DE2157086A1

DE2157086A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Metallrohren durch Extrudieren einer hohlen Platine

Info

Publication number: DE2157086A1
Application number: DE19712157086
Authority: DE
Inventors: Akira Osaka Asari (Japan). P B2Ic 25-02
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1970-11-19
Filing date: 1971-11-17
Publication date: 1972-06-15
Also published as: GB1352456A; US3798954A; FR2117109A5

Description

G 47 974

Firma KOBE STEEL Ltd., 36-1, 1-chome, Wakinohama-Cho, Fukiai-ku , KOBE (JAPAN)

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Metallrohren durch Extrudieren einer hohlen Platine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Metallrohren durch Extrudieren einer hohlen Platine mit Hilfe einer Matrize und einem mit derselben zusammenwirkenden Dorn. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, Metallrohre dadurch herzustellen,daß man eine hohle Platine durch eine Matrize oder einen Ziehstein unter Verwendung eines mit der Matrize zusammenwirkenden Domes extrudiert, wobei die Matrize und der Dorn derart zusammenwirken, daß eine ring-

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förmige Matrizenöffnung entsteht, durch welche die hohle Platine zu einem Rohr extrudiert wird, das einen der ringförmigen Matrizenöffnung entsprechenden Querschnitt aufweist. Bei diesem bekannten Verfahren zum Herstellen von Metallrohren wird der die Innenseite oder Innenfläche des Rohres bildende Dorn relativ über die Innenfläche des Rohres beim Extrudieren desselben bewegt, wobei ein starker Abrieb oder ein starkes Abtragen des Domes stattfindet, so daß die Lebensdauer dieses Dornes wegen seiner Abnutzung sehr kurz ist und die Innenfläche des fertig-gestellten Rohres sehr schlecht ist, weil dieselbe Kratzer oder andere durch die relative gleitende Reibbewegung zwischen der Innenfläche des Rohres und der Außenfläche des Dornes entstandene Fehler aufweist.

Diese Kratzer oder anderen Fehler verringern die Qualit der Rohre und sind in einigen Fällen so schwerwiegend, daß derartige Rohre nicht befriedigend benutzt werden können und die an sie gestellten Aufgaben dementsprechend nicht erfüllen. Beispielsweise müssen die Brennstoff aufnehmenden Rohre für Atomreaktoren eine Innenseite aufweisen, die vollständig frei von jedem kleinen Kratzer ist.

Um die oben geschilderten Nachteile beim bekannten Extrudierverfahren zum Herstellen von Metallrohren zu vermeiden, ist es bekannt, zwischen die Platine und den Dorn ein Schmiermittel einzubringen, das für das Material der Platine geeignet ist, beispielsweise im allgemeinen Qlaspulver für Platinen aus

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Stahl, Titan, Zirkon-oder Aluminiumlegierungen.

Aber auch bei Verwendung eines Schmiermittels oder Gleitmittels in der vorstehend verwendeten Weise ist es sehr schwierig, die Erzeugung von Kratzern oder anderen Fehlern an der Innenseite von Rohren vollständig zu vermeiden, besonders wenn die Rohre aus Hartmetallen wie rostfreiem Stahl, Titan, Titan-Legierungen oder Zirkon-Legierungen usw. bestehen. Daher sind die Hersteller beim Xrzeugen von Rohren durch das bekannte Extrudierverfahren gezwungen, eine sehr genaue Kontrolle und Überwachung des Verfahrens vorzunehmen, um Rohre zu erhalten, die befriedigende Innenseiten aufweisen.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß, wenn man beim Extrudieren ein Schmiermittel oder Gleitmittel verwendet, sehr komplizierte Arbeitsweisen und Vorrichtungen notwendig sind, um das Schmiermittel oder Gleitmittel an die Grenzflächen oder Kontaktflächen zwischen der hohlen Platine und dem Dorn zu bringen und die Schmiermittelschicht von der Innenseite der fertigen Rohre zu entfernen, insbesondere wenn man als Schmiermittel oder Gleitmittel Glaspulver verwendet. Diese mit der Verwendung eines Schmiermittels oder Gleitmittels verbundenen komplizierten Arbeitsweisen und Vorrichtungen beeinträchtigen die Produktivität einer Extrudieranlage und erhöhen die Produktionskosten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Herstellung von Metallrohren aus hohlen Platinen, die durch eine von einer Matrize und einem mit derselben

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zusammenwirkenden Dorn gebildete Öffnung extrudiert werden, wobei jedoch die Entstehung von Kratzern oder Fehlern an der Innenseite des Rohres aufgrund der relativen Gleitbewegung zwischen dem Rohr und dem Dorn wirkungsvoll vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß man zunächst eine hohle Platine mit einer zentralen Öffnung vorbestimmter Abmessungen herstellt, diese Platine durch eine von einer Matrize und einem Dorn gebildete ringförmige Matrize extrudiert, wobei der Dorn eine größere Länge als das herzustellende Rohr hat und mit dem Extrudieren des Rohres durch die Matrize ausgefahren wird, woraufhin man nach dem vollständigen Extrudieren des Rohres den Dorn aus diesem fertig extrudierten Rohr entfernt. Es wird also erfindungsgemäß durch Extrudieren ein Rohr erzeugt, das während des Extrudiervorganges über seine gesamte Länge auf dem Dorn aufliegt, wodurch verhindert wird, daß die Innenfläche des Rohres durch Kratzer oder sonstige Fehler beschädigt wird, so daß man Rohre mit gegenüber bekannten Extrudierverfahren wesentlich verbesserter Innenfläche erhält.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des vorstehenden Verfahrens vorgeschlagen, die als mit der Matrize zusammenwirkenden Dorn eine Stange mit einer größeren Länge als die herzustellenden Rohre aufweist, welche mit dem Extrudieren jedes eiielnen Rohres durch die Matrize mit demselben Vorschub wie das extrudierte Rotor hindurchbewegt wird, so daß die Stange den Vorschubbewe-

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gungen des Rohres folgt und praktisch keine spürbare relative Gleitbewegung zwischen der Innenseite des Rohres und dem Dorn über die gesamte Länge des Rohres stattfindet. Auf diese Weise wird vollständig verhindert, daß Kratzer oder andere Fehler auf der Innenseite des Rohres aufgrund einerrelativen Gleitbewegung zwischen dem Rohr und dem Dorn auftreten. Die so hergestellten Rohre besitzen eine Innenfläche hoher Qualitätx

Da keine relative Gleitbewegung zwischen dem Rohr und dem Dorn stattfindet, wird das Extrudieren wesentlich

leiclfer und gleichförmiger mit geringerem Energieaufwand im Vergleich zu bekannten Extrudierverfahren durchgeführt. Außerdem wird auf den Dorn keine schwere gleitende Reibung ausgeübt, so daß auch keine durch derartige Reibung entstehende Temperaturerhöhung auftritt und die Lebensdauer der als Dorn dienenden Stange gegenüber dem bei bekannten Verfahren verwendeten Dorn stark erhöht wird.

Durch Verwendung einer Mehrzahl von Dornstangen in Verbindung mit einer Extrudierpresse ist es möglich, praktisch ununterbrochen zu extrudieren und die Dornstangen nur auszutauschen und nacheinander zu verwenden, so daß die Extrudierpresse mit höchstem Wirkungsgrad arbeiten kann, wobei es nicht wie bei den bekannten Extrudierpressen notwendig ist, die Dorne aus der Matrize zurückzuziehen, zu kühlen oder auszuwechseln. Vielmehr ist gemäß der Erfindung eine hohe Produktivität mit einer Extrudieranlage zu erzielen.

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Da außerdem keine Vorkehrungen und Vorrichtungen zum Zuführen und Entfernen von Schmiermittel oder Gleitmittel wie bei den bekannten Extrudieranlagen notwendig sind, kann eine gemäß der Erfindung arbeitende Extrudiervorrichtung sehr vereinfacht und automatisiert werden, wodurch die Produktivität einer Extrudieranlage weiter verbessert werden kann.

In der Zeichnung sind zur weiteren Erläuterung der Erfindung Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Extrudiervorrichtungen dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine schema tisch dargestellte Extrudieranlage, die erfindungsgemäß ausgestaltet ist und auch erfindungsgemäß arbeitet,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Extrudierpresse,

Fig. 3 einen ähnlichen Längsschnitt wie in Fig. 2 durch eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Extrudierpresse,

Fig. ^t 5 und 6 den Matrizenteil der Extrudierpresse aus Fig. 2 in drei verschiedenen Augenblicken des Extrudiervorganges und

Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß extrudiertes Rohr, das noch auf der für seine Herstellung verwendeten Dornstange sitzt.

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Fig. 1 zeigt das Beispiel für einen Lageplan einer zum Durchführen der Erfindung geeigneten Extrudieranlage mit einem Extruder 1, der aus Platinen einzelne Rohre 2 extrudiert, welche auf einer im einzelnen in Fig. 1 nicht zu erkennenden Dornstange stecken und in dieser Form auf einen Rolltisch 3 gelangen. Von dem Rolltisch 3 werden die extrudierten Rohre 2 auf ein Kühlbett 4 weitergegeben, wo sie lange genug gekühlt werden, um die gewünschte Temperatur zu erhalten, ohne daß hierdurch der Arbeitszyklus des Extruders 1 beeinträchtigt oder beeinflußt wird. Nach ausreichender Kühlung werden die Rohre 2 einer Abziehvorrichtung 5 zum Enifernen der Dorne zugeführt, welche entweder wie eine Stoßbank oder wie eine Haspel ausgebildet und in ihrer Gesamtkonstruktion grundsätzlich bekannt ist.

Die Abziehvorrichtungen dieser Art werden in üblicher Weise dazu verwendet, um einen Kern oder ein anderes stangenartiges Element aus einem rohrartigen Element herauszuziehen und erfüllen im allgemeinen ihren Zweck ohne Schwierigkeiten oder ohne Kratzer oder Fehler an der Innenseite des rohrförmigen Elementes hervorzurufen. Besonders die haspelartigen Abziehvorrichtungen, welche Paare von miteinander zusammen wirkenden abgeschrägten Rollen oder Walzen aufweisen, können in-vorteilhafter Weise verwendet werden, um den Dorn aus den extrudierten Rohren herauszuziehen, wenn man eine Anzahl von miteinander zusammenwirkenden abgeschrägten Rollenpaaren entsprechend der Länge des fertig gestellten Rohres vorsieht.

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Die von den Γ-ornstangen entfernten Rohre 2 werden von der Abziehvorrichtung 5 einer nicht dargesiä-lten geeigneten Lagerstation zugeführt, während die Dornstangen auf einen Zuführtisch 6 gelangen, wo sie weiter gekühlt und für die nächste Verwendung im Extruder 1 vorbereitet werden.

In der schematischen Darstellung der Extrudieranlage gemäi3 Fig„ 1 sind dem Extruder beigeordnete Zufulireinrichtungen dargestellt, beispielsweise Heisöfen 7»

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8,9j 10 und 11 mit einer Förderverrichtung zum Zuführen von Platinen in die Heizöfen und einer anderen Fördervorrichtung 13 zum Abführen der Platinen aus den Heizöfen und zum Weiterbefördern derselben zum Extruder. Weiterhin sind Wasserpumpen 14 für die Zufuhr von Kühlflüssigkeit für die extrudierten Rohre, die Dorne und die anderen Einrichtungen, ein "Wasservorratstank 15 , ein Kompressor 16 , ein Druckluftakkumulator 17? ein Hauptabsperrventil 18, Steuerventile 19, ein Niederdrucktank 20, ölhydraulische Einheiten 21, ein Kontroll- und Steuerraum 22 und Motore 23 vorgesehen.

Die Art, wie Rohre durch Extrudieren aus den Platinen mit Hilfe des Extruders 1 hergestellt werden, ist aus den weiteren Zeichnungsfiguren zu entnehmen.

Fig. 2 und 3 zeigsi den jeweiligen Extruder in einer Lage, bei der die Platine bereits teilweise zu einem Rohr verformt worden ist.

Der in Fig. 2 dargestellte Extruder besitzt eine

Matrize 31 mit^^tra^ermaqkung 32, die in einem &Jyo/Q/ubo2

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Matrizenhalter 33 untergebracht sind und direkt an eine Pressenplatte 34 anliegen, welche eine zentrale Öffnung 35 aufweist, durch die extrudierte Rohre 36 nach aui3en abgeführt werden. Neben dem Matrizenhalter 33 ist ein Aufnehmer 37 für Platinen angeordnet, der eine Kammer 38 für die Platinen bildet, in welche man hohle bzw. rohrförmige Platinen 39 einbringt, durch die jeweils eine Dornstange 40 hindurchgesteckt werden kann. Der Aufnehmer 37 befindet sich in einem Halter 41, der zwischen Pressensäulen 42 gehalten wird, die an der Pressenplatte 34 gelagert sind. Auf diesen Pressensäulen 42 sitzt verschiebbar ein Querhaupt 43, welches einen rohrförmigen Stempel 44 aufweist, der von dem Querhaupt ausgeht und^Sie Kammer 38 für die Platinen hineinragen kann und somit über eine Scheibe 45 auf in der Kammer 38 befindliche Platinen einen Druck ausübt.

Der mittlere Teil des Querhauptes 43 ist als hydraulischer Zylinder ausgebildet, der einen beweglichen Teil 46 mit einem Scherdorn 47 am vorderen Ende und einem Kolben 48 am hinteren Ende versehen ist. Der Kolben 48 sitzt dabei in einer Zylinderkammer 49, die sich im Querhaupt 43 befindet, so daß der bewegliche Teil 46 gegenüber dem Querhaupt 43 verschoben werden kann. Innerhalb des beweglichen Teiles 46 befindet sich eine axial verlaufende Durchgangsbohrung 50, durch welche einzelne Dornstangen hindurchgesteckt und dem Extruder zugeführt werden können.

Das Querhaupt 43 wird mittels von Zylindern 32 betätigten Druckstempeln 51 entlang de« Pressenganlt.-n

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7 -J Γ- r-.

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bewegt und kann zum Öffnen der die Platinen aufnehmenden Kammer 38 zurückgezogen werden, damit man eine neue Platine in die Kammer 38 einsetzen kann, bevor die jeweils aufwendbare Druckkraft auf diese Platine ausgeübt wird und man dadurch die Platine durch die Matrize ausextrudiert. Vor dem Extruder sind mehrere Walzen 53 angeordnet, welche Dornstangen 40 abstützen und entsprechend dem Fortgang des Extrudiervorganges in den Extruder einschieben bzw, nachschieben.

Der in Fig. 3 dargestellte Extruder ist dem aus Fig. fast ähnlich, wobei gleiche entsprechende Teile der beiden Extruder mit denselben Be. ugszeichen versehen sind. Ein Unterschied besteht lediglich darin, daß gemäß Fig. 3 der Aufnehmer 37 bzw. Behälter zur Aufnahme von Platinen am Querhaupt 43 über den Halter 41 abgestützt ist, welcher in diesem Falle Teil des Querhauptes 43 ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Matrize 31 an einem Schaft 54_f der von der Pressenplatte 34 vorsteht, in einer Weise angebracht ist, daß die Matrize mit diesem Schaft von vorne in die Kammer 38 zur Aufnahme der Platinen hineinragt.

Der Unterschied beim Extrudieren mit den Extrudern aus Fig» 2 und 3 besteht darin, daß beim Extruder &UB Fig. 2 die Platine 39 beim Sxtrudiervorgang gegenüberdem Aufnehmer y'7 gleitet, während beim Extruder aus Fig. 3 die P.'''rfcine gegenüber der Kammer 38 pr-cVr^ikök unbewefüicb. bleibt und eile Matrize 31 ver— s~K h*:^r'IlX' von dr.i ¥s:id der Kaaümr 38 geführt wird.

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Fig. 4 bis 6 zeigen die Ausgangsstellung, eine Mittelstellung und die Bndstellung eines Extruders, wobei die den in Verbindung mit Figo 2 und 3 besprochenen Teilen entsprechenden Teile »it denselben Bezugszeichen versehen sind.

Zu Beginn wird eine Platine 59 in die Kammer 38 eingesetzt, wobei das Querhaupt 43 genügend weit zurückgezogen ist, um die Kammer 38 zu öffnen. Dann wird die Scheibe 45 eingesetzt und das Querhaupt 43 vorgeschoben, um die Scheibe 45 in engen Kontakt mit der Platine 39 zu bringen. Hierbei ist der Scherdorn 47 gegenüber dem Stempel 44 des Querhauptes 43 derart zurückgezogen, daß er keine Scherkraft auf die Platine 39 ausübt. Dann wird eine Dornstange 40 durch die Durchgangsbohrung 50 des beweglichen Teiles 46 des Querhauptes 43 und auch durch die zentrale öffnung der ringförmigen Platine 39 gesteckt, bis das vordere Ende dieser Dronstangs 40 gerade aus der Öffnung der Matrize 31 herausragt„ Diese Lage ist in Fig. 4 dargestellt, wobei man nunmehr beginnen kann, mit diesem Extruder ein Rohr herzustellen.

Dann wird der Zylinder 52 betätigt, um das Querhaupt 43 vorzuschieben und eine Druckkraft auf die Platine

39 auszuüben, wodurch diese durch eine von der Matrize 31 und der Dornstange 40 gebildete ringförmige Matrizenöffnung zu einem Rohr 36 extrudiert wird.

Mit dem Herstellen des Rohres 36 und dem Austreten desselben aus der Matrizenöffnung geht die Dornstange

40 mit dem Rohr 36 mit, ohne daß eine spürbare GIeit- -der relativbewegung zwischen diesen Teilen stattfinde" d.h. die Dornstange 40 wird auch durch die 209825/0682 -12

Matrize 31 hinausbewegt, wobei die ringförmige Matrizenöffnung in jedem Augenblick vom Außenumfang des jeweiligen entsprechenden Teiles der Dornstange 40 bestimmt wird.

Nachdem eine vorbestimmte Länge des Rohres 36 extrudiert wurde, wird der im Querhaupt 43 untergebrachte Kolben 48 betätigt, um den Scherdorn 47 gegenüber dem rohrförmigen Stempel 44 vorzuschieben ( Fig.6), wodurch das Ende des Rohres 36 vom übrigen Teil der Platine 39 abgetrennt wird. Dieser übrige Teil der Platine 39 wird nicht mehr zum Extrudieren gebraucht.

Durch den vorstehend beschriebenen Extrudiervorgang wird ein Rohr 36 erzeugt, das auf einer Dornstange 40 steckt, die sich durch die gesamte Länge des Rohres 36 erstreckt und an beiden Enden aus diesem Rohr herausragt, wie Fig. 7 zeigt. Derart hergestellte Rohre 36 werden einschließlich der in ihnen befindlichen Dornstange 40 gekühlt und dann einer Abziehvorrichtung 5 zugeführt und dort von den Dornstangen 40 entfernt, ohne daß an der Innenseite dieser Rohre Kratzer oder sonstige wesentliche Fehler entstehen.

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Patentansprüche;

Claims

Patentansprüche:

Verfahren zum Herstellen von Metallrohren durch Extrudieren einer hohlen Platine durch eine mit einem Dorn zusammenwirkende Matrize, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst eine mit einer zentralen Durchgangsöffnung versehene Platine vorbestimmter Abmessungen erzeugt, woraufhin man diese hohle Platine durch eine ringförmige Matrizenöffnung extrudiert, die von einer Matrize und einem Dorn bestimmt wird, der eine Stange größerer Länge als das herzustellende Rohr ist, wobei die Dornstange mit fortschreitendem Extrudieren des Rohres mit demselben durch die Matrize hindurchbewegt und nach dem Fertigstellen des extrudierten Rohres aus demselben entfernt wird.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dornstange praktisch mit derselben Vorschubgeschwindigkeit wie das extrudierte Rohr durch die Matrize hindurchgeschoben wird, so daß während des Extrudiervorganges praktisch keine gleitende Relativbewegung zwischen der Dornstange und dem Rohr stattfindet.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Platine in eine zylindrische Kammer eingegeben wird,wwlche axial zur Matrizenöffnung liegt, woraufhin von außen in axialer Richtung auf die Platine eine Druckkraft gleichmäßig über deren ringförmigen Querschnitt verteilt aufgebracht wird.

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4.) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Platine durch die von außen aufgebrachte Preßkraft entsprechend dem Fortschreiten des Extrudiervorganges relativ zur Wand der Kammer bewegt wird.
5.) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine während des Extrudiervorganges gegenüber der Wand der Kammer unbewegt bleibt und die zum Extrudieren verwendete Matrize unter Einfluß der Extrudierkraft relativ zu dieser Kammerwand verschoben wird.
6.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das letzte Ende des Rohres vom übrigen Teil der Platine durch Abscheren in axialer Richtung des Rohres abgetrennt wird.
7.) Vorrichtung zum Herstellen von Metallrohren durch Extrudieren einer hohlen Platine durch eine mit einem Dorn zusammenwirkende Matrize zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine von einer äußeren Matrize (31) und von durch dieselbe hindurchschiebbare Dorne (40) begrenzte ringförmige Matrizenöffnung, einen Aufnehmer (37) mit einer zylindrischen Platinenkammer (38) zur Aufnahme hohler Platinen (39), in axialer Richtung mit der Matrizenöffnung in Verbindung steht und einen Stempel (44) zum Aufbringen einer axialen Druckkraft auf die jeweils in der Kammer (38) befindliche Platine (39) aufweist, wobei jeder Dorn eine Stange mit größerer Länge als die zu extrudierenden Rohre (36) ist, welche den Innenumfang der ring-

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förmigen Matrizenöffnung bildet und so angeordnet ist, daß sie durch die Matrizenöffnung hindurchbewegt werden kann.
8.) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer (37) für die Platinen (39) und die Matrize (31) fest miteinander verbunden sind und der Druckstempel (44) ein rohrförmiger Stempel ist, der in die zylindrische Kammer (38) für die Platine (39) hineingeführt werden kann*
9.) Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (31) unter Einwirkung des Druckstempels (44) in die zylindrische Platinenkammer (38) entsprechend einer axialen Bewegung des Platinenaufnehmers (37) einschiebbar ist.
10.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstempel (44) einen Scherdorn (47) aufweist, der eine Scherkraft auf den Innenumfang der in der zylindrischen Platinenkammer (38) befindlichen hohlen Platine (39) in axialer Richtung derselben ausüben kann.

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