DE2153937B2

DE2153937B2 - Vorrichtung zur Bearbeitung und Kalibrierung der Innen- und Außenfläche eines Rohres

Info

Publication number: DE2153937B2
Application number: DE2153937A
Authority: DE
Inventors: Louis Pierre Albert Romainville Besson (Frankreich)
Original assignee: Chabas & Besson Sa Romainville (frankreich)
Current assignee: Oldipart Sa Cannes Fr
Priority date: 1970-11-06
Filing date: 1971-10-29
Publication date: 1974-10-10
Also published as: FR2112126A1; FR2112126B1; JPS5546241B1; DE2166438A1; DE2153937C3; ES396694A1; DE2153937A1; IT942791B; BE774752A; US3779064A; GB1345802A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung und Kalibrierung der Innen- und Außenfläche eines Rohres mit einer am einen stirnseitigen Ende angeordneten, einen Dorn von der Länge des Rohres tragenden Kolben-Zylinder-Einheit und einer Ziehdüse am anderen stirnseitigen Ende sowie mit einer hinter der Ziehdüse vorgesehenen, an die rückwärtige Rohrstirnfläche anlegbaren Sperrvorrichtung zum Abstützen des Rohres während des Dornrückhubs.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Gattung (US-PS 2 549 705) wird das Rohr im Rohzustand auf den Dom aufgeschoben und mit diesem durch eine Ziehdüse hindurchgeschoben. Durch diesen Ziehvorgang werden der Rohrquerschnitt reduziert und die Rohrlänge entsprechend vergrößert. Hat das Rohr die Ziehdüse mit seiner gesamten Länge passiert, so rastet die Sperrvorrichtung ein, die ein Zurückziehen des Rohres durch Abstützen an der rückwärtigen Rohrstirnfläche verhindert, das Zurückziehen des Domes •ber gestattet Der Dorn, der über seine gesamte Lange zylindrisch ist, d. h. konstanten Querschnitt hat, läßt sich ohne größeren Kraftaufwand aus dem Rohr herausziehen und ruft dabei auch keine Formänderungen des Rohres hervor. Der Rohrinnenquerschnitt des fertigen Rohres entspricht der Außenkontur des Domes.

Bei der Rohrbearbeitung nach dem Pilgerschritt-Verfahren ist es darüber hinaus bekannt (DT-PS 841 896), das Rohr nach seiner Bearbeitung durch die Pilgerwalze durch eine Ziehdüse hindurch abzuziehen. Hinter der Ziehdüse kann im Rohr ein Dorn angeordnet sein, der nach der an der Ziehdüse erfolgten Durchmesserreduzierung wieder eine geringfügige Rohraufweitung bewirkt. Durch diese Aufweitung werden die Pilgerwellen auf der inneren Oberfläche des Rohres zum Verschwinden gebracht

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei der der Dom während des Durchgangs des Rohres durch die Ziehdüse mit dem Rohr mitbewegt wird, eine Möglichkeit der Nachbehandlung und Glättung der Rohrinnenfläche zu schaffen, ohne daß es eines zusätzlichen Arbeitsschrittes bedarf.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erftndungsgemäG vorgeschlagen, daß der Querschnitt des Domes kleiner ist als das Solf-Innenmaß des Rohres und daß am freien Ende des Domes em Kopf montierbar ist, dessen wirk same Querschnittsfläche gleich dem Soll-Innenmaß des Rohres oder etwas größer als dieses ist

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Nachbehandlung der Rohrinnenfläche während des Herausziehens des Domes aus dem Rohr. Die Nachbehandlung der Innenfläche erfolgt also in der entgegengesetzten Ziehrichtung wie die Behandlung der Außenfläche. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise bei der Herstellung kaltgezogener Rohre angewandt, wobei man Rohre von hoher Oberflächenqualität erhält Gegenüber der bekannten Bearbeitung der Rohraußenfläche mit einer Ziehdüse arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung jedenfalls nicht wesentlich langsamer und bewirkt innerhalb der Zeit zusätzlich noch eine Nachbehandlung der Rohrinnenfläche, be der etwaige Rillen oder Riefen geglättet oder Zunder oder anderer Belag abgesprengt werden.

Der am Dornende zu befestigende Kopf bewirkl eine plastische Verformung des Rohres; an seiner Innenfläche. Durch die erfolgende Kaltverformung wire eine Zunahme der Härte an der bearbeiteten Oberfläche bewirkt, die örtlich etwa 20 bis 30% beträgt.

Vorzugsweise sind zwischen dem Rohr und der KoI-ben-Zylinder-Einheit zwei den Dorn umgebende Halb schalen vorgesehen. Diese Haibschaien stellen sicher daß das Rohr auf dem Dorn vollständig durch die Zieh düse hindurchgeschoben werden kann. Wenn das Rohr ende in der Ziehdüse angelangt ist, werden die Halbschalen abgenommen, so daß der Dorn zusammen mil dem Rohr noch ein Stück weitergeschoben werder kann, ohne daß andere Teile in die Ziehdüse hineingelangen. Hat das Rohrende danach die Sperrvorrichtung passiert, so fällt diese ein und blockiert die Zurückbe wegung des Rohres.

Zwischen dem Rohr und den Halbschalen kann eir Ring angeordnet sein, der das Abnehmen der Halb schalen erleichtert und nach dem Entfernen der Halb schalen auf dem zur Verfügung stehenden Dornabschnitt frei verschiebbar ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bestehi die Sperrvorrichtung aus Stützbacken, die jeweils urr einen Zapfen gegenläufig verschwenkbar sind, und ir ihrer Schließstellung eine den Dorn mit geringem Ab stand umschließende öffnung bilden. Hierdurch wire eine über den Rohrumfang gleichmäßig wirkende Ab Stützung erreicht und ein Verkanten des Rohres beirr Dornrückhub vermieden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Figu ren an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nähei erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Maschine zum Kali brieren und zur Oberflächenbearbeitung von Rohren, F i g. 2 die Maschine nach F i g. 1 in Draufsicht,

F i g. 3 - in Richtung der Pfeile III-III in F i g. 1 ge sehen — die versenkbaren Anschlaghatbbacken dei

Maschine nach F i g. 1,

F ί g. 4 - in Richtung der Pfeile IV-IV in F i g. 3 gesehen - eine Anschlaghalbbacke nach F ί g. 1,

F i g. 5 im Schnitt Einzelheiten der Ziehdüse der Maschine nach F i g. 1 und die klappbaren Backen gemäß s F ί g. 3 und 4,

F i g. 6 bis 10,12 und 13 schematische Darstellungen unterschiedlicher Betriebsphasen der Kalibrierung und der Oberflächenbearbeitung des Inneren eines Rohres unter Verwendung der Maschine nach F i g. 1 und j₀

F ί g. 11 im Detail den zur Kalibrierung des Rohres verwendeten Kopf.

In den F i g. 1 bis 13 bezeichnen Ia₁ 16 zwei Ständer, die durch vier starre Balken 2 miteinander verbunden sind, weiche ein Parallelepiped mit quadratischer Basis begrenzen. Die Ständer la, 16 und die Balken 2 bilden das Maschinenbett Dieses Maschinenbett trägt eine doppeil wirkende hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit, deren beweglicher Kolben mit 4 bezeichnet ist. Die Achse des Kolbens fällt genau mit der Achse des von den Balken 2 begrenzten Rechtecks zusammen.

Die hydraulische Kolben-Zylinder-Eir.,ieit 3 wird durch einen Kraftpumpensatz 5 gespeist. Zur Betätigung der Kolben-Zylinder-Einheit 3 dient ein Verteiler 7, der von der Bedienungsperson mittels eines Handgriffes 8 einstellbar ist. Zwei Leitungen 9 verbinden den Verteiler 7 mit dem Kraftpumpensatz 5 und zwei Leitungen 10 stellen die Verbindung zwischen dem Verteiler 7 und den beiden äußeren Enden der Kolben-Zylinder-Einheit 3 her.

Der verschiebbare Kolben 4 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 ist mit einem Dorn 11 in Form einer Ziehstange fest verbunden, deren Durchmesser etwas unter dem Durchmesser des Rohres liegt, das mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maschine kalibriert und an seiner Innenfläche bearbeitet werden soll. Gegenüber dem Ende des auf der Achse der Kolben-Zylinder-Einheit 3 liegenden Domes 11 ist der Ständer la mit einer öffnung 12 ausgestattet. Zwischen dem Ständer la und dem Dorn 11 ist auf einer quer zur Maschine angeordneten Stützplatte 13 ein zylindrischer Ziehring 14 vorgesehen, dessen Mitte als konische öffnung gestaltet ist. In die konische öffnung des Ziehringes 14 ist eine Düse 15 eingesetzt, die außen konisch gestaltet ist und deren Spitzenwinkel der Konizität der konischen Mittelöffnung des Zichringes 14 entspricht.

Die Ziehdüse 15 ist ein Drehteil, dessen Innenfläche einen Halsteil 16 aufweist, der einen konvergierenden Bereich 17a und einen divergierenden Bereich 176 voneinander trennt. Der Halsteil 16 ist so geformt, daß er im Achsschnitt einem Kreisbogen mit einem Radius von 30 mm entspricht. Die Ziehdüse 15 ist aus dem Ziehring 14 herausnehmbar, und der Ziehring 14 kann auf der ihn tragenden Stützplatte abrollen.

Auf der vom Ziehring 14 freien Seite des Ständers la sind zwei jeweils um einen Zapfen 19 klappbare Stützbacken 18 vorgesehen. Der Zapfen 19 liegt unter der Achse des Domes 11. In geschlossenem Zustand formen die Stützbacken 18 zwischen sich eine zylindrische öffnung; im Mittelbereich ihrer Dicke weisen sie eine Rille 20 auf, in die ein Bronzesegment 21 eingesetzt ist. Sind die Backen 18 geschlossen, so stützen sich die beiden Bronzesegmente 21 auf dem Dorn 11 ab, wenn dieser bis zu den Backen vorgeschoben ist.

Wenn man kaltgezogene Rohre mit einem Innendurchmesser von 49,9 mm und einem Außendurchmesser von 63,0 mm kalibrieren will, benutzt man einen Dorn mit einem Durchmesser von 48,5 mm. Bei diesem Beispiel besteht das zu berabeitende Rohr 22 aus mittelhartem Stahl mit einer Festigkeit von 55 kg/mm². Der Durchmesser des Halsteiles 16 der Ziehdüse 15 beträgt 623 mm. Zur Bearbeitung eines ein Meter langen Rohres 22 benutet man eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einer Hublänge von 1,40 m, wobei die Vorschubbewegung von dem Ständer lfr zu dem Ständer U mit einer Geschwindigkeit von 1 cm/sek erfolgt, während die Umkehrbewegung sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 2cm/sek vollzieht Der Abstand zwischen den beiden Ständern la und 16 beträgt etwa 1,50 m.

Zur Durchführung der Kalibrierung und der Oberflächenbearbeitung wird das Rohr 22 durch die öffnung 12 auf die Ziehstange 11 aufgeschoben. In diesem Moment ist der Kolben 4 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 von dem Ständer la am weitesten entfernt Zwischen dem Kolben 4 und dem Rohr 71 befinden sich auf der Ziehstange 11 einerseits ein Ring 23, dessen Durchmesser den Abmessungen des Rohres 22 im wesentlichen entspricht, und andererseits sir ^! zwei Halbschalen 24 vorhanden, die sich durch Aufschneiden eines Ringes 23 längs seiner Axialebene ergeben. Diese Arbeitsphase geht aus F i g. 6 hervor.

Durch Betätigung des Handgriffes 8 des Verteilers 7 wirf.¹ sodann eine Vorschubbewegung des Kolbens 4 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 hervorgerufen, nachdem der Ziehring 14 und die mit ihm verbundene Düse 15 auf der Querplatte 13 angebracht worden sind. Der Dorn 11. der von dem außen eingefetteten Rohr 22 umgeben ist, geht durch die Ziehdüse 15 und die öffnung 12 hindurch. Die Backen 18 sind geöffnet (F i g. 7).

Bei Fortsetzung der Vorschubbewegung des Kolbens 4 berührt die Außenfläche des Rohres 22 die Ziehdüse 15 und das Rohr wird von der Kolben-Zylinder-Einheit 3 mit einer Kraft von 8600 kg durch die Düse geschoben, so daß sein ursprünglicher Außendurchmesser von 63 mm sich dem Durchmesser des halsteiles der Ziehdüse, d. h. 62,4 mm angleicht Während dieser Querschnittsverminderung werden die Rost- und Zunderpartikeln oder die anderen Schmutzteilchen im Inneren des Rohres von seiner Innenfläche, die etwa einen Durchmesser von 49,0 mm aufweist, abgelöst. Das Rohr 22 kann unter dem Druck der Kc^ben-Zylinder-Einheit 3 — einem Druck, der durch den zwischengelegten Ring 23 und die beiden Halbschalen 24 übertragen wird — möglicherweise zu Durchbiegungen neigen, denen jedoch der Dorn U begegnet. Dieses Bearbeitungsstadium geht aus F i g. 8 hervor.

Hat der Kolben 4 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 eine ausreichende Strecke zurückgelegt, so verläßt das von Hern Dorn 11 getragene Rohr 22 die Ziehdüse 15 und setzt seine Vorschubbewegung fort In diesem Moment sind die Backen 18 immer offen. Nach Abnahme der beiden Halbschalen 24 verbleibt der Ring 23 allein zwischen dem Rohr 22 und dem Kolben 4 und wird gegen den Kolben 4 zurückgeschoben, wie aus F i g. 9 hervorgeht.

Nach ausreichendem Vorschub des Kolbens 4 gelangt der hintere Teil des Rohres 22 auf die Rückseite der Backen 18, und dennoch überragt Jas Ende des Domes 11 den vorderen Teil des Rohres 22. In diesem Moment werden die Backen 18 derart geschlossen, daß die Segmente 21 hinter dem Rohr 22 gegen die Ziehstange 11 zur Anlage kommen. Der Innendurchmesser der Backen 11 ist kleiner als der AuBendurchmesser des Rohres 22. Man schmiert das Innere des Rohres 22 reichlich und schraubt auf das Ende der Ziehstange U ein Werkzeue in Form eines Kopfes 25 aus gehärtetem

Stahl. Fig. 11 zeigt einen Halbquerschnitt des Kopfes 25. Dieser Kopf besitzt einen kreisringförmigen Querschnitt und ist mittels eines Gewindeteiles 25a auf das Ende der Ziehstange 11 aufgeschraubt. Der Kreisring besitzt einen umlaufenden wulstförmigen Rand mit halbkreisförmigem Querschnitt; der Radius dieses Halbkreises beträgt 4 mm. Der Kreisring hat einen maximalen Außendurchmesser von 49,81 mm. Mit Hilfe des Handgriffes 8 wird eine Umkehrung der Bewegungsrichtung der Kolben-Zylinder-Einheit 3 hervorgerufen, durch die der Kolben 4 sich zurückbewegt. Im Laufe dieser Bewegung kommt das ausreichend geschmierte Werkzeug 25 gegen das vordere Ende des Rohres 22 (linke Seite der Figur) zur Anlage und drückt das Rohr zurück, bis sein hinteres Ende die vordere Fläche der Backen 18 berührt. Sobald das Rohr gegen den Anschlag anliegt und der Kolben 4 seine Rückzugsbewegung fortsetzt, dringt der Kopf 25 in das Rohrinnere ein und bewirkt eine Aufweitung des Rohrdurchmessers. Das Hindurchtreten des Kopfes durch das Rohr erfordert bei den angegebenen Abmessungen einen Kraftaufwand von 11 400 kg. Diese Betriebsphase ist in F i g. 12 erkennbar.

Wenn der Kopf 25 durch die ganze Länge des Rohres 22 hindurchgezogen worden ist, wird das Rohr außerhalb der Maschine abgeworfen und fällt auf einen Atifnahmetisch. In diesem Augenblick werden die Bakken 18 geöffnet, der Kopf 25 wird von der Ziehstange 11 abgeschraubt, und die Rückzugbewegung des Kolbens 4 wird fortgesetzt, bis er seine Ausgangsposition wieder eingenommen hat. Man erhält auf diese Weise eine sehr zufriedenstellende Oberflächenbeschaffenheit der inneren Rolr-wand, weil alle Verunreinigungen von der Rohrinnenfläche entfernt worden sind und sich mit dem das Werkzeug 25 und die Ziehstange 11 bedeckenden Schmiermittel vermischt haben. Außerdem verschwinden alle Oberflächenfehler der kaltgezogenen Rohre. Das fertige Rohr hat einen Innendurchmesser von 49,7 mm und einen Außendurchmesser von 63,0 mm.

Wenn mim die Kalibrierung gegenüber der mit dem durchziehbaren Kopf 25 erzielbaren noch verbessern will, kann man einen zweiten Durchgang des Kopfes vorsehen und den Vorgang ausgehend von den in den Fig. 10, 12 und 13 dargestellten Phasen wiederholen, wobei diesmal ein Kopf verwendet wird, dessen maximaler Außendurchmesser etwas größer als der maximale Außendurchmesser des beim ersten Durchgang

ίο benutzten Kopfes ist. Bei dem beschriebenen Beispiel liegt der maximale Außendurchmesser des zweiten Kopfes bei 50,1 mm. Der Radius des Halbkreises, der den Rand des den Aufweitungskopf bildenden Kreisringes darstellt, beträgt 10 mm, weil für diesen zweiten

'5 Durchgang; dieser Radius nicht zwischen 3 und 6 mm liegen muß, sondern darüber liegen kann, weil es sich um eine Endbearbeitung handelt. Der Durchgang dieses Aufweitungskopfes bedingt einen Kraftaufwand von 6300 kg. Nach dem Durchgang des zweiten Werkzeuges oder Kopfes durch das Innere des Rohres 22 ist der Oberflächenzustand einwandfrei und die Kalibrierung des Rohrinneren beträgt 50,00 mm ± 0,02 mm. Es ergibt sich nach jedem Durchgang des Kopfes 25 eine leichte Reduzierung des Rohres, woraus sich erklärt, daß mit einem letzten Werkzeug, dessen Außendurchmeuer 50,1 mm ausmacht, eine Kalibrierung auf einen Durchmesser von 50,0 mm erreicht wird. Der Außendurchmesser des Rohres ist 63,4 mm.
Die Erzielung guter Oberflächenbeschaffenheit und Kalibrierung mit dem erfindungsgemäßen Kopf dürfte darauf zurückzuführen sein, daß der Kopf 25 durch seine Abstützung gegen das Material des Rohres 22 eine plastische Deformierung dieses Materials hervorruft, was ein Ausfüllen der anfänglich vorhandenen Oberflächenfehler zur Folge hat. Diese Annahme wird dadurch verstärkt, daß in der Nähe der inneren Oberfläche des Rohres eine Vergrößerung der Rohrfestigkeit auftritt, die — vermutlich durch Kaltverformung — von 55 bis 75 kg/mm³ reicht.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bearbeitung und Kalibrierung der Innen· und Außenfläche eines Rohres mit einer s am einen stirnseitigen Ende angeordneten, einen Dorn von der Länge des Rohres tragenden Kolben-Zylinder-Einheit und einer Ziehdüse am anderen stirnseitigen Ende sowie mit einer hinter der Ziehdüse vorgesehenen, an die rückwärtige Rohrstirn- to fläche anlegbaren Sperrvorrichtung zum Abstützen des Rohres während des Dornrückhubs, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Domes (11) kleiner ist als das Soll-Innenmaß des Rohres (22), und daß am freien Ende des Domes is (11) ein Kopf (2S) montierbar ist, dessen wirksame Querschnittsfläche gleich dem Soll-Innenmaß des Rohres oder etwas größer als dieses ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohr (22) und der KoI-ben-Zylinder-Einheit (3) zwei den Dorn (11) umgebende Halbschalen (24) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohr und den Halbschalen (24) ein Ring (23) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung aus Stützbacken (18) besteht, die jeweils um einen Zapfen (101 gegenläufig verschwenkbar sind und in ihrer Schließstellung eine den Dorn mit geringem Abstand umschließende Öffnung bilden.