DE2615575C3 - Ziehdorn - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dorn nach

to dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Das Kaltziehen oder Kalibrieren von Rohren erfolgt üblicherweise derart, daß sine Rohrluppe durch eine Matrize oder einen Ziehring gezogen wird, wobei gleichzeitig in die Rohrluppe ein Ziehdorn eingeführt wird, an dem sich die Rohrinnenwand während des Ziehvorganges abstützt. Um den Ziehvorgang überhaupt zu ermöglichen, muß den sogenannten Arbeitsflächen oder Arbeitsabschnitten des Ziehdorns, auf dem sich die Rohrinnenwand abstützt. Schmiermittel, z. B. Öl oder dergl. zugeführt werden. Desgleichen muß Schmiermittel, insbesondere öl, zwischen Ziehring und Rohraußenwand zugeführt werden.

In der Regel besteht ein Dorn aus zwei Abschnitten, nämlich dem Kalibrier- oder Ziehteil und dem in der Regel größeren Schulterteil. Der Dorn kann dabei als einstückiger, d. h. ungeteilter Körper ausgeführt sein, oder er kann aus mehreren Teilen bestehen, die über einen zentrischen Bolzen starr miteinander verbunden sind.

w Will man einem derartigen Dorn eine spezielle Form verleihen, z. B. für das Ziehen mit Öl, und damit die Kontinuität des Schmierfilmes sicherstellen, so stößt man auf große Schwierigkeiten, wenn man eine funktionsgerechte Formgebung des Dornes erzielen

'^r' will. Ferner besitzen diese starren Dorne den Nachteil, daß sie außerordentlich hohen Belastungen ausgesetzt sind, die oft an der Grenze der Festigkeit des Materials liegen. Diese Nachteile sind eine starke Belastung sowohl für die Produktion wie auch iür die Wirtschaft-

4" lichkeit des Kaltzieh- bzw. Kalibrierverfahrens.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Dorn gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs so auszubilden, daß ein selbsttätiges Einbringen von Öl zwischen Innenwand des Rohres und den Dornteilen bewirkt und die Belastung der Dornteile und deren Verschleiß verringert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausbildung des Doms gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.

Der erfindungsgemäße Dorn bietet den Vorteil, daß er eine gewisse Anpassung des Übergangs vom Ziehteil zum Schulterteil an den jeweiligen Ziehvorgang ermöglicht. Ferner bietet der erfindungsgemäße Dorn den Vorteil, daß aufgrund des elastischen Aufbaus

'>*> und/oder des veränderlichen Zwischenraumes zwischen den verschiedenen Dornteilen beim Ziehen des Rohres eine leicht schwingende bzw. vibrierende Bewegung der verschiedenen Dnrnteile gegeneinander und/oder gegenüber dem Rohr ermöglicht wird, wodurch eine gleichmäßige Verteilung des Schmiermittels und eine Zufuhr desselben zu den belasteten Stellen des Dorns sichergestellt wird. Das Vorsehen eines Zwischenraumes zwischen den verschiedenen Dornteilen, insbesondere zwischen Ziehteil und Schulterteil, hat bei einer axial leicht hin und her schwingenden Bewegung des Schulterteils zur Folge, daß der Zwischenraum sein Volumen ständig ändert und wie eine Pumpe wirkt, die das in den Zwischenraum eingedrungene Öl nach außen

fördert und insbesondere auch in den Spalt zwischen Ziehteil und Rohr hinein, so daß das Ziehteil, das am stärksten belastet wird, während des Ziehvorgangs besser mit öl versorgt wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Doms werden die verschiedenen Dornteile auf einem zentrischen Bolzen relativ zueinander verschiebbar und unter einer Federvorspannung, die in der Größenordnung der beim Ziehvorgang auf die Dornteile ausgeübten axialen Kräfte liegt, gegeneinander gedrückt angeordnet Die Federvorspannung kann dabei mittels Tellerfedern und/oder elastischer Zwischenlagen bewirkt werden. Vorteilhafterweise wird eines der Dornteile, z. B. das Ziehteil, fest auf dem Bolzen, z. B. mittels Schrumpfsitz oder durch Aufschrauben, angeordnet, während ein zweites Dornteil, vorzugsweise das Schulterteil, auf dem Bolzen mit einer einen dichtenden Gleitsitz ergebenden genauen Passung axial verschiebbar angeordnet ist Der dichtende Gleitsit7 ist erforderlich, um den Zwischenraum zwischen den Dornteilen gegenüber der Bolzen abzudichten und eine Pumpwirkung dieses Zwischenraumes bei den genannten axialen Schwing- bzw. Vibrationsbewegungen der Dornteile relativ zueinander mit ausreichend hohem Öldruck sicherzustellen. Erfindungsgemäß kann es vorteilhaft sein, das Schulterteil aus zwei oder mehr axial hintereinander liegenden Abschnitten herzustellen, um die verschiedenen Abschnitte entsprechend ihrer Belastung aus mehr oder weniger hochwertigem Material zu fertigen.

Weiter kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, dem Schulterteil und/oder dem Ziehteil eine zu ihrer radialen Mittelebene spiegelsymmetrische Form zu geben, derart, daß diese Teile gewendet werden können und somit die doppelte Lebensdauer erreicht werden kann.

Vorzugsweise wird das Ziehteil mit einer Schneide versehen, die eine von der Kreisform abweichende Kontur aufweist, wobei mindestens einige Teilabschnitte der Schneide gegen die radiale Mittelebene des Ziehteils geneigt verlaufen. Diese Ausbildung der Schneide bietet den Vorteil, daß eine Kerbwirkung im Bereich der Schneide weitgehend vermieden wird, die bekanntlich auftritt, wenn wie üblich eine kreisförmige Schneide verwendet wird. Diese Kerbwirkung führt bei den bekam ten kre.sförmigen Schneiden, insbesondere zu Beginn des Ziehvorganges, häufig zu Schwierigkeiten und kann nicht nur zu rauhen Innenflächen des Rohres führen, sondern sogar zum Abreißen. Die Vermeidung einer Kerbwirkung ist ini/iesondere dann wichtig, wenn das Rohr seine Richtung ändert, wie dies z. B. beim Trommelzig (Coil-Zug) der Fall ist. Die beschriebene Vermeidung der Kerbwirkung der Schneide des Ziehteils ist auch beim Gerade-Zug vorteilhaft, da infolge des Fehlens der Kerbwirkung überkritische Ziehbedingungen zugelassen werden können.

F.rfindungsgemäß kann die Kerbwirkung auch dadurch verringert werden, daß man der sich an die Schneide des Ziehteils anschließenden Fasung einen sehr flachen Winkel gegen die Dornachse gibt. Hierbei kann ein Winkel zwischen 3° und 30^e, vorzugsweise zwischen 5° und 20° und insbesondere zwischen 10° und 20° vorteilhaft sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I einen Ziehdon; in Arbeitsstellung im Längsschnitt,

F i g. 1 einen Teil eines Ziehdorns in Seitenansicht.

ίο

In Fig. I ist ein mit einer Matrize bzw. einem Ziehring ICi zusammenwirkender, in das Innere eines Rohrrohlings bzw, einer Rohrluppe 12 eingesetzter Ziehdorn dargestellt, der als sogenannter »schwimmender« oder »fliegender« Dorn ausgebildet ist Der Ziehdorn besteht aus einem kalibrierenden zylinderförmigen Ziehteil 1 aus hochverschleißfestem Material, vorzugsweise Hartmetall oder hartverchromtem Werkzeugstahl, und einem Anlauf- bzw. Schulterteil 2 aus weniger hochwertigem Material, z. B. hochfestem legierten Stahl oder Werkzeugstahl. Ziehteil 1 ist fest mit dem Tragbolzen 3 verbunden, während das Schulterteil 2 auf dem Tragbolzen 3 hin und her verschiebbar angeordnet ist. Es ist aber auch umgekehrt möglich, das Schulterteil 2 fest mit dem Tragbolzen 3 zu verbinden und das Ziehteil 1 hin und her verschiebbar auf dem Tragbolzen 3 zu lagern.

Im vorliegenden Fall ist die Art der Verbindung zwischen dem Ziehteil 1 und dem Trpgbolzen 3 aus der Zeichnung nicht ersichtlich. Im allgemeinen wird das Ziehteil 1 auf den Tragbolzen 3 aufgeschi umpft. Es kann aber auch vorteilhaft sein, das Ziehteil 1 mit einem Innengewinde zu versehen und auf den mit einem entsprechenden Außengewinde versehenen Tragbolzen aufzuschrauben. Dabei kann es vorteilhaft sein, das zylindrische Ziehteil 1 an beiden gegenüberliegenden Stirnseiten mit einem Innengewinde oder mit einem durchgehenden Innengewinde zu versehen, so daß das Ziehteil 1 umgekehrt auf den Tragbolzen 3 aufschraubbar ist. Dies ist vor allem dann von großem Vorteil, wenn nur die vordere Hälfte des Ziehteils mit der Rohrinnenwand zusammenwirkt, d h. die Arbeitszone 20 des Ziehteils bildet. Durch Wenden des Ziehteils kann dann die Lebensdauer des Ziehteils verdoppelt werden.

Die Befestigung des Ziehteils 1 am Tragbolzen 3 kann aber auch mittels Löten, Schweißen, Aufpressen oder dergl. erfolgen.

Der Tragbolzen 3 kann aus einem weniger harten Material, z. B. Werkzeugstahl bestehen.

An dem dem Ziehteil 1 abgewandten Ende des Tragbolzens 3 ist in eine Ringnut 9 ein Sprengring 6 eingesetzt, der einen Anschlag bildet, an deti sich das Schulterteil 2 über ein Federelemen· 4 und einen Distanzring 5 am Tragbolzen 3 während des Ziehvorganges abstützt. Das Federelement 4, das in Fig. 1 schematisch als Ring dargestelh ist, kann beispielsweise aus einer oder mehreren Tellerfedern oder einem Ring aus elastisch verformbarem Gummi oder Kunststoff bestehen.

Durch die federnde Abstützung des Schulterteils 2 über die Feder 4 an dem Tragbolzen 3 wird eine tlasbsciie Aufnahme der beim Ziehen der Rohre auftretenden Belastungen ermöglicht. In einem zwisehen Ziehteil 1 und Schulterteil 2 ausgebildeten Zwischenraum 14 kann sich Schmiermittel ansammeln, wobei die elastische Verschiebung des Schulterteils 2 zu einer Pumpwirk'ing führt, die dazu beiträgt, daß Schmiermittel dem Trag- bzw. Ziehteil 1 zugeführt und ein Schmiermittelfilm kontinuierlich aufrechterhalten wird.

Die Art und Stärke der Feder 4 wird in Abhängigkeit von den beim Zug auftretenden Kräften, der Ziehgeschwindigkeit, der Zähigkeit des Materials des zu ziehenden Rohres gewählt.

Statt des Sprengrings 6 kann als Haltemittel für das Schulterteil 2 auf dem Tragbolzen 3 eine nicht dargestellte Hallemuttei verwendet werden, die auf das

dem Ziehteil i abgewandle Ende des Tragbolzens 3 aufschraubbar ist. Um ein selbsttätiges Loslösen der Haltemutter während des Ziehvorganges zu vermeiden, kann diese mittels einer zweiten Mutter gekontert werden.

Die Verwendung einer Haltemutter bringt den Vorteil, daß durch mehr oder weniger weites Einschrauben dieser Mutter die axiale Breite des Zwischenraumes 14 und/oder die Vorspannung der Feder 4 einstellbar ist.

Das in Fig. 1 dargestellte Ziehteil 1 weist eine zylindrische Form auf und besitzt an seinem freien Ende eine kreisförmige Schneide 16, an die sich eine Fasung 7a anschließt.

Die Schneide 16 des Ziehteils 1 kann mit Vorteil von der üblichen Kreisform in eine wellenförmige Form übergeführt werden, d. h. die Form der Schneide kann dem Zugverlauf durch die Änderung ihrer geometrischen Form angepaßt werden. Eine Ausführung einer weiienioniiig ausgeunueien ouiiiieiut; ίο iiiii eiiier entsprechend angepaßten Fasting Tb ist in Fig.2 dargestellt.

Um die durch die Schneide 16 am gezogenen Rohr verursachte Kerbwirkung noch weiter zu vermindern, kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Fasung Ta, Tb relativ flach ausgebildet ist, d. h. der Winkel der Fase Ta, Tb mit der Bolzenachse 25 relativ klein, z. B. zwischen 3° und 30°, vorzugsweise zwischen 3° und 20°, insbesondere 5° und 15° gewählt wird.

Das Schulterteil 2 ist mit genauer Passung auf den Tragbolzen 3 aufgeschoben, so daß zwischen Tragbolzen 3 und Schulterteil 2 ein im wesentlichen dichtender Gleitsitz vorhanden ist und kein Schmiermittel zwischen Tragbolzen 3 und Schulterteil 2 entweichen kann. Dies ist für den Aufbau eines genügend hohen Schmiermitteldrucks im Zwischenraum 14 wichtig.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Schulterteil 2 austauschbar, wodurch ein Universaldorn geschaffen ist.

Ziehteil 1 und Tragbolzen 3 sind für eine große Anzahl von Zügen anwendbar, wobei in einfacher Weise das Schultcrteil 2 den Ausgangsdimensionen der Matrize 10 sowie dem Innendurchmesser und der Wandstärke des zu ziehenden Rohres 12 angepaßt werden kann. Die Erfindung gestattet, daß das Schullerteil 2 aus weniger wertvollem Material hergestellt wird als das Ziehteil, da es geringer Belastet wird als letzteres. Bisher war es dagegen üblich, auch das Schulterteil aus hochwertigem Material herzustellen, und in der Regel wurde es einstückig mit dem Ziehteil ausgebildet.

Der Ziehdorn gemäß vorliegender Erfindung kann natürlich vielen Modifikationen unterworfen werden. Dadurch, daß das Schulterteil 2 spiegelsymmetrisch zu

■5 seiner radialen Mittelebene 28 ausgebildet ist und daher die Teile 2a und 2b gleich sind, ist die Möglichkeit gegeben, durch einfaches Wenden die doppelte Lebensdauer zu erreichen, da jeweils nur die vordere Käifte beiastet wird.

2ö Das Schulterteil 2 kann auch aus mehreren ringförmigen Abschnitten bestehen, wobei an speziell belasteten Stellen, insbesondere an der Stelle, an der sich die Rohrinnenwand am Schulterteil abstützt, der sogenannten Arbeitszone 22 des Schülterteils, hochwertiges Material und an den weniger belasteten Stellen billiges oder einfaches. Material verwendet wird. Dies gilt speziell bei großen Dorn-Durchmissern. Ein ganz besonderer Vorteil liegt noch darin, daß mindestens für Teilabschnitte derartiger Schulterteile Werkstoffe zur Anwendung gelangen können, die bisher für Ziehdorne als unanwendbar galten, wie z. B. Plastkörper, Hartgummi, Hartholz, Plastschichtmaterial, Komponentmaterial, Hartporzelian oder ähnliches. Von besonderem Vorteil ist Material, das bei der Anwendung die Schmierung unterstützt, was z. B. der Fall ist, wenn man Sintermaterial verwendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Dorn, insbesondere fliegender Dorn, für das Kaltziehen und/oder Kalibrieren von Rohren mit einem Zieh- oder Kalibrierteil und einem sich an der Innenwand des Rohres abstützenden Schulterteil, die auf einem zentrischen Tragbolzen relativ zueinander bewegbar gehalten sind und zwischen sich einen veränderbaren Zwischenraum aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (14) zwischen Ziehteil (1) und Schulterteil (2) gegenüber den angrenzenden Dornteilen (I₁2,3) im wesentlichen vollständig abgedichtet ist und sein nach außen durch die Innenwand des Rohres (12) begrenztes Volumen bei Relativbewegung der Dornteile (1,2) gegeneinander pumpenartig pulsiert.

2. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Dornteile (1,2) auf einem rentrischen Bolzen (3) relativ zueinander verschiebbar und unier einer Federvorspannung (4), die in der Größenordnung der beim Ziehvorgang auf die Dornteile (1, 2) ausgeübten axialen Kräfte liegt, gegeneinander gedruckt angeordnet sind.

3. Dorn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Dornleile (1. 2) mittels Tellerfedern und/oder elastischen Zwischenlagen (4) gegeneinander gedrückt sind.

4. Dorn nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Dornteile (2) mit einer einen dichtenden Gleitsitz ergebenden genauen Passung auf dem Bolzen axial verschiebbar angeordnet ist.

5. Dorn nach einem cder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch geken teichnet, daß das Schulterteil (2) aus zwei oder mehr axial hintereinander liegenden Abschnitten (2a, 26,Jbesteht.

6. Dorn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (2a, 2b) des Schulterteils aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

7. Dorn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schulterteil (2) und/oder das Ziehteil einen zu ihrer fadialen Mittelebene (28) spiegelsymmetrischen Aufbau aufweisen.

8. Dorn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ziehteil (1) an seinem vom Schulterteil (2) abgewandten freien Ende mit einer Schneide (18) versehen ist, die eine von der Kreisform abweichende Kontur tufweist, wobei mindestens einige Teilabschnitte der Schneide (18) gegen die radiale Mittelebene des Ziehteils(l)geneigt verlaufen.

9. Dorn nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (18) wellenförmige Gestalt »ufweist.

10. Dorn nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide eine gegen die radiale lHittelebene geneigte ovale Gestalt aufweist.

11. Dorn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sieh an die Schneide (16, 18) des Ziehteils eine Unter einem flachen Winkel zur Dornachse (25) verläufende Fasung anschließt

12. Dorn nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasung mit der Dornachse (!25) iinen Winkel zwischen 5° und 30", vorzugsweise zwischen 5° und 20°, insbesondere Zwischen 10° urteil 20° einschließt.

13. Dorn nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die die verschiedenen Dornteile (1, 2) gegeneinander drückende Federvorspannung (4) einstellbar ist.