DE3203343A1

DE3203343A1 - Dorn zum kaltschmieden von innenprofilierten rohrkoerpern oder zylindern

Info

Publication number: DE3203343A1
Application number: DE19823203343
Authority: DE
Inventors: Ivan O. 63228 Eskilstuna Ramnestan
Original assignee: Foerenade Fabriksverken AB
Current assignee: Foerenade Fabriksverken AB
Priority date: 1981-02-03
Filing date: 1982-02-02
Publication date: 1982-09-09
Also published as: US4429561A; CA1172879A; SE8100772L; SE435906B

Description

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Dorn zum Kaltschmieden von innenprofilierten Rohrkörpern oder Zylindern

Beschreibung ₅

Die Erfindung bezieht sich auf das Kaltschmieden oder -hämmern von Werkstücken aus Stahl oder anderem Metall und betrifft insbesondere einen Dorn für das Kaltschmieden von profilierten Zylindern oder sonstigen Rohrkörpern. Ein Profil kann in diesem Zusammenhang beliebige Form aufweisen und beispielsweise aus axialen Nuten, verschiedenen Arten von Gewinden oder Kombinationen von Gewinden und Axialnuten gebildet sein.

Innenprofile an Rohrkorpern wurden früher allein durch spanende Bearbeitung geformt, z.B. durch Drehen, Eräsen, Schleifen usw.. Seit einer gewissen Zeit werden Innenprofile an Rohrkorpern jedoch auch durch Kaltschmieden geformt, wobei ein rohrförmiges Werkstück über einen Dorn geschmiedet und dieser dann aus dem Werkstück entfernt wird.

Das Kaltschmieden bietet gegenüber der spanenden Bearbeitung verschiedene Vorteile. Es lassen sich damit erheblich glattere Oberflächen erzielen als mit der spanenden Bearbeitung, und das Material wird härter, da seine Fasern nicht durchschnitten werden. Darüber hinaus werden durch voraufgegangene Bearbeitungen hervorgerufene innere Spannungen beseitigt_:und das Profil kann auf sehr enge Toleranzen geformt werden, so daß sich ein Endprodukt von gleichbleibend hoher Qualität erzielen läßt.

Das Kaltschmieden über einen Dorn bietet indes gewisse Schwierigkeiten. Beim Kaltschmieden wird ein rohrförmiges Werkstück mittels KaltSchmiedehämmern fortschreitend von einem Ende zum anderen bearbeitet, wobei das Material des Werkstücks mit hohem Druck in die Nuten oder sonstigen

Vertiefungen des Doras getrieben wird. Daraus ergibt sich ein sehr enger Formschluß zwischen dem Werkstück und dem Dorn. Bei der Bearbeitung des Werkstücks mittels der Hammer von einem Ende zum anderen tritt eine Längung des Werkstücks in der relativen Vorschubrichtung der Hämmer ein. Dadurch bauen sich zwischen dem Werkstück und dem Dorn beträchtliche Axialkräfte auf, welche später das Entfernen des Doms aus dem fertigen Werkstück beträchtlich erschweren können.

Beim Formen von axialen Nuten muß der Dorn dann in Axialrichtung aus dem fertigen Werkstück gezogen werden. Beim Formen von Gewinden oder anderen spiraligen Profilen muß der Dom dagegen mit einer Drehbewegung aus dem fertigen Werkstück entfernt werden. Besondere Schweirigkeiten entstehen, wenn das Werkstück zusätzlich zu axialen Muten und/oder Gewinden mit einer kreisförmigen oder radialen Rippe geformt werden soll. Diese Notwendigkeit besteht z.B. bei Verbindungsmuffen, wo ein solche Rippe gewährleisten soll, daß zwei miteinander zu verbindende Rohre oder Gestängeteile jeweils nur bis zu einer vorbestimmten Tiefe in die Muffe eingesteckt oder geschraubt werden können. In einem solchen Falle ist es offensichtlich nicht möglich, den Dorn aus dem fertigen Werkstück herauszuziehen oder zu schrauben, so daß derartige Verbindungsmuffen bisher nicht in einem einzigen Arbeitsgang kaltgeschmiedet werden konnten.

Ein Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der vorstehend bezeichneten Mangel und die Schaffung eines Dorns für die Fertigung von innenprofilierten Rohrkörpern, welcher sich, auf relativ einfache Weise aus dem fertig geschmiedeten Werkstück entfernen läßt und es ermöglicht, in einem einzigen Arbeitsgang ein Innenprofil mit einer kreisförmigen bzw. radialen Rippe zu formen.

Gemäß der Erfindung isr ein solcher Dorn nahe seiner Axial-Mittellinie bzw. im Bereich einer kreisförmigen TJmfangsnut

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geteilt. Die Unterteilung des Doms ermöglicht seine Entfernung aus dem fertig geschmiedeten Werkstück mit beträchtlich verringertem Kraftaufwand und ohne eine Behinderung durch ei^e im Werkstück geformte kreisförmige Umfangsrippe.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die mit Axialnuten, Gewinden oder einem sonstigen Profil versehenen Teile des Doms zur Trennlinie des Doms hin leicht konisch verjüngt, so daß sie sich schon bei einer relativ kleinen Bewegung relativ zum Werkstück von diesem lösen.

Ferner ist in einer vorteilhaften Ausführung vorgesehen, daß die Tiefe der Hüten oder sonstigen Vertiefungen des Doms etwas größer ist als die Höhe der Erhebungen des zu formenden Profils, so daß das Material des Werkstücks also nicht bis an den Boden der Vertiefungen des Doms getrieben zu werden braucht.

Bei einem ein Gewinde aufweisenden Dorn können die Gewindegänge so geschliffen sein, daß sie eine sich zur Teilungslinie hin stetig verringernde Breite aufweisen und sich bereits bei einer geringfügigen Verdrehung des Doms

relativ zum Werkstück von diesem lösen. 25

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert« Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Axialschnittansicht einer An-Ordnung zum Ealtschmieden eines Rohrkörpers mit einem Innengewinde und einer kreisförmigen Mittelrippe,

Fig. 2 einen in der Anordnung nach Fig. Λ verwendbaren Dorn in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenan-

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1 sieht eines Werkstücks zum Schmieden einer Verbindungsrauffe für ein Bohrgestänge und

Fig. 4 eine Pig. 3 entsprechende Darstellung der fertig geschmiedeten Verbindungsmuffe.

Eine in Fig. 1 dargestellte Anordnung zum Kaltschmieden von ein Innenprofil aufweisenden Hohlkörpern hat eine Einspannvorrichtung 1, in -welcher ein Schmiederohling 2 und ein Dorn 3 eingespannt sind. Die Einspannvorrichtung 1 ist in Drehung versetzbar und nahe einem Ende von einer Anordnung von Schmiedehämmern 4 umgeben, von denen lediglich einer dargestellt ist. Für die Bearbeitung des mittels der Einspannvorrichtung 1 in Axialrichtung fortbewegbaren Werkstücks 2 sind die Hämmer 4 über Exzenter antreibbar. Während des Vorschubs wird das Werkstück fortschreitend bearbeitet, so daß es an der Innenseite ein dem des Dorns 3 entsprechendes !Profil und an der Außenseite eine glatte Umfangsflache erhält.

Die Einspannvorrichtung 1 hat an einem Ende eine Passung 5, welche mittels eines Zapfens 6 in (nicht gezeigten) Wälzlagern gelagert ist. Eine Axialbohrung der lassung dient der Aufnahme eines auswechselbaren Anschlags 7 für das eine Ende 8 des Dorns 3- Zum Ausrichten des Dorns 3 in . Axialrichtung sind Anschläge 7 unterschiedlicher Stärke in die Fassung einsetzbar. Am anderen Ende hat die Einspannvorrichtung 1 ein Antriebsteil 9 mit einem Wellenstumpf 10 für den Anschluß an einem Antrieb, mittels dessen die Einspannvorrichtung zusammen mit dem Dorn und dem Werkstück in Drehung versetzbar ist. Ein im Antriebsteil 9 angeordneter, durch eine Feder 11 belasteter Stößel 12 greift am zugewandten Ende 13 des Dorns 3 an» um sein anderes Ende 8 in Anlage am Anschlag 7 zu halten. Während die Passung 5 axial unverschieblich drehbar gelagert ist, ist das Antriebsteil 9 in Axialrichtung beweglich und belastet das Werkstück 2 mit einer vorbestimmten Kraft in Richtung auf die Fassung 5· Di© während ees Kalt Schmiedens

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eintretende Langung des Werkstücks 2 bewirkt, daß sich das Intriebsteil 9 von der Passung 5 entfernt, wahrend der Federbelastete Stößel den Dorn in Anlage am in der Fassung j sitzenden Anschlag 7 hält. 5

Pig. 2 zeigt in einer Ausführungsform der Erfindung einen Dorn für die Fertigung von Verbindungstnuffen beispielsweise für ein Bohrgestänge. Der dargestellte Dorn hat von beiden Enden her zur Mitte verlaufende Gewindelt, 15 und in der Mitte eine ringförmige Nut 16, welche dazu dient, eine ringförmige Radialrippe in der Verbindungsmuffe zu formen. Eine solche Rippe gewährleistet, daß sich die Teile des Bohrgestänges ^jeweils nur bis zur Mitte in die Muffe einschrauben läßt. Der Dorn 3 ist in zwei Teile Ja, 3b geteilt, welche jeweils ein sechskantig geformtes Endstück 8 bzw. 13 für den Ansatz eines Schraubenschlüssels haben.

Ein Dorn mit durchgehendem Gewinde ist vorzugsweise nahe seiner Axial-Mittellinie geteilt, so daß sich die beiden Hälften in entgegengesetzten Richtungen aus dem fertigen Werkstück herausschrauben lassen. Der Verbindung der beiden Hälften 3aj 3b dient ein an der einen Hälfte hervorstehender Zapfen 17» welcher in einer Bohrung 18 in der anderen Hälfte Aufnahme findet. Der Zapfen muß lose, vorzugsweise sogar mit einem gewissen Radialspiel, in der Bohrung geführt sein, damit sich die Hälften des Doms mühelos voneinander lösen lassen und stthhwährend des Schmiedens in begrenztem Maße relativ zueinander radial bewegen 30

können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Dorn 3 an der einen Seite der Ringnut 16 geteilt.

Die Gewinde, der Dornhälften 3a, 3b sind vorzugsweise zur

Teilungslinie 19 hin leicht konisch verjüngt. Ferner sind 35

die Flanken der Gewinde 14·, 15 vorzugsweise so geschliffen, daß sich die Breite der Gewindegänge von den Enden zur Mitte hin stetig verringert. Die Gewindegänge haben also die geringste Breite nahe der Teilungslinie 19 und ver-

breitern sich stetig zu den Enden des Doms hin. Durch die vorstehend beschriebene Ausgestaltung ist das Lösen der Dornhälften vom fertigen Werkstück erleichtert, da bereits eine Verdrehung um einen kleinen Winkel relativ, zum Werkstück zu einem gewissen Spiel zwischen diesem und den Dornhälften Führt und diese anschließend mühelos ausgeschraubt werden können.

Fig. 3 zeigt einen um den in Pig. 2 gezeigten Dorn herum zu einer Verbindungsmuffe formbaren Schmiederohling 20 etwa aus Stahl od. dergl.. Der Rohling 20 ist rohrförmig mit konischen Endstücken 21 und Zentrierringen 22 für den Angriff der Fassung 5 und des Antriebsteils 9· Durch die beim Kaltschmieden auftretende Verdrängung des Materials wird das radial außerhalb der gestrichelten Linie 23 befindliche Material radial einwärts verlagert, während eine entsprechende Materialmenge in die Gewinde 14-, 15 und die Ringnut 16 eingepreßt wird. Die konischen Enden ergeben eine konische Erweiterung an den äußeren Enden des Innengewindes, welche das Einschrauben der Gestängeteile erleichtert. Nach dem Kaltschmieden und dem Entfernen der Dornhälften aus dem Werkstück können die Zentrierringe 21 entfernt werden. Wie man in Fig. 4· erkennt, hat die Verbindungsmuffe von beiden Enden ausgehende Gewinde 24-, 25 und in der Mitte eine ringförmige Rippe 26 zum Begrenzen der Einschraubtiefe der Gestängeteile.

Wie eingangs erwähnt, ist die Tiefe der Gewinde 14· und der Dornhälften vorzugsweise etwas größer als die Höhe der Gewindegänge des zu formenden Innengewindes, so daß die Kronen der Gewindegänge des letzteren nicht in Anlage am Boden der Gewindegänge des Doras kommen Dabei reicht ein Unterschied von einem oder wenigen Zehntelmillimetern aus, das Entfernen des Doras aus dem fertig bearbeiteten Werkstück zu erleichtern.

Leerseite

Claims

1. J Dorn zum Kaltschmieden von innenprofilierten Rohr-ISorpern oder Zylindern durch von einem Ende zum anderen Kalt schmieden des Rohrkörpers um den Dorn herum zum Formen der Innenseite des Rohrkörpers entsprechend der

₃Q Gestalt des Doms durch Verdrängung des Materials des Rohrkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (3) eine Einschnürung (16) zum Formen einer an der Innenseite des Rohrkörpers (20) im wesentlichen radial hervorstehenden Rippe (26) aufweist und im Bereich der

35 Einschnürung in zwei in Längsrichtung lose miteinander verbundene Teile (3a, 3b) unterteilt ist, welche nach dem Kaltschmieden des Rohrkörpers in entgegengesetzten Richtungen daraus entfernbar sind.

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2. Dorn nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die beiden Teile (5a, 5b) über eine Zapfen-Lochverbindung (17» 18) mit einem gewissen Radialspiel miteinander verbunden sind.

5« Dorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Enden (8, 15) der beiden Hälften (5a, 5b) für den Angriff eines Werkzeugs zum Verdrehen der Hälften für ihre Entfernung aus dem geschmiedeten Rohrkorper geformt sind.

4-, Dorn nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß er an seiner Axial-Mittellinie geteilt ist und die beiden Hälften mit Gewinde versehen sind.

5. Dorn nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Hälften zur Teilungslinie (19) hin leicht konisch verjungen.

6. Dorn nach Anspruch 4- oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Gewindegänge (14·, 15) so geschliffen sind, daß deren Breite von der Teilungslinie (16) an in Richtung auf die Enden stetig und um ein geringes Maß zunimmt.

7· Dorn nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Gewindegänge (14, 15) größer ist als die erforderliche Tiefe der Gewindegänge des kaltgeschmiedeten Rohrkörpers.