DE19810851B4

DE19810851B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Walzen von Ringen

Info

Publication number: DE19810851B4
Application number: DE1998110851
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Kfm. Brück
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2018-03-14
Also published as: DE19810851A1

Abstract

Verfahren für die Herstellung von Ringen mit angeformten Rohransatz (36), insbesondere Vorschweißflanschen für Rohranschlüsse, in einer Ringwalzvorrichtung,
bei dem eine ringförmige Vorform als Werkstück (10) in eine Ringschablone (9) eingelegt, wenigstens eine Axialwalze (20, 21) gegen das Werkstück (10) in Richtung der Schablonenringachse (37) angestellt,
durch eine erste weitere Walze (24) radial nach innen von der Ringschablone (9) vorstehendes Werkstückmaterial in die Ringschablone (9) hinein abgedrängt und
mit einer zweiten weiteren Walze (25) das abgedrängte Werkstückmaterial auf gewünschte Ringinnenmaße abgewalzt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdrängung durch die erste Walze (24) im wesentlichen nur durch Abbiegung des Werkstückmaterials unter Anlage der Walzfläche (30, 31) der ersten Walze (24) gegen das Werkstück (10) ausschließlich schräg zur Schablonenringachse (37) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Walzen von Ringen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2.

Aus der DE 30 06 294 C2 ist eine derartige Ringwalzvorrichtung bekannt. Diese Ringwalzvorrichtung weist zwei unter Formung des Rohransatzes in bezug auf die Ringschablonenachse radial gegen die Vorform anstellbare, fliegend gelagerte Walzen auf, die sowohl vertikal wie auch zur radialen Anstellung horizontal bewegbar sind. Eine der beiden Walzen ist rundzylindrisch ausgebildet, während die andere einen kegelförmigen Endabschnitt aufweist, an den sich ein rundzylinderischer Abschnitt anschließt. Zum Abwalzen in axialer Richtung dienen zwei kegelförmige Axialwalzen, die an einem höhenverstellbaren Trägerholm angebracht sind. Bei der Ringherstellung wird die Walze mit dem kegelförmigen Abschnitt zunächst in der axialen Abwalzrichtung vorgeschoben, wobei über den kegeligen Walzenabschnitt nach innen vorstehendes Vorformmaterial in die Ringschablone hineingedrückt wird. Mit dem weiteren axialen Vorschub dieser Walze kommt der zylindrische Walzenteil zur Anstellung, durch den das durch den konischen Teil in die Ringschablone hineingedrückte Material weiter zur Bildung des Rohransatzes unter der Mitwirkung der ausschließlich rundzylindrisch ausgebildeten zweiten Wälze abgewalzt wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ringwalzverfahren und eine Ringwalzvorrichtung der eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, daß Ringe mit angeformtem Rohransatz in höherer Qualität hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 2 gelöst.

Durch diese Erfindungslösung, bei der die erste Walze im wesentlichen nur zum Abbiegen des durch die Axialwalze nach innen gedrückten oder/und von Anfang an über die Ringschablone nach innen vorstehenden Materials in die Vorform benutzt wird, und bei der die Formung des Rohransatzes bis zu seinen Endmaßen hauptsächlich durch die separate zweite Walze erfolgt, wird eine den Faserverlauf im Ringmaterial beeinträchtigende Verformung, wie sie nach dem Stand der Technik im Bereich der Kante zwischen dem konischen Walzenabschnitt und dem sich daran anschließenden zylindrischen Walzenabschnitt erfolgt, vermieden und so eine hohe Festigkeit des Rings, insbesondere im Übergangsbereich zwischen dem Flanschteil und dem sich dazu im wesentlichen senkrecht erstreckenden Rohransatz, erreicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erste und zweite Walze unabhängig voneinander und insbesondere bezogen auf die Ringschablonenachse sowohl radial als auch axial bewegbar. Damit bestehen vielfältige Möglichkeiten zur Variation des Verlaufs der Umformun, wobei insbesondere das Umlenken des durch die Axialwalze nach innen gedrückten oder/und von vornherein vorstehenden Werkstückmaterials in die Ringschablone hinein in zeitlicher Trennung vom Planwalzen der Ringinnenseite durch die zweite Walze erfolgen kann.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß sich die Drehachsen der ersten und zweiten Walze parallel zur Schablonenringachse erstrecken, so daß der Walzendurchmesser der ersten Walze über ihre gesamte axiale Länge in Richtung der axialen Abwalzung abnimmt. Vorzugsweise verringert sich in Abwalzrichtung ferner die auf Walzenlängenintervalle bezogene Abnahme des Walzendurchmessers. Bei einer derartigen Ausbildung der ersten Walze läßt sich das unter dem Einfluß der Radialwalzen nach innen fließende oder/und von Anfang an vorstehende Material unter annähernd konstanter Materialfaserkrümmung in die Ringschablone abdrängen.

Bei einer solchen Ausführungsform weist z.B. die erste Walze einen ersten konischen Walzenabschnitt und einen sich in der Abwalzrichtung an den ersten konischen Abschnitt anschließenden zweiten konischen Walzenabschnitt mit gegenüber dem ersten Abschnitt verringerten Konuswinkel auf. Nach innen vorstehendes Material trifft zunächst auf den ersten konischen Walzenabschnitt mit großem Konuswinkel. Entsprechend gering ist die durch diesen Walzenabschnitt bewirkte Materialablenkung. Bei der weiteren Ablenkung durch den zweiten Walzenabschnitt ist für die Ablenkung nur noch der Winkel zwischen den Mantellinien der beiden konischen Walzenflächen des ersten und zweiten Walzenabschnitts maßgeben.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Ringschablone eine die Vorform mit Umfangspiel aufnehmende Ringschulter auf. Beim axialen Abwalzen der Vorform legt sich das Werkstück gegen die Umfangsfläche der Schulter an, wodurch eine genaue Zentrierung des Werkstücks erreicht wird.

Die Axialwalze ist zu der ersten und zweiten Walze winkelversetzt, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform zwei zu der ersten und zweiten Walze versetzt angeordnete Axialwalzen vorgesehen sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Axialwalzen an einem zum Abwalzen der Vorform höhenverstellbaren Trägerholm angebracht. Zweckmäßig sind auch die erste und zweite Walze an diesem Trägerholm montiert, wobei diese Walzen relativ zum Trägerholm bewegt werden können.

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden, sich auf dieses Ausführugnsbeispiel beziehenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Ringwalzvorrichtung in einer Seitenausschnittsansicht,
2 die Walzenanordnung der Ringwalzvorrichtung von 1 in einer Draufsicht, und
3 verschiedene Bearbeitungsstufen eines in der Ringswalzvorrichtung von 1 und 2 hergestellten Vorschweißflansches.
Mit den Bezugszeichen 1 und 2 sind in der 1 Säulen eines Maschinengerüsts bezeichnet, welche über eine obere (nicht gezeichnete) Traverse und eine untere Traverse 4 miteinander verbunden sind. An der oberen Traverse sind Hydraulikzylinder mit Kolbenstangen 6 und 7 angebracht, über die ein an den Säulen 1 und 2 geführter Holm 5 vertikal bewegbar ist.
Auf der unteren Traverse 4 ist ein Drehtisch 8 montiert und darauf eine ringförmige Schablone 9, nachfolgend auch als Ringschablone bezeichnet, aufgespannt. In die Schablone 9, die eine Ringschulter 32 mit einer horizontalen Ringfläche 32b und einer vertikalen Ringfläche 32a aufweist, ist ein ringförmiges Werkstück 10 eingelegt.
Der Drehtisch 8 mit der Schablone 9 und dem Werkstück 10 kann über mit hydraulischen Motoraggregaten 11 und 12 verbundene Ritzel 13 angetrieben werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Ritzel 13 um den Umfang des Drehtisches 8 verteilt angeordnet.
An dem über die Hydraulikzylinder mit den Kolbenstangen 6 und 7 höhenverstellbaren Holm 5 sind zwei Schlitten 14 und 15 in Führungen 16 und 17 horizontal verschiebbar geführt. An den Schlitten 16 und 17 sind Lagergehäuse 18 und 19 für konische Axialwalzen 20 und 21 montiert.
Wie aus 2 zu entnehmen ist, sind die Drehachsen dieser konischen Axialwalzen 20, 21 schräg zum Radius der ringförmigen Schablone 9 bzw. des Drehtisches 8 angeordnet. Die jeweils untersten Mantellinien der konischen Walzflächen der Axialwalzen 20, 21 erstrecken sich horizontal.
An den Schlitten 14 und 15 ist ferner jeweils ein Lagergehäuse 20 bzw. 23 für eine fliegend gelagerte Vertikalwalze 24 bzw. 25 vorgesehen. Die Vertikalwalzen, nachfolgend zum Teil nur als Walzen bezeichnet, 24 und 25 werden anhand der 3 noch näher beschrieben.
Die Schlitten 14 und 15 mit den daran montierten Lagergehäusen und Walzen sind über jeweilige Hydraulikzylinder, von denen in 1 der Zylinder 26 gezeigt ist, horizontal relativ zum Holm 5 bewegbar.
Die Walzen 24 und 25 können ferner über Hydraulikzylinder 27 und 28 vertikal relativ zu dem Holm 5 bewegt werden.
Wie 2 ferner zu entnehmen ist, sind die Vertikalwalzen 24, 25 wie die Axialwalzen 20, 21 zueinander jeweils etwa diametral und die Axialwalzen zu den Vertikalwalzen winkelversetzt angeordnet, so daß letztere den Axialwalzen in Drehrichtung des Drehtisches 8 nacheilen.
Die jeweils unterste Fußlinie der Axialwalzen 20, 21 erstreckt sich bis in einen in 2 mit 29 bezeichneten Innenkreis, dessen Durchmesser D gleich dem End-Innendurchmesser eines mit der Vorrichtung zu walzenden Ringes ist.
Wie aus 3 hervorgeht, weist die Vertikalwalze 24 eine erste konische Walzenfläche 30, nachfolgend auch als erster konischer Walzenabschnitt bezeichnet, und eine zweite konische Walzenfläche beziehungsweise Walzenabschnitt 31 auf. Die Mantellinien der beiden konischen Walzenflächen stehen zueinander in einem Winkel, der etwa gleich dem stumpfen Winkel zwischen den Mantellinien der ersten konischen Walzenfläche 30 und einer horizontalen Ebene ist.
Die Walze 25 weist eine im wesentlichen rundzylindrische Walzenfläche auf.
Im folgenden wird die Funktionsweise der anhand der 1 bis 3 beschriebenen Ringwalzvorrichtung erläutert.
Eine Ringvorform wird bei hochgefahrenen Walzen 20, 21; 24, 25 in die Ringschulter 32, nachfolgend auch als Schulter bezeichnet, der Ringschablone 9 eingelegt, wobei die Vorform gegenüber der vertikalen Randringfläche 32a der Schulter 32 ein gewisses Spiel hat. Unter Absenkung des Trägerholms 5 wird die Vorform dann mit Hilfe der als Schleppwalzen arbeitenden Axialwalzen 20, 21 in axialer Richtung der ringförmigen Schablone unter Drehung des Werkstücks 10 abgewalzt, wobei das Werkstückmaterial radial nach außen wie nach innen gedrückt wird. In der Endphase der axialen bzw. vertikalen Abwalzung, legt sich das Werkstück mit seinem Außenrand gegen die vertikale Randringfläche 32a der Schulter 32 an, wodurch das Werkstück zur Schablonenringachse 37 zentriert wird. Nach der vertikalen Abwalzung auf eine gewünschte Flanschdicke dienen die Axialwalzen im wesentlichen als Werkstückniederhalter. Vorzugsweise werden Ringvorformen mit einer der gewünschten Flanschdicke angenäherten Ringdicke verwendet. Bei geringem Spiel in der Ringschulter 32 brauchen solche Vorformen, die entsprechend einer gewünschten Länge des anzuformenden Rohransatzes von der Ringschablone nach innen überstehen, nur in geringem Maße abgewalzt zu werden.
Ggf. schon während des axialen bzw. vertikalen Abwalzens des Werkstücks wird die Vertikalwalze 24 über den Hydraulikzylinder 27 und den Schlitten 14 in eine Stellung bewegt, in welcher das durch die Axialwalzen 20, 21 nach innen gedrückte bzw. das von Anfang an nach innen überstehende Werkstückmaterial zunächst gegen die erste konische Walzfläche 30 der Walze 24 zur Anlage kommt. Das relativ radial zu der konischen Walzenfläche 30 bewegte Material wird in die Ringschablone 9 hinein abgedrängt, wobei mit zunehmender radialer Anstellung der Walze 24 oder/und zunehmendem Vordringen des Materials eine weitere Ablenkung an der zweiten konischen Walzenfläche 31 erfolgt.
Die jeweiligen Ablenkwinkel an der ersten und zweiten Walzenfläche sind etwa gleich groß. Insgesamt ergbit sich eine nur verhältnismäßig geringe Materialfaserkrümmung mit einem stetigen Faserverauf, wie u.a. 3a zu entnehmen ist. Während des Walzens mit der Vertikalwalze 24 wird das Werkstück durch die Axialwalzen 20, 21 in der Ringschulter 32 der ringförmigen Schablone 9 gehalten.
Gemäß 3b befindet sich die Walze 25 während der Bearbeitung des Werkstücks durch die Walze 24 in einer von dem Werkstück 10 abgesetzten Position. Zur Endbearbeitung des Werkstücks 10, die schon während der noch laufenden Bearbeitung durch die Walze 24 erfolgen kann, wird die Walze 25 dann radial gegen das Werkstück angestellt, wobei die Axialwalzen 20, 21 zur Niederhaltung des Werkstücks in der Ringschablone und Aufrechterhaltung der gewünschten Flanschdicke am Flanschinnenrand weiter gegen das Werkstück 10 anliegen.
In der in 3d gezeigten Stellung befindet sich die Ringwalze unter radialer Anstellung gegen das Werkstück in der Endposition, die dem Innendurchmesser des mit einem Flanschteil 35 und einem Rohransatz 36 herzustellenden Vorschweißflansches entspricht. Wie 3d entnommen werden kann, kommt es dabei in dem angeformten Rohransatz zu einer weiteren Änderung des Faserverlaufs, wobei aber ein stetiger Faserverlauf ohne scharfe, der Festigkeit des hergestellten Walzprodukts beeinträchtigende Krümmungen oder Abrisse gewährleistet bleibt.

Claims

Verfahren für die Herstellung von Ringen mit angeformten Rohransatz (36), insbesondere Vorschweißflanschen für Rohranschlüsse, in einer Ringwalzvorrichtung, bei dem eine ringförmige Vorform als Werkstück (10) in eine Ringschablone (9) eingelegt, wenigstens eine Axialwalze (20, 21) gegen das Werkstück (10) in Richtung der Schablonenringachse (37) angestellt, durch eine erste weitere Walze (24) radial nach innen von der Ringschablone (9) vorstehendes Werkstückmaterial in die Ringschablone (9) hinein abgedrängt und mit einer zweiten weiteren Walze (25) das abgedrängte Werkstückmaterial auf gewünschte Ringinnenmaße abgewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdrängung durch die erste Walze (24) im wesentlichen nur durch Abbiegung des Werkstückmaterials unter Anlage der Walzfläche (30, 31) der ersten Walze (24) gegen das Werkstück (10) ausschließlich schräg zur Schablonenringachse (37) erfolgt.
Ringwalzvorrichtung für die Herstellung von Ringen mit angeformtem Rohransatz (36), insbesondere Vorschweißflanschen für Rohranschlüsse, mit einer Ringschablone (9) für die Aufnahme einer ringförmigen Vorform als Werkstück (10), wenigstens einer in Richtung der Schablonenringachse (37) gegen das Werkstück (10) anstellbaren Axialwalze (20, 21), einer ersten weiteren, unter Abdrängung von radial nach innen von der Ringschablone (9) vorstehendem Werkstückmaterial axial in die Ringschablone (9) hinein gegen das Werkstück (10) anstellbaren Walze (24), und mit einer zweiten weiteren, unter Abwalzen des abgedrängten Werkstückmaterials auf gewünschte Ringinnenmaße gegen das Werkstück (10) anstellbaren Walze (25), dadurch gekennzeichnet, daß die Walzfläche (30, 31) der ersten Walze (24) zur Abdrängung des Werkstückmaterials im wesentlichen nur durch Abbiegung eine ausschließlich schräg zur Schablonenringachse (37) verlaufende, dem Werkstück (10) zugewandte Mantellinie aufweist.
Ringwalzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Drehachsen der ersten und zweiten Walze (24, 25) parallel zur Schablonenringachse (37) erstrecken, so daß der Walzendurchmesser der ersten Walze (24) über ihre gesamte axiale Länge abnimmt.
Ringwalzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Walzenlängenintervalle bezogene Abnahme des Walzendurchmessers in der Anstellrichtung konstant bleibt oder sich verringert.
Ringwalzvorrichtungn nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Walze (24) einen ersten konischen Walzenabschnitt (30) und einen sich in der Anstellrichtung an den ersten Walzenabschnitt (30) anschließenden zweiten konischen Walzenabschnitt (31) mit gegenüber dem ersten Abschnitt verringertem Konuswinkel aufweist.
Ringwalzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Konuswinkel des ersten und zweiten konischen Walzenabschnitts (30, 31) etwa der Differenz zwischen dem Konuswinkel des ersten Walzenabschnitts (30) und 180° entspricht.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Walze (24, 25) zum Anstellen gegen das nach innen vorstehende Werkstückmaterial unabhängig voneinander bewegbar sind.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Walze (24, 25) bezogen auf die Schablonenringachse (37) sowohl radial als auch axial bewegbar sind.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Walze (24, 25) fliegend gelagerte Walzen sind.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Walze (25) eine über ihre axiale Länge im wesentlichen konstanten Durchmesser aufweist.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialwalze (20, 21) zu der ersten und zweiten Walze (24, 25) winkelversetzt ist.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zu der ersten und zweiten Walze (24, 25) winkelversetzt angeordnete Axialwalzen (20, 21) vorgesehen sind.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringschablone (9) eine die Vorform als Werkstück (10) insbesondere mit Umfangspiel aufnehmende Ringschulter (32) aufweist.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialwalzen (20, 21) an einem zum Anstellen gegen das Werkstück (10) höhenverstellbaren Trägerholm (5) angebracht sind.
Ringwalzvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Walze (24, 25) an dem Trägerholm (5) relativ gegen diesen horizontal und vertikal verschiebbar angebracht sind.