DE2839169C2

DE2839169C2 - Verfahren zur Herstellung eines Endrohres mit einem konstanten Außendurchmesser und abgestuftem Innendurchmesser durch Kaltverformung

Info

Publication number: DE2839169C2
Application number: DE2839169A
Authority: DE
Inventors: Paul E. Beaver Falls Pa. Stump
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Pmac Ltd Beaver Falls Pa Us
Priority date: 1978-02-21
Filing date: 1978-09-08
Publication date: 1985-05-15
Also published as: SE441067B; US4161112A; GB2016339A; CA1091188A; FR2417350B1; ATA437678A; JPS54114466A; JPS5622403B2; AT371030B; GB2016339B; FR2417350A1; DE2839169A1; SE7809094L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei diesem bekannten Verfahren (GB-PS 9 17 970, insbesondere Figuren 12 und 13) wird als Ausgangsrohr ein Rohr mit einheitlichem konstantem Innendurchmesser verwendet. Wenn die gewünschte Rohrlänge mit dem kleinen Innendurchmesser und der größeren Wandstärke für das Endrohr H.urch die Ziehmatsize gezogen worden ist, wird gesondert von außen eine Verriegelung der Dornstange gelöst, um eine Verschiebung des Dornstopfens von der ersten Position in die zweite Position zu ermöglichen. Die Verwendung von Ausgangsrohren mit bereits vorläufig abgestuftem Innendurchmesser würde bei diesem bekannten Verfahren zu Schwierigkeiten bei der Positionierung des Dornstopfens zur genauen Anpassung an die vorläufige Obergangsstufe des Innendurchmessers führen.

Die Aufgabe der vorliegende . Erfindung besteht daher darin, das gattungsgemäße Verfahren so auszugestalten, daß die Verschiebung des Dornstopfens von der ersten in die zweite Position ohne äußere Einwirkung lediglich in Abhängigkeit vom Zie Vorgang erfolgt

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die Merkmaie des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angeführt

Das im Schutzbegehren angesprochene Ausgangsrohr mit konstantem Außendurchmesser und abgestuftem Innendurchmesser ist an sich aus der US-PS 24 08 325 bekannt

Erfindungsgemäß hergestellte und geformte Rohre mit unterschiedlichem Querschnitt — abgestufter innerer Durchmesser — werden in der Technik zur Herstellung von Teilen für verschiedene Industriezweige verwendet Ein wesentlicher Grund für die Verwendung von Rohren mit unterschiedlichem Querschnitt besteht darin, leichtere rohrförmige Aufbauten unter Beibehaltung der Festigkeit und Einsparen von Metall herzustellen. Rohre mit abgestuften Durchmessern können hergestellt werden, um nachfolgende Zerspannungsvorgänge möglichst gering zu halten, z. B. wo ein rohrförmiges Erzeugnis einer abschließenden Innenbohrung unterworfen wird, um Präzisionstoleranzen oder Abmessungen zu erzielen. Abgestufte Rohre können auch in Fällen zweckmäßig sein, in welchen unterschiedliche oder Extrawandstärken erforderlich sind für nachfolgende Bearbeitungsvorgänge wie z. B. Biegen, für Verbindungen zu Rohren mit verschiedener Wandstärke oder verschiedenem Durchmesser oder zu einem Kopfstück oder zu evner Rohrplatte mit einheitlichen Rohrlöchern, oder für die Maximierung der Anzahl von Rohren in einem vorgegebenen Raum.
Zu der Erfindung wird folgendes ausgeführt:

Innerhalb eines Rohrmantels wird eine vorläufige innere Stufe ausgebildet Der Rohrmantel wird, ausgerichtet mit seinem dickeren Querschnitt, innerhalb der Ziehringöffnung angeordnet, welche aus einem konischen Zugangsbereich und einer zylindrischen Ziehringtragfläche besteht.

Im Inneren des Hohlrohres wird ein Dorn positioniert. Der Dorn weist einen Dornstopfen auf. der aus einem ersten zylindrischen Arbeitsabschnitt und einem zweiten zylindrischen Arbeitsabschnitt mit größerem Durchmesser besteht Ein konischer Abschnitt verbindet den ersten Arbeitsabschnitt mit einem zylindrischen Abstandshalterabschnitt, der zwischen dem konischen Abschnitt und dem Arbeitsabschnitt mit größerem Durchmesser angeordnet ist. Der Dornstopfen ist bei einer Ausführungsform an seinem Ende mit größerem Durchmesser mit einer langgestreckten Dornstange verbunden. Der Dornstopfen ist vorpositioniert relativ zu der ρ Ziehringöffnung, so daß die Bewegung des Stopfens gestoppt wird, wenn der Arbeitsabschnitt mit größerem

Is Durchmesser eine Stellung innerhalb der Ziehringtragfläche erreicht. Eine von außen aufgebrachte Kraft auf die

*· Stange zwingt den Dorn in Richtung der Ziehringtragfläche, wenn das Hohlrohr durchgezogen wird. Der

™ zylindrische Abschnitt des Stopfens mit kleinerem Durchmesser reduziert den dickeren Teil der Rohrwand,

65 wenn dieser durch den Ziehring gezogen wird, in einer einem ortsfesten Dorn ähnlichen Weise. Durch die

■Reaktion bzw. den Gegendruck des konischen Abschnitts des Dornstopfens mit der Wand des dickeren Teils wird verhindert, daß der Stopfen durch die Ziehringöffnung hindurchgezogen wird mittels der Reibungskräfte, weiche zwischen der Innenoberfläche des Hohlrohres und dem zylindrischen Abschnitt des Dorns entstehen, und

mittels der fortlaufend auf die Stange aufgebrachten äußeren Kraft Wenn das Hohlrohr weiter durch den Ziehring hindurchgeführt wird, erreicht die vorläufige Stufe und der nachfolgende Teil des Rohres mit größerem Durchmesser den Ziehring. Wenn der dünnere Abschnitt in den Ziehring eintritt, wird der Widerstand des dickeren Abschnitts der Rohrwand gegenüber dem konischen Abschnitt des Stopfens beseitigt Durch weiteres Ziehen des Rohres durch den Ziehring kann der zylindrische Abschnitt des Stopfens mit größerem Durchmesser automatisch in die Vorposition bewegt und eine weitere Reduzierung des Abschnittes des Hohlrohrs mit größerem Innendurchmesser begonnen werden.

Ausführunffsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend in Verbindung mit den Figuren erläutert es zeigt:

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Teils eines Doms gemäß der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht, in welcher dargestellt ist wie ein erster Abschnitt eines Hohlrohres mittels eines erfindungsgemäßen Doms gezogen wird, und

F i g. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht, in welcher dargestellt ist wie ein zweiter Abschnitt des Hohlrohres gemäß F i g 2 gezogen wird.

In F i g. 1 ist ein Dorn 10 dargestellt der bei der Reduzierung rohrförmiger Wände gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien verwendet wird. Der Dorn 10 besteht im wesentlichen aus einem Domstopfen 11 und einer

Dornstange IZ ,.,..-

Der Dornstopfen 11 ist an der Stange 12 mittels eines Schraubenbolzens 13 befestigt we.cher durch eine zentrale Längsbohrung 14 im Stopfen hindurchtritt und in Gewindeeingriff mit der Stange 12 steht Der Stopfen ti hat einen ersten zylindrischen Arbeits- oder Tragabschnitt 20, der mit einem zylindrischen Abstandshalterabschnitt 22 mit erhöhtem Durchmesser über einen Kugelabschnitt 21 in Form eines Kegelstumr. ; verbunden ist Die abgeschrägte bzw. konische Oberfläche des Kegelabschnittes bildet einen Haibwinkei 23 mit d-r Längsachse 26 des Stopfens. Der Abstandshalterabschnitt 22 ist seinerseits mit einem zylindrischen Arbeits- oder Tragabschnitt 23 mit größerem Durchmesser verbunden. Die zylindrischen Tragabschnitte 20,23 des Dornstopfens sind derart ausgebildet um die rohrförmigen Wände in einer Weise zu reduzieren, welche einem feststehenden Dorn entspricht

In Fig.2 wird ein Hohlrohr 30 mittels einer Zieheinrichtung (nicht gezeigt), wie sie im Stand der Technik bekannt ist. durch einen herkömmlichen Ziehring 31 gezogen. Der Ziehring 31 hat eine Öffnung mit einem kegelförmigen Zugangsbereich 3Z einer zylindrischen Ziehringtragfläche 33 und einem Senkausgangsbereich

Es wird angemerkt, daß das Hohlrohr 30 einen im allgemeinen einheitlichen äußeren Durchmesser vor Einführung in den Ziehring aufweist Der innere Durchmesser des Hohlrohres 30 ist mit einer vorläufigen Stufe 35 geformt, welche eine Grenzfläche zwischen einem ersten Abschnitt 40, welcher einen größeren Querschnitt oder kleineren Innendurchmesser im Vergleich zu einem zweiten Abschnitt 41 des Hohlrohres 30 aufweist, und dem zweiten Abschnitt bildet

Der Dom iO wird mit Hilfe einer bekannten Antriebseinrichtung wie z. B. einem elektrisch betätigbaren Pneumatikzylinder, der mit dem dem Stopfenende gegenüberliegenden Ende (nicht gezeigt) der Domstange 12 verbunden ist, in Längsrichtung bewegt Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Dorn 10 vorpositioniert, um seine Vorwärtsbewegung in den Ziehring auf einen Punkt zu begrenzen, an welchem der Arbeii-abschnitt 23 nit dem größeren Durchmesser zum Ziehen genau innerhalb der Ziehringöffnung positioniert ist. Der zylindrische Arbeitsabschnitt 20 ist derart dimensioniert um den Abschnitt 40 des Hohlrohres mit größerem Querschnitt zu reduzieren, und der größere zylindrische Arbeitsabschnitt 23 ist in ähnlicher Weise dimensioniert, um den Abschnitt 41 zu reduzieren.

Wie in F i g. 2 gezeigt ist, wird im Betrieb ein Hohlrohr 30 in die Öffnung des Ziehrings 31 eingeführt und der Dorn 10 in dem Rohr positioniert. Wenn das Ziehen des Rohres 30 in Richtung des Pfeils 50 beginnt, bewegt sich der zylindrische Arbeitsabschnitt 20 des Stopfens zu einer Position innerhalb der Ziehringöffnung unter dem Einfluß der Kräfte der Antriebseinrichtung und der Reibung, welche zwischen der Innenoberfläche des Hohlrohrs 30 und dem zylindrischen Arbeitsabschnitt 20 des Dornstopfens entsteht.

Obwohl die Antriebseinrichtung fortfährt, den Dorn vorwärtszustoßen, wird der Dorn an einer Vollendung seiner Bewegung zu der vorpositionierten Einstellung des zylindrischen Arbeitsabschnittes 23 innerhalb der Ziehnngtragfläche 33 gehindert durch die Reaktion des Kegelabschnittes 21 des Stopfens mit der lokalisierten Reduzierung (Einschnürung) des Querschnitts des Hohlrohres, welche innerhalb des kegelförmigen Zugangsbereiches auftritt. Wenn die Bewegung des Hohlrohres >n Richtung des Pfeiles 50 weitergeht, tritt die vorläufige Stufe 35 in die Ziehringtragfläche ein. An diesem Punkt w ird Je^- Querschnitt der Einschnürung, der Teil des Rohres innerhalb der Verengung, welcher mit dem Kegelabschnitt des Stopfens reagiert, relativ verringert, wodurch der Stopfen weiter in den Ziehring vorrücken oder vorschwimmen Kann, derart, daß der zylindrische Arbeitsabschnitt 23 die Reduzierung des Abschnittes 41 beginnt, wie am besten aus F 1 g. 3 erkennbar ist. Der Stopfen stellt sich daher selbst automatisch und genau relativ zu der vorläufigen Stufe ein. Nachfolgende Reduzierungen können durch Verwendung eines Dorns mit Trag- bzw. Auflaceabschnitten größeren Durchmessers erzielt werden.

Es ist wesentlich, daß der größere zylindrische Arbeitsabschniu 23 nicht in den Bereich der Ziehnngtragfläche eo 33 eintritt, bis das Hohlrohr sich in einer Position zum Ziehen des reduzierten Abschnittes 41 befindet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind daher der Halbwinkel 25 des Kegelabschnittes 21 und die Länge des Abstandhalterabschnittes 22 des Stopfens 11 kritisch. Wenn die wahre Länge einer Linie auf der Erzeugenden der Oberfläche des Kegelabschnittes 21 verlängert wird, darf sie die zylindrische Oberfläche des zylindrischen Arbeitsabschnittes 23 nicht schneiden. Anders ausgedrückt, das größere gegenüberliegende Ende des Kegelabschnittes 21 ist durch den Abstandshalterabschnitt 22 im Abstand von dem zylindrischen Arbeitsabschnitt 23 angeordnet Die Oberfläche des Kegelabschnittes 21 ist durch Drehung einer geraden Linie um die Achse 26 des Stopfens 11 unter einem Winkel in bezug auf diese Achse definiert, derart, daß wenn diese Linie verlängert und

IO

15

20

25

mit der Achse verbunden wird, der Winkel größer ist als ein Winkel, der durch eine gerade Linie vom vorher erwähnten Verbindungspunkt zu einem Punkt auf der zylindrischen Oberfläche des Tragabschnittes 23 gebildet wird.

Der Halbwinkel 25, der im allgemeinen im Falle eines herkömmlichen fliegenden Stopfens praktiziert wird, sollte kleiner als der Halbwinkel (nicht gezeigt) der Abschrägung der kegelförmigen Zugangsbereichswand des Ziehringes sein. Die vordere Kante eines jeden zylindrischen Arbeitsabschnittes 20, 23 ist vorzugsweise abgeschrägt, um die Positionierung des Stopfens innerhalb des Hohlrohres ohne Beschädigung des Rohres zu erleichtern.

Das nachfolgende Beispiel illustriert beispielsweise Einzelheiten der Herstellung eines abgestuften Rohres gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.

Beispiel

Ein Hohlrohr mit einem Außendurchmesser von 152,4 mm und einer Anfangswandstärke von 12,5 mm wurde einem ersten Ziehkaliber zur Ausbildung einer vorläufigen Stufe unterworfen. Ein erster Abschnitt des Hohlrohres wurde gezogen und ein herkömmlicher Dorn mit einem Durchmesser von 124,5 mm wurde verwendet, um einen zweiten Teil der Wandstärke auf 9,1 mm zu reduzieren. Der Außendurchmesser wurde einheitlich auf 142,8 mm reduziert. Das Hohlrohr wurde einem zweiten, dritten und vierten Ziehkaliber unterworfen, wobei ein Dornstopfen verwendet wurde, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet war und einer Stangenstoßkraft ausgesetzt wurde. Alle nachfolgenden Abmessungen sind in Millimeter angegeben. Das Rohr wurde zwischen den einzelnen Ziehkalibern bzw. Ziehvorgängen angelassen.

Kaliberanzahl

Hohlrohr Anfangsaußendurchmesser

Endwandstärke

Endaußendurchmesser

Dorn/Stopfen Durchmesser der Arbeitsabschnitte

30

142,8	126,0	11,8/6,6	102,4/112,8
126,0	108,7		85,1/ 99,7
108,7	89,2	1 U/4,0	66,6/ 81,2

2 3 4

Die Erfindung wird weiterhin beispielsweise erläui^rt durch einen Dornstopfen, der mit den nachfolgenden Abmessungen konstruiert wurde:

Gesamtlänge Zylindrischer Arbeitsabschnitt (23) Länge (einschl. 3,2 mm, 30°-Abschrägung)

η ι .

Abstandshalterabschnitt (22) Länge

Durchmesser Kegelabschnitt (21) Länge

Halbwinkel Zylindrischer Arbeitsabschnitt (20) Länge (einschl. 6,4 mm, 30°-Abschrägung)

Durchmesser Stopfenbohrung (14) Durchmesser

177,8 mm 53,9 mm

t 4 Λ Λ .

11 ^,o ium

53,9 mm 107,2 mm

22,2 mm 6°

47,6 mm 102,4 mm

46,0 mm

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Endrohres mit einem konstanten Außendurchmesser und abgestuftem Innendurchmesser durch Kaltverformung, bei welchem ein Dornstopfen, der einen ersten zylindrischen Stopfenteil kleineren Durchmessers und einen zweiten zylindrischen Stopfenteil größeren Durchmessers, die über einen konischen Abschnitt miteinander verbunden sind aufweist, mit seinem ersten kleineren zylindrischen Stopfenteil innerhalb einer Ziehmatrizenöffnung in eine erste Position gebracht wird, bei welchem ein Ausgangsrohr mit einem größeren konstanten Außendurchmesser als der konstante Außendurchmesse·- des Endrohres über den so positionierten Dornstopfen durch die Ziehmatrizenöffnung gezogen wird, und bei

ίο welchem der Dornstopfen mit seinem zweiten größeren zylindrischen Stopfenteil dann innerhalb der Ziehmatrizenöffnung in eine zweite Position gebracht wird, wenn die Übergangsstufe vom kleineren Innendurchmesser zum größeren Innendurchmesser des Endrohres vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsrohr bereits ein Rohr mit konstantem Außendurchmesser und abgestuftem Innendurchmesser verwendet wird und daß die Verschiebung des Dornstopfens von der ersten in die zweite Position

dadurch ausgelöst wird, daß die Obergangsstufe vom kleineren Innendurchmesser zum größeren Innendurchmesser des Ausgangsrohres den konischen Verbindungsabschnitt des Dornstopfens erreicht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dornstopfen in Zugrichtung des Rohres gedruckt wird.