DE2102708C3 - Preßvorrichtung zum Einziehen und Ausformen eines verdickten Halses an metallischen Rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Preßvorrichtung zum Einziehen und Ausformen eines verdickten Halses an metallischen Rohren, mit einer Preßvorrichtung zum fortschreitenden Einpressen des Rohres in eine bc-heizbare Matrize, deren Innenkontur der Außenkontur des fertigen Werkstückes entspricht und die im Anschluß an einen der Verringerung des Rohres dienenden, sich in Einpreßrichtung konisch verjüngenden Abschnitt einen zylinderförmigen Abschnitt aufweist, wobei im zylinderförmigen Abschnitt am Übergang zum konischen Abschnitt ein kolbenförmiger Verschlußkörper angeordnet ist, der nach Auftreffen des eingepreßten Rohres gesteuert in dem zylinderförmigen Abschnitt nach rückwärts bewegt wird.

Insbesondere in der Flugzeugtechnik und auf verwandten Gebieten werden rohrförmige zylindrische Bauelemente insbesondere als Übertragungsorgane bzw. Verbindungselemente gebraucht, deren Endteile im Durchmesser verringert sind, wobei die Übergänge zu den Endteilen im allgemeinen kegelstumpfartig ausgeführt sein müssen. Die Endteile bzw. Übergangsrohrstücke dienen insbesondere der Verbindung derartiger Bauelemente, insbesondere durch Schrauben.

Zur Herstellung derartiger Bauelemente ist aus der GB-PS 5 60 918 eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Bei dieser wird die Wanddicke des entstehenden, sich an den kegelstumpfartigen Übergang anschließenden zylindrischen Halsabschnittes des Werkstückes dadurch gesteuert, daß der Verschlußkörper, der einen dem Innendurchmesser des Halsabschnittes entsprechenden Ansatz aufweist und der bei ständiger Anlage an der Stirnfläche des Werkstückes zu Beginn der Ausformung des Halsabschnittes am Übergang vom konischen zum zylinderförmigen Abschnitt steht, gegenüber der Matrize bewegt wird und so die Stauchwirkung in Achsrichtung des Werkstückes steuert. Dabei wird entweder die Matrize über das zu verarbeitende Kopfende des Werkstückes gezogen, während der Verschlußkörper hinter dieser Bewegung zurückbleibt und den sich bildenden, zylinderförmigen Halsabschnitt durch Druck auf das Werkstück staucht, S oder es wird das Werkstück in die ruhende Matrize hineingepreßt, während der Verschlußkörper mit gegenüber der Relativbewegung zwischen Matrize und Werkstück verminderter Geschwindigkeit zurückweicht und so den Druck auf die Stirnfläche des

ίο Halsabschnittes und damit dessen Wanddicke steuert. In jedem dieser Fälle muß erheblicher Aufwand für die Steuerung der verschiedenartigen, jedoch aneinander anzupassenden Bewegungen des Kolbens und der Matrize oder des Werkstückes gegenüber den festste-

is henden Vorrichtungsteilen getrieben werden.

Bei anderen bekannten Vorrichtungen, bei denen ein rohrförmiger Körper in eine Matrize gepreßt wird, ist die Matrize entweder bodenseitig geschlossen ausgebildet (AT-PS 2 03 335) oder bodenseitig offen (US-PS 28 70465) oder aber sind alternativ offene und geschlossene Matrizen vorgesehen (DE-PS 6 67 928 und DE-PS 9 60 145). Bei bodenseitig offenen Matrizen ist eine Steuerung der sich einstellenden Wanddicke des Halsstückes des Rohres schon infolge der fehlenden

zs axialen Stauchwirkung nicht möglich, während bei geschlossenen Matrizen zwar die Wanddicke nahezu beliebig erhöht werden kann, jedoch ist hier wiederum die Formgebung des Endstückes des Rohres durch die geschlossene Matrize vorgesehen, was regelmäßig zu geschlossenen Endstücken der Rohre führt. Keinesfalls kann mit bodenseitig fest abgeschlossenen Matrizen etwa eine solche Form des Endstückes erreicht werden, bei der sich an den beispielsweise kegelstumpfförmig verjüngten Abschnitt ein zylindrischer Abschnitt mit im wesentlichen gleichmäßiger, jedoch gesteuert erheblich erhöhter Wanddicke anschließt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Preßvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Steuerung des Wanddicken-

Zuwachses des eingezogenen Halsendes des Rohrstük-

kes wesentlich vereinfacht und damit der konstruktive und regelungstechnische Aufwand erheblich verringert wird.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß

der Verschlußkörper nach Aufstauchen des Rohres auf die Wanddicke des Halses zeit- oder druckabhängig sofort aus dem zylinderförmigen Abschnitt entfernt wird. Dadurch, daß der Verschlußkörper im Gegensatz zur bekannten Anordnung keine gesteuerte Relativbewegung gegenüber der Matrize ausführt, sondern vielmehr während des ersten Teiles des Bearbeitungsvorganges in der Matrize ruht, bildet er zunächst einen festen bodenseitigen Abschluß der Matrize, in der die Wanddicke des eingepreßten Rohrstückes infolge der fehlenden Ausweichmöglichkeiten für den Werkstoff ständig erhöht wird. Wenn die gewünschte Wanddicke an der am Verschlußkörper anliegenden Stirnfläche des Rohres erreicht ist, wird der Verschlußkörper entfernt, so daß beim weiteren Preßvorgang der Werkstoff in die damit entstandene öffnung im Matrizenboden geschoben wird, wodurch sich der Hals mit der entsprechenden Wanddicke ergibt. Es muß damit bei der erfindungsgemäßen Lösung lediglich der Zeitpunkt bestimmt werden, zu dem der ruhende Verschlußkörper vom Werkstückende entfernt wird, was sich zeit- oder druckabhängig verhältnismäßig einfach erreichen läßt. Es kann damit auf den erheblichen Aufwand verzichtet werden, der zur Steuerung einer ständigen, langsamen

Relativbewegung zwischen Verschlußkörper und Matrize bei der bekannten Lösung erforderlich ist

Wird in Ausgestaltung der Erfindung für dünnwandige Rohre vorgesehen, daß die beheizte Matrize einen dem unverformten Rohr entsprechenden, zylindrischen Abschnitt aufweist, dem, wie an sich bekannt, ein gekühlter, zylindrischer Abschnitt vorgeschaltet ist, so wird dadurch ein übergreifen der Wärme aus dem erwärmten Rohrendteil auf das übrige Rohr und damit eine Beeinträchtigung von dessen Druckfestigkeit vermieden, wihrend der beheizte zylindrische Abschnitt bei guter äußerer Führung des das Werkstück bildenden Rohres für eine ausreichende Aufheizung desselben von der Verformung sorgt so daß eine Verformung ohne Riß- und Faltenbildung gewährleistet ist

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert

Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt in einjr Anfangsphase des Arbeitsvorganges,

Fig.2 bis 6 weitere Phasen im Verlauf der Arbeitsvorgänge.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer aus einem Block 11 gebildeten Führungsanordnung 10, wobei der Block 11 eine zylindrische Röhre 12 bildet Die Führungsanordnung 10 setzt sich in einer Matrize 13 fort, welcher an ihrer der Führungsanordnung 10 zugewandten Seite einen der zylindrischen Röhre 12 angepaßten zylinderförmigen Abschnitt 14 aufweist. Der zylindrische Abschnitt 14 geht in einen kegelstumpfartig verjüngten Abschnitt 15 über, der seinerseits in einen im Durchmesser verringerten zylindrischen Abschnitt 16 mündet, welcher schließlich seinerseits an der Außenoberfläche 17 endet.

Der Block 11 ist von einer Kühlanordnung 25 umgeben, beispielsweise von mit Wasser durchströmten Kühlschlangen. Die Matrize 13 hingegen ist von einer Heizanordnung 26 umgeben, vorteilhafterweise in Form einer elektrischen Widerstandsheizung.

Der rohrförmige Körper 30, der aus verschiedenen Metallen bestehen kann, beispielsweise aus Leichtmetall oder entsprechend leichten Legierungen, jedoch auch aus Stahl usw., wobei die Verwendung von Stahl sich insbesondere auf Pleuel und Pleuelstangen bezieht, und dessen äußeres Endstück 31 zu einem Übergangsrohrstück 44 eingezogen bzw. im Durchmesser reduziert werden soll, wird vorteilhafterweise, soweit möglich, einer Kaltverformung und Zurichtung unterzogen, so daß es einerseits möglich ist, in Durchmesser und Dicke entsprechend gebildete Rohrabschnitte zu erhalten und andererseits eine feine Kristallisation.

Der rohrförmige Körper 30 selbst wird, nachdem er an seiner äußeren Oberfläche mit einem Schmiermittel versehen ist, mit dem Endstück 31 in die Führungsanordnung 10 eingeführt, wobei der Durchmesser der Führungsanordnung 10 an der inneren Oberfläche 32 im wesentlichen dem äußeren Durchmesser des rohrförmigen Körpers 30 entspricht. Darauf wird der rohrförmige Körper 30 in die Matrize 13 hineingedrückt, bis seine vordere Stirnfläche 33 in der Trennebene zwischen dem zylindrischen Abschnitt 14 und dem kegelstumpfartigen Abschnitt 15 der Matrize 13 liegt. Das weitere Einschieben des rohrförmigen Körpers 30 geschieht dann unter der Wirkung einer nicht näher dargestellten hydraulischen Presse. Der rohrförmige Körper 30, der durch die Heizanordnung 26 erwärmt wird, dringt fortschreitend in den Raum 35 des kegelstumpfartigen Abschnittes 15 vor, wobei sich seine äußere Oberfläche eng an die innere Oberfläche des kegelstumpfförmigen Abschnittes 15 anschmiegt (vgL Fig.2). Je weiter die nach innen abgebogene Wand 36 des Körpers 30 in den

Raum 35 vordringt, um so größer wird die Wanddicke

als Funktion der Verringerung des Durchmessers. Dabei verhindert die von der Kühlanordnung 25 bewirkte

Abkühlung jedes Ankohlen oder Knicken. In dieser Phase des Verformungsvorganges ist der

ίο zylindrische Abschnitt. 16 der Matrize 13 mittels eines Verschlußkörpers 22 abgeschlossen. Der Verschlußkörper 22 weist hierzu einen in die öffnung des zylinderförmigen Abschnittes 16 passenden kolbenartigen Fortsatz 21 auf, dessen Vorderfläche 23 bündig mit dem Vorderende des kegelstumpfartig verjüngten

Abschnittes 15 der Matrize 13 abschließt, die also im Verschneidungskreis 24 der beiden Abschnitte 15 und 16

der Matrize 13 liegt

Wenn die Stirnfläche 33 des rohrförmigen Körpers 30

in Berührung mit der die Matrize 13 abschließenden Worderfläche 23 des Verschlußkörpers 22 kommt (vgl. F i g. 3), ist die Wanddicke des rohrförmigen Körpers 30 im Bereich seiner Stirnfläche 33 wesentlich größer als die Wanddicke im unverformten Bereich. Der nunmehr kegelstumpfförmig ausgebildete Teil des rohrförmigen Körpers 30 wird begrenzt von einer äußeren, konisch zulaufenden Oberfläche 37, wobei der Kegelwinkel dem des Abschnittes 15 der Matrize 13 entspricht und weiterhin von einer inneren Oberfläche 38, die noch stärker gegenüber der Achse der Matrize 13 geneigt ist.

Im Verlauf der Bearbeitungsphase schiebt sich die Stirnfläche 33 des rohrförmigen Körpers 30 insgesamt

nicht mehr weiter vor, es findet jedoch eine weitere

Vergrößerung der Dicke der Wand 36 bis zum Erhalt

der nunmehr gebildeten kegelstumpfförmigen Wand 39 des rohrförmigen Körpers 30 statt Der dafür benötigte Werkstoff wird von dem zylindrisch gebliebenen und an die kegelstumpfförmige Wand 39 angrenzenden Rohrabschnitt 41 des rohrförmigen Körpers 30 bezogen (vgl.

Fig.4). Der Preßvorgang wird so lange fortgesetzt, bis das gewünschte innere Profil 42 ausgebildet ist, und zwar nach Maßgabe der endgültig angestrebten Wanddicke 43 an der Stirnfläche 33, die für den zylindrischen Rohrabschnitt, das Übergangsrohrstück 44 erwünscht >st.

„ Anschließend wird der Verschlußkörper 22 entfernt, entweder von Hand oder automatisch. Beispielsweise kann diese Entfernung des Verschlußkörpers 22 als Funktion des Preßdruckes der Stirnfläche 33 des rohrförmigen Körpers 30 gegen die Vorderfläche 23 des Verschlußkörpers 22 erfolgen, wenn ein vorbestimmter Wert überschritten wird. Es ist jedoch auch möglich, die Entfernung des Verschlußkörpers 22 in Abhängigkeit von der Zeit vorzunehmen.

Daraufhin wird der rohrförmige Körper 30 weiter vorgeschoben, wobei sich das zylindrische Übergangsrohrstück 44 (vgl. F i g. 5) ausbildet dessen Durchmesser an der äußeren Oberfläche dem an der inneren Oberfläche des zylindrischen Abschnittes 16 mit der Wanddicke an der Stirnfläche 43 der zuvor gestauchten Stirnfläche 33 des rohrförmigen Körpers 30 entspricht. Das Vorschieben des rohrförmigen Körpers 30 wird eingestellt, wenn das zylindrische Übergangsrohrstück 44 die gewünschte Länge erreicht hat, welche beispielsweise der Länge des zylindrischen Abschnitts 16 der Matrize 13 entspricht (vgl F i g. 6).

Das fertig geformte Rohrstück umfaßt dann, ausgehend von einem zylindrischen Abschnitt 46, dessen

Wanddicke gegenüber dem unbearbeiteten rohrförmigen Körper 30 unverändert ist, einen kegelstumpfartigen Abschnitt 47, dessen Wanddicke ausgehend vom Übergang zum Abschnitt 46 anwächst, und einen zylindrischen Abschnitt 48 bzw. das Übergangsrohrstück 44, dessen Wanddicke der größten Wandstärke des kegelstumpfartigen Abschnitts 47 entspricht.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es somit möglich, ein kegelstumpfartig eingezogenes Endstück an einem rohrförmigen Körper 30 zu erhalten, dessen Durchmesser an der engsten Stelle gegenüber dem Durchmesser an der breitesten Stelle verhältnismäßig klein ist und schließlich sogar so klein sein kann, daß der rohrförmige Körper völlig verschlossen sein kann, ohne daß irgendwelche Beschädigungen in der Textur bzw. im Verlauf des Metalls und/oder in dem Oberflächenzustand erkennbar werden.

Die innere Oberfläche 49 des endgültigen zylindrischen Übergangsrohrstückes 48 kann schließlich in bekannter Weise mit einem Innengewinde versehen werden, um den Anschluß dieses Teiles an ein anderes, analoges oder unterschiedliches Teil zu ermöglichen.

Auch das andere Ende des rohrförmigen Körpers 30 kann in gleicher Weise behandelt werden, um ein zweites, analog ausgebildetes Endstück zu erhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Preßvorrichtung zum Einziehen und Ausformen eines verdickten Halses an metallischen Rohren, mit einer Preßvorrichtung zum fortschreitenden Einpressen des Rohres in eine beheizbare Matrize, deren Innenkontur der Außenkontur des fertigen Werkstückes entspricht, und die im Anschluß an einen der Verringerung des Rohres dienenden, sich in Einpreßrichtung konisch verjüngenden Abschnittes einen zylinderförmigen Abschnitt aufweist, wobei im zylinderförmigen Abschnitt am Obergang zum konischen Abschnitt ein kolbenförmiger Verschlußkörper angeordnet ist, der nach Auf treffen des eingepreßten Rohres gesteuert in dem zylinderförmigen Abschnitt nach rückwärts bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (22) nach Aufstauchen des Rohres auf die Wanddicke des Halses zeit- oder durckabhängig sofort aus dem zylinderförmigen Abschnitt (16) entfernt wird.

2. Preßvorrichtung nach Anspruch 1 für dünnwandige Rohre, dadurch gekennzeichnet, daß die beheizte Matrize (13) einen dem unverformten Rohr entsprechenden, zylindrischen Abschnitt (14) aufweist, dem, wie an sich bekannt, ein gekühlter, zylindrischer Abschnitt (12) vorgeschaltet ist.