DE1752629A1

DE1752629A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abrunden von Rohren

Info

Publication number: DE1752629A1
Application number: DE19681752629
Authority: DE
Inventors: Alfred Boyles; Beyer John Henry
Original assignee: United States Pipe and Foundry Co LLC
Current assignee: United States Pipe and Foundry Co LLC
Priority date: 1967-06-29
Filing date: 1968-06-26
Publication date: 1970-12-23
Also published as: SE342994B; GB1197650A; BE717403A; FI50842B; ES353826A1; NL6807272A; DE1752629C3; US3464253A; DE1752629B2; FI50842C; FR1570221A

Description

UNITED STATES PIPE AND FOUNDRY COMPANY 3300 Pirat Avenue North
Birmingham, Alabama 35 202, Y.St.A.

Patentanmeldung

Verfahren und Vorrichtung zum Abrunden von Rohren

Bei der Herstellung von Bohren aus duktilem Eisen, insbesondere bei Rohren, deren Durchmesser das Maß von etwa 300 mm überschreitet, ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten aus der Tatsache, daß die hergestellten Rohre eine ovale Querschnittsform haben. Zwar Bind die Schleudergießformen, in denen die Rohre gegossen werden, kreisrund, doch zeigen die mit ' Hilfe solcher Formen gegossenen Rohre gewöhnlich eine gewisse Unrundheit, nachdem sie aus der Gießform entfernt, geglüht und auf Raumtemperatur abgekühlt worden sind. Zwar lassen die Herstellungsvorschriften eine Unrundheit in einem geringen Ausmaß zu, dooh ist es schwierig, die Rundheit der hergestellten Rohre innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs zu halten·

Es wurden bereits zahlreiche Versuche unternommen, um die Schwierigkeiten zu vermeiden, die sioh aus der Unrundheit solcher Rohre ergeben. Um die Entstehung einer ovalen Querschnitte form zu verhindern, die durch Beanspruchungen verursacht wird,

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welche auf die ungleichmäßige Abkühlung der Rohre nach dem Ent lernen der Rohre aua der Gießmaschine zurückzuführen sind, werden die Bohre in mancnen α allen auf Hollen angeordnet, jobald sie aus der Gießaaschine entnommen worden sind, und die Bohre werden während ihrer Abkühlung langsam gsurent. Um zu verhindern, daß die Bohre unter der Wirkung ihres Eigengewichts durohhängen, während die einen waagerechten Glühofen mit einer rollenden Bewegung durchlaufen, uind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Beispielsweise hat man die Gescnwindigkeit erhöht, mit der die riohre durcii den Ofen hindurch bewegt werden; in anderen Fällen werden die Honre aufrecht stehend geglüht, und bei waagerechten Glühöfen werden Maßnahmen getroffen, um zusätzlich zu der Drehbewegung, die auf das uindurchrollen der Rohre durch den Ofen zurückzuführen ist, eine weitere Drehbewegung hervorzurufen.

Zusätzlich zur Anwendung solcher Verfahren, die dazu bestimmt sind, das Entstehen einer ovalen Querschnittsform der Bohre während ihrer Herstellung zu verhindern oder möglichst einzuschränken, ist es bis jetzt erforderlich, den Anschlußabschnitt jedes Rohrs auf mechanischem Wege abzurunden, wenn die Bohre nach dem Glühen abgekühlt worden sind; zu diesem Zweck wird z.B. von geeigneten Winden oder dergleichen Gebrauch gemaoht. Dieses Verfahren erweist sich jedoch als unbefriedigend, denn seine Anwendung führt nicht nur zu einem größeren Aufwand an Arbeit und Kosten, sondern es wird jeweils nur der Verbinuungs- oder Ansohlußabschnitt jedes Bohrs abgerundet, so daß sich in der Praxis Schwierigkeiten ergeben, wenn derartige Bohre bei

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inrer VerletiUi-e, uurohsennitien werden müssen.

jirrinaung aieht nunmenr ein Verfahren und eine Vorrichtung vor, mittels deren ee möglich ist, jeweils das vollatuhdi_ue Boi.r zhix\*.,uläufig abzurunden, wobei üich das Verfahren tiCJiKfc.j., ruit rtrin&uii Kosten und ohne Unterbrechung des Herouüiiai.ijJvor_Laj4_b-s durchführen labt. Allgemein _oeeprüchen unii'alit das Vcr^anrexi nucn der £rrii.dun₆ uiuijnaJULen, uih das abzurundende hoi.r uui' eine lum^eratur iu Bereich von et^a i>40 bis etwa TyO⁰ C i:u ei'iuueii, auu iicur üii t niii'e von Bollen zu unterstutzen, eine Ladt uui^acrin^eii, uu. das hour in der Querrichtung so zu vüriüi'...iii., ααι; ueiiie wuer.jJi;nit taforiü von einem kreisrunden

t uLweiJi»i_f uiiü u.- ja.; Kohr einige wei.i^e LJiLdrehungen i;u iad..οκ, wu.'.r-..ΐ ua in der erwiihnten Vioise veri'ori*.t l:.\'i. aure.·.^ c .. Ot ok v. ir J.

Weitere iinrcjj.ci ici: \xi.a Vurleile ^r iirlinuun^ ergeben icj. aus der lolgei.den r<_ jc:.rei lu.u i..ei.rerer Auoi'üii ur. iK.i.d der kiuicLnuii_fcei;.

Fit,. 1 ^eifct eine Vorricntunt zum Durchfuhren aes erfinaunge·

Veriahrens, bei der die Last zum VerforiLen des aozurundeuden Bohrs ti it Hilfe einer mit der Auuenfläohe des Bohre zusammenarbeitenden Bolle bzw. Iftalze aufgebraoht wird.

Fit,. 2 zeigt eine Vorrichtung, bei der die Last zuia Verformen des Bohrs mit Hilfe einer im Inneren dee Rohrs angeordneten Holle oder Walze aufgebracht wird.

GeiLäti Fiej. 1 wird das abzurundende Bohr 1 auf Stützwalzen oder Bollen J angeordnet; eine dieser Stützwalze oder beide

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StUtzwalzen können mit hilfe einer nicht dargestellten Einrichtung angetrieben werden. Oberhalb des Kohrs 1 ist eine mit dem Bohr zusuiuiLünarbeitcnde Bolle oder Walze auf einer Tragkonstruktion 4 drehbar gelagert, die um eineji Lagerbolzen J> geschwenkt werden kann. Damit die Bolle 3 ge^en das Bohr 1 gedruckt werden kann, ist gemäß iig. 1 ein hydraulischer Zylinder 6 vorgesehen, liaiiiit die Abwärtsbewegung der Walze 3 zwangsläufig begrenzt werden kann, uu. auch die Durchbiegung oder Verformung des W Bohrs 1 zu begrenzen, ist gemäß Fig. 1 ein mit der Tragkonstruktion 4 zusammenarbeitender Anschlag vorgesehen. Wenn mit Hilfe des hydraulischen Zylinders 6 eine nach unten wirkende Kraft aufgebracht wird, kann somit das Bohr 1 nur durchgebogen bzw. veriormt werden, bis das freie Ende der Tragkonstruktion 4 zur Anlage an dem Anschlag 7 kommt. Der Anuchlag 7 kann höhenverstellbar sein, so daß es möglich ist, entweder das Ausmaß der Verformung oder den Durchmesser des abzurundenden Bohrs zu ändern.

Da die Länge dee abzurundenden Bohre gewöhnlich etwa 5,bU bis 6,00 m beträgt, wird jedes Ende der mit dem Bohr zusammenarbeitenden Walze 3 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise auf einer Tragkonstruktion 4 gelagert, und die beiden Tragkonetruktionen sind durch Querträger miteinander verbunden, so daß sich eine einheitliche bzw. zusammenhängende Konstruktion ergibt; außerdem wird ein zweiter Betätigungszylinder in Verbindung mit einem Anschlag am anderen Ende der Walze 3 vorgesehen so daß die Walze über ihre ganze Länge gleichmäßig bewegt werden kann. Wenn jedoch Bohre von kleinerer Länge oder nur die £ndacschnitte eines Bohre abgerundet werden sollen, kann

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es ausreichend sein, nur einen einzigen Betätigun₆azylinder mit dem zugehörigen Anschlag vorzugehen. Bei den Stützwalzen 2 und der Arbeitswalze 3 kann es sich jeweils um eine einzige Walze handeln, die annähernd ebenso lang ist wie das abzurundende Bohr, oder man kann in jedem FaIl zwei oder mehr Walzen der betreibenden Art vorsehen, die derart gleichachsig angeordnet 3ind, daß sie nach Art einer einzigen Walze zur Wirkung kommen. Zwar ist in Fig. 1 nur eine einzige Arbeitswalze 3 dargestellt, doch sei bemerkt, daß man gemäß der Erfindung auch andere Anordnungen vorsehen kann, z.B. zwei parallele Bollen oder Walzen, mittels deren die gewünschte Verformung des Bohrs herbeigeführt werden kann. Ferner kann es sich bei der aufgebrachten Last entweder um eine einzige Last handeln, die in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise aufgebracht wird, oder man kann mit mehreren Lasten arbeiten, die mit Hilfe hydraulischer Zylinder oder anderer Einrichtungen aufgebracht werden, so daß die gewünschte Verformung erzielt wird.

I Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, bei der das Bohr 11 auf

Stützwalzen 12 angeordnet wird, von denen mindestens eine angetrieben wird, und bei der die Arbeitswalze 13 mit der Innenfläche des Bohrs zusammenarbeitet. Die Arbeitswalze 13 ist auf einem Träger 14 gelagert, dessen eines Ende auf einem Bolzen

15 drehbar gelagert ist. Um das Bohr 11 zu verformen, wird das : freie Ende des Trägers H mit Hilfe eines hydraulischen Stößels

16 nach unten gedrückt, bis es zur Anlage an einem Anschlag 17 kommt. Da es ofrensichtlich schwierig ist, eine derartige Anordnung zum Abrunden von Bohren großer Länge zu schaffen, bei

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denen es erforderlich sein würde, die Arcjitawalzt; 13 an tr;iden Enden drehbar zu lagern, iat die Anordnung naci. ri^. I am Dösten für Fälle geeignet, in denen jeweils nur ein cn-laoschriitt der Bohre abgerundet werden soll. Zu aieseu* Zv/ecic Konnte die Arbeitswalze 13 auf dem Träger H freitragend ^Jia.ür: seir., so daß man aie leiche mit dem benaenbarten £nde einea rior.ra zusammenarbeiten lassen kann.

üei der Durchfünrung des erfindungs_öeinäiien Verfaxirens wird das aozurundende Bohr auf eine .temperatur von ecara ?40 bis etwa 755° C erhitzt, auf den Stützwalzen 2 angeordnet, mit Hilfe der Arbeitswalze 3 in der Querrichtung durchgeoogen und veranlaßt, einige wenige Umdrehungen auszuführen. Wenn man die richtigen Arbeitaoedingungen wählt, ist es aaglich, Bohre mit einer hinreichenden Genauigkeit abzurunden, so daß die Abweichungen von der kreisrunden Querschnittsform innsrhalb der normalerweise geltenden Grenzen genalten werden.

Wenn ein fionr in der erfinaungagemääen Weise abgerundet werden soll, wird es vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 700° C erhitzt. Das Bohr kann bei dieser Temperatur laicht aus dem Glühofen .an tiioiamen werden, der normalerweise dazu dient, das Material des Bohrs zu ferritisieren; in der Praxis ist es daher zweckmäßig, die Vorrichtung zum Abrunden der Bohre in der Nähe der Aus trittaöfinung des Glühofens anzuordnen. Das nonr rollt dann von dem Glühofen aus gemäß Pig. 1 über zwei Schienen 8 zu der Abrundung^vorrichtung, um danach von der Abrundungavorriohtung auf zwei weiteren Schienen 9 zu der nächsten Behandlungsstation zu rollen. Wenn das Bohr den Glühofen mit

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einer Γΐ-..j eratur von etwas L.ehr als 7uü° C verlatJt und der

schnell zugeführt wird, kann der Abrun-

dun_uvor_r,ang uei einer leu-peratur von etwa 7ÜU° C beginnen. Ke ial wici.i^_o, duu daa hohr von dem Glühofen aua möglichst schnell i:u uei' in.ι·υΐίαΐίη₀ϋνοχ·ΓϊοΜαΐΐ(ί ₆eDracht wird, da eich dae Rohr se.'ir ujhnell ubKühlt, una da sich die zur Verformung des Bohre cunoiißiön Kräfte boi zunehmender Abkühlung, des huhrs in einem ernedienen AuuiLaU vergrößern. Beispielsweise neben Versuche, die aii einem «ohr mit einem Durchmesser von etwa 610 mm und einer Wandstärke von etwa 1^,5 mm durchgeführt wurden, gezeigt, jau sij:: ein Elches üoiir in 4 bis ^%j Minuten von etwa 7üü° C uuf dt.va 'jAü^L 0 ubKtUilt, und dais eich die Kraft, die erforderjijji ist, UU i<-·.. eineui iw:._;. i..it einor Län^e von etwa 1i><i inn. ViUυ ^ui-j:.b:<- ir- in aer *,iurrici-tu!i_t; üzw. in itici.Lui.ö eines Lurci.^eai.ere vcn et.va 1<:,5 .ul zu oe*irken, von etwa }\b kg uei 7vt^c G auf etwa 7:'b kg bei ί?4ϋ^υ C ver_bröi;ert.

ücbalu aas iieiue liohr auf den btutzwalz-ji: aiit,ecranet worden iüt, v.ird die Arbeitswalze geii.au ti&. 1 Liit Hilfe des Zylinders b üz.v. ^öi^üt ii^. d n.it nilfe des ctojels 16 nach unten

nt/, se iac das Itonr verformt wird. Las Auucati aer Verforg kann niei.t genau festgelegt werden, da es sici; natürlich in Abhüiiiiigkeit vom Durchmesser des Rohrs, von der Wöi.dstärke und der Täiüperatur des Bonrs ändert. Allgemein gesprochen ist jedoch das AuüiLau der Verformung, die erforderlich ist, um ein Rohr abzurunden, etwas größer als die Verformung, die erforderlich ist, UiL eine bleibende Verformung des Rohrs herbeizuführen.

liegt die Verformung, die bei Rohren L:it einem

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Durchmesser von etwa 400 mm bis etwa yüU ium erforderlich ist, im Bereich von etwa 6,5 bis etwa <;5 ium und vorzugsweise im Bereich von etwa 9,!? bis etwa 19 mm. Unter Benutzung einer Vorrichtung ähnlich der in üig,. 1 gezeigten wurden Versuche an Bohren mit einem Durchmesser von etwa 610 mm durchgeführt, wobei die Verformung etwa 16 mm betrug; hierbei wurden sehr gute Ergebnisse erzielt; beispielsweise zeigte ein Rohr mit einem Durchmesser von etwa 900 mm, bei dem die Unrundheit vor dem Abrunden etwa 22 mm betrug, nach der Durchführung des yersuchs nur noch eine Unrundheit von etwa 1,6 mm. Bei der Benutzung der Vorrichtung nach *ie» 2 wurden einwandfreie Ergebnisse bei einer Verformung um etwa 9»5 mm erzielt. Wenn mit einer zu geringen Verformung gearbeitet wird, erhält man nicht die gewünschte Wirkung, und wenn die Verformung zu groß ist, können die Hohrθ in einem noch gröberen Ausmaß unrund werden.

Im gleichen Zeitpunkt, in dem die Arbeitswalze nach unten gegen das Rohr gedrückt wird, muß die Drehbewegung des Bohre beginnen, so daß der Abrundungevorgang bei einer nur minimalen Abnahme der Temperatur dee Bohre zuendegeführt werden kann. Das Bohr wird langsam gedreht, d.Ja. ee führt nur wenige Umdrehungen in der kinute aus, während ee durch die Arbeitewalze durchgebogen wird. Das Abrunden des Bohre erfolgt während der ersten fünf oder aeohe Umdrehungen, und der Abrundungsvorgang aoll beendet werden, sobald das Bohr eine solohe Zahl von Umdrehungen ausgeführt hat. Bei einer längeren Dauer dee Abrundungevorgangs wird keine gute Wirkung erzielt, sondern es 1st sogar möglich, daß sich der Durchmesser dee Bohre vergrößert) wenn

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das Rohr luahrere Minuten lang gedreht wird, nehmen die Kräfte, die erforderlich sind, um das Hohr im verformten Zustand zu halten und das Rohr zu drehen, im Verlauf der Abkühlung des Bohrs schnell zu.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung eine schnelle, wirtschaftliche und zuverlässige Verarbeitung von Bohren zum Zweck des Abrundens im Rahmen der fließfertigung ermöglicht, wobei eine übermäßige Abweichung des ä Rohrquerschnitts von einer kreisrunden Querschnittsform beseitigt wird. Es sei bemerkt, daß man bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die verschiedensten Abänderungen und Abwandlungen vorsehen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche:

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Claims

ΡΑΤΐΝ-ΐΑϋίίΡΗϋΟΗΒ

1* Verfanren zum Aorunden eines tfohrs, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohr auf eine Temperatur iia Bereich zwiscnen etwa 540 und etwa 755° C erhitzt wird, dab das kohr in der Querrichtung veri'ormt bzw. durchgebogen wird, wobei eine Beans^rufc ohung bewirbt wird, die ausreicht, ua eine geringe dauernde Verformung; nach der Beseitigung der Beanspruchung hervorzurufen, und daß diese Beanspruchung längs des ganzen üuifangs des xtohrs bewirkt wird, bis die Querschnitcsforiu des Bohra einer genauen kreisrunden Quersciinittsform weiter angenähert worden ist.

d. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohr durch Walzen unterstützt und mit Hilfe von Walzen verformt bzw. durenge bogen ivird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ' das Bohr in der Querrichtung in einem Ausmaß von mindestens etwa 6,5 mm, jedoch von nicht mehr als etwa ö mm verformt bzw. durchgeoogen </ird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, aaß aas Rohr in der Querrichtung in einem Ausmaß von mindestens etv/a 9,5 mm, jedoch von nicht mehr als etwa 19 mm verformt bzw. durchgebogen v/ira.

5. Verfahren nach Anspruch Z, dadurch gekennzeichnet, aaß das Bohr in dem verformten bzw. durchgebogenen Zustand gehalten wird, während es etwa seohs Umdrehungen ausführt.

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⁸^D ORIG/NAL

6. Vurriciitun^ zum Abrunden von üohren, ^ekeiaizeiülinet ciuroi. zwei Walzen (2), durch aie das auzurundende itohr drehbar unterstützt wird, eine bewe^licne Walze (;>), die so gelagert im, ia- tiü iuu^liji: iot, mit Hilfe aieser Walze eine Krüft aui" ein untiirjüü-i.tus hüiir auf zuuringcxi, u^ das hour ^e₀en die beiden zu-.;i\-;i ^r./ünnien Y/alzun ;:u drücken und es in der Querrichtung zu verftiw.en bzw. durci.i/abie^en, eine iiinriüntui;_fc (6), inittelB deren aic- bewe^Lare Walze durch Auf Dringen einer ausreichenden Kraft bewegt werden kai:;:, u».. ein durch die zuerst erwähnten Kai::■„-]. unterstütztes hohr in der Querrichtung zu verformen bzw. duroK^ubie^ei., einen Ancchlat (7) zuii. Begrenzen der Verformung dea unterstützten Kohrs dadurch, uais die Bewe^unt der bewegliche:, υ al ze oc.^renzt wir J, sowie eine Jiinriciitunt, mittele deren das itc;;r ,,udreht werden Kann, während es auf den beiden Walzen verfornit bzw. aurch^ebOfavin wird.

(. Verrichtung nach Ai;tj,ruch b_f jadurcn ^ekennzuici^et, daß die cewe^bare Walze (3) eine Kraft auf aie Auisunflache des unteratützten iic^rs aueübt.

b. Vorricutuiifc nach Aimpruch 6, dadurch gekennzeichnet, daü die bewe_tuare Walze (13) eine Kraft auf aie Innenfläche dee unterstützten Kohrs ausübt.

Der Patentanwalt:

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