DE1940341B2

DE1940341B2 - Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von Metalleisten, insbesondere von rohrförmigen Schweißelektroden, aus einem Stabmaterial

Info

Publication number: DE1940341B2
Application number: DE1940341A
Authority: DE
Inventors: George Gideon Chagrin Falls Ohio Landis; Walter G. Oxnard Calif. Mosgrove
Original assignee: The Lincoln Electric Co., Cleveland, Ohio (V.St.A.)
Priority date: 1966-01-03
Filing date: 1969-08-08
Publication date: 1981-02-05
Also published as: NL6910816A; DE1940341C3; AU444377B2; NL144853B; AU5713169A; GB1280526A; FR2053667A5; DE1940341A1; US3466907A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Metalleisten, insbesondere von rohrförmigen Schweißelektroden, aus einem Stabmaterial, indem das Stabmaterial in aufeinanderfolgenden Formgebungsstufen zwischen Rollenpaaren unter Verminderung seiner Dicke und Erhöhung seiner Breite zu der Metalleiste ausgeformt wird. Ferner ist die Erfindung auf eine zweckdienliche Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gerichtet

Rohrförmige Schweißelektroden werden in der Weise gefertigt, daß ein breites gewalztes Stahlband der gewünschten Dicke in einzelne schmale Streifen geschnitten wird, die dann endseitig miteinander verschweißt und anschließend zu einem U-Profil ausgeformt werden, worauf die Außenkanten der U-Schenkel unter Bildung des Rohrprofils zur Anlage oder in Überlappung gebracht werden (US-PS 29 09 778, US-PS 29 09 650). Dabei ist es auch bekannt, rohrförmige Schweißelektroden aus einem flachen Metallband herzustellen, indem das Metallband zunächst mittels eines Rollenpaares zu einem Rinnenprofil ausgeformt und nach Füllen des Rinnenprofils mit dem pulvrigen Schweißmittel mittels Schließrollen zu dem Rohrprofil geschlossen wird (FR-PS 5 73 363).

Mit der bekannten Verfahrensweise ist es schwierig, rohrförmige Schweißelektroden mit über ihre Länge gleichbleibenden chemischen und metallurgischen Eigenschaften herzustellen. Dies ist selbst dann der Fall, wenn die zu einem Endlosband miteinander verschweißten Streifen aus demselben Stahlband herausgetrennt werden, welches seinerseits aus einem einheitlichen Stahlblock oder Knüppel od. dgl. gewalzt worden ist. Es hat sich gezeigt, daß Stahlblöcke, Knüppel u. dgl. über ihren Querschnitt von der Außenfläche zum Kern hin deutlich unterschiedliche chemische und metallurgische Eigenschaften aufweisen. Ein aus einem solchen "5 Ausgangsmaterial gewalztes Stahlband hat daher über seine Breite eine entsprechend unterschiedliche metallurgische Zusammensetzung. Wenn das Stahlband dann in schmale Streifen geschnitten wird, co ist infolgedessen auch deren metal.urgische Beschaffenheit unterschiedlich. Werden die Streifen endseitig zu einem Endlosband miteinander verschweißt, so ergeben sich in den Schweißbereichen abrupte Änderungen in der chemischen und metallurgischen Beschaffenheit, was unerwünscht ist

Weitere Schwierigkeiten bei der Herstellung rohrförmiger Schweißelektroden oder sonstiger profilierter Metalleisten aus in einzelne Streifen geschnittenen gewalzten Stahlbändern ergeben sich daraus, daß die Stahlbänder nicht nur in Richtung ihres breiten Maßes, sondern auch in ihrer Längsrichtung Dickenschwankungen aufweisen, die bei der Ausformung der Streifen zu den profilierten Metalleisten bzw. den rohrförmigen Schweißelektroden zu entsprechenden Schwankungen im Metergewicht der Leisten bzw. der Elektroden führen, was ebenfalls unerwünscht ist

Beim Schneiden der Streifen aus Stahlbändern kann es außerdem Schwierigkeiten bereiten, das geforderte Breitenmaß der Streifen genau einzuhalten. Weiterhin ist nachteilig, daß der Kilopreis der von den Stahlwerken gelieferten Stahlbänder erheblich höher ist als der Kilopreis eines rohen Stabmaterials, was bei der üblichen Fertigung der Schweißelektroden oder sonstiger Metalleisten die Kosten nicht unerheblich beeinflußt.

Es ist auch bekannt, Schweißelektroden in der Weise herzustellen, daß in einen runden Elektrodenstab eine Nut eingefräst wird, welche das pulvrige Schweißmittel aufnimmt (US-PS 15 31827). Anschließend wird der genutete Rundstab durch ein Formwerkzeug hindurchgezogen, wodurch die Nut geschlossen wird. Diese Verfahrensweise ist aufgrund der für das Schneiden der Nut erforderlichen spanabhebenden Bearbeitung umständlich und teuer. Es ist für die wirtschaftliche Herstellung hochwertiger Rohrelektroden in der geforderten Qualität nicht geeignet.

Schließlich ist es bekannt, dickwandige Rohre, die z. B. als Hohlachsen, Hohlwellen, Stehbolzen für Dampflokomotiven u.dgl. Verwendung finden, in der Weise herzustellen, daß ein quadratischer Knüppel in mehreren aufeinanderfolgenden Verformungsstufen durch Walzen zu einem Rohrprofil ausgeformt wird (US-PS 16 24 340). Das in mehreren Walzstufen ausgeformte Rohrprofil weist hierbei einen Durchmesser auf, der erheblich kleiner ist als die Katenabmessung des als Ausgangsmaterial verwendeten Quadratknüppels. Ein Walzverfahren dieser Art ist für das Herstellen von rohrförmigen Schweißelektroden oder sonstiger kleinkalibriger profilierter Metalleisten nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit dem bzw. der es möglich ist, profilierte Metalleisten, insbesondere rohrförmige Schweißelektroden hoher Qualität in wirtschaftlicher Weise und mit hohen Produktionsgeschwindigkeiten herzustellen, wobei vorzugsweise auch möglichst gleichmäßige chemische und metallurgische Eigenschaften der Schweißelektrode od. dgl. erreicht werden sollen.

Diese Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß als Stabmaterial ein Rundstab aus Metall verwendet wird, in den einseitig eine längsverlaufende Hohlkehle in Richtung des Rundstab-Durchmessers eingedrückt wird, welche den Rundstab zu einem Paar einstückig verbundener, im wesentlichen übereinstimmender divergierender Schenkeheile ausformt, die anschließend beide gleichzeitig

vom Scheitelbereich zu ihren freien Enden hin bis auf das endgültige gleichmäßige Dickenmaß der Leiste vermindert werden.

Bei diesem Verfahren wird demgemäß als Ausgangsmaterial ein Runds'ab aus Metall eingesetzt, welcher sich durch Kaltverformung zu dem gewünschten Profil von dünner, gleichmäßiger Wandstärke ausformen läßt. Dabei wird der Rundstab in der ersten Verformungsstufe einseitig unter Ausbildung der Hohlkehle eingedrückt, wobei ein Paar divergierender Schenkelteile gebildet wird, die anschließend vom Scheitelbereich aus bis zu ihren freien Enden hin stufenweise in ihrer Dicke bis zum Erreichen des endgültigen Dickenmaßes vermindert werden, was sich mit einem Mindestmaß an Kaltverformung im Schciteiocrcich selbst sowie an den außenliegenden Schenkelbereichen erreichen läßt. Dabei läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren so durchführen, daß in jeder einzelnen Formgebungsstufe nur Teilbereiche des Metallprofil in der Dicke reduziert werden, während die übrigen Profilbereiche nicht oder nur geringfügig in ihre^r Dicke herabgesetzt werden, so daß diese Profilbereiche den gerade im Verformungsvorgang begriffenen Profilbereich an einer Längung in Längsrichtung des Rundstabes hindern. Dies bedeutet, daß der jeweils unter Dickenverminderung dem Verformungsvorgang unterworfene Profilbereich sich im wesentlichen quer zur Rundstabachse ausformen muß, so daß schließlich eine profilierte Metalleiste mit einer Profilbreite erhalten wird, die beträchtlich größer ist als der Durchmesser des ursprünglichen Rundstabes und die sich in ihrer Breitenabmessung sogar dem Kreisumfang des Rundstabes annähern kann. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet dabei die Möglichkeit, aus metallenen Rundstäben auch sehr dünnwandige Profile, insbesondere Rohrprofile für Schweißelektroden, in kontinuierlicher Verfahrensweise wirtschaftlich zu fertigen.

Da bei der Ausformung der Schenkelteile die Werkstoffverdrängung und Streckung hauptsächlich in Querrichtung des Rundstabes erfolgt, wird ein maximales Verhältnis von Querstreckung zu Längssireckung erzielt, d. h. es wird bei einem gegebenen Durchmesser des Rundstabes eine größtmögliche Breite der fertigen Metalleiste erreicht Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Metalleisten bzw. rohrförmige Schweißelektroden mit erheblich niedrigeren Fertigungskosten herstellen als nach dem bekannten Verfahren, bei denen breite Stahlbänder in einzelne Streifen geschnitten werden müssen. Dabei ist es möglich, Metalleisten aus dem Rundstab so zu formen, daß, bezogen auf das Verhältnis des Rundstabdurchmessers, eine Metalleiste von größtmöglicher Breite und kleinstmöglicher Dicke erhalten wird, ohne daß hierbei unbedingt eine Vergütungsbehandlung vorgesehen zu werden braucht Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten rohrförmigen Schweißelektroden zeichnen sich nicht nur durch gute Maßgenauigkeit, sondern auch durch gleichmäßige chemische und metallurgische Beschaffenheit aus. Wenn ein Walzknüppel, ein Rohstab od. dgl. zu einem Rundstab ausgewalzt oder gezogen wird, so hat der Rundstab zwischen seinen Enden praktisch dieselbe gleichmäßige metallurgische Zusammensetzung wie der Knüppel bzw. der Rohstab, dessen metallurgische Zusammensetzung zwar über den Querschnitt, nicht aber zwischen seinen Enden ungleichmäßig ist. Werden die Rundstäbe endseitig durch Schweißen verbunden, so lassen sich hieraus im kontinuierlichen Verfahren Schweißelektroden herstellen, die entsprechend über ihre Länge praktisch eine gleichmäßige metallurgische Zusammensetzung aufweisen. Es kann sich empfehlen, den Rundstab vor dem Verformungsvorgang zu kalibrieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren !^Äßt sich vorzugsweise so durchführen, daß die Hohlkehle in der ersten Verformungsstufe unter Bildung eines symmetrischen V-förmigen Profils so tief eingedrückt wird, daß die Scheitelstelle annähernd die Enddicke der Leiste

in aufweist, und daß dann die beiderseits der Scheitelstelle liegenden Schenkelteile in mehreren aufeinanderfolgenden Verformungsstufen fortschreitend vom scheitelnahen Bereich bis zu ihren freien Enden hin auf die gleichmäßige Dicke der etwa rinnenförmig profilierten Leiste gebracht werden. Eine derart hergestellte Metalleiste hat über die gesamte Breite eine gleichmäßige Dicke und über die gesamte Länge eine gleichmäßige Breite. Bei dieser Arbeitsweise läßt sich außerdem bei jeder Verformungsstufe eine größere Verminderung des Dickenmaßes mit geringer Verformungskraft, geringerer mechanischer Beanspruchung der Formgebungswerkzeuge und somit auch mit einer geringeren Anzahl an Verformungsstufen erzielen.
Die aus dem Rundstab geformte, etwa V- bzw. U-förmig profilierte Metalleiste kann anschließend zu einem Rohr ausgeformt werden. Bei der Herstellung einer rohrförmigen Schweißelektrode läßt sich das Verfahren in vorteilhafter Weise so durchführen, daß in einem kontinuierlichen Arbeitsgang mit der Ausfor-

JO mung des Rundstabes zu der rinnenförmigen Metalleiste diese mit einem Schweißmittel gefüllt wird, worauf die Schenkelenden der Leiste zu einem Rohr geschlossen werden. Das Schließen der Metalleiste zu dem Rohrprofil läßt sich in der Weise durchführen, daß der

τ; Scheitelwinkel der rinnenförmig profilierten Metalleiste unmittelbar vor der letzten Verformungsstufe kleiner eingestellt wird als der Krümmungsradius des fertigen Rohres, so daß der Krümmungsradius bei dem nachfolgenden Schließen der Metalleiste zu dem Rohr zumindest in einem geringen Umfang erhöht wird. Hiermit wird erreicht, daß das Metall an der Rohrinnenseite in Umfangsrichtung gestreckt wird, so daß sich in dem Metall hier eine Umfangsspannung einstellt, welche die Ränder der zu einem Rohr geformten Metalleiste zuverlässig in gegenseitiger Anlage hält

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können mit Vorteil Formgebungsrollenpaare Verwendung finden. Um beim Eindrücken der Hohlkeh-Ie den Rundstab gegen Querverschieben und Verdrehen festzuhalten, wird er beim Eindrücken der Hohlkehle zweckmäßig an einer Stelle tangential in die Nut der Matrizenrolle eingeführt die vor derjenigen Stelle liegt, an der die Verformung durch die in die Matrizenrolle einfassende Patrizenrolle stattfindet, wobei der Rundstab mit der Matrizenrolle über einen Winkel von mindestens 45° in Berührung gehalten wird. Hierdurch läßt sich in einfacher Weise sicherstellen, daß der Rundstab genau in der Durchmesserebene eingedrückt bzw. geschlitzt wird. Besonders vorteilhaft in dieser Hinsicht ist es, wenn der Rundstab so den Rollen zugeführt wird, daß er an einer Stelle in Berührung mit der genuteten Matrizenrolle gelangt die im Bogenabstand von mindestens 45" von der die Mittelpunkte der beiden Rollen des Rollenpaares verbindenden Linie liegt Hierbei wird der Rundstab vorteilhafterweise so zwischen den Rollen hindurchgefühlt, daß er auch hinter der die Rollenmittelpunkte verbindenden Linie noch

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über einen Bogenweg von mindestens 45° in Kontakt mit der Matrizenrolle verbleibt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mit Vorteil eine Einrichtung verwendet werden, die als Formgebungswerkzeuge mehrere den Rundstab zu dem Leistenprofil ausformende Rollenpaare aufweist. Erfindungsgemäß weist dabei das die Hohlkehle herstellende Rollenpaar eine Patrizenrolle mit etwa V-förmiger Umfangspiofilierung auf, die in die Umfangsnut der Matrizenrolle einfaßt; im Laufweg des Rundstabes hinter diesem ersten Rollenpaar sind dabei weitere die Schenkelteile des Rundstabes auf die Enddicke ausformende Rollenpaare vorgesehen.

Im einzelnen läßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung in vorteilhafter Weise so ausgestalten, daß die Matrizenrolle des ersten Rollenpaares eine etwa U-förmige Umfangsnut mit einer bogenförmigen Scheitelfläche und im wesentlichen flachen, tangential zu der bogenförmigen Scheitelfläche verlaufenden Seitenflächen aufweist, wobei der Krümmungsradius der Scheitelfläche kleiner ist als der Krümmungsradius des Rundstabes, und daß die etwa -förmige Umfangsprofilierung der Patrizenrolle zwischen ihren konvergierenden Seitenflächen einen Winkel einschließt, der kleiner ist als der Winkel zwischen den Seitenflächen der Umfangsnut der Matrizenrolle.

Es kann sich empfehlen, die Rollen des Rollenpaares mit etwa radial gerichteten, im gleichen Abstand von der Mittelebene ihrer ümfangsprofilierung angeordneten, die beiden Rollen in Axialrichiung gegeneinander ausrichtenden und sich mit Passung gegeneinander legenden Führungsflächen ?u versehen. Vorzugsweise sind die Führungsflächen leicht konisch ausgebildet und nach Art von Keilflächen gegeneinander abgestützt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung sina zumindest drei Rollenpaare hintereinander geschaltet, die jeweils eine untere Matrizenrolle mit einer etwa U-förmigen Umfangsnut und einer oberen Patrizenrolle mit einer etwa V-förmigen Umfangsprofilierung aufweisen, wobei die Seitenflächen der V-förmigen Umfangsprofilierung der Patrizenrolle des ersten Rollenpaares einen Winkel einschließen, der kleiner ist als der von den Nut-Seitenflächen der zugeordneten Matrizenrolle eingeschlossene WinkeL Die Seitenflächen der -förmigen Umfangsprofilierung der Patrizenrolle des zweiten Rollenpaares schließen dabei einen Winkel ein, der einerseits kleiner ist als der von den Nut-Seitenflächen der zugeordneten Matrizenroile eingeschlossene Winkel und andererseits größer ist eis der Winkel der Umfangsprofilierung der Patrizenrolle des ersten Rollenpaares. Der Winkel zwischen den Seitenflächen der V-förmigen Umfangsprofilierung der Patrizenrolle des letzten Rollenpaares ist hierbei gleich dem Winkel, den die Seitenflächen der V-förmigen Umfangsnut der Matrizenrolle des letzten Rollenpaares einschließen.

Es empfiehlt sich ferner, die Anordnung so zu treffen, daß die hintereinander angeordneten Rollenpaare mit ihren Durchgangsspalten für den Rundstab im wesentlichen horizontal miteinander fluchten. Hierbei weist jedes Rollenpaar eine eigene Antriebsvorrichtung sowie eine Vorrichtung zur Änderung der Drehgeschwindigkeit der Rollen auf. Jeweils zwischen benachbarten Rollenpaaren befindet sich eine Umlenkrolle, die quer zu der die Durchgangsspalten der benachbarten Rollenpaare verbindenden Linien unter Vorspannung stehen. Dabei ist eine Drehzahlregelung vorgesehen, welche die Drehzahl der Rollenpaare in Abhängigkeit

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65 von der Position der benachbarten Umlenkrolle der genannten Querrichtung regelt. Die Umlenkrollen sind gegenüber der genannten Verbindungslinie so angeordnet, daß der Rundstab, nachdem er den Durchgangsspalt eines Rollenpaares verlassen hat, zumindest noch über einen Bogenweg von 45° mit einer dieser Rollen in Kontakt bleibt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich durch bauliche Einfachheit, hohe Leistungsfähigkeit und auch dadurch aus, daß der zu verformende Rundstab während des Verformungsvorgangs zuverlässig gehalten und ausgerichtet wird. Ein etwaiger Durchgang des Rundstabes sowie etwaige Unterschiede in der Durchgangsgeschwindigkeit desselben durch die einzelnen Roüenpaare kann automatisch kompensiert werden, so daß der Rundstab während der Formgebung ständig unter einer gewissen Spannung gehalten wird.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 schematisch in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Einrichtung; F i g. 2 bis 11 im Querschnitt den Rundstab und die verschiedenen Verformungsstufen bis zur Fertigstellung des Rohrprofils entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der bei der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendeten Rollenpaare;

Fig. 12 bis 15 im Schnitt die verschiedenen Formgebungsstufen nebst der Ausgestaltung der RoI- !enpaare entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel·,

Fig. 16 bis 18 ebenfalls im Schnitt Verschlußroilen. mit denen die aus dem Rundstab gefertigte Metalleiste in die Rohrform gebracht wird:

F i g. 19 bis 22 in der Darstellung der Fig. 12 bis 15 ein drittes Ausführungsbeispiel für die Verformung des Rundstabes zu der Metalleiste und die hierzu verwendeten Rollenpaare.

Gemäß Fig. 1 wird der zu der Metalleiste zu verformende Rundstab 11 im Betrieb vnn einer Spule 10 abgewickelt. Die Einrichtung umfaßt im wesentlichen in der Laufrichtung des Rundstabes 11 hintereinander Richtrollen 12, ein Kalibierwerkzeug 13, ein Rollenpaar 14 und 14', eine Umlenkrolle 15, ein zweites Rollenpaar 16 und 16', eine Umlenkrolle 17, ein drittes Rollenpaar 18 und 18', eine weitere Umlenkrolle 19, ein viertes Rollenpaar 20 und 20', eine vierte Umlenkrolle 21 und ein fünftes Rollenpaar 22 und 22'. Die genannten Rollenpaare bilden die eigentlichen Verformungswerkzeuge, mit denen der metallene Rundstab 11 beim kontinuierlichen Durchlauf durch die Einrichtung zu der Metalleiste ausgeformt wird. Der Rundstab 11 verläßt das Roilenpaar 22, 22' als U-förmig profilierte Metalleiste 30 (Fig.7), dessen konvex gewölbte Unterseite mit 31, dessen die Schenkelenden begrenzen den Flächen mit 33 und dessen konkav gewölbte Innenfläche mit 32 bezeichnet sind. Die Metalleiste weist demgemäß hinter dieser Formgebungsstufe ein mit seiner Öffnung nach oben gerichtetes Rinnenprofil 34 auf.

Die Anzahl der zur Ausformung des Rundstabes 11 zu dem Rinnenprofil 34 erforderlichen Formgebungsstufen kann unterschiedlich sein. Es hat sich gezeigt daß im allgemeinen fünf Rollenpaare ausreichen, um den Rundstab 11 zu dem Rinnenprofil 34 auszuformen.

Der Rundstab 11 besteht aus einem Metall, welches sich kalt bearbeiten läßt Vorzugsweise besteht er aus einem vollvergüteten Stahl-Rohstab. Warmgewalzte Rundstäbe weisen im allgemeinen keinen gleichmäßi-

gen Durchmesser auf. Das Kalibrierwerkzeug 13 hat daher die Aufgabe, den Rundstab 11 auf einen gleichmäßigen Durchmesser und auf die kreisrunde Querschnitlsform zu bringen.

Die unteren Rollen 14', 16', 18', 20' und 22' der genannten Rollenpaare sind Matrizenrollen, die jeweils mit einer Umfangsnut versehen sind, deren Krümmungsradius dem Krümmungsradius der Fläche 31 der fertigen Metalleiste 30 entspricht (Fig. 3 und 7). Die oberen Rollen 14, 16, 18, 20 und 22 sind die Patrizenrollen, die jeweils mit einer V-förmigen Umfangsprofilierung unterschiedlicher Querschnittsform versehen sind, um den Rundstab 11 beim kontinuierlichen Durchgang durch die Einrichtung in den aufeinanderfolgenden Formgebungsstufen zu den verschiedenen Profilen gemäß den Fig. 3 bis 7 auszuformen. Jedes vorgenannte Rollenpaar ist von einem gesonderten, in der Drehzahl regelbaren Elektromotor 40 über ein Drehzahl-Untersetzungsgetriebe 41 angetrieben. Die Rollen eines jeden Rollenpaares laufen jeweils mit gleicher Drehzahl um. Der Antrieb erfolgt über Schlupfkupplungen. Gegebenenfalls kann auch ein Differential vorgesehen werden, um zu erreichen, daß sich die beiden Rollen eines jeden Rollenpaares mit geringfügig voneinander abweichenden Drehzahlen drehen können. Dies ist deshalb erforderlich, weil jede der beiden zusammenwirkenden Matrizen- und Patrizenrollen mit unterschiedlichen Durchmessern an dem Rundstab 11 angreifen und der wirksame Durchmesser der einen Rolle nicht unbedingt genau gleich dem wirksamen Durchmesser der anderen Rolle desselben Rollenpaares ist. Die oberen Patrizenrollen 14' bis 22' sind so gelagert, daß sie sich in ihrem Abstand zu der unteren Matrizenrolle 14' bis 22' in radialer Richtung verstellen lassen. Dies bietet die Möglichkeit, das Maß der Verformung des Rundstabes ti an jedem Rollenpaar in gewissem Umfang einzustellen.

Die Umfangsprofilierung 25 der ersten Patrizenrolle 14 hat gemäß F i g. 3 eine solche Form, daß sie in den Rundstab 11 in Richtung des Rundstab-Durchmessers eine längsverlaufende Hohlkehle mit einer nach oben gerichteten konkav geformten Fläche 32' eindrückt, durch die der Rundstab 11 in zwei symmetrische Schenkelteile 36 ausgeformt wird, die einstückig miteinander verbunden sind und zu ihren freien Enden hin gegeneinander divergieren. Zu diesem Zweck ist die Umfangsprofilierung der Patrizenrolle 14 etwa V-förmig ausgebildet, wobei sie an der Scheitelstelle eine gerundete Querschnittsform hat, wie dies F i g. 3 zeigt. Statt dessen könnte die Umfangsprofilierung aber auch eine etwa U-förmig gestaltete Querschnittsform haben, was jedoch weniger vorteilhaft wäre, weil in diesem Fall die Längsdehnung des Rundstabes 11 größer und das erreichbare Breitenmaß der Metalleiste 30 kleiner sein würde. Die konkave Fläche 31' hat in sämtlichen Verformungsstufen einen Krümmungsradius, der vorzugsweise gleich dem Krümmungsradius der fertigen Metalleiste 30 ist

Die hinter dem ersten Rollenpaar 14,14' angeordneten Rollenpaare 16,16', 18,18', 20,20' und 22,22' haben die Aufgabe, die in den Rundstab 11 eingedrückte Hohlkehle zu vertiefen und zu verbreitern, bis der Rundstab schließlich zu der Metalleiste 30 mit im wesentlichen gleichmäßiger Wandstärke ausgeformt ist Eine gleichmäßige Wandstärke der Metalleiste 30 ist vor allem dann wichtig, wenn die Metalleiste anschließend zu einer rohrförmigen Schweißelektrode ausgeformt wird.

Fig. 1 zeigt, daß die Matrizenrollen und die Patrizenrollen der einzelnen Rollenpaare 14,14', 16,16', 18, 18', 20, 20', 22, 22' jeweils in Horizontalrichtung ϊ fluchtend hintereinander angeordnet sind, während die Umlenkrollen 15, 17, 19 und 21 gegenüber den Rollenpaaren nach unten hin versetzt sind, so daß der Rundstab 11 die Matrizenrolle 14' des ersten Rollenpaares über einen Bogcnumfang von etwa 90° umschließt.

Hinter dem ersten Rollenpaar 14,14' läuft der Rundstab 11 dann über die Umlenkrolle 15, an der er um etwa 180° in Gegenrichtung umgelenkt wird. An dem zweiten Rollenpaar 16, 16' wird der Rundstab 11 wiederum in Gegenrichtung umgelenkt, wobei er die Matrizenrolle 16' über einen Winkel von 180° umschlingt. Entsprechendes gilt für den Verlauf des Rundstabes H an den weiteren Rollenpaaren. Wichtig ist vor allem, daß der Rundstab 11 die Matrizenrolle 14' zumindest auf einem Winkel von 45° umschlingt und daß er außerdem dem Rollenpaar 14, 14' unter einem solchen Winkel zuläuft, daß er sich in die Umfangsnut der Matrizenrolle 14' legt, bevor er mit der Patrizenrolle 14 in Berührung kommt. Der Rundstab umschlingt die zweite Matrizenrolle 16' über einen solchen Bogenweg, daß er nicht nur während des Verformungsvorgangs, sondern auch vor und nach dem Verformungsvorgang durch die Patrizenrolle 16 in Anlage an der Matrizenrolk 16' liegt Gleiches gilt für die anderen Rollenpaare. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, daß sich der Rundstab 11 beim Durchgang durch die verschiedenen Rollenpaare nicht um seine Achse dreht oder sich verwindet.

Die Umlenkrollen 15, 17, 19 und 21 sind in Vertikalrichtung verstellbar; sie stehen jeweils unter der Wirkung einer Feder 50, die das Bestreben hat, die zugeordnete Umlenkrolle von der genannten horizontalen Mittellinie fortzudrücken. Falls sich bei geringfügigen Drehzahlschwankungen der Motoren 40 und/oder bei Änderungen in der Längendehnung des Rundstabes 11 an den verschiedenen Formgebungsstufen Schwanklingen der Längenabschnitte des Rundstabes 11 zwischen den Rollenpaaren und Umlenkrollen einstellen, so verstellen sich die Umlenkrollen 15,17,19 und 21 gegen die Rückstellkraft der Federn 50 in Vertikalrichtung. Solche Stellbewegungen lassen sich mittels herkömmlicher Regeleinrichtungen zur Steuerung der Speisespannung des der jeweiligen Umlenkrolle unmittelbar folgenden Antriebsmotors ausnutzen. Dabei wird die Anordnung so getroffen, daß für den Fall, daß sich der Längenabschnitt des Rundstabes 11 im Bereich einer Umlenkrolle unter Anheben dieser Rolle verkürzen sollte, die Spannung des Antriebsmotors des der Umlenkrolle folgengen Rollenpaares auf eine entsprechende niedrigere Geschwindigkeit geregelt wird, so daß der Rundstababschnitt verlängert und dadurch die Verkürzung des Längenabschnitts des Rundstabes wieder kompensiert wird Entsprechendes gilt für den Fall, daß sich der Längenabschnitt des Rundstabes im Bereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rollenpaaren erhöhen sollte. Auf diese Weise wird ein sich einstellendes Spiel bzw. ein Durchhang des Rundstabes 11 zwischen den einzelnen Rollen der Rollenpaare beseitigt

Sämtliche Motoren 40 werden von einer gemeinsamen Steuervorrichtung so gesteuert, daß die Durchlaufgeschwindigkeit des Rundstabes 11 durch die Einrichtung entsprechend den jeweiligen Betriebsbedingungen eingestellt werden kann.
Die F i g. 2 bis 7 zeigen, daß der Rundstab 11 beim

Durchgang durch die Einrichtung stufenweise verformt und dabei in seinem Dickenmaß vermindert wird. Zugleich wird die Querabmessung des Rundstabes bzw. des Profils in den verschiedenen Verformungsstufen erhöht. Es entsteht infolgedessen eine Metalleiste 30, welche auf ihrer Länge eine gleichmäßige Breite hat, die größer ist als der Durchmesser des Rundstabes 11 (F ig. 2).

In Fig. 2 ist durch Punktierung angedeutet, daß die metallurgische Zusammensetzung des Rundstabes 11 über seine Querschnittsfläche unterschiedlich ist, derart, daß an der Außenhaut des Rundstabes 11 verhältnismäßig reines Eisen vorhanden ist, wobei die Legierungselemente und die Einschlüsse hinter der Außenhaut sprunghaft zunehmen und dann in Richtung auf den innenkern des Rundstabes stetig ansteigen. Die Außenhaut aus dem verhältnismäßig reinen Eisen ist im allgemeinen weicher als das Metall in der Kernzone des Rundstabes 11. Dies hat den Vorteil, daß hierdurch die von den Rollenpaaren gebildeten Verformungswerkzeuge geschont und deren Lebensdauer erhöht wird. Während der einzelnen Formgebungsstufen treten im Innenkern des Rundstabes 11 keine Scher- oder Schneidwirkungen auf. Die Oberfläche 32 und die Unterseite 31 der Metalleiste 30 werden daher von der ursprünglichen Umfangsfläche des Rundstabes 11 gebildet. Das bedeutet, daß die metallurgische Beschaffenheit der Metalleiste 30 über den Leistenquerschnitt von den Flächen 31, 32 und 33, wo verhältnismäßig reines Eisen vorliegt, sich zur Kernzone der Leiste hin ändert, wobei hier der Anteil der Legierungselemente und der Einschlüsse größer ist.

Während des Umformens des Rundstabes 11 zu der Metalleiste 30 brauchen keine Vergütungsbehandlungen vorgesehen zu werden. Der Rundstab 11 ist im allgemeinen aus einem Stahlblock oder Stahlknüppel warmgewalzt und auf den Solldurchmesser warmgezogen. Er besteht dabei zumeist aus einem niedrig gekohlten Stahl. Falls sich der Rundstab 11 nicht in diesem Zustand befindet, empfiehlt sich eine Warmbe- ·*ο handlung, bevor er der Einrichtung zugeführt wird.

Gemäß K i g. 1 weist die Einrichtung eine Vorrichtung auf, mit der die Metalleiste 30 mit einem Schweißmittel gefüllt wird, bevor sie anschließend zu einem Rohr ausgeformt wird. Diese Vorrichtung besteht aus einem « Fülltrichter 60, welcher das Schweißmittel 61 aufnimmt und dessen Auslaßöffnung 62 unmittelbar über dem Durchlaufweg der Metalleiste 30 liegt Das Befüllen der rinnenförmigen Metalleiste 30 erfolgt in der Weise, daß sie zunächst mit einer übermäßig großen Menge an Schweißmittel 61 aufgefüllt wird (F i g. 8). Anschließend wird mit Hilfe eines Abstreifers 64 die Überschußmenge entfernt, so daß in der Metalleiste nur die vorbestimmte Schweißmittelmenge verbleibt (F i g. 9). Die so mit Schweißmittel gefüllte Metalleiste 30 wird dann gemäß F i g. 10 zu einem Rohr geschlossen. Die'- erfolgt mittels eines Rollenpaares 74, dessen Rollen die Metalleiste 30 in die Rohrform nach F i g. 10 drücken. Die Schweißmittelmenge ist so eingestellt, daß sie den lichten Rohrquerschnitt voll ausfüllt Bei geschlossenem Rohr legen sich die leicht gerundeten Randflächen 33 gegeneinander. Wenn das Rohr anschließend durch eine Kalibriermatrize hindurchgeführt wird, so werden die gerundeten Randflächen 33 gegeneinander gepreßt wobei sie sich flachdrücken, so daß sie stumpf gegeneinander stoßen, wie dies in F i g. 11 gezeigt ist

In den F i g. 12 bis 18 ist eine geänderte Ausführungsform der als Verformungswerkzeuge dienenden Rollen paare dargestellt, mit der erreicht wird, daß der Rundstab 11 im eisten Rollenpaar genau ausgerichtet wird, so daß die Hohlkehle genau symmetrisch eingedrückt wird. Außerdem sind hier die Verformungswerkzeuge so ausgebildet, daß sich der Rundstab 11 mit insgesamt nur drei Verformungsstufen in die Leistenform bringen läßt. Die unteren Matrizenrollen sind im wesentlichen von identischer Ausbildung; sie weisen gemäß F i g. 12 eine angenähert V-förmige Umfangsnin mit einer bogenförmig verlaufenden Scheitelfläche 82 und flachen, nach außen divergierenden Nut-Seitenflächen 83 auf, die tangential flach in die konkave Scheitelfläche 82 übergehen. Die beiden Seilenflächen 83 der Matrizenrollen 81 laufen außenseitig über kreisbogenförmig gekrümmte Flächen 85 in vertikal stehende Seitenwände 84 ein, deren gegenseitiger Abstand in F i g. 14 mit W_M angegeben ist. Fig. 12 zeigt die Lage des Rundstabes 11 vor der ersten Verformungsstufe innerhalb der Umfangsnut der unteren Matrizenrolle 81. Der Radius Τβ2 der Scheitelfläche 82 ist kleiner als der Radius rn des Rundslabes 11. Ferner ist wichtig, daß der Radius r₈2 kleiner ist als der Radius des fertigen Rohres. Der Rundstab 11 berührt daher mit seiner Umfangsfläche die Seitenflächen 83 an den beiden Berührungspunkten 86, die im gleichen Abstand beiderseits der Mittellinie 87 der Umfangsnut und deren Scheitelfläche 82 liegen

Die Patrizenrolle 90 des ersten Rollenpaares, welche die Funktion einer Aufschlitzrolle hat, greift mit ihrer V-förmigen Umfangsprofilierung auf der Mittellinie 87 an der Umfangsfläche des Rundstabes 11 an, wobei die Verformungskraft über den Rundstab 11 auf die beiden Abstützpunkte 86 übertragen wird, die in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß der Rundstab 11 innerhalb der Umfangsnut genau in der Mittellinie 87 gehalten wird. Die -förmige Umgangsprofilierung der Patrizenrolie 90 weist eine gerundete Scheitelfläche 91 und tangential hierzu verlaufende flache, zur Rollenmitte hin divergierende Seitenflächen 92 auf. Der Winkel ag₂ zwischen diesen Seitenflächen 92 ist erheblich kleiner als der Winkel as3 zwischen den Seitenflächen 83 der Umfangsnut der Matrizenrolie 81. Die Patrizenrolle 90 drückt daher in den Rundstab 11 eine etwa V-törmige Hohlkehle, wobei ein Profil entsteht dessen symmetrische Profilschenkel 94 im Scheitelbereich einstückig miteinander verbunden sind und zu ihren freien Enden hin divergieren, wobei das Dickenmaß der Profilschenkel vom Scheitel zu den freien Schenkelenden hin stetig ansteigt. Die oberen Stirnflächen 96 der Schenkel 94 sind gewölbt (F i g. 13).

Von Bedeutung ist ferner, daß die Patrizenrolle 90 die Unterseite des Rundstabes 11 in feste Anlage gegen die gekrümmte Scheitelfläche 82 der Umfangsnut der Matrizenrolle drückt Weiterhin ist wesentlich, daß die Patrizenrolle 90 gegenüber der Mittellinie 87 sehr genau ausgerichtet ist da sich sonst an den beiden Schenkeln 94 ungleichmäßige Metallmengen einstellen würden, die sich bei der nachfolgenden Kaltverformung nur schwer wieder beseitigen lassen. Um demgemäß die Patrizenrolle 90 gegenüber der Matrizenrolle 81 genau auszurichten, weist die Matrizenrolle 81 gemäß Fig. 13 ein Paar im Axialabstand angeordneter, sich in Umfangsrichtung erstreckender Führungsflächen 93 auf, die von der Mittellinie 82 abgewandt sind und zwischen zwei stufenförmig versetzten Flächen 95 und 97 eine Schulter bilden. Die Patrizenrolle 90 weist eine solche axiale Breite auf, daß sie die Führungsflächen 93 in axialer Richtung übergreift Sie ist ebenfalls mit in

Umfangsrichtung verlaufenden Fuhrungsflachen 98 versehen, die der Mittellinie 8/ zugewandt sind und zwischen Umfangsflächen 99 und 101 eine Schulter bilden. Die Führungsflächen 93 und 98 sind jeweils in demselben Abstand von der Mittellinie 87 angeordnet. _D Sie sind in radialer Richtung leicht konisch, z. B. iTiit einem Konuswinkel von 2°, ausgebildet so daß sich an den aufeinanderliegenden konischen Führungsflächen

93 und 98 eine leichte Flächenverkeilung einstellt unter deren Wirkung die beiden übereinander angeordneten ι ο Rollen 81 und 90 gegen relative Axialbewegung miteinander verriegelt werden. Die Anlage der Führungsflächen 93 und 98 bestimmt außerdem den Abstand zwischen den Scheitelflächen 91 und 8Z Zwischen den Flächen 95 und 101 bzw. 97 und 99 verbleibt jeweils ein kleiner Spalt.

Der Rundstab 11 läuft der unteren Matrizenrolle 81 an einer Stelle zu, die vor derjenigen Stelle liegt an der die Patrizenrolle 90 mit dem Rundstab in Berührung kommt. Wie Fig. 13a zeigt, nähert sich der Rundstab 11 so den beiden Rollen 81 und 90, daß er an einer Stelle tangential auf die Matrizenrolle 81 läuft, die in Bewegungsrichtung des Rundstabes vor derjenigen Stelle liegt, an der der Rundstab von der Scheitelfläche 91 der Patrizenrolle 90 erfaßt wird. Dies bedeutet, daß der Rundstab 11 im Augenblick der Verformung bereits die Matrizenrolle 81 umgreift und sich eng der Krümmung der Umfangsnut der Matrizenrolle anschmiegt. Auf diese Weise wird der Rundstab 11 in der Umfangsnut der Matrizenrolle 81 fest abgestützt und 3» gehalten, bevor die V-förmige Umfangsprofilierung der Patrizenrolle 90 die Hohlkehle herstellt. Dadurch, daß der Rundstab 11 an dem ersten Rollenpaar 81,90 exakt geführt werden und die Rollen dieses Rollenpaares in Axialrichtung genau gegeneinander ausgerichtet sind. « wird sichergestellt, daß der Rundstab 11 genau in seiner Durchmesserebene aufgeschlitzt wird, so daß sich symmetrische Schenkel 94 ergeben.

In Fig. 14 ist das Rollenpaar der zweiten Formgebungsstufe dargestellt. Die untere Matrizenrolle 100 entspricht der Matrizenrolle81 der Fig. 12 und 13. Die_ obere Patrizenrolle 102 weist eine -förmige Umfangsprofilierung mit einer bogenförmigen Scheitelfläche

103 auf, die tangential in zwei im wesentlichen ebene Scheitelflächen 104 übergeht, die ihrerseiis über eine Bogenkrümmung 106 in vertikale Seitenflächen 105 übergehen. Der Winkel aio4 zwischen dc.i Seitenflächen

104 ist bei dieser Ausführungsform größer als der Winkel 392, jedoch kleiner als der Winkel agj. Dies bedeutet, daß die von der Patrizenrolle 90 eingedrückte V-förmige Hohlkehle an dem zweiten Rollenpaar gemäß Fig. 14 aufgeweitet wird, wobei das Metall 109 an den Schenkelteilen des Rundstabes im Dickenmaß weiter vermindert wird, so daß das Maß des Dickenanstieges der Schenkel von dem Scheitel zu den freien Schenkelenden 110 hin hier erheblich geringer ist als hinter der ersten Formgebungsstufe {Fig. 13). Der Zweck dieser zweiten Formgebungsstufe besteht vor allem darin, das Metal! des mit der Hohlkehle versehenen Rundstabes 11 ohne übermäßige Reibung μ radial nach außen zu verdrängen, wobei es zwischen den Flächen der beiden Rollen zur Seite hin gedrückt wird. Hierdurch wird es möglich, die Verformung des Rundstabes bzw. die Dickenverminderung der Schenkel

94 mit einer Mindestanzahl an Formgebungsstufen und hs bei zugleich geringstmöglicher Beanspruchung der Rolle zu erzielen. Bei dem in Fig. 15 dargestellten Rollenpaar der dritten Fornigebungsstufe entspricht die MatrizenroHe 115 der Matrizenrolle 81 des ersten Rollenpaares. Die Patrizenrolle 116 weist ebenfalls eine bogenförmig gekrümmte Scheitelfläche 117 auf, die tangential in die im wesentlichen ebenen Seitenflächen 118 übergeht, welche ihrerseits über Bogenkrümmungen 120 in vertikale Seitenflächen 119 übergehen. Bei dieser Ausführung ist das Breitenmaß w_U9 zwischen den Seitenflächen 119 genau auf das Breitenmaß w& und außerdem auf den vertikalen Abstand zwischen der Patrizenrolle 116 und der Bodenfläche der Umfangsnut der Patrizenrolle 115 abgestimmt so daß die Schenkel der Leiste bildende Metall 125 hier über die gesamte Profilbreite dasselbe DickenmaO annehmen. Der Winkel Ληβ entspricht dem Winkel a» Der Krümmungsradius der Flächen 15 7 und 120 ist genau auf den Krümmungsradius der Flächen 82 und 85 abgestimmt, damit die gewünschte gleichmäßige Wandstärke der Metalleiste erhalten wird.

Man erzielt demgemäß in der dritten Formgebungsstufe eine Metalleiste 125 mit angenähert V-förmigem Querschnitt, deren bogenförmig gekrümmte Scheitelstelle mit 130 und deren Schenkel mit 131 bezeichnet sind. Die äußeren Enden der Schenkel 131 laufen über eine bogenfön ige Abbiegung 134 in vertikale Schenkelenden 132 aus. deren obere Ränder 133 in der nachfolgenden Formgebungsstufe in gegenseitige Anlage gebracht werden. Das so gebildete Profil wird dann mittels drei Verschlußrollenpaare bis zur Erzielung des endgültigen zylindrischen Rohrprofils weiter verformt. Durch das erste Verschlußrollenpaar erhält das Profil gemäß Fig. 16 angenähert eine C-förmige Ch;erschnittsform, wobei der Krümmungsradius an der Scheitelinnenseite des C kleiner ist als der Krümmungsradius an der entsprechenden Stelle, wenn das Profil zu einem Rohr geschlossen ist und die Ränder der Schenkelteile in feste Anlage gegeneinander gebracht sind. Der Ausdruck »Scheitel« bezeichnet eine Stelle des Profils, die in gleichen Abständen von den beiden Randflächen 133 liegt.

Das erste Verschlußrollenpaar weist gemäß Fig. 16 eine untere Matrizenrolle 135 mit einer angenähert V-förmigen Umfangsnut auf, die eine konkav gekrümmte Scheitelfläche 13* hat, welche tangential in ebene, nach außen divergierende Seitenflächen 137 übergeht, welche ihrerseits über einen Krümmungsradius 139 in ebene Seitenflächen 138 übergehen, die unter einem kleineren Winkel gegeneinander divergieren. Der Krümmungsradius der Scheitelfläche 136 und der Winkel zwischen den Seitenflächen 137 sind dieselben wie bei den in den Fig. 12 bis 15 dargestellten Matrbenrollen. Die obere Patrizenrolle des ersten Verschlußrollenpaares weist an ihrer Umfangsprofilierung eine bogenförmig gekrümmte Scheitelfläche 140 auf, die über ebene, gegeneinander divergierende Seitenflächen 141 in parallele Seitenflächen 142 übergehen. Der Abstand zwischen den Seitenflächen 142 in bezug auf den Abstand der Flächen 139 ist so gewählt, daß die Schenkel 131 des in Fi g. 15 gezeigten Leistenprofils in Längsrichtung mittig eingebogen werden, so daß sich innere und äußere, geradlinige Schenkelabschnitte 144 und 145 ergeben, die in der Mitte über eine bogenförmig gekrümmte Knickstelle 146 verbunden sind. Bei diesem Formgebungsvorgang werden die Außenränder 133 nach innen eingebogen, so daß sie die parallelen Seitenflächen 142 soeben berühren.

Das zweite Verschlußrollenpaar weist gemäß Fig. 17 eine untere MatrizenroHe 150 auf, deren Umfangsnut

von einer bogenförmigen Wandfläche 15t gebildet ist, deren Bogenumfang etwas kleiner als 180° ist Diese Wandfläche ISl läuft an beiden Seiten in gegeneinander divergierende Seitenflächen 152 aus, die zur Führung der Metalleiste in der Ümfangsnut dienen. Die obere s Patrizenroile 154 ist mit einem bogenförmig gekrümmten Scheitel 155 und parallelen Seitenflächen 156 versehen, deren Abstand erheblich kleiner ist als der Abstand der Seitenflächen 142 der in F i g. 16 gezeigten Patrizenroile. Der Krümmungsradius des Scheitels 155 to ist geringfügig kleiner als der Krümmungsradius des Scheitels 140 der Patrizenroile nach F i g. 16. Außerdem ist der Krümmungsradius der bogenförmig gekrümmten Wandfläche 151 der Matrizenrolle 150 kleiner als der Abstand der Bogenradien 139 bei der Matrizenrolle 135 nach Fig. 16. Die Patrizenroile 154 drückt die Metalleiste in die Ümfangsnut der Matrizenrolle 150, wobei der Krümmungsradius an der Scheitelinnenseite der Metalleiste vermindert wird und zugleich die Flächen der Schenkelteile 144 und 145 teilweise gewölbt χ werden. Als Ergebnis dieses Verformungsvorgangs werden die Schenkelteile 144 der Metalleiste in der Mitte zwischen ihren beiden Enden gebogen und zugleich die Ränder 133 der freien Schenkelenden weiter einander genähert, wobei die endseitigen Schenkelabschnitte 132 nach innen gegeneinander geneigt sind und sich in einem Abstand befinden, der lediglich von der Breite der oberen Patrizenroile 154 begrenzt wird. Bei diesem Verschlußvorgang wird sichergestellt, daß der innere Scheitelradius kleiner ist als derjenige des fertigen Rohres.

Die rinnenförmige Metalleiste 125 durchläuft hinter dem Rollenpaar 150, 154 eine (nicht dargestellte) Vorrichtung, mit der das Innere des Profils mit dem Schweißmittel gefüllt wird. Vorrichtungen dieser Art sind in den US-Patentschriften 29 09 778 und 29 09 650 beschrieben. Anschließend gelangt die Metalleiste zu dem Endverschlußrollenpaar gemäß F i g. 18.

Dieses Rollenpaar weist eine untere Matrizenrolle 160 mit einer Ümfangsnut auf, welche eine koükav gekrümmte Wandfläche 161 hat, derer. Krümmungsradius gleich dem Krümmungsradius an der Außenseite des fertigen Rohrprofils ist, jedoch an der Scheitelstelle einen solchen Krümmungsradius hat, daß beim Schließen der Metalleiste der Krümmungsradius an der « Innenseite des Scheitels der Leiste erhöht wird. Bei diesem Vorgang wird demgemäß das Metall an dieser Stelle gestreckt, so daß nach beendetem Verschlußvorgang das Metall an der Scheitelinnenseite des Rohrprofils unter einer Zugspannung verbleibt, welche das Bestreben hat, die Randflächen 133 der Schenkelenden in feste Anlage zu halten, wenn die Verschlußkraft der Rollen nach dieser Formgebungsstufe in Fortfall kommt

Die obere Patrizenroile 165 weist eine etwa ss V-förmige Ümfangsnut mit gegeneinander divergierenden Seitenflächen 166 auf, die sich gegen die gekrümmten Schenkelabschnitte 134 legen und dadurch das U-Profil in die Ümfangsnut der Matrizenrolle 160 drücken und zugleich eine Verschlußkraft auf die Randflächen 133 ausüben, so daß diese in feste gegenseitige Anlage gebracht werden. Unter der Wirkung der Druckkraft der Verschlußrollen werden außerdem die äußeren Seitenwände der Metalleiste in feste Anlage gebracht. Zugleich bewirken die Druckkräfte, daß die äußeren Schenkelflächen der Metalleiste in feste Anlage gegen die gekrümmte Wandfläche 161 eedrückt werden, so daß die flachen Schenkelteile 144 und 145 (F i g. 17) gerundet werden und sich hierbei dem Krümmungsradius der Wandfläche 161 eng anschmiegen.

Bei diesem Verschlußvorgang stellen sich an der Scneitelinnenseite der Metalleiste Spannungen in Form von Zugkräften ein, die eine Verschlußwirkung ausüben, wodurch die Randflächen 133 in fester Anlage gehalten wird. Diese Verschlußkraft bleibt auch dann erhalten, wenn das nun zn einem Rohr geschlossene Profil das in Fig. 18 dargestellte Rollenpaar verläßt und anschließend durch ein herkömmliches Kalibrierwerkzeug hindurchläuft

Die Fig. 19 bis 22 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der bei der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendbaren Rollenpaare, mit denen ein Rundstab 11 zu der Metalleiste 125 nach Fig. 15 ausgeformt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden nach dem Eindrücken der Hohlkehle in den Rundstab 11 die Schenkelteile vom Scheitel zu den freien Schenkelenden hin stufenweise in ihrem Dickenmaß vermindert, wobei in jeder Formgebungsstufe der entsprechende Schenkelabschnitt angenähert auf das endgültige Dickenmaß gebracht wird, so daß dieser Abschnitt bei den nachfolgenden Formgebungsstufen sein Dickenmaß im wesentlichen beibehält

Die unteren Matrizenrollen weisen hier vorzugsweise Umfangsnuten mit übereinstimmender Querschnittsform auf, die derjenigen der Matrizenrollen nach den Fig. 12 bis 15 entsprechen kann. Demgemäß sind übereinstimmende Teile mit den gleichen Bezugszahlen belegt

Das erste Rollenpaar besteht aus der Patrizenroile 170 und der darunterliegenden, mit der Ümfangsnut versehenen Matrizenrolle 171. Die Patrizenroile 170 entspricht im wesentlichen der Patrizenroile 90 gemäß F i g. 13. jedoch m'A der Ausnahme, daß der Divergenzwinkel am zwischen den Seitenflächen 172 etwas kleiner ist als der Winkel a&. Der Winkel am wird vorzugsweise möglichst klein gewählt, wobei im wesentlichen nur die Bruchgrenze des Veiformungswerkzeuges eine untere Begrenzung dieses Winkels bildet Dadurch, daß der Winkel am möglichst klein eingestellt wird, ist es möglich, die Längung des Rundstabes 11 beim Eindrücken der Hohlkehle sehr gering zu halten. Dies ist wünschenswert, weil bei der Verformung des Rundstabes 11 zu der rohrförmigen Schweißelektrode zunächst eine rinnenförmige Metallleiste von möglichst großer Breite ausgeformt werden soll. Außerdem ist es zweckmäßig, eine rohrförmige Metalleiste zu schaffen, die sich anschließend durch Ziehwerkzeuge hindurchführen und dabei im Durchmesser erheblich vermindern läßt, ohne daß eine besondere Vergütungsbehandlung erforderlich wird. Die in den Fig. 19 bis 22 dargestellten Formgebungswerkzeuge entsprechen weitgehend diesen Forderungen.

Die radiai vorspringende Umfangsprofilierung 173 der Patrizenroile 170 gemäß Fig. 19 ist so bemessen, daß das Dickenmaß des Scheitels 174 des mit der Hohlkehle versehenen Rundstabes 175 geringfügig größer ist als die endgültige Dicke der herzustellenden Metalleiste. In Fig.20 ist das zweite Rollenpaar dargestellt, dessen obere Patrizenroile 180 eine breit gewölbte Umfangsprofilierung 181 aufweist die tangential in ebene, gegeneinander divergierende Seitenflächen 182 übergeht, an die sich nach außen hin die demgegenüber steiler stehenden Seitenflächen 183 anschließen. Der Divergenzwinkel am der Seitenflä-

chen 182 entspricht dem Winkel au der Fig. 12. Die Bogenmitte der Umfangsprofilierung 181 fällt mit der Krümmungsmitte des Scheitels 82 der Umfangsnut der MatrizenroDe zusammen. Es ist zu erkennen, daß hier die Patrizenrolle 180 die Aufgabe hat, den mit der Hohlkehle versehenen Rundstab lediglich im Scheitelbereich 174 in seinem Dickenmaß soweit herunterzudrücken, daß er das endgültige Dickenmaß erhält Die Schenkelteile des mit der Hohlkehle versehenen Rundstabes weisen hier verhältnismäßig dicke Schenkelenden auf, deren Dickenmaß bei der Kaltverformung des Scheitelbereichs nicht oder jedenfalls nicht erheblich vermindert wird. Die dicken Schenkelenden wirken einer Längung des Scheitelbereichs des Metallprofils bei der Ausformung des Scheitels entgegen, so daß der Werkstoff bei der Ausformung des Scheitels hauptsächlich quer zur Rundstablängsrichtung fließt

Für die dritte Formgebungsstufe nach F i g. 21 wird eine Patrizenrolle 190 verwendet, die im wesentlichen der Patrizenrolle 180 nach Fi g. 20 entspricht, allerdings mit der Ausnahme, daß die divergierenden Seitenflächen 192 hier eine größere Länge haben als die Seitenflächen 182. Infolgedessen werden in dieser Formgebungsstufe die zu beiden Seiten des Profilscheitels befindlichen Schenkelabschnitte 193 in der Dicke herabgesetzt, während die Schenkelteile auf ihren übrigen Bereichen nicht oder nicht wesentlich in der Dicke vermindert werden. Die freien Schenkelenden 195 weisen eine verhältnismäßig große Dicke auf und wirken zusammen mit dem zuvor kaltgeformten und demgemäß etwas gehärteten Scheitelbereich des Profits einer Längung der Schenkelabschnitte 193 entgegen, so daß auch hier die Hauptverformungsrichtung quer zur Längsrichtung der Metalleiste verläuft

Fig.22 zeigt das Rollenpaar der letzten Formgebungsstufe, welches dem Rollenpaar nach Fig. 15 entspricht Die Patrizenrolle 201 bewirkt hier lediglich eine Verminderung des Dickenrnaßes an den freien Schcnkelenden 195 des rinnenförmigen Profils. Die

ι« übrigen Profilabschnitte 174 und 193, die bei dieser Formgebungsstufe im Dickenmaß nicht vermindert werden, wirken einer Längung der Schenkelenden 195 in Längsrichtung der Metalleiste entgegen, so daß auch hier hauptsächlich eine Querdehnung des Profils erfolgt

is Auf diese Weise wird eine maximale Dehnung quer zur Stablängsrichtung und demgemäß ein Profil mit einer maximalen Breitenabmessung erhalten.

Nach der Formgebungsstufe gemäß F i g. 22 kann die so geformte riRnenförmige Metalleiste in der im Zusammenhang mit den Fig. 16 bis 18 beschriebenen Weise zu einem geschlossenen rohrförmigen Profil ausgeformt werden.

Wenn, als Endprodukt anstelle eines Rohrprofils eine Flachleiste od. dgl. verlangt wird, kann die rinnenfönnige Metalleiste mittels herkömmlicher Vorrichtungen flachgewalzt werden oder es kann eine abschließende Formgebungsstufe vorgesehen werden, bei der die Schenkeienden des Profils auf ein gewünschtes Dickenmaß vermindert wird, wobei zugleich die Metalleiste in die jeweils gewünschte Querschnittsform gebogen wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Metalleisten, insbesondere von rohrförmigen Schweißelektroden, aus einem Stabmateriai, indem das Stabmaterial in aufeinanderfolgenden Formgebungsstufen zwischen Rollenpaaren unter Verminderung seiner Dicke und Erhöhung seiner Breite zu der Metalleiste ausgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Stabmaterial ein Rundstab aus Metall (11) to verwendet wird, in den einseitig eine länfesverlaufende Hohlkehle in Richtung des Rundstab-Durchmessers eingedrückt wird, welche den Rundstab zu einem Paar einstückig verbundener, im wesentlichen übereinstimmender divergierender Schenkelteile ausformt, die anschließend beide gleichzeitig vom Scheitelbareich zu ihren freien Enden hin bis auf das endgültige gleichmäßige Dickenmaß der Leiste vermindert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkehle in der ersten Verformungsstufe unter Bildung eines symmetrischen V-förmigen Profils so tief eingedrückt wird, daß die Scheitelstelle (174) annähernd die Enddicke der Leiste aufweist, und daß dann die beiderseits der Scheitelstelle (174) liegenden Schenkelteile (193, 195) in mehreren aufeinanderfolgenden Verformungsstufen fortschreitend vom scheitelnahen Bereich bis zu ihren freien Enden hin auf die gleichmäßige Dicke der etwa rinnenförmig profilierten Leiste gebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundstab (U) vor dem Verformungsvorgang kalibriert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem kontinuierlichen Arbeitsgang mit der Ausformung des Rundstabes (11) zu der rinnenförmiger! Metalleiste diese mit einem Schweißmittel gefüllt wird, worauf die Schenkelenden der Leiste zu einem Rohr geschlossen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundstab (11) beim Eindrücken der Hohlkehle an einer Stelle tangential in die Nut der Matrizenrolle eingeführt wird, die vor derjenigen Stelle liegt, an der die Verformung durch die in die Matrizenrolle einfassende Patrizenrolle stattfindet, wobei der Rundstab (11) mit der Matrizenrolle über einen Winkel von mindestens 45° in Berührung gehalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundstab (11) so den Rollen zugeführt wird, daß er an einer Stelle in Berührung mit der genuteten Matrizenrolle gelangt, die im Bogenabstand von mindestens 45° von der die Mittelpunkte der beiden Rollen des Rollenpaares verbindenden Linie liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundstab (11) so zwischen den Rollen hindurchgeführt wird, daß er auch hinter der die Rollenmittelpunkte verbindenden Linie noch über einen Bogenweg von mindestens 45° in Kontakt mit der Matrizenrolle verbleibt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung stufenweise mittels hintereinandergeschalteter Rollenpaare erfolgt, deren untere Rollen jeweils die mit einer etwa U-förmigen Umfangsnut versehene Matrizenrolle bilden, während die zugeordneten oberen Patrizenrollen einen im Querschnitt etwa V-förmigen Umfang mit vcn der ersten zur letzten Rolle der Rollenpaare zunehmenden Scheitelwinkel aufweisen.

9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, unter Verwendung von den Rundstab zu dem Leistenprofil ausformenden Rollenpaaren, dadurch gekennzeichnet, daß das die Hohlkehle herstellende Rollenpaar (14, 14'; 81, 90; 170, 171) eine Patrizenrolle mit etwa V-förmiger Umfangsprofilierung aufweist, die in die Umfangsnut der Matrizenrolle einfaßt, und daß im Laufweg des Rundstabes (11) hinter diesem ersten Rollenpaar (14,14') weitere die Schenkelteile des Rundstabes auf die Enddicke ausformende Rollenpaare (16,16', 18,18', 20,20', 22, 22'; 100, 102, 115, 116; 180, 190, 201) vorgesehen sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizenrolle (81) des ersten Rollenpaares (81, 90) eine etwa U-förmige Umfangsnut mit einer bogenförmigen Scheitelfläche (82) und im wesentlichen flachen, tangential zu der bogenförmigen Scheitelfläche (82) verlaufenden Seitenflächen (83) aufweist, wobei der Krümmungsradius der Scheitelfläcne (82) kleiner ist als der Krümmungsradius des Rundstabes (11), und daß die etwa V-förmige Umfangsprofilierung der Patrizenrolle (90) zwischen ihren konvergierenden Seitenflächen (92) einen Winkel (an) einschließt, der kleiner ist als der Winkel zwischen den Seitenflächen (83) der Umfangsnut der Matrizenrolle (81).

11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (81, 90) des Rollenpaares etwa radial gerichtete, im gleichen Abstand von der Mittelebene ihrer Umfangsprofilierung angeordnete, die beiden Rollen in Axialrichtung gegeneinander ausrichtende und sich mit Passung gegeneinander legende Führungsflächen (93,98) aufweisen.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen (93, 98) leicht konisch ausgebildet sind und nach Art von Keilflächen gegeneinander abgestützt sind.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest drei Rollenpaare (81, 90, 100, 102, 115, 116) hintereinandergeschaltet sind, die jeweils eine untere Matrizenrolie mit einer etwa U-förmigen Umfangsnut und eine obere Palrizenrolle mit einer -förmigen Umfangsprofilierung aufweisen, daß die Seitenflächen (92) der V-förmigen Umfangsprofilierung der Patrizenrolle (90) des ersten Rollenpaares einen Winkel (an) einschließen, der kleiner ist als der von den Nut-Seitenflächen (83) der zugeordneten Matrizenrolle (81) eingeschlossene Winkel (an), daß ferner die Seitenflächen (104) der V-förmigen Umfangsprofilierung der Patrizenrolle (102) des zweiten Rollenpaares einen Winkel (am) einschließen, der einerseits kleiner ist als der von den Nut-Seitenflächen (83) der zugeordneten Matrizenrolle eingeschlossene Winkel (an) und andererseits größer ist als der Winkel (392) der Umfangsprofilierung der Patrizenrolle (90) des ersten Rollenpaares, und daß der Winkel fans) zwischen den Seitenflächen (118) der V-förmigen Umfangsprofilierung der Patrizenrolle (116) des letzten Rollenpaares gleich dem

Winkel ist, den die Seitenflächen (83) der V-förmigen Umfangsnut der Matrizenrolle (115) des letzten Rollenpaares einschließen.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß d^:e hintereinander angeordneten Rollenpaare mit ihren Durchgangsspalten für den Rundstab (11) im wesentlichen horizontal miteinander fluchten, dab jedes Roüenpaar eine eigene Antriebsvorrichtung (40,41) sowie eine Vorrichtung zur Änderung der Drehgeschwindigkeit der Rollen aufweist, daß jeweils zwischen benachbarten Rollenpaaren eine Umlenkrolle (15, 17, 19, 21) angeordnet ist, die quer zu der die Durchgangsspalten der benachbarten Rollenpaare verbindenden linie unter Vorspannung stehen, daß eine Drehzahlregelung vorgesehen ist, weiche die Drehzahl der Rollenpaare in ADhängigkeit von der Position der benachbarten Umlenkrolle in der genannten Querrichtung regelt, unJ daß die Umlenkrollen gegenüber der genannten Verbindungslinie so angeordnet sind, daß der Rundstab (11), nachdem er den Durchgangsspalt eines Rollenpaares verlassen hat, zumindest noch über einen Bogenweg von 45° mit einer dieser Rollen in Kontakt bleibt