig für die Fertigbearbeitung auf einer Trommelziehmaschine. Andererseits ist es jedoch durchaus möglich, das Vorziehmaterial in solche Längen abzuteilen, die für eine Weiterverarbeitung auf einer -Ziehbank geeignet sind. In solchen Fällen kann auf einen Haspel verzichtet werden, an dessen Stelle man die bei Walzwerkseinrichtungen üblichen Rollgänge benutzt. Hierbei ist es ferner zweckmäßig, /auf der Auslaufseite der Matrize angetriebene Führungsrollen vorzusehen, damit die Endabschnitte des Materials auch dann weit genug aus der Matrize herausgezogen werden, wenn die auf der Einlaufseite angeordneten Führüngsrollen bereits leerlaufen und kein neues Material nachfolgt.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung sind sämtliche Rollen der Matrize in einer gemeinsamen,, senkrecht zur Längsrichtung des zu verförmenden -Materials verlaufenden Ebene angeordnet. Stattdessen ist es jedoch auch möglich, die Rollen der Matrize in mindestens zwei Rollensätze zu unterteilen, die in Längsrichtung des zu verformenden Materials hintereinander in senkrecht dazu verlaufenden: Ebenen angeordnet sind. Bei dieser Ausbildung der Vorrichtung .besteht die Möglichkeit, besonders hohe Verformungsgrade zu erreichen, 'die. vor allem dadurch bedingt sind, daß die bei jeder Schwingung erzielte Gesamtverformung nochmals in. mindestens, zwei Verformüngsschriti^iäuriterteiltfiwärd. Bei glf^iiehbleibendem Verfprmüngsgräd wird infolgedessen jeder Rollensatz in wesentlich geringerem Maße'beansprucht als bei Anordnung nur eines Rollensatzes. Die Folge hiervon ist eine

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wesentliche Verringerung des natürlichen Verschleißes, aber auch des notwendigen Energieaufwandes. Es empfiehlt sich," die in senkrecht zur Längsrichtung des zu verformenden Materials verlaufenden Ebenen angeordneten Drehachsen der Rollen in den hintereinander angeordneten Rollensätzen gegeneinander winkelförmig versetzt anzuordnen. Man erreicht dadurch, daß eventuelle, in Längsrichtung verlaufende Wulste auf der Oberfläche des zu verformenden Materials von dem nachfolgenden Rollensatz wieder geglättet werden, so daß ein . Vorzieh- oder Vormaterial hergestellt wird, das trotz des konstruktionsbedingten, wenn auch nur, geringfügigen Zwischenraumes zwischen den einzelnen Rollen eines Rollensatzes eine einwandfrei glatte äußere Oberfläche besitzt.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Kaliberquerschnitt der Rollen lediglich in dem in Durchlauf richtung des zu verformenden Materials gesehen letzten Rollensatz dem gewünschten Querschnitt des Vormaterials entspricht, während die Rollen des oder der davor angeordneten Rollensätze eine um ein geringes Maß abgeflachte Kaliberform besitzen. Diese abgeflachte Kaliberform bewirkt, daß beim Einlaufen des zu verformenden Materials 'in dem nachfolgenden Rollensatz der vordere Endabschnitt in diesem Rollensatz wesentlich besser gefaßt wird als dies sonst der Fall ist.

Bei der Herstellung von rohr-oder hülsenformigem Material empfiehlt es sich, der Matrize einen mindestens in axialer Richtung feststehenden Dorn bzw. eine mindestens in dieser Richtung feststehende Dornstange zuzuordnen, welcher bzw. welche um ein geringes Maß durch den Kaliberquerschnitt hindurch zur Auslaufseite hin vorragt. Das zu verformende Material wird dabei durch die in radialer Richtung auftretenden Verformungskräfte zwischen der Rolle und der Oberfläche des Domes bzw. der Dornstange derart zusammengepreßt, daß die im mittleren Bereich der Wandung des Rohres oder der Hülse befindlichen Materialteilchen zur Auslauf-

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seite hin durch den Kaliberquerschnitt' hindurchfließen, Da der Dorn bzw. die Dornstange durch den Kaliberquerschnitt hindurch zur Auslaufseite hin vorragt, können sich diese bei der Verformung fließenden Materialteilchen nicht weiter nach innen bewegen als dies der Dorn bzw. die Dornstange zuläßt, so daS ein gleichbleibender innendurchmesser und eine glatte Innenwandung gewährleistet sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Rollen in einem parallel zur Längsachse des zu verformenden Materials hin- und herschwingenden Matrizengehäuse um im wesentlichen fest angeordnete Drehashsen frei drehbar gelagert. Das Matrizengehäuse ist dabei zweekmäßigerweise parallel zur Längsachse des zu verformenden Materials axial verschieblich geführt. Dies hat den Vorteil, daß radiale Bewegungen auf diese Weise ausgeschlossen werden, so daß Unregelmäßigkeiten in den Abmessungen und der Form des zu verformenden Materials vermieden werden. Außerdem ist eine zuverlässige Führung des Matrizengehäuses, die keinerlei radiale Bewegungen desselben zuläßt/ ausschlaggebend dafür, daß das zu verformende Material die Vorrichtung in axialer Richtung gerade gerichtet verläßt.

Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung derjenigen Ausführungsformen des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens, bei der jede Rolle eines jeden Rollensatzes eier Matrize eine etwa parallel zur Längsachse des zu verformenden Materials gerichtete, pendelartige Schwingbewegung ausführt, kennzeichnet sich dadurch, daß jede Rolle der Matrize an einem gesonderten, etwa parallel zur Längsachse des zu verformenden Materials pendelartig schwingenden Führungsarm frei drehbar gelagert ist. Hierbei· empfiehlt es sich, jeden Führungsarm um eine parallel zur Tangente an den Außenumfang des zu verformenden Materials verlaufende feststehende Drehachse pendelartig schwenkbar zu lagern. Auch hierbei ist es zweckmäßig-, die Führungsarme in einer parallel zur Längsrichtung des zu verformenden Materials verlaufenden Führung anzuordnen, damit

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Unregelmäßigkeiten hinsichtlich der Form und der Abmessungen des Vormaterials vermieden werden.

Es empfiehlt sich, samt Hohe Führungsarme antriebsseitig derart miteinander zu kuppeln, daß sie eine gleichgerichtete und synchronverlaufende, pendelartige Schwingbewegung ausführen. Im allgemeinen genügt es bei einer derartigen Ausbildung der Matrize, wenn die feststehenden Drehachsen der ' Führungsarme in einer gemeinsamen, senkrecht zur Durchlaufrichtung des zu verformenden Materials verlaufenden Ebene angeordnet sind. Es ist jedoch auch denkbar, die feststehenden Drehachsen der Führungsarme in zwei oder mehr, senkrecht zur ,Durchlaufrichtung des zu verformenden Materials verlaufenden, hintereinander liegenden Ebenen anzuordnen. Hierdurch wird es auch bei der Verwendung von pendelartig schwingenden Führungsarmen möglich, zwei oder mehr in Längsrichtung des zu verformenden Materials hintereinander angeordnete Rollensätze zu verwenden und auf dies'e Weise den bei jeder Schwingbewegung auftretenden Verformungsvorgang· in zwei oder mehr Schritte zu unterteilen.

Die mit hoher Frequenz hin-und herschwingende Bewegung der Matrize kann auf verschiedene Weise erzeugt werden. So ist es beispielsweise möglich, die Schwingbewegung des Matrizengehäuses bzw. der EHihrungsarme durch wechselseitig erregte Elektromagnete zu erzeugen. Außerdem kann der Antrieb durch umlaufende Exzenterwellen oder mittels eines Kurbeltriebes bewerkstelligt werden. Schließlich ist es denkbar, die.Schwingbewegungen des Matrizengehäuses bzw. der Führungs- £=arme durch umlaufende Unwuchterreger zu erzeugen.

In weiterer Ausgestaltung" der Erfindung sind mindestens auf einer, vorzugsweise jedoch auf beiden Seiten des Matrizehgehäuses bzw. der Führungsarme schwingungsdämpfende > Federe lemente^ angeordnet. Derartige Federelemente sind vor allem bei einem Antrieb durch wechselseitig erregte Elektromagnet e erforderlich, um zu vermeiden, daß der hin und her-

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schwingende Anker die beiden Magnete berührt und hierdurch beschädigt. Bei einem Antrieb durch umlaufende Exzenterwellen werden derartige schwingungsdämpfende Federelemente nur auf einer Seite des Matrizengehäuses bzw. der Führungsarme benötigt, damit diese stets an den umlaufenden Exzenterwellen anliegen und die Gleichmäßigkeit der Schwingbewegung des Matrizengehäuses bzw. der Führungsarme gewahrleistet ist. Während bei einem Kurbeltrieb derartige schwingungsdämpfende Federelemente im allgemeinen nicht erforderlich sind/ werden diese jedoch bei einem Antrieb durch Unwuchterreger auf beiden Seiten des Matrizengehäuses bzw. der Führungsarme benötigt.

In der Zeichnung ist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 ■

und 2 einen Längs- und Querschnitt durch, eine

mit einem Rollensatz arbeitende, von Elektromagneten angetriebene Verformungsvorrichtung; . . " ' .

Fig. 2

und 4 einen Längs- und Querschnitt durch eine mit

zwei Rollensätzen arbeitende, von Exzenter-■weIlen angetriebene Verformungsvorrichtung;

Fig. 5 ^;

und 6 einen Längs- und Querschnitt durch eine mit

,w zwei Rollensätzen arbeitende, von einem

Kurbeltrieb angetriebene Verformungsvor-'..-■-richtung;

Fig. 7 den in Durchlaufrichtung ersten Rollensatz

mit abgeflachter Kaliberfornv, im Querschnitt;

Fig. 8

und" 9 einen Längsschnitt bzw. eine Vorderansicht ^T

" ' einer mit schwingenden Führungsarmen von einem Kurbeltrieb angetriebenen Verformüngs-^: . vorrichtung.

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IS

^ der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist mit .1 das Ausgangsmaterial bezeichnet, das die Form eines Rohres von kreisrundem Querschnitt besitzt. Das Ausgangs-•material 1 ist auf eine Dornstange 2 aufgeschoben, die an ihrem vorderen Endabschnitt mit einem Dorn j5 versehen ist, -der im wesentlichen dem Innendurchmesser des Ausgangsmaterials !■■entspr.iGh.t-. Das Ausgangsmaterial 1 ist von zwei Paaren von Führungsrollen 4 in seiner Längsrichtung geführt, die auf der mit .E bezeichneten Einlaufseite der Vorrichtung angeordnet sind.

Die Vorrichtung selber besitzt im wesentlichen zwei rahmenartige Ständer 5, die im Abstand voneinander in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Die beiden Ständer 3 sind durch vier Führungshdme 6 miteinander verbunden, .auf denen in Längsrichtung des zu verformenden Materials ein Matrizengehäuse 7 langsverschieblich und gleitend geführt ist. Die das Auagangsmaterial 1 verformende Matrize besteht bei der Ausführungsform nach Fig. i und 2 aus einem einzigen Rollensatz 8, der wiederum aiu viel' Einzelrollen 9 besteht.-Die einzelnen Rollen 9 umschließen etwa den gesamten äußeren Umfang des zu verformenden Materials 1 und sind auf etwa tangential zur Querschnittsfläche des zu verformenden Materials 1 angeordnete Drehachsen 10 frei drehbar gelagert. Die Drehachsen 10 der Rollen 9 sind in^iner gemeinsamen, senkrecht zur Längsrichtung des zu verformenden Materials 1 verlaufenden Ebene angeordnet und - was in der Zeichnung nicht dargestellt ist - einzeln und/oder gemeinsam in radialer Richtung nachstellbar. Die Dornstange 2 und der am vorderen Endabschnitt derselben befestigte Dorn j5 werden in axialer Richtung durch ein nicht dargestelltes Widerlager gehalten, das eine axiale Verschiebung der Dornstange 2 bzw. des Domes 3nicht zuläßt. Der vordere Längenabschnitt des Dornes 3 ragt um ein geringes Maß durch den Kaliberquerschnitt hindurch zu der mit A bezeichneten Auslaufseite der Verformungsyorrichtung.

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tv

Das Matrizengehäuse 7 besitzt an seinem äußeren Umfang 2 flansohartlge Ansätze 11, die als Schwinganker für jeweils zwei wechselseitig erregbare Elektromagnete 12 dienen. Die durch die Elektromagnet^ 12 erzeugte hin- und hergehende Schwingbeviegung des Matrizengehäuses ¹J und des darin in axialer Richtung unverschiebbar gelagerten Rollensatzes 8 wird durch Federelemente Ip gedämpft, die die FUhrungsholme 6 umschließen und beiderseits des Matrizengehäuses 7 ζ v/i sehen diesem und den Ständern 5 angeordnet sind.-Mit. Hilfe von in der Zeichnung nicht dargestellten Verstellmitteln läßt sich die Vorspannung der Federelemente Vj verändern und damit die Amplitude der Schwingtewegung regulieren.

Die in Fig. ~j> und 4 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung besitzt im wesentlichen die gleiche Ausbildung wie die Ausführungsform nach Fig. 1 und 2. Sie unterscheidet sich vor allem dadurch, daß anstelle eines einzigen Rollensatzes 8 zwei Rollensätze 8a und 8b vorhanden sind, die in Längsrichtung des xxxxxxxxxxxxxxx rohrförmigen zu verformenden Materials 1 hintereinander in senkrecht dazu verlaufenden Ebenen angeordnet sind. Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 bestehen die beiden Rollensätze 8a und 8b jeweils nur aus drei Rollen. Die Drehachsen 10 der Rollen 9 sind auch hierbei in tangentialer Richtung zur Querschnittsfläche des zu verformenden Materials l.angeordnet und bilden untereinander einen Winkel von jeweils 120 Die in zwei zueinander parallelen Ebenen hintereinander angeordneten Rollensätze 8a und 8b sind darüber hinaus gegeneinander winkelförmig versetzt, und zwar um einen Winkel von 60°. Außerdem ist der Dorn 5 der Dornstange 2 bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung in seinem Durchmesser zweifach abgestuft ausgebildet, was je nach Art des zu verformenden Materials und dem Verformungsgrad, mehr oder weniger stark ausgeprägt sein muß. Als Antrieb für das Matrizengehäuse 7 dienen zwei umlaufende Exzenterwellen 14, die das Matrizengehäuse 7 gegen die Rückstellkraft der Federelemente I^ in

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schwingende Bewegung versetzen. Die Federelemente I3 sind bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung nur auf einer Seite zwischen dem ."Matrizengehäuse ¹J und den rahmenartigen Ständern 5 angeordnet. Außerdem sind in BUg. > auf der Auslaufseite A zwei Paare von Führungsrollen Aa vorgesehen.

Auch die in Fig. -j und 6 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist im Prinzip in der gleichen Weise ausgebildet wie die Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 4. Die Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 unterscheidet sich von ihnen im wesentlichen dadurch, daß das Matrizengehäuse von einem Krbeltrieb I5 in eine hin- und herschwingende Bewegung versetzt wird, wobei der Kurbeltrieb an einem Gelenk 16 angreift, das an zwei flanschartigen Ansätzen I7 des Matrizengehäuses 7 angeordnet ist. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, den mit 18 bezeichneten Kreuzkopf des Kurbeltriebes 15 fortzulassen und die Schubstange des Kurbeltriebes 1-5 direkt im Gelenk 16 angreifen zu lassen. Gegenüber den Fig. 1 bis 4 unterscheidet ^sich die in Fig. 5 und 6 dargestellte Ausführüngsform ferner noch dadurch, daß es sich bei dem zu verformenden Material 1 um Stangenmaterial handelt, so daß die Dornstange 2 bzw. der Dorn 3 wegfallen.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Querschnitt durch den - in Durchlaufrlchtung des zu verformenden Materials 1 gesehen - ersten Rollensatz/lst zu erkennen, daß ,die Kaliberform dieses Rollensatzes unrein geringes Maß abgeflacht ist. Demgegenüber ist aus Fig. 6 ersichtlich, daß der Kaliberquerschnitt des - In Durchlaufrichtung des zu verformenden Materials gesehen - letzten, Rollensatzes 8b dem gewünschten Querschnitt des Vormaterials entspricht und kreisrund ausge'-bildet ist. ; ; '

^: Die Anzahl der einzelnen Rollen 9 eines ,Jeden Röllensatzes'kann in Abhängigkeit von dem angestrebten Verformungs-· gradünd dern'zu verformenden Material unterschiedlich sein.' "'-So ist beispielsweise in Fig. 2 ein mit vier Rollen be-

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stückter Roll-ensatz zu erkennen, während die beiden Rollensätze 8a und 8b der B¹Ig. J und 4 jeweils drei einzelne Rollenaufweisen. In Fig. 5 und 6 besitzen die beiden Rollensätze 8a und 8b nur jeweils zwei Rollen 9·

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 und 9 ist jede Rolle 9 der Matrize an einem gesonderter etwa parallel zur 'Längsrichtung des zu verformenden Materials 1 pendelartig schwingenden Führungsarm 19 gelagert. Jeder Führungsarm schwingt um eine parallel zur Tangente an den Außenumfang des zu verformenden Materials 1 verlaufende, feststehende Drehachse 20, an welcher er pendelartig schwenkbar gelagert ist. Wie insbesondere in Fig. 9 zu erkennen ist, besteht die gesamte Matrize aus vier einzelnen Führungsarmen 19* die in einer gemeinsamen, quer zur Längsrichtung des zu verformenden Materials verlaufenden Ebene angeordnet sind. Angetrieben werden die Führungsarme 19 durch einen Kurbeltrieb 15* der an einem Gelenk 21 der Führungsarme I9.angreift. Wie in Fig.

zu erkennen, handelt es sich bei dem zu verformenden Material

-■■■■"■■."■"■■ wieder 1 bei diesem Ausführungsbeispiel/um ein Rohr, so daß auch hierbei eine Dornstange 2 und ein darauf befestigter Dorn 3 vorhanden ist. Der mit strichpunktierten Linien dargestellte Schwingurigsausschlag der Führungsarme I9 ist zur besseren Verdeutlichung stark übertrieben dargestellt. In Wirklichkeit beträgt auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Schwingungsamplitude nur etwa 1 bis 2 mm. Demgegenüber xxxxxxxxxx entspricht das gezeichnete Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Rollen 9 und der Länge des Fülruigsärmes I9 in etwa den tatsächlichen Verhältnissen, da der Krümmungsradius der pendelartigen; Schwingbewegung, welcher der Länge des Führungsarmes 19 entspricht, gegenüber dem Durchmesser der Rollen 9 ^uw Vielfaches größer bemessen ist. -

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Claims (1)

1. PATENTANWÄLTE

   DR.-ING. W. STUHLMANN - DIPL-ING. R. WILLERT

   DR.-ING. P. H. OIDTMANN 1527858

   9$ ÖQf 463 BOCH UM. 22. ^. I960

   • Postschließfach 24 5O

   Fernruf 86531 und 64314 Bergstraße 159 ' Telegr.: Stuhlmannpatent

   R. & G. Schmöle
   Metal lwerke, Menden

   Patentansprüche:

   1. Verfahren zum Herstellen von aus Metall bestehendem, rohr-, hülsen- oder stangenförmigem Material, insbesondere Vormaterial, für eine anschließende Fertigbearbeitung (z.B. Vorziehmaterial), bei welchem das Ausgangsmäterial im vorzugsweise kalten Zustand durch eine im wesentlichen in axialer Richtung des zu verformenden Materials um ein geringes Maß hin- und herschwingende Matrize hindurchgeführt und dabei entsprechend der Ausbildung des Matrizenkalibers insbesondere in seinen Außenabmessungen reduziert wird, d a d u r c h ge k e η η ζ e i c h η e t , daß das zu ver-formende Material (1) unter weitgehender Vermeidung der Übertragung von Zug- und Druckkräften auf das jeweils vor bzw. hinter der Matrize befind-liehe Material (1) durch die mit hoher Frequenz von etwa 10 bis 250 Hz und einer Amplitude von etwa 1 bis 2 mm schwingende, aus mindestens einem Rollensatz (8) bestehenden Matrize hindurchgeführt und hierbei verformt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch !,dadurch g e k e η η ζ e lehn e t , daß bei der Herstellung von rohr- oder hülsenförmigem Vormaterial (1) das Ausgangsmaterial über einen mindestens in axialer Richtung feststehenden Dorn (3) bzw. eine mindestens in dieser Richtung feststehende Dornstange (2) durch die Matrize hindurchgeführt wird.

   ■>. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k en η ζ e i c h η e t , daß ^äer Rollensatz (z.B. 8)

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   der Matrize eine parallel zur Längsachse des zu verformenden Materials (1) gerichtete Schwingbewegung ausführt.

   4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gek en η zeich net , daß jede Rolle (9) eines jeden Rollensatzes (z.B. 8) der Matrize eine etwa parallel zur Längsachse des zu verformenden Materials (l) gerichtete, nach Art eines Pendels auf einer kreisförmigen Bahn schwingende Bewegung ausführt.

   5. Verfahren nach Anspruch 4/ gekenn-

   z eic hn e t d ur c h eine derartige pendelartige Schwingbewegung der Rollen (9), daß die in Längsrichtung des Materials (1) verlaufenden Mantellinien im Bereich des von einer jeden Bolle (9) bearbeiteten Umfangsabschnittes tangential zu der kreisförmigen Bahn der Rolle (9) verlaufen.

   6. Verfahren nach Anspruch 4 oder >, d a du rc h g e k e η η ζ e i c h η e t , daß sämtliche Rollen (9) der Matrize eine gleichgerichtete und synchronverlaufende, pendelartige Schwingbewegung ausführen.

   J. Verfahren nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, da d u r c h g e k e η η ζ eich η et, daß der Krümmungsradius der pendelartigen Schwingbewegung gegenüber dem Durchmesser der Rollen (9) um ein Vielfaches größer bemessen wird.

   8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit einer im wesentlichen in axialer Richtung des zu verformenden Materials um ein geringes Maß hin- und herschwingenden Matrize, d ad u rc h g e k e η η ζ e ic h η e t , daß die Matrize aus mindestens zwei, vorzugsweise jedoch drei oder mehr, etwa den gesamten äußeren Umfang des zu verformenden Materials (1) umschließenden, nicht angetriebenen JRoIlen (9) gebildet ist, welche eine Schwingbewegung mit hoher Frequenz von etwa 10 bis 250 Hz und einer Amplitude von etwa 1 bis 2 mm ausführen.

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   9. Vorrichtung .nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e η η ζ ei c h net \, daß der Durchmesser der untereinander gleich ausgebildeten Rollen (9) so bemessen ist, daß ihr Angriffsw-inkel höchstens gleich, vorzugsweise jedoch kleiner als der Reibungswinkel zwischen Rolle (9) und zu verformendem Material (1) bemessen ist.

   IQ. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9> dad u rch ge k e η η ζ e ic h net, daß die Rollen (9) auf etwa tangential zur Querschnittsfläche des zu verformenden Materials (1) angeordnete Drehachsen (10) frei drehbar gelagert sind. ',.'■■

   11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, d a d u r c h ge k e η η ζ e i c h η e t , daß die Rollen (9) einzeln und/oder gemeinsam in radialer Richtung nachstellbar gelagert sind.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, da durch g e k e η η ζ e i c h η e t ,daß mindestens auf der Einlauf- (E), vorzugsweise auch auf der Auslaufselte (A) der Matrize jeweils mindestens ein, vorzugsweise jdoch zwei oder mehr Paare von angetriebenen Führungsrollen (¹I-, 4a) vorgesehen sind.

   .-- - 15., Vorrichtung nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, d- ad u r c h g e k en η ζ ei c h net, daß sämtliche Rollen (9) der Matrize in einer gemeinsamen, senkrecht zur Längsrichtung des zu verformenden Materials (1) verlaufenden Ebene angeordnet sind.

   14·. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder einem der Ansprüche 9 bis 12, da durch g e k e η η ζ e ic h η e t , daß die Rollen (9) der Matrize in mindestens zwei Roilensätze (8a, 8b) unterteilt sind, die in Längsrichtung des zu verformenden Materials (1) hintereinander in senkrecht dazu verlaufenden Ebenen angeordnet sind. ·

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   15. Vorrichtung nach Anspruch 14, d a d ur c h g e k enηζ e i c h η e t , daß dieDrehachsen (10) der Rollen (9) in den hintereinander angeordneten Röll-ensätzen (8a, 8b) gegeneinander winkelförmig versetzt angeordnet sind.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder I5, da-· durch g ek e η η ζ e i c h η et , daß der Kaliberquerschnitt der Rollen (9) lediglich in dem - in Durchlaufrichtung des zu verformenden Materials (1) gesehen - letzten Rollensatz (3b) dem gewünschten-Querschnitt des Vormaterials entspricht, während.die Rollen (9) des oder derdavor angeordneten Rollensätze (z.B. 8a) eine um ein geringes Maß abgeflachte Kaliberform besitzen.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder einem der folgenden zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bisTt d a α· u r c h g _e ken η ζ ei c h η e t, daß der Matrize ein mindestens in axialer Hichtiing feststehender Dorn (5) bzw. eine mindestens in dieser Richtung feststehende Dornstange (2) zugeordnet 4,st, W^löheiP bzw, welche um ein geringes Maß durch den Kaliberquersohiiitt hindurch zur Auslaufseite· (A) hin vorragt. ^ ;

   1'8. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder einem der folgenden zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch «5>d a d u rc h g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Rollen (9) in einem parallel zur Längsachse des zu verformenden Materials (1) hin- und herschwingenden Matrizengehättse (7) um im wesentlichen fest angeordnete Drehachsen (10) frei drehbar gelagert sind. _:

   19. Vorrichtung näoh Anspruch 18, dadurch g e k en η ze ic h η e t , daß das Matrizengehäuse (7) parallel zur Längsachse des zu verformenden Materials (1) axial verschieblich geführt ist.

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   152785a

   20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis IJ " zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 tis 7, d a d u r c h g e k e η ηζ e i c h η et , daß" jede Rolle (9) der Matrize an einem gesonderten, etwa parallel ; zur Längsrichtung des zu verformenden Materials (l) pendelartig schwingenden Führungsarm (19) frei drehbar gelagert ist.

   21. Vorrichtung nach Anspruch 20/ dadurch g e k e η η ζ e i ohne t , daß jeder Führungsarm (I9) um eine parallel zur Tangente an den Außenumfang des zu verformenden Materials (1) verlaufende, feststehende Drehachse (20) pendelartig schwenkbar gelagert ist.

   22. Vorrichtung nach' Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsarme (19) in einer parallel zur Längsrichtung des zu verförmenden Materials (1) verlaufenden Führung angeordnet sind.

   23. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder einem der folgenden, d a d u r c hg e k e η η ζ e i c h η e t, daß sämtliche Führungsarme (I9) antriebsseitig derart miteinander gekuppelt sind _t daß sie eine gleichgerichtete und synchronverlauf ende, pendelartige Schwingbewegung auaiihren.

   24. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet , daß die feststehenden Drehachsen (20) der Führungsarme (I9) in einer gemeinsamen senkrecht zur Durchlaufrichtung des zu verformenden Materials (1) verlaufenden Ebene angeordnet sind.

   25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 2J, dadurch ge k e η η ze i c h η e t , daß die feststehenden Drehachsen (20) der FUhrungsarme (I9) in zwei oder mehr senkrecht zur Durchlaufrichtung des zu verformenden Materials (1) verlaufenden, hintereinanderliegenden Ebenen angeordnet sind.

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   26. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingbewegung des Matrizengehäuses (7) bzw. der Pührungsarme (I9) durch wechselseitig erregte Elektromagnete (12) erzeugt ist.

   27. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder einem der Ansprüche 19 bis 25* da du rc h gekennzeichne t , daß die Schwingbewegung des Matrizengehäuses (7) bzw. der Führungsarme (I9) durch umlaufende Exzenterwellen (14) erzeugt ist.

   28. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingbewegung des Matrizengehäuses (7) bzw. der Führungsarme (I9) durch einen Kurbeltrieb (I5) erzeugt ist.

   29. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder einem der Ansprüche 19 bis 25* da d ure h g e kenn ζ e ic h net , daß die Schwingbewegung des Matrizengehäuses (7) bzw. der Führungsarme (19) durch umlaufende Unwuchterreger erzeugt ist.

   30. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder einem der folgenden, da d u r ch g e k e η η ζ eich η e t , daß mindestens auf einer, vorzugsweise jedoch auf beiden Seiten des Matrizengehäuses (7) bzw. der Führungsarme (19) sehwingungsdämpfende Federelemente .(1J) angeordnet sind.

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