DE2403686A1 - Verfahren zum herstellen von vorzugsweise ne-metall-rohren gut verformbaren werkstoffes durch kaltpilgern - Google Patents

Description

MANNESMANN-MEER Aktiengesellschaft, Mönchengladbach, OhI er Kirch weg

"Verfahren zum Herstellen von vorzugsweise NE-Metall-Rohren gut verformbaren Werkstoffes durch Kaltpilgern"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellen von vorzugsweise NE-Metall-Rohren gut verformbaren Werkstoffes durch Kaltpilgern. Hierzu gehört die Herstellung von Rohren aus Kupfer, Messing und Kupfer-Nickel Legierungen, die derzeit im wesentlichen als eine Sorte 1 mit 70 % Cu und 30 % Ni und eine Sorte 2 mit 90% Cu und 10 % Ni Verwendung finden.

Während beim Kaltpilgem von Stahlrohren die erzielbare Leistung stark von der Belastbarkeit der Werkzeuge abhängt, ist beim Kaltpilgem von NE-Metall-Rohren die Grenze der Verformbarkeit des Materials, d.h. das Formänderungsvermögen des Werkstoffes maßgebend für die erzielbare Leistung.

Aus Literatur und Praxis sind eine Vielzahl verschiedener Walzenkalibrierungen und Dornprofile, im folgenden kurz Kalibrierungen genannt, bekannt, denen allen zu eigen ist, daß sie in mehrere Arbeitszonen aufgeteilt sind. An eine Reduktionszone zur gleichzeitigen Durchmesser- und Wandreduktion schließt sich bei diesen bekannten Kalibrierungen stets eine Glättzone an, die zur Erreichung der gewünschten Toleranzen und Oberflächengüten erforderlich ist. Es sind auch Kalibrierungen bekannt, bei denen die Reduktionszone in einem Bereich für überwiegende Durch»

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messerreduktion ohne Domkontakt und in einen solchen für die Wandreduktion aufgeteilt ist.

Die Länge der Glättzone einer Kalibrierung beträgt bei den hier betrachteten NE-Metallen jeweils etwa das 1,5 bis 3-fache der ausgewalzten Rohrlänge je Hub₃ d.h. ca. 100 bis 300 mm.

Die Grenze für die erreichbare Rohrlänge je Hub, bei vorgegebenem Walzendurchmesser und vorgegebenem Kurbel radius ist für verformungsfreudige Werkstoffe, wie für Kupfer, Kondensatormessing, MS 63 (63 % Cu, 37 % Zn) sowie für Aluminium und einige seiner Legierungen dadurch gegeben, daß beim Überschreiten des Formänderungsvermögens sich zunächst winkelförmige Einschnürungen in der Rohrwand zeigen. Diese Einschnürungen in der Rohrwand zeigen, daß das Formänderungsvermögen erschöpft ist. Sie sind entweder so stark ausgeprägt, daß sie als regelrechte Durchbrüche nach dem Kaltpilgern optisch ohne weiteres festgestellt werden können oder aber nur optisch kaum feststellbare Materialüberbeanspruchungen, so daß erst bei der nachfolgenden Weiterverarbeitung, in der Regel folgen einer oder mehrere Ziehprozesse, diese Fehler festgestellt werden. Ursache dieser Walzfehler sind zu große örtliche Verformungen, die das Formänderungsvermögen überschreiten.

Die Größe dieser Verformungen ist abhängig von der kaliberbedingten Reduktionsverteilung über der Reduktfonszone, zum anderen aber auch wesentlich von der absoluten Länge der Reduktionszone. Diese läßt sich bei den bekannten Kaltpilgerverfahren dadurch erhöhen, daß ein größerer Walzendurchmesser gewählt wird. Damit wird die Kaltpilgermaschine aber wesentlich schwerer und somit schon bezüglich ihrer Investitionskosten teurer.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kaltpilgerverfahren zum Herstellen von NE-Metall-Rohren zu schaffen, welches gegenüber den bekannten Verfahren eine erhebliche Leistungssteigerung bringt, ohne daß die damit zu erwartenden Überbeanspruchungen des Werkstoffes eintreten und ohne daß eine Vergrößerung des Walzendurchmessers erforderlich ist.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, da3 zumindest nahezu während des gesamten Arbeitshubes unter weitgehendem Verzicht auf eine Glättung des fertig-

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ausgewalzten Rohrabschnittes reduzierend gewalzt wird. Ein» Optimum an Leistungssteigerung IaBt sich dadurch erzielen, da8 während des gesamten Arbeitslhuibes unter Verzicht auf eäme Gilättung des fertig ausgewalzten Rotora'bsdhnrrties reduzierend gewalzt wird»

OJe Erfindung madht sich dabei zu 'Nutze, daß Jn den weitaus !häufigsten Fällen kaltgepilgerte INE-IMetalII-Rohre keine Fertigrohre sind sondern meist fernem oder mehreren Stoptenzügen unterzogen werden. Es kann also in Kauf genommen werden., daß die durdh das erffüindungsgemäße Verfahren erzeugten Rohre keine glatte Oberfläche aufweisen ©andern eine ileicht bambusartig gewölbte- Die Oberfläche des Fertigrohres weist also noch seitliche 'und ringförmige Wülste auf, Diese Wülste sind Jedoch für die Weiterverarbeitung unschädlich und verursachen dort keinen erhöhten Aufwand sured damit auch keine Mehrkosten. Diese önebehheiten der Oberfläche !lassen sich gemäß einer Weiterentwicklung des erfiindungsgemäßen Verfahrens dadurch beseitigen,, daß das kaJtgepjlgerte Rohr In einem Zuge mit dem Kaltpilgern einem in der Ziehgeschwindigkeit der Ausilaufgeschwindigkeit des Kaltpilgervorganges entsprechenden glättenden Ziehvorgang ausgesetzt wird.

Im wesentlichen wird durch die Erfindung eine Vergrößerung der Reduktionslänge erreicht ohne daß eine Vergrößerung des Walzendurchmessers erforderl icht ist. Je großer diese Reduktionslänge ist₃ desto geringer ist bei gleichbleibendem Reduktionsverlauf die Formänderung, die jedem Material teilchen bei jedem Überwaizen auf dem Wege zum Fertügrohr widerfährt. Das bedeutet;, daß die iMaterialanstrengung sinkt.. Damit ist gleichzeitig eine Leistungssteiigeruirag imoglidh» Durch die Vergrößerung der Reduktions'Jänge sisnkt auch die erfordert üdhe seiitiliidhe Öffnung des Kalibers zur Aufnähme der BreStung, die unter der Bezeichnung Preisdhliff oder Freischnitt bekannt ist. Ein größer Freischnitt hat zur F<Divge_a daB sich im Bereich des Wa'lzenspaltes Rdhrmateriaianhäufungen ergeben., diie iiihrerseits zu hohen Ejnzeiformänderungen fäührena und damit zur erhöhten RSIBgefahr. Durch die Erfindung wäird diese Gefahr beseitigt;, indem als weiterer Schritt der ifireischnitt gegenüber den !bekannten Ka'ItpiilgerwaÜzwerken vermindert werden !kann»

Eine vorteilhafte Anwendung des erfinduragsgemäßen Verfahreras ibestdhft iiira seümar Kombination mit d&m an such fedkaranten Drehen und Vorschieben dtesr

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im Auslauftotpunktbereich und einem reduzierenden Walzen auf dem Vorhub und dem RGckhub.

Eine Pilgerwalze, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, zeichnet sich somit dadurch aus, daß die Länge der Abwicklung des Kaiibergrundes, der die kleinste den Fertigrohrdurchmesser bestimmenden Kaiiberöffnung aufweist, kleiner ist, als die bei einem Arbeitstakt erzeugte Fertigrohr länge. Weitere Ausgestaltungen der Pil gerwalze ₅ eine Werkzeugkai Jbrierung und ein Kaltpilgerwaizwerk sind in weiteren entsprechenden Unteransprüchen niedergelegt, die Erfindung läßt sich auch für einige Stahlarten mit dem Ziel einer Werkzeugentlastung und damit Produktionserhöhung verwenden, wenn es sich um das Walzen von Zwischenprodukten handelt.

Die beigefügten Abbildungen zeigen Ausführungsbeispiele erfindungsgernsßer Vorrichtungen bzw. von deren Einzelteilen, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Piigerwalze

Fig. 2 schernatisch zwei Pilgerwalzen, einen Pilgerdorn und eine Rohrluppe, und zwar die Pilgerwalzen im Einlauftotpunkt

Fig. 3 die PilgerwaJzen entsprechend der Fig. 2 in einer ZwischensteHung während des Walzvorganges

Fig. 4 eine weitere Piigerwalze

Fig. 5 eine Werkzeugkafibrierung für ein Kaltpilgerwalzwerk

Fig. 6 eine grafische Darstellung bezüglich der Einzelformänderung

Fig. 7 schematisch ein Kaltpilgerwalzwerk mit nachgeschalteter Ziehdüse

Die in Fig. 1 dargestellte Pilgerwalze ist eine Ringkaiiberwalze 1, bestehend aus einem Grundkörper 4 imxS einem Walzring 5, in den das Kaliber 6 eingeschnitten ist. Mit 7 ist der Teilkreisdurchmesser des treibenden nicht dargestellten Ritzels angedeutet. Der reduzierende Teil des Kalibers beginnt an der mit 12 bezeichneten Stelle des Kalibergrundes 11, Das Kaliber 6 verringert seinen Querschnit in einem stetigen MaBe, bis die kleinste Kaliberöffnung 8 erreicht ist. Unmittelbar nach der kleinsten

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Kaliberöffnung 8 schließt sich der Kalibersprung 9 zur größten Kaliberöffnung 10 an. Es fehlt also ganz das sogenannte Glättkaliber.

Die Walzen drehen sich vom Einlauftotpunkt E.T . bis zum Auslauftotpunkt A. T. und zurück. Während des Schaltanteiles a der zum Einlauftotpunkt E.T . hin und zurück durchlaufen wird, erfolgt hier der Vorschub und das Drehen der Rohrluppe, während der übrige Bereich der Kalibrierung die durchmesserreduzierende Arbeitslänge b, die bis zum Auslauftotpunkt A. T. reicht darstellt.

In Fig. 2 ist ein Paar Ringkaliberwalzen 1 im Schnitt dargestellt, und zwar im Einlauf totpunkt E.T. und in Fig. 3 diese Walzen in einer Zwischenstellung während des reduzierenden Walzvorganges. Die Figuren Fig. 2 und Fig. 3 zeigen auch, daß am Ende des Reduzierkalibers die kleinste Kaliberöffnung 8 über einen geringen Bereich, und zwar über einen Bereich, der kleiner ist als die bei einem Arbeitstakt erzeugte Fertigrohriänge, erhalten sein kann.

In Fig. 2 ist der Gerüsthub H aufgeteilt in den Schaltanteil a¹ und die Arbeitslänge b¹. Ein Dorn 2 als Innenwerkzeug erstreckt sich auch über den gesamten Gerüsthub H. Mit 3 ist eine Rohrluppe bezeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch bei einem Kaltpilgerwalzwerk einsetzen, bei dem der Hub des Walzgerüstes eine Walzenabwicklung.von 360 und mehr ergibt und bei dem die Luppe nur im Auslauftotpunktbereich gedreht und vorgeschoben wird. Einem derartigen Kaltpilgerwalzwerk ist die Ringwalze 1 gemäß Fig. 4 zuzuordnen, bei der die durchmesserreduzierende Arbeitslänge b etwa 300° des Ringwalzenumfanges ausmacht und bei der während des Schaltbereiches c das Drehen und Vorschieben erfolgt. Das zur Verfügung stehende Kaliber bei vorgegebenem Durchmesser der Ringwalze 1 ist hier optimal ausgenutzt.

In Fig. 5 ist eine Werkzeugkalibrierung für Kaltpilgerwalzwerke dargestellt, bei welcher der Kurvenverlauf der Abwicklung des Kalibergrundes 11 des Außenwerkzeuges und das Innenwerkzeug 2 über die gesamte durchmesserreduzierende Arbeitslänge b einen stetigen konkaven Verlauf aufweisen. Strichpunktierte Linien 13 sollen die Breitung andeuten,und zwar als Abstand der strichpunktierten Linie 13 von der Abwicklung des Kalibergrundes 11. Fig. 5 soll veranschaulichen, daß mit einem

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sehr geringen Maß an Breitung gewalzt werden kann.

Die in Fig. 6 enthaltene grafische Darstellung zeigt die durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 2 erzfelbare Einzelformänderung als strichpunktierte Linie 15 gegenüber einer Vergleichs kurve 14 j die mit einem bekannten Verfahren erzeugt ist. Bei der Vergleichskurve 14 ergeben sich sehr viel höhere Einzelformänderungen, weil die Reduktion in der zur Verfügung stehenden Reduktionszone B durchgeführt werden muß, während die restliche Zone, die Glättzone G, dem Glätten des Rohres dient. Demgegenüber zeigt die strichpunktierte Linie 15 einen wesentlich günstigeren Verlauf der Einzelformänderung, wenn erfindungsgemäß auf das Glätten verzichtet wird.

In Fig. 7 ist schließlich ein Kaltpilgerwalzwerk dargestellt, Dieses besteht aus einem Walzgerüst 16 mit den Ringwalzen 1, welches über einen Kurbeltrieb 18 mit Drehmomenten und Massenausgleich und eine Kurbelstange 17 hin und her bewegt wird. Hierzu dient ein Antriebsmotor 20 und Keilriemen 19. Das Kaltpilgerwalzwerk weist ein Auslauf spannfutter 21 auf. Vor dem Aus I auf spannfutter 21 ist eine sich synchron mit dem Auslauf spannfutter 21 drehende Ziehmatrize 22 angeordnet. Die übrigen Teile eines Kaltpilgerwalzwerk wie Vorschubeinrichtung für die Rohrluppe 3 , ein Einlauf spannfutter und Unterstützungen sowie Transport vorrichtungen für das Fertigrohr 3' sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.

- Patentansprüche -

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Claims (8)

FaI! Nr. 9329 PATENTANSPRÜCHE

1. j Verfahren zum Herstellen von vorzugsweise NE-MetalJ-Rohren gut verform-— baren Werkstoffes durch Kaltpilgern,

dadurch gekennzeichnet j

daß zumindest nahezu während des gesamten Arbeitshubes unter weitgehendem Verzicht auf eine Glättung des fertig ausgewalzten Rohrabschnittes reduzierend gewalzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des gesamten Arbeitshubes unter Verzicht auf eine Glättung des fertig ausgewalzten Rohrabschnittes reduzierend gewalzt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch an sich bekanntes Drehen und Vorschieben der Rohrluppe im Auslauftotpunktbereich auf dem Vorhub und Rückhub reduzierend gewalzt wird.

4. Verfahren zum Herstellen von NE-Metal!-Rohren mit glatter Oberfläche unter Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kaltgepilgerte Rohr in einem Zuge mit dem Kaltpügern einem in der Ziehgeschwindigkeit der Auslaufgeschwindigkeit des KaltpUgervorganges entsprechenden glättenden Ziehvorgang ausgesetzt wird.

5. Pilgerwalze für Kaltpilgerwalzwerke zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Abwicklung des KaIibergrundes, der die kleinste den Fertigrohrdurchmesser bestimmenden Kaliberöffnung (8) aufweist, kleiner ist, als die bei einem Arbeitstakt erzeugte Fertigrohrlänge.

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6. Pilgerwalze nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich unmittelbar an den Kaliberquerschnitt, in dem die kleinste Kaliberöffnung (8) erreicht ist, der Kalibersprung (9) zur größten Kaliberöffnung (10) anschließt.

7. Werkzeugkalibrierung für Kaltpilgerwalzwerke unter Verwendung einer Pilgerwalze nach Anspruch 5 und 6, bei welcher der Kurvenverlauf der Abwicklung des Kalibergrundes (11) des Außenwerkzeuges und das Innenwerkzeug (2) über die gesamte durchmesserreduzierende Arbeitslänge einenstetigen konkaven Verlauf aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die durchmesserreduzierende Arbeitslänge (b^!) dem Gerüsthub (H) abzüglich des Schaltanteiles (a¹) des

... Walzgerüsthubes (H) entspricht.

8. Kaltpilgerwalzwerk zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 mit einem Aus! auf spannfutter, daiurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Walzgerüst (16) und dem Aus I auf spannfutter (21) eine sich synchron mit dem Auslaufspannfutter (21) drehende Ziehmatrize (22) angeordnet ist.

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