DE3334110A1 - Verfahren zur herstellung von plattierten hohlkoerpern - Google Patents
Verfahren zur herstellung von plattierten hohlkoerpernInfo
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Description
39 188 v/er
1. Melis Semenovich Gildengorn, Moskau (UdSSR)
2. Vyacheslav Fedorovich Kleimenov, Moskau (UdSSR)
3. Jury Dmitrievich Kot, Moskau (UdSSR)
4. Rustem Izmailovich Muratov, Moskau (UdSSR)
5. Oleg Fedorovich Zhuravlev, Moskau (UdSSR)
Verfahren zur Herstellung von plattierten Hohlkörpern
Die vorliegende Erfindung betrifft die spanlose Formung von Metallen, insbesondere aber ein Verfahren
zur Herstellung von plattierten Hohlkörpern wie z.B. Rohren und Hohlprofilen, welche in angreifenden
Medien sowie bei verschiedenen Bauarten von Maschinen und Geräten eingesetzt werden.
In der Industrie finden verschiedene Verfahren zur Herstellung von plattierten Rohren und Hohlprofilen
eine weite Anwendung.
-4- 3334Ϊ10
Als bestes Verfahren gilt dasjenige, bei dem ein monometallischer Rohrblock mit einem Metall anderer
Zusammensetzung unter Herstellung eines plattierten Rohrblockes beschichtet wird und dann ein Pressen
sowie eine nachfolgende Verformung vorgenommen werden (sh. z.B. "Verfahren zur Herstellung von innen verzinnten
Bleirohren", DE-PS 1 452 206, Int.Cl. B2lc
23/22 vom 31.12.1962. sowie die Bücher: V.K. Korol und M.S. Gildengorn "Grundlagen der Fertigungstechnologie
für mehrlagige Metalle", Verlag Metallurgia, 1970, S. 28 bis 29; M.I. Chepurko et al. "Bimetallische
Rohre", Moskau, Verlag Metallurgia, 1974, S. 47 bis 59.
Entsprechend dem Verfahren nach der DE-PS 1 452 206 wird ein außen mit Blei beschichtetes Zinnrohr zunächst
durch Reduktion erhalten, wonach dieses bimetallische
Rohr ins Innere eines dickwandigen Hohlblockes aus Blei eingebracht und dann eine gemeinsame
Verformung vorgenommen wird.
Dieses Herstellungsverfahren bedingt einen hohen Arbeitsaufwand und einen langwierigen Bearbeitungszyklus. Zuerst müssen zwei monometallische Rohre aus
einem Grundmetall und einem Plattierungsmetall hergestellt, dann deren Berührungsflächen sorgfältig vorbereitet,
die Rohre ineinandergesteckt und dicht miteinander verbunden werden (beispielsweise durch
gemeinsames Ziehen oder Aufwerten).
Erst danach erfolgt das gemeinsame Pressen der Lagen des Grund- und des Plattierungsmetalls unter Herstellung
eines plattierten Rohres.
Am meisten verbreitet ist ein Verfahren zur Herstellung
von Hohlkörpern mit einer Plattierungsschicht, bei welchem das Aufbringen der Plattierungsschicht
mittels Aufgießens eines flüssigen Metalls auf einen monometallischen Hohlblock erfolgt und dann das Pressen
durchgeführt wird (sh. z.B. die Beiträge von Weber R.D., "Metallurgie", 1952, 45, Nr. 267, p. 3;
von Gildengorn M.S.. und Ustinov V.l. "Die NE-Metallurgie",
1963, Nr. 11, S. 35). Jedoch ist dieses Verfahren durch hohe Selbstkosten und einen hohen
Arbeitsaufwand bei der Anfertigung von plattierten Rohren und Hohlprofilen sowie durch eine niedrige
Produktivität charakterisiert, weil die Herstellung eines plattierten Rohlings der Durchführung einer
Anzahl von zusätzlichen Arbeitsgängen bedarf, nämlich des Pressens eines monometallischen Rohrblockes aus
dem Metall der Plattierungsschicht, das Teilen, Schaben, Reinigen und Beizen des Rohrblocks, das Aufgießen
des Metalls der Grundschicht auf den Rohrblock aus dem Metall der Plattierungsschicht und das nachfolgende
mechanische Bearbeiten des plattierten Rohlings.
Der Erfindung liegt gegenüber diesem Stand der Technik
die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von plattierten Hohlkörpern zu entwickeln, bei
dem durch eine Verbesserung des Arbeitsganges des Auftragens einer Plattierungsmetallschicht auf einen
Grundmetall-Rohrblock der Arbeitsaufwand bei der Herstellung und die Selbstkosten der plattierten
Rohre und Hohlprofile ermäßigt sowie die Arbeitsproduktivität gesteigert werden können.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren zur Herstellung von plattierten Hohlkörpern
unter Erzeugen eines bimetallisehen Hohlblockes,
bei dem auf die Oberfläche eines Rohrblockes aus einem Grundmetall eine Plattierungsmetallschicht
aufgebracht wird, und nachfolgend der bimetallische Rohrblock aus dem Rezipienten in einen durch die
Matrizenöffnung und einen Dorn gebildeten Spalt gepreßt
wird, erfindungsgemäß das Aufbringen der Plattierungsmetallschicht
auf den Grundmetall-Rohrblock durch das Einpressen eines Plattierungsmetall-Rohrblockes
in einen durch den Grundmetall-Rohrblock und den entsprechenden Teil des Preßwerkzeugs gebildeten
Spalt erfolgt.
Es ist hierbei sinnvoll, daß bei der Herstellung von innenplattierten Hohlkörpern das Aufbringen der Plattierungsmetallschicht
durch Pressen durch einen durch den Hohlraum des Grundmetall-Rohrblocks und den darin
eingebrachten Dorn gebildeten Spalt vorgenommen wird.
Auf diese Weise erfolgt das Aufbringen der Plattierungsmetallschicht
durch Pressen ohne Zwischenbehandlung sowie einfach und zuverlässig. Es werden eine
Senkung des Arbeitsaufwandes und der Selbstkosten bei der Herstellung von Rohren und eine Verbesserung der
Haftfestigkeit und -gute der Lagen ermöglicht, wobei
das Aufbringen der Plattierungsmetallschicht zur Herstellung eines bimetallischen Rohrblockes sowie
dessen nachfolgendes Pressen in die Matrize in ein und derselben Anlage in einem Gang des Preßwerkzeuges
durchgeführt werden kann.
Beim Aufbringen der inneren Plattierschicht ist es
ratsam, daß der Grundmetall-Rohrblock vor dem Pressen des Plattierungsmetall-Rohrblockes durch ein kegelförmiges
Aufweiten des Hohlraumes bearbeitet wird, wobei die Kegelspitze der Preßrichtung zugewandt ist.
Es ist ferner zweckmäßig, daß der Plattierungsmetall-Rohrblock
vor dem Pressen erwärmt wird, wobei die Erwärmungstemperatur ausgehend von der Bedingung ■
gewählt wird, die Größe des Formänderungswiderstandes des Plattierungsiaetalls kleiner zu halten als die des
Grundmetalls.
Dies ermöglicht eine Verbesserung der Güte der hergestellten Erzeugnisse, bei denen die Plattierungsmetallschicht
gleichmäßig über die Länge des Erzeugnisses aufgebracht und mit ihm zuverlässig verbunden
ist.
Analog wird bei der Herstellung von außenplattierton
Erzeugnissen vorgegangen.
Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Herstellung von plattierten Hohlkörpern (wie z.B. Rohren)
mit Hinweis auf die Zeichnungen erläutert, in denen zeigt:
Fig. 1 die Anordnung eines monometallischen Grundmetall-Rohrblockes,
eines Plattierungsmetall-Rohrblockes und des Werkzeuges vor dem Auspressen (bein;
Aufbringen einer inneren Plattierungsschicht);
■Fig. 2 ein Schema für das Füllen des Innenraumes des
Haupt-Rohrblockes mit dem Plattierungsmetall;
Fig. 3 ein Schema für die Herstellung eines plattierten Erzeugnisses;
Fig. 4 die Anordnung eines monometallischen Grundmetall-
und eines monometallischen Plattierungsmetall-Rohrblockes
beim Aufbringen einer äußeren Plattierungsschicht;
Fig. 5 ein Schema für das Füllen des zwischen dem Grundmetall-Rohrblock und dem Rezipienten vorhandenen
Hohlraumes mit dem Plattierungsmetall; 15
Fig. 6 ein Schema für die Herstellung eines plattierten Erzeugnisses entsprechend Fig. 4 und 5;
Fig. 7 ein Schema für das Aufweiten des Grundmetall-Hohlblockes
mittels des verdickten kegelförmigen Nadelteiles;
Fig. 8 die Lage der Rohrblöcke im Rezipienten vor deren Auspressen und
Fig. 9 ein Schema für das Füllen des zwischen dem Grundmetall-Rohrblock und der Nadel vorhandenen Hohlraums
mit dem Plattierungsmetall entsprechend Fig. 7 und 8.
Ein monometallischer Grundmetall-Hohl- bzw. Rohrblock
1 (Fig. 1) und ein Plattierungsmetall-Rohrblock 2 werden nacheinander in einen Rezipienten 3 einer
Presse beliebiger bekannter Bauart eingebracht, wobei
der Grundmetall-Hohlblock 1 im Rezipienten derart angeordnet wird, daß sich zwischen einem Dorn 4 und
der Innenfläche des Grundmetall-Hohlblockes 1 ein ringförmiger, einen Hohlraum bildender Spalt 5 bildet.
Durch die über einen Preßstempel 6 auf eine Preßscheibe 7 übertragene Preßkraft fließt das Plattierungsmetall
des Rohrblocks 2 in den Spalt 5 hinein aus.
Zur Sicherung eines vollständigen Füllens des Hohlraumes des monometallischen Rohrblockes 1 mit dem
Plattierungsmetall ist es zweckmäßig, daß der Formänderungswiderstand
des Plattierungsmetalls bei dessen plastischem Fliessen geringer ist als der des Grundmetalls.
Dies kann durch die entsprechende Wahl der Festigkeitswerte oder eine Temperaturdifferenz der
Grundmetall- und der Plattierungsmetall-Rohrblöcke erzielt werden. Gewöhnlich ist das Plattierungsmetall
viel plastischer als das Grundmetall des Rohrblockes. Falls der Unterschied zwischen den Festigkeitswerten
unbedeutend ist, muß die Erwärmungstemperatur des Plattierungsmetall-Rohrblockes 2 über der Temperatur
des Grundmetall-Rohrblockes 1 liegen.
Beim Füllen des Hohlraumes des monometallischen Grundmetall-Hohlblockes 1 mit dem Plattierungsschichtmetall
können infolge der Einwirkung von Reibspannungen an der Seitenfläche des Rezipienten Einschnürungen,
d.h. eine örtliche Verformung des Grundmetall-Rohrblockes (Fig. 2), auftreten. Damit die
Einschnürungen den Hohlraum des monometallischen Rohrblockes nicht schließen und folglich den Zutritt
des Plattierungsmetalls in diesen nicht sperren, ist es erforderlich, daß der Innendurchmesser des Grundmetall-Rohrblockes
1 größer bemessen ist als der des Plattierungsmetall-Rohrblockes 2, wie das in Fig. 1
gezeigt ist, wobei diese Maße, genauso wie alle anderen Maße der Rohrblöcke, in an sich bekannter Weise
gewählt werden und sich hauptsächlich nach dem Endziel, d.h. nach der Dicke der Plattierungsmetallschicht
des Erzeugnisses, richten.
Nach dem Füllen des monometallischen Hohlblockes 1 mit dem Plattierungsmetall, wie das in Fig. 2 gezeigt
ist, beginnt das Pressen des plattierten Rohrblockes in einen zwischen einer Matrize 9 und dem Dorn 4
vorhandenen Spalt 8. Hierbei findet erst ein unwesentliches Ausfließen nur des Plattierungsmetalls und
dann ein gemeinsames Ausfließen der Lagen des Grund- und des Plattierungsmetalls in Form eines
plattierten Erzeugnisses 10 (Fig. 3) statt.
In ähnlicher Weise können ebenfalls Rohre und Hohlprofile erhalten werden, die an ihrer Außenfläche
plattiert sind, wie es Fig. 4 bis 6 zeigen.
Zu'diesem Zweck werden auf den Dorn 4 ein Plattierungsmetall-Rohrblock
12 und dann ein Grundmetall-Rohrblock 12 aufgesetzt. Hierbei bildet sich der plattierte Rohrblock infolge des Ausfließens des
Plattierungsmetalls in einen durch die Außenfläche des monometallischen Grundmetall-Rohrblockes 11 und
die Seitenfläche des Rezipienten 3 (Fig. 5) gebildeten, ringförmigen Spalt (Hohlraum) 13. Nach dem
Füllen des Spaltes 13 mit dem Plattierungsmetall wird das Auspressen des plattierten Rohrblockes durch das
gemeinsame Ausfließen des Platttierungs- und des Grundmetalls in Form des plattierten Erzeugnisses
(Fig. 6) begonnen.
Hohe spezifische Drücke, eine hohe Temperatur und das Gleiten des Plattierungsmetalls am Grundmetall des
monometallisehen Rohrblockes beim Fließen des Plattierungsmetalls
in den Hohlraum gewährleisten ein festes Haften der Lagen des plattierten Rohrblockes,
was eine hohe Qualität der plattierten Rohre und Hohlprofile beim nachfolgenden Pressen garantiert.
Zur Erzielung von genauen geometrischen Formen und Maßen können die gepreßten plattierten Erzeugnisse im
weiteren einer Kaltverformung bzw. einem Ziehen, Walzen, Streckwalzen oder dergleichen ausgesetzt
werden.
Erfindungsgemäß ist es bei der- Herstellung von innenplattierten
Erzeugnissen zweckmäßig, vor dem Auspressen des Plattierungsmetall-Rohrblockes den Grundmetall-Rohrblock
durch kegelförmiges Aufweiten des Hohlraumes zu bearbeiten, wobei die Kegelspitze der
Preßrichtung zugewandt ist. Dieses Verfahren zur Herstellung von plattierten Erzeugnissen wird in
folgender Reihenfolge durchgeführt.
In den Rezipienten 3 (Fig. 7) einer Presse wird ein Grundmetall-Rohrblock 14 eingebracht. Hierbei muß der
genannte Rohrblock einen um 2 bis 10 mm kleineren Aussendurchmesser als der Durchmesser des Hohlraumes
des Rezipienten 3 aufweisen.
Der Innendurchmesser des Rohrblockes 14 aus dem Grundmetall wird in bekannter Weise gewählt, damit
nach dem Aufweiten von innen mittels des verdickten Teiles 15 des Dorns 4 das Metall des Rohrblockes den
Hohlraum 16 des Rezipienten 3 ausfüllt und die gesamte Außenfläche des Rohrblockes 14 mit der Oberfläche
des Innenraumes des Rezipienten 3 in Berührung steht.
Anschließend betätigt man das Lochsystem der Presse (in der Zeichnung nicht gezeigt) in mit Pfeil markierter
Richtung und führt den verdickten kegelförmigen Teil 15 des Dorns 4 ein. Da der Durchmesser des
verdickten Teiles 15 des Dorns 4 größer ist als der Innendurchmesser des Grundmetall-Rohrblockes 14,
erfolgt das Aufweiten des Rohrblockes 14, bis er mit seiner Außenfläche mit der Oberfläche des Hohlraumes
des Rezipienten 3 in Berührung kommt. Sobald das Aufweiten des Rohrblockes beendet ist, wird der verdickte
kegelförmige Teil 15 des Dorns 4 zurückgeführt und entfernt. In den Rezipienten 3 wird ein Plattierungsmetall-Rohrblock
17 (Fig. 8) gelegt.
Nun wird der Arbeitsteil des Dorns 4 kleineren Durchmessers
in den Rohrblock 14 eingeführt, und durch einen Hub des Preßstempels 6 nach vorn wird zunächst
der Plattierungsmetall-Rohrblock 17 in einen zwischen dem kegelförmigen Innenraum des Rohrblockes 14 aus
dem Grundmetall und dem Arbeitsteil der Nadel 4 vorhandenen Spalt 18 (Fig. 9) durch die Preßscheibe 7
gepreßt. Dann läßt man die Lagen des Grund- und des Plattierungsmetalls durch die Öffnung der Matrize 9
fließen, um ein innenplattiertes Erzeugnis herzustellen.
Das vorläufige Aufweiten des Grundmetall-Rohrblockes im Rezipienten gestattet es, dessen Lage gegenüber
der Preßachse genau zu fixieren und dessen willkürliche, unkontrollierbare Verformung während des Füllens
des Hohlraumes des Grundmetall-Rohrblockes mit dem Plattierungsmetall zu verhindern sowie einen kegelförmigen
Innenraum mit vorberechnetem gewünschtem Kegelverhältnis zu erhalten.
Das Volumen des Plattierungsmetall-Rohrblockes wird so gewählt, daß es für das Ausfüllen des zwischen dem
Grundmetall-Rohrblock und dem Arbeitsteil des Dorns vorhandenen Hohlraumes ausreicht. Es ist sogar wünschenswert,
daß ein kleiner Plattierungsmetallüberschuß vorhanden ist, durch den dessen erhöhter Verbrauch
in der anfänglichen Stufe des gemeinsamen Fließens ausgeglichen wird.
Nach dem Füllen des kegelförmigen Hohlraumes mit dem Plattierungsmetall ergibt sich, daß der der Matrize
zugewandte Teil des Rohrblockes einen kleineren volumetrischen
Plattierungsanteil und der entgegengesetzte Teil einen größeren besitzt. Dadurch bietet sich
die Möglichkeit, den ungleichmäßigen Verbrauch an weicherem Plattierungsmetall über die Länge des Preßkörpers
zu erfassen und zu regeln. Durch eine gemeinsame Beeinflussung der ungleichmäßigen lagenweisen
Verformung während des Pressens mit einem Direktfließen und der ungleichmäßigen Dicke der Plattierungsschicht
des Rohrblockes gelingt es, das eine durch das andere auszugleichen und ein gepreßtes
Hohlprofil mit gleichmäßiger Dicke der inneren Plattierungsschicht
zu erhalten.
Das gemeinsame Pressen des Grund- und des Plattierungsmetalls kann sich sowohl mit direktem Fließen,
als auch mit indirektem vollziehen.
Demnach ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die
Herstellung von plattierten Rohren und Hohlprofilen bei geringerem Arbeitsaufwand und niedrigeren Gestehungskosten
als bei den bekannten Verfahren.
Claims (5)
1. Melis Semenovich Gildengorn, Moskau (UdSSR)
2. Vyacheslav Fedorovich Kleimenov, Moskau (UdSSR)
3. Jury Dmitrievich Kot, Moskau (UdSSR)
4. Rüstern Izmailovich Muratov, Moskau (UdSSR) 5 ο Oleg Fedorovich Zhuravlev, Moskau (UdSSR)
Verfahren zur Herstellung von plattierten Hohlkörpern
Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von plattierten Hohlkörpern unter Erzeugen eines bimetallischen
Hohlblockes, bei dem auf die Oberfläche eines Rohrblockes (1; 11) aus einem Grundmetall eine
Plattierungsmetallschicht aufgebracht wird und nachfolgend der bimetallische Rohrblock aus einem
Rezipienten (3) in einen durch die Öffnung einer Matrize (9) und eines Dorns (4) gebildeten Spalte
gepreßt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Plattierungsmetallschicht auf den
Grundmetall-Rohrblock (1; 11) durch Einpressen eines
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Plattierungsmetall-Rohrblockes (2; 12) in einen durch
den Grundmetall-Rohrblock (1) und den entsprechenden Teil des Preßwerkzeuges gebildeten Spalt (5; 13)
erfolgt.
5
5
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß bei der Herstellung von innenplattierten Hohlkörpern das Aufbringen der
Plattierungsmetallschicht durch Pressen durch einen durch den Hohlraum des Grundmetall-Rohrblocks (1) und
den darin eingebrachten Dorn (4) gebildeten Spalt (5) vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von außen plattierten Hohlkörpern das Aufbringen der
Plattierungsmetallschicht durch Pressen durch einen durch den Hohlraum des Rezipienten (3) und den darin
angeordneten Grundmetall-Rohrblock (11) gebildeten Spalt (13) vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet , daß vor dem Pressen des Plattierungsmetall-Rohrblockes (12) der
Grundmetall-Rohrblock (11) durch ein kegelförmiges Aufweiten des Hohlraumes bearbeitet wird, wobei die
Kegelspitze der Preßrichtung zugewandt ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß
der Plattierungsmetall-Rohrblock (2) vor dessen Pressen erwärmt wird, wobei die Erwärmungstemperatur
derart gewählt wird, daß die Größe des Formänderungswiderstands des Plattierungsmetalls
kleiner ist als die des Grundmetalls.
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