DE2403686C2

DE2403686C2 - Verfahren zum Herstellen von Metallrohren aus gut verformbaren Werkstoffen, insbesondere aus NE-Metallen, durch Kaltpilgern

Info

Publication number: DE2403686C2
Application number: DE19742403686
Authority: DE
Inventors: Edgar Dr.-Ing. 4070 Rheydt Dietrich; Horst 4156 Willich Stinnertz
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1974-01-24
Filing date: 1974-01-24
Publication date: 1983-05-19
Also published as: FR2258905B1; IT1026712B; FR2258905A1; DD116768A5; DE2403686A1; GB1492948A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Metallrohren aus gut verformbaren Werkstoffen, Insbesondere aus NE-Metallen, durch Kaltpilgern, sowie ^x eine Pilgerwalze und ein Kiltpllgerwalzwerk zur Durchführung des Verfahrens. Zu den gut verformbaren Werkstoffen gehören beispielsweise Kupfer, Messing und Kupfer-Nickel-Leglerungen, die derzeit Im wesentlichen als eine Sorte 1 mit 70% Cu und 30% Nl und eine Sorte 2 mit 90% Cu und \0% Nl Verwendung finden.

Während beim Kaltpilgern von Stahlrohren die erzlelbare Leistung stark von der Belastbarkelt der Werkzeuge abhängt, Ist beim Kaltpi.gern von NE-Metall-Rohren die Grenze der Verformbarkeit des Materials* d. h, das ^M Formänderungsvermögen des Werkstoffes, maßgebend für die erzielbare Leistung.

Aus Literatur und Praxis sind eine Vielzahl verschiedener Walzenkalibrierungen und Dornproflle, Im folgenden kurz Kalibrierungen genannt, bekannt, denen allen /u eigen Ist, daß sie In mehrere Arbeltszonen aufgeteilt sind. An eine Reduktionszone zur gleichzeitigen Durchmesser- und Wandreduktion schließt sich bei diesen

65 bekannten Kalibrierungen stets eine Glättzone an, die zur Erreichung der gewünschten Toleranzen und Oberflächengüten erforderlich Ist (US-PS 35 03 241),

Es sind auch Kalibrierungen bekannt, bei denen die Reduktionszone In einem Bereich für überwiegende Durchmesserreduktion ohne Dornkontakt und In einen solchen für die Wandreduktion aufgeteilt Ist.

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

Die Grenze für die erreichbare Rohrlänge je Hub, hei vorgegebenem Walzendurchmesser und vorgegebenem Kurbelradius 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 Welterverarbeitung, in der Regel folgen eine oder mehrere ZleWprozesse, 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 Reduktionszone, 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.

Beim Herstellen von Bandmetall und Metallblech aus Eisenwerkstücken Ist es bekannt. Walzenkörper mit glatten exzentrisch zur Drehachse verlaufenden Arbeitsflächen zu benutzen und schrittweise auf die Enddicke zu walzen (CH-PS 1 83 505). Auch hierbei befindet sich aber am Kallberende ein Bereich, In dem bei gleichbleibendem Radius eine Glättung des Bleches erfolgt. Abgesehen davon Ist dieses Verfahren unwirtschaftlich, well der Arbeltshub - verglichen mit dem Arbeitshub beim Kaltpilgern - nur etwa '/, beträgt.

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.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der gesamte verfügbare Arbeltshub unter Verzicht auf eine Glättung des jeweils fertig ausgewalzten Rohrabschnlttes zum reduzierenden Walzen der Rohrluppe genutzt wird.

Die Erfindung macht sich dabei zunutze, daß In den weitaus häufigsten Fällen kaltgepilgerte NE-Metall-Rohre keine Fertigrohre sind, sondern meist einem oder mehreren Stopfenzügen unterzogen werden. Es kann also In Kauf genommen werden, daß die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten Rohre keine glatte Oberfläche aufweisen, sondern eine leicht bambusartig

gewölbte- Die Oberfl3;iie des Fertigrohres weist also noch seitliche und ringförmige Wülste auf. Diese Wölste sind jedoch for die Weiterverarbeitung unschädlich und verursachen dort keinen erhöhten Aufwand und damit auch keine Mehrkosten. Diese Unebenheiten der Oberfläche lassen sich gemäß einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch beseitigen, daß das kaltgepilgerte Rohr in einem Zuge mit dem Kaltpilgern einem in der Ziehgeschwindigkeit der Ausiaufgeschwlndigkelt des Kaltpilgervorganges entsprechenden glattenden Ziehvorgang ausgesetzt wird.

Im wesentlichen wird durch die Erfindung eine Vergrößerung der Reduktionslänge erreicht, ohne daß eine Vergrößerung des Walzendurchmessers erforderlich Ist. Je größer diese Reduktionslänge ist, desto geringer Ist bei gleichbleibendem Reduktionsverlauf die Formänderung, die jedem Materialteilchen bei jedem Überwalzen auf dem Wege zum Fertigrohr widerfährt. Das bedeutet, daß die Materialanstrengung sinkt. Damit Ist gleichzeitig eine Leistungssteigerung möglich. Durch die Vergrößerung der Reduktionslänge sinkt auch die erforderliche seitliche Öffnung des Kalibers zur Aufnahme der Breitung, die unter der Bezeichnung Freischliff oder Frelschnltt bekannt ist. Ein großer Freischnitt hat zur Folge, daß sich im Bereich des Walzenspaltes Rohrmaterlaianhäufungen ergeben, die Ihrerseits zu hohen Einzelformänderungen führen und damit zur erhöhten Rißgefahr. Durch die Erfindung wird diese Gefahr beseitigt. Indem als weiterer Schritt der Freischnitt gegenüber den bekannten Kaltpilgerwalzwerken vermindert werden kann.

Ausgestaltungen der Erfindung, insbesondere eine Pilgerwalze und ein Kaltpilgerwalzwerk zur Durchführung des Verfahrens, ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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

Fig. 1 eine Pilgerwalze

Fig. 2 schemaiisch zwei Pilgerwalzen, einen Pilgerdorn und eine Rohrluppe, und zwar die Pilgerwalzen Im Einlauftotpunkt,

Fig. 3 die Pilgerwalzen entsprechend der Flg. 2 in einer Zwischenstellung während des Walzvorganges,

Fig. 4 eine weitere Pilgerwalze,

Flg. 5 eine Werkzeugkalibrierung für ein Kaltpilgerwalzwerk,

Flg. 6 eine grafische Darstellung bezüglich der Einzelformänderunp,

Fig. 7 schematisch ein Kaltpilgerwalzwerk mit nachgeschalteter Ziehdüse.

Die In Fig. 1 dargestellte Pilgerwalze Ist eine Ringkaliberwalze 1, bestehend aur einem Grundkörper 4 und einem Wa'zring 5, in den das Kaliber 6 eingeschnitten ist. Der Teilkreis 7 mit dem Tellkrelsdurchmesser d des treibenden nicht dargestellten Ritzels ist strichliert angedeutet. Der reduzierende Teil des Kalibers beginnt an der Stelle 12 des Kalibergmndes 11. Das Kaliber 6 verringert seinen Querschnitt in einem stetigen Maße, bis die kleinste Kaliberöffnung 8 erreicht Ist. Unmittelbar nach der kleinsten Kaliberöffnung 8 schließt sich der Kalibersprung 9 zur größten Kaliberöffnung 10 an. Es fehlt also ganz das sogenannte Glättkaliber.

Die Walzen drehen sieh vom Einlauftotpunkt E.T. bis zum Austauftotpunkt A.T. und zurück. Während des Schaltanteiles α der zum Einlauftotpunkt E.T. hin und zurück durchlaufen wird, erfolgt hier der Vorschub und das Drehen der Rohrluppe, wahrend der übrige Bereich der Kalibrierung die durchmesserreduzierende Arbeitslange 6, die bis zum Auslauftotpunkt A,T, reicht, darstellt.

In Fig. 2 Ist ein Paar Rtngkaliberwalzen 1 Im Schnitt dargestellt, und zwar Im Einlauftotpunkt E,T. In Flg. 3 befinden sich diese Ringkaliberwalzen in einer Zwischenstellung während des reduzierenden Walzvorganges. Die Flg. 2 und Fig. 3 zeigen auch, daß am Ende des Reduzierkalibers die kleinste Kallberöffnung 8 über einen geringen Bereich, und zw ar über einen Bereich, der kleiner ist als die bei einem Arbeltstakt erzeugte Fertigrohr-Wnge, erhalten sein kann.
In Fi g. 2 ist der Gerüsthub H aufgeteilt in den Schaltanteil a' und die Arbeltslänge b'. 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 vorgesehen wird. Einem derartigen Kaltpilgerwalzwerk ist die Ring? aiiberwaize 1 gemäß Fig. 4 zuzuordnen, bei der die durchmesserreduzierende Arbeltslänge 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 Ringkaliberwalze 1 ist hier optimal ausgenutzt.

3C In Fi g. 5 ist eine Werkzeugkalibrierung für Kaltpilgerwalzwerke dargestellt, bei welcher der Kurven.verlauf der Abwicklung des Kalibergrundes 11 des Außenwerkzeuges und der Dorn 2 über die gesamte durchmesserreduzierende Arbeltslänge 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 sehr geringen Maß an Breitung gewalzt werden kann.

Die in FI g. 6 enthaltene grafische Darstellung zeigt die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielbare Einzelformänderung als strichpunktierte Linie 15 gegenüber einer Vergleichskurve 14, 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 C, 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 Flg. 7 ist schließlich ein Kaltpilgerwalzwerk dargestellt. Dieses besteht aus einem Walzgerüst 16 mit den Ringkaliberwalzen 1, welches über einen Kurbeltrieb 18 mit Dn/nrnomenten- und Massenausgleich und eine Kurbelstange 17 hin- und herbewegt wird. Hierzu dient <;ln Antriebsmotor 20 und ein Keilriemen 19. Das (Caltpllgerwalzwerk weist ein Auslaufspannfutter 21 auf. Vor dem Auslaufspannfutter 21 ist eine sich synchron mit dem Auslaufspannfuttet 21 drehende Ziehmatrize 22 angeordnet. Die übrigen Teile eines Kaltpilgerwalzwerkes wie Vorschubeinrichtung für die Rohrluppe 3, ein Elnlaufspannfutter und Unterstützungen sowie Trarspurtvorrlchtungen für das Fertigrohr 3' sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Metallrohren aus gut verformbaren Werkstoffen, Insbesondere aus NE-Metallen, durch Kaltpilgern, bei dem eine Rohrluppe während jedes Arbeltshubes Oberwiegend reduzierend gewalzt und so abschnittweise auf einen EndquerschniH gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte verfügbare Arbeltshub unter Verzicht to auf eine Glättung des jeweils fertig ausgewalzten Rohrabschnittes zum reduzierenden Walzen der Rohrluppe genutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierende Walzen der Rohrluppe j j jeweils auf dem Vor- und auf dem Rückhub erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das zu walzende Rohr anschließend an das Kaltpilgern einem Ziehvorgang unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ziehvorgang des kaltgepilger- ten Rohres in einem Zuge mit dem Kaitpiigcrn erfolgt und die Ziehgeschwindigkeit der Auslaufgeschwindigkeit des Kaltpilgervorganges entspricht.

4. Pilgerwalze für Kaltpilgerwalzwerke zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bei der sich die Lange der Abwicklung des Kalibergrundes aus einer Arbeitslange, die ein Reduzierkallber enthalt und mindestens einem Schaltbereich zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduzierkaliber sich aber die gesamte zur Verfügung stehende Arbeltslänge (b) e- treckt und sich unmittelbar an den KaIlberquerschnltt, In dem die kleinste Kaliberöffnung (8) erreicht ist, der Kalibersprung (9) zur größten Kaliber-Öffnung (10) anschließt.

5. Kaltpllgerwalzwerk zur L/urchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 mit einem hin- und herbewegbaren Walzgerüst mit zwei Pilgerwalzen, einer Vorschubeinrichtung für die Rohrluppe sowie einem drehbaren Auslaufspannfutter, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Walzgerüst (16) und dem Aus- *° laufspannfutter (21) eine sich synchron mit dem Auslaufspannfutter (21) drehende Ziehmatrize (22) artgeordnet Ist.