DE2318060C3 - Ziehkörper zur Herstellung von Aushalsungen an Hohlkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ziehkörper zur Herstellung von Aushalsungen an Hohlkörpern aus Met-.ll.

Die bekannten Ziehkörper werden in Verbindung mit Matrizen verwendet (FR-PS 5 70 042, US-PS 25 11836 und DT-PS 8 57 789), wobei vorzugsweise wenigstens zwei Arbeitsschritte mit unterschiedlich großen Ziehkörpern durchgeführt werden (US-PS 25 11 836) oder vor dem Aushalsen das umzuformende Material erwärmt wird (DT-PS 8 57 789). Es sind auch Ziehkörper bekannt (US-PS 20 65 915), die ohne Matrize zu verwenden sind, wobei in Abhängigkeit von dem jeweils zu verarbeitenden Material mit oder ohne Vorwärmung gearbeitet wird.

Da es die bekannten Verfahren erfordern, einen oder mehrere Ziehkörper und zusätzlich Matrizen bereitzuhalten, ist der Aufwand verhältnismäßig groß. Es kommen jedoch noch schwierige Probleme hinsichtlich der Beanspruchung der Werkstoffe im Bereich der Aushalsungen hinzu, wenn es sich bei den Hohlkörpern um verhältnismäßig ?roße, jedoch dünnwandige Teile handelt, wie z. B. Sammelschienengehäuse für druckgasisolierte elektrische Schaltanlagen. An Werkstücken dieser Art wurden Aushalsungen bisher schrittweise hergestellt, indem nach einer Vorwärmung des umzuformenden Materials mit dem Aushalsen begonnen und dieser Vorgang zur erneuten Erwärmung unterbrochen wurde. Der Grund für dieses zeitraubende Vorgehen lieet darin, daß die für eine schonende Verformung des Werkstoffes erforderliche Temperatur nach dem Vorwärmen jeweils nur kurze Zeit besteht und daher die Aushalsung auch nur teilweise erfolgen kann. Wird dennoch versucht, die Austhalsung fertigzustellen, s_u kommt es zu Schädigungen des Gefüges, die sich durch eine Verschlechterung der Eigenschaften, z. B. Sprödigkeit. Risse und allgemein geringere Festigkeit, äußern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ziehkörper zum Aushalsen zu schaffen, der es gestattet, Aushalsungen mit geringerem Zeitaufwand und verbesserter Qualität sowohl hinsichtlich der äußeren als auch der inneren Beschaffenheit des umgeformten Materials herzustellen.

Damit wird erreicht, daß der Wärmefluß von der mit dem vorgewärmton Material des Hohlkörpers in Berührung tretenden Oberfläche des Ziehkörpers in dessen Inneres so stark behindert ist, daß das zu verformende Material wesentlich länger als bei der Verwendung der bisher üblichen Ziehkörper eine für die Verformung günstige Temperatur beibehält. Damit entfallen auch zeitraubende Nachglühvorgänge, denn das Gefüge wird nicht geschädigt. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß sich Aushalsungen in einem Zug herstellen lassen und somit eine Unterbrechung des Arbeits^ang^5. nicht mehr erforderlich ist. Da in den Ziehkörper nur noch eine geringe Wärmemenge einfließt, ist auch die Energiebilanz des Verfahrens verbessert.

Eine Oberflächenschicht mit geringer Wärmeableitung kann in vorteilhafter Weise durch eine dem Innenkörper angepaßte Haube aus einem zunderbeständigen, schlecht wärmeleitenden Blech «on geringer Dicke gebildet sein, die isoliert auf dem Innenkörper abgestützt ist. Da die Haube nur aus einem verhältnismäßig dünnen Material zu bestehen braucht, ergibt sich die erwünschte geringe Wärmeableitung.

Die wärmeisolierte Anordnung der Haube auf dem Innenkörper ist auf unterschiedliche Weise erzielbar. Als vorteilhaft hat es sich beispielsweise erwiesen, auf der Außenfläche des Innenkörpers Stützkörper anzuordnen. Selbst bei einer großen Anzahl solcher Stützkörper ist die gesamte Berührungsfläche der Haube mit den Stützkörpern im Vergleich zu der Oberfläche der Haube verhältnismäßig gering, so daß für den Wärmefluß von der Haube zum Innenkörper nur ein verhältnismäßig geringer Durchschnittsquerschnitt zur Verfugung steht. Als Stützkörper eignen sich beispielsweise Drähte mit kreisförmigem Querschnitt. Diese können am ganzen Umfang des Innenkörpers verteilt entlang den Fallinien angeordnet und in Gestalt eines Korbes miteinander verbunden sein. Damit erhält der Ziehkörper einen dreiteiligen Aufbau mit der Möglichkeit, im Bedarfsfall das eine oder andere Teil auszuwechseln.

An Stelle gesonderter Stützkörper kann eine gegenüber der Gesamtoberfläche verkleinerte Auflagefläche für die Haube auch dadurch geschaffen werden, daß der Innenkörper mit eine- Anzahl von Nuten versehen ist. Diese Nuten können sich ebenfalls in Richtung der Fallinien oder aber in Umfangsrichtung erstrecken. Beide Nuten können auch nach Art eines Waffelmusters miteinander kombiniert werden.

Eine weitere Möglichkeit, die Haube wärmeisoliert auf dem Innenkörper abzustützen, besteht darin, daß zwischen der Haube und dem Innenkörper ein schlecht wärmeleitender Füllstoff angeordnet ist. Hierfür kommen sowohl mineralische Füllstoffe als auch Kombinationen mineralischer und organischer Materialien in Betracht.

In Weiterbildung der Erfindung kann jedoch als Oberflächenschicht auch eine auf den Innenkörper aufgebrachte keramische Schicht dienen Eine Schicht dieser Art hat zugleich die Eigenschaft geringer Wärmespeicherung und geringer Wärmeleitung.

Durch die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen der Erfindung wird erreicht, daß der Ziehkörper nur eine unbedeutende Wärmemenge aufnehmen kann und deshalb eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit gewählt werden kann. Im gleichen Sinn wirkt es sich aus. wenn in Weiterbildung der Erfindung von der üblichen Kegelform abgewichen wird und der Ziehkörper eine derartige Gestaltung erhält, daß bei dem Ziehvorgang der mit dem umzuformenden Material zuerst in Berührung tretende Teil des Ziehkörpers der Form des Durchbruches des auszuhalsenden Hohlkörpers und der zuletzt hindurchiretende Teil der Form des Kragens der Aushalsung angepaßt ist. Der Ziehkörper hat infolgedessen an seinem einen Ende elliptische Gestalt und ist an seinem anderen Ende entsprechend dem Kragen der Aushalsung kreisförmig. Man erreicht auf diese Weise, daß der Ziehkörper schon zu Beginn des Ziehvorganges nicht nur punktweise, sondern linienhaft mit dem umzuformenden Material in Berührung tritt und deshalb das umzuformende Material gleichmäßiger beansprucht wird. E^;n besonders günstiger zeitlicher Verlauf der Ziehkräfte kann dadurch erreicht werden, daß die Mantelfläche des Ziehkörpers in Verbindung mit der zuvor beschriebenen Gestaltung die Kontur einer Traktrix (Schleppkurve) aufweist. Der Ziehkörper wird dadurch in solcher Weise nach außen gewölbt, daß der Biegehebel während des Ziehvorganges annähernd konstant bleibt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Figuren näh^r erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Hohlkörper mit einer Aushalsung,

F i g. 2 einen Ziehkörper mit dreiteiligem Aufbau,

F i g. 3 einen Innenkörper mit Nuten,

F i g. 4 einen Ziehkörper im Schnitt, bei dem ein Füllstoff zwischen dem Innenkörper und der Haube eingebracht ist.

In einer weiteren Schnittdarstellung zeigt die F i g. 5 einen Ziehkörper mit einer aufgebrannten keramischen Schicht.

In der Draufsicht und einer Seitenansicht zeigen die Fig.6 und 7 einen Ziehkörper, dessen Kontur einer Schleppkurve nachgebildet ist.

Zum besseren Verständnis des Anwendungsgebietes von Ziehkörpern gemäß der Erfindung ist in F i g. 1 ein im wesentlichen zylindrischer Behälter 1 gezeigt, der Flansche 2 besitzt. Der Behälter 1 kann Bestandteil einer metallgekapselten elektrischen Hochspannungsanlage sein, die im Betrieb mit einem unter Druck stehenden Isoliergas gefüllt ist. In dem Behälter 1 können sich Sammelsehienenleiter oder Betriebsmittel wie Leistungsschaltcr, Trennschalter, Wandler befinden. Die Flansche 2 dienen zur Verbindung des Behälters 1 mit weiteren gleichen oder ähnlichen Behältern.

Der Behälter 1 ist mit einer Aushalsung versehen, die einen Kragen 3 bildet. An diesem Kragen können abzweigende Rohre bzw. Behälter angeschweißt oder auf andere Weise befestigt werden. Die Aushalsung schafft hierbei einen abgerundeten Übergang von dem Behälter 1 zu dem abzweigenden Rohr bzw. Behälter. Dies wirkt sich günstig auf die dielektrische Beanspruchung des Isoliergases aus. Die Aushalsung wird in der Weise hergestellt, daß zunächst in den zylindrischen Behälter 1 ein ellirjtischer Durchbruch eingearbeiet wird. Die Parameter dieser Ellipse richten sich nach dem Durchmesser des Behälters 1 und der Höhe des gewünschten Kragens 3. Das am Rand des Durchbruches befindliche umzuformende Material wird daraufhin mit Gasbrennern erwärmt, und ein Ziehkörper der noch zu beschreibenden Art wird von innen durch den Durchbruch hindurchbewegt, wobei der Rand des Durchbruches aufgewölbt wird und der gewünschte Kragen entsteht.

Ein geeigneter Ziehkörper ist in auseinandergezogener Darstellung in F i g. 2 gezeigt. Der Z'.iehkörper 4 besteht aus einem innenkerper 5, einem Korb 6 und ein.er Haube 7. Der Innenkörper 5 besteht au; einem für Bauzwecke üblichen Stahl (z. B. Stahl mit der deutschen Normbezeichnung ST 37). Er ist im wesentlichen kegelförmig gestaltet, wobei die obere kreisförmige Stirnfläche 10 so bemessen ist. daß sie sich in den erwähnten Durchbruch des Behälters t einführen läßt und der untere zylindrische Abschnitt 11 einen dem Innendurchmesser des Kragens 3 entsprechenden Durchmesser besitzt. An seinem oberen Ende trägt der Innenkörper 5 einen zur Kupplung mit einer nicht gezeigten Ziehvorrichtung dienenden Zapfen 12. Zur Gewichtsersparnis kann der Innenkörper 5 hohl ausgebildet sein.

Der dem Innenkörper 5 angepaßte Korb 6 besteht aus Stahldrähten 13, die an einem Ring 14 befestigt sind, der auf der oberen Stirnfläche 10 des Innenkörpers 5 aufliegt.

Die Haube 7, welche die Oberfläche des Ziehkörpers 4 bildet, besteht aus einem zunderbestöndigen Blech, z. B. aus einem ferritischen Stahl. Die Haube 7 deckt den Korb 6 und den Innenkörper 5 vollständig ab und steht in Linienberührung mit den Drähten 13 des Korbes 6. Dadurch ist nur ein sehr geringer Querschnitt für den Wärmedurchtritt vorhanden. Zusätzlich wirkt der zwischen der Haube 7 und den Drähten 13 verbleibende Zwischenraum als isolierendes Luftpolster. Eine besondere Verbindung zwischen den einzelnen Teilen des Ziehkörpers 4 ist nicht erforderlich, da der Korb 6 und die Haube 7 durch ihre Kegelform auf dem ltinenkörper 5 Halt finden.

Ein aus Drähten bestehender Korb 6 ist entbehrlich, wenn ein Innenkörper 15 gemäß der F i g. 3 verwendet wird. Der Innenkörper 15 ist mit Längsnuten 16 (linker Teil der Fig. 3) bzw. mit Umfangsnuten 17 (rechter Teil der F i g. 3) versehen, so daß ebenfalls für die Ha¹J-be 7 eine Linienauflage gebildet ist. Es können auch die Längsnuten 16 mit den Umfangsnuten 17 kombiniert werden, so daß ein Waffelmuster entsteht.

An Stelle von Stützkörpern in der Art eines Korbes 6 gemäß der F i g. 2 oder von Nuten gemäß der F i g. 3 kann die Haube 7 auch flächenhaft abgestützt sein, wie dies in der F i g. 4 dargeste'lt ist. Dort wird der Raum, den in F i g. 2 der Korb 6 einnimmt, durch eine wärmeisolierende, mechanisch ausreichend feste Füllmasse 21 eingenommen. Die Füllmasse 21 kann beispielsweise steinwolle als isolierenden Bestandteil enthalten.

Während bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen von Zichkörpern ein zwei- oder mehrteiliger Aufbau vorgesehen ist, zeigt die F i g. 5 einen einstückigen Ziehkörper 22. Die Wärmeisolation wird hier durch eine keramische Oberflächenschicht 23 gebildet, die aufgebrannt sein kann. Infolge ihrer geringen Dicke hat diese Schicht auch eine geringe Wärmespeicherung.

Die Ziehkörper gemäß den F i g. 2 bis 5 haben eine im wesentlichen kegelförmige Gestalt. Dies hat zur Folge, daß bei dem Ziehvorgang der obere Teil des

Ziehkörpers mit dem elliptischen Durchbruch des Behälters 1 zunächst nur in einzelnen Punkten in Berührung tritt. Bei dem Ziehkörper gemäß den F i g. 6 und 7 weist dagegen der obere Teil 26 des Ziehkörpers 25 ebenfalls die Form einer Ellipse auf, so daß eine Berührung am ganzen Umfang möglich ist. Das untere Ende 27 des Ziehkörpers 25 ist entsprechend der Form des Kragens kreisförmig gestaltet wie bei den zuvor beschriebenen Ziehkörpern. Ferner ist die Kontur 30 des Ziehkörpers 25 einer Traktrix (Schleppkurve) nachgebildet, wodurch erreicht wird, daß der Biegehebel bei dem gesamten Ziehvorgang annähernd konstant bleibt. Auf diese Weise erreicht man einen besonders günstigen Verlauf der Ziehkräfte während des Aushalsungsvorganges. Im übrigen kann der Ziehkörper 25 so aufgebaut sein, wie dies bereits beschrieben worden ist. Er kann deshalb einen dreiteiligen Aufbau besitzen wie in F i g. 2 oder er kann entsprechend den F i g. 3 bis 5 gestaltet sein.

Die zur Bewegung des Ziehkörpers erforderliche Transportvorrichtung ist nicht dargestellt. Es kann sich beispielsweise um eine hydraulisch arbeitende Ziehvorrichtung handeln, die sich an dem Behälter I abstützt und die mit dem Zapfen 12 des Innenkörpers 5 gekuppelt werden kann. Stattdessen können die Ziehkörper mit einer Öffnung versehen sein, in die ein Kupplungsstück bajonettartig oder mit einem Schraubengewinde

ίο eingreift.

Gute Ergebnisse lassen sich insbesondere dann erzielen, wenn der Rand des in den Behälter 1 eingearbeiteten Durchbruches vor Beginn des Ziehvorganges erwärmt und die Wärmezufuhr während des Ziehvorganges fortgesetzt wird. Dieses Vorgehen ermöglich« bei geringem Energieaufwand hohe Ziehgeschwindigkeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Ziehkörper zur Herstellung von Aushalsungen

an Hohlkörpern aus Metall, gekennzeichnet durch einen Innenkörper (5) und eine darauf aufgebrachte Oberflächenschicht (7) mit geringer Wärmeableitung.

2. Ziehkörper nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß als Oberflächenschicht eine dem Innenkörpei· (5) angepaßte Haube (7) aus einem zunderbeständigen, schlecht wärmeleitenden Biech von geringer Dicke dient, die wärmeisoliert auf dem Innenkörper (5) abgestützt ist.

3. Ziehkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenfläche des Innenkörpers (5) Stützkörper (13) angeordnet sind.

4. Ziehkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützkörper Drähte (13) mit kreisförmigem Querschnitt dienen.

5. Ziehkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (13) am ganzen Umfang des Innenkörpers (5) verteilt entlang den Fallinien angeordnet und in Gestalt eines Korbes (6) miteinander verbunden sind.

6. Ziehkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper (15) an seiner Oberfläche mit einer Anzahl Nuten (16,17) versehen ist.

7. Ziehkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Haube (7) und dem Innenkörper (5) ein schlecht wärmeleitender Füllstoff (21) angeordnet ist.

8. Ziehkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Innenkörper eine keramische Oberflächenschicht (23) aufgebracht ist.