DE2437020A1

DE2437020A1 - Extruded tube mfr with continuous ultrasonic monitoring - of wall thickness and automatic correction of floating die

Info

Publication number: DE2437020A1
Application number: DE2437020A
Authority: DE
Inventors: Theodor Niggemann
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1974-08-01
Filing date: 1974-08-01
Publication date: 1976-02-19

Abstract

Immediately after leaving the die the wall-thickness of the tube is measured continuously and without contact in at least two places and, when a difference in thickness occurs, the die is moved in the direction of the greatest thickness w.r.t. the mandrel or the container holding the tube blank. The wall-thickness is pref. measured at four opposite points, the values obtd. from each pair being compared and the compared value used to move the die. Ultrasonics are pref. used to measure the thickness at four cooled locations at 90 degrees w.r.t. each other. Tubes with uniform wall thickness can be mfd.

Description

Verfahren zum Strangpressen von metallischen rohren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strangpressen von metallischen Rohren.Method of extrusion of metallic pipes The invention relates to a method for extrusion of metallic pipes.

Nahtlose metallische Rohre werden zum größten Teil in der Weise hergestellt, daß man zunächst einen Block über einen Dorn preßt und ggf. das so erhaltene Rohr in bekannter Weise auf den gewunschten Querschnitt bringt.For the most part, seamless metallic tubes are manufactured in such a way that that you first press a block over a mandrel and, if necessary, the tube obtained in this way brings in a known manner to the desired cross-section.

Die heutzutage üblichen Rohrpessen arbeiten so, daß zunächst in den Aufnehmer ein erwärmter Preßblock eingeführt wird, der mittels des Dornes gelocht wird. Anschließend wir der gelochte Preßblock über den Dorn durch eine Matrize hindurchgepreßt. Dabei "schwimmt" sich der Dorn ein. Der Grad der Verlagerung des Dorns zur Matrize ist nicht konstant, beträgt aber im Durchschnitt ca. 10 %. Die Gründe für diese Verlagerung sind im wesentlichen in der Pressenbauart zu suchen bzw. verfahrensbedingt. Die exzentrisch gelagerten Bohrungen bei stranggepreßten Rohren können durch die nachfolgenden Kaltwalz- bzw.Nowadays common pipe presses work in such a way that initially in the A heated press block is inserted into the receptacle, which is punched by means of the mandrel will. Then we press the perforated press block over the mandrel through a die. The thorn "swims" in the process. The degree of displacement of the mandrel to the die is not constant, but averages around 10%. The reasons for this Relocations are essentially to be found in the type of press or due to the process. The eccentrically mounted holes in extruded pipes can go through the subsequent cold rolling or

-ziehvorgänge nicht mehr wesentlich beseitigt werden.-drawing processes are no longer significantly eliminated.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, stranggepreßte Rohre mit gleicher Wandstärke herzustellen.The invention is therefore based on the object of a method specify with which it is possible to produce extruded pipes with the same wall thickness to manufacture.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erw@hnten Art dadurch gelöst, darN dle IvTandstirke des gepreßten Rohres unmittelbar nach Austritt aus der Matrize an zumindest zwei Stellen kontinuierlich und berührungslos gemessen und, bei unterschiedlicher Wandstärke, die Matrize in ihrer Lage zum Dorn bzw. zum lezipienten in Richtung auf die größere Wandstärke hin verschoben wird. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Wandstärke en vier gegenüberliegenden Punkten zu messen, die Meßwerte je zweier gegenüberliegender Punkte ,-t'-vergleichen und den Vergleichswert zur Verschiebung der Matrize heranzuziehen. Auch eine Dreipunktmessung ist zweckmäßig, wenn die drei Meßwerte miteinander verglichen werden. Die Messung der Wand stärke sollte vorzugsweise berührungslos geschehen, dabei hat sich die Ultraschallmessung als besonders vorteilhaft erwiesen. Insbesondere beim Verpressen von Metallen bzw.This task is carried out in a method of the type mentioned at the beginning solved in this way, the vertical thickness of the pressed pipe immediately after exit Measured continuously and without contact from the die at at least two points and, with different wall thicknesses, the position of the die in relation to the mandrel or to the lezipienten is shifted in the direction of the greater wall thickness. Has it has proven to be useful to set the wall thickness en four opposite points to measure, the measured values of two opposite points, -t'-compare and to use the comparison value for the displacement of the die. Also a three-point measurement is useful if the three measured values are compared with one another. The measurement the wall thickness should preferably be done without contact, the Ultrasonic measurement proved to be particularly advantageous. Especially when pressing of metals or

Metallegierungen, die bei erhöhten Temperaturen, d.h. oL)erhalb 600° C, verpreßt werden, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Meßpunkte zu kühlen. Dadurch wird die Lebensdauer der Meßsonden erheblich heraufgesetzt. In Durchführung des Verfahrens hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, ZU-nächst langsam und nach Einpendelung der Matrize mit höherer Gcschwindigkeit zu pressen. Dadurch wird erreicht, daß lediglich das Anfangsstück des gepreßten Rohres ggf. mit einer exzentrischen Bohrung gefertigt wird, wobei dieses Anfangsstück vor der Weiterverarbeitung abgetrcnnt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollte zweckmäßigerweise die Wandstärke an vier, vorzugsweise um jeweils 90° versetzt zueinander angeordneten, Stellen des stranggepreßten Rohres kontinuierlich gemessen werden, die Werte jeweils zweier gegenüberliegender Stellen miteinander verglichen werden und die Vergleichswerte mittels eines Verstärkers verstärkt und bei einer Wandstärkendifferenz ein entsprechendes Servo-Ventil eines fiydraulikzylinders betätigt und dadurch die Matrize in Richtung auf die größere Wandstärke hin verschoben werden.Metal alloys, which at elevated temperatures, i.e. oL) above 600 ° C, are pressed, it has proven to be useful to cool the measuring points. This considerably increases the service life of the measuring probes. In progress In the process, it has proven to be particularly advantageous to start slowly and press at a higher speed after the die has leveled out. Through this it is achieved that only the beginning piece of the pressed pipe, if necessary with a eccentric bore is made, this starting piece before further processing can be separated. In the method according to the invention should expediently the wall thickness of four, preferably offset by 90 ° to each other, Places of the extruded pipe are continuously measured, the values respectively two opposite locations are compared with each other and the comparison values amplified by means of an amplifier and a corresponding one in the case of a difference in wall thickness Servo valve of a hydraulic cylinder actuated and thereby the die in the direction be shifted towards the greater wall thickness.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich eine Strangpresse als besonders vorteilhaft erwiesen, die aus einem Rezipienten, einer am ausgangsseitigen Ende des Rezipienten angeordneten Matrize, einem in den Mätrizenbereich hineinragenden Dorn und einem Preßstempel besteht. Bei einer derartigen Strangpresse ist die Matrize in einem Matrizenhalter mittels Stempel verschiebbar angeordnet, die von einer an der Ausgangsseite der Matrize vorgesehenen Wanddicken-bleßvorrichtung gesteuert werden. Bei einer Strangpresse, bei der die Matrize mittels einer Druckplatte im Matrizenhalter gehalten ist, sollte die Druckplatte mit zumindest zwei, vorzugsweise vier, im Bereich des gespreßten Rohr-es austretenden Bohrungen versehen sein und in den Bohrungen Meßsonden zur Messung der Wand stärke angeordnet sein. Um eine Kühlung der Meßsonden zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, den Durchmesser der Bohrung größer als den Außendurchmesser der Meßsonden zu wählen und den Zwischenraum zwischen der Meßsonde und der Bohrungsinnenwand mit einem Kühlmedium zu beschicken. Auf diese Weise ist es möglich, die Lebensdauer der Meßsonden, insbesondere beim Verpressen von Metallen bzw. Metallegierungen, die bei hohen Temperaturen verpreßt werden müssen, zu verlängern, Vorteilhafterweise sind in dem Natrizenhalter zumindest zwei quer zur Strangpreßrichtung und nahezu senkrecht zueinander verlaufende Bohrungen vorgesehen, in denen am äußeren Umfang der Matrize angreifende Stempel gleitend angeordnet sind. Diese Stempel haben die Aufgabe, die Matrize zu verschieben, wenn hinter der Matrize eine Wandstärkendifferenz festgestellt wird. Jedem dieser von der Meßeinrichtung gesteuerten Stempel ist ein federnd gelagerter, an der gegenüberliegenden Seite der Matrize angreifender Rückstellstempel zugeordnet, Die Rückstellstempel sind nicht steuerbar und dienen lediglich der Verlagerung der Matrize, wenn einer der steuerbaren Stempel sich von der Matrize weg bewegt. An extruder has been used to carry out the method according to the invention Proven to be particularly advantageous from one recipient, one at the outlet End of the recipient arranged matrix, one protruding into the female area There is a mandrel and a ram. In such an extruder, the die is arranged displaceably in a die holder by means of a punch, from one to the wall thickness measuring device provided on the output side of the die will. In an extrusion press, in which the die by means of a pressure plate in the Die holder is held, the pressure plate should have at least two, preferably four, in the area of the pressed pipe-it be provided exiting holes and be arranged in the holes measuring probes to measure the wall thickness. To a To enable cooling of the measuring probes, it is useful to measure the diameter of the bore to choose larger than the outer diameter of the measuring probes and the space between to charge the measuring probe and the inner wall of the bore with a cooling medium. To this Way it is possible to extend the service life of the measuring probes, especially when pressing of metals or metal alloys that have to be pressed at high temperatures, to extend, Advantageously, at least two transversely are in the sodium holder to the direction of extrusion and almost perpendicular to each other are provided, in which attacking punches on the outer circumference of the die are slidably arranged. The job of these punches is to move the die when it is behind the die a wall thickness difference is determined. Each of these from the measuring device controlled punch is a spring-loaded, on the opposite side Resetting punches attacking the die are assigned, The resetting punches are not controllable and only serve to move the die if one of the controllable punch moves away from the die.

Um einen möglichst günstigen Kraftangriff der steuerbaren Stempel zu ermöglichen, ist die Matrize im Berührungsbereich der Stempel plan geschliffen.In order to have the most favorable application of force on the controllable stamp To enable this, the die is ground flat in the contact area of the punch.

Der Antrieb für die steuerbaren Stempel geschieht zweckmäßigerweise über Hydraulikzylinder.The drive for the controllable stamp is expedient via hydraulic cylinder.

Die Erfindung ist anhand der in den Figuren i bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is shown schematically in FIGS Embodiments explained in more detail.

Es zeigen: Figur 1 einen Regelkreis gemäß der Lehre der Erfindung. Figur 2 eine Seitenansicht einer nach der Lehre der Erfindung aufgebaufen Strangpresse. Und Figur 3 einen Schnitt durch Figur 2.FIG. 1 shows a control loop according to the teaching of the invention. FIG. 2 shows a side view of an extruder built according to the teaching of the invention. And FIG. 3 shows a section through FIG. 2.

Die Wandstärke des stranggepreßten Rohres wird sofort nach Preßbeginn im Werkzeugsatz an je zwei gegenüberliegenden Punkten bei 1 gemessen. Die Messung erfolgt berührungslos und sollte zweckmäßigerweise mit Ultraschall durchgeführt werden.The wall thickness of the extruded pipe is immediately after the start of pressing Measured in the tool set at two opposite points at 1. The measurement takes place without contact and should expediently be carried out with ultrasound will.

Auch eine Messung mit Hilfe von Röntgenstrahlen oder Isotopen ist möglich. Meßwertwandler 2 und 3 formen die akustischen Signale zweier gegenüberliegender Meßstellen (also eines Regelkreises) in elektrische Signale um. Im Summenpunkt 4 werden beide Signale miteinander verglichen. Die Differenz wird einem Verstärker 5 zugeführt, der ein hydraulisches Servo-Ventil 6 ansteuert. Bei Wandstärkengleichheit erhält der Verstärker 5 kein Signal. Je nachdem welches der beiden Signale größer oder kleiner ist, wird das Differenzsignal (Regelsignal) zur Verschiebung der Matrize in die entsprechende Richtung herangezogen. Das Servo-Ventil 6 betätigt einen Hydraulikzylinder 7, der über Stempel die Matrize 8 in der Matriaenhalterung. verschiebt.A measurement using X-rays or isotopes is also possible possible. Measuring transducers 2 and 3 form the acoustic signals of two opposite ones Measuring points (i.e. a control loop) into electrical signals. In sum point 4 both signals are compared with each other. The difference becomes an amplifier 5, which controls a hydraulic servo valve 6. If the wall thickness is the same the amplifier 5 receives no signal. Depending on which of the two signals is greater or smaller, the difference signal (control signal) is used to shift the die used in the corresponding direction. The servo valve 6 actuates a hydraulic cylinder 7, the die 8 in the die holder via the punch. shifts.

Da nur Wandstärkenunterschiede und nicht absolute Werte interessieren und man ferner mit genügender Näherung davon aus-.Since only differences in wall thickness and not absolute values are of interest and one furthermore with sufficient approximation of it.

gehen kann, daß eventuelle Störgrößen beim Messen, wie z.B.it is possible that any disturbance variables during measurement, such as

Materialtemperatur, Oberflächenstruktur, Gefügebild usw., an den beiden zu vergleichenden Meßstellen jeweils gleich sind, ist für die Genauigkeit des Regelsignals nur die Empfindlichkeit des Meßgerätes entscheidend. Da ferncr die beiden zusammengehörenden Meßstellen gegenüber liegen, von denen die eine positive und die andere um dasselbe Naß negative Abweichungen vom Nennmaß feststellt, ergibt sich ein Differenzeignal, das der doppelten Wandstärkentoleranz entspricht, d.h. eine Signalverstärkung um 100 ,.Material temperature, surface structure, microstructure etc. the both measuring points to be compared are the same, is for the accuracy of the control signal only the sensitivity of the measuring device is decisive. As far away the two associated measuring points are opposite, one of which is positive and the other finds negative deviations from the nominal dimension by the same amount a differential signal corresponding to twice the wall thickness tolerance, i.e. a signal gain of 100,.

In der Figur 2 ist eine Strangpresse nach der Lehre der Erfindung schematisch dargestellt. Die Strangpresse besteht aus einem Rezipienten 9, in den eine Buchse 10 eingesetzt ist.In the figure 2 is an extruder according to the teaching of the invention shown schematically. The extruder consists of a recipient 9, in the a socket 10 is inserted.

Am ausgangsseitigen Ende des Rezipienten 9 ist ein Matrizenhalter 11 angeordnet, der eine Matrize 12 trägt. Die Matrize 12 ist in dem Matrizenhalter mittels der Druckplatte 13 gehalten. Zu Beginn des Preßvorganges wird in den Rezipienten 9 ein erwärmter Preßblock 14 eingeführt, der zunächst mittels eines Dornes 15 gelocht wird. Es können aber auch vorgelochte Preßblöcke 14 verwendet werden. Nach dem Lochvorgang wird der Preßblock 14 mittels eines nicht mehr dargestellten Preßstempels in den zwischen Dorn 15 und Matrize, 12 gebildeten Ringspalt gepreßt. Die Wandstärke des gepreßten Rohres 16 wird unmittelbar hinter der Matrize 12 mittels mehrerer am Umfang des Rohres 16 angeordneter Meßtonköpfe 17 gemessen. Die Meßtonköpfe 17 sind in Bohrungen 18 in der Druckplatte gelagert. Die Ankoppelung des Meßkopfes an das Preßrohr geschieht über Flüssigkeit oder geschmierten Gleitschutz (im Bild nicht dargestellt). Der Durchmesser der Bohrungen 18 ist etwas größer als der Durchmesser der Meßtonköpfe 17, um eine Zufuhr von Kühlmedium, beispielsweise Kühlwasser, welches über die Kanäle 19 zugeleitet wird, zu ermöglichen. Das entsprechend der Figur 1 entstandene Regelsignal wird über ein nicht dargestelltes Servo-Ventil auf die Hydraulikzylinder 20 übertragen, die die Stempel 21 betätigen (s. Figur 3).Rückstellstempel 22, die über Federn 23 bzw.At the outlet end of the recipient 9 is a die holder 11, which carries a die 12. The die 12 is in the die holder held by means of the pressure plate 13. At the beginning of the pressing process is in the recipient 9 a heated press block 14 is introduced, which is initially punched by means of a mandrel 15 will. However, pre-punched press blocks 14 can also be used. After the punching process is the press block 14 by means of a press ram, not shown in the between the mandrel 15 and die, 12 formed annular gap is pressed. The wall thickness of the pressed tube 16 is immediately behind the die 12 by means of several on the circumference of the tube 16 arranged measuring tone heads 17 measured. The measuring sound heads 17 are in bores 18 stored in the pressure plate. The coupling of the measuring head to the compression tube takes place via liquid or lubricated anti-skid (not shown in the picture). Of the The diameter of the bores 18 is slightly larger than the diameter of the measuring sound heads 17, a supply of cooling medium, for example cooling water, which through the channels 19 is forwarded to enable. The control signal produced in accordance with FIG. 1 is via a servo valve (not shown) on the Hydraulic cylinder 20 transferred, which actuate the stamp 21 (see FIG. 3). Reset stamp 22, the via springs 23 resp.

Hydrospeicher betätigt werden, sorgen für die notwendige Gegenkraft. Die über die YHydraulikzylinder 20 steuerbaren Stempel 21 sind in Bohrungen 24 im Matrizenhalter 11 geführt.Hydraulic accumulators are actuated, provide the necessary counterforce. The controllable via the Y hydraulic cylinder 20 punch 21 are in bores 24 in Die holder 11 out.

Die Stempel 21 sind in Form eines Längskeils ausgebildet, der zumindest eine schiefe Ebene aufweist, die mit einer schiefen Ebene innerhalb der Bohrung 24 im Matrizenhalter 11 korrespondiert. Da der Außendurchmesser der Matrize 12 geringer ist als der Innendurchmesser der Matrizenhalterung 11, ist die Matrize lediglich zwischen den Stempeln 21 und den Rückstellstempeln 22 gehalten, also schwimmend gelagert. Bei Verstellung des Stempels 21 wird die Matrize 12 in ihrer Stellung zum Dorn 15 bzw. zum Rezipienten 9 verschoben. Die Gleitflächen zwischen der Matrize 12 und dem Matrizenhalter 11 sowie der Druckplatte 13 sind vor dem Einbau mit hitzebeständigem Schmiermittel eingefettet oder, falls erforderlich, hydrostatisch beaufschlagt. Um die Matrize 12 an der dem Block 14 zugekehrten Seite weitestgehend vom Preßdruck zu entlasten, ist in den Matrizenhalter li eine Sackbohrung 25 eingebracht, in der die Matrize 12 gelagert ist.The punches 21 are designed in the form of a longitudinal wedge, which at least has an inclined plane that coincides with an inclined plane within the bore 24 in the die holder 11 corresponds. Because the outside diameter of the die 12 is smaller is than the inner diameter of the die holder 11, the die is only held between the punches 21 and the reset punches 22, that is, floating stored. When the punch 21 is adjusted, the die 12 is in its position moved to the mandrel 15 or to the recipient 9. The sliding surfaces between the die 12 and the die holder 11 and the pressure plate 13 are heat-resistant before installation Lubricant greased or, if necessary, hydrostatically applied. Around the die 12 on the side facing the block 14 largely from the pressing pressure to relieve, a blind hole 25 is made in the die holder li, in which the die 12 is mounted.

Claims

1. A method for extrusion of metallic pipes, characterized in that that the wall thickness of the pressed tube immediately after emerging from the die Measured continuously and without contact at at least two points and at different points Wall strengthens the die in its position towards the mandrel or towards the recipient is shifted towards the greater wall thickness.

2. The method according to claim 1, characterized in that the wall strength is measured at four opposite points and the measured values two each of opposite points compared and the comparison values for shifting the Die used. will.

3. The method according to claim 4 or 2, characterized in that the Wall thickness is measured by means of ultrasound.

4. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the measuring points are cooled.

5. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in, that 'at first slowly and after the die has leveled off at a higher speed is pressed.

b. Method according to claim -I or one of the following, characterized in that that the wall thickness of four are preferably offset by 90 ° to each other Make the extruded pipe continuously measured that the values respectively two opposite points are compared with each other and that the comparison values can be stowed away by means of an amplifier and if there is a difference in wall thickness The corresponding servo valve of a hydraulic cylinder is actuated and thereby the die we shifted towards the greater wall thickness.

7. Extrusion press for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 6, consisting of a recipient, one on the output side Die arranged at the end of the recipient, one protruding into the die area Do and a press ram, characterized in that the die (12) in one Die holder (11) is arranged displaceably by means of a punch (21), which is supported by a Wall thickness measuring device (17) provided on the output side of the die (12) being controlled.

8. The extruder according to claim 7, wherein the die by means of a Pressure plate is held in the die holder, characterized in that the pressure plate (13) with at least two, preferably four, in the area of the pressed tube (16) exiting bores (18) is provided, and in the bores (18) measuring probes (17) are arranged for measuring the wall thickness.

9. Extruder according to claim 8, characterized in that the diameter the bores (18) is larger than the outer diameter of the measuring probes (17) and the The space between the measuring probe (17) and the inner wall of the bore (18) is filled with a cooling medium is flowed through.

10. Extruder according to claim 7 or one of the following, -d characterized, that in the die holder (11) at least two transversely to the extrusion direction and almost mutually perpendicular bores (24) are provided in which on the outer Circumference of the die (12) engaging punches (21) are slidably arranged.

11. Extruder according to claim 10, characterized in that each controlled by the measuring device punch (21) a mechanical or hydraulic resiliently mounted, attacking on the opposite side of the die (12) Reset stamp. (22) is assigned.

12. Extruder according to claim 7 or one of the following, characterized characterized in that the die (12) is ground flat in the contact area of the punch (2 in) is.

13. Extruder according to claim 7 or one of the following, characterized characterized in that the controllable ram (2t) via a hydraulic cylinder (20) are drivable.

14. Extruder according to claim 7 or one of the following, characterized characterized in that the die (12) in a blind hole (25) in the die holder (ii) is stored, the side facing away from the recipient (9) in the die holder (11) is attached.

L e r s e i t e