DE3334110C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die spanlose For­ mung 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.

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 ver­ zinnten Bleirohren", DE-PS 14 52 206, Int.Cl. B 21c 23/22 vom 31.12.1962, sowie die Bücher: V.K. Korol und M.S. Gildengorn "Grundlagen der Fertigungstechno­ logie für mehrlagige Metalle", Verlag Metallurgia, 1970, S. 28 bis 29; M.I. Chepurko et al. "Bimetalli­ sche Rohre", Moskau, Verlag Metallurgia, 1974, S. 47 bis 59.

Entsprechend dem Verfahren nach der DE-PS 14 52 206 wird ein außen mit Blei beschichtetes Zinnrohr zu­ nächst durch Reduktion erhalten, wonach dieses bime­ tallische Rohr ins Innere eines dickwandigen Hohl­ blockes aus Blei eingebracht und dann eine gemeinsame Verformung vorgenommen wird.

Dieses Herstellungsverfahren bedingt einen hohen Arbeitsaufwand und einen langwierigen Bearbeitungs­ zyklus. Zuerst müssen zwei monometallische Rohre aus einem Grundmetall und einem Plattierungsmetall herge­ stellt, dann deren Berührungsflächen sorgfältig vor­ bereitet, die Rohre ineinandergesteckt und dicht miteinander verbunden werden (beispielsweise durch gemeinsames Ziehen oder Aufweiten).

Erst danach erfolgt das gemeinsame Pressen der Lagen des Grund- und des Plattierungsmetalls unter Herstel­ lung eines plattierten Rohres.

Am meisten verbreitet ist ein Verfahren zur Herstel­ lung von Hohlkörpern mit einer Plattierungsschicht, bei welchem das Aufbringen der Plattierungsschicht mittels Aufgießen eines flüssigen Metalls auf einen monometallischen Hohlblock erfolgt und dann das Pres­ sen durchgeführt wird (sh. z.B. die Beiträge von Weber R.D., "Metallurgie", 1957, 45, Nr. 267, p. 3; von Gildengorn M.S. und Ustinov V.I. "Die NE-Me­ tallurgie", 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, Scha­ ben, Reinigen und Beizen des Rohrblocks, das Auf­ gießen des Metalls der Grundschicht auf den Rohrblock aus dem Metall der Plattierungsschicht und das nach­ folgende mechanische Bearbeiten des plattierten Roh­ lings.

Der Erfindung liegt gegenüber diesem Stand der Tech­ nik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstel­ lung 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 verringert sowie die Arbeitspro­ duktivität gesteigert werden können.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren zur Herstellung von plattierten Hohl­ körpern unter Erzeugen eines bimetallischen Hohl­ blockes, 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 ge­ preßt wird, erfindungsgemäß das Aufbringen der Plat­ tierungsmetallschicht auf den Grundmetall-Rohrblock durch das Einpressen eines Plattierungsmetall-Rohr­ blockes 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 Plat­ tierungsmetallschicht 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 Plattie­ rungsmetallschicht durch Pressen ohne Zwischenbehand­ lung sowie einfach und zuverlässig. Es werden eine Senkung des Arbeitsaufwandes und der Selbstkosten bei der Herstellung von Rohren und eine Verbesserung der Haftfestigkeit und -güte 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 kegel­ förmiges Aufweiten des Hohlraumes bearbeitet wird, wobei die Kegelspitze der Preßrichtung zugewandt ist.

Es ist ferner zweckmäßig, daß der Plattierungsme­ tall-Rohrblock vor dem Pressen erwärmt wird, wobei die Erwärmungstemperatur ausgehend von der Bedingung gewählt wird, die Größe des Formänderungswiderstandes des Plattierungsmetalls kleiner zu halten, als die des Grundmetalls.

Dies ermöglicht eine Verbesserung der Güte der herge­ stellten Erzeugnisse, bei denen die Plattierungsme­ tallschicht gleichmäßig über die Länge des Erzeugnis­ ses aufgebracht und mit ihm zuverlässig verbunden ist.

Analog wird bei der Herstellung von außenplattierten Erzeugnissen vorgegangen.

Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Her­ stellung von plattierten Hohlkörpern (wie z.B. Roh­ ren) mit Hinweis auf die Zeichnungen erläutert, in denen zeigt

Fig. 1 die Anordnung eines monometallischen Grundme­ tall-Rohrblockes, eines Plattierungsmetall-Rohr­ blockes und des Werkzeuges vor dem Auspressen (beim 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 plattier­ ten Erzeugnisses;

Fig. 4 die Anordnung eines monometallischen Grundme­ tall- und eines monometallischen Plattierungsme­ tall-Rohrblockes beim Aufbringen einer äußeren Plat­ tierungsschicht;

Fig. 5 ein Schema für das Füllen des zwischen dem Grundmetall-Rohrblock und dem Rezipienten vorhandenen Hohlraumes mit dem Plattierungsmetall;

Fig. 6 ein Schema für die Herstellung eines plattier­ ten Erzeugnisses entsprechend Fig. 4 und 5;

Fig. 7 ein Schema für das Aufweiten des Grundme­ tall-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 Hohl­ raums 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 bil­ det.

Durch die über einen Preßstempel 6 auf eine Preß­ scheibe 7 übertragene Preßkraft fließt das Plat­ tierungsmetall des Rohrblocks 7 in den Spalt 5 hinein aus.

Zur Sicherung eines vollständigen Füllens des Hohl­ raumes des monometallischen Rohrblockes 1 mit dem Plattierungsmetall ist es zweckmäßig, daß der Formän­ derungswiderstand des Plattierungsmetalls bei dessen plastischem Fließen geringer ist als der des Grund­ metalls. 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 7 über der Temperatur des Grundmetall-Rohrblockes 1 liegen.

Beim Füllen des Hohlraumes des monometallischen Grundmetall-Hohlblockes 1 mit dem Plattierungs­ schichtmetall können infolge der Einwirkung von Reib­ spannungen an der Seitenfläche des Rezipienten Ein­ schnürungen, d.h. eine örtliche Verformung des Grund­ metall-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 Grund­ metall-Rohrblockes 1 größer bemessen ist als der des Plattierungsmetall-Rohrblockes 2, wie das in Fig. 1 gezeigt ist, wobei diese Maße, genauso wie alle ande­ ren Maße der Rohrblöcke, in an sich bekannter Weise gewählt werden und sich hauptsächlich nach dem End­ ziel, d.h. nach der Dicke der Plattierungsmetall­ schicht 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 unwe­ sentliches 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 Hohl­ profile erhalten werden, die an ihrer Außenfläche plattiert sind, wie es Fig. 4 bis 6 zeigen.

Zu diesem Zweck werden auf den Dorn 4 ein Plattie­ rungsmetall-Rohrblock 12 und dann ein Grundme­ tall-Rohrblock 11 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) gebilde­ ten, 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 monometallischen Rohrblockes beim Fließen des Plat­ tierungsmetalls 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 innen­ plattierten Erzeugnissen zweckmäßig, vor dem Auspres­ sen des Plattierungsmetall-Rohrblockes den Grundme­ tall-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 Ober­ fläche des Innenraumes des Rezipienten 3 in Berührung steht.

Anschließend betätigt man das Lochsystem der Presse (in der Zeichnung nicht gezeigt) in mit Pfeil mar­ kierter Richtung und führt den verdickten kegelförmi­ gen 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 ver­ dickte kegelförmige Teil 15 des Dorns 4 zurückgeführt und entfernt. In den Rezipienten 3 wird ein Plattie­ rungsmetall-Rohrblock 17 (Fig. 8) gelegt.

Nun wird der Arbeitsteil des Dorns 4 kleineren Durch­ messers 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 vor­ handenen Spalt 18 durch die Preßscheibe 7 gepreßt (Fig. 9). Dann läßt man die Lagen des Grund- und des Plattierungsmetalls durch die Öffnung der Matrize 9 fließen, um ein innenplattiertes Erzeugnis herzu­ stellen.

Das vorläufige Aufweiten des Grundmetall-Rohrblockes im Rezipienten gestattet es, dessen Lage gegenüber der Preßachse genau zu fixieren und dessen willkürli­ che, unkontrollierbare Verformung während des Füllens des Hohlraumes des Grundmetall-Rohrblockes mit dem Plattierungsmetall zu verhindern sowie einen kegel­ förmigen 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 wün­ schenswert, daß ein kleiner Plattierungsmetallüber­ schuß vorhanden ist, durch den dessen erhöhter Ver­ brauch 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 volu­ metrischen Plattierungsanteil und der entgegengesetz­ te Teil einen größeren besitzt. Dadurch bietet sich die Möglichkeit, den ungleichmäßigen Verbrauch an weicherem Plattierungsmetall über die Länge des Preß­ körpers zu erfassen und zu regeln. Durch eine gemein­ same Beeinflussung der ungleichmäßigen lagenweisen Verformung während des Pressens mit einem Direkt­ fließen und der ungleichmäßigen Dicke der Plattie­ rungsschicht des Rohrblockes gelingt es, das eine durch das andere auszugleichen und ein gepreßtes Hohlprofil mit gleichmäßiger Dicke der inneren Plat­ tierungsschicht zu erhalten.

Das gemeinsame Pressen des Grund- und des Plattie­ rungsmetalls kann sowohl durch direktes Fließen, als auch durch indirektes Fließen vollzogen werden.

Demnach ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von plattierten Rohren und Hohlprofilen bei geringerem Arbeitsaufwand und niedrigeren Ge­ stehungskosten als bei den bekannten Verfahren.

Claims (5)

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 Spalt gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Plattierungsmetallschicht auf den Grundmetall-Rohrblock (1; 11) durch Einpressen eines Plattierungsmetall-Rohrblockes (2; 12) in einen durch den Grundmetall-Rohrblock (1) und den entsprechenden Teil des Preßwerkzeuges gebildeten Spalt (5; 13) erfolgt.

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 (17) der Grundmetall-Rohrblock (14) 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.