DE2153937C3 - Vorrichtung zur Bearbeitung und Kalibrierung der Innen- und Außenfläche eines Rohres - Google Patents
Vorrichtung zur Bearbeitung und Kalibrierung der Innen- und Außenfläche eines RohresInfo
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- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung und Kalibrierung der Innen- und Außenfläche
tines Rohres mit einer am einen stirnseitigen Ende angeordneten, einen Dorn von der Länge des Rohres tragenden
Kolben-Zylinder-Einheit und einer Ziehdüse Um anderen stirnseitigen Ende sowie mit einer hinter
der Ziehdüse vorgesehenen, an die rückwärtige Rohrttirnfläche 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 Dorn 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 Rohr-Stirnfläche verhindert, das Zurückziehen des Domes
aber 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 angeord- fts
net sein, der nach der an der Ziehdüse erfolgten Durchmesserreduzierung wieder eine geringfügige Rohrauf-Weitung
bewirkt. Durch diese Aufweitung werden die 937
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
Dorn 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 erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Querschnitt des Domes kleiner
ist als das Soll-Innenmaß des Rohres und daß am freien Ende des Domes ein Kopf montierbar ist, dessen wirksame
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, bei der etwaige Rillen oder Riefen geglättet oder Zunder
oder anderer Belag abgesprengt werden.
Der am Dornende zu befestigende Kopf bewirkt eine plastische Verformung des Rohres an seiner Innenfläche.
Durch die erfolgende Kaltverformung wird 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 Halbschalen vorgesehen. Diese Halbschalen stellen sicher
daß das Rohr auf dem Dorn vollständig durch die Ziehdüse hindurchgeschoben werden kann. Wenn das Rohrende
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 Zurückbewegung
des Rohres.
Zwischen dem Rohr und den Halbschalen kann eir Ring angeordnet sein, der das Abnehmen der Halbschalen
erleichtert und nach dem Entfernen der Halb schalen auf dem zur Verfügung stehenden Dornab
schnitt frei verschiebbar ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteh
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 bein
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,
I·' i g. 3 — in Richtung der Pfeile HI-III in F i g. 1 ge sehen — die versenkbaren Anschlaghalbbacken de
Maschine nach F i g. 1,
F i g. 4 — in Richtung der Pfeile IV-IV in F i g. 3 gesehen
— eine Anschlaghalbbacke nach F i g. 1,
F i g. 5 im Schnitt Einzelheiten der Ziehdüse der Maschine nach F i g. 1 und die klappbaren Backen gemäß
F i 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
F i g. 11 im Detail den zur Kalibrierung des Rohres
verwendeten Kopf.
In den F i g. 1 bis 13 bezeichnen la, Ib zwei Ständer,
die durch vier starre Balken 2 miteinander verbunden sind, welche ein Parallelepiped mit quadratischer Basis
begrenzen. Die Ständer la, Ib und die Balken 2 bilden das Maschinenbett. Dieses Maschinenbett trägt eine
doppelt 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-Einheit 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 3; 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 Ziehringes 14 entspricht.
Die Ziehdüse 15 ist ein Drehteil, dessen Innenfläche
einen Halsteil 16 aufweist, der einen konvergierenden Bereich 17a und einen divergierenden Bereich 17b 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 Bronzc-segment 21 eingeseut 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 Innen- h«;
durchmesser von 49,9 mm und einem Außendurchniesser 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
62.3 mm. Zur Bearbeitung eines ein Meter langen Rohres 22 benutzt man eine Kolben-Zylinder-Einheit
mit einer Hublänge von 1,40 m, wobei die Vorschubbewegung von dem Ständer Ib zu dem Ständer la mit
einer Geschwindigkeit von 1 cm/sek erfolgt, während die Umkehrbewegung sich mit einer Geschwindigkeit
von etwa 2 cm/sck vollzieht Der Abstand zwischen den beiden Ständern la und Ibbeträgt 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 22 befinden sich auf der
Ziehstange 11 einerseits ein Ring 23, dessen Durchmesser
den Abmessungen des Rohres 22 im wesentlichen entspricht, und andererseits sind 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 wird 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 Kolben 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 11 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
dem 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 das 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 Ziehstangc
11 zur Anlage kommen. Der Innendurchmessei der Backen 11 ist kleiner als der Außendurchmessei
des Rohres 22. Man schmiert das Innere des Rohres 2Ά reichlich und schraubt auf das Ende der Ziehstange Γ
ein Werkzeug in Form eines Kopfes 25 aus gehärteten
Stahl. F i g. 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 zuriickbewegt. 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 Aufnahmetisch. 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 Rohrwand, 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 man die Kalibrierung gegenüber der mit dem durchziehbaren Kopf 25 erzielbaren noch verbessern
will, kann man einen zweiten Durchgang des Kopfes
S 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
«o 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
Aufweiiungskopfes bedingt einen Kraftaufwand von 6300 kg. Nach dem Durchgang des zweiten Werkte
zeuges 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 Außendurchmesser
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/mm2 reicht.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. 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 Rohrstirn-
Bäche anlegbaren Sperrvorrichtung zum Abstützen des Rohres während des Dornrückhubs, dadurch
gekennzeichnet, daß der Querschnitt des
Domes (11) kleiner ist als das Soll-Innenmaß des Rohres (22), und daß am freien Ende des Domes
(11) ein Kopf (25) 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 (19) gegenläufig verschwenkbar sind und in
ihrer Schließstellung eine den Dorn mit geringem Abstand umschließende Öffnung bilden.
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