DE3006294C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ringwalzwerk zum Herstellen von scheibenartigen Ringen mit angeformtem hülsenförmigen Fort­ satz, insbesondere von sogenannten Vorschweißflanschen zum Anschluß von Rohren nach dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1. Sie geht damit von der DE-OS 25 04 969 aus.

Aus der Praxis ist ein Ringwalzwerk bekanntgeworden, bei dem ein in eine ringförmige Schablone eingesetzter scheibenförmi­ ger Rohling durch mindestens eine kegelige Axialwalze abge­ walzt werden kann. Mit der Dickenabnahme nimmt der Außen­ durchmesser des Rohlings zu, bis er am Innendurchmesser der ringförmigen Schablone zentriert ist. Gleichzeitig nimmt je­ doch der Innendurchmesser des Rohlings ab. Das in diese Rich­ tung verdrängte Material wurde durch einen mittigen Dorn nach unten zu dem gewünschten hülsenförmigen Fortsatz abge­ bogen bzw. abgequetscht. Da sich hierbei eine abgebogene Innenkante zwischen der Ringscheibe bzw. dem Flansch des herzustellenden Erzeugnisses und dem ringförmigen Fortsatz bildete, mußte es stirnseitig abgedreht werden, oder man hat durch weiteres stirnseitiges Planwalzen mittels der kegeli­ gen Arbeitswalze bzw. -walzen für einen scharfkantigen Über­ gang zwischen der späteren Anschlußfläche des Ringflansches und dem Innendurchmesser des hülsenartigen Fortsatzes ge­ sorgt. Stets wurde hierdurch jedoch der Faserverlauf zwi­ schen dem Ringflansch und dem hülsenförmigen Fortsatz unter­ brochen bzw. scharfkantig umgelenkt, was festigkeitsmäßig unerwünscht ist.

Eine Nachbearbeitung des herzustellenden Erzeugnisses ist nicht erforderlich, wenn nach der DE-PS 11 28 53 ein mit einem Bund versehener Dorn quasi als Innenschablone in die ringförmige Schablone eingesetzt wird, der das durch das Planwalzen nach innen fließende Material zu dem gewünschten hülsenförmigen Fortsatz eines Vorschweißflansches formt. Da hierbei eine rechtwinklige Ablenkung des nach innen fließen­ den Materials aufgrund der Walzarbeit von kegeligen Axial­ walzen auftritt, ist mit nur einer geringfügigen Verbesse­ rung des Faserverlaufes zu rechnen, da der mittige profilier­ te Dorn feststehen muß und die rechtwinklige Umlenkung des nach innen fließenden Materials sich aufgrund eines Stau­ effektes ergibt.

Das Ringwalzwerk nach der US-PS 21 32 370 weist keine Schab­ lone auf, da der abzuwalzende scheibenförmige Rohling zwi­ schen umfangsverteilten Vertikalrollen und oberen und unte­ ren Axialwalzen gehalten wird. Eine konische, vertikal ver­ stellbare Zentralwalze dient lediglich zum Aufweiten eines eingelegten Rohlings unter Rückstellung der umfangsverteil­ ten äußeren Vertikalwalzen. Zur Herstellung eines Vorschweiß­ flansches wird lediglich die obere kegelige Axial­ walze derartig verkürzt, daß der Rohling nur auf einem äuße­ ren Bereich axial abgewalzt wird und ein innerer Teil als hülsenförmiger Fortsatz einfach stehen bleibt.

In der US-PS 17 81 140 ist ein Ringwalzwerk zum Walzen von Ringen verschiedenster Profilierungen mittels kegeliger Axial­ walzen sowie inneren und äußeren Vertikalwalzen beschrieben. Zur Herstellung eines Ringes mit hülsenförmigem Fortsatz wird ein vorgeformter Ring mit einem nach innen vorkragenden abge­ walzten Rand in eine Schablone gelegt, die von kegeligen Axialwalzen angetrieben und außen von umfangsverteilten Ver­ tikalrollen zentriert ist. Eine höhenverstellbare Vertikal­ walze mit im Anschluß an einen zylindrischen Teil abgerundet bzw. kegelförmig ausgebildeten Teil hat die Aufgabe, den nach innen vorkragenden Rand der vorgewalzten Vorform zu einem hülsenartigen Fortsatz umzubiegen. Dieses Abbiegen des auf die gewünschte Wandstärke des rohrförmigen Fortsatzes abge­ walzten Innenrandes der Vorform beeinträchtigt den Faserver­ lauf zwar nicht, jedoch ist wegen des Auswalzens der Vorform eines Ringes ein besonderer vorgeschalteter Arbeitsvorgang erforderlich (Fig. 8 und 9).

Den in der DE-OS 25 04 969 beschriebenen Verfahrensweisen zum Walzen von ringförmigen Werkstücken liegt ein Ringwalzwerk nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zugrunde. Zur Her­ stellung eines Vorschweißflansches wird von einer Werkstück­ vorform in Ringform ausgegangen, die innerhalb einer ringför­ migen und drehbaren Schablone im Zusammenwirken von einer ke­ geligen Axialwalze und einer hierzu winkelversetzten fliegend gelagerten Vertikalwalze aufgeweitet und zu einem Vorschweiß­ flansch umgeformt wird. Die Vertikalwalze ist glatt zylin­ drisch. In dem über die radiale Anstellung der zylindrischen Vertikalwalze von innen nach außen die Werkstückvorform auf­ geweitet wird, wird das nach oben fließende Material durch die kegelige Arbeitswalze plangewalzt, so daß nur Material nach unten fließt und den hülsenartigen Fortsatz eines Vor­ schweißflansches bildet (Fig. 8 und 11). Da der Vertikalwalze somit die wesentlichste Walzarbeit obliegt, indem beim Auf­ weiten der Werkstückvorform Material quer zur Walzkraftrich­ tung der Vertikalwalze nach unten abgequetscht wird, ist nicht mit einem derart günstigen Faserverlauf zu rechnen, wie er beim Abbiegen eines Innenrandes einer Vorform nach der US-PS 17 81 140 erwartet werden kann. Im übrigen wird die Höhenverstellbarkeit der Vertikalwalze bei der Vorrichtung nach der DE-OS 25 04 969 nur zum Positionieren der Vertikal­ walze zu Beginn des Walzprozesses ausgenutzt.

Ausgehend von dem Stand der Technik gemäß der DE-OS 25 04 969 hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Ringwalzwerk gemäß der Gattung dahingehend weiterzuentwickeln, daß unter der gemeinsamen Walzarbeit einer kegeligen Axialwalze zum Planwalzen und einer inneren Vertikalwalze zum Herstellen des Innendurchmessers des Fertigungserzeugnisses ein hülsenartiger Fortsatz eines scheibenartigen Ringes unter optimal günstigem Faserverlauf angeformt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß die (radial anstellbare und höhenverstellbare) Vertikalwalze im Anschluß an einen zy­ lindrischen Teil kegelförmig ausgebildet ist, wie im Prinzip aus der US-PS 17 81 140 bekannt. Die Anwendung dieses Merk­ mals in Verbindung mit der aus der DE-OS 25 04 969 bekannten Verstellbarkeit von kegeligen Axialwalzen und inneren Verti­ kalwalzen sowohl in radialer Richtung als auch der Höhe nach führt zu einer neuartigen Arbeitsweise insofern, als die mindestens eine kegelige Axialwalze zur Dickenabnahme des Rohlings benutzt werden kann, um Material nach innen zu ver­ drängen. Über das kegelförmige Ende der Vertikalwalze erfährt dieses nach innen fließende Material in Verbindung mit einer anfänglichen Senkbewegung der Vertikalwalze eine allmähliche Umlenkung schräg nach unten, bis nach einem weiteren Absenken der Vertikalwalze und gegebenenfalls waagerechtem Anstellen der zylindrische Teil der Vertikalwalze das weitere Abwalzen des abgebogenen Ansatzes zum hülsenförmigen Fortsatz mit be­ stimmtem Innendurchmesser bzw. lichter Weite des Fertigerzeug­ nisses übernimmt. Der Faserverlauf innerhalb des Materials bleibt erhalten, obwohl der hülsenförmige Fortsatz unter recht­ winkliger Umlenkung an den scheibenartigen Ring angeformt worden ist.

Da die kegelige Axialwalze oder -walzen bis innerhalb des Fer­ tigmaßes des Innendurchmessers des herzustellenden Erzeugnis­ ses reicht bzw. reichen müssen, ergibt sich gegenüber dem zylindrischen Teil der Vertikalwalze ein vom Material ausge­ füllter scharfkantiger Übergang zwischen Flansch und Fortsatz.

Das Kalibrieren des Innendurchmessers des Fertigerzeugnisses kann durch eine weitere, etwa diametral zur ersten Vertikal­ walze mit kegeliger Spitze angeordnete Vertikalwalze erzielt werden, die auf ihrer Länge zylindrisch ausgebildet ist und fortschreitend waagerecht bzw. radial angestellt wird. Weitere Ausgestaltungen des Ringwalzwerkes gemäß der Erfindung sind in den Patentansprüchen 3 bis 6 angegeben, die in der nachfolgen­ den Zeichnungsbeschreibung näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Ring­ walzwerkes gemäß der Erfindung für die Herstellung von sogenannten Vorschweißflanschen mit zwei kegeligen Axial­ walzen und zwei Vertikalwalzen dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht des Ringwalzwerkes, teil­ weise geschnitten, und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Schablone zur Verdeut­ lichung der Walzenanordnung.

Das pressenartige Maschinengestell umfaßt zwei Säulen 1, 2, die durch eine obere Traverse 3 und eine untere Traverse 4 miteinander verbunden sind. Von den Säulen 1, 2 ist ein Holm 5 geführt, der über die an der oberen Traverse 3 festgelegten Hydraulikzylinder 6, 7 in der Höhe verstellt werden kann. Auf der unteren Traverse 4 ist ein Drehtisch 8 angeordnet, auf den eine ringför­ mige Schablone 9 aufspannbar ist. Zum Antrieb des Dreh­ tisches 8 dienen vier Ritzel 10 mit jeweils einem hy­ draulischen Motoraggregat 11, 12.

Am höhenverstellbaren Holm 5 sind zwei Schlitten 14, 15 in Führungen 16, 17 waagerecht verstellbar geführt. Die Schlitten tragen je ein Lagergehäuse 18, 19 für kegel­ ige Axialwalzen 20, 21, deren jeweils untere Mantellinie parallel zur Ebene des Drehtisches 8, d. h. normaler­ weise waagerecht verläuft, und deren Achsrichtung in der Projektion nach Fig. 2 schräg, d. h. nicht radial, ver­ läuft. Die beiden kegeligen Axialwalzen 20, 21 sind etwa diametral zueinander angeordnet.

Die Schlitten 14, 15 tragen ferner Lagergehäuse 22, 23 für fliegend gelagerte Vertikalwalzen 24, 25, die über Zylinder 26, 27 je für sich höhenverstellbar sind. Für die waagerechte Verstellung des Schlittens 14 ist ein Verstellzylinder 28 vorgesehen, der in näher darge­ stellter Weise von dem Holm 5 getragen ist. Ein eben­ solcher, nicht dargestellter waagerechter Hydraulik­ zylinder ist auch für den Schlitten 15 vorhanden. Je­ der der waagerechten Zylinder ist für sich zu betätigen, ebenso die Zylinder 26, 27 für die Höhenverstellung der Vertikalwalzen, jedoch kann über eine programmierte Steuerung ein sich zum Teil überschneidendes Bewe­ gungsspiel der Schlitten und der Vertikalwalzen ein­ gestellt werden.

Wie Fig. 2 zeigt, sind auch die Vertikalwalzen 24, 25 etwa diametral angeordnet, jedoch in Drehrichtung A des Drehtisches 8 gegenüber der nächstliegenden Axial­ walze nacheilend winkelversetzt. Die Vertikalwalzen bearbeiten somit einen in die Schablone 9 eingesetzten Rohling von innen, nachdem und während die obere Stirnfläche des Rohlinges durch eine kurz vorher ange­ ordnete Axialwalze im Sinne einer Dickenabnahme be­ arbeitet wird. Fig. 2 zeigt auch, daß die kegeligen Axialwalzen 20, 21 bis innerhalb eines strichpunktier­ ten Kreises 30 reichen, der den Innendurchmesser D des Fertigerzeugnisses repräsentiert.

Die Wirkungsweise des dargestellten Ringwalzwerkes ist folgende:

Es soll ein sogenannter Vorschweißflansch 31 hergestellt werden, dessen Fertigquerschnitt auf der rechten Zeichnungshälfte im Bereich der Vertikalwalze 25 dar­ gestellt ist. Die Schablone 9 hat eine Ausnehmung, die dem Verlauf der Außenflächen des herzustellenden Vor­ schweißflansches 31 entspricht. Die waagerechte Kreisring­ fläche 9 a der Schablone 9 nimmt einen walzwarmen Roh­ ling mit Umfangsspiel gegenüber der senkrechten Be­ grenzungsfläche 9 b der Ausnehmung in der Schablone 9 auf. Die Dicke des Ringscheiben-Rohlinges übersteigt die obere Stirnfläche der Schablone 9, wie im Zwischen­ querschnitt 32 im Bereich der Vertikalwalze 24 dar­ gestellt ist.

Nachdem der Drehtisch über seine Antriebe bestehend aus Ritzel 10 und den Motoraggregaten 11 und 12 in Drehung versetzt ist, wird der Holm 5 mittels der Hydraulik­ zylinder 6, 7 abwärts gesteuert, bis die kegeligen Axialwalzen 20, 21 an der oberen Stirnfläche des Ring­ scheiben-Rohlinges anlaufen und als Schleppwalzen mit­ genommen werden. Durch weiteres Abwärtssteuern des Holmes 5 walzen die Axialwalzen 20, 21 den Rohling in seiner Dicke ab, wodurch Material nach außen fließt und das nicht dargestellte Umfangsspiel gegenüber der Schablone 9 verschwindet. Hierdurch ist der Rohling in der Schablone zentriert. Es fließt durch dieses Planwalzen aber auch Material nach innen. Während oder bereits vor dem Planwalzen wird die Vertikalwalze 24, die im Anschluß an einen zylindrischen Teil eine Kegel­ spitze 24 a aufweist, mittels des Zylinders 26 in die dargestellte Höhenlage abgesenkt. Es ist in der linken Zeichnungshälfte erkennbar, daß das nach innen ver­ drängte Material im Zwischenquerschnitt 32 aufgrund der Kegelspitze 24 a in einem Fortsatz 32 a schräg nach innen fließt. Entsprechend werden die Fasern innerhalb des Rohlinges leicht angebogen. Infolge des Übergriffes der Axialwalze 20 bis innerhalb des Kreises 30 mit dem Innendurch­ messer D (Fig. 2) wird hierbei der Übergang 32 b des Zwischen­ profils scharfkantig ausgefüllt. Zum Fertigwalzen und Kalibrie­ ren des Innendurchmessers D kann es genügen, wenn die Vertikal­ walze 24 weiter abwärts gesteuert wird, wenn ihr zylindrischer Bereich auf das Fertigmaß D des Innendurchmessers mittels des Verstellzylinders 28 eingestellt ist. Praktisch bedeutet dies, daß das Ringwalzwerk nur eine Vertikalwalze 24 mit Kegel­ spitze 24 a und nur eine vorgeordnete Axialwalze 20 hat.

Es empfiehlt sich, zur Beschleunigung des Walzvorganges zwei diametral angeordnete Axialwalzen 20, 21 und zwei diametral angeordnete, gegenüber den Axialwalzen versetzte Vertikalwal­ zen 24, 25 vorzusehen, wobei die Vertikalwalze 25 eine glatte zylindrische Mantelfläche aufweist. Über eine hydraulische Steuerung kann sichergestellt werden, daß mit beiden Vertikal­ walzen gleichzeitig gearbeitet wird. Hierbei werden beide Vertikalwalzen hinsichtlich ihrer waagerechten Verstellbarkeit auf das Fertigmaß D des Innendurchmessers (Kreis 30 in Fig. 2) eingestellt, wobei die Vertikalwalze 24 mit der Kegelspitze kontinuierlich abwärts verstellt wird. Die fortschreitende Änderung des Zwischenquerschnittes 32 hinsichtlich der Ausbildung des nach innen gerichteten Fortsatzes 32 a wird dann nach 180° Umdrehung durch die Vertikalwalze 25 beigewalzt. Selbstverständlich können diese Vorgänge auch von einem waagerechten Anstellen der einen oder anderen Vertikalwalze begleitet sein, wenn diese anfänglich nicht auf den Innendurchmesser D eingestellt wurden. Bei allen bisher beschriebenen Verfahrensweisen wird mittels der kegeligen Axialwalzen 20, 21 solange plangewalzt, bis die Axialwalzen an dem stirnseitigen Rand der Schablone 9 auflaufen und damit die Solldicke des Flansches erreicht ist.

Claims (6)

1. Ringwalzwerk zum Herstellen von scheibenartigen Ringen mit angeformtem hülsenartigem Fortsatz, insbesondere von sogenannten Vorschweißflanschen (31) zum Anschluß von Rohren, mit Hilfe einer ring­ förmigen Schablone (9), die auf einen Drehtisch (8) aufspannbar ist, mit innerhalb eines pressenar­ tigen Maschinenrahmens höhenverstellbar geführtem Holm (5), an dem mindestens ein Lagergehäuse (18, 19) für eine fliegend gelagerte kegelige Axialwalze (20, 21) angeordnet ist, deren jeweils untere Mantellinie waagerecht verläuft, um die Dicke eines mit Umfangsspiel in die Schablone eingesetzten walzwarmen Rohlinges von Ringscheibenform abzuwalzen, wobei der Holm (5) mindestens ein waagerecht verstellbares Lagergehäuse (22, 23) für eine fliegend gelagerte, höhenverstell­ bare Vertikalwalze (24) trägt, deren Durchmesser erheblich kleiner als der Innendurchmesser des Roh­ linges und die zu der oder den Axialwalzen winkel­ versetzt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalwalze (24) im Anschluß an einen zylindrischen Teil kegelförmig ausgebildet ist.

2. Ringwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Vertikalwalze (25) auf ihrer Länge zylindrisch ausgebildet ist.

3. Ringwalzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Vertikalwalzen (24, 25) über ihre Lagergehäuse (22, 23) je für sich waagerecht und innerhalb ihrer Lagergehäuse je für sich senkecht verstellbar sind.

4. Ringwalzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagergehäuse (22, 23) für die Vertikal­ walzen (24, 25) in Schlitten (14, 15) angeordnet sind, die im höhenverstellbaren Holm (5) waagerecht geführt sind und an denen im Holm festgelegte hy­ draulische Verstellzylinder (28) angreifen.

5. Ringwalzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagergehäuse (18, 19) für die Axialwalzen (20, 21) von den Schlitten (14, 15) getragen sind.

6. Ringwalzwerk nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche mit zwei diametral angeordneten kegeligen Axialwalzen, gekennzeichnet durch zwei diametral angeordnete, den Axialwalzen in Dreh­ richtung (A) eines die Schablone (9) tragenden Drehtisches (8) nachgeordnet ver­ setzte Vertikalwalzen (24, 25).